完善裝備計量接口，實現在線計量保障

周建童 / 海軍91656部隊

完善裝備計量接口，實現在線計量保障

周建童 / 海軍91656部隊

0　引言

現代化戰(zhàn)爭對武器裝備現場快速計量提出了很高的要求，為了滿足部隊需要，目前軍方在計量設備配置和計量方法改進等方面做了大量的研究和實踐，如研制計量保障車、自動化計量測試系統(tǒng)、便攜式計量儀器等，使現場計量和機動計量有了一定的發(fā)展，提高了計量保障的效率。但是由于被檢裝備缺少計量接口，使投資巨大的先進計量設備發(fā)揮不了作用，最終還是傳統(tǒng)的人工計量操作，拆卸裝備計量，浪費大量時間且效率低下。有的設備由于長期無法檢定，技術指標得不到保證，只好買新的設備代替。武器裝備沒有計量接口，給后續(xù)的裝備保障帶來了相當大的困擾。因此，武器裝備的可計量性是實現裝備計量保障的關鍵因素。武器裝備只有從設計開始就引入計量接口，才能真正實現計量保障。

1　裝備缺乏計量接口的原因

1.1裝備開發(fā)和研制過程中缺乏計量意識

從使用單位、設計單位，到科研管理部門，在具有計量特性的武器設備開發(fā)中重視裝備應用功能和戰(zhàn)術技術指標設計，輕視了維修和計量，認為計量是裝備使用以后的事情，缺少與計量部門的合作，缺乏計量技術人員的參與?，F在的武器設備基本上是計量部門在設備使用后建立計量方案，研制計量系統(tǒng)，編寫計量規(guī)范。裝備研制與裝備計量是兩個行業(yè)的部門，且研制部門缺乏計量技術人員，客觀上限制了裝備研制中計量方面的設計。

1.2裝備計量接口的標準化滯后

管理部門對裝備接口的標準化、通用化要求不夠，近幾年來，對武器設備的研制和采購制定了一些標準和條例，雖然提出“三化”（通用化、系列化和組合化），“五性”（裝備的可靠性、維修性、保障性、可測試性和安全性），但對計量接口的標準化重視不夠，落實不到位。由于安全性和維護性等原因，我軍裝備的來源是以自研為主，進口為輔。進口的設備主要是基礎設備和通用設備，這些設備基本上帶有標準接口，可測試性和可計量性很強。問題主要集中在自研的設備，基本上不帶標準接口。設計的非標準的接口也是千變萬化，不同型號不兼容，同一個型號不同批次也有不兼容的設備。所以不同型號裝備列裝后，相關單位需要研制與產品對應檢測的設備，研制或配置計量設備。由于沒有統(tǒng)一標準或無接口，研制的單位也多，有時重復研制，使設備越來越多，通用性差，效率低，加重了計量保障的任務。

1.3部分設備受到接口技術限制

主要體現在20世紀八、九十年的武器設備，當時掌握先進的智能技術和數字接口技術的設計人員缺少，還處在學習消化階段，多的是用單片機和工控機主板實現了智能化，缺少對武器設備標準接口的設計。

2　可計量性和可測試性接口

可計量性是指具有計量特性的設備，提供被計量的硬件、軟件和資料的性能，計量接口是指包括被測信號接口、數字接口的硬件接口、校準軟硬件接口、支持硬件接口的接口軟件和計量過程控制軟件。其中數據接口包括各種標準的儀器接口和非標準的專用接口或自定義接口。這些接口的設計保證了計量的在線自動化計量。

測試接口和計量接口的區(qū)別，測試接口只是實現模擬量和數據量的傳遞，包括命令和數據，單向和雙向；計量接口是在測試接口的基礎上不但實現測試接口功能，應根據計量特性和檢定方法，實現程序化計量或自動化計量。更多的是建立計量檢定軟件接口。如校準修正軟件，自動檢定接口軟件，對于標準接口，建立標準命令庫和數據庫和檢定程序庫，對于非標同樣需建立非標命令庫、數據庫和檢定程序庫。非標需與計量系統(tǒng)一起設計。

可計量性包括可測試性的內容，測試的內容不一定就是計量的內容，但包括計量的內容，增加計量程序和計量文件（規(guī)范或方法、標準）。

3　計量接口的技術可行性

3.1儀器總線技術和接口標準的快速發(fā)展

在推動電子測量儀器技術發(fā)展的過程中，從20世紀70年代初至2000年初的三十多年間，先后出現GPIB（通用儀器總線，IEEE488標準）、VXI（VME總線的儀器擴展，IEEE1515標準）和PXI（PCI總線的儀器擴展）三種開放式儀器總線，2005年9月LXI聯盟發(fā)布LXI（LAN的儀器擴展）標準1.0版本，標志著測量儀器的新一代開放總線標準的到來。LXI標準繼承前面三種開放式總線的優(yōu)點，在局域網標準（IEEE802.3）基礎上增加測量儀器系統(tǒng)所需的功能，擴展成為性能強大的結構靈活的開放式網絡化平臺。這些接口技術和測試平臺為武器設備的計量接口設計提供了牢固的技術基礎和多種選擇。

3.2嵌入式微控制器技術的廣泛應用

武器裝備多數是機電一體化設備，設計緊湊，一般可采用帶有數據采集功能的單片機、ARM機等芯片上計算機系統(tǒng)進行測控，大型裝備的測控可采用標準的WXI/PXIP/LXI測試平臺。計算機芯片的普及應用加快武器設備的智能化發(fā)展，為裝備的智能化計量接口設計提供了必要的條件。

3.3各種儀器軟件的配套和計量檢定軟件的開發(fā)

標準接口軟件、儀器測控軟件和各種計量測試檢定軟件的推廣應用使武器設備的計量接口設計水到渠成。武器設備計量軟件的任務，主要是根據硬件接口的軟件協議和計量測試要求設計驅動程序、控制庫、數據流、過程控制、監(jiān)視等。標準接口和測試總線配有底層驅動程序、成熟的軟件開發(fā)平臺和多種可以借鑒的應用軟件。

3.4在線自動化計量測試系統(tǒng)硬件基本構成

具有計量特性的電子武器裝備，計量的參量主要是電量，就是其他計量專業(yè)通過電子設備測量的參量，絕大部分也是通過對電參量的測量經計算轉換成目標參量，所以本文以電量計量為主進行論述。

計量接口分為智能與非智能，智能可實現全自動化計量，非智能只能實現半自動計量，無數據接口的只能人工計量，無信號接口的和無校準軟硬件接口的，只能拆機測量和校準。

對于智能化設備，可設計智能化數字接口，比如：標準接口RS232C、IEEE485、GPIB、VXI、PXI、LXI。非標準接口：軟硬件協議與計量設備的非標準接口協議相同。

對于非智能設備：設計硬件接口，應包括設備的全部被測量信號，被測試信號一般是電壓、電流、時間、頻率等?？梢酝饨缬|發(fā)控制的還應包括應答控制信號。

校準接口：是硬件接口，設計在設備的機殼上，便于人工調節(jié)修正，也可以設計軟件校準接口，通過數字接口自動修正或武器設備本身在顯示器上修正。

4　計量接口設計的相關建議

以往研究計量接口的對象都是已有的武器設備，屬于事后彌補，造成很多先進的計量設備和優(yōu)秀的保障方案受到限制，因此在武器設備研制時，就應建立計量保障方案，設計必要的計量接口和對應的軟件是非常必要的。在裝備定型列裝后無需二次開發(fā)專用的測試設備或計量設備、計量規(guī)程等，可節(jié)省大量的人力物力財力，節(jié)約大量的設備計量保障時間。

4.1研制階段應建立管理規(guī)范

武器設備研制部門應認真貫徹GJB 5109-2004《裝備計量保障通用要求檢測和校準》，充分重視設備的可計量性，把可計量性納入具有計量特性設備的設計要求中，作為重點部分提出。根據武器設備的特點，參考儀器接口標準，建立武器計量接口通用標準或規(guī)范，對今后的武器開發(fā)有指導和約束作用，要求可分為智能性設備和非智能性設備。

4.2使用階段應重視計量維護

使用單位既要重視功能和作戰(zhàn)技術指標，也要重視使用中的維護和計量保障，對設備計量性提出明確功能和指標要求，如智能化的設備應設有自動化計量所需的計量接口。設備到用戶手里后，應帶有檢定證書、計量規(guī)范或校準方法，使用戶無需二次開發(fā)便可以進行計量檢定，提出的指標應滿足現場在線快速計量保障要求。

4.3計量設計與武器設備設計應同步進行

研制單位應根據相關的計量管理條例和法規(guī)，設計滿足用戶要求的計量總體方案。在武器設備設計初期同步提出計量設計方案，盡力設計符合國家和軍隊計量標準的檢定系統(tǒng)，滿足與設備研制同步的接口標準化、通用化、模塊化、系列化要求。非標準的設備也要進行計量方法研究，編寫計量規(guī)范，提出可行的計量保障方案。如武器電子設備設計時把計量接口作為一個分系統(tǒng)納入總體設計，結合被

計量設備的計量特性及檢定方法、計量軟件接口設計和硬件接口設計、功能和技術指標設計，提出總體設計要求。應在整個科研開發(fā)階段，吸收相關的計量技術人員參與，負責計量分系統(tǒng)的開發(fā)設計。在武器設備的計量方案確定、檢定方法研究、計量接口的軟硬件設計、計量檢定調試試驗到產品的驗收、計量文件的編寫等方面，計量技術人員應起到關鍵作用。

4.4裝備評估應包括計量驗收

武器裝備試驗驗收、定型、成果鑒定、評審和產品驗收等，應包括計量部分，具體包括計量檢定試驗、計量設備配套、計量方法校準方法、計量檢定文件（計量規(guī)范和方法）等。評審委員應包括相關的計量專家。計量文件及附件作為產品的一部分，一同提交給用戶。等裝備使用后再研究計量規(guī)范就為時晚矣。

4.5集成和采購應考慮計量指標

集成和采購具有計量特性的武器設備時，把可計量性作為重要的考察指標，應具有硬件計量測試接口、軟硬件校準接口和相應計量軟件以及配套計量文件。

5　結語

綜上所述，現代化戰(zhàn)爭對武器裝備快速計量保障提出了很高的要求，必須把在線計量接口作為裝備設計研制和生產的一個重要組成部分，貫穿于整個裝備的研制和生產中。為實現在線計量創(chuàng)造必要的條件，提高裝備的可計量性。