概述
在复杂系统的研发类试验项目中，系统综合验证技术直接决定着设计验证工作的真实性和科学性。由于各分系统间的交联和协作关系复杂，为了提高系统集成的效率，减低人力和时间成本，必须采用科学的方法，以降低试验的复杂度。
以飞机系统为例，随着飞机机载设备集成程度的不断提高，总线信号交联复杂，在机载设备的研制、测试过程中，需要将各种总线信号接入不同的采集和测试设备进行测试验证；同时，在飞机各分系统地面集成测试过程中也会涉及到设备真件和仿真件之间的切换。
himatrix综合配线和试验构型管理系统提供了针对于多种总线信号的配线功能，可以通过灵活的试验构型配置，支持设备和系统的集成测试。在试验过程中，根据试验内容构建相应的测试构型，测试构型可灵活切换，以便于不同试验场景的快速恢复以及试验过程中的故障定位。
1. 系统介绍
1.1 系统功能
综合配线和试验构型管理系统采用c/s架构，通过上位机软件和配线设备的协同工作，完成对多种总线信号的配线以及试验构型管理，系统主要功能如下：
• 能够根据要求对试验设备及其连接关系进行调整，形成一系列系统配置构型；
• 利用软件工具对试验系统的构型进行管理，可以对构型进行创建，修改，组合，调用，自动切换，创建构型库；
• 具备向当前系统中导入连接构型信息并自动执行当前配置的配线构型信息功能；
• 具备导出当前系统中的构型信息的功能；
• 具备自检功能，并向主控计算机返回其结果；
• 具备选择信号源和目的的功能。
以arinc429总线为例，试验系统充分利用了429总线电气特性上一发多收的特点，并且将海量数据的429信号全部引至测试面板，以便于进行数据的采集或注入。对于每一路429信号，配线开关需要实现二入三出的功能。
1.2 产品特点
• 采用高密度标准上架设备实现通路切换；
• 上位机软件能够对试验构型进行保存和管理；
• 为采集系统提供旁路信号接口；
• 提供前测试面板；
♦ 提供两种模式：采集或注入；
♦ 方便第三方设备接入；
♦ 直接连接真件，以隔离故障。
• 支持arinc664、429、can、422、离散量等多种信号类型；
• 支持硬线连接关系与icd数据绑定；
• 支持矩阵式切换，能够实现32×32路切换矩阵
试验操作和综合管理系统提供各类上位机软件共试验人员使用，通过以太网对所有的试验设备进行统一管理。包括：在试验开始之前，对整个试验环境进行配置，并向各试验设备发送控制指令，设置试验参数；在试验过程中，对试验的进程进行控制，并对各模型的运行情况和设备间的接口数据情况进行监控，进行故障注入或静态测试等试验；在试验完成之后，对试验过程中产生的问题和数据进行统一管理，并实现测试问题的跟踪，试验结果的回放、分析、处理和报告生成。试验总控系统对整个试验过程中的各类配置、参数、模型、数据及相互关联关系按“项目”进行管理，可根据用户的设置进行重复试验，或运行测试序列实现自动化测试。
试验网络从逻辑上可被划分为控制网络和数据网络两部分。控制网络用于试验总控设备与各个试验设备间的控制指令和状态汇报的传输，而数据网络则主要用于试验过程中各设备间的试验数据传输，需满足实时性和带宽的要求。在本系统中，试验网络采用中间件技术实现，并预留扩展接口。
1.2 主要功能
综合电子系统集成测试试验平台的主要功能有：
• 为参试设备提供激励信号，并对其响应进行实时采集。i/o接口类型包括：arinc664、mil-std-1553b、arinc429、rs422/485/232、rfm、can、flexray、ieee1394b、fc、hdlc、模拟量和离散量等；
• 提供实时的环境仿真（包括飞行环境和战场环境等），并对交联设备进行实时并行仿真模拟，为各参试设备提供动态数据激励和半物理仿真测试环境；
• 提供程控的配线切换和构型管理功能，对参与试验的真件和仿真件进行配置选择，对参试设备的供配电进行管理；
• 提供试验过程中对各类接口数据和仿真模型的在线监控功能；
• 提供人在环仿真、故障注入和断路/短路测试等测试试验功能
• 支持物理层、电气层和协议层的故障注入，支持故障模式和故障序列的配置，能够集成于自动化测试系统中，实现故障注入的自动化测试；
• 提供基于关键字驱动的自动化测试平台和测试用例的编辑、调试、运行和管理环境；
• 提供测试流程管理平台，支持测试项目管理、测试权限管理、试验资源管理、测试构型的保存和恢复、测试用例的重用和配置管理、测试问题的复现及回归、测试问题的跟踪及确认、试验数据关联关系管理等；
• 试验系统各部件之间采用ieee1588和irig-b协议完成时钟同步。
1.3 配线设备
• dio配线设备；
dio配线设备为1u高度独立设备，单台能实现48组 dio信号切换功能。设备通过一个1000m以太网接口来实现对接入到设备的信号进行在线切换的控制。
• arinc429/422配线设备；
arinc429/422配线设备为1u高度独立设备，单台能实现48组429/422差分信号切换功能。设备通过一个1000m以太网接口来实现对接入到设备的信号进行在线切换的控制。
• a664配线设备；
a664配线阵列由12台24口a664配线机箱组成，用于实现在真实的es真件信号和仿真信号通路之间实现程控开关切换。
• arinc429/422配线设备；
arinc429/422配线设备为1u高度独立设备，单台能实现48组429/422差分信号切换功能。设备通过一个1000m以太网接口来实现对接入到设备的信号进行在线切换的控制。
2.4 配线控制管理软件
配线控制管理软件为使用者提供一套可视化的、友好界面来对配线系统的控制管理，使得使用者通过软件能很好的掌握系统中设备上信号的连接关系。支持arinc664，arinc429，rs422，模拟量和离散量的配线管理，完成信号在各种真件和仿真件设备间的配置切换和系统构型进行管理的功能。
• 配线配置功能；
将配线控制提供的通道与系统中设备硬线连接接口一一对应，进行绑定关系。
• 线状态切换功能；
指对配线设备通路切换的功能，其状态分为连接真件状态、连接仿真件状态或是开路状态。
• 脚本编辑功能；
通过编辑脚本来简化大批量执行的动作，便于用户对构型状态进行动态管理。
应用案例
新一代的直升机对航电系统的设计提出了更高的要求。航电系统的功能越来越强大，系统越来越复杂，航电系统综合验证技术直接决定着直升机设计验证工作的真实性和科学性。直升机研发试验相关设施的设计和建设，依赖于先进航电系统综合验证技术的发展。在航电设计过程中，通过仿真件与真件的替换使用可以模拟并检验全系统的设计有效性，能在短时间内修改构型变化，从而减少开发时间。
himatrix综合配线与试验构型管理系统完成机载设备试验电缆、仿真设备输出电缆、采集设备输入电缆的汇接，提供实物输出信号与仿真器输出信号之间的程控切换（afdx，arinc429，rs422，dio信号），对不需要切换的信号采用直连汇接，每一路信号均在面板上提供测试点和信号注入点。其原理如下图中所示：
图6. 试验电缆汇接系统原理框图
系统的部署效果如下图所示：