BIT技术 - 测试对象

1、对包含有近百个逻辑页面进行功能模拟是一项复杂的软件开发任务，采用MFC单文档视图框架下通过使用图形控件构造出了MCDU仿真面板，并使用C+仿真MCDU功能。以当前航空公司主要机型为研究对象，以系统或部件的维修操作过程为基础，建立具有高度真实感可交互的虚拟维修训练系统。3随着航空电子技术的发展，新一代飞机普遍采用综合模块化的航空电子系统，其技术特征是采用开放式系统架构的综合核心处理系统，中央维护计算机软件成为综合核心处理机中的软件系统。输出的逻辑，说明所建仿真模型能如实反应故障对系统的影响经验证，降低了仿真建模复杂程度。根据这些能真实反映故障原因，实现了故障仿真。或者与飞机相关系统内的各种参数用

2、于实时显示飞机主要部件的状态。，建立与航电系统仿真模块的数据交互通道模拟维护人员测量线路的情况，判断是否存在线路故障。当故障发生时，如电源模块或与之相连的线路发生故障，显示如图11所示。根据驾驶舱效应及CFDS提供的测试信息，可确定故障原因。模拟机载维护系统的基本功能。通过可，。由CFDIU在标号227上以120ms的速率向给定系统传送数据，系统BITE在其数据总线标号356上以50-250ms的速率向CFDIU传送数据。在维护人员拆换并安装一个新的LRU组件时，需要在MCDU上选择相应的系统执行其LRU识别操作，以确保显示在LRU IDENT页面上的P/N与LRU实际的P/N一致。如果P/N

3、 不相同，必须拆卸该LRU把它返回车间。早期采用数字技术的飞机，都有机内测试系统。然而，当时这些系统都是独立设计，使用不同的设计规则，没有一种有效的故障相关方法，浪费了维修资源，降低了维修的规则性。ARINC604具体描述了BITE的定义，并提供设计BITE的标准。飞机维修训练仿真环境，不仅需要一个逼真的可视化界面，更重要的是仿真飞机主要航电系统的结构和功能，模拟真实的诊断逻辑或操作过程。目前的过程模型主要针对整个维修过程，适用于维修任务中的测试过程的仿真模型较匮乏。基于此，本文将离散事件系统进行改进，在DEVS建模仿真框架下使用SystemC和SystemC-AMS对机载维护系统建模仿真，主

4、要工作如下：DEVS作为飞机主要系统建模仿真的规范，基于事件驱动仿真语言SystemC和SystemC-AMS适合对包含模拟混合信号的嵌入式系统建模仿真，将其作为飞机机载系统的仿真引擎。针对测试过程体系结构特点，结合几种适用的常见的测试性模型，比较选取多信号流图模型为最有效的仿真模型。依据维修任务中系统测试的通用性，对多型号模型进行了改进创新，将其应用于系统测试过程中，并通过构造关联矩阵、测试层次图，推导出测试过程矩阵，实现测试过程的内部建模过程，最终将维修测试步骤以及结果呈现在多功能控制显示组件的仿真界面上。面向民用航空的维修训练仿真环境主要集中在航空电子系统的故障仿真。对它的故障仿真以线路

5、和航线可更换组件(Line Replaceable Unit, LRU)为主要仿真对象，以满足对电子线路和电子元器件的检查、测量、更换等维修操作的仿真需要。因此，航电系统故障仿真建模重点是描述LRU正常或故障功能、线路和LRU的电气特性。一方面要求模拟造成LRU部分或整体功能失效的模块故障，另一方面要求通过以任意的先后顺序测量任意线路或LRU的电气特性后判断是否故障，并能模拟线路或LRU被拆除后，系统结构的变化。离散事件系统(Discrete Event System, DEVS)模型适合建模数字电路和队列系统的时间特性，而连续时间模型能很好地模拟机械运动、模拟电路和化学反应过程。为保证航电系

6、统故障仿真的完备性，结合离散事件系统和电气线性网络(Electrical Linear Networks, ELN)计算模型从不同的方面对系统建模。SystemC / SystemC AMS是OSCI (Open SystemC Initiative)组织制定和维护的一种基于C+的开源统一建模仿真平台2，SystemC是一种事件驱动的仿真语言，而SystemC AMS是其模拟混合信号扩展库，适合建模不同抽象级别包含软件和硬件的复杂电子系统。SystemC / SystemC - AMS为系统级建模和仿真提供一种单一的语言，建模不同抽象级别的包括软件和硬件的复杂电子系统，已被广泛的应用于功能验证

7、与软硬件协同设计和验证等多个领域。目前对其的研究3-5主要集中在SoC (System on Chip)及软硬件协同设计，很少将其应用在故障仿真领域6。本文在DEVS和ELN计算模型的基础上，参考航电系统相关手册资料，借助SystemC /SystemC-AMS提出一种具有故障注入功能的航电系统故障建模仿真方法，最后以电子时钟(2FS)组件为例验证该方法的有效性。其中，基于故障模型的测试技术是针对软件中一些常见软件故障而提出的一种测试技术，该技术能够找出程序中是否存在特定故障"软件故障注入技术通过人为地将故障引入到系统中，从而加速系统的失效，进而判断软件中是否存在故障"这两

8、种方法都有各自的优缺点，如何将这两者结合起来，以获得良好的故障检测效果，并获取故障发生时的现场数据，是一个值得进一步研究的课题"。建立中央维护模块模型，它主要包括CFDIU模型、各子系统BITE模型、MCDU模型。从仿真组件进行故障定位的角度入手，结合多信号流图提出了一种新的故障关联处理算法，可准确地进行故障诊断，给出准确的故障信息接口模型的设计，并建立了集中故障显示系统的的结构模型和内部接口模型，最后，对传输数据的格式做了详尽的介绍对CFDS系统结构化模型的软件界面进行了介绍，通过实际测试，在一定程度上说明了结构化模型与实际的相符性，并进一步提出了提高软件系统可靠性的措施离散事件系

9、统SysetmC是完全免费的，这使得EDA供应商能够充分自由地了解systemC库的源代码以优化他们的各种解释工具；包括Synopsys、Cadence、Frontier DEVSign、ARM、Erission、Lucent、sony、Tl等核心成员。目前已经有50多个著名的微电子公司支持该标准9-11。如果在给定飞行中正在探测一些不刷新情况，只存储第一个出现的GMT(容量：40行，每行24个字符)CFDIU联合事件飞行相位和发生时间(小时和分钟)以每个记下的故障，存储内部故障和可能由同一内部故障导致的所有外部故障故障相关功能，在之前或之后的30秒内通过传输一个外部故障的其他系统的标识。(见

10、下面的相关功能)示例：240000 GCU应急状态GMT：0920 315000 FWC1 CFDIU监控所有来自BITE的输入(总线的不刷新和离散状态的监控)，并且如果一个输入无效则存储一条故障信息CFDIU永久监控并存储系统的状态，换句话说是正确或错误的操作(使用由系统传送的故障数据或者输入的未刷新)对机载计算机不同模块建立故障仿真DEVS原子模型，对它们进行组合形成LRU级DEVS组合模型。依据LRU维修历史记录，确定了LRU内部各模块常见的故障模式，以及不同故障模式下对LRU功能的影响。1.1.1 数字I/O模块（未完成）A320飞机大部分系统的数字I/O模块采用ARINC429总线。

11、该总线的硬件部分可扩展性强，可根据用户的需求做相应的增减，还具有结构紧凑、标准开放、数据吞吐能力强、模块重复使用等特点。SystemC/SystemC-AMS下的ARINC 429总线模块的DEVS仿真模型，其基本结构如图所示，当系统BITE探测到其他系统的输出总线上永久性地传送的数据超过4秒未刷新，存储一个“NO XXX DATA”的外部故障信息。为保证系统故障仿真模型的完备性，从线路电气网络和LRU功能两个侧面描述系统，通过电气线性网络(ELN)和离散事件系统(DEVS)对系统建模。结合离散事件系统和电气线性网络(Electrical Linear Networks, ELN)等计算模型从

12、不同的方面对系统建模。实现各个模块的算法，针对航电系统的仿真环境需要支持模拟各种复杂交联设备输入输出的仿真模型任务，所以该环境应该提供强大的仿真能力。目前许多研究机构设计了多种计算模型用以抽象系统特性1，但每个计算模型仅表示整个系统的一个方面，只能模拟系统的部分行为。如离散事件系统(Discrete Event System, DEVS)模型适合建模数字电路和队列系统的时间特性，而连续时间模型能很好地模拟机械运动、模拟电路和化学反应过程。目前，当进行电子系统设计时，先由系统工程师设计整个系统的架构，画出系统框图（包括各个模块），再用高级编程语言（一般是C/C+/Java等）然后进行整个系统验证

13、仿真，确定系统的最佳结构、最佳实现算法及其他相关参数。系统模型确定后，进行系统软硬件分割设计，但由于缺乏统一的协同设计验证平台，工程师只能根据经验来定义软件和硬件部分各自完成的功能。最后进行子模块设计，软件部分算法用C+实现，硬件部分一般用HDL来重新实现。故障仿真的实质是基于对实际系统的结构动力学分析和工作机理分析，将实际系统进行结构分解，分析各个部件的动态特性，各子系统之间及其与整机之间的故障耦合关系，运用虚拟仿真技术，在数学模型的基础上，通过计算机建模与仿真软件实现对实际系统正常功能与潜在故障的模拟通过数值仿真得到实际系统在故障时可能出现的现象故障仿真能够对系统中的任意环节提供虚拟故障重

14、现4故障仿真的一般过程是：在系统正常功能仿真的基础上，对系统中各元器件的主要失效模式及影响因素建立故障仿真模型，并将这些仿真模型注人到正常模型当中，得到系统故障模型，对注人故障后的系统进行仿真，获取故障仿真结果。通过在仿真处理模块中设置任务计算机设备的各种故障和外来干扰，仿真系统的故障现象和输出结果，并在此基础上进行故障状态和故障原因分析。sc_event类型提供下列功能:构造函数：sc_event my_event通知：my_event.notify(0)；sc_timet(10，sc_ps)；my_event.notify(t)wait()方法：wait()函数接收它等待的事件参数列表，能

15、有多个wait()语句它们有不同的参数这意味着进程的敏感性可以动态地改变wait()方法能在线程执行的任何地方被调用当它被调用时，指定的事件临时覆盖线程的静态敏感列表当一个或所有的时间被通知时，等待的线程被重新开始，调用的线程再一次对静态敏感列表敏感当wait()没有参数时，这与以前一样，当事件发生在线程的静态敏感列表上时，wait()被激醒DEVS是一个普遍的形式化机制，能够表达离散事件系统的各种子类，可用来表达各种约束更严格的形式化机制：如状态机、工作流机制和模糊逻辑等。原子DEVS的结构如下：M=<X, S, Y, int, ext, , ta>X：输入事件集合；S：状态集合

16、；Y：输出事件集合；int：F×SS，内部转移函数；ext：Q×XS，外部转移函数；Q=(s,e)|sS, 0eta(s)：全部状态集合，e：系统自上次转移后消逝的时间；：SY，输出函数；ta：SR0, ，时间推进函数。经典DEVS描述的系统运行机制如图1所示：系统由输入端口接收输入事件，触发外部转移函数，改变系统状态，触发时间推进函数；时间推进函数控制系统的内部转移时间间隔；内部转移时间间隔满足后，系统先触发输出函数，由输出端口发送输出事件，系统立即触发内部转移函数，改变系统状态，再触发时间推进函数。图 1 经典DEVS运行机制组合DEVS的结构如下：N=<X, Y

17、, D, Md, Id, Zid>X：输入事件集合；Y：输出事件集合；D：组合DEVS所包含的模型集合；Md：dD，Md为经典DEVS模型。Id：dDN，Id为模型d的输入模型集合，IdDN,dId。Zid：iId，Zid为模型i到模型d的输入输出关系映射函数。且有Zid：XXd，if i=N，表示组合模型的输入到子模型的输入的映射。机载维护系统（OMS）是现代民用飞机航空电子系统必备的子系统之一，是实现数字化维修的必备技术，其设计思想是利用现代信息技术，实现准确、及时的维护维修，努力做到防患于未然，进一步提高飞机的安全性、可用性和使用效益，降低航空公司维修和运行成本，所以设计高效可靠的

18、机载维护系统对现在乃至将来的民用飞机都至关重要。在维修过程中，以航电系统航线可更换组件(Line Replaceable Unit, LRU) 和相关电路为主要操作对象，维修人员观察驾驶舱故障效应，根据故障隔离手册(Trouble Shooting Manuel, TSM)的故障隔离程序，通过测试、测量、拆装等维修操作隔离并排除故障。首先，在广泛采用的机载维修系统(OMS)概念，使所有的航空电子系统都具有内装自检和诊断的功能软件，可以将系统故障确定到功能模块一级，由于采用通用模块设计，使外场或机上维护人员能够快速判断故障并对有问题模块进行更换，系统装备了便携式维修终端，可以在连接入网后，进行更

19、为细致的维修检查，还可以实现在空中或地面向远距维修基地下传相关维修数据及技术支持，这样可使系统迅速恢复正常工作状态，尤其是在空中时，高效的可维护能力显得尤为重要。航空业的迅速发展对维修人员的质量和数量都提出了更高的要求，从而带来了全球范围内的维修培训需求。飞机维修培训是为了充实维修人员专业知识，提高维修人员技术水平，增强维修能力，降低维修成本，提高飞机维修品质，确保飞机平稳、安全地投入运营。为了保证飞行安全，减少重大事故与损失，国际航空界很早就进行了飞机健康管理技术的研究，从失效监测和故障检测、机内自检测装置（BITE）和飞机状态监控系统（ACMS），发展到机载维护系统（OMS）。由于现役飞机

20、大量采用先进的电子设备，特别是综合航空电子系统及各种微型电路的应用，使得机载电子设备的故障检测与诊断更加复杂，直接影响装备的战备完好性、使用与保障费用。此外，随着机载设备的老龄化日益严重，具有耗损性失效模式的结构、机械系统等非电系统的可靠性和安全性问题也日显突出。为了有效解决上述问题，国外针对飞机机载设备的特点，借助先进的信息技术、建模仿真技术与人工智能技术，开发出先进的综合测试诊断系统。在这种背景下，一种依靠电子装备自身的电路和程序完成故障诊断和隔离的技术（机内测试技术built-in test，BITE）得到了广泛应用，其重要功能是把设备故障隔离到外场可更换单元LRU。A320飞机于198

21、8年进入航线，其航电系统于1985年开始研发。从体系结构上来讲，A320还属于联合式航电系统；在功能方面，A320实现了数字化的电传飞行控制系统、侧杆操纵、中央维护、飞行管理引导综合功能。地面或飞行条件I型系统判断飞机在地面或者飞行中的依据来自CFDIU的DC1、DC2、NULL信息和飞机构型信息（前起落架、发动机）两方面，其系统BITE据此确定故障信息的存储和传输模式。CFDIU永久地从外部数据生成维护阶段NULL/DC2/DC1。?根据地面或飞行条件，系统BITE使用不同的存储模式和传输模式，CFDIU使用不同的模式处理信息系统和CFDIU需要一个飞行/地面指示；这个指示取决于系统的类型1

22、飞行中：(与DC2或DC1相对应的维护阶段)-"最早"用于1和3型系统-相位2b到9a-"最后"用于1类和3类系统-阶段4到9a用于2类系统-阶段5a到7a如表2.1所示为A320飞机失效/故障分类。表2.1 失效/故障分类失效/故障等级第一级第二级第三级操作结果是否否向飞行机组显示是自动显示：在发动机警告显示器上显示警告和警戒信息在驾驶舱中出现故障旗或指示是在ECAM状态页面上获得否放行结果参见MEL，可能是：“放行”“放行，如果”“不能放行”除引气信息外，对所有的其它的2级信息，可以无条件“放行”。可在10天之内修复。无须使用MEL向维护人员显示是每

23、次飞行结束后自动打印在CFDS飞行后报告上列出故障信息。是根据要求，通过系统报告/测试获得。如图2所示，图 1 系统BITE分类输入事件：1.来自其他模块BIT电路测试结果，包括故障模块和故障信息等；2. 故障注入事件3.控制事件（启动维护BIT）显示系统状态(如记录在非易失存储器中的故障信息和每个故障的附加信息如故障次数故障出现及消失时间)， BIT电路的工作模式，需确定故障数据的内容，故障数据的格式。仅举例说明典型测试对象的BITE测试方法，对于不同的测试对象采用不同的测试方法，下面主要介绍BIT电路的仿真实现方法，其具体的软件实现如下所示，根据统计，大约有90%以上的机载计算机故障属于瞬

24、时故障，这些故障在地面测试时是不可复现的飞行BIT能在线记录故障现场，可分辨永久故障和瞬时故障，为这类问题的解决提供分析线索。如果计算机系统发生瞬时故障，飞行BIT能够检测到故障发生和消逝的时间，并且能够隔离故障，以便地勤人员根据时间跟踪和分析故障原因另外，系统的一些资源只有在特定条件下启动工作，这些资源的测试在这时进行才有意义，而只有飞行BIT才能完成该测试输入事件：输出事件：工作状态：内部状态转移函数：外部状态转移函数：时间推进函数：输出函数：由于在飞机实际运行过程中，有时会出现虚警，将BITE虚警的两种情况作为两种可能的故障模式。故障状态：虚警（I类、II类）、常见的故障状态输出事件：工

25、作状态：上电BIT、飞行前BIT、连续BIT、维护BIT内部状态转移函数：外部状态转移函数：时间推进函数：输出函数：BIT根据测试的硬件线路，大致可将测试对象划分为以下几个大类：总线类、存储器类、CPU、模拟I/O、离散I/O等。针对不同的测试对象，采用不同的BIT技术，如表1所示，一般将BIT分为数字BIT、模拟BIT、环绕BIT、和冗余BIT四大类。表1 BITE技术类别BIT技术数字BIT板内ROM式BIT、微处理器BIT、微诊断法、内置逻辑块观测器法、错误检测与校正码法、扫描通道BIT、边界扫描BIT、随机存取存储器的测试、只读存储器的测试、定时器监视测试模拟BIT比较器BIT、电压求

26、和BIT环绕BIT数字环绕BIT、模拟/数字混合环绕BIT冗余BIT冗余电路BIT、余度系统BIT图1-3描述了GJB2547下机载设备智能BITE的系统结构。图1-3机载设备智能BITE系统结构一般的机载电子装备BITE主要包括系统级BITE、器件级BITE、元件级BITE三个层次。系统级BITE将各级BITE的软硬件故障信息综合，为装备提供系统级的故障检测、定位和隔离能力。元件级BITE实现内部的自测试，系统级和器件级BITE通过测试总线实现互联，通过层次组织结构，可以综合下级BITE较强的信息获取能力和上级BITE强大的信息处理能力，从而提高测试性能。航线维护中，可通过系统级BITE检测

27、故障的LRU。外围接口驱动电路可将测试信息传输到外围GTE集，用于内场维护，完成更深层次的故障检测。CMC提供维护人员和OMS之间的接口，同时还包括：接收故障和状态数据；分类、综合故障和状态数据；将故障/状态数据与驾驶舱效应关联；储存、显示和下传故障和状态数据；在地面状态下请求指定系统进行地面测试，如更换验证测试、系统运行测试、系统功能测试和校准调整；显示系统的硬件和软件配置识别数据，包括件号和序列号。维修培训的核心是在不影响安全的前提下，不断优化成本、提高效率和能力以及考虑机动性和灵活性。为了规范维修培训机构的运营，提高维修培训质量，欧洲航空安全局（EASA）、中国民用航空局（CAAC）先后

28、颁发了民用航空器维修培训机构合格审定规定，即EASA-147部和CAAC-147部。关于民用飞机故障及重大影响的事件屡见不鲜，如2005年8、9月间全球连发多起空难，有法航空难、突尼斯客机坠海、塞浦路斯客机坠毁、哥伦比亚客机坠机、秘鲁客机失事、印尼客机坠毁等，每次空难均导致大量人员伤亡。故障出现较多的有发动机、起落架、燃油、飞行控制等系统。据民航总局预测，到2005年，国内运输飞机就将达到807架，比2002年底的602架净增200架。中国民航业的维修成本占总运营成本的20左右，每年用于维护、修理和航材方面的费用是巨大的，航空维修业的附加值很高。据汉莎技术公司预测，今后5年中国航空维修市场的年

29、增长率将达到11。2003年，中国航空维修市场的总价值为10.46亿美元，其中发动机业务占44，飞机部件修理占23、航线维修占19、机体大修占13。到2008年，中国维修市场预计将达到17.81亿美元。所以，中国民航维修市场潜力巨大，维修业应该属于“朝阳”产业，发展前景看好2。传统的维修培训主要以书面学习及实物维修训练来进行。书面学习真实感不强，难以在学员头脑中形成生动的产品模型与维修场景，仅适用于简单设备或对具体操作细节要求不高的维修任务。对于复杂的维修任务而言，实物训练通常具有较好的训练效果，但是开展实物维修训练往往面临效率、成本及维修环境方面的限制。在目前的维修培训中，投入维修培训的民用

30、飞机系统与设备非常有限，而且实物训练中使用的机型往往比较落后，与目前运行的空客、波音等先进机型不相适应；同时传统的机型维修训练无法满足机务人员的日常自主学习需要，很多维修案例在实际维修工作过程中又难以接触到；另外在维修训练过程中面临零件、材料与工具的损耗，既影响了维修训练效果，也加大了维修训练成本。因此，迫切需要一种现代化的训练手段来解决目前存在的问题，利用虚拟现实仿真技术是目前最有效的一种替代方法。随着科学技术的进步和航空工业的发展，民用飞机的复杂性、先进性不断提高，使得维修工艺越来越复杂，对维修人员的知识水平和技术能力的要求也越来越高。同时，随着民用飞机机队数量的不断增加，维修人员的数量需

31、求也在迅猛的增长。故障数据库借鉴了数据库的信息存储信息共享并发控制和数据恢复等技术，实现对故障数据的存储与管理，同时运用有效的知识表示和推理机制，实现对故障机理的诊断与定位。由故障模式故障原因故障检测方法故障征兆控制措施和影响程度组成，故障征兆是基于一组特定的特征向量，代表诊断故障所需的监控参数及其变化规律现代先进民用飞机的机载维护系统采用模块化开放式系统构架，完成机上飞机系统（如发动机系统、燃油系统、供电系统、液压系统、环控系统等）和航电系统信息的收集与监控处理，提供机上健康信息的显示，给出告警、注意、提示和建议等信息，并可完成数据加载与飞机健康信息的传输。开放式模块化航空电子系统完成航空电

32、子系统信息综合处理、显示和工作模式综合控制，其软硬件是高度模块化的。它用外场更换模块（LRM）代替了以独立机箱出现的外场可更换单元（LRU），省去了众多的处理计算机，实现飞行管理、通信管理、空中防撞与近地告警处理、进近着陆管理、显示与控制处理和系统状态管理与告警处理等。模块化航空电子系统的发展使得机载维护系统在基于模块化综合处理、显示和控制的通用平台得到发展。从2002年起，波音民用航空服务集团一直致力于研发一项全新的服务项目-飞机健康管理（AHM）服务。该服务采用一系列软件工具，可对波音飞机和其他公司制造的飞机进行故障诊断和预诊断，帮助航空公司减少航班的延误、取消、空中返航和备降其他机场。A

33、HM对飞行中飞机的完好性状况进行监测，并将监测数据实时地从空中发回地面，维护人员可根据相关数据做好准备，在飞机着陆后进行及时必要的修理，从而减少飞机签派延误；所提供的信息还可使航空公司减少非例行维护的次数，并通过识别反复出现的故障和趋势支持提高机队可靠性；此外，AHM服务还可用来预测零备件可能出现故障的时间，以便在常规维护检查时进行更换或维修，防患于未然。波音787飞机采用了机组信息系统（CIS）和健康管理系统（HMS），机组信息系统其实是一种网络系统，包括电子飞行包和一个安全的机组无线局域网，健康管理系统功能包括机载健康管理，并提供数据加载和配置管理。例如A32O、A340l5、Boeing

34、77716等现代大型客机装备的中央维护计算机系统(Central Maintenance Computer System, CMCS)能够连续监控飞机主要系统的运行状态，记录检测到的故障和飞行警告计算机(Flight Warning Computer, FWC)产生的警告。现代大型客机故障诊断专家系统的研究与开发国外最早制订机载维修系统设计规范的是美国航空无线电公司（ARINC），该公司实质上是一个由美国各大型飞机制造公司、航空运输公司、少数国外空运公司、客运公司组成的类似于行业协会性质的组织，它在航空电子业各种标准的制定方面作了突出贡献，它制订的ARINC604BITE设计和使用指南和ARI

35、NC624机载维修系统设计指南为美国飞机的智能诊断规范化设计和推广应用发挥了重要作用3。每个航空公司都有不同的ACARS要求，因此人们为A320飞机制订了一种工业标准安装（ARINC设备特性724B），它可使每个用户按照自己的需要自我供应ACARS装置，编辑并格式化CFDS和其他信息 23。空地数据传输技术的优越性在于：如果飞机在飞行中出现了故障，可以实时判断故障的原因。及时通知地面维修人员准备好资料、航材、工具等维修资源，节约排故时间。在空客的新一代机型上，空客正积极发展卫星通讯技术(STACOM)等更先进的传输手段，进一步完善空地数据传输技术。显示系统状态(如记录在非易失存储器中的故障信息

36、和每个故障的附加信息如故障次数故障出现及消失时间)，ARINC604标准简介ARINC604规范机内测试设备的设计和使用指导是一个工业设计标准，常常被作为机载维护系统设计的规范。它具体描述了BIT/BITE的定义，提供设计LRU的BIT/BITE时的基准，也描述了中央维护系统（OMS）的概念，定义了中央维护系统和提供维护信息的LRU接口之间的协议。本标准文件包括四个部分，介绍有关BITE设计和使用的基本指导和若干具体建议。此标准也为BITE设计者和用户，在关于BITE功能、开销和复杂性之间实现最佳平衡的问题上，提供更好的理解18。ARINC604标准下的机载维护系统一般包括以下内容：故障检测与

37、隔离原理；最佳传感器数量与放置方针；标准机内测试设计和应用；指标，如故障覆盖百分率或故障隔离准确率；审核、计划和程序的验证；故障建模方针；子系统和中央维修系统的接口标准。上述过程的协调与综合对于建立有效的飞行器健康管理非常关键。其最终目标是改善测试性、隔离故障、提高系统安全性和可靠性并降低寿命期成本。ARINC604规范通常用于中央维护系统和LRU之间，以下是此协议的一些普遍用法：运行自测试或调整中央维护系统（CMS）具有启动LRU的自测试或调整的功能，并能通过多功能显示器(MFD)显示此信息给操作人员。此页面能够显示格式化文本、选项和一个空的纯文本区域。当选择了一个在CMS显示页上的选项，C

38、MS将发出一个有关此选项(由LRU供应商定义)的相关命令给LRU，那么LRU将响应此命令并在一个新的页面上给出回复信息，同时以LRU的状态信息将更新在空的纯文本区域。LRU构型数据库LRU维护数据中央维护系统支持ARINC604规范的两种不同模式：交互模式和自动模式。交互模式为提供信息和执行操作试验，操作者通过ARINC429命令应答协议提供故障显示系统查询和命令的模式。交互模式可以在LRU运行测试和调试、进入LRU构型数据库、下载LRU数据的情况时使用。交互模式信息组成：来自CMSA包括设备代号和目标LRU的SDI以及7位命令代码的命令字(标签、菜单请求，上下页、返回、等等；LRU到故障显示

39、系统使用自动数据信息格式的故障响应；自动模式为提供运行状态和总线操作再确认功能，LRU在没有收到请求时通过ARINC429广播协议传送故障数据到故障显示系统的模式默认模式。自动模式只能在LRU运行测试和调试时使用。自动模式数据信息由一组使用包括以下信息的ARINC653标签故障报告组成：包含STX的起始字，块字数；包含任何故障记录的中间字；包含ETX的结束字。BIT系统工作方式计算机对自身和外接设备的自检，按工作方式来分，可分为开机自检、连续自检、系统自检、特定自检等。开机或系统自检都是启动自检程序，由CPU采用一些指令检测其内部能否正常地执行诸如传送、运算等功能，诊断存储器、总线和插件等有无

40、故障，并对外接设备注入微电信号，测量其反馈情况，是否与计算机指令一致。开机自检和连续自检都是自动进行的，而系统自检和特定自检需要手动启动。开机自检是计算机通电后，自动启动自检程序；连续自检是通过软件或组合逻辑电路来连续监测系统各附件在运行中的状态参数值，是否在允许范围内，如超限，计算机则设置并存储相应的故障信息；维护人员根据返回的故障信息将故障定位到LRU，系统自检一般是在处于静态（通电但不运行）时，维护人员通过操纵计算机面板的人机对话按键，来启动自检程序；特定自检可以通过操纵人机对话按键对各种指令设备产生刺激，比如作动筒或阀门。计算机软件实现过程如图3-13所示27。图3-13 计算机自检软

41、件实现过程计算机对自身和外接设备的自检，按工作方式来分，可分为开机自检、连续自检、系统自检、特定自检等。开机或系统自检都是启动自检程序，由微处理器CPU采用一些指令检测其内部能否正常地执行诸如传送、运算等功能，来诊断存储器、总线和插件等有无故障，并对外接设备注入微电信号，测量其反馈情况，是否与计算机指令一致。开机自检和连续自检都是自动进行的，而系统自检和特定自检需要手动启动。开机自检是计算机通电后，自动启动自检程序；系统自检一般是在处于静态（通电但不运行）时，维护人员通过操纵计算机面板的人机对话按键，来启动自检程序；连续自检是通过软件或组合逻辑电路来连续监测系统各附件在运行中的状态参数值，是否

42、在允许范围内，如超限，计算机则设置并存储相应的故障信息；特定自检可以通过操纵人机对话按键对各种指令设备产生刺激，比如作动筒或阀门。计算机软件实现过程如图3-13所示27。BITE功能对于独立LRU，BITE系统通常包含管理BITE和测试BITE两大功能，如图2所示。管理BITE包括系统的执行功能，如管理/控制数据访问、存储/获取BITE数据、报告、通信等功能，是系统的执行层面。测试BITE主要包括模拟/检测输入、获取非BITE数据、对数据进行简单的分析处理并进行决策，以判断是否有故障被检测，是系统的检测决策层面。图2-2 BITE功能对机载系统来说，不论故障是内部的还是外部的，系统BITE分析

43、接收到的数据并对产生操作影响的故障做出反应。对于间歇性故障，BITE在确认超过几个循环之后才存储该故障信息。通过参考故障LRU的ATA100或它们的功能项目号来识别故障的LRU。在飞行中，BITE持续、实时地传送维护信息。这些维护信息包括当前飞行或者最近一次飞行的内部和外部故障信息。飞行期间存储的故障数据不受各种地面维护操作的影响。系统BITE在两种模式下操作：正常模式和菜单模式。航线维护中BITE作用通常大多数航空公司航线维护工作发生在飞机位于地面的时段内（各航段之间）。在航线维护中，BITE用来协助完成故障检测，故障隔离，以及在LRU更换完成后协助飞机快速恢复到服务状态。装配有CFDS的飞

44、机能给出更详细的BITE数据。由于航线维护工作主要是LRU的更换，因此BITE应能够为维护人员提供描述LRU更换测试过程以及其先决条件的数据。2.2.1BITE故障识别作用在正常操作过程中，通常在飞行中，BITE负责识别可能影响到主处理单元操作的故障。BITE能监控、检测主要LRU内发生的故障。对于多LRU系统，BITE能监控系统内所有LRU，监控可以通过每个LRU自我监控或者通过一个中央LRU监控（精密性低于外围设备）来完成。在某些条件下，BITE应能够识别来自与该系统交联的另一个系统的out-of-tolerance情况。故障监控的范围将决定其故障识别能力。2.2.1.1故障报警重要的是，

45、维护人员能有获悉故障发生的途径。对于有前部面板指示器的组件，AEEC采用的标准是：绿色代表正常工作，一个或多个红色代表故障。优先级高于红色和绿色灯的字符显示，通常采用简明易懂的英文书写。在航线维护中，避免用代码显示。2.2.1.2故障储存实际情况下，提供给装置的故障信息和其他附加的帮助信息，应当记录在其内部非易失的存储器里。在需要的时候，可以随时访问该数据。存储器的大小应能足够支撑航线维护故障隔离。2.2.2BITE故障隔离功能在多LRU系统，BITE协助维护人员来确定哪一个LRU故障。如果只有一个LRU故障指示器，系统至少得提供这个故障指示。如果可能，识别故障组件。只要飞行故障指示提供的初始

46、的信息足够，执行自测试的能力将提高故障隔离精度。飞机安装CFDS，能够为操作人员提供更大的互动，用以跟踪故障。CFDS应当为航线维护人员提供所需信息，迅速查明故障LRU必要更换和随后派出的飞机。为方便航线维护操作人员，CFDS的界面应该设计成一个或多个清晰的、用英语呈现的菜单形式。菜单可以通过诊断程序指引操作人员，获得改正措施。诊断故障过程采用优化的故障树，使操作人员尽快完成故障隔离过程且使用最少步数。2.2.3BITE返回服务作用在LRU更换完成后，BITE应能够迅速回到工作状态。BITE通过self-test功能，协助校验LRU正确安装，并与其他机载系统正确交互。Self-test是CFD

47、S不可缺少的功能，它包括通电测试。在适当的条件下，通电测试校验应用在LRU上的电源，该系统执行基本功能并通过CFDU显示装置提醒操作人员它具有该能力。在飞机上，通电测试在设备启动（电源使用一分钟内）时自动执行。对于复杂系统，操作人员首先执行检验测试，以建立置信度，然后再执行通电测试。增强维护的主要工具是系统性能测试，并且该测试不参与返回服务作用。BIT系统工作模式计算机对自身和外接设备的自检，按工作方式来分，可分为开机自检、连续自检、系统自检、特定自检等。开机或系统自检都是启动自检程序，由CPU采用一些指令检测其内部能否正常地执行诸如传送、运算等功能，诊断存储器、总线和插件等有无故障，并对外接

48、设备注入微电信号，测量其反馈情况，是否与计算机指令一致。开机自检和连续自检都是自动进行的，而系统自检和特定自检需要手动启动。开机自检是计算机通电后，自动启动自检程序；连续自检是通过软件或组合逻辑电路来连续监测系统各附件在运行中的状态参数值，是否在允许范围内，如超限，计算机则设置并存储相应的故障信息；系统自检一般是在处于静态（通电但不运行）时，维护人员通过操纵计算机面板的人机对话按键，来启动自检程序；特定自检可以通过操纵人机对话按键对各种指令设备产生刺激，比如作动筒或阀门。计算机软件实现过程如图3-13所示27。图3-13 计算机自检软件实现过程主要检测信号有：（1）模拟量：115V/400HZ

49、交流电源、28V输入直流电源和来自个子系统的电流源型输入以及温度传感器输入；（2）离散量：机械开关/触点类型离散输入信号、晶体管地/开路离散信号、28V DC/开路离散信号；（3）电信兼容信号：电源、电子开关、继电器开关和阀门等。系统级BIT的控制单元根据测试和维修的要求制定方案，并将测试命令通过系统和维修总线传递到各个板级BIT；板级BIT的控制和信息处理单元接到测试命令后，根据电路板实际情况采取具体的测试和诊断方案，并通过板级测试总线启动元件级BIT。当元件级BIT测试结束后，测试结果由板级测试总线回送到板级BIT，板级BIT的控制和信息处理单元综合元件级BIT结果形成板级BIT报告；系统

50、级BIT对板级BIT报告进行处理，并根据诊断结构给出系统重构、降级使用或者更换维修等建议。测试对象BIT根据测试的硬件线路及测试对象，大致可将测试对象划分为以下几个大类：总线类检测、存储器类检测、CPU检测、模拟输入检测、离散输入检测、模拟输出检测、离散输出检测、监控线路检测等。常用的BIT技术按实现手段的不同可分为环绕技术、模拟技术、并行技术、扫描技术、特征分析技术等。其中比较常用的一种分类方式是将BIT技术分为数字BIT、模拟BIT、环绕BIT、和冗余BIT等技术。表1 BIT技术类别BIT技术数字BIT板内ROM式BIT、微处理器BIT、微诊断法、内置逻辑块观测器法、错误检测与校正码法、

51、扫描通道BIT、边界扫描BIT、随机存取存储器的测试、只读存储器的测试、定时器监视测试模拟BIT比较器BIT、电压求和BIT环绕BIT数字环绕BIT、模拟/数字混合环绕BIT冗余BIT冗余电路BIT、余度系统BIT飞行控制计算机各模块的BIT设计功能测试需硬件电路的支持不同功能测试需采用不同的电路其中，对于数字I/O数字I/O通道测试数字I/O通道的测试采用输入输出循环读写测试的方法对于输出通道，将输出的数字量再从辅助输入通道读入，并将结果与输出的量进行比较，对于输入通道，读入一组预先设定的量，并进行比较，如图2所示其中辅助输入通道用于输出BIT测试时读入测试输出量，并与输出量比较多路选择用于

52、输入BIT测试时读入预设的输入量并进行比较BIT控制电路用于控制正常工作或者BIT测试时的读写数字量输出通道的BIT中，输出的测试量分别为FFH和0H，此时要禁止数字量输出到系统中，而由辅助输入端口读入若从辅助输入端口读入的量与输出量一致，则判此通道为正常，否则为故障，并将其从系统中隔离数字量输入通道的BIT中，要启动预先设定数字量输入到系统中；预先设定的测试量分别为FFH和0H，此时要关闭系统正常运行时的输入量若从输入通道读入的量与预先设定量一致，则判此通道为正常，否则为故障，并从系统中隔离参考国内外不同类型民用飞机航电系统的BITE工作模式，依据机载计算机系统的性能安全性和其他需求，本文将

53、系统BIT按其运行阶段分为初始化BIT或上电BIT(IBIT)飞行前BIT(PBIT)飞行BIT或连续BIT(CBIT)维护BIT(MBIT)四个阶段4,6如图2所示，下面将简单介绍这四部分的功能：(1)上电BIT运行在系统上电后初始化过程中，主要针对系统的核心部分，完成系统正常工作时不能或不允许进行的功能参数测试，并给出测试结果，将结果存入非易失性存储器中。当上电BIT完成后，就给操作人员一个提示信息表明系统功能正确，可以执行任务，并自动转入正常工作方式如果检测到故障，则显示该故障的详细数据并给出故障等级，由操作人员决定系统的后续工作(2)飞行前BIT运行在飞机起飞前，是系统完整性测试，分别

54、测试系统中的数字计算机、传感器系统、伺服系统等子系统的功能是否完整，将结果存入非易失性存储器中，并根据不同的测试结果由操作人员做出不同处理(3) 飞行BIT运行在飞机飞行过程中，指系统在执行正常任务间隙时间进行的周期性检测，它从系统进入周期工作直到系统下电才结束飞行BITE工作于自动的可重复方式，其任务是检测和隔离系统工作中的故障和异常，并记录故障发生时间和持续时间，将结果存入非易失存储器中，根据测试结果选取不同的处理策略隔离故障，以保证系统的任务正常完成或降额完成根据统计，大约有90%以上的机载计算机故障属于瞬时故障，这些故障在地面测试时是不可复现的飞行BITE能在线记录故障现场，可分辨永久

55、故障和瞬时故障，为这类问题的解决提供分析线索。如果计算机系统发生瞬时故障，飞行BITE能够检测到故障发生和消逝的时间，并且能够隔离故障，以便地勤人员根据时间跟踪和分析故障原因另外，系统的一些资源只有在特定条件下启动工作，这些资源的测试在这时进行才有意义，而只有飞行BITE才能完成该测试飞行BITE检测范围最广，以便检测尽可能多的故障它不干扰系统的正常运行，也不需要外部干预。由于飞行BITE在飞机系统正常运行时执行，利用它可有效地发现与工作相关的故障(4) 维护BITE是启动BITE的另一种方式，运行在飞机地面维护期间，维护人员通过机载维护系统的多功能显示器(MCDU)的CFDS页面对相关系统进

56、行系统测试和特定测试，并对系统进行检修维护，以便飞机能安全可靠地执行下一次飞行任务。维护BITE完成对系统最完善的测试，包括系统启动BITE过程，显示系统状态(如记录在非易失存储器NVM中的故障信息和每个故障的附加信息如故障次数故障出现及消失时间)，进行交互式测试，在NVM中擦除故障数据，完成系统校准一旦启动维护BITE这种工作模式，系统将退出正常工作而转入测试状态当飞机在飞行过程中，非正常启动维护BITE会引起严重后果在空中维护BITE是被禁止的这种操作模式的启动条件受到严格限制，限定条件为飞机在地面(通过W.O.W开关启动)并且静止不动(通过速度传感器)串行接口的测试串行接口测试采用发送接收循环读写法对于发送通道，将发送一组预先定义的数据流，共两个字节，分别为55H和AAH，再从辅助接收通道读入，并将读入结果与发送的数据流进行比较，此时要关闭输出到系统的串行输出通道对于接收通道，接收一组从辅助发送通道来的预先设定的数据流，共两个字节，分别为55H和AAH，从系统串行接收通道读入并进行比较，此时要关闭系统串行数据流输入，如图4所示计算机核心测试计算机核心的测试运行在系统上电过程，主要对系统核心部分测试，即对CPUD