胡宇+文永康

為了降低費(fèi)用，提高測(cè)試系統(tǒng)的互操作能力，實(shí)現(xiàn)測(cè)試診斷信息的共享，提高故障診斷效率和準(zhǔn)確性，需發(fā)展新一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。本文參照美軍NxTest下一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的先進(jìn)設(shè)計(jì)思想和理念提出了新一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)。

自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)（ATE/ATS）是軍事武器裝備維護(hù)環(huán)境的核心，在武器裝備維護(hù)保障中發(fā)揮了重要的作用。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)自20世紀(jì)80年代，經(jīng)過(guò)了數(shù)代的發(fā)展，為了降低系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、維護(hù)和使用費(fèi)用，提高測(cè)試系統(tǒng)的互操作能力，實(shí)現(xiàn)測(cè)試診斷信息的共享和重用，提高測(cè)試與故障診斷效率和準(zhǔn)確性，以美國(guó)為代表的世界軍事強(qiáng)國(guó)已經(jīng)開(kāi)始發(fā)展新一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。

總體思想及目標(biāo)

總體思想

在總結(jié)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)（ATE）工程經(jīng)驗(yàn)和研究成果的基礎(chǔ)上，以“通用化、系列化、組合化”為原則，跟蹤國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，構(gòu)建開(kāi)放式ATE硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)的通用化、可模塊化重構(gòu)和資源共享，并將TPS開(kāi)發(fā)流程標(biāo)準(zhǔn)化，提高機(jī)載武器裝備的保障能力和維護(hù)效率。

總體目標(biāo)

1）構(gòu)建統(tǒng)一、開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)的通用自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)；2）構(gòu)建可重構(gòu)、可擴(kuò)展、可剪裁的模塊化自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)；3）構(gòu)建符合IEEE 1671、IEEE 1641、IEEE 1636和IEEE 1232標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)；4）構(gòu)建完整的ATML軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、流程化的TPS設(shè)計(jì)與運(yùn)行；5）構(gòu)建面向信號(hào)測(cè)試的軟件體系，實(shí)現(xiàn)TPS可移植和測(cè)試資源可互換。

初步設(shè)計(jì)

體系結(jié)構(gòu)

參照美軍NxTest下一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的先進(jìn)設(shè)計(jì)思想和理念，結(jié)合我國(guó)航空裝備自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的研制經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)形成標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放的、信息共享的綜合自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

新一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)技術(shù)體系結(jié)構(gòu)由四大技術(shù)體系組成：1）系統(tǒng)集成技術(shù)，包括測(cè)試資源管理、測(cè)試資源描述建模、面向信號(hào)儀器驅(qū)動(dòng)、系統(tǒng)總線(xiàn)、陣列接口、互聯(lián)互通組裝箱、合成儀器、模塊化儀器等技術(shù)；2）TPS開(kāi)發(fā)技術(shù)，包括TPS建模、測(cè)試過(guò)程語(yǔ)言（TPL）編程、信號(hào)定義描述建模、故障診斷建模、信號(hào)調(diào)理等技術(shù)；3）TPS運(yùn)行技術(shù)，包括TPS流程化運(yùn)行控制、TPS單步調(diào)試、面向信號(hào)資源管理、信號(hào)路徑優(yōu)化搜索、故障診斷推理、測(cè)試結(jié)果建模等技術(shù)；4）標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)，包括IEEE 1671、IEEE 1641、IEEE 1636、IEEE 1232標(biāo)準(zhǔn)，以及航空自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)系列國(guó)軍標(biāo)技術(shù)。

平臺(tái)基本組成

新一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)基于開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)和重構(gòu)、剪裁、可擴(kuò)展的設(shè)計(jì)原則，分為基本系統(tǒng)、擴(kuò)展系統(tǒng)和專(zhuān)用資源三大部分。

基本系統(tǒng)集成控制計(jì)算機(jī)、共享的基本測(cè)試資源、開(kāi)關(guān)系統(tǒng)、接口陣列和軟件開(kāi)發(fā)運(yùn)行平臺(tái)，是自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的核心和最小可運(yùn)行系統(tǒng)。基本系統(tǒng)可配合擴(kuò)展系統(tǒng)和專(zhuān)用資源系統(tǒng)，完成規(guī)模級(jí)系統(tǒng)的運(yùn)行和控制，適應(yīng)復(fù)雜航空專(zhuān)業(yè)維護(hù)活動(dòng)。

擴(kuò)展系統(tǒng)分為射頻/微波擴(kuò)展系統(tǒng)、通訊導(dǎo)航識(shí)別（CNI）擴(kuò)展系統(tǒng)、大功率負(fù)載擴(kuò)展系統(tǒng)、大氣數(shù)據(jù)擴(kuò)展系統(tǒng)和光電擴(kuò)展系統(tǒng)，適應(yīng)雷達(dá)/電子戰(zhàn)、CNI、軍械、機(jī)電、光電等專(zhuān)業(yè)。

專(zhuān)用資源系統(tǒng)為特殊資源和特殊要求而設(shè)計(jì)的可擴(kuò)展系統(tǒng)，包括臨時(shí)性的升級(jí)和額外的開(kāi)銷(xiāo)。

針對(duì)某型飛機(jī)，自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)可由基本系統(tǒng)、射頻/微波擴(kuò)展系統(tǒng)、CNI擴(kuò)展系統(tǒng)、大氣數(shù)據(jù)擴(kuò)展系統(tǒng)、大功率負(fù)載擴(kuò)展系統(tǒng)、雷達(dá)/電抗擴(kuò)展系統(tǒng)和專(zhuān)用資源等組成，如圖2所示。

系統(tǒng)配置的靈活性

新一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)是以基本系統(tǒng)、擴(kuò)展系統(tǒng)和專(zhuān)用資源構(gòu)建而成的綜合化自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)，以基本系統(tǒng)為基礎(chǔ)，配置不同的擴(kuò)展系統(tǒng)、專(zhuān)用資源和選件，滿(mǎn)足飛機(jī)各專(zhuān)業(yè)的測(cè)試需要。

1）電子專(zhuān)業(yè)檢測(cè)系統(tǒng)?；鞠到y(tǒng)、射頻/微波擴(kuò)展系統(tǒng)、CNI擴(kuò)展系統(tǒng)、大氣數(shù)據(jù)擴(kuò)展系統(tǒng)、雷達(dá)/電抗擴(kuò)展系統(tǒng)（部分選件）和專(zhuān)用資源組成電子專(zhuān)業(yè)綜合檢測(cè)系統(tǒng)，如圖3所示。

2）特設(shè)專(zhuān)業(yè)檢測(cè)系統(tǒng)?；鞠到y(tǒng)和大功率負(fù)載擴(kuò)展系統(tǒng)+專(zhuān)用資源組成特設(shè)專(zhuān)業(yè)綜合檢測(cè)系統(tǒng)，如圖4所示。

硬件架構(gòu)

新一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用PXI為主，可兼顧PXIe、VXI、GPIB和RS232等其他儀器總線(xiàn)。

擴(kuò)展系統(tǒng)、專(zhuān)用資源系統(tǒng)和基本系統(tǒng)之間的互連采用 LAN（以太網(wǎng)）總線(xiàn)。LAN總線(xiàn)具有比GPIB總線(xiàn)速率更快、組網(wǎng)靈活、節(jié)點(diǎn)容量大且成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。采用PXI、LAN總線(xiàn)為主的硬件和總線(xiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5所示。

軟件架構(gòu)

新一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)軟件平臺(tái)應(yīng)用軟件組件技術(shù)和XML語(yǔ)言技術(shù)，構(gòu)建了技術(shù)先進(jìn)、功能完善的TPS開(kāi)發(fā)和運(yùn)行環(huán)境。

軟件平臺(tái)如圖6所示，包括以下組成部分：1）管理平臺(tái)，為ATE集成人員提供一個(gè)完備的管理環(huán)境，用于完成信號(hào)類(lèi)型的查詢(xún)與擴(kuò)展、測(cè)試站管理、測(cè)試儀器描述、開(kāi)關(guān)矩陣描述、儀器驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)、用戶(hù)管理等系統(tǒng)維護(hù)和開(kāi)發(fā)工作；2）TPS開(kāi)發(fā)平臺(tái)，為T(mén)PS開(kāi)發(fā)人員提供一個(gè)完備的TPS集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，用于實(shí)現(xiàn)UUT、測(cè)試項(xiàng)目和流程、測(cè)試適配器、測(cè)試電纜、故障診斷模型、測(cè)試配置、連線(xiàn)表等測(cè)試要素的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；3）TPS運(yùn)行平臺(tái)，為ATE操作人員提供一個(gè)完備的TPS管理和運(yùn)行控制環(huán)境，用于實(shí)現(xiàn)TPS管理、運(yùn)行環(huán)境引擎管理、測(cè)試結(jié)果管理，以及TPS運(yùn)行控制。endprint

軟件平臺(tái)支持以ATML語(yǔ)言開(kāi)發(fā)測(cè)試程序；支持被測(cè)對(duì)象的功能檢查、性能測(cè)試、故障診斷、性能調(diào)校等功能；具有自動(dòng)和手動(dòng)兩種工作方式，支持全面測(cè)試和選項(xiàng)測(cè)試。軟件平臺(tái)功能導(dǎo)航界面如圖7所示。

特點(diǎn)及先進(jìn)性

技術(shù)體系結(jié)構(gòu)先進(jìn)

新一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)采用開(kāi)放式、標(biāo)準(zhǔn)化的、信息共享的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)，采用以XML為基礎(chǔ)的信息數(shù)據(jù)交換語(yǔ)言ATML標(biāo)準(zhǔn)，在測(cè)試結(jié)果、測(cè)試程序、儀器描述、UUT描述、測(cè)試適配器和配置管理、診斷等多個(gè)方面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化約束，提高系統(tǒng)間的相互兼容性，提高系統(tǒng)的互操作能力。

TPS可移植

實(shí)現(xiàn)TPS可移植性和互操作能力的基本條件是信號(hào)接口的標(biāo)準(zhǔn)化和測(cè)試程序與具體測(cè)試資源硬件無(wú)關(guān)，采用面向信號(hào)的測(cè)試描述語(yǔ)言開(kāi)發(fā)測(cè)試程序，實(shí)現(xiàn)測(cè)試程序與底層儀器無(wú)關(guān)，如此實(shí)現(xiàn)TPS的可移植性，滿(mǎn)足TPS在不同平臺(tái)可運(yùn)行的要求。

測(cè)試儀器可互換

采用面向信號(hào)的儀器驅(qū)動(dòng)技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)靈活的搭配和剪裁，滿(mǎn)足不同飛機(jī)、不同專(zhuān)業(yè)的維護(hù)需求，一旦不同平臺(tái)間產(chǎn)生互換需求，能快速實(shí)現(xiàn)模塊化儀器的互換，降低儀器互換帶來(lái)的兼容性，提高快速反應(yīng)能力，降低維護(hù)保障費(fèi)用。

系統(tǒng)配置靈活

將自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)平臺(tái)分為基本系統(tǒng)、擴(kuò)展系統(tǒng)和專(zhuān)用資源三大組成部分，能根據(jù)飛機(jī)不同專(zhuān)業(yè)的維護(hù)需要，以基本系統(tǒng)搭載相應(yīng)的擴(kuò)展系統(tǒng)或?qū)Ｓ孟到y(tǒng)的方式工作，實(shí)現(xiàn)“量體裁衣”和“物盡其用”，最大程度提高測(cè)試系統(tǒng)配置的靈活性，滿(mǎn)足各種飛機(jī)、各種專(zhuān)業(yè)的維護(hù)保障需求，形成“1+N”和“核心化”的新的維護(hù)保障模式。

TPS開(kāi)發(fā)的效率高

采用圖形化TPS開(kāi)發(fā)工具，能自動(dòng)生成面向信號(hào)的測(cè)試描述語(yǔ)言，簡(jiǎn)化TPS開(kāi)發(fā)流程，提高TPS開(kāi)發(fā)效率。

故障診斷能力強(qiáng)

采用故障樹(shù)和D矩陣兩種故障診斷方式，并能有效導(dǎo)入外部診斷信息，通過(guò)綜合診斷，將故障隔離到一個(gè)或多個(gè)SRU。能解決過(guò)去ATE普遍存在的故障診斷能力差的問(wèn)題，提高故障診斷能力，有效支撐武器裝備維修作業(yè)。

結(jié)論

新一代自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)采用開(kāi)放式體系架構(gòu)，易于擴(kuò)展和裁剪，可滿(mǎn)足各種型號(hào)裝備的測(cè)試需求，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)武器裝備的維護(hù)保障；遵循ATML系列標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的要求，實(shí)現(xiàn)TPS可移植，儀器可互換；可提高ATE平臺(tái)和TPS開(kāi)發(fā)效率，降低系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、維護(hù)和使用費(fèi)用，對(duì)增強(qiáng)武器裝備測(cè)試維修保障能力具有十分重要的意義。

（作者簡(jiǎn)介：胡宇，工程師，成都天奧測(cè)控技術(shù)有限公司，研究方向?yàn)樽詣?dòng)測(cè)試系統(tǒng)研究；文永康，成都天奧測(cè)控技術(shù)有限公司。）endprint