在計算機的統一控制下，對研究對象實現數據采集、數據分析處理以及結果顯示輸出整個測試過程的體系稱為自動測試系統ATS(Automatic Test System)。ATS一般由3部分組成，即自動測試設備ATE(Automatic Test Equipment)、自動測試程序集TPS(Test Program Set)和TPS軟件開發工具。通常在標準的總線(如GPIB、VXI、PXI等)基礎上組建而成，具有通用性強和配置靈活等特點^[1]。

        無線電導航是保障航空飛行的重要組成部分，導航地面設備通過發送無線電導航信號的方式為飛機安全可靠的飛行提供所需信息，因此必須保證導航設備信號發生電路產生的信號準確無誤。隨之而來的就是導航設備的快速保障與維護保養，現有無線電導航地面保障存在設備陳舊、數量和種類多、體積大以及缺少標準化與綜合化測試等缺陷^[2]。針對上述問題，在對自動測試描述語言ATML（Automated Test Markup Language）的研究基礎之上，研究設計基于通用儀器儀表的導航信號自動測試系統，并在實際導航信號的測試中得到應用。

1 自動測試描述語言ATML

        系統采用自動測試標記語言ATML標準，該標準以可擴展標記語言XML（Extensible Markup Language）為基礎，由美國國防部和眾多ATE行業人員一起制定^[3]。ATML作為測試信息數據交換的媒介，詳細描述了測試任務、資源需求、測試執行和信息管理等內容，包含ATML框架和ATML組件標準兩大部分。ATML組件標準定義了9個ATML組件接口，每個組件都有相對應的IEEE標準和XML格式文件，對應關系如圖1所示^[4]。

2 導航設備自動測試系統

        依據上文對ATS的描述，導航設備自動測試系統的組成可分為ATE、TPS及TPS軟件開發工具三部分，其中ATE主要由通用儀器儀表、儀器控制軟件以及相應的總線連接組成，如圖2所示。軟件在儀器驅動或者直接I/O的輔助下通過總線對相關儀器進行程控。系統涉及到的通用儀器儀表種類較多，采用XML格式文檔將儀器具體特性描述成Instrument Description.xsd文件，有利于系統對儀器資源進行統一調度。

        TPS是系統軟件組成的核心部分。傳統測試程序中，TPS信息包含在程序代碼里，關于儀器能力描述、信號格式描述以及具體測試需求描述等信息不容易分離出來，降低了TPS的靈活性和可移植性。參考ATML標準將有關測試數據的描述進行標準化，實現了自動測試系統中數據信息的共享與分配，系統TPS運行框圖如圖3所示。UUT描述、測試描述、測試信號需求等組件信息通過自定義測試描述表格進入人機交互接口，按照ATML標準將提供的信息轉為XML格式文件，并存入測試文檔庫，通過處理器從XML文件中提取出相關的測試信息^[5]，并送給測試執行單元形成TPS代碼。測試結束后執行單元按照ATML標準將測試結果規范為XML文檔以形成測試報表。XML作為一種層次化的標記語言，具有面向對象的特點，在描述模塊化結構的UUT信息和各類部件關系上具有天然優勢，采用XML語言描述測試系統數據，可方便地確保數據的一致性、完整性和可靠性，簡化測試系統內部以及測試系統間數據交換的工作，并能與現存的系統和標準很好地兼容^[6-7]。

        測試描述組件規定了對具體導航設備的某一特定功能進行測試的測試級別、測試需求、測試策略以及結果診斷與分析。導航設備測試級別分為一線測試與二線測試。一線測試針對實際設備在開機工作狀態下進行測試，主要側重于實際設備所發射信號各參數指標的準確度；二線測試針對相應的自研模擬器，重點在于信號測試的方法研究與實現。測試需求指完成測試所需的軟硬件配置信息。

        儀器描述組件主要對各個測試儀器儀表的物理特性、工作環境、性能指標等靜態信息和對應的資源、測試信號能力等動態信息進行定義。本系統涉及到的通用儀器儀表主要包括信號發生器、射頻功率計、功率檢波器、頻譜分析儀、數字示波器、通用計數器等。

        UUT描述組件對被測設備的編號、功率需求、物理特性和測試操作要求等內容進行說明。現役導航設備種類較多，普遍采用超大規模電路和專用集成電路等，其物理特性采用新工藝技術，如多層板工藝和表面封裝技術等。

        測試適配器描述組件定義導航設備和測試工作站之間的接口^[7]，包括電纜、連接器、通信總線和開關等詳細信息。

        測試工作站描述組件用于描述測試系統的運行環境，包括端口連接、儀器儀表和測試精度、測試識別信息(如設備部件編號及不同組件的位置)、狀態信息(如時間、自測狀態和標定日期)。

        系統采用Windows XP SP3系統自動配置底層的硬件，可兼顧實時性與靈活性；采用美國國家儀器有限公司的核心軟件產品LabVIEW作為TPS開發平臺，充分利用圖形化編程語言G語言(Graphical Programming Language)的高性能與靈活性。

3 項目應用實例

        在國際民航組織通用的某型導航設備檢測系統項目中，需要對設備產生的脈沖信號上升沿(點a、c之間)、下降沿(點d、f之間)和脈沖寬度(點b、d之間)進行測試，如圖4所示。采用本自動測試程序，UUT描述為脈沖信號的上述3個參數；儀器選擇Agilent公司的MSO7104A型混合信號數字示波器；通過VXI總線完成設備與測試系統之間的連接。

        在Agilent公司官網上可以下載到支持LabVIEW8.0以上版本的示波器驅動程序，其中包含了示波器參數設置的初始化、參數配置、信號測試、數據傳輸等全部操作指令，通過調用儀器驅動程序完成示波器的程控。

        對信號波形進行采集時，時鐘的設置可使用示波器上自帶的精度較高的時鐘，每次可讀取一批數據，提高了程序的效率。測試結果通過波形圖表和波形圖控件進行顯示。數據的存儲采用TDMS(Technical Data Management)格式。報表生成方面，系統采用Excel格式，在LabVIEW軟件中安裝Microsoft Office Toolkit工具包之后就可通過調用Excel報表工具進行數據導出。

        圖5為示波器測得脈沖信號上升沿波形與自動測試程序采集的波形圖比較。可以看出，自動測試程序采集波形與示波器實際測得的波形基本一致，對波形的成功采集與保存解決了以往手動測試中對波形的細節進行查看時只能現場操作的缺陷，為設備的定期維修與保養提供了依據。

        圖6所示為自動測試結果Excle報表截圖，報表中詳細列出了測試的具體時間、測試級別、測試工程師、測試板卡位置、測試數據及診斷結果。報表以電子表格的形式保存，數據處理更加方便，并作為設備維護與保養的依據，可供隨時調出查詢。

        本文將自動測試技術引入導航設備的測試維修中，通過計算機程序控制測試流程，有效解決了以往導航設備手動或者半自動保障耗時耗力、效率低下、測試結果難以規范化保存的缺陷。在TPS的設計上，采用ATML標準描述測試信息，測試資源之間運用XML格式文件交互，充分考慮了系統對TPS的可移植性和重用性需求，方便與未來新的設備進行軟硬件兼容。系統在某型設備的脈沖信號測試中進行了驗證，效果良好。本文利用ATML標準設計自動測試系統，并成功運用到航空導航設備的保障中，為國內航空導航維修領域提供了一種新思路。

參考文獻

[1] 李行善，左毅，孫杰.自動測試系統集成技術[M].北京：電子工業出版社，2004.

[2] 張列剛，張煥春.軍用飛機通用ATS體系結構研究[J].計算機測量與控制，2005，13（4）：346-348.

[3] 彭磊，馬衛東，申麗軍，等.基于ATML的地面測控軟件通用化設計與實現[J].測控技術，2013，32(5)：100-104.

[4] 楊召，肖明清，胡斌，等.國外航空自動測試描述語言發展綜述[J].計算機測量與控制，2013，21(4)：833-835.

[5] IEEE Std 1671-2010.IEEE standard for automatic test markup language(ATLM) for exchanging automatic test equipment and test information via XML[S].2011-07.

[6] 王學奇,肖明清，陳希林，等.基于XML的測試需求描述及其實現[J].計算機工程與應用，2005，41(23)：112-115.

[7] 袁清峰，路輝，沈士團.基于XML的自動測試系統資源描述方法[J].北京航空航天大學學報，2010，36（1）：114-117.

[8] TAYLOR R.Implementing the ATML test station and test adapter standards[C].IEEE Autotestcon Proceeding，2010：1-5.