航电总线仿真实验和测试方案

方案描述：

1. 基本功能

总线仿真与测试系统能够对计算机通道的所有ARINC429、MIL-STD-1553、AFDX总线信号、离散信号、模拟信号等进行接收、监控、实时记录和数据回放，通过直观的数据监控，对各种信号具有从原码到物理意义的解析功能，能快速有效的进行系统试验、操作记录、故障定位和状态监视。

结构框图如下：

该综合航电仿真及测试系统对ARINC429、1533B、AFDX总线信号进行仿真与测试的内容包括：数据传输、协议验证、电气性能、噪声抑制、错误注入、传输状态等方面的测试、分析和故障诊断，并提供良好的图形化界面完成以上仿真和测试功能。

提供的模拟输出通道，每路电压范围±10V，并实现模拟信号的信号测试、信号显示、信号记录、信号分析、记录（报表自动生成）、信号回放。提供2种模拟信号注入方式：自动注入（测试设备注入）和手动注入（1~2个外部标准源注入），注入模式的选择由前面板的断连块选择，并提供信号灯指示。

提供对离散量输出的通道以及离散量输入的通道。其中，离散量输出通道由前面板开关控制，离散输入通道用断连块和信号灯实现。并提供对离散量记录、显示、自动生成报表等功能。

提供对被测计算机内部二次电源（-5VDC、±15VDC）的检测，实时显示、记录等功能。

2. 系统方案实现

大 部分系统的仿真测试过程可分为数学模型仿真测试阶段、单个设备的半实物仿真测试阶段、多个设备的半实物联合仿真测试阶段、实物仿真测试阶段等。而目前市面 上大部分仿真测试设备仅能满足单个阶段的仿真测试需求，硬件系统上继承性、扩展性较差，造成大量的硬件重复建设。并且不同阶段的仿真测试设备在软件使用习 惯上差异较大，给系统仿真设计师及检测人员带来大量不必要的劳动。

因此，我们希望提供一个通用性好、可扩展性强的仿真与检测系统解决方案，该解决方案可以满足客户在不同研制阶段对仿真和测试的需求，减少软件使用的熟悉时间，提高工作效率，节约硬件成本。

2.1 数学模型仿真阶段

系统组成：

硬件：PC机 + 反射内存网

软件：Windows/RTX + Matlab/Simulink + Labview

航电总线仿真系统硬件平台分成主机系统（主控计算机）和目标机系统（座舱显控系统、高升力控制系统、飞控计算机、雷达等）两个部分。主机系统和目标机系统通过反射内存网和以太网连接。反射内存网用来实时传输仿真参数和仿真结果；以太网用来传输其他文件信息和交互内容。

2.2 半实物阶段：单个设备

系统组成：

硬件：PC机 + 反射内存网 + 总线仿真与检测设备

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

在半实物阶段，可以用反射内存网和航电总线仿真与检测设备搭建该阶段的仿真系统。主机完成仿真模型的建立和修改，航电总线仿真与检测设备完成仿真模型的运行和与航电总线的数据交互的ICD和DDR文件控制。在航电总线仿真与检测设备上实现航电设备的动态仿真，满足飞机航电系统地面动态仿真试验的要求。

2.3 半实物阶段：多个设备

系统组成：

硬件：PC机 + 反射内存网 + 多个总线仿真与检测设备

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

主机系统利用MATLAB和Simulink创建系统模型、分析模型并初步测试，通过定制的模板和脚本、自动代码生成工具将模型转化为C代码并编译，通过反射内存实时网络将可执行文件分配到目标机系统上实时运行。同时通过Simulink下的I/O模块库，各目标机系统中的模块通过I/O板卡与外部系统连接。反射内存网能够实现各目标机系统间数据的实时传输，因此，目标机可以实现模型的实时运行、参数在线整定、数据采集、事件监视。整个系统的特点是设计人员可以完全在Simulink级工作，不需要写代码，就可以将建立的模型实时在硬件回路中运行。

综上所述，该综合航电总线仿真与测试系统主要用于半实物仿真测试阶段，它不仅能满足实时仿真与检测等功能需求，同时还具有应用灵活，易于扩展等优点。

3. 方案评估

上述方案，不仅可以满足客户的对航电总线、模拟数字信号、电源检测的需求，还易于扩展，构建仿真系统，完成PFC交联航电环境、高升力控制系统、自动飞行控制系统等模型的仿真，满足用户在不同研制阶段对仿真检测的需求。

3.1 智能化

总线功能模块采用已经被广泛证实的GE航电适配卡，可以可靠、高效的完成总线仿真和测试任务。同时，软件提供一键式操作，即可智能地完成对ARINC429、1553B、AFDX总线的各个方面的测试、记录，对自动测试数据进行分析，监控被测系统的状态，有错误预警功能；在错误发生时能进行故障定位。

3.2 模块化

将总线功能模块和模拟、数字信号仿真检测模块分离，分别由2个主控板控制，有利于降低各个主控板的负荷，提高主控板的运行时的稳定性。软件设计的模块化，可方便地修改或添加系统功能，便于满足客户需求改变和功能升级。开放的数据监控API，可方便用户扩展监控终端的数量。目标机仿真接口库，使用户可以进行二次开发，定制出完全适合自己的主控程序。

3.3 网络化

系统通过以太网，提供远程操控接口。在VxWorks中搭建Webserver，可通过以太网用页面访问测试系统，可发送、启动、暂停或是停止测试等控制命令，也可以通过以太网或实时网来扩展监控终端，解决了地域限制。同时，用户方便的下载和管理仿真、测试数据。

3.4 实时性

反射内存卡的VMIC5565系列，传输速度达到174M字节/秒。使用光纤，可以连接更多节点（最大到256个节点），具有很高的抗干扰能力。测试结果表明，从数据写入RAM到传到另一个结点的反射内存卡上，只有不到400纳秒的时延，可保证系统的实时性的实现。同时使用反射内存网用户可以方便搭建不同研制阶段的仿真测试平台，易于扩展。