軍用裝備軟件測試需要經(jīng)歷單元測試、集成測試、配置項測試和系統(tǒng)測試幾個階段，其中配置項測試和系統(tǒng)測試以黑盒動態(tài)測試為主。配置項測試和系統(tǒng)測試時需要構(gòu)建出半實物仿真測試環(huán)境（HIL），與被測系統(tǒng)（UUT）相連的各個外圍系統(tǒng)的信號、總線數(shù)據(jù)報文通過HIL系統(tǒng)產(chǎn)生，HIL系統(tǒng)則接受由UUT所發(fā)送的各類信號和總線數(shù)據(jù)報文。

建立通用化的半實物仿真測試平臺是第三方測試機(jī)構(gòu)測試手段建設(shè)的必然選擇，也是面向不同領(lǐng)域裝備快速構(gòu)建各類工裝測試系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

01.

國內(nèi)半實物仿真測試發(fā)展形式

長期以來，我國在半實物仿真測試平臺的建設(shè)方面，主要依賴兩個渠道：

一是以國外進(jìn)口的半實物仿真測試平臺為基礎(chǔ)，進(jìn)行二次開發(fā)，形成滿足特定裝備領(lǐng)域應(yīng)用的測試系統(tǒng)；二是采用通用編程開發(fā)環(huán)境開發(fā)具體裝備的測試。

這兩種渠道都難以形成自主可控的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，不利于國家在工業(yè)基礎(chǔ)軟件方面的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展。

且面臨著不少挑戰(zhàn)和困境：

1.高昂的持有成本。

針對復(fù)雜的被測對象，測試系統(tǒng)在保證測試質(zhì)量的同時，還要完成不同類型的繁復(fù)測試任務(wù)，這往往意味著長周期的開發(fā)和昂貴的高性能儀器購置費用。而且在“小批量，多批次”的背景下，一旦被測對象發(fā)生變化，測試系統(tǒng)也需要進(jìn)行相應(yīng)的升級或換代，帶來二次的成本負(fù)擔(dān)和費用。同時，這類專業(yè)系統(tǒng)還要考慮到對操作人員的專業(yè)授課和操作培訓(xùn)投入，以及系統(tǒng)本身維護(hù)校準(zhǔn)的成本。

2.通用性不足。

現(xiàn)有自動測試系統(tǒng)都是針對某一型號獨立設(shè)計完成，導(dǎo)致測試系統(tǒng)類型繁多且互不通用，一方面給工程人員帶來實際操作的困難，另一方面從宏觀上也給后勤保障帶來極大的困難，很難適應(yīng)現(xiàn)代裝備環(huán)境下“少而精”的需求。同時因為系統(tǒng)間的不通用，數(shù)據(jù)資源很難共享，也會帶來重復(fù)設(shè)計重復(fù)投資，繼而間接提高測試成本。

3.難以滿足新形勢下的測試需求。

新對象新功能衍生出新的測試需求。以雷達(dá)電子裝備為例，在可以看到的未來，隨著很多新型號裝備的加速入役，新的測試需求會層出不窮，新的測試性能（質(zhì)量和速度）也需要超越以往，這讓現(xiàn)有系統(tǒng)往往感覺到“有心無力”。同時，現(xiàn)有測試系統(tǒng)無論是尺寸還是交互程度，都距離未來的多種應(yīng)用場合有所差距。

隨著軍用裝備國產(chǎn)自主可控時代的到來，半實物仿真測試必然朝著建立自主可控的集成開發(fā)環(huán)境方向發(fā)展，為各類具體軍用裝備半實物仿真測試環(huán)境的開發(fā)與搭建提供專業(yè)化、智能化、敏捷化的生產(chǎn)工具.

02.

ATML標(biāo)準(zhǔn)化需求

軍方提出了面向信號自動測試系統(tǒng)ATS的設(shè)計思想，并在國防軍工領(lǐng)域推出ATLAS語言及系統(tǒng)，但由于該系統(tǒng)需要專有的測試語言開發(fā)TPS，限制了其大范圍的推廣應(yīng)用。

IEEE標(biāo)準(zhǔn)化組織在2010年前后，正式發(fā)布了主要由IEEE 1641和IEEE1671兩個標(biāo)準(zhǔn)組成的ATML標(biāo)準(zhǔn)族，成為面向信號自動測試系統(tǒng)開發(fā)的國際標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了信號與測試的定義模型以及用于測試信息交換的XML Scheme模式，ATS系統(tǒng)只要遵循標(biāo)準(zhǔn)中的描述規(guī)范，可基于任何一種商用語言開發(fā)，這大大促進(jìn)了ATML標(biāo)準(zhǔn)族的推廣和應(yīng)用。

圖1：ATML標(biāo)準(zhǔn)族的構(gòu)成

圖2：ATML標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的ATS系統(tǒng)架構(gòu)

ATML規(guī)范是以可擴(kuò)展標(biāo)記語言XML為基礎(chǔ)的信息數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，將ATS系統(tǒng)中軟硬件信息描述格式標(biāo)準(zhǔn)化，實現(xiàn)測試系統(tǒng)信息流的記錄、控制，以及系統(tǒng)中各組件間信息共享和交換的無障礙運行。

03.

ETest與ATML的對標(biāo)

實踐已證明，符合ATML標(biāo)準(zhǔn)的自動測試系統(tǒng)具有良好的測試儀器互換性和測試程序移植性，其結(jié)構(gòu)分解的合理性和層次架構(gòu)的先進(jìn)性對于面向軍用裝備的半實物仿真測試集成開發(fā)環(huán)境架構(gòu)設(shè)計具有十分有價值的借鑒意義。圖3為借鑒ATML自動測試系統(tǒng)架構(gòu)所提出的半實物仿真測試系統(tǒng)集成開發(fā)環(huán)境架構(gòu)需求。

圖3：半實物仿真測試系統(tǒng)架構(gòu)要求
平臺由測試分析與描述層（Test Design，TD）、測試資源描述與分配層（Test Resource Assign，TR）、測試執(zhí)行驅(qū)動層（Test Execute Engine，TE）、測試硬件層（Test Hardware，TH）四層組成。

TD層包含了UUT描述、測試描述、測試監(jiān)控描述、測試結(jié)果描述，形成了只與測試需求有關(guān)的描述信息，無論采用何種測試平臺與測試儀器，TD部分都保證了其可移植性。

TR層包含了測試平臺描述和測試資源分配兩部分。測試平臺描述對測試儀器、測試仿真機(jī)、測試適配器進(jìn)行描述，這部分構(gòu)成了測試平臺的組成部分。

TE層包括了測試執(zhí)行的引擎和測試儀器的硬件驅(qū)動，將測試儀器驅(qū)動從集成開發(fā)環(huán)境中獨立出去，是為了保持集成開發(fā)環(huán)境的相對完整性。

TH層是集成開發(fā)環(huán)境推薦的硬件系統(tǒng)，通常包含了測試設(shè)備、開關(guān)系統(tǒng)、連接器、適配器和被測系統(tǒng)UUT。

圖4：ETest與ATML的對標(biāo)
凱云公司自2009年起，就以解決裝備嵌入式軟件測試環(huán)境的快速開發(fā)問題為主要目標(biāo)，開始設(shè)計和開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的半實物仿真測試平臺集成開發(fā)環(huán)境ETest，初始架構(gòu)設(shè)計時，就朝著ATML方向邁出了堅實的一步，前瞻性地將ATS領(lǐng)域的STD、IVI、TPS等理念應(yīng)用于HIL的設(shè)計和開發(fā)中，形成了由仿真交聯(lián)環(huán)境和信號協(xié)議描述組成的仿真測試需求到測試資源與設(shè)備映射的系統(tǒng)架構(gòu)模式。

ETest的架構(gòu)非常完美地實現(xiàn)了與ATML的對標(biāo)，TD層的描述完全可以實現(xiàn)整體的硬件無關(guān)性，可靈活在不同的平臺中進(jìn)行移植。IVI虛擬儀器API到測試設(shè)備驅(qū)動程序的映射則進(jìn)一步確保了測試設(shè)備硬件的互換性?！?TD對應(yīng)于測試程序集TPS，它包含了ATML中的UUT描述、測試描述、測試結(jié)果描述，另外根據(jù)HIL的需求增加了測試監(jiān)控描述?！?TR中的測試設(shè)備描述對標(biāo)ATML中的儀器描述，測試仿真機(jī)描述對標(biāo)ATML中的測試工作站描述。測試資源分配對標(biāo)了ATML中的測試配置。

● TE層則實現(xiàn)了測試描述通過測試配置運行的引擎，IVI虛擬儀器的模式，也確保測試儀器的互換性。

ETest是首款符合ATML標(biāo)準(zhǔn)的國產(chǎn)自主可控的半實物仿真測試系統(tǒng)集成開發(fā)環(huán)境，具有跨平臺的運行能力，可利用ETest開發(fā)出運行于國產(chǎn)計算平臺的測試系統(tǒng)，可廣泛應(yīng)用于第三方測試機(jī)構(gòu)的測試環(huán)境搭建、裝備研制部門的測試工裝開發(fā)以及檢測設(shè)備研發(fā)單位的產(chǎn)品研制。

ETest作為工業(yè)基礎(chǔ)軟件，填補(bǔ)了我國在通用半實物仿真測試系統(tǒng)方面的空白，提出的ETL語言具有完善的工具鏈，測試系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)模式便捷靈活，突破了領(lǐng)域語言定義與應(yīng)用、異步事件循環(huán)調(diào)度、動態(tài)腳本實時處理、跨平臺的IDE架構(gòu)設(shè)計與開發(fā)等多項關(guān)鍵技術(shù)，顯著提高了測試系統(tǒng)的開發(fā)效率.

該IDE已在多個型號研制中發(fā)揮了重要作用，可以推廣應(yīng)用于航空、航天、船舶、兵器等領(lǐng)域的裝備研制過程的軟硬件開發(fā)調(diào)試和測試試驗等環(huán)節(jié)。期待早日建立起國產(chǎn)國產(chǎn)自主可控自動測試系統(tǒng)的裝備開發(fā)生態(tài)，迎接工業(yè)軟件中國制造的光明未來。