研制中的民用航空电子研制中的民用航空电子 ATEATE 设备简介设备简介项目的基本情况：项目的基本情况：1 1 引言引言 在以电子技术和信息技术为主要推动力、数字化技术为核心的技术背景下，自动测试设备（Automatic Testing Equipment, 简称 ATE）成为军用、民用航空电子设备、武器装备、现代化指挥、空中交管系统安全运行和准确操作所必需的重要支撑技术，是使航空电子设备、武器装备系统处于良好状态的重要保证。随着现代化空中交管指挥系统、通信系统和武器装备技术的进步，对 ATE 技术的需求越来越高。2 2 国内外发展方向国内外发展方向 2.12.1 国外国外 ATEATE 发展现状及发展趋势发展现状及发展趋势 在科学技术高度发展的今天，测试工作处于各种现代装备系统设计和制造的首位，是保证现代装备系统实际性能指标的重要手段。代表着测试技术与仪器行业最高水平的 ATE技术顺应时代潮流，以通用化、模块化、智能化、标准化、数字化、网络化为特点，在国际上得到了迅猛发展。ATE 集成技术，西方发达国家早在 80 年代就已在航空、航海等领域广泛采用，产生了巨大的军事经济价值。1987 年，美国军方决定将军用测试市场向商用测试技术开放以来，测试技术的发展与计算机技术的发展几乎是同步协调向前发展的。计算机技术是测试技术的核心，若脱离开计算机、软件、网络、通信发展的轨道，测试技术产业就不可能壮大。美国军方在冷战结束后，选择了军用民用工业基础一体化的途径，以便保持国防工业实力，使国防部门既能够以较低成本采购到先进的装备，又能增加对国家的经济竞争力。军方对测试需求贯彻三项出发点：测试采用开放式工业标准、互换性、互操作性的产品。基于此，80 年代末出现了 VXI 总线技术，1995 年又推出了 CompactPCI、PXI 体系结构。VXI、CompactPCI、PXI 技术将在测试领域扮演重要角色。此外，以现场总线（Field Bus）、IEEE 1394（Fire Wire,防火墙）、内联网（Intranet）分布、高速、互连体系的测试系统也将越来越广泛地得到应用，总线和网络将是测试工程师未来关注的热点。对综合测试技术的发展，当前软件的发展要远远落后于硬件，综合技术的本身软件比硬件更重要。西方发达国家对 ATE 系统的研制和应用十分重视，都制定了严格的维修制度和完善的发展规划。如代表国际军用 ATE 发展最高水平的美国陆、海、空三军均有自己完善的测试设备与技术发展规划：空军模块化自动测试设备（MATE）发展计划的目标是强化系统功能、提高系统的通用性，为 ATE 设备的研制、生产和使用建立协调发展的条件；海军综合自动支援系统（CASS）发展计划致力于加强海军 ATE 的可测性工作和为海军的飞机、舰艇和卫星上的电子设备、导航、通信和电子战系统等提供一种先进的综合自动支援系统；陆军的中级战场测试设备（IFTE）发展计划积极研究将人工智能应用于战场装备的维修等。其总的目标是：发展通用、多功能、抗干扰、小型化、模块化和基于 VXI 总线的军用 ATE 系统。民用航空电子 ATE 则正在努力实现 TPS 的可移植和兼容。简而言之，国外电子测量技术具有以下发展特点和动向：（1）军事电子技术是现代测试技术发展的主要动力之一；以雷达、综合电子战为代表的军事电子技术，以预警机和卫星通信为代表的航空、航天技术以及以导弹精密制导为代表的兵器技术等都离不开测试技术，测试仪器是军事技术的检验标准和开发工具，军事技术为测试技术提供了难得的发展机遇和广阔的市场前景。（2）测试技术与计算机技术同步发展；计算机技术与测试技术相结合，测试仪器进入智能化时代，使采用误差修正的高精度测量、实时测量和自动测量成为可能。（3）微波毫米波测试仪器仍将是今后的发展重点；（4）通信和视频测试仪器是发展的热点；由于数字通信和视频产品的蓬勃发展，国外许多电子测试仪器公司纷纷将目光投向通信和视频产品配套的电子测试仪器上，都将通信和视频测试仪器视为新的经济增长点，并寄托了很大的希望。因此有关的射频测试仪器;数字调制;解调与传输分析仪器;信令及规约分析仪器;光纤测试仪器;移动通信测试仪器;计算机网络测试仪器;高清晰度电视及图像评价与分析仪器和数字存储示波器等都有较好的市场前景。这方面的测试仪器市场很大。品种很多，而且没有一家仪器公司处于垄断地位。由于通信体制和通信方式的多样性并且正处于发展的强劲时期，因此要求测试仪器的更新速度跟上通信产品的更新速度。为了抢占有利的市场位置，各仪器公司在增加测量功能和提高仪器性能的同时，尽量压低成本，把提高仪器的性价比作为追求的主要目标。（5） 综合便携式的集成化测试系统受到普遍重视；（6） VXI、PXI 等模块化仪器是关注的焦点；VXI 总线的模块化测试仪器起源于美国，欧洲及日本等发达资本主义国家反应比较冷淡，90 年代以后美国涌现出不少专门从事总线技术研究及产品发的中小仪器公司，如 RACAL、ASCOR 等，但 VXI 总线的仪器产品及市场还主要集中在 HP 等少数大公司，尽管 VXI 总线的仪器产品在美国仪器市场上所占比例不足 5，其他国家可能更低，但它确实是测试仪器的一个发展方向。提出“虚拟仪器“和“软件就是仪器“观念的 NI 公司 1997 年又推出 PXI 模块化仪器的机箱、模块和技术规范等，从事 VXI 产品开发中小公司纷纷响应，如 ASCOR 和 RACAL 等，但至今没有听到 HP 和 TEK 等大公司对 PXI 的意见和态度，由于大公司的导向作用，他们的态度是至关重要的。（7） 网络化、数字化技术成为开拓的新亮点;（8） 民用 ATE 的 TPS 可移植和仪表仪器 IVI 驱动正在发展之中。 2.22.2 国内发展现状国内发展现状 我国 ATE 的发展从全盘引进、仿制到自行研发，取得了举世瞩目的成就，生产规模和生产能力仅次于美、日、英、德、法，但这些测试仪器主要是中、低档仪器。仅就可靠性而言，国产测试仪器的可靠性指标一般在 3000 小时左右，而国外一般在 10000 小时以上，平均无故障时间为 2-3 万小时。从整体上看，我们在技术性能、制造工艺等方面与国际先进水平还存在很大差距，主要表现为：(1)ATE 技术落后，绝大多数领域所需的自动测试系统和模块尚属空白；(2)多功能、通用测量仪器品种少，配套能力差，更新换代慢，主要性能指标低下；(3)数字化、智能化、自动化、标准化程度低；(4)新产品设计手段和工艺落后，可靠性差。(5)大多数 ATE 是单系统设备，无综合性 ATE。(6)未采用国际通用的高级语言编程，开放性差。(7)民用航空电子 ATE 只能检测到 LRU 级，未达到 SRU 级。总之，落后的 ATE 技术与现代需求的矛盾日益突显，深入开展这方面的应用研究迫在眉睫。2.32.3 基于基于 VXIVXI、PXIPXI 总线的虚拟仪器技术总线的虚拟仪器技术 随着仪器与系统硬件的不断完善以及新的仪器设计思想的发展，软件的重要性与进一步发展的迫切性变得越来越突出，测试界今后的巨大变化将发生在软件方面。虚拟仪器整合了计算机软件技术、智能测试技术、模块及总线的标准化技术、数字信号处理（DSP）技术、图形处理技术及高速专用集成电路（ASIC）制造技术等，是建立在标准化、模块化、积木化的硬件与软件平台上的一个完全开放的系统。它强调软件的作用，提出“软件就是软件就是仪器仪器”的概念，用户可根据自己的需要通过编制不同的测试软件来构成各种功能的测试系统，其中许多硬件功能可直接由软件实现，系统具有极强的通用性和多功能性。随着虚拟仪器技术向纵深发展以及各项高新技术的进步，人们完全可以实现将电子实验室“装入”电脑的设想。VXI 总线是 VME 总线标准在仪器领域的扩展，PXI 总线是目前微机和服务器领域广泛应用的 PCI 总线标准在仪器领域的扩展，它的问世，给电子测量仪器及测试系统带来一场深刻的革命。其总线标准是一种在世界范围内完全开放的、适用于不同厂家和不同应用领域的行业标准。VXI、PXI 总线系统具有标准化、系列化、通用化、模块化的显著特点，集测量、计算、通信与控制（MC）一体化。据国际发展动态，本类仪器将在很大程度上取代现在广泛应用的 GPIB 总线系统和个人仪器系统。此外它还能充分发挥计算机的效能，运用新的测量原理构成虚拟仪器，因而 VXI、PXI 系统有“未来仪器”和“未来系统”之称。基于 VXI、PXI 总线的虚拟仪器正是计算机技术、虚拟仪器技术、VXI、PXI 总线技术的完美结合，代表了当前和今后仪器测试领域的发展方向和世界潮流。它的出现必将是仪器发展史上的一场伟大革命。3.3.系统方案：系统方案：该项目产品主要瞄准国外正在发展之中的，采用虚拟仪表的高智能航空电子自动化测试设备（ATE）。项目针对高速发展的我国民用航空机载设备领域，研制采用 VXI 和 PXI 虚拟仪器技术，符合国际民航测试设备 SMART (Standard Modular Avionics Repair and Test)思想，使用国际通用自动测试语言（ATLAS）编程的大型、综合性自动测试平台，达到 LRU 和 SRU（Shop Replacement Unit 内场可更换件）级检修水平。在此基础上, 移植、开发 TPS（Test Program Set）软件包并使之商品化。根据国外各 ATE 生产厂家的情况来看，综合性 ATE 设备制造，均是采用二次集成方法，只有少数特殊设备自行设计、制造。如国外 HONEYWELL 的 UAT 系列产品，以色列 RADA 公司的 CATS 系列产品，著名军用 ATE 设备商“美泰克”的 VTS-3000A 产品，EADS 公司 Serials 6 系列产品，都是集成了世界上最著名的各设备生产商产品，形成所谓 COTS 结构，以避免美军常头痛的升级问题，因此，我们也采用二次集成方案。ATE 设备的功能就是将测试需求资料一路转换到仪器指令并将仪器测量信号馈送到待测件，将测试结果反馈回计算机判断和计算，得出测试结论。其最困难的地方有两点，其一就是如何控制系统的仪器设备，其二就是设定系统仪器与待测件之间的讯号传送路径。克服第一个难点的方法是采用 PAWS 软件，它能将需求文件（ATLAS 文件）转换成特定RTS（Run Time System 运行系统）系统执行文件。PAWS 软件是由世界上著名的软件公司TYX 设计生产的商用 ATLAS 编译软件，其最初的应用领域是美军 ATE 系统，后扩展到全军并商品化，该公司于 2000 年被欧宇航 EADS 集团购买。世界许多著名航空 ATE 生产商都选用这一软件集成产品。如 HONEYWELL 的 UAT，Boeing 公司选用为其 B777 作 ATE 测试的以色列 RADA 公司生产的 CATS 系列，日本宇航公司航天火箭测试 ATE,德国 SEKAS 核电站 ATE 等；我国空军的歼十一（苏二七）后勤维护 ATE 是由美国“美泰克”公司生产的 VTS-3000A 和欧宇航 EADS 集团提供的 ATEC 系列产品，VTS-3000A 软件也是 PAWS;自己研制的歼十维护ATE，软件也采用 PAWS 系列产品; 在美军 CASS 系统、MATE 系统、IFTE 系统中都有 PAWS 的身影。PAWS 系列软件，由于其具备从测试控制到文档生成等一系列自动化功能(即满足IEEE 的 ABBET 系列标准-Standard for A Broad-Based Environment for Test)，减轻了软件开发管理中繁复的手工劳动，广为世界 ATE 集成商和 ATE 客户选用。ATLAS 编译软件的备选方案为欧洲 BAE SYSTEMS 集团 TOP TEST 公司的 ACETM ATLAS 编译软件，它是在 BAE SYSTEMS 生产的 MATS 系统中发展起来的 ATLAS 编译软件，广泛用于欧洲军用和航天 ATE 测试，