综合模块化航电软件仿真测试环境研究

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1、航空学报ActaAeronauticaelAstronauticaSinioaApr．252012V01．33No．4722—733ISSN1000—6893CN11—1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．cn文章编号：1000—6893(2012)04一0722—12综合模块化航电软件仿真测试环境研究周庆1，刘斌1’’，余正伟1，冯时雨21．北京航空航天大学可靠性与系统工程学院，北京1001912．北京航空工程技术研究中心，北京100076摘要：伴随着综合模块

2、化航空电子(IMA)软件在新一代飞机上的应用，其高复杂性、高度综合的特点以及分层的健康监控和故障管理模式给软件测试提出了挑战。传统的仿真测试环境在应对IMA软件测试中难以满足RTCAD旺178B中规定的对验证过程结果的验证的要求。本文在分析1MA软件特点的基础上，根据DO-178B的要求，综合国外的发展情况和国内的研究进展情况，研究综合模块化航电软件仿真测试环境需求，提出了基于软件故障注入的综合模块化航电软件灰盒仿真测试环境方案，并给出优势分析。该仿真测试环境方案以IMA软件为测试对象。应用软件故障注入技术和

3、代码插装技术满足测试规范文件的要求。其具有通用灵活、适配性强、强实时性等特点。为中国新一代舷电软件的系统验证和测试奠定了基础。关键词：综合模块化航空电子；软件；灰盒测试I仿真测试环境；软件故障注人；D睁178B中图分类号：V247；TP311．5文献标识码：A随着信息技术的飞速发展和用户要求(军用和民用)的不断提高，综合模块化航空电子(Inte-gratedModularAvionics，IMA)已成功运用在国外新一代航空器的机载设备中．例如波音757、波音777、空客A380、F一22和F一35等。与此同时

4、，航电设备软件化的趋势日趋明显，F一22上由软件实现的航电功能高达80％[1]，并且在一些安全关键的系统中，例如飞控计算机(FlightControlComputer，FCC)，其应用软件代码占整个源代码的1／3，而支持系统余度管理和故障检测的代码部分超过整个代码的55％(例如波音757的FCC软件)[2]。这一部分软件代码的开发和测试是极其复杂的，因此给系统的开发和综合增加了不少成本，尤其是为软件测试提出了巨大的挑战。国外开展IMA系统和软件的开发和验证工作起步早，并且制定了技术规范，如RTCADO-297

5、({综合模块化航空电子设计指南与合格审定要求》[3]、DO-178B((机载系统和设备合格审定的软件考虑》[4]、SAE—ARP4754((对高度综合或复杂系统的合格审定考虑》等。在软件测试领域也在探索和开展形式化的验证方法睁61和行之有效的仿真测试环境工具，来保证软件质量。例如洛克马丁公司为F一22研制了LM-STAR仿真测试环境[7]用于航电设备的验证、测试和地面维护。尽管如此，在2007年还是发生了F一22经过国际日期变更线时航电系统崩溃[s]的事故。事后分析得知，软件设计和验证过程中均没有考虑到国际日

6、收稿日期：2011—06．22；退修日期：20t1-08·30；录用日期：20”-”-29；网络出版时间：2011-12．0917：25网络出版地址：WWW．cnkinet／kcms／detail／11．1929V201112091725002htmlDOI：CNKI：11-1929／V．20”1209．1725．002基金项目：国防预研项目(513190802)*通讯作者．Tel_：010-82339950E．mail：liubin@buaa．edu．∞融甩格式IZhouQ．LiuB．YuZHI,eta1．

7、AframeworkolsimulationtestingenvironmentforintegratedmcdJlaravionicssoftware?ActaAeronauticaetAstronauticaSinica。2012，33‘4){722-733．属庆，热斌，余正伟，萼．绿台模块他航电软件仿真裁试环境研究航空学报．2012．33(4)：722-733．周庆等；综合模块化航电软件仿真测试环境研究期变更线经纬度的特殊情况，从而导致系统失效。此事件从一个侧面体现出IMA软件验证和测试的重要性。以及仿

8、真测试环境对测试充分性的支撑能力。随着国内航空事业的不断进步和深化发展，各个机构也在积极开展对IMA系统以及软件的研究和工程实践工作。但是大多数机构还停留在消化吸收国外相关IMA技术标准和规范的前提下，开展IMA的研制。文献E93对IMA软件体系结构研究进行了综述。国内已制定了《航空电子应用软件接口》标准n”“，并且在中国下一代飞机研发的关键技术中综合应用IMA规范标准口扪、虚拟化技术‘133和可信