自動測試系統(tǒng)（ATS）的一個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，但實際上，更關鍵的是為測試程序提供開發(fā)和運行環(huán)境的軟件平臺，又稱ATS軟件環(huán)境。隨著ATS在國防工業(yè)各個領域、各個階段中的廣泛使用，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的采購費用而努力。20世紀90年代末期，美國國防部提出了NxTest計劃，計劃用10年的時間實現(xiàn)通用開放的自動測試系統(tǒng)，滿足國防部聯(lián)合體系結構J T A的需求和其他ARI 新提出的需求，同時通過運用新技術，改善各軍種ATS之間的互操作性，減少軟件開發(fā)費用與硬件數(shù)量，最終減少國防部對ATS的總投資。
目前NxTest計劃仍在實施之中，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軟件體系結構的目標是：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)這些目標要求，NxTest提出ATS系統(tǒng)軟件的體系結構，它由4個部分組成，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，存在于軟件系統(tǒng)的底層，用戶不可見。它提供語言、應用和工具，讓開發(fā)人員來開發(fā)測試程序開發(fā)與運行環(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的目標要求，但它也必須采用工業(yè)部門接受的語言和貨架產品工具，最大程度地減少軟件開發(fā)與維護的費用。
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)、維護和支持移植所需的全部功能。NxTest 要求在應用中和宿主機中，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)境需具備幾個特點：
·環(huán)境設計應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；
·環(huán)境應為TPS開發(fā)者提供簡便易懂、用戶友好的界面；
·如果TPS開發(fā)者轉移到不同的ATS上，環(huán)境應為TPS開發(fā)者提供一致的用戶界面以減少培訓時間；
·環(huán) 境 要 減 少 對 當 前 國 防 部TPS 開發(fā)者的影響，減少環(huán)境受制于某個特定工具的情況。
為獲得測試程序的可移植性，要建立標準的測試程序接口，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準信號的圖形界面產生測試程序的能力。
由于測試程序應設計成與ATE配置無關，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證。主要的硬件信息包括單個儀器的能力、開關的能力、通過 ATE的路徑、接口適配器設計等，NxTest要求測試程序開發(fā)軟件所提供的接口遵循 ABBET1226.3標準。
（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行測試、監(jiān)視和控制測試站、管理與測試站和所運行測試相關的信息所需要的全部功能，主要包括：測試程序和測試相關數(shù)據(jù)的存儲；供測試站操作人員和維護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)境的實現(xiàn)涉及廣泛的技術，其中很多技術代表了當前測試和診斷領域中的最新技術發(fā)展水平。
國外先進ATS軟件平臺
目前國外研制的ATS軟件都在努力遵循NxTest提出的體系結構，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提出的軟件體系結構中的許多特點，如遵循IEEE1226、開發(fā)環(huán)境與運行環(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)、運行時系統(tǒng) RTS(Run Time System)。其中TRD 與TPS相當于測試程序開發(fā)環(huán)境，R TS即測試執(zhí)行環(huán)境。兩個環(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、測試程序的結構文件生成、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，同時也是最復雜的部分。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內容的集成環(huán)境，能完成ATLAS 語言測試程序的編輯、編譯、調試、仿真，完成資源與開關矩陣的靜態(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）運行時系統(tǒng) PAWS/RTS。為測試人員提供了測試程序運行和管理環(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容、變量、連接等，代碼文件包含ATLAS程序的可執(zhí)行代碼和設備驅動的宏代碼。測試人員通過基于窗口的圖形用戶接口實施對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、測試站初始化、測試站配置等。
國產ATS軟件平臺
為了推行ATS的全面國產化，國內測試領域對ATS 軟件平臺進行了廣泛、深入的研究。中國航空工業(yè)集團公司第634研究所也在總裝備部的支持下，分析NxTest軟件體系結構，汲取PAWS、TOPTEST、SMART等ATS 軟件平臺的先進之處，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運行系統(tǒng)TRS，分別相當于測試程序開發(fā)環(huán)境和測試執(zhí)行環(huán)境。兩個環(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，兩個環(huán)境之間是單向數(shù)據(jù)傳遞的關系。
GTest是可用于各種ATS的通用測試軟件平臺，而且TDS與TRS彼此獨立，可分別安裝在不同的計算機中。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；同時還提供了便捷的計算機外部設備、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)時間。
TPS運行系統(tǒng)TRS主要為TRS開發(fā)的測試程序提供運行環(huán)境，控制相應資源對被測對象進行檢測。T RS通過調用測試運行軟件，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、測試結果報告生成及打印、日志文件生成等。
GTest自研制成功后，在航空領域逐漸推廣，已獲得了較廣泛的應用，包括某型機二線檢測設備、某型航向姿態(tài)系統(tǒng)自動檢測設備、某型機的NAMP系統(tǒng)整機及模板自動測試系統(tǒng)、飛控計算機綜合測試系統(tǒng)和自動駕駛儀測試系統(tǒng)等。
針對航空測試設備開發(fā)的建議
在GTest的推廣應用過程中，經(jīng)歷了很多困難，為此，針對這些困難提出幾點建議，以期對國產測試設備和先進測試技術的推廣應用有所幫助。
（1）由于國內外航空技術的差距，國外測試新技術能解決的問題與國內航空領域對測試的當前要求有一定差距，用戶對先進測試理念的理解與接受需要一定時間。而且航空領域絕大多數(shù)廠所的主業(yè)是航空產品及系統(tǒng)的生產研制，測試只是驗證產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間和精力跟蹤研究測試技術的新發(fā)展，但他們對產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)測試人員與航空產品生產研制人員和航空院所測試人員經(jīng)常就測試新技術的發(fā)展以及航空產品對測試的迫切要求進行交流，將會有效推進測試新技術的應用。
（2）國內航空測試在近10年內才得到普遍重視和迅速發(fā)展，相對國外產品來說起步較晚，要達到國外產品那樣的技術成熟度、功能全面性和高可靠性等尚需要經(jīng)過各種應用環(huán)境的考驗與改進。此外，在國外測試產品已被大量采用的情況下，用戶還需權衡用國產產品取代國外產品的代價。因此對國產產品的接受與認可需要時間。
對新研制的測試設備來說，應盡量提高技術水平，用當前技術提高測試設備整體水平，以期比國外產品在技術上有所提高，同時充分考慮國內用戶的具體情況，使所研制的測試設備最大限度貼合國內用戶的要求，這將極大提高用戶對國內產品的信任度和滿意度。
（3）目前國內航空領域基本上是由產品的研制單位提供測試設備，尚未要求產品必須經(jīng)過第三方測試。而由于航空產品的復雜程度較高，且產品研制單位出于技術保密的目的，一般不愿意透露產品的具體技術細節(jié)，使得除產品研制單位外，其他人難以深入了解產品的測試要求，也難以獨立研制性能完善的測試設備。也就是說，沒有產品研制單位的配合與認可，與被測對象密切相關的測試設備很難研制成功，也不可能得到推廣應用。因此，測試設備的研制應盡可能脫離產品的具體細節(jié)，并盡量提供可由產品研制者開發(fā)與產品具體細節(jié)相關部分測試內容的技術手段，加強售后服務，由雙方或多方共同完成測試設備的研制。
