基于1553B總線架構(gòu)的測(cè)試設(shè)備設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

謝天樂，馮尚聰，董 旭，徐景輝，徐慧慶

(北京機(jī)電工程研究所，北京 100074)

0 引言

測(cè)試設(shè)備主要用于在總裝廠、技術(shù)準(zhǔn)備陣地、地面大型試驗(yàn)時(shí)對(duì)裝備的技術(shù)指標(biāo)和總體功能性能進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、維護(hù)和故障定位。通常作為裝備技術(shù)支援系統(tǒng)或綜合保障系統(tǒng)的重要組成部分，是裝備功能性能試驗(yàn)驗(yàn)證的必要設(shè)備。同時(shí)，測(cè)試設(shè)備是大型裝備研制過程及列裝定型后必須的設(shè)備，伴隨著裝備的全生命周期，是不可代替的重要角色。

在新時(shí)代的背景和外界復(fù)雜環(huán)境下，裝備型號(hào)的種類在增加、規(guī)模在增大、復(fù)雜程度也越來越強(qiáng)。作戰(zhàn)裝備的研制生產(chǎn)成本低、單個(gè)目標(biāo)的爆破毀傷概率高、空中生存能力強(qiáng)，這是我們對(duì)研制一款新型號(hào)裝備的美好愿景[1-3]。但我們應(yīng)該注意到的是，裝備的飛行試驗(yàn)成本過高、試錯(cuò)成本較大，這就要求裝備的飛行試驗(yàn)成功率要達(dá)到100%，不容有失。確保飛行試驗(yàn)的成功率較高則要求我們務(wù)必將飛行試驗(yàn)的風(fēng)險(xiǎn)化解在地面，測(cè)試設(shè)備在其中體現(xiàn)了重要、關(guān)鍵的作用，在裝備總裝測(cè)試、地面大型試驗(yàn)等階段，測(cè)試設(shè)備都是必不可少的，而這也對(duì)測(cè)試設(shè)備的設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn)[4-5]。

從第一代手動(dòng)測(cè)試設(shè)備開始，測(cè)試系統(tǒng)經(jīng)過了基于CAMAC總線的半自動(dòng)測(cè)試設(shè)備、自動(dòng)測(cè)試設(shè)備以及基于VXI/PXI總線的測(cè)試設(shè)備和基于LXI總線的分布式測(cè)試設(shè)備等階段，逐漸地從手動(dòng)測(cè)試、半自動(dòng)測(cè)試演變到全自動(dòng)測(cè)試，為提高裝備的綜合保障能力和戰(zhàn)斗力起到了舉足輕重的作用。但隨著裝備的現(xiàn)代化程度不斷推進(jìn)，測(cè)試設(shè)備也暴露出了一些不容忽視的問題[6-9]。

目前測(cè)試設(shè)備的定位基本上是在技術(shù)陣地的測(cè)試廠房對(duì)武器裝備進(jìn)行定期檢測(cè)，測(cè)試設(shè)備的研制以此為基礎(chǔ)，基本上為固定式。有些設(shè)備體積龐大，重量較重，展開及撤收工序繁瑣、時(shí)間較長(zhǎng)，機(jī)動(dòng)化能力較弱。此外，測(cè)試設(shè)備的通用化工作在減少列裝設(shè)備種類和數(shù)量的同時(shí)，產(chǎn)生了一些冗余設(shè)備，也是導(dǎo)致測(cè)試設(shè)備體積和重量加大、進(jìn)而影響機(jī)動(dòng)化能力的一個(gè)原因[10]。一些設(shè)備為了達(dá)到通用目的，采取“大而全”的方法，使測(cè)試設(shè)備的體積、重量居高不下，嚴(yán)重影響了機(jī)動(dòng)化能力[11-15]。

眾所周知，測(cè)試設(shè)備的設(shè)計(jì)、研制通常會(huì)滯后于武器裝備的研制，只具備對(duì)武器裝備進(jìn)行測(cè)試的能力，故障定位到基層級(jí)現(xiàn)場(chǎng)可更換單元。不能夠檢測(cè)武器裝備的潛在故障，必須在故障發(fā)展到了一定的階段，才能夠檢測(cè)到并進(jìn)行“事后維修”；武器裝備在部隊(duì)使用時(shí)進(jìn)行定期維護(hù)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)故障進(jìn)行維修，即“計(jì)劃維修”。這種“事后維修”與“計(jì)劃維修”的維修方式，很難預(yù)防、避免災(zāi)難性的故障。此外，武器裝備生產(chǎn)期間的測(cè)試數(shù)據(jù)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及定檢測(cè)試數(shù)據(jù)分屬于不同的單位，無法實(shí)現(xiàn)共享[16]。同時(shí)，測(cè)試數(shù)據(jù)具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、試驗(yàn)流程復(fù)雜、試驗(yàn)成本高、測(cè)量參數(shù)多、試驗(yàn)時(shí)間跨度大、數(shù)據(jù)量大、試驗(yàn)數(shù)據(jù)共享困難、資源分散、試驗(yàn)設(shè)備種類繁多等特點(diǎn)。傳統(tǒng)的測(cè)試數(shù)據(jù)往往都分散存儲(chǔ)在不同的計(jì)算機(jī)、儀器設(shè)備或者是其他載體上，數(shù)據(jù)的種類繁雜，對(duì)數(shù)據(jù)檢索、重新利用、數(shù)據(jù)共享造成了困難，也嚴(yán)重影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的安全性。同時(shí)，數(shù)據(jù)處理時(shí)也面臨著格式不一致、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等困難，往往需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行手動(dòng)的挑選、整理，再轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的格式進(jìn)行數(shù)據(jù)分析[17-18]。工作效率不高且易產(chǎn)生錯(cuò)誤，因此采集、存儲(chǔ)裝備的全生命周期內(nèi)的測(cè)試數(shù)據(jù)并統(tǒng)一時(shí)間戳就顯得彌足珍貴。

隨著裝備低成本要求的提出，一體化設(shè)計(jì)技術(shù)在裝備研制過程中得到越來越廣泛的應(yīng)用。一體化技術(shù)包括結(jié)構(gòu)一體化和功能一體化。該技術(shù)的應(yīng)用導(dǎo)致武器裝備分系統(tǒng)設(shè)備功能的高度融合與交叉，已經(jīng)很難從物理意義上對(duì)“現(xiàn)場(chǎng)可更換單元”定位，因此出現(xiàn)故障后故障定位難度會(huì)大大提高，現(xiàn)有的測(cè)試系統(tǒng)很難滿足新一代裝備測(cè)試要求，這就對(duì)設(shè)計(jì)一種測(cè)試設(shè)備時(shí)功能的可拓展性要求較強(qiáng)，在不改變?cè)邢到y(tǒng)的軟硬件架構(gòu)的情況下，通過增加或減少相應(yīng)的軟硬件模塊實(shí)現(xiàn)不同的測(cè)試功能[19-20]。

對(duì)任何一型武器裝備系統(tǒng)而言，其保障要求均是“好保障、保障好”。“好保障”的要求之一是裝備具有良好的測(cè)試性和維修性水平，便于使用人員利用測(cè)試設(shè)備對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)與維護(hù)；“保障好”則要求配套的測(cè)試設(shè)備功能強(qiáng)大、使用方便、可靠性高。本文對(duì)現(xiàn)有的測(cè)試系統(tǒng)的缺點(diǎn)及未來武器裝備測(cè)試設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，縱觀測(cè)試系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)，提出并設(shè)計(jì)了本系統(tǒng)。

1 設(shè)計(jì)思想

設(shè)計(jì)一款好用、管用的測(cè)試設(shè)備，測(cè)試設(shè)備的可靠性、維修性、安全性、保障性、測(cè)試性和環(huán)境適應(yīng)性應(yīng)該是我們展開設(shè)計(jì)考慮的幾個(gè)主要因素。具體如下：

1)考慮到可靠性的特點(diǎn)，測(cè)試設(shè)備設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能地采用規(guī)范設(shè)計(jì)和成熟設(shè)計(jì)，并在設(shè)計(jì)時(shí)采取降低系統(tǒng)復(fù)雜程度的措施，提高測(cè)試設(shè)備的可靠性，并使產(chǎn)品具有較好的繼承性；

2)測(cè)試設(shè)備的維修性，則要求我們開展信號(hào)監(jiān)測(cè)、準(zhǔn)確故障隔離等措施保證設(shè)備的維修性設(shè)計(jì)，同時(shí)讓整個(gè)設(shè)備具有良好的可達(dá)性、互換性，以達(dá)到良好的維修性目的；

3)測(cè)試設(shè)備的安全性，應(yīng)是我們?cè)O(shè)計(jì)產(chǎn)品、使用設(shè)備時(shí)考慮的首要因素，這關(guān)系著人員的安危和裝備、設(shè)備的安全，因此，我們應(yīng)開展安全性設(shè)計(jì)，如過壓保護(hù)、過流保護(hù)及初始安全狀態(tài)檢查等，采取多種措施，將不安全因素化解在源頭；

4)測(cè)試設(shè)備的保障性即設(shè)備應(yīng)具有良好的機(jī)動(dòng)能力和轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸能力，可考慮采用人機(jī)工程設(shè)計(jì)的思想即分機(jī)設(shè)備裝入移動(dòng)機(jī)柜，同時(shí)，機(jī)柜兼具包裝箱的功能。通過以上措施實(shí)現(xiàn)保障性設(shè)計(jì)，降低了對(duì)保障資源的要求，并具有良好的機(jī)動(dòng)能力和轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸能力。

5)測(cè)試設(shè)備的測(cè)試性，通常指的是其能準(zhǔn)確、及時(shí)的確定自身可以工作、不可以工作或工作性能下降，并能夠隔離內(nèi)部故障的特性設(shè)計(jì)。為了提高設(shè)備的測(cè)試性，可以從測(cè)試性設(shè)計(jì)和測(cè)試覆蓋性設(shè)計(jì)兩個(gè)方面著手，如設(shè)備具有自診斷設(shè)計(jì)、上電初始化自檢結(jié)果反饋、工作狀態(tài)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集監(jiān)控、單機(jī)設(shè)備自檢、設(shè)備自檢等措施；

6)設(shè)備的環(huán)境適應(yīng)性對(duì)設(shè)備的使用環(huán)境提出了較高的要求，以適應(yīng)室內(nèi)、野外等多種環(huán)境條件的工作。具體可采用如下設(shè)計(jì)：機(jī)柜內(nèi)設(shè)備進(jìn)行專門的通風(fēng)散熱設(shè)計(jì)，同時(shí)機(jī)箱采用利于熱傳導(dǎo)的金屬殼體，機(jī)柜底部安裝帶減振功能的橡膠輪車。

2 方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)功能及架構(gòu)

根據(jù)對(duì)裝備的測(cè)試需求進(jìn)行分析，測(cè)試設(shè)備應(yīng)具有如下功能：1)通過控制電源設(shè)備，向被測(cè)裝備供電；2)通過1553B總線實(shí)現(xiàn)測(cè)試設(shè)備與被測(cè)裝備進(jìn)行指令和數(shù)據(jù)交互；3)通過測(cè)試設(shè)備中的狀態(tài)量等模塊采集資源對(duì)被測(cè)裝備發(fā)出的狀態(tài)量等信號(hào)進(jìn)行采集和記錄；4)通過設(shè)計(jì)專用測(cè)試設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)裝備的分系統(tǒng)進(jìn)行專項(xiàng)測(cè)試；5)通過測(cè)試設(shè)備軟件調(diào)度、管理硬件資源，按照被測(cè)裝備測(cè)試流程配置控制時(shí)序，可實(shí)現(xiàn)被測(cè)裝備專項(xiàng)測(cè)試和系統(tǒng)級(jí)自動(dòng)化測(cè)試。

基于以上測(cè)試設(shè)備功能，測(cè)試設(shè)備架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。被測(cè)裝備通過測(cè)試線纜與測(cè)試設(shè)備實(shí)現(xiàn)電氣連接，被測(cè)裝備的對(duì)應(yīng)信號(hào)與測(cè)試設(shè)備內(nèi)部的測(cè)試資源進(jìn)行匹配和信號(hào)調(diào)理，完成電氣匹配；單機(jī)專用設(shè)備配合完成被測(cè)裝備分系統(tǒng)的專項(xiàng)測(cè)試。為了提高測(cè)試設(shè)備運(yùn)行過程中數(shù)據(jù)的可追溯性以及完成性，各分機(jī)和分設(shè)備均采用統(tǒng)一1553B總線進(jìn)行控制，所有過程數(shù)據(jù)均由后臺(tái)全程記錄并標(biāo)記相應(yīng)的時(shí)間標(biāo)識(shí)，以便對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行全程追蹤和分析。

圖1 測(cè)試設(shè)備架構(gòu)設(shè)計(jì)圖

2.2 總體方案設(shè)計(jì)

2.2.1 技術(shù)指標(biāo)

測(cè)試設(shè)備各分機(jī)外形結(jié)構(gòu)采用19英寸標(biāo)準(zhǔn)機(jī)箱裝載于測(cè)試設(shè)備機(jī)柜內(nèi)部，以實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)輸，同時(shí)單個(gè)機(jī)柜質(zhì)量不大于100 kg；測(cè)試設(shè)備在開展綜合測(cè)試時(shí)，準(zhǔn)備時(shí)間不大于10分鐘，測(cè)試時(shí)間不大于30分鐘，故障檢測(cè)率不小于98%，模糊度1時(shí)故障隔離率不小于75%，模糊度2時(shí)故障隔離率不小于98%，虛警率不大于2%；測(cè)試設(shè)備記錄測(cè)試數(shù)據(jù)、武器裝備狀態(tài)數(shù)據(jù)，能夠?qū)ξ淦餮b備進(jìn)行快速故障定位，對(duì)設(shè)備故障定位到現(xiàn)場(chǎng)可更換單元，且故障診斷定位時(shí)間不大于分鐘；設(shè)備壽命在可更換短壽件的條件下不小于30年。

2.2.2 測(cè)試設(shè)備主要硬件組成及其工作原理

測(cè)試設(shè)備是由多臺(tái)設(shè)備通過PXI測(cè)試總線構(gòu)成的多功能測(cè)試系統(tǒng)，主要設(shè)備包括：PXI總線系統(tǒng)、綜合信號(hào)處理設(shè)備、信號(hào)監(jiān)測(cè)設(shè)備、供電控制設(shè)備、專用測(cè)試設(shè)備1、專用測(cè)試設(shè)備2等，在結(jié)構(gòu)形式上由2個(gè)12 U加寬機(jī)柜及相關(guān)外圍設(shè)備組成。

在機(jī)柜1內(nèi)安裝有PXI機(jī)箱、零槽控制器、儀器儀表資源、綜合信號(hào)處理設(shè)備、供電設(shè)備、信號(hào)監(jiān)測(cè)設(shè)備及顯示器等。各設(shè)備的功能如下：

1)儀器儀表資源包括1553B模塊、開關(guān)量模塊、繼電器模塊等。配置1553B通訊模塊負(fù)責(zé)與被測(cè)裝備進(jìn)行指令和數(shù)據(jù)交互；開關(guān)量模塊用于對(duì)被測(cè)裝備發(fā)出的狀態(tài)信號(hào)、測(cè)試設(shè)備模擬發(fā)出的狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行采集和記錄；繼電器模塊用于控制、模擬數(shù)字信號(hào)。

2)顯示器采用工業(yè)上架鍵盤、鼠標(biāo)一體化顯示器。

3)零槽控制器作為測(cè)試設(shè)備的“大腦”，主要用于運(yùn)行測(cè)試軟件，控制各測(cè)試專用設(shè)備按照測(cè)試腳本輸出激勵(lì)信號(hào)，控制PXI儀器儀表資源輸出指令和開關(guān)量、模擬量的實(shí)時(shí)采集、被測(cè)裝備與測(cè)試設(shè)備間的實(shí)時(shí)通訊以及測(cè)試數(shù)據(jù)的處理等，負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)控制、通訊、數(shù)據(jù)采集、處理、判斷、存貯、結(jié)果查詢、輸出等。

4)綜合信號(hào)處理設(shè)備主要功能是將測(cè)試設(shè)備資源進(jìn)行調(diào)理以適配被測(cè)裝備測(cè)試的信號(hào)需求，實(shí)現(xiàn)PXI機(jī)箱到被測(cè)裝備的信號(hào)分配和轉(zhuǎn)接等功能。主要由信號(hào)調(diào)理部分、開關(guān)控制部分等組成。完成測(cè)試設(shè)備向被測(cè)裝備的供電控制、向被測(cè)裝備提供安全保護(hù)。同時(shí)，作為被測(cè)裝備與PXI機(jī)箱內(nèi)儀器儀表模塊的“信號(hào)中介”。

5)信號(hào)監(jiān)測(cè)設(shè)備用于對(duì)1553B、狀態(tài)量等重要信號(hào)進(jìn)行全程記錄、監(jiān)測(cè)和安全控制，可根據(jù)被測(cè)裝備測(cè)試監(jiān)測(cè)的需要，完成關(guān)鍵參數(shù)實(shí)時(shí)測(cè)試和顯示。同時(shí)，信號(hào)監(jiān)測(cè)設(shè)備也是故障診斷的重要診斷支持工具。

6)供電控制設(shè)備完成測(cè)試設(shè)備機(jī)柜內(nèi)部設(shè)備供配電管理，并能夠完成測(cè)試設(shè)備1553B總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的總線擴(kuò)展和轉(zhuǎn)接。

在機(jī)柜2內(nèi)安裝有供電控制設(shè)備、專測(cè)設(shè)備1和專測(cè)設(shè)備2。供電控制設(shè)備功能同上；專測(cè)設(shè)備1和專測(cè)設(shè)備2通過模擬、仿真、轉(zhuǎn)發(fā)等方式，完成被測(cè)裝備配套分系統(tǒng)的專項(xiàng)測(cè)試。

2.2.3 結(jié)構(gòu)布局及系統(tǒng)連接

根據(jù)測(cè)試設(shè)備功能和系統(tǒng)架構(gòu)，以及充分考慮系統(tǒng)可擴(kuò)展性，對(duì)組成系統(tǒng)的各分設(shè)備進(jìn)行合理布局，如圖2所示。為了提高設(shè)備的使用便捷性和外觀美觀性，將各分設(shè)備集成至機(jī)柜內(nèi)。1號(hào)機(jī)柜主要功能為向被測(cè)對(duì)象供電、模塊資源信號(hào)調(diào)理以及測(cè)試過程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與記錄；2號(hào)機(jī)柜主要是由專測(cè)設(shè)備和供電管理設(shè)備組成，其中，供電管理設(shè)備作為除機(jī)柜1以外其他機(jī)柜的供配電管理設(shè)備，其采用市電供電作為輸入，對(duì)外提供電源輸出及1553B總線中繼。專測(cè)設(shè)備功能是為被測(cè)裝備分系統(tǒng)開展專項(xiàng)測(cè)試?？赏卣箼C(jī)柜作為拓展測(cè)試資源的重要途徑，通過機(jī)柜間的通用接口連接到測(cè)試設(shè)備系統(tǒng)內(nèi)，并連接總線終端電阻，組成完整的1553B拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

圖2 測(cè)試設(shè)備系統(tǒng)連接狀態(tài)

2.2.4 測(cè)試設(shè)備數(shù)據(jù)交互設(shè)計(jì)

如圖3所示，測(cè)試設(shè)備內(nèi)部以及與被測(cè)裝備之間數(shù)據(jù)交互分為通訊數(shù)據(jù)和狀態(tài)數(shù)據(jù)，其中1553B總線既是被測(cè)裝備和測(cè)試設(shè)備間通訊總線，也是測(cè)試設(shè)備主機(jī)與各分設(shè)備之間的控制總線，測(cè)試設(shè)備PXI總線控制計(jì)算器作為總線BC控制總線。狀態(tài)數(shù)據(jù)分為被測(cè)裝備上發(fā)出的狀態(tài)信號(hào)、測(cè)試設(shè)備模擬發(fā)出的狀態(tài)信號(hào)和被測(cè)裝備與測(cè)試設(shè)備供電線路的電壓、電流等信息；以上信息統(tǒng)一由測(cè)試設(shè)備后臺(tái)完成數(shù)據(jù)的采集以及時(shí)間戳管理，使所有信號(hào)全部處于統(tǒng)一時(shí)間域中，為被測(cè)裝備在研制期間以及后續(xù)使用過程中的問題排查提供具有時(shí)間相關(guān)性的原始數(shù)據(jù)信息，可實(shí)現(xiàn)在地面測(cè)試過程數(shù)據(jù)的全程記錄和事后分析。

圖3 測(cè)試設(shè)備數(shù)據(jù)交互示意圖

2.2.5 1553B總線設(shè)計(jì)

1553B總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示，在該總線上，機(jī)柜1內(nèi)的機(jī)箱模塊作為總線BC控制，測(cè)試設(shè)備其他專用設(shè)備以及被測(cè)裝備作為RT，信號(hào)監(jiān)測(cè)設(shè)備作為MT設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄總線數(shù)據(jù)，并為每一條數(shù)據(jù)標(biāo)示相應(yīng)的時(shí)間標(biāo)識(shí)。

圖4 1553B總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

機(jī)柜內(nèi)部電纜連接采用總線—子線的方式，機(jī)柜通用接口輸入和輸出均設(shè)計(jì)為1553B總線，內(nèi)部設(shè)備以子線形式掛接到1553B總線系統(tǒng)，各子通信控制接口、供電接口通用，可以互換，各接口以編號(hào)區(qū)分。機(jī)柜內(nèi)部通信控制接口和供電接口選用應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，各接口定義相同，如表1所示。

表1 機(jī)柜拓展接口定義

2.2.6 擴(kuò)展設(shè)計(jì)

基于自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備模塊化和通用化設(shè)計(jì)，可通過擴(kuò)展機(jī)柜和增加組件的方式實(shí)現(xiàn)設(shè)備功能擴(kuò)充，進(jìn)而滿足被測(cè)裝備新的測(cè)試需求。

自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備以機(jī)柜為單位進(jìn)行設(shè)計(jì)，機(jī)柜對(duì)外接口即為擴(kuò)展接口。每個(gè)機(jī)柜底部設(shè)計(jì)兩個(gè)通用擴(kuò)展接口，對(duì)稱布局，兩端均可擴(kuò)展。接口定義包括供電、雙冗余1553B總線，連接器型號(hào)選用應(yīng)統(tǒng)一。

在機(jī)柜內(nèi)部，通過供電控制設(shè)備為機(jī)柜內(nèi)部用電設(shè)備提供配電功能，滿足模塊化設(shè)備的供電需求，實(shí)現(xiàn)在不改變其他機(jī)柜連接關(guān)系的情況下對(duì)自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備進(jìn)行功能擴(kuò)充。

2.3 軟件設(shè)計(jì)

測(cè)試設(shè)備開發(fā)配置專用測(cè)試軟件，與硬件系統(tǒng)配和調(diào)度、管理硬件資源按照被測(cè)裝備測(cè)試腳本控制時(shí)序，實(shí)現(xiàn)被測(cè)裝備的專項(xiàng)測(cè)試和系統(tǒng)級(jí)自動(dòng)化測(cè)試；本測(cè)試軟件要求以中文Windows7為開發(fā)環(huán)境，開發(fā)工具采用Microsoft Visual，編程語言采用C++語言。軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，采取測(cè)試軟件與測(cè)試腳本分離的架構(gòu)，將測(cè)試流程和測(cè)試結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫(kù)表格。數(shù)據(jù)庫(kù)使用ACCESS 2003以上版本。

2.3.1 體系結(jié)構(gòu)

測(cè)試軟件開發(fā)設(shè)計(jì)分為幾個(gè)部分：1)平臺(tái)部分，主要有UI顯示，通用函數(shù)，測(cè)試腳本開發(fā)、解析、執(zhí)行，數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)推送等；2)測(cè)試程序集，測(cè)試程序集是與被測(cè)裝備密切相關(guān)的，由于針對(duì)同一類測(cè)試對(duì)象的測(cè)試方法相似，因此測(cè)試程序集也可以通過使用同一方法規(guī)范編制做到一定程度的通用，測(cè)試程序集的通用將大大提供測(cè)試軟件的通用性；3)專用數(shù)據(jù)文件，包括流程數(shù)據(jù)庫(kù)即測(cè)試腳本與配置文件，為專用部分，通過填寫型號(hào)專用流程庫(kù)與配置文件，實(shí)現(xiàn)測(cè)試策略。測(cè)試軟件體系結(jié)構(gòu)如圖5所示。圖中的專用函數(shù)部分是針對(duì)硬件平臺(tái)和被測(cè)對(duì)象，根據(jù)需求開發(fā)。

圖5 軟件體系結(jié)構(gòu)

2.3.2 功能設(shè)計(jì)

測(cè)試軟件的功能包括用戶管理、參數(shù)設(shè)置、自動(dòng)測(cè)試、數(shù)據(jù)處理、退出等功能。其中，用戶管理功能主要用于用戶身份的驗(yàn)證和用戶權(quán)限設(shè)置，保證系統(tǒng)的安全性；參數(shù)設(shè)置功能，主要用于設(shè)置系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)等，如被測(cè)裝備編號(hào)、型號(hào)、狀態(tài)等；自動(dòng)測(cè)試功能，是測(cè)軟件的核心部分，加載測(cè)試腳本解析測(cè)試流程，并能夠?qū)y(cè)試結(jié)果進(jìn)行自動(dòng)判斷，以此來判斷被測(cè)裝備的性能狀態(tài)；數(shù)據(jù)處理部分，用于回放、查詢歷史測(cè)試數(shù)據(jù)等；退出功能則是釋放系統(tǒng)申請(qǐng)的軟件和硬件資源，結(jié)束測(cè)試。

2.3.3 開發(fā)方式

測(cè)試系統(tǒng)軟件由通用軟件平臺(tái)、測(cè)試腳本組成。通用軟件平臺(tái)由VC開發(fā)而成，包括調(diào)度模塊、接口模塊、命令執(zhí)行模塊、結(jié)果處理模塊及儀器驅(qū)動(dòng)程序庫(kù)5部分，負(fù)責(zé)與人機(jī)交互設(shè)備、測(cè)試儀器、型號(hào)測(cè)試腳本以及顯示打印設(shè)備交聯(lián)，具有與被測(cè)裝備無關(guān)的特點(diǎn)。

被測(cè)裝備測(cè)試腳本直接與被測(cè)對(duì)象相關(guān)，根據(jù)被測(cè)裝備測(cè)試流程編寫，由若干數(shù)據(jù)庫(kù)表格組成。每一個(gè)表格對(duì)應(yīng)一個(gè)單元的測(cè)試，表格由若干記錄組成，每一個(gè)記錄完成一個(gè)參數(shù)測(cè)試。每個(gè)記錄由若干個(gè)字段組成，分別代表被測(cè)參數(shù)的名稱、激勵(lì)信號(hào)及其加載順序、技術(shù)要求、結(jié)果的上下限、超時(shí)控制、故障診斷索引信息等。自動(dòng)測(cè)試過程實(shí)際上就是通用軟件平臺(tái)對(duì)測(cè)試腳本中的命令進(jìn)行解釋與執(zhí)行的過程。

測(cè)試時(shí)，通用軟件平臺(tái)根據(jù)操作人員的指令選擇測(cè)試單元后，與相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)連接，讀出命令，并分解、執(zhí)行，將測(cè)試結(jié)果保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，直到測(cè)試流程結(jié)束。

這種測(cè)試流程開發(fā)方式，對(duì)于新的測(cè)試對(duì)象，在不增加硬件設(shè)備的前提下，只需填寫新的測(cè)試流程庫(kù)表格和故障診斷庫(kù)，不需要任何編程；數(shù)據(jù)庫(kù)的開發(fā)和測(cè)試設(shè)備硬件及其驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)可同時(shí)啟動(dòng)，大大加快了軟件工程的開發(fā)進(jìn)度。

2.3.4 測(cè)試腳本

測(cè)試腳本是獨(dú)立開發(fā)的部分，腳本中包括測(cè)試單元索引表和各個(gè)專項(xiàng)測(cè)試流程表等，其中最重要的是專項(xiàng)測(cè)試流程表，表中記錄著專項(xiàng)測(cè)試的項(xiàng)目名稱、編號(hào)、技術(shù)條件、測(cè)試項(xiàng)目操作和方式、測(cè)試結(jié)果的正誤判斷標(biāo)準(zhǔn)、項(xiàng)目測(cè)試次數(shù)等。

測(cè)試腳本在測(cè)試過程中本身不進(jìn)行任何操作，通過開放式數(shù)據(jù)源形式完全向測(cè)試通用平臺(tái)開放，由通用平臺(tái)控制其查詢和讀取。測(cè)試腳本使用數(shù)據(jù)庫(kù)軟件獨(dú)立開發(fā)，不同被測(cè)裝備的測(cè)試流程庫(kù)各自獨(dú)立，無相互交織關(guān)系，專項(xiàng)測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試流程的排布由測(cè)試人員設(shè)計(jì)，獨(dú)立進(jìn)行人工維護(hù)。

3 結(jié)果與分析

經(jīng)過應(yīng)用驗(yàn)證，基于1553B思想的測(cè)試設(shè)備設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，滿足了某型武器裝備測(cè)試時(shí)間不大于30分鐘、故障檢測(cè)率不小于98%、模糊度1時(shí)故障隔離率不小于75%，模糊度2時(shí)故障隔離率不小于98%、虛警率不大于2%等測(cè)試要求。很好的滿足了武器裝備的測(cè)試需求，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的模塊化設(shè)計(jì)和通用化設(shè)計(jì)，在被測(cè)裝備有新的測(cè)試需求的情況下具有良好的可擴(kuò)展性、可靠性、實(shí)時(shí)性，并在實(shí)際應(yīng)用中得到了證實(shí)。在本系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，在測(cè)試設(shè)備內(nèi)監(jiān)測(cè)并存儲(chǔ)了大量的測(cè)試數(shù)據(jù)，包括總線數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)等，這為開展武器裝備的故障預(yù)測(cè)和狀態(tài)管理(PHM)維修管理技術(shù)提供了前提，為各種數(shù)據(jù)的收集和處理提供了必要的物質(zhì)條件。因此，后續(xù)的測(cè)試設(shè)備設(shè)計(jì)，應(yīng)加大垂直測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用，融入相關(guān)技術(shù)，助力新一代的武器裝備的研制和使用。

4 結(jié)束語

隨著數(shù)字控制技術(shù)和裝備信息化技術(shù)的應(yīng)用，武器裝備的分系統(tǒng)設(shè)備間的信息傳輸已經(jīng)逐步完成從模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)變，裝備分系統(tǒng)設(shè)備的現(xiàn)代通信智能化和高度集成化、一體化使得機(jī)內(nèi)測(cè)試的能力和覆蓋率大幅提高。裝備模塊化、快速裝配技術(shù)及總裝作業(yè)流水線的應(yīng)用明顯縮短了平均修復(fù)時(shí)間。裝備不開箱測(cè)試技術(shù)的應(yīng)用大大提高了用戶的工作效率，在一定程度上避免了武器裝備開、裝箱操作過程中造成的意外損壞和附加工作。上述技術(shù)及其它新技術(shù)的綜合應(yīng)用顯著提高了武器裝備的綜合性能，但同時(shí)也對(duì)早期基于模擬技術(shù)建立的武器裝備保障體系配套的測(cè)試系統(tǒng)設(shè)備提出了革新的迫切要求，如裝備的小型化、組合化、綜合化趨勢(shì)等。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1)小型化機(jī)內(nèi)測(cè)試能力的提高為地面測(cè)試設(shè)備的小型化創(chuàng)造了便利條件，簡(jiǎn)易測(cè)試場(chǎng)景下的便攜式測(cè)試設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生。便攜式測(cè)試設(shè)備通常包括一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)、通用信號(hào)處理單元以及測(cè)試所需的供配電設(shè)備，是一種配備給現(xiàn)場(chǎng)維修點(diǎn)使用、可移動(dòng)的計(jì)算機(jī)設(shè)備。便攜式設(shè)備具有自由、靈活、便攜移動(dòng)的突出優(yōu)勢(shì)，極其方便地對(duì)處于包裝箱內(nèi)的裝備進(jìn)行測(cè)試。其典型功能包括：測(cè)試激勵(lì)加載、響應(yīng)信息獲取與顯示，故障隔離和修理指導(dǎo)。此外，小型測(cè)試設(shè)備具有無線聯(lián)網(wǎng)功能，借助無線技術(shù)可以利用廠房?jī)?nèi)的無線局域網(wǎng)將測(cè)試數(shù)據(jù)通過設(shè)在技術(shù)陣地的中心服務(wù)器進(jìn)行發(fā)布，或?qū)ξ淦餮b備歷次測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢與分析，或與位于遠(yuǎn)方的中央數(shù)據(jù)庫(kù)和技術(shù)專家相連接，為維修人員根據(jù)需要隨時(shí)隨地獲取必要的數(shù)據(jù)和專家的遠(yuǎn)程技術(shù)支持提供了便利條件；

2)組合化測(cè)試設(shè)備的組合化是指一套測(cè)試設(shè)備通過增加或減少相應(yīng)的軟硬件模塊實(shí)現(xiàn)不同的測(cè)試功能。包含兩個(gè)方面的含義：(1)橫向組合，即通過改變軟硬件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)不同型號(hào)裝備的測(cè)試，主要是增加或減少與特定裝備密切相關(guān)的專用設(shè)備；(2)縱向組合，即通過改變軟硬件結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)同一種武器裝備在不同維修級(jí)別的場(chǎng)所的測(cè)試。就目前常見的三級(jí)維護(hù)模式而言，裝備在基層級(jí)、中繼級(jí)和基地級(jí)所使用的設(shè)備在核心部分不變的情況下，設(shè)備的數(shù)量會(huì)逐漸增多，功能會(huì)逐漸增強(qiáng)，故障定位深度則逐漸加深。組合化的測(cè)試設(shè)備對(duì)確保測(cè)試的連續(xù)性、減少測(cè)試設(shè)備的種類和數(shù)量，減少備件數(shù)量和人力資源方面都有著非常重要的意義；

3)測(cè)試設(shè)備的綜合化發(fā)展包括技術(shù)綜合化和應(yīng)用綜合化。技術(shù)綜合化指未來的測(cè)試設(shè)備開發(fā)所采用的技術(shù)可能包括故障診斷、專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯，還可能融合了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)等各項(xiàng)技術(shù)，技術(shù)應(yīng)用是綜合化的。應(yīng)用綜合化指測(cè)試設(shè)備不僅局限于武器裝備在技術(shù)陣地的測(cè)試功能，還可用于裝備健康管理與預(yù)測(cè)、維修計(jì)劃與保障策略制定等環(huán)節(jié)活動(dòng)。

測(cè)試設(shè)備作為一種集軟硬件、聲光機(jī)電、微波技術(shù)、模擬技術(shù)、數(shù)字技術(shù)等多種技術(shù)于一身的復(fù)雜產(chǎn)品，要真正滿足用戶的“好用、管用、頂用” 要求，今后還需做大量深入的技術(shù)研究和開發(fā)工作。