機載火控雷達生產線自動測試系統(tǒng)的開發(fā)

劉　健

(南京電子技術研究所,　南京 210039)

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·測試技術·

機載火控雷達生產線自動測試系統(tǒng)的開發(fā)

劉健

(南京電子技術研究所,南京 210039)

針對現代機載火控雷達生產線多型號、多狀態(tài)特點，文中提出了該類生產線測試工位的設計準則以及系統(tǒng)的軟硬件組成。參照“新一代測試系統(tǒng)”技術體系聯合架構，并采用最新通用測試技術，解決了測試系統(tǒng)動態(tài)構建、快速升級問題，實現了機載雷達產品數字化、一體化生產測試保障。

自動測試系統(tǒng)；生產線；機載火控雷達

0　引　言

由于現代機載火控雷達研制周期大大縮短，產品生命周期各階段相互重疊，因此，在研制時就要考慮批產的問題，批產時又要考慮產品升級、功能提升的問題。但基于時間和成本考慮，不可能都設計單獨的測試系統(tǒng)，這就要求機載火控雷達生產線測試系統(tǒng)從實驗驗證到產線測試使用的測試設備都基于同一個硬件架構和軟件平臺，功能覆蓋全面且高度靈活，在操作自動化的同時具有較強的換型能力與升級能力，具備裝備一體化精益保障[1]。這樣的測試系統(tǒng)有別于部隊使用的以排故和快速修理為目的的裝備型測試系統(tǒng)，其特點是：

1)使用面更廣，包括：科研人員、調試人員、質量測試人員等。

2)測試內容更全面：其用于雷達的生產調試、性能驗證、質量驗收、定期檢測等。

3)測試方法更加靈活：自動測試結合手動調試及排故。

4)軟件設計與科研及生產管理相結合。

本文針對上述特點，在遵循“新一代測試系統(tǒng)”技術體系聯合架構的前提下[2]，將測試診斷系統(tǒng)中的虛擬儀器、測試總線儀器、通用測試接口(CTI)， 可擴展標記語言(XML)構建的通用測試信息接口與可移植的智能測試程序集(TPS)等有機集成起來，真正實現測試系統(tǒng)橫向和縱向的通用，用以滿足機載火控雷達靈活多變的生產測試需求。

1　機載火控雷達生產線測試工位設計

機載火控雷達被測單元通常包括：天線單元、發(fā)射單元、接收單元、信數單元、伺服單元及顯控單元。工位設計主要依據生產測試流程，如圖1所示約定的測試層次是非常清晰的，主要分為兩類：一類是單元測試工位，另一類是整機聯調工位，但哪些指標在單元測，哪些指標在整機測是需要綜合考慮不可分割的。測試重心過分安排在整機工位會導致出現故障時難以隔離，而單元測試如果面面俱到也會造成工作環(huán)境難以模擬，需要大量復雜的仿真設備。對此我們的基本原則是：

1)整機工位偏向于戰(zhàn)術指標，如：雷達工作方式驗證、目標發(fā)現能力驗證、抗干擾能力驗證等。單元工位偏向于技術指標，如：電源驅動力測試、微波頻譜測試、發(fā)射功率測試、定時時序測試、離散信號測試、總線接口測試等。

2)對于故障率較高的項目必須重點驗證，發(fā)射功率在單元要測，在整機聯試也要測。

3)對于會產生故障隔離模糊的項目必須驗證，如：伺服工位要配天線仿真設備，以免在整機測試時無法區(qū)分是伺服問題還是天線驅動及傳動問題。

4)基本的電源參數，如：電壓、電流、功耗要實時監(jiān)測，雖不是雷達戰(zhàn)技指標，但測試成本低，很多隱性故障、疑難故障、亞健康狀態(tài)都能間接表征。充分利用雷達機內檢測(BIT) 數據[3]，提高裝備的自診斷能力，事半功倍。

圖1　機載火控雷達生產線測試工位設計圖

對于這些不同工位，傳統(tǒng)的流水線式設計會造成資源浪費，所以參照“新一代測試系統(tǒng)”技術體系聯合架構，采用一套專家型綜合測試系統(tǒng)完成整套雷達單元及整機的測試工作。綜合測試帶來的好處有以下四點：

1)復用測試資源：如發(fā)射、接收、整機均要使用昂貴的微波測試儀器。

2)提高測試效率：雷達生產的各工位復雜度不同，生產測試壓力也不同，綜合測試可自動均衡各單元生產測試的不平衡。

3)節(jié)約測試時間：單元測試結束后可直接在整機安裝架上進行系統(tǒng)驗證，系統(tǒng)發(fā)現問題直接轉入單元測試，不需要包裝運輸轉換工位。

4)不需要設計眾多的測試工位，節(jié)約生產空間。

2　測試系統(tǒng)軟硬件設計

2.1概述

機載火控雷達生產線自動測試系統(tǒng)(ATS)由自動測試設備(ATE)和測試程序集(TPS)組成，如圖2所示。

圖2　測試系統(tǒng)平臺組成圖

2.2通用的硬件設計

2.2.1多總線融合ATE設計

該測試系統(tǒng)是一套具有目標模擬、航電仿真、顯控仿真、自動測試多功能多總線融合綜合ATE[4]，使用的測試系統(tǒng)總線按優(yōu)先級依次為LXI、VXI、GPIB總線。雷達總線根據需要包括：LAN、1553B、雷達專用總線等。測試系統(tǒng)的組成及總線拓撲結構，如圖3所示。

圖3　測試系統(tǒng)總線拓撲結構圖

2.2.2通用接口陣列設計

測試系統(tǒng)接口的標準化和統(tǒng)一是TPS可移植和互操作的基礎。本設計參考《GJB7286-2011航空自動測試系統(tǒng)測試適配接口通用要求》[5]，標準采用50槽位雙層配置，上層為基本配置層，下層為擴展配置層。根據雷達測試需求，單層25槽位已滿足要求，外形示意如圖4所示，選用4種型號接口模塊，信號類型覆蓋雷達測試所需的：電源、數字、模擬、總線。微波信號出于穩(wěn)定性考慮暫時不上通用接口陣列，采用專用微波信號適配器，按照此定義設計的測試接口能滿足不同機載雷達的測試需求。

圖4　接口陣列示意圖

2.2.3通用的工裝夾具設計

機載雷達工裝夾具主要用于解決被測單元固定和冷卻問題，設計的通用工裝夾具如圖5所示，底座設計有不同槽位用于固定被測單元，風口也可以根據不同單元進行移動對接。

圖5　通用工裝夾具圖

2.3通用軟件平臺

機載火控雷達生產型自動測試系統(tǒng)軟件設計面臨的主要問題有以下五點：(1)測試流程要綜合考慮設計驗證、生產調試、故障定位、質量檢驗等各方需求，既能自動測試、快速測試，又能選項測試和對偶發(fā)故障進行等待捕捉；(2)測試資源(主要是測試儀器)在生產時會面臨臨時抽調和更換型號，造成測試系統(tǒng)的不完整和不固定，所以軟件設計時要考慮缺項測試和動態(tài)配制；(3)由于雷達設計的柔性化和軟件化，需要測試軟件也能快速跟蹤升級；(4)軟件設計要結合生產管理，不同人員權限不同、職責不同，可操作的內容也不同；(5)測試系統(tǒng)要有完備的系統(tǒng)自檢和系統(tǒng)校準功能。

基于上述問題，我們開發(fā)了自主產權的軟件平臺。該軟件平臺基于模塊化、插件式、層次化、可擴展的構建思路設計開發(fā)，從而減小復雜模型的耦合程度，使得功能模塊具有良好的可重用性，有利于實現系統(tǒng)的裁減與擴充。軟件平臺分為五層，層次結構如圖6所示。層次間接口遵循標準和規(guī)范，使得層次之間、模塊之間、與外部接口之間都按照標準進行數據交換和信息共享，以實現TPS與測試系統(tǒng)硬件平臺的無關性，滿足測試軟件可移植和可重用的要求[6]。

圖6　系統(tǒng)平臺軟件層次圖

該軟件平臺的特點如下：

1)層次化管理開發(fā)。

軟件設計團隊由三類人員組成，職責如下：(1)系統(tǒng)配置管理人員：負責人員、系統(tǒng)資源、儀器驅動、信號庫、方法庫、被測單元TP的配置與管理；(2)驅動開發(fā)人員：根據信號庫的要求，參照IVI驅動標準規(guī)范開發(fā)相應的儀器及專用設備的驅動程序；(3)TP開發(fā)人員：根據被測單元的測試需求(TRD)，選擇相應的測試資源，編寫信號測試方法，并給出合格判據。

2)可視化編程環(huán)境。

軟件平臺采用可視化開化，編寫TP流程時，根據需要從信號定義列表和設備功能定義列表中，拖拽到TP流程開發(fā)界面進行編輯；然后，將所有的設計保存到XML文件中，測試時將其加載到運行平臺中。

3)儀器可互換性。

為實現儀器可互換性，對同種類型儀器驅動的編寫采用以下準則：(1)支持IVI標準的儀器驅動編寫，采用廠家提供的現成IVI方法進行封裝；(2)不支持IVI標準的儀器，通過需求分析、熟悉儀器、制定功能規(guī)劃再利用IVI準則對驅動方法接口進行封裝[7]，底層利用VISA控制。對于不同廠家的儀器即使控制命令不同，只要將相應驅動庫進行更新就可以快速實現儀器互換。

4)維護功能完備。

除對UUT的測試功能外，系統(tǒng)還設計有完善的自檢和自校功能。自檢分為三級：一級為儀器初始化通信自檢，用于發(fā)現儀器是否在線；二級為功能自檢，檢查單個儀器功能是否正常；三級為系統(tǒng)閉環(huán)自檢，通過收發(fā)通道外閉環(huán)，檢測系統(tǒng)功能是否完備，并將故障隔離到單根導線，自檢通過后還設計有引導程序和自動校準程序，幫助用戶解決高頻測量通道損耗校準問題。

3　結束語

機載火控雷達技術革新速度的加快，持續(xù)推動著產品的更新迭代。測試，作為保證產品質量的重要一環(huán)，貫穿設計研發(fā)、實驗驗證到生產等各個環(huán)節(jié)。本測試系統(tǒng)統(tǒng)籌考慮了生產測試各個環(huán)節(jié)的測試需求，層次清晰，為機載火控雷達乃至復雜武器裝備的生產測試提供了設計依據。

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劉健男，1975年生，碩士，高級工程師。研究方向為雷達系統(tǒng)綜合保障、通用自動化測試系統(tǒng)研制。

Development of Automatic Test System forAirborneFireControlRadarProductionLine

LIU Jian

(Nanjing Research Institute of Electronics Technology, Nangjing 210039, China)

Aimingatthemulti-modelandmulti-statetestspecialtiesofairbornefirecontrolradarproductline,thispaperintroducestherulesoftestworkingpositionallocationanddescribesbothhardwareandsoftwarecomponentsofthetestsystem.Referringtotechnicalarchitectureofnewgenerationsyntheticautotestsystemandthemoderncommontesttechnologies,thesystemcanbedynamicallyconstructedandfastupgraded,whichrealizestheaimofairbornefirecontrolradardigitalizationandtestsupportintergration.

automatictestsystem；productline；airbornefirecontrolradar

10.16592/j.cnki.1004-7859.2016.08.019

劉健Email：D-liu@126.com

2016-04-29

2016-06-24

TN959

A

1004-7859(2016)08-0084-04