一种模块化的航空数据测试系统及其测试方法与流程

1.本发明涉及民用航空技术领域，尤其是涉及一种模块化的航空数据测试系统及其测试方法。


背景技术：

2.综合航空电子系统是现代化飞机的重要组成部分。早期的飞机上的各系统，包括航空仪表、无线电、雷达、导航等部分都是独立的，且大都属于机械系统。近几十年来，在需求引导和技术发展的推动下，综合航电系统逐步取代各种机械设备，向着综合化、模块化、智能化发展。随着综合航电系统的发展，系统中各种设备的icd(interface control document接口控制文件)的交联关系日益紧密和复杂，如何准确高效的对系统中各icd进行测试成了急需解决的问题。
3.传统的icd数据测试分为两种：第一种方式为通用的测试工具，此类工具能针对串口或网口进行字节流层面的数据收发，能与多种类型的设备进行通讯，但由于收发的数据全部是字节流形式的，难以修改和阅读，且通常只能同时与一个设备通讯，无法满足多设备测试需求；第二种方式为针对具体设备开发对应的上位机，这种方式由于提供了人机交互界面，并且对收发的数据进行了逻辑上的解析，使得收发的数据便于观察和修改。但由于是针对每种设备单独进行开发的，一旦icd发生变化，或者接入新的icd就需要对软件进行修改。这大大降低了软件的使用范围和灵活程度，并且也增加了项目开发周期、增加了项目成本。


技术实现要素：

4.为解决现有技术中的问题，本发明提供一种适用范围广、灵活度高、测试准确高效的模块化的航空数据测试系统。该模块化的航空数据测试系观察数据和结果更直观、可多维度观察测试数据、且具有多种通讯接口，具有可视化界面，且能同时与不同接口的设备进行通讯。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种模块化的航空数据测试系统包括通讯模块、数据接收模块、解包组包模块、数据激励模块、icd配置模块；
6.所述通讯模块用于提供统一的数据接收与发送接口；
7.所述数据接收模块用于接收解包组包模块解包后的数据，并将解包后的数据进行显示与存储；
8.所述解包组包模块用于完成字节流到icd变量值或icd变量值到字节流的转换；
9.所述数据激励模块用于产生激励数据，模拟真实设备发送数据，驱动航空数据测试系统运转；
10.所述icd配置模块用于icd数据的输入与配置。
11.优选的技术方案，所述通讯模块包括物理通讯通道，所述物理通讯通道包括arinc429通讯板卡、串口、网口；所述arinc429通讯板卡用于与采用arinc429协议的设备进
行数据通讯；所述串口用于采用串口的设备进行通讯；所述网口用于采用网口的设备进行通讯。
12.优选的技术方案，所述通讯模块将数据视为字节流的格式进行接收和发送，且具有将对应icd与对应物理通讯通道绑定的配置界面。
13.优选的技术方案，所述通讯模块采用插件架构，且插件架构采用动态链接库的方式，通过xml配置文件来管理所有的插件接口。
14.优选的技术方案，所述icd配置模块包括表格配置数据模块、文本配置数据模块、icd管理树、数据导入模块、数据导出模块；所述表格配置数据模块用于以表格形式添加或者删除icd数据，所述文本配置数据模块用于以文本形式添加或者删除icd数据；所述icd数据包括变量名称、变量类型、字节偏移、字节长度、变量显示格式、上限、下限，其中变量类型包括有符号整数、无符号整数、浮点数、字符串、枚举、包头、包长、校验、crc；所述icd管理树用于以树形结构管理icd数据；所述数据导出模块用于数据的导出，该导出的数据格式为xml格式文本文件；所述数据导入模块可用于将所述数据导出模块导出的数据进行导入。
15.优选的技术方案，所述数据接收模块包括表格展示模块、图形界面展示模块、历史数据存储模块；所述表格展示模块用于以表格形式展示解析后的数据；所述图形界面展示模块用于以控件形式展示解析后的数据。
16.优选的技术方案，所述历史数据存储模块用于存储接收到的原始字节流数据或者解析后的数据；所述历史数据存储模块存储的数据格式为文本格式或者二进制格式。
17.优选的技术方案，所述数据激励模块还用于模块提供数据转发与故障注入；所述数据激励模块包括数据生成器模块；所述数据生成器模块用于产生数据，并将产生的数据赋予icd数据中的变量，并由解包组包模块进行组包，通过通讯模块将组包后的数据进行发送。
18.优选的技术方案，所述数据生成器模块包括正弦曲线变化数据生成器、余弦曲线变化数据生成器、直线变化数据生成器、经纬度位置变化数据生成器、飞行姿态变化数据生成器；所述正弦曲线变化数据生成器采用x轴为时间，y轴为给定振幅的值，生成的数据随时间进行正弦曲线变化；所述余弦曲线变化数据生成器采用x轴为时间，y轴为给定振幅的值，生成的数据随时间进行余弦曲线变化；所述直线变化数据生成器采用x轴为时间，按给定直线方程产生y值，生成的数据随时间进行直线变化；所述经纬度位置变化数据生成器采用x轴为时间，生成的数据随给定的航路变化，并输出当前飞机所处的经纬度值；所述飞行姿态变化数据生成器采用x轴为时间，生成的数据按给定航路变化，输出当前飞机的俯仰、滚转、偏航的值。
19.本发明的再一目的是提供一种模块化的航空数据测试方法，其包括以下步骤：
20.数据激励，使用数据生成器产生数据值，将数据值赋予icd配置中的变量，交由解包组包进行组包，然后通过数据通讯将数据发送出去，数据接收到数据通讯发送来的数据后进行数据存储并将数据进行显示；
21.其中，数据激励为模拟各种真实设备的icd协议进行组包发送，并将数据转发出去，同时进行故障注入；
22.icd配置为采用文本或者表格方式进行icd数据的输入与配置；
23.数据通讯为对物理通讯接口进行抽象和隔离，将数据视为字节流的格式从统一的
接口进行数据的接收或者数据对发送；
24.解包组包为将字节流数据转化为icd变量值或将icd变量值转化为字节流数据。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
26.本发明能将具体的物理通讯接口隔离开来，做到能同时使用多种接口进行通讯。本发明将icd变化分离出来，做到能随时修改icd数据而不用修改软件代码。本发明将对接收的数据进行解析并通过界面显示出来，这样才能方便的对各种设备进行测试。
27.在本发明中，通讯模块通过配置界面提供统一的数据接收和数据发送接口，其采用插件架构，可方便快速扩展出不同的物理接口协议插件。插件采用动态链接库的方式，通过一个xml配置文件来管理所有的接口插件，只要实现指定的接口，然后再将动态链接库相关信息添加进配置文件就能被通讯模块识别，从而达到隔离具体通讯方式的目的，并且由于有了统一的通讯接口，实现了能同时与不同接口的设备进行通讯的目的。icd配置模块提供表格配置和文本配置两种数据配置方式，表格配置提供预制的icd编辑界面，根据界面规则录入icd数据，文本配置方式提供类似于代码编辑器的方式录入icd数据，不论通过哪一种方式，都能非常方便的对icd数据进行修改，从而适配不同的设备。数据接收模块提供表格展示和界面控件展示两种方式显示数据。表格展示能方便的观察到接收到的icd数据中的每一个变量的值，界面控件展示能将接收到的数据与对应的控件进行绑定，更形象的显示出数据的变化，两种方式相结合，能达到多方位观察icd测试数据的效果。
附图说明
28.图1为本发明模块化的航空数据测试系统的原理结构示意图；
29.图2为本发明的通讯模块结构示意图；
30.图3为本发明的icd配置模块结构示意图；
31.图4为本发明的数据接收模块结构示意图；
32.图5为本发明的数据激励模块结构示意图。
具体实施方式
33.如图1至图5所示，一种模块化的航空数据测试系统包括通讯模块、数据接收模块、解包组包模块、数据激励模块、icd配置模块；
34.所述通讯模块用于提供统一的数据接收与发送接口。所述通讯模块包括物理通讯通道，所述物理通讯通道包括arinc429通讯板卡、串口、网口；所述arinc429通讯板卡用于与采用arinc429协议的设备进行数据通讯；所述串口用于采用串口的设备进行通讯；所述网口用于采用网口的设备进行通讯。所述通讯模块将数据视为字节流的格式进行接收和发送，且具有将对应icd与对应物理通讯通道绑定的配置界面。所述通讯模块采用插件架构，且插件架构采用动态链接库的方式，通过xml配置文件来管理所有的插件接口。
35.所述数据接收模块用于接收解包组包模块解包后的数据，并将解包后的数据进行显示与存储。所述数据接收模块包括表格展示模块、图形界面展示模块、历史数据存储模块；所述表格展示模块用于以表格形式展示解析后的数据；所述图形界面展示模块用于以控件形式展示解析后的数据。所述历史数据存储模块用于存储接收到的原始字节流数据或者解析后的数据；所述历史数据存储模块存储的数据格式为文本格式或者二进制格式。
36.所述解包组包模块用于完成字节流到icd变量值或icd变量值到字节流的转换。
37.所述数据激励模块用于产生激励数据，模拟真实设备发送数据，驱动航空数据测试系统运转。数据激励模块还用于模块提供数据转发与故障注入；所述数据激励模块包括数据生成器模块；所述数据生成器模块用于产生数据，并将产生的数据赋予icd数据中的变量，并由解包组包模块进行组包，通过通讯模块将组包后的数据进行发送。所述数据生成器模块包括正弦曲线变化数据生成器、余弦曲线变化数据生成器、直线变化数据生成器、经纬度位置变化数据生成器、飞行姿态变化数据生成器；所述正弦曲线变化数据生成器采用x轴为时间，y轴为给定振幅的值，生成的数据随时间进行正弦曲线变化；所述余弦曲线变化数据生成器采用x轴为时间，y轴为给定振幅的值，生成的数据随时间进行余弦曲线变化；所述直线变化数据生成器采用x轴为时间，按给定直线方程产生y值，生成的数据随时间进行直线变化；所述经纬度位置变化数据生成器采用x轴为时间，生成的数据随给定的航路变化，并输出当前飞机所处的经纬度值；所述飞行姿态变化数据生成器采用x轴为时间，生成的数据按给定航路变化，输出当前飞机的俯仰、滚转、偏航的值。
38.所述icd配置模块用于icd数据的输入与配置。所述icd配置模块包括表格配置数据模块、文本配置数据模块、icd管理树、数据导入模块、数据导出模块；所述表格配置数据模块用于以表格形式添加或者删除icd数据，所述文本配置数据模块用于以文本形式添加或者删除icd数据；所述icd数据包括变量名称、变量类型、字节偏移、字节长度、变量显示格式、上限、下限，其中变量类型包括有符号整数、无符号整数、浮点数、字符串、枚举、包头、包长、校验、crc；所述icd管理树用于以树形结构管理icd数据；所述数据导出模块用于数据的导出，该导出的数据格式为xml格式文本文件；所述数据导入模块可用于将所述数据导出模块导出的数据进行导入。
39.数据激励模块使用数据生成器产生数据值，将数据值赋予icd配置模块中的变量，交由解包组包模块进行组包，然后通过通讯模块将数据发送出去，数据接收模块接收到通讯模块发送来的数据后进行数据存储并将数据进行显示。
40.本发明的模块化的航空数据测试系统的工作原理以及测试方法如下：
41.如图1所示，在本实施例子中，本发明的模块化的航空数据测试系统包括通讯模块、数据接收模块、解包组包模块、数据激励模块、icd(interface control document接口控制文件)配置模块。通讯模块负责隔离具体物理通讯接口，提供统一的数据接收和发送接口；数据接收模块接收解包后的数据然后进行数据的显示与存储；解包组包模块完成字节流到icd变量值和icd变量值到字节流的转换；数据激励模块根据制定的规则产生激励数据，从而模拟真实设备发送数据驱动系统运转；icd配置模块进行icd数据的输入，提供给其他模块使用。
42.如图2所示，通讯模块包括arinc429通讯板卡、串口、网口等几部分物理通讯通道组成。通讯模块对物理通讯通道进行了进一步的抽象，提供统一的数据接收和数据发送接口，从而达到隔离具体通讯方式的目的，通讯模块将数据视为字节流的格式进行接收和发送，不对数据进行逻辑上的解析。通讯模块具有一个配置界面，实现具体icd与具体物理通道的绑定。通过arinc429通讯板卡子模块可与采用arinc429协议的设备进行数据通讯。通过串口可与采用串口的设备进行通讯。通过网口可与采用网口的设备进行通讯。通讯模块采用插件架构实现，可方便快速扩展出不同的物理接口协议插件。插件采用动态链接库的
方式，通过一个xml配置文件来管理所有的接口插件，只要实现指定的接口，然后再将动态链接库相关信息添加进配置文件，就可以被通讯模块所识别。
43.本发明通过采用公用数据池的方式实现icd与物理通道的隔离。即所有从物理通道接收的数据都传输给数据池，icd解析模块再由数据池获取数据。从对应的物理通道接收的数据在进入公用数据池时，都带有对应物理通道id的数据标识；且在公用数据池中的每一个数据都还被赋予有对应的icd标识；即在物理通道绑定过程中按照数据标识规则进行信息配置。例如，首先，选择进行数据解析所用到的icd结构，然后创建此次测试所用到的物理通道，如用到哪些串口，哪些网口等，然后配置每个通道通讯所需要的参数。然后对icd与物理通道进行关联，选择该icd结构的数据来源于哪个物理通道。配置完成后，解包组包模块就会按照配置信息从公用数据池提取对应通道接收到的数据。
44.如图3所示，icd配置模块包括表格配置数据模块、文本配置数据模块、icd管理树、数据导入模块、数据导出模块。icd配置模块提供两种icd的配置方式。第一种配置方式为表格方式配置数据。界面上提供一个显示表格和一个添加按钮，一个删除按钮，点击添加按钮弹出一个数据添加窗口，通过预设的一些输入框输入icd的数据，包括变量名称、变量类型、字节偏移、字节长度、变量显示格式、上限、下限。其中变量类型包括有符号整数、无符号整数、浮点数、字符串、枚举、包头、包长、校验和、crc。第二种配置方式为文本方式配置数据。这种方式类似于程序中头文件的编写方式，直接以文本格式在编辑框中以c 代码格式输入结构体，除此之外还做了一些特殊语法规定，如在变量注释中可配置变量的特殊类型，包括包头、包长、校验和、crc。之后内置的解析器会判断输入是否合法，然后从输入中解析出变量名称、变量类型、字节偏移、字节长度等信息，解析通过后将输入的icd数据以内部格式存入数据库中，同时在输入界面中对不同的部分以不同的颜色进行显示，可以很直观的看到icd的数据组成。比较两种icd输入方式，第一种方式提供了格式化的界面，用户更容易理解和操作，且输入不容易出错，缺点是输入速度较慢，且不够灵活，不方便对数组形式的数据类型进行处理。第二种方式输入速度快，灵活多变，缺点是需要一定学习时间。无论采用哪种方式进行输入，最后的icd数据都会以相同的格式存储到数据库中，即两种输入方式是等价的，以表格方式配置数据输入的数据可以通过文本方式配置数据进行查看，以文本方式配置数据输入的数据可以通过表格方式配置数据进行查看。icd管理树以树形结构管理icd数据。根节点以项目为单位，项目节点下可以自由的添加分组节点，没有深度限制，最后叶节点是icd节点。这种灵活的树形组织形式可以满足各项目的icd结构需求。数据导入模块可导入通过数据导出模块导出的icd数据，导入的数据为xml格式文本文件，导入导出的功能方便多人协同进行icd数据的录入工作。
45.如图4所示，数据接收模块由表格展示模块、图形界面展示模块、历史数据存储模块几部分组成。数据接收模块接收来自解包组包模块的解析后的数据，并将数据传递到其它各功能模块。表格展示模块以表格形式展示解析后的数据，可以从icd管理树中以拖动的方式拖入一个icd数据进行展示，也可以拖入不同icd数据的单个变量进行展示。表格中显示出的列有变量名称、变量类型、变量长度、接收的原始数据、解析后的数据。数据能以二进制、十六进制、十进制格式进行显示。对于表格中的列，可以进行隐藏、也可以进行拖动，修改后的界面格式可以进行保存，以便于下次启动软件时可进行界面恢复。图形界面展示模块以控件形式展示解析后的数据。系统提供一些基础控件和航空领域常用控件进行数据的
展示，包括姿态表、空速表、高度表、pfd(primary flight display主飞行显示)等，从icd管理树中以拖动方式将具体变量绑定到控件上，即可以通过数据驱动控件运转。图形界面展示模块相较于表格展示模块的优点是显示效果更好，观察数据更直观，缺点是绑定数据操作较为繁琐，且需要定制不同的显示控件，灵活性降低。两种显示方式结合起来，可以达到多维度观察数据的目的。历史数据存储模块以多种格式存储接收的数据，既可以存储接收到的原始字节流数据，也可以存储解析后的每个变量的值。既可以按文本格式存储为文件，也可以按二进制的格式存储为文件。存储后的文本格式文件可以供操作人员阅读，存储后的二进制文件可以供数据分析和数据回放。
46.如图5所示，数据激励模块包括数据生成器，所述数据生成器由正弦曲线变化数据生成器、余弦曲线变化数据生成器、直线变化数据生成器、经纬度位置变化数据生成器、飞行姿态变化数据生成器组成。数据激励模块使用数据生成器产生的值，将值赋予icd中的变量，交由解包组包模块进行组包，然后通过通讯模块将数据发送出去。数据激励模块是数据测试中的重要组成部分，该模块可以模拟各种真实设备的icd协议进行组包发送，从而驱动整个系统运转。同时该模块提供数据转发与故障注入功能。数据转发即通过某一物理接口接收数据，然后通过另一物理接口将数据转发出去，同时可通过数据接收模块查看接收到的数据。该功能主要用于对于那些一对一的物理通讯接口，在不影响设备工作的情况下实现数据的监视。故障注入即通过某一物理接口接收数据然后对数据进行修改后通过另一物理接口将数据转发出去，该功能主要作用在于模拟设备产生故障时的数据。数据生成器作用是产生用于数据激励的值。该模块通过对数据生成操作的抽象，形成一个数据生成器的基类，数据激励模块仅依赖数据生成器的基类，从而可以方便快速的扩展出不同的数据生成器。数据生成器的基类提供统一的输入输出接口。输入接口接收字符串形式的输入，输入的具体含义由各具体的数据生成器对字符串进行不同的解析。输出接口以字符串形式提供变量名及变量类型，数据激励模块可以通过变量名进行数据生成器和icd变量的绑定。正弦曲线变化数据生成器是采用x轴为时间，y轴为给定振幅的值，随时间进行正弦曲线变化。余弦曲线变化数据生成器是x轴为时间，y轴为给定振幅的值，随时间进行余弦曲线变化。直线变化数据生成器x轴为时间，按给定直线方程产生y值。经纬度位置变化数据生成器是x轴为时间，按给定航路变化，输出当前经纬度的值。飞行姿态变化数据生成器是x轴为时间，按给定航路变化，输出当前飞机的俯仰、滚转、偏航的值。数据生成器的类型是很丰富的，根据不同的需求可以提供不同的数据生成器，从而为数据激励模块提供丰富的激励数据。
47.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。