航電總線仿真實驗和測試方案

方案描述：

1. 基本功能

總線仿真與測試系統能夠對計算機通道的所有ARINC429、MIL-STD-1553、AFDX總線信號、離散信號、模擬信號等進行接收、監控、實時記錄和數據回放，通過直觀的數據監控，對各種信號具有從原碼到物理意義的解析功能，能快速有效的進行系統試驗、操作記錄、故障定位和狀態監視。

結構框圖如下：

該綜合航電仿真及測試系統對ARINC429、1533B、AFDX總線信號進行仿真與測試的內容包括：數據傳輸、協議驗證、電氣性能、噪聲抑制、錯誤注入、傳輸狀態等方面的測試、分析和故障診斷，并提供良好的圖形化界面完成以上仿真和測試功能。

提供的模擬輸出通道，每路電壓范圍±10V，并實現模擬信號的信號測試、信號顯示、信號記錄、信號分析、記錄（報表自動生成）、信號回放。提供2種模擬信號注入方式：自動注入（測試設備注入）和手動注入（1~2個外部標準源注入），注入模式的選擇由前面板的斷連塊選擇，并提供信號燈指示。

提供對離散量輸出的通道以及離散量輸入的通道。其中，離散量輸出通道由前面板開關控制，離散輸入通道用斷連塊和信號燈實現。并提供對離散量記錄、顯示、自動生成報表等功能。

提供對被測計算機內部二次電源（-5VDC、±15VDC）的檢測，實時顯示、記錄等功能。

2. 系統方案實現

大 部分系統的仿真測試過程可分為數學模型仿真測試階段、單個設備的半實物仿真測試階段、多個設備的半實物聯合仿真測試階段、實物仿真測試階段等。而目前市面 上大部分仿真測試設備僅能滿足單個階段的仿真測試需求，硬件系統上繼承性、擴展性較差，造成大量的硬件重復建設。并且不同階段的仿真測試設備在軟件使用習 慣上差異較大，給系統仿真設計師及檢測人員帶來大量不必要的勞動。

因此，我們希望提供一個通用性好、可擴展性強的仿真與檢測系統解決方案，該解決方案可以滿足客戶在不同研制階段對仿真和測試的需求，減少軟件使用的熟悉時間，提高工作效率，節約硬件成本。

2.1 數學模型仿真階段

系統組成：

硬件：PC機 + 反射內存網

軟件：Windows/RTX + Matlab/Simulink + Labview

航電總線仿真系統硬件平臺分成主機系統（主控計算機）和目標機系統（座艙顯控系統、高升力控制系統、飛控計算機、雷達等）兩個部分。主機系統和目標機系統通過反射內存網和以太網連接。反射內存網用來實時傳輸仿真參數和仿真結果；以太網用來傳輸其他文件信息和交互內容。

2.2 半實物階段：單個設備

系統組成：

硬件：PC機 + 反射內存網 + 總線仿真與檢測設備

軟件：Windows/RTX + Matlab/Simulink + Labview + Vxworks

在半實物階段，可以用反射內存網和航電總線仿真與檢測設備搭建該階段的仿真系統。主機完成仿真模型的建立和修改，航電總線仿真與檢測設備完成仿真模型的運行和與航電總線的數據交互的ICD和DDR文件控制。在航電總線仿真與檢測設備上實現航電設備的動態仿真，滿足飛機航電系統地面動態仿真試驗的要求。

2.3 半實物階段：多個設備

系統組成：

硬件：PC機 + 反射內存網 + 多個總線仿真與檢測設備

軟件：Windows/RTX + Matlab/Simulink + Labview + Vxworks

主機系統利用MATLAB和Simulink創建系統模型、分析模型并初步測試，通過定制的模板和腳本、自動代碼生成工具將模型轉化為C代碼并編譯，通過反射內存實時網絡將可執行文件分配到目標機系統上實時運行。同時通過Simulink下的I/O模塊庫，各目標機系統中的模塊通過I/O板卡與外部系統連接。反射內存網能夠實現各目標機系統間數據的實時傳輸，因此，目標機可以實現模型的實時運行、參數在線整定、數據采集、事件監視。整個系統的特點是設計人員可以完全在Simulink級工作，不需要寫代碼，就可以將建立的模型實時在硬件回路中運行。

綜上所述，該綜合航電總線仿真與測試系統主要用于半實物仿真測試階段，它不僅能滿足實時仿真與檢測等功能需求，同時還具有應用靈活，易于擴展等優點。

3. 方案評估

上述方案，不僅可以滿足客戶的對航電總線、模擬數字信號、電源檢測的需求，還易于擴展，構建仿真系統，完成PFC交聯航電環境、高升力控制系統、自動飛行控制系統等模型的仿真，滿足用戶在不同研制階段對仿真檢測的需求。

3.1 智能化

總線功能模塊采用已經被廣泛證實的GE航電適配卡，可以可靠、高效的完成總線仿真和測試任務。同時，軟件提供一鍵式操作，即可智能地完成對ARINC429、1553B、AFDX總線的各個方面的測試、記錄，對自動測試數據進行分析，監控被測系統的狀態，有錯誤預警功能；在錯誤發生時能進行故障定位。

3.2 模塊化

將總線功能模塊和模擬、數字信號仿真檢測模塊分離，分別由2個主控板控制，有利于降低各個主控板的負荷，提高主控板的運行時的穩定性。軟件設計的模塊化，可方便地修改或添加系統功能，便于滿足客戶需求改變和功能升級。開放的數據監控API，可方便用戶擴展監控終端的數量。目標機仿真接口庫，使用戶可以進行二次開發，定制出完全適合自己的主控程序。

3.3 網絡化

系統通過以太網，提供遠程操控接口。在VxWorks中搭建Webserver，可通過以太網用頁面訪問測試系統，可發送、啟動、暫?；蚴峭Ｖ箿y試等控制命令，也可以通過以太網或實時網來擴展監控終端，解決了地域限制。同時，用戶方便的下載和管理仿真、測試數據。

3.4 實時性

反射內存卡的VMIC5565系列，傳輸速度達到174M字節/秒。使用光纖，可以連接更多節點（最大到256個節點），具有很高的抗干擾能力。測試結果表明，從數據寫入RAM到傳到另一個結點的反射內存卡上，只有不到400納秒的時延，可保證系統的實時性的實現。同時使用反射內存網用戶可以方便搭建不同研制階段的仿真測試平臺，易于擴展。