艦載火控系統(tǒng)測試性設計研究

馬 躍，趙昶宇

（1.海軍駐天津八三五七所軍事代表室，天津 300308；2.天津津航計算技術研究所，天津 300308）

艦載火控系統(tǒng)測試性設計研究

馬 躍1，趙昶宇2

（1.海軍駐天津八三五七所軍事代表室，天津 300308；2.天津津航計算技術研究所，天津 300308）

艦載火控系統(tǒng)的測試性設計應貫穿設備整個研制周期，同時考慮裝備的測試性設計和測試設備。指出了艦載火控系統(tǒng)測試性設計的必要性，提出了測試性設計的原則和基本要求，并介紹了提高測試性設計的一些方法。

艦載火控；測試性設計；維修性；故障診斷

測試性是指系統(tǒng)或設備能夠及時并準確確定其狀態(tài)并隔離其內部故障的一種設計特性，它取決于產品的設計、測試設備的功能以及測試需求。測試性對艦載火控設備，特別是對電子系統(tǒng)和設備的維修性、可靠性和可用性有很大影響。具有良好測試性的艦載火控系統(tǒng)和設備，在平時訓練時就可以及時發(fā)現(xiàn)故障，自動重構系統(tǒng)或降級使用，一旦出現(xiàn)嚴重問題能夠及時提示艦員中斷任務，提高執(zhí)行任務的可靠性和安全性；在維修保障過程中能夠快速檢測與隔離故障，縮短故障檢測與隔離時間，進而減少維修時間，提高系統(tǒng)可用性。顯然，系統(tǒng)測試性對艦載火控系統(tǒng)設備戰(zhàn)備完好性、戰(zhàn)斗力的發(fā)揮、維修費用等都產生著極其重要的影響。

1 現(xiàn)役艦載火控系統(tǒng)測試性存在的問題

現(xiàn)代電子技術的發(fā)展對提高艦載火控系統(tǒng)的性能有重大的影響，雖然武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)性能有大幅提高，但是由于各種微型電路的廣泛應用，給艦載火控系統(tǒng)設備也帶來了嚴重的事后維修問題。艦載火控系統(tǒng)測試性存在的問題有以下幾個方面：①忽視研制初期的測試性設計。艦載火控系統(tǒng)的設計者通常把測試、維修問題作為設計后的工作，且軍方與研制方的合同文件幾乎都沒有從設計一開始就重視測試性問題，更沒有開展測試性分析和驗證，從而導致現(xiàn)役武器系統(tǒng)戰(zhàn)備完好性差、使用保障費用高。②故障檢測與隔離能力差，平均修復時間長。部分艦載武控系統(tǒng)設備的現(xiàn)狀是，系統(tǒng)內部沒有設計完善的測試電路，外部又沒有足夠的測試接口，在系統(tǒng)發(fā)生故障時，僅依靠維修人員的經驗和專業(yè)熟練程度，導致設備故障定位和修復時間長。對于新投入部隊使用的裝備，由于部隊使用時間短，故障現(xiàn)象少，經驗更是嚴重不足，其平均修復時間會更長，甚至難以定位故障。③測試設備未針對部隊特點設計。在研制階段，科研人員為了進行軟硬件的調試，自行研制了各種各樣的“調試設備”，這些“調試設備”嚴重依賴維修人員的知識水平和熟練技巧，很難直接提交部隊使用。

2 測試性設計的必要性

高度集成化和微型化使得系統(tǒng)測試難度與日俱增，而艦載武控系統(tǒng)對復雜系統(tǒng)的測試性要求越來越高，因此測試性設計越來越受到人們的重視。測試性對艦載火控系統(tǒng)的影響，將隨著艦載武控系統(tǒng)復雜度的提高而變得日益顯著。在進行艦載武控系統(tǒng)設備設計時，一方面，要保證裝備本身的設計和裝備維修保障設計同時進行；另一方面，武器裝備交付部隊使用時，還要同時交付裝備的維修保障方案和手段。

3 測試性設計的原則和基本要求

艦載火控系統(tǒng)的測試性設計包括硬件測試性設計和軟件測試性設計。

硬件測試性設計分為4個發(fā)展階段：①特定目標測試性設計階段，它的特點是根據測試性要求改善設計方案；②結構化設計階段，它的特點是設計易于測試的結構；③標準化設計階段，它的特點是添加簡單、標準的測試裝置（邊界掃描單元）；④遞階集成機內測試，它是邊界掃描技術的延伸，引入“并行工程”思想。

軟件測試性設計有以下幾種原則和方法：①規(guī)定軟件設計時應該遵循的一系列原則，以達到簡化測試、提高可控性和可觀察性的目的，包括模塊獨立化、高層模塊具有較高扇出、底層模塊具有較高扇入、盡量使用重用模塊、顯示與控制分離、測試驅動設計、使用COM技術等；②改變軟件設計或程序結構，以達到規(guī)定的測試性；③通過為軟件設計專門的測試結構提高軟件測試性；④修改軟件開發(fā)過程，將測試性設計綜合到軟件開發(fā)的各個階段。

艦載火控系統(tǒng)測試性設計的基本要求分為定量要求和定性要求。定量要求是規(guī)定艦載火控系統(tǒng)的測試性參數(shù)、指標和相應的驗證方法；定性要求是用一種非量化的形式設計和驗證，用以保證艦載火控系統(tǒng)的測試性。

艦載火控系統(tǒng)測試性設計的定量要求包括故障診斷效能指標要求和故障診斷效率指標要求。故障診斷效能指標有故障檢測率、故障隔離率和故障虛警率，故障診斷效率指標有故障檢測時間和故障隔離時間。艦載火控系統(tǒng)測試性設計的定性要求包括系統(tǒng)劃分級別要求、系統(tǒng)與測試設備的兼容性要求和系統(tǒng)測試信息要求等。

4 提高系統(tǒng)測試性的方法

提高艦載火控系統(tǒng)測試性的方法主要有機內測試、機內測試設備、人工測試設備和自動測試設備。

4.1 機內測試

機內測試設計是將測試電路裝入到系統(tǒng)內部的一種設計，從而能提供在線的自動測試能力，并能自動檢測、診斷和隔離系統(tǒng)故障。通常機內測試的可靠性必須高于被測單元的可靠性，其電路的故障率都不能超過被測單元的10%.該項技術應從系統(tǒng)設計之初就開始采用，并貫穿于設計的整個階段。

4.2 機內測試設備

機內測試設備的功能是執(zhí)行系統(tǒng)檢測和隔離故障的軟件和硬件，它裝置在艦載火控系統(tǒng)內部，是艦載火控系統(tǒng)整體的一部分，用于實現(xiàn)對艦載火控系統(tǒng)性能檢測、狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷的單一或綜合功能。機內測試設備主要用于基層級維修，對艦載火控系統(tǒng)進行在線監(jiān)測。

4.3 人工測試設備

人工測試主要依靠人工操作對結果作出人工評定，它是一種專用測試設備，可選用標準設備進行設計，比如示波器、萬用表等。人工測試設備可對艦載火控系統(tǒng)的某些部件進行獨立測試，也可搭建標準測試環(huán)境，借助機內自檢和人工輸入激勵，對設備故障進行檢測和隔離。人工測試設備主要用于中繼級維修。

4.4 自動測試設備

自動測試設備（ATE）能夠自動對產品進行測試，并能將故障精確地隔離到芯片級。專用ATE是針對某一種艦載火控系統(tǒng)的某一些測試內容專門設計的設備，主要用于基層級維修，對某一種艦載火控系統(tǒng)進行檢測和診斷，其發(fā)展方向是個人儀器或微機化儀器。通用ATE是一種積木模塊化的通用測試設備，主要用于中繼級和基地級維修，對某一類或某幾類艦載火控系統(tǒng)進行檢測和診斷。由于通用ATE其模塊化、標準化程度高，對不同艦載火控系統(tǒng)測試時只要更換相應專用接口模塊即可完成測試功能，因此一臺通用ATE就可以滿足各種維修級別的需要。具有專家系統(tǒng)的ATE是將專家系統(tǒng)與ATE有機結合在一起，其中，專家系統(tǒng)由人機接口、知識獲取機構、知識庫及其管理系統(tǒng)、數(shù)據庫及其管理系統(tǒng)、推理機、解釋機構等部分組成，是ATE向智能化方面發(fā)展的主要方向。

此外，基于混合診斷建模的測試性設計優(yōu)化方法、基于LBU（Limited Bottum-up）的測試序列優(yōu)化方法和基于ITEM的測試診斷信息交互技術等均可提高系統(tǒng)的可測試性。

5 結束語

隨著艦載火控系統(tǒng)的不斷發(fā)展，測試性設計在艦載火控系統(tǒng)乃至整個武器系統(tǒng)總體性能設計中的地位和作用越來越突出。

產品必須進行測試性設計。艦載火控系統(tǒng)設計性能中高可靠性、高維修性和高測試性的結合，可達到提高艦載火控系統(tǒng)可用性和降低系統(tǒng)壽命周期費用的目的，這正是艦載火控系統(tǒng)追求的最終目標。

［1］蔣俊榮，黃考利，呂曉明，等.基于混合診斷模型的診斷設計優(yōu)化方法研究［J］.計算機測量與控制，2011，19（06）：1287-1289.

［2］李赟，蔡志明.大型復雜系統(tǒng)測試序列優(yōu)化［J］.計算機集成制造系統(tǒng)，2010，16（9）：1961-1966．

［3］賀喆，馬好東．艦船電子裝備綜合診斷中的IETM設計與應用技術研究［J］.計算機測量與控制，2009，17（4）：628-630．

3 討論

本文觀察了不同甲醛（FA）（0.062 5～2 mM）、不同染毒時間（24 h、48 h、72 h）對SH-SH5Y細胞的形態(tài)變化、細胞活力的影響。甲醛（FA）濃度為0.25 mM染毒24 h后細胞活力在50%左右，可以作為細胞染毒模型，從而進一步研究甲醛（FA）對SH-SH5Y的毒理機制。

參考文獻：

［1］苗君葉.甲醛導致細胞周期異常的濃度選擇性［J］.生物化學與生物物理進展，2013（07）.

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［3］申勇，劉詠梅.枸杞多糖對甲醛所致雄性小鼠生殖毒性的拮抗作用［J］.貴州醫(yī)科大學學報，2017，42（04）.

TJ760.6

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.20.057

2095－6835（2017）20－0057－02

馬躍（1992—），女，大學本科，助理工程師，從事裝備質量監(jiān)督方面的研究。趙昶宇（1982—），男，陜西漢中人，工學碩士，高級工程師，主要從事嵌入式系統(tǒng)軟件測試方面的研究。

〔編輯：劉曉芳〕

〔編輯：張思楠〕