基于雷達(dá)裝備的測(cè)試性評(píng)估方法研究

程 方

基于雷達(dá)裝備的測(cè)試性評(píng)估方法研究

程 方

（海軍裝備部）

雷達(dá)裝備在作戰(zhàn)中具有重要的作用，而雷達(dá)裝備的測(cè)試性設(shè)計(jì)對(duì)雷達(dá)裝備起關(guān)鍵作用，對(duì)雷達(dá)裝備的測(cè)試性設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，及時(shí)將測(cè)試性設(shè)計(jì)和試驗(yàn)相結(jié)合，使雷達(dá)裝備的測(cè)試性水平得到提高。首先對(duì)雷達(dá)裝備的測(cè)試性設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和闡述，之后基于設(shè)計(jì)和試驗(yàn)提出了一種測(cè)試性評(píng)估方法，并提出一套測(cè)試性評(píng)估程序，來(lái)幫助雷達(dá)裝備進(jìn)行測(cè)試性評(píng)估。

測(cè)試性設(shè)計(jì)；測(cè)試性試驗(yàn)；雷達(dá)裝備；測(cè)試性評(píng)估

0 引言

測(cè)試性作為裝備的通用質(zhì)量特性能夠?qū)ρb備的測(cè)試情況、故障檢測(cè)情況進(jìn)行清晰地表征，通常與可靠性、維修性、保障性一起進(jìn)行分析，可以從通用質(zhì)量特性方向?qū)ρb備進(jìn)行約束，提高裝備的性能。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，武器裝備的功能、性能越來(lái)越先進(jìn)，裝備的技術(shù)和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性也顯著提升，給裝備的測(cè)試性、故障診斷提出了更高、更新、更嚴(yán)的要求。因此，如何提高大型武器裝備的測(cè)試性水平，是所有武器裝備研制方、使用方共同關(guān)注的問(wèn)題[1]。

隨著各種爭(zhēng)端的日趨發(fā)展與復(fù)雜化，新的武器和作戰(zhàn)方式層出不窮，雷達(dá)裝備作為作戰(zhàn)預(yù)警系統(tǒng)的重要組成部分，肩負(fù)著預(yù)警探測(cè)、防空反導(dǎo)、火控引導(dǎo)等多項(xiàng)使命任務(wù)。因此，在復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下，一個(gè)裝備具備良好的測(cè)試性，對(duì)整個(gè)作戰(zhàn)預(yù)警系統(tǒng)都極為重要。如何對(duì)雷達(dá)裝備的測(cè)試性工作進(jìn)行評(píng)估，從而提高整個(gè)雷達(dá)裝備的測(cè)試性，已成為雷達(dá)裝備研制方和使用方共同面臨的問(wèn)題。本文從使用者的角度出發(fā)，提出一種將測(cè)試性設(shè)計(jì)和測(cè)試性試驗(yàn)用于對(duì)雷達(dá)裝備的測(cè)試性進(jìn)行評(píng)估的方法[2]。

1 測(cè)試性設(shè)計(jì)

在雷達(dá)裝備的方案階段、工程研制階段，對(duì)測(cè)試性的評(píng)估工作主要基于測(cè)試性設(shè)計(jì)和測(cè)試性預(yù)計(jì)。通過(guò)測(cè)試性設(shè)計(jì)和預(yù)計(jì)工作，可對(duì)雷達(dá)裝備的測(cè)試性能力進(jìn)行一個(gè)初步的評(píng)估。

1.1 測(cè)試性設(shè)計(jì)

雷達(dá)設(shè)備在系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)中需同步進(jìn)行測(cè)試性設(shè)計(jì)工作，確保系統(tǒng)易檢測(cè)、易診斷、易修理，縮短維修時(shí)間，提高系統(tǒng)的測(cè)試性和可用度。一般雷達(dá)設(shè)備為無(wú)人值守設(shè)備，基層檢測(cè)、維護(hù)條件有限，因此測(cè)試性總體設(shè)計(jì)采用機(jī)內(nèi)自檢為主的診斷方式，對(duì)IV類以上故障嚴(yán)酷度級(jí)別的故障模式進(jìn)行檢測(cè)和隔離，并通過(guò)指示燈、422總線進(jìn)行故障上報(bào)。雷達(dá)裝備一般采用加電機(jī)內(nèi)測(cè)試（Built-in Test，BIT）、周期BIT、維修BIT、內(nèi)場(chǎng)測(cè)試設(shè)備測(cè)試和內(nèi)、外場(chǎng)人工檢查的測(cè)試方式對(duì)故障模式進(jìn)行檢測(cè)，故障至少須定位到雷達(dá)設(shè)備各分系統(tǒng)的下一級(jí)子單元[3]。

雷達(dá)裝備各分系統(tǒng)在不會(huì)大幅提高設(shè)計(jì)復(fù)雜度和成本的前提下，應(yīng)設(shè)計(jì)專用測(cè)試通道，對(duì)測(cè)試通道和主處理通道進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)，從而保證雷達(dá)裝備的故障檢測(cè)和隔離工作。信號(hào)通路如圖1所示。

圖1 信號(hào)通路示意圖

對(duì)于具有指示燈或顯示界面的子單元，可采用目視檢測(cè)方法，快速發(fā)現(xiàn)并定位故障；對(duì)于目視檢查不夠有效的外場(chǎng)可更換單元（Line Replaceable Unit，LRU）及內(nèi)場(chǎng)可更換單元（Shop Replaceable Unit，SRU），設(shè)計(jì)了BIT檢測(cè)方式，完成系統(tǒng)開機(jī)前自檢、運(yùn)行過(guò)程中狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障在線診斷和任務(wù)結(jié)束后的維修診斷，診斷結(jié)果通過(guò)界面顯示或指示燈可以很快確定。針對(duì)雷達(dá)裝備內(nèi)部的大部分模塊，設(shè)計(jì)BIT測(cè)試。

在雷達(dá)裝備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，應(yīng)提前考慮測(cè)試維修的便利性和有效性。借助頻譜分析儀、功率計(jì)、直流穩(wěn)壓電源、信號(hào)源，數(shù)字萬(wàn)用表等儀表，可獨(dú)立或在雷達(dá)裝備上完成各信號(hào)的測(cè)試和故障定位[4]。不同模塊元器件之間應(yīng)留有足夠的空間，空間不足的引出測(cè)試點(diǎn)到空間大的區(qū)域，并有清晰的標(biāo)記，以便利用測(cè)試夾和測(cè)試探頭進(jìn)行測(cè)試；射頻電路內(nèi)部設(shè)置用于故障隔離的測(cè)試點(diǎn)，以便排查定位問(wèn)題；對(duì)關(guān)鍵中頻模擬信號(hào)輸出進(jìn)行功率檢測(cè)，并上報(bào)BIT信息；模塊前面板上有FPGA加載指示燈，電源指示燈；模擬地和數(shù)字地進(jìn)行單點(diǎn)接地；BIT的設(shè)計(jì)不會(huì)對(duì)模塊的指標(biāo)造成影響；控制信號(hào)等使用通用的3.3 V，5 V邏輯電平。

1.2 測(cè)試性預(yù)計(jì)

為了驗(yàn)證測(cè)試性設(shè)計(jì)是否有效，雷達(dá)裝備需要規(guī)定一些定量指標(biāo)。在雷達(dá)裝備的設(shè)計(jì)階段，一般會(huì)提出故障檢測(cè)率、故障隔離率和虛警率來(lái)對(duì)雷達(dá)裝備進(jìn)行約束。在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)測(cè)試性預(yù)計(jì)，即故障檢測(cè)率和故障隔離率的預(yù)計(jì)，來(lái)了解該雷達(dá)裝備的測(cè)試性設(shè)計(jì)情況。針對(duì)故障檢測(cè)率，有時(shí)還會(huì)專門對(duì)BIT檢測(cè)率進(jìn)行要求。

根據(jù)雷達(dá)裝備的研制總要求，一般會(huì)對(duì)雷達(dá)裝備整機(jī)系統(tǒng)的故障檢測(cè)率和故障隔離率的最低可接受值和規(guī)定值進(jìn)行要求，在整機(jī)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，在雷達(dá)裝備的研制階段，將對(duì)各個(gè)分系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試性分配和預(yù)計(jì)，常常采用等分配法對(duì)各個(gè)分系統(tǒng)的故障檢測(cè)率和故障隔離率進(jìn)行分配，這樣可以保證各個(gè)分系統(tǒng)的測(cè)試性水平較平均，不存在短板[5]。

各分系統(tǒng)需要根據(jù)各自分系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試性預(yù)計(jì)。根據(jù)雷達(dá)裝備中各分系統(tǒng)的主要特點(diǎn)和測(cè)試性的設(shè)計(jì)方法，將雷達(dá)裝備的分系統(tǒng)分為沿用分系統(tǒng)、改進(jìn)分系統(tǒng)和新研分系統(tǒng)來(lái)討論雷達(dá)裝備的測(cè)試性情況。根據(jù)各分系統(tǒng)的測(cè)試性指標(biāo)預(yù)計(jì)值，對(duì)雷達(dá)裝備的測(cè)試性能力獲得一個(gè)基本評(píng)估，繼而開展后續(xù)通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行的測(cè)試性評(píng)估工作。

2 基于設(shè)計(jì)和試驗(yàn)的測(cè)試性評(píng)估

基于測(cè)試性設(shè)計(jì)和測(cè)試性試驗(yàn)的測(cè)試性評(píng)估工作，可從沿用分系統(tǒng)、改進(jìn)分系統(tǒng)和新研分系統(tǒng)的角度進(jìn)行說(shuō)明。

2.1 沿用分系統(tǒng)的測(cè)試性評(píng)估

在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)一部雷達(dá)的過(guò)程中，能夠參考一些已成功研制并完成列裝的雷達(dá)裝備的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于具有成熟技術(shù)的分系統(tǒng)，其可靠性、維修性、測(cè)試性、保障性已經(jīng)經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，常常選擇沿用該分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。而這一部分的測(cè)試性評(píng)估，也沿用成熟產(chǎn)品的試驗(yàn)數(shù)據(jù)即可[6]。

因此，將測(cè)試性設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容和測(cè)試性預(yù)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容充分結(jié)合，即可完成對(duì)沿用分系統(tǒng)的測(cè)試性準(zhǔn)確的評(píng)估。

2.2 改進(jìn)分系統(tǒng)的測(cè)試性評(píng)估

在雷達(dá)裝備的設(shè)計(jì)過(guò)程中，還有部分分系統(tǒng)是利用已成功研制并完成列裝的雷達(dá)裝備的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)的，將其歸類為改進(jìn)分系統(tǒng)。首先需要對(duì)改進(jìn)分系統(tǒng)整體的改進(jìn)方案進(jìn)行了解，從而明確其測(cè)試性的設(shè)計(jì)與分析情況，包括采取的故障檢測(cè)方法、對(duì)應(yīng)的測(cè)試性設(shè)計(jì)與原分系統(tǒng)測(cè)試性設(shè)計(jì)的對(duì)比情況等，而這些數(shù)據(jù)均可成為改進(jìn)分系統(tǒng)的測(cè)試性評(píng)估數(shù)據(jù)，從而對(duì)改進(jìn)分系統(tǒng)進(jìn)行有關(guān)測(cè)試性的分析與預(yù)計(jì)。此外，還應(yīng)對(duì)改進(jìn)分系統(tǒng)中改動(dòng)較大的下一級(jí)子單元進(jìn)行測(cè)試性建模分析與評(píng)估[7]。

2.3 新研分系統(tǒng)的測(cè)試性評(píng)估

對(duì)于雷達(dá)新研分系統(tǒng)，需要裝備研制的不同階段進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和測(cè)試性的評(píng)估工作。首先，通過(guò)方案階段的討論與論述，明確新研分系統(tǒng)各方面的信息，包括它的基本功能、物理結(jié)構(gòu)構(gòu)成、模塊組成和每一部分要做的測(cè)試性設(shè)計(jì)等信息，對(duì)新研分系統(tǒng)的測(cè)試性獲得一個(gè)初步的評(píng)估；在初樣研制階段，結(jié)合方案階段的初步評(píng)估情況，使用多種方法針對(duì)新研分系統(tǒng)開展全面的設(shè)計(jì)，將各指標(biāo)進(jìn)行合理的分配預(yù)計(jì)，預(yù)留好測(cè)試通道，對(duì)關(guān)鍵的子單元進(jìn)行測(cè)試性仿真與驗(yàn)證，在這個(gè)基礎(chǔ)上完成設(shè)計(jì)后，生產(chǎn)初樣機(jī)，在初樣機(jī)的調(diào)試過(guò)程中，對(duì)測(cè)試性情況進(jìn)行摸底，為正樣階段的測(cè)試性設(shè)計(jì)工作提供理論和試驗(yàn)支撐；在以上基礎(chǔ)上進(jìn)行正樣機(jī)的設(shè)計(jì)工作，對(duì)其測(cè)試性設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)，生產(chǎn)出正樣機(jī)后，參與測(cè)試性鑒定試驗(yàn)，獲得更多的測(cè)試新評(píng)估數(shù)據(jù)。

3 測(cè)試性評(píng)估程序

通過(guò)以上分析，從沿用分系統(tǒng)、改進(jìn)分系統(tǒng)和新研分系統(tǒng)的角度完成了基于設(shè)計(jì)和試驗(yàn)的測(cè)試性評(píng)估工作。掌握測(cè)試性評(píng)估的基本方法后，需結(jié)合雷達(dá)裝備在實(shí)際研制過(guò)程中的情況確認(rèn)具體的測(cè)試性評(píng)估程序。

測(cè)試性評(píng)價(jià)應(yīng)是研制方與使用方共同協(xié)作的一個(gè)過(guò)程，在以上基礎(chǔ)上，分別在初樣階段和正樣階段建立測(cè)試性評(píng)估程序。

3.1 初樣階段測(cè)試性評(píng)價(jià)程序

首先對(duì)初樣階段的測(cè)試性評(píng)估程序進(jìn)行描述：

1）針對(duì)沿用的分系統(tǒng)，獲取沿用分系統(tǒng)的測(cè)試性設(shè)計(jì)與分析報(bào)告，并提供給使用方進(jìn)行審核，使用方對(duì)沿用分系統(tǒng)的實(shí)際情況進(jìn)行初步了解；

2）針對(duì)進(jìn)行改進(jìn)的分系統(tǒng)，獲取改進(jìn)分系統(tǒng)的測(cè)試性設(shè)計(jì)及對(duì)比報(bào)告，同步提供給使用方進(jìn)行審核，使用方了解改進(jìn)分系統(tǒng)的改進(jìn)情況和測(cè)試性水平的變化；

3）針對(duì)進(jìn)行新研的分系統(tǒng)，將包含測(cè)試性各方面信息的測(cè)試性報(bào)告，如測(cè)試點(diǎn)的預(yù)留、采用的測(cè)試方法等內(nèi)容，提供使用方進(jìn)行審核；

4）使用方通過(guò)對(duì)三種分系統(tǒng)測(cè)試性設(shè)計(jì)相關(guān)信息的審核，提出在實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)測(cè)試性信息進(jìn)行收集的要求，此處通常著重關(guān)注新研分系統(tǒng)；

5）研制方根據(jù)使用方的要求，在各項(xiàng)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試性信息的收集，此處著重收集各類故障信息，提交使用方進(jìn)行審核；

6）研制方向使用方提供沿用分系統(tǒng)、改進(jìn)分系統(tǒng)和新研分系統(tǒng)測(cè)試性工作總結(jié)報(bào)告（包括沿用分系統(tǒng)和改進(jìn)分系統(tǒng)實(shí)際的測(cè)試性數(shù)據(jù)與原分系統(tǒng)的對(duì)比情況，新研分系統(tǒng)初樣測(cè)試性預(yù)計(jì)達(dá)標(biāo)情況、故障檢測(cè)策略的實(shí)現(xiàn)情況、測(cè)試點(diǎn)是否合理、測(cè)試性摸底試驗(yàn)、外場(chǎng)調(diào)試獲取的信息等），提交使用方進(jìn)行審核；

7）通過(guò)試驗(yàn)與總結(jié)，研制方了解到雷達(dá)裝備各分系統(tǒng)在測(cè)試性中的薄弱點(diǎn)，針對(duì)薄弱部分，提出測(cè)試性改進(jìn)要求，提交使用方進(jìn)行審核；

8）使用方分別對(duì)該雷達(dá)裝備的沿用分系統(tǒng)、改進(jìn)分系統(tǒng)、新研分系統(tǒng)的測(cè)試性情況作出評(píng)價(jià)，明確在正樣階段需要進(jìn)行測(cè)試性性能提升的內(nèi)容。

3.2 正樣階段測(cè)試性評(píng)價(jià)程序

通過(guò)初樣階段測(cè)試性的評(píng)價(jià)程序，研制方對(duì)于雷達(dá)裝備測(cè)試性的實(shí)際水平已有了充分的了解，在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)后，才能獲得正樣機(jī)。因此正樣階段測(cè)試性的重點(diǎn)就是改進(jìn)設(shè)計(jì)。具體程序如下：

1）研制方需要明確梳理出正樣階段進(jìn)行的測(cè)試性設(shè)計(jì)，注明對(duì)于初樣階段發(fā)現(xiàn)的哪些故障能夠進(jìn)行更好的檢測(cè)，著重強(qiáng)調(diào)初樣與正樣的對(duì)比和變化內(nèi)容，并提交使用方進(jìn)行審核；

2）研制方將正樣機(jī)在外場(chǎng)試驗(yàn)的有關(guān)信息，包括責(zé)任故障和非責(zé)任故障等，提交使用方進(jìn)行審核；

3）使用方在對(duì)各類報(bào)告進(jìn)行審核研判的基礎(chǔ)上，會(huì)提出需要著重關(guān)注，重點(diǎn)提升測(cè)試性能力的分系統(tǒng)，這部分分系統(tǒng)需完成相關(guān)的測(cè)試性試驗(yàn)，并向使用方提供經(jīng)認(rèn)證的測(cè)試性試驗(yàn)報(bào)告；

4）經(jīng)過(guò)對(duì)以上測(cè)試性工作的認(rèn)可后，使用方對(duì)研制方提出測(cè)試性鑒定試驗(yàn)的要求，需第三方試驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)督，并編制測(cè)試性鑒定試驗(yàn)大綱，大綱中需明確實(shí)際外場(chǎng)試驗(yàn)中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)使用方式，明確模擬故障的方法和具體的合格判據(jù)。大綱內(nèi)容獲得使用方的認(rèn)可后，開始進(jìn)行測(cè)試性鑒定試驗(yàn)，最終由第三方試驗(yàn)機(jī)構(gòu)完成測(cè)試性鑒定試驗(yàn)報(bào)告；

5）研制方出具雷達(dá)裝備正樣測(cè)試性過(guò)程評(píng)價(jià)報(bào)告（包括正樣階段的測(cè)試性設(shè)計(jì)、測(cè)試性預(yù)計(jì)、測(cè)試性鑒定試驗(yàn)信息等），提交使用方審核后，結(jié)束測(cè)試性過(guò)程評(píng)價(jià)工作；

6）使用方基于設(shè)計(jì)與試驗(yàn)情況對(duì)該雷達(dá)裝備的測(cè)試性作出評(píng)價(jià)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文在雷達(dá)裝備現(xiàn)有測(cè)試性的基礎(chǔ)上，分析了雷達(dá)裝備的測(cè)試性設(shè)計(jì)，提出了基于測(cè)試性設(shè)計(jì)和測(cè)試性試驗(yàn)的一種測(cè)試性評(píng)估方法，在此基礎(chǔ)上，提出了一套測(cè)試性評(píng)估程序。利用這種方法，可有針對(duì)性地對(duì)雷達(dá)裝備進(jìn)行測(cè)試性評(píng)估。

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Research on Testability Evaluation Method Based on Radar

CHENG Fang

Radar plays an important role in the battle, so it is necessary to analyze testability design for radar, combining the design with experiment, thereby improving the test ability of radar. First, Testability design is analyzed and expounded. Then, a method of testability evaluation is obtained based on design and experiment. Finally, a testability evaluation procedure is obtained and it provides a new idea for the testability evaluation.

Testability Design; Testability Experiment; Radar; Testability Evaluation

TN957

A

1674-7976-(2022)-03-227-04

2022-06-06。

程方（1990.10—），陜西西安人，主要研究方向?yàn)橘|(zhì)量管理。