工業(yè)智能化背景下導彈測試技術的發(fā)展思考*

邵云峰，彭濤

(北京電子工程總體研究所，北京 100854)

工業(yè)智能化背景下導彈測試技術的發(fā)展思考*

邵云峰，彭濤

(北京電子工程總體研究所，北京 100854)

在工業(yè)智能化大發(fā)展背景下，導彈測試技術面臨多型號被測對象的通用、快速、并行、可靠的測試、診斷、維護一體化等需求，以滿足武器裝備的信息化、智能化綜合保障能力的提升需求。導彈測試技術要緊密契合國防工業(yè)發(fā)展方向，以服務裝備保障為中心，以提升技術能力為目標，以需求和問題為導向，創(chuàng)新測試理念、方法、技術手段等，重點發(fā)展大數據測試、智能化測試、網絡化測試和云測試等技術，實現導彈測試從任務型向能力型的轉變。

大數據測試；智能化測試；網絡化測試；云測試；導彈測試；故障診斷

0 引言

導彈測試技術是基于通用測試與控制技術，滿足導彈測試性設計要求而開發(fā)的測控環(huán)境，是各種測控技術優(yōu)化、集成和創(chuàng)新的典型應用。導彈測試技術隨著武器裝備和測試技術的發(fā)展，測試對象和測試系統的復雜性和多樣性越來越突出。目前導彈測試技術普遍基于VXI(VMEbus extension for instrumentation)和PXI(PCI extensions for instrumentation)等總線儀器，實現了導彈測試的高速采集、精確測量和多樣化分析評估，但是對比衛(wèi)星、飛機等測試環(huán)境，以及未來空間飛行器的測試需求，導彈測試技術在通用性、創(chuàng)新性、覆蓋性、天地一致性等方面還有差距。同時，針對國家“十三五”提出的中國制造2025發(fā)展規(guī)劃，以及各行業(yè)全力推進信息化、智能化大發(fā)展的背景下，導彈測試技術也面臨很大的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)。

1 導彈測試技術現狀

“十二五”導彈測試技術隨著導彈武器裝備和通用測控技術的發(fā)展，能力得到了很大提升。一是基于VXI總線的導彈測試體系架構趨于成熟，形成了相關的技術標準群；二是虛擬儀器總線應用的多樣化，逐步從VXI向PXI和自定義總線轉變，前者突出緊跟儀器發(fā)展主流，后者突出自有核心技術；三是瞄準下一代測試技術，結合型號需求，分階段實現從串行通訊向1553B總線和網絡化應用轉變；四是測試系統軟件平臺化，提升了可移植性和通用性。

導彈測試系統作為導彈測試技術的顯性載體和武器裝備配套設備，“十二五”期間技術水平得到了顯著提升，在多個軍兵種實現了批量配套，為導彈武器綜合保障能力提升發(fā)揮了重要作用。導彈測試系統呈現的主要特點：一是從型號專用向多型號通用化轉變，以適應工業(yè)部門多型號并行研制和部隊提升綜合保障效能需求。目前機載彈藥測試系統已實現通用化，以海軍為代表的軍兵種已建立戰(zhàn)術導彈通用測試裝備技術規(guī)范，規(guī)范和推進各類導彈測試設備的通用化；二是原有測試系統向測試平臺和便攜式測試設備“一大一小”兩極拓展。測試系統一方面從單一測量為主向測試、診斷、維護一體化平臺擴展，另一方面向高度集成和小型化的便攜測試設備拓展，滿足部隊伴隨保障、原位測試需求[1]。

2 導彈測試技術的不足

(1) 導彈測試性設計不足

長期以來，導彈研發(fā)都是以功能實現為核心，對導彈測試性設計重視不夠，導致導彈測試深度和測試覆蓋率不足，影響了對導彈的完好性評估，具體體現為：

1) 測試性總體設計不足；

2) 高置信度測試性建模和模型驗證能力不足；

3) 導彈及分系統BIT(built in test)設計不足；

4) 基于FMECA(failure mode effects and criticality analysis)的故障診斷與隔離設計和驗證能力不足；

5) 測試性評估缺乏驗證方法和能力。

(2) 導彈天地一致性測試驗證不足

各級機關和領導對于導彈飛行試驗失利總存在一個疑惑，地面測試完好的導彈，為什么飛試的時候還會出現問題？通過對各類飛試失利案例的深入剖析，地面模擬導彈真實飛行環(huán)境的測試手段不足是主要原因，即導彈天地一致性的驗證能力不足，導致地面驗證不能完全涵蓋導彈實際飛行工況，無法及時發(fā)現設計隱患。具體體現為：

1) 導彈動態(tài)閉環(huán)測試能力不足；

2) 導彈邊界條件測試能力較弱；

3) 飛行工況復合激勵環(huán)境缺乏。

(3) 導彈故障診斷能力不足

目前導彈測試重點是功能和性能指標的符合性測試，基本解決了“測”的問題。但由于導彈測試性設計和驗證不足導致可獲取的測試數據不全[1]，無法對導彈進行全面故障診斷和準確定位，因此導彈“診”的能力急需提升。導彈故障診斷能力不足主要體現為：

1) 缺乏導彈故障樹；

2) 缺少適用的故障診斷方法；

3) 導彈全壽命周期測試數據綜合能力不足。

(4) 導彈測試技術的創(chuàng)新力度不足

導彈測試技術經歷了仿制、研仿結合和自主研制3個階段，測試系統經歷了手動、半自動和全自動的發(fā)展過程，目前基于虛擬儀器總線的測試技術成為測試應用的主流，也在各類測試裝備上得到了廣泛應用。但從國外先進測試技術的發(fā)展趨勢看[2]，導彈測試技術在創(chuàng)新應用方面還有差距。今后主要方向如下：

1) 合成儀器技術；

2) 故障預測與健康管理技術；

3) 虛擬測試技術；

4) 智能測試技術。

3 測試技術發(fā)展的幾點思考

通過對“十二五”導彈測試現狀總結和“十三五”導彈裝備發(fā)展分析，后續(xù)測試技術發(fā)展要綜合考慮軍方用戶需求和測試專業(yè)需求2個層面。

軍方用戶需求層面，一是重點推動測試設備通用化和小型化；二是著力推動PXI總線+適配器模式的通用測試平臺產品化；三是發(fā)展快速便捷的現場測試保障裝備。測試專業(yè)需求層面，頂層需求來自軍工管理部門“十三五”規(guī)劃，重點是試驗、測試、評估相結合，發(fā)展先進測試與故障預測、特種測試與傳感、虛擬試驗與一體化綜合試驗驗證、復雜電磁環(huán)境試驗測試等技術；軍工集團導彈測試專業(yè)需求側重于導彈測試性設計、測試設備工程化能力提升、測試產業(yè)鏈拓展、虛擬測試與評估、故障診斷與健康管理等。

綜上所述，在工業(yè)智能化大發(fā)展背景下，導彈測試技術要緊密契合國防工業(yè)發(fā)展方向，以服務裝備保障為中心，以提升專業(yè)能力為目標，以需求和問題為導向，創(chuàng)新發(fā)展思維，實現導彈測試從任務型向能力型的轉變。

“十三五”導彈測試技術發(fā)展，可概括為“大”、“智”、“網”、“云”4個方向。

(1) “大”——大數據測試

在當今網絡信息化時代，大數據具有數據規(guī)模大、種類多和處理速度快等特征，其采集、分析和綜合應用在各行各業(yè)正發(fā)揮越來越大的作用。軍工行業(yè)里的飛機、衛(wèi)星等產品，由于系統復雜、測試參量測試時間長，數據量非常龐大，大數據的應用已開展了較長時間的研究和應用[2]；而導彈相比飛機、衛(wèi)星，測試參量和數據量要簡單，大數據應用還沒有真正開展[2-4]。導彈全壽命周期數據包括產品配套數據、單元測試數據、總裝測試數據、部隊測試數據、維修維護數據等，整體現狀是缺乏統一管理和利用。

隨著導彈武器綜合保障要求的提升，對導彈全壽命周期測試、診斷、維護的需求也更為迫切，因此如何充分匯集軍地雙方導彈全壽命期數據，開展基于大數據的導彈故障診斷、預測和健康管理技術研究(可稱之為導彈“后測試技術”)，對于加速導彈武器裝備迅速形成戰(zhàn)斗力的意義重大。

(2) “智”——智能化測試

當前，智能化應用正以前所未有的廣度、深度和速度滲透到我們生活、工作的方方面面。國外以德國工業(yè)4.0為代表的智能制造推動了工業(yè)制造模式和水平的提升；國內“十三五”提出的中國制造2025發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，旨在全面推進國內工業(yè)制造領域的智能化。在國內外工業(yè)智能化大背景下，導彈工業(yè)也在著力提升數字化和智能化，從機械軍工向數字軍工轉變，推動產業(yè)轉型升級[5]。

目前軍工企業(yè)正在推進導彈武器裝備研制模式及流程的數字化、智能化再造，特點是基于虛擬樣機的設計、制造、裝配、測試、保障等環(huán)節(jié)的一體化協同，導彈測試的智能化既是導彈研發(fā)和制造的需要，也是導彈測試技術今后發(fā)展的必然方向。導彈智能測試技術發(fā)展重點包括智能化儀器合成、智能可重構系統、智能接口適配、彈載自測試、導彈智能診斷技術[6-7]等，分布在虛擬樣彈的智能化協同設計和實物樣彈的智能制造過程里[8]。

(3) “網”——網絡化測試

如今網絡已遍及人們生活的各個角落，社會的整體運行發(fā)展已經離不開網絡?！笆濉眹野l(fā)布了“互聯網+”戰(zhàn)略，更是將網絡的推廣應用提升到國家層面，可以預見，未來的5～10年，網絡應用又將迎來一次高速發(fā)展。在軍工行業(yè)，網絡應用需求絲毫不亞于社會其他行業(yè)，甚至還應超前和引領網絡應用的發(fā)展[9]。對于導彈武器裝備測試領域，美軍正在研發(fā)的Next測試系統，其體系架構的基礎就是網絡，通過衛(wèi)星鏈路和信息網絡構建全球數據訪問專家支持系統，對不同區(qū)域、不同軍種的各種裝備測試數據進行匯總分析和處理[1，10]。

在國內導彈測試領域，網絡的應用直接推動了測試技術、設備和服務的升級換代，網絡化測試越來越得到認可和重視，并且已經在遠程測試、專家知識、測試資源管理和調配等方面得到了一定的應用。后續(xù)結合網絡技術發(fā)展和裝備測試應用發(fā)展的需求，網絡化測試進一步創(chuàng)新測試方法，重點關注基于移動互聯的網絡化測試[7]、無線測試、組網測試，借鑒手機APP模式，開發(fā)基于移動互聯的測試功能Tps，提供遠程下載開展不同測試對象的測試診斷包[11]。

(4) “云”——云測試

云概念的核心思想是把大量資源通過網絡形成供用戶使用的龐大資源庫[12]。在當前社會活動網絡化模式中，云計算、云存貯、云制造等“云”技術快速發(fā)展，在各個領域得到了廣泛應用[13]。在導彈武器裝備研制過程中，彈道計算、氣動設計、結構分析、控制仿真等都需要用到云計算[14]。隨著國家軍民一體化保障的深入推進，充分借鑒和利用“云”技術，系統、全面、高效地推進部隊導彈武器裝備的綜合保障工作，對提升裝備保障效能，確保裝備戰(zhàn)備完好性意義重大。

導彈測試是導彈武器裝備綜合保障的重要組成部分，在“云”保障發(fā)展的牽引下，導彈測試勢必也將從傳統的點對點測試模式，轉型升級為點對面、面對面的云測試模式。云測試是網絡化測試技術和內涵的深化，通過對“人、機、料、法、金”等平臺的互動[15]，整合工業(yè)部門和軍方的測試資源，優(yōu)化資源調配，提升資源利用率，支持跨平臺、跨領域、跨專業(yè)的協同測試(功能測試、性能測試、驗收測試、安全性測試、一致性測試、可靠性測試、復雜電磁環(huán)境適應性測試等)[16]，實現導彈測試領域的B2B，B2C，C2C，O2O等。

4 結束語

本文分析了當前導彈測試技術發(fā)展現狀和不足，針對“十三五”軍地雙方對導彈測試技術發(fā)展的需求，以切實提升裝備測試水平和測試專業(yè)能力為目標，指出后續(xù)應重點發(fā)展大數據測試、智能化測試、網絡化測試和云測試的研究方向，從而適應中國制造2025發(fā)展戰(zhàn)略和國防工業(yè)智能化發(fā)展大趨勢的要求。

[1] 邵云峰，彭濤.地空導彈綜合測試技術發(fā)展及展望[J].現代防御技術，2015，40(5)：1-7. SHAO Yun- feng，PENG Tao.Development and Prospect of Integrated Test Technology for Surface to Air Missile[J].Modern Defence Technology，2015，40(5)：1-7.

[2] 黃興，彥曉明.大數據技術在航天測發(fā)中的應用展望[C]∥第25屆測試與診斷技術研討會論文集，2016：11-17. HUANG Xing，YAN Xiao- ming.Big Data Technology Based on Test & Launching Control System[C]∥Proceedings of the 5th Conference on Fault Testing and Diagnosis Technology，2016：11-7.

[3] 李虎.大數據技術在衛(wèi)星運控中應用探索[D].北京：中國科學院大學，2016. LI Hu.The Research on Big- Data Technology Applied in Satellite Mission Operations[D].Beijing：University of Chinese Academy of Sciences，2016.

[4] 袁炳南， 霍朝暉， 白效賢.飛行試驗大數據技術發(fā)展及展望[J].計算機測量與控制，2015，24(6)：1844-1847. YUAN Bing- nan，HUO Zhao- hui，BAI Xiao- xian.Technology Development and Prospects of Big Data in Flight Test[J].Computer Measurement & Control，2015，24(6)：1844-1847.

[5] 馮曉霞，鄒永顯，曾望.外軍裝備虛擬試驗與測試技術分析[C]∥第五屆國防科技工業(yè)試驗與測試技術發(fā)展戰(zhàn)略高層論壇論文集，2014：57-60. FENG Xiao- xia，ZOU Yong- xian，ZENG Wang.Virtual Test Techniques Served for Foreign Army[C]∥Proceedings of the 5th High- Level Forum on Development Strategy of Experiment & Measurement Technology for National Defense Industry，2014：57-60.

[6] 王子玲，許愛強，楊智勇.裝備故障診斷和預測技術綜述[J].火力指揮與控制工程，2008，33(S1)：8-11. WANG Zi- ling，XU Ai- qiang，YANG Zhi- yong.Fault Diagnosis & Fault Prediction on Weapons and Equipment[J].Engineering of Fire Control & Command，2008，33(S1)：8-11.

[7] 孔憲光，鐘福磊，馬洪波.工業(yè)大數據環(huán)境下的混合故障診斷模型研究[C]∥全國機械行業(yè)可靠性技術學術交流會論文集，2015：196-200. KONG Xian- guang，ZHONG Fu- lei，MA Hong- bo.Research of Hybrid Fault Diagnosis Model Based on Industrial Big- Data Environment[C]∥Essays of National Academic Conference Reliability Technology on Machine Industry，2015：196-200.

[8] 何亞娟， 王蕭， 朱鴻翔.虛擬樣機在導彈系統總體與驗證技術中的應用[C]∥國防科技工業(yè)虛擬制造技術高層論壇論文集，2007：8-12. HE Ya- juan，WANG Xiao，ZHU Hong- xiang.Missile System Synthesis and Verification Technology Based on Virtual Prototype[C]∥Proceedings of High- Level Forum on Virtual Manufacturing Technology for National Defense Industry，2007：8-12.

[9] 劉增波， 劉宗玉， 張強.載人航天器系統測試智能通用化數字接口設計[J].計算機測量與控制，2015，23(5)：1675-1677. LIU Zeng- bo，LIU Zong- yu，ZHANG Qiang.Design of General Purpose Intelligent Digital Interface for Manned- Spacecraft Test System[J].Computer Measurement & Control，2015，23(5)：1675-1677.

[10] 張冬青，李東兵，王蕾.導彈智能化技術初探[J].飛航導彈，2008(8)：21-25. ZHANG Dong- qing，LI Dong- bing，WANG Lei，Research on the Intelligent Technology for Missiles[J].Winged Missiles Journal，2008(8)：21-25.

[11] 楊啟亮，邢建春，王平.軍事工程物聯網：概念模型、支撐技術與領域應用[J].中國工程科學，2013，15(5)：95-104. YANG Qi- liang，XING Jian- chun，WANG Ping.Internet of Things for Military Engineering：Conceptual Model，Supporting Technologies and Domain Applications[J].Engineering Sciences，2013，15(5)：95-104.

[12] 袁龍，郭榮斌，趙秀才.云測試技術的發(fā)展現狀[C]∥第五屆國防科技工業(yè)試驗與測試技術發(fā)展戰(zhàn)略高層論壇論文集，2014：48-51. YUAN Long，GUO Rong- bing，ZHAO Xiu- cai，The Present Situation of Development on Cloud Testing [C]∥Proceedings of the 5th High- Level Forum on Development Strategy of Experiment & Measurement Technology for National Defense Industry，2014：48-51.

[13] 陳康，鄭偉民.云計算：系統實例與研究現狀[J].軟件學報，2009，20(5)：1337-1348. CHEN Kang，ZHEN Wei- min.Cloud Computing：Example and the Present Research Situation[J].Software Journal，2009，20(5)：1337-1348.

[14] 孫海軍.基于云計算的大數據處理技術[J].信息安全與技術，2014(11)：61-63. SUN Hai- jun.Big Data Processing Technology Based on Cloud Computing[J].Information Security and Technology，2014(11)：61-63.

[15] 陳瀟瀟.云測試系統研究綜述[J].科學咨詢，2015(9)：34-37. CHEN Xiao- xiao.Research on the Cloud Testing Technology[J].Technology & Management，2015(9)：34-37.

[16] 丁超，唐力偉，鄧士杰，等.基于云測試的自動測試系統體系架構研究[J].計算機測量與控制，2015，23(5)：1506-1509. DING Chao，TANG Li- wei，DENG Shi- jie，et al.Research on Architecture of the Automatic Test System Based on Cloud Testing[J].Computer Measurement & Control，2015，23(5)：1506-1509.

Review of Missile- Test Technology Development on the Background of Industrial Intellectualization

SHAO Yun- feng，PENG Tao

(Beijing Institute of Electronic System Engineering，Beijing 100854 China)

To fulfill the demand of an enhanced informative and intellectualized integrated support in weapon system under the context of developing industrial intellectualization, missile- test technology requires a general, rapid, paralleled and reliable integration of test, diagnosis and maintenance techniques when testing multi- project UUT(unit under test). Closely related to the goal of defense industry, missile- test technology should be centered on serving equipment supply, aimed at promoting technical skills, led by needs and inquiries, innovated by new concept, methods and approaches. The transformation from task- based test to ability- based test for missile will be achieved, which is emphasized by the development of big data，intellectual system，network and cloud test.

big data test；intelligent test；network test；cloud test；missile test；fault diagnosis

2016-06-15；

2016-11-18 基金項目：有 作者簡介：邵云峰(1971-)，男，江蘇宜興人。研究員，碩士，研究方向為飛行器電氣與測發(fā)控總體設計。

10.3969/j.issn.1009- 086x.2017.04.025

TJ760.6

A

1009- 086X(2017)- 04- 0157- 05

通信地址：100854 北京市142信箱30分箱 E- mail：syf90092@soho.com