航电仿真体系接口监控软件之设计与实现

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1、航电仿真体系接口监控软件之设计与实现第一章绪论1.1研究背景与意义为降低开发成本、缩短研制周期、提高研发效率并保证产品质量，在航电系统研制过程中，需要开发航电仿真系统，模拟各航电子系统的工作状态，通过纯仿真、半实物仿真及系统联调，支持各航电子系统的协同开发，提高航电系统开发效率并验证航电系统性能与设计方案。航空数据总线技术作为航电系统的关键技术之一，是连接机载设备的神经中枢和数据交换纽带，它关系到机载设备能否进行正常的通讯和共同完成对飞机的控制、操纵、信息综合、导航和作战等任务[1]。通过构建分布式计算机网络，航空总线为各航电子系统提

2、供信息共享、协同工作及综合控制的数据传输通道及接口。由于航电仿真系统的开发难度较大，且具有运行稳定、可靠、安全、无故障的硬性要求，因此在航电仿真系统试验中必须严格监控总线及相关通信接口中的数据，以便科研人员进行故障定位、统计分析及系统评估，验证航电仿真系统及相关航电子系统的各项性能指标及功能是否满足设计需求，并为设计方案的评估与改进提供依据。监控指标包括：总线数据传输通道中数据帧的误码率、丢帧率、发送周期、标准差等。航电仿真系统接口监控软件是航电仿真系统仿真控制和效果评估单元的一部分。在航电仿真系统的开发与测试阶段，通过对仿真系统各类

3、接口进行监控，验证航电仿真系统平台的可靠性、飞行包的正确性以及接口控制文档（ICD）的合理性；在半实物仿真试验中，接口监控软件可对参与试验的仿真系统及实物子系统的性能进行评估，验证各航电子系统的可靠性，提早发现设计缺陷，避免实物试验中不必要的损失，从而有效降低航电系统的开发成本。综上所述，接口监控软件主要用于支持航电仿真系统平台、飞行包、接口控制文档（ICD）及各航电子系统的设计、实现以及验证。但在实际工程应用中，不同架构的航电仿真系统平台、输出参数性能指标各异的飞行包以及各型号任务中互不兼容的ICD加大了通用接口监控软件的开发难度，

4、使得传统接口监控软件专用性太强、功能单一、缺乏标准的开发流程、重复开发问题严重。由此可见，设计并开发功能完善、性能达标的通用接口监控软件的意义在于：合理的设计可令接口监控软件的开发成为一个可积累的过程，使该软件的功能及可监控的接口类型随软件应用环境的不同而增加，支持航电仿真系统的完备测试，提高航电仿真系统的开发效率，为同类型软件的开发提供参考，避免重复开发。1.2国内外研究现状作为支持航电系统开发与测试的重要工具，接口监控软件广泛应用于半实物仿真、实物仿真及系统联调中，实时监控航空总线上的数据传输信息（消息块、信号等），验证航电系统及

5、航电仿真系统的可靠性。由于航空总线及航电仿真技术的发展及应用领域的不同，目前航空总线领域存在着一系列标准和规范：如民机的ARINC429与ARINC629总线标准；军机的1553B总线协议。在航电仿真系统中，存在使用RS422/485总线与以太网采用UDP协议传输数据的应用实例。随着航电系统的结构向先进综合式方向发展，未来不仅会涌现更多新型航空总线，而且多总线航电系统的也将得到应用。在国外，发达国家针对航空电子系统的研究起步早，相关技术发展速度快，目前航电系统中的成熟结构已发展为分布式结构，是第四代战机的主要特性之一。与此同时，国外的

6、通用航空总线测试技术也起步较早，功能完善。常见的航空设备制造商均拥有并向市场推出自主研发的通用航空总线测试系统，广泛应用于航空航天及舰载总线测试领域。比较著名的有：美国SBS公司研制的占美国航电仿真测试70％以上市场份额的PASS总线测试仿真系统，该系统支持的总线协议包括ARINC429、ASl773和MIL-STD-1553B等，同时支持PCI、ISA、PCMCIA、CPCI、PC-104多种标准的硬件接口，具有实时数据采集与分析、异常自检与评估、总线状态模拟及显示、数据记录与回放等功能，支持航电系统中航空总线的完备测试。加拿大MA

7、XTechnologies公司设计开发的MAXBOX航空多协议测试仪，该系统基于模块化思想进行结构设计，内置一个可以容纳4个单宽或2个双宽模块的全尺寸PCI-400载板，从而可同时支持多种总线类型的功能模块，如：MIL-STD-1553A/B，ARINC429/575/561/568/629，ASYNCRS-422/485，CSDB，1760B，MacAir,Stanag3838，DigitalI/O，A/D和D/A[1]。系统最多可从以上总线类型中选取4种总线进行多种航空总线的协同测试，外部设备通过PCI接口进行连接而无需用户自行编

8、写代码。此外，美国Condor公司推出的分布式实时系统ADS2综合系统测试系统以通用工业标准为基础，整合传统测试方法，提出支持多种总线类型的集成化解决方案，其支持的典型I/O接口类型包括：ARINC429、ARINC62