自動測試系統(tǒng)（ATS）的一個(gè)重要組成部分是軟件，在自動測試系統(tǒng)的總成本中，軟件成本是極其重要的成本因素。通常在ATS中提到軟件，很容易想到測試程序，但實(shí)際上，更關(guān)鍵的是為測試程序提供開發(fā)和運(yùn)行環(huán)境的軟件平臺，又稱ATS軟件環(huán)境。隨著ATS在國防工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域、各個(gè)階段中的廣泛使用，ATS軟件環(huán)境也得到了越來越多的理解和重視。
NxTest 對自動測試系統(tǒng)軟件環(huán)境的要求
美國是研究與使用ATS較早的國家之一，已有幾十年的發(fā)展歷程。美國國防部一直在為降低ATS的采購費(fèi)用而努力。20世紀(jì)90年代末期，美國國防部提出了NxTest計(jì)劃，計(jì)劃用10年的時(shí)間實(shí)現(xiàn)通用開放的自動測試系統(tǒng)，滿足國防部聯(lián)合體系結(jié)構(gòu)J T A的需求和其他ARI 新提出的需求，同時(shí)通過運(yùn)用新技術(shù)，改善各軍種ATS之間的互操作性，減少軟件開發(fā)費(fèi)用與硬件數(shù)量，最終減少國防部對ATS的總投資。
目前NxTest計(jì)劃仍在實(shí)施之中，它所提出的各種規(guī)范已成為各國研制ATS的參考。NxTest 提出的ATS軟件體系結(jié)構(gòu)的目標(biāo)是：開放、支持合成儀器、軟件環(huán)境通用、支持測試軟件的移植、支持綜合診斷。根據(jù)這些目標(biāo)要求，NxTest提出ATS系統(tǒng)軟件的體系結(jié)構(gòu)，它由4個(gè)部分組成，見圖1。
（1）系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境。
系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境是 NxTest軟件開發(fā)的基礎(chǔ)，存在于軟件系統(tǒng)的底層，用戶不可見。它提供語言、應(yīng)用和工具，讓開發(fā)人員來開發(fā)測試程序開發(fā)與運(yùn)行環(huán)境、測試與數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境，供TPS開發(fā)者、測試站操作員及其他用戶使用。
系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境包括軟件編譯器、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和配置管理系統(tǒng)等，由于不暴露給用戶，因此用戶不能直接使用它，這些部分可以不完全遵循 NxTest的目標(biāo)要求，但它也必須采用工業(yè)部門接受的語言和貨架產(chǎn)品工具，最大程度地減少軟件開發(fā)與維護(hù)的費(fèi)用。
數(shù)據(jù)庫要求使用SQL語言和ODBC2.0（數(shù)據(jù)庫訪問接口）。
（2）測試程序開發(fā)環(huán)境。
測試程序開發(fā)環(huán)境提供測試程序開發(fā)、維護(hù)和支持移植所需的全部功能。NxTest 要求在應(yīng)用中和宿主機(jī)中，測試程序開發(fā)環(huán)境與測試執(zhí)行環(huán)境分離。
測試程序開發(fā)環(huán)境需具備幾個(gè)特點(diǎn)：
·環(huán)境設(shè)計(jì)應(yīng)支持最終測試程序和測試數(shù)據(jù)庫在不同 ATS 之間的移植，與ATE的軟件環(huán)境和硬件配置無關(guān)；
·環(huán)境應(yīng)為TPS開發(fā)者提供簡便易懂、用戶友好的界面；
·如果TPS開發(fā)者轉(zhuǎn)移到不同的ATS上，環(huán)境應(yīng)為TPS開發(fā)者提供一致的用戶界面以減少培訓(xùn)時(shí)間；
·環(huán) 境 要 減 少 對 當(dāng) 前 國 防 部TPS 開發(fā)者的影響，減少環(huán)境受制于某個(gè)特定工具的情況。
為獲得測試程序的可移植性，要建立標(biāo)準(zhǔn)的測試程序接口，供所有測試程序開發(fā)方法使用，并讓測試執(zhí)行環(huán)境理解，這個(gè)接口的建立要考慮到以前測試程序的執(zhí)行和使用信號模式定義測試需求的方式，還要考慮使用允許訪問和組合標(biāo)準(zhǔn)信號的圖形界面產(chǎn)生測試程序的能力。
由于測試程序應(yīng)設(shè)計(jì)成與ATE配置無關(guān)，測試程序開發(fā)環(huán)境就必須提供表示AT E硬件信息的手段以便于測試程序的驗(yàn)證。主要的硬件信息包括單個(gè)儀器的能力、開關(guān)的能力、通過 ATE的路徑、接口適配器設(shè)計(jì)等，NxTest要求測試程序開發(fā)軟件所提供的接口遵循 ABBET1226.3標(biāo)準(zhǔn)。
（3）測試與數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境。
測試與數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境主要提供測試程序開發(fā)環(huán)境與測試執(zhí)行環(huán)境之間的接口。它也提供 ATS 與外部數(shù)據(jù)系統(tǒng)（如UUTBIT 和維護(hù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)）之間的接口。
（4）測試執(zhí)行環(huán)境。
測試執(zhí)行環(huán)境提供在測試站上運(yùn)行測試、監(jiān)視和控制測試站、管理與測試站和所運(yùn)行測試相關(guān)的信息所需要的全部功能，主要包括：測試程序和測試相關(guān)數(shù)據(jù)的存儲；供測試站操作人員和維護(hù)人員使用的界面的創(chuàng)建；測試程序的執(zhí)行，包括選擇測試和跟蹤執(zhí)行的特征；測試站資源的分配與控制；綜合儀器的建立與使用；開關(guān)分配與沖突檢測；執(zhí)行功能測試和參數(shù)測試的能力；為控制測試序列，使用人工智能和專家系統(tǒng)；根據(jù)需要與測試程序開發(fā)環(huán)境和外部系統(tǒng)通信；測試站儀器的培植控制和健康監(jiān)視；在線文檔和在線幫助等。
測試執(zhí)行環(huán)境的實(shí)現(xiàn)涉及廣泛的技術(shù)，其中很多技術(shù)代表了當(dāng)前測試和診斷領(lǐng)域中的最新技術(shù)發(fā)展水平。
國外先進(jìn)ATS軟件平臺
目前國外研制的ATS軟件都在努力遵循NxTest提出的體系結(jié)構(gòu)，如法國宇航公司的S M A R T、美國TYX公司的PAWS、美國GDE系統(tǒng)公司的TOPTEST 等，其中最典型的是TYX 公司的PAWS，它具備NxTest提出的軟件體系結(jié)構(gòu)中的許多特點(diǎn)，如遵循IEEE1226、開發(fā)環(huán)境與運(yùn)行環(huán)境分離等。PAWS的系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境為測試軟件開發(fā)和運(yùn)行環(huán)境提供了C語言開發(fā)和VC6.0的編譯器，PAWS沒有數(shù)據(jù)庫，因此沒有數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。
PAWS由相互關(guān)聯(lián)的3大部分組成：測試需求文檔系統(tǒng) TRD(Test Requirements document System )、測試程序集開發(fā)系統(tǒng) TPS(Test Program SetDevelopment System)、運(yùn)行時(shí)系統(tǒng) RTS(Run Time System)。其中TRD 與TPS相當(dāng)于測試程序開發(fā)環(huán)境，R TS即測試執(zhí)行環(huán)境。兩個(gè)環(huán)境之間沒有明顯的測試與數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境部分，由文件傳遞完成測試與數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境部分的工作。
（1）測試需求文檔系統(tǒng) PAWS/TRD。為測試策略、測試程序的結(jié)構(gòu)文件生成、流程圖的生成等提供了一組工具。通過該平臺，還可將用戶提供的測試需求文件自動轉(zhuǎn)換成ATLAS 測試程序。
（2）測試程序集開發(fā)系統(tǒng)PAWS/TPS。PAWS 是軟件平臺的核心部分，同時(shí)也是最復(fù)雜的部分。PAWS/TPS的主體PAW SDeveloper's Studio 是開發(fā)測試程序、儀器功能描述、儀器控制程序和文檔等相關(guān)內(nèi)容的集成環(huán)境，能完成ATLAS 語言測試程序的編輯、編譯、調(diào)試、仿真，完成資源與開關(guān)矩陣的靜態(tài)描述和動態(tài)控制程序、接口適配器的連接關(guān)系描述。這些文件編譯成中間文件CIIL、參數(shù)文件、和可執(zhí)行文件等共 5個(gè)文件，用.PAX文件包裝在一起，傳遞給測試執(zhí)行環(huán)境RTS。PAWS/TPS 還能提供流程圖、連線表等輔助工具。
（3）運(yùn)行時(shí)系統(tǒng) PAWS/RTS。為測試人員提供了測試程序運(yùn)行和管理環(huán)境，控制硬件資源和測試序列，完成測試過程。PAWS/TPS平臺輸出的數(shù)據(jù)文件和代碼文件作為RT S平臺的輸入，數(shù)據(jù)文件包含所有程序的文字內(nèi)容、變量、連接等，代碼文件包含ATLAS程序的可執(zhí)行代碼和設(shè)備驅(qū)動的宏代碼。測試人員通過基于窗口的圖形用戶接口實(shí)施對RTS的控制，如加載/卸載測試程序、從指定的入口執(zhí)行測試、保持、人工干預(yù)、測試站初始化、測試站配置等。
國產(chǎn)ATS軟件平臺
為了推行ATS的全面國產(chǎn)化，國內(nèi)測試領(lǐng)域?qū)TS 軟件平臺進(jìn)行了廣泛、深入的研究。中國航空工業(yè)集團(tuán)公司第634研究所也在總裝備部的支持下，分析NxTest軟件體系結(jié)構(gòu)，汲取PAWS、TOPTEST、SMART等ATS 軟件平臺的先進(jìn)之處，于2005年研制成功可視化測試程序集成環(huán)境軟件 GTest。
GTest的系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境為測試軟件開發(fā)和運(yùn)行環(huán)境提供了VC7.1的開發(fā)環(huán)境和cl編譯器，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)為SQL SERVER2000，數(shù)據(jù)庫訪問語言為SQL，訪問接口方式為ODBC。另外，系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境還提供了MFC、BCG等軟件開發(fā)工具。
GTest包括TPS開發(fā)系統(tǒng)TDS和TPS運(yùn)行系統(tǒng)TRS，分別相當(dāng)于測試程序開發(fā)環(huán)境和測試執(zhí)行環(huán)境。兩個(gè)環(huán)境之間沒有明顯的測試與數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境部分，TDS編譯生成組件，將可執(zhí)行文件用組件接口的方式傳遞給TRS，兩個(gè)環(huán)境之間是單向數(shù)據(jù)傳遞的關(guān)系。
GTest是可用于各種ATS的通用測試軟件平臺，而且TDS與TRS彼此獨(dú)立，可分別安裝在不同的計(jì)算機(jī)中。GTest直觀靈活、操作簡便，降低了對測試人員和操作人員的要求。
TPS開發(fā)系統(tǒng)TDS用于測試程序TPS的開發(fā)，提供了開放的、圖形化的、基于信號的測試軟件開發(fā)環(huán)境，允許用戶以測試策略樹的形式表示測試需求，以測試流程的形式完善測試過程；同時(shí)還提供了便捷的計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、測試儀器、測試對象及彼此間互連路徑等信息的描述方法；與 ATLAS語言兼容，集成了ATLAS語言編輯環(huán)境，最終生成測試程序運(yùn)行平臺 TRS 可執(zhí)行的測試程序。在TDS平臺上開發(fā)測試程序的基本過程為：由AT E集成人員建立ATE模型，完成資源控制過程描述，由UUT測試人員針對具體被測對象建立UUT模型，并根據(jù)測試需求以樹的形式描述測試策略。所有的測試編輯都在測試樹中完成，然后從測試樹自動生成可視化測試流程，經(jīng)過資源配置和路徑選擇之后，自動生成文本編程語言，經(jīng)編譯連接生成可在運(yùn)行平臺執(zhí)行的測試程序。所有這些過程集成在IDE中，用戶在IDE中通過菜單選擇完成開發(fā)過程。直觀的可視化方法極大地降低了對TPS開發(fā)人員編碼能力的要求并減少了TPS的開發(fā)時(shí)間。
TPS運(yùn)行系統(tǒng)TRS主要為TRS開發(fā)的測試程序提供運(yùn)行環(huán)境，控制相應(yīng)資源對被測對象進(jìn)行檢測。T RS通過調(diào)用測試運(yùn)行軟件，監(jiān)控測試工作站的工作狀態(tài)，完成測試工作站的自檢、標(biāo)定，管理測試程序所需的各種信息，控制測試所使用的軟件、硬件及測試程序的運(yùn)行。TRS主要功能包括：用戶管理、測試程序載入、測試序列編輯、測試參數(shù)修改、過程控制、測試結(jié)果報(bào)告生成及打印、日志文件生成等。
GTest自研制成功后，在航空領(lǐng)域逐漸推廣，已獲得了較廣泛的應(yīng)用，包括某型機(jī)二線檢測設(shè)備、某型航向姿態(tài)系統(tǒng)自動檢測設(shè)備、某型機(jī)的NAMP系統(tǒng)整機(jī)及模板自動測試系統(tǒng)、飛控計(jì)算機(jī)綜合測試系統(tǒng)和自動駕駛儀測試系統(tǒng)等。
針對航空測試設(shè)備開發(fā)的建議
在GTest的推廣應(yīng)用過程中，經(jīng)歷了很多困難，為此，針對這些困難提出幾點(diǎn)建議，以期對國產(chǎn)測試設(shè)備和先進(jìn)測試技術(shù)的推廣應(yīng)用有所幫助。
（1）由于國內(nèi)外航空技術(shù)的差距，國外測試新技術(shù)能解決的問題與國內(nèi)航空領(lǐng)域?qū)y試的當(dāng)前要求有一定差距，用戶對先進(jìn)測試?yán)砟畹睦斫馀c接受需要一定時(shí)間。而且航空領(lǐng)域絕大多數(shù)廠所的主業(yè)是航空產(chǎn)品及系統(tǒng)的生產(chǎn)研制，測試只是驗(yàn)證產(chǎn)品功能性能的輔助手段，從事測試的人員數(shù)量相對較少，他們難以有大量的時(shí)間和精力跟蹤研究測試技術(shù)的新發(fā)展，但他們對產(chǎn)品本身的測試需求和測試過程非常清楚。
如果能夠定期組織專業(yè)測試人員與航空產(chǎn)品生產(chǎn)研制人員和航空院所測試人員經(jīng)常就測試新技術(shù)的發(fā)展以及航空產(chǎn)品對測試的迫切要求進(jìn)行交流，將會有效推進(jìn)測試新技術(shù)的應(yīng)用。
（2）國內(nèi)航空測試在近10年內(nèi)才得到普遍重視和迅速發(fā)展，相對國外產(chǎn)品來說起步較晚，要達(dá)到國外產(chǎn)品那樣的技術(shù)成熟度、功能全面性和高可靠性等尚需要經(jīng)過各種應(yīng)用環(huán)境的考驗(yàn)與改進(jìn)。此外，在國外測試產(chǎn)品已被大量采用的情況下，用戶還需權(quán)衡用國產(chǎn)產(chǎn)品取代國外產(chǎn)品的代價(jià)。因此對國產(chǎn)產(chǎn)品的接受與認(rèn)可需要時(shí)間。
對新研制的測試設(shè)備來說，應(yīng)盡量提高技術(shù)水平，用當(dāng)前技術(shù)提高測試設(shè)備整體水平，以期比國外產(chǎn)品在技術(shù)上有所提高，同時(shí)充分考慮國內(nèi)用戶的具體情況，使所研制的測試設(shè)備最大限度貼合國內(nèi)用戶的要求，這將極大提高用戶對國內(nèi)產(chǎn)品的信任度和滿意度。
（3）目前國內(nèi)航空領(lǐng)域基本上是由產(chǎn)品的研制單位提供測試設(shè)備，尚未要求產(chǎn)品必須經(jīng)過第三方測試。而由于航空產(chǎn)品的復(fù)雜程度較高，且產(chǎn)品研制單位出于技術(shù)保密的目的，一般不愿意透露產(chǎn)品的具體技術(shù)細(xì)節(jié)，使得除產(chǎn)品研制單位外，其他人難以深入了解產(chǎn)品的測試要求，也難以獨(dú)立研制性能完善的測試設(shè)備。也就是說，沒有產(chǎn)品研制單位的配合與認(rèn)可，與被測對象密切相關(guān)的測試設(shè)備很難研制成功，也不可能得到推廣應(yīng)用。因此，測試設(shè)備的研制應(yīng)盡可能脫離產(chǎn)品的具體細(xì)節(jié)，并盡量提供可由產(chǎn)品研制者開發(fā)與產(chǎn)品具體細(xì)節(jié)相關(guān)部分測試內(nèi)容的技術(shù)手段，加強(qiáng)售后服務(wù)，由雙方或多方共同完成測試設(shè)備的研制。
