測試技術(shù)是科學(xué)研究中信自、的獲取、處理和實現(xiàn)的重要手段,是人們認(rèn)識客觀世界并取得定}h}或定量信自、的基本方法,是進(jìn)行軍事裝各研究,新產(chǎn)品研制和少卜發(fā),以及生產(chǎn)與維護(hù)運(yùn)轉(zhuǎn)中小可缺少的手段和工具。在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天,測試工作將處于各種現(xiàn)代軍事裝各系統(tǒng)設(shè)公}和制造的首位,并成為生產(chǎn)率、制造能力及實用性水平的重要標(biāo)志。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示,測試成本己達(dá)到所研制的軍事裝各系統(tǒng)總成本的5 0 },甚至?0%而b.,編制測試程序所花的時間比系統(tǒng)設(shè)公l的時間更長。因此,測試將與現(xiàn)代軍事裝各系統(tǒng)的設(shè)公}和制造構(gòu)成一個完整的整體,是保證現(xiàn)代軍事裝各系統(tǒng)實際性能指標(biāo)的重要手段。
一、通用測控技術(shù)
隨著武器系統(tǒng)的日趨復(fù)雜和武器型號的小斷增加,川一展通用測試系統(tǒng)組建及關(guān)鍵技術(shù)的研究具有很深的戰(zhàn)略意義和光明的戰(zhàn)略前景。通用測試系統(tǒng)的主要目標(biāo)是:采用通用總線技術(shù)、通用模塊技術(shù)、遠(yuǎn)程測控技術(shù)、測試與故障診斷一體化設(shè)公}技術(shù)和測試應(yīng)用程序自動生成技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù),按照系統(tǒng)綜合測試的總體要求進(jìn)行系統(tǒng)集成,組建通用測試系統(tǒng)。通用測試技術(shù)經(jīng)過驗證,可以應(yīng)用到軍事領(lǐng)域的技術(shù)改造和未米新研制武器系統(tǒng)上,特別是應(yīng)用到高、精、尖武器系統(tǒng)的研制中,全而實現(xiàn)軍用測試設(shè)各的通用需求,推動測試技術(shù)的進(jìn)步。
一、通用測控技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)
1.通用總線技術(shù)
總線接口技術(shù)是所有測試系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵,是系統(tǒng)通用化、模塊化、系列化的必要條件。從時間跨度上看,其經(jīng))ll}了專用測控總線、通用測控總線的發(fā)展階段。I'著測試系統(tǒng)的復(fù)雜程度越米越高,需要檢測的性能指標(biāo)越米越多,組建測試系統(tǒng)的難度也越米越大,人們逐漸認(rèn)識到測試設(shè)各的標(biāo)準(zhǔn)化和通用性所帶米的好處,特別是VX工和PX工總線。作為一種高速計算機(jī)總線VMEbus在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展,VX工總線具有穩(wěn)定的電源,強(qiáng)有力的冷卻能力和嚴(yán)格的RF I / EIVII屏蔽。
由于它的標(biāo)準(zhǔn)少卜放、結(jié)構(gòu)緊湊、數(shù)據(jù)吞吐能力強(qiáng)、定時和同步精確、模塊可重復(fù)利用、眾多儀器廠家支持等優(yōu)點(diǎn),很快得到廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過}一多年的發(fā)展,VX工系統(tǒng)的組建和使用越米越方便,尤其是組建大、中規(guī)模自動測量系統(tǒng)以及對速度、精度要求高的場合,有其他儀器系統(tǒng)無法比擬的優(yōu)勢。VX工總線測試平臺是公認(rèn)的本世紀(jì)初儀器總線系統(tǒng)和自動測試系統(tǒng)的優(yōu)秀平臺。PX工總線是PC工總線在儀器領(lǐng)域的擴(kuò)展,它在PC工總線內(nèi)核技術(shù)基礎(chǔ)上增加了成熟的技術(shù)規(guī)范和要求形成的,增加了多板同步觸發(fā)總線和板間局部總線的技術(shù)規(guī)范和要求,以便于相鄰模塊的高速通訊。PX工總線系統(tǒng)具有高度可擴(kuò)展性,有良好的制冷能力和EMC功能,具有先進(jìn)的數(shù)字接口和儀器接口功能,是非‘.ri’具有竟?fàn)幜Φ奶摂M儀器測試平臺之一。
2.通用模塊技術(shù)
從早期的GP工B少卜始,儀器生產(chǎn)商和用戶就一直致力于測試設(shè)各的標(biāo)準(zhǔn)化、少卜放性和互換性。目前,VX工、PX工等測試總線的模塊化儀器己被廣泛的應(yīng)用到測試領(lǐng)域中。通過VX工、PX工總線模塊儀器,用戶可根據(jù)測試的需要,自己設(shè)公}所需要的
儀器系統(tǒng),利用一種或多種功能的通用硬件模塊,調(diào)用小同功能的軟件模塊,組成小同的儀器功能。在測試需求變化時,可以通過改變和增加測試模塊米滿足新的測試要求,從而保證了用戶投資的有效性。除了硬件外,儀器生產(chǎn)商同時還致力于測試軟件的標(biāo)準(zhǔn)化,以VISA( Virtual Instrument Soft-ware Architecture)為核心的軟件架構(gòu)己經(jīng)成為測試軟件的基礎(chǔ),特別是IVI(InterchangeableVirtual工n s t rumen t)可互換虛擬儀器技術(shù)真i巨地使儀器互換成為可能。由一個平臺軟件實現(xiàn)基本的數(shù)據(jù)采集和頻譜分析,以及精確的頻率校準(zhǔn)、精確的幅值校準(zhǔn)、精確的阻尼校準(zhǔn)等高精度快速分析,再由多個模塊化的儀器軟件基于平臺軟件上運(yùn)行,共用平臺軟件提供的數(shù)據(jù)和頻譜值,分別實現(xiàn)各自儀器的小同功能。其特點(diǎn)是在一個平臺軟件上,多個模塊化儀器軟件共享A/D采集數(shù)據(jù)資源及信號處理的數(shù)據(jù)資源,并可同時高速實時運(yùn)行。虛擬儀器i h:向綜合性、多功能、快捷的多ICI而的虛擬儀器庫的方向發(fā)展。
3.遠(yuǎn)程測控技術(shù)
a.單機(jī)遠(yuǎn)程測控方案。單機(jī)遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)指的是,采用一臺公}算機(jī)對100m以外的被測對象進(jìn)行測試和控制的VX工測試系統(tǒng)。采用遠(yuǎn)程控制方式和遠(yuǎn)程信號調(diào)理是組建單機(jī)遠(yuǎn)程測控系統(tǒng)的兩種處理方式。
遠(yuǎn)程控制方式使用外部獨(dú)立的PC機(jī)或工作站,通過某種外部總線連接到主機(jī)箱,從而完成對測控總線的控制。采用這種控制方式,公}算機(jī)小直接驅(qū)動測控總線,而是驅(qū)動適于通信傳輸?shù)目偩€。通信總線的一端通過總線適配器連在公}算機(jī)的擴(kuò)展槽上,另一端是測控總線的零槽控制器。外接控制器的接口必須溝通兩種總線,使外接公}算機(jī)總線能與測控總線進(jìn)行可靠的信自、交換,以保證整個總線測試系統(tǒng)的可靠工作。外接式控制方式小受測控主機(jī)箱物
理結(jié)構(gòu)的限制,應(yīng)用比較靈活。高速M(fèi)X工一3總線接口將PC工總線延伸到VX工機(jī)箱的零槽控制器,可以采用光纖方式進(jìn)行電隔離和長距離控制需求,零槽控制器可放置在遠(yuǎn)離PC機(jī)或另外的VX工/PX工機(jī)箱200m的地方。基于FOX工接口控制方式采用光學(xué)纖維的高速數(shù)據(jù)公路傳送:在光學(xué)纖維的節(jié)點(diǎn)之間提供2km的最大傳輸距離:具有l(wèi)OMbytes/s的數(shù)據(jù)吞吐量和20Mbytes/s PCI DMA的傳輸方式:最多支持在一條單一的公路上的126臺控制器。在遠(yuǎn)距離測控系統(tǒng)中,除了采用局域網(wǎng)技術(shù)外,MX工一3和FOX工是無法替代的。
采用接地、屏蔽、傳輸線理論等,以模擬傳輸?shù)男问剑M(jìn)行遠(yuǎn)程信號調(diào)理可以成功地完成300m的長線模擬數(shù)據(jù)傳輸。連接遠(yuǎn)端模塊和主系統(tǒng)的電纜一定是屏蔽、雙絞和純阻抗性質(zhì)的:驅(qū)動和接收放大器均是差分的,輸出阻抗與電纜的阻抗相匹配以減少反射:在每一個差分對中的共模變送器降低了長線傳輸中的噪聲:電纜屏蔽接地時串接電容以阻斷低頻接地回路,而通過將RF地與系統(tǒng)機(jī)殼相連使得屏蔽對RF同樣有效:模擬接收放大器和RS485發(fā)射器/接收器中的共模的高度一致性,允許遠(yuǎn)端模塊與采集模塊之間存在大量的差分信號,卻絲毫沒有損失。
b.基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程測控方案。測試技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化的實用意義至少有以卜3點(diǎn):有利于降低測試系統(tǒng)的成本:有利于實現(xiàn)遠(yuǎn)距離測控和資源共享:有
利于實現(xiàn)測試設(shè)各的遠(yuǎn)距離診斷與維護(hù)。
當(dāng)今公}算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)、智能儀表的小斷發(fā)展,為少卜放式的分布測控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展提供了新的方向和前景。網(wǎng)絡(luò)化測試技術(shù)與儀器的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)為:以太網(wǎng)技術(shù),網(wǎng)絡(luò)化儀器和傳感器,基于WEB的虛擬儀器?;诠ternet網(wǎng)絡(luò)的工作模式代表了分布式自動測試系統(tǒng)的發(fā)展方向,由各種測控儀器與公}算機(jī)構(gòu)成的集數(shù)據(jù)采集、傳輸與處理為一體的網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng),將成為今后測控領(lǐng)域的主導(dǎo)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)化儀器、網(wǎng)絡(luò)化傳感器、測控公}算機(jī)、專家知識庫甚至測試人員都將作為網(wǎng)絡(luò)資源的一部分由整個網(wǎng)絡(luò)共享,用戶可以在任意地點(diǎn)操縱網(wǎng)絡(luò),完成測試控制任務(wù)。
4.通用軟件技術(shù)
通用測試軟件平臺,是在系統(tǒng)級的硬件與通用的用戶需求之間構(gòu)筑一個通用集成測試環(huán)境,具有儀器控制、代碼自動生成、數(shù)學(xué)分析處理、報表自生成等功能,能夠滿足多型號武器裝各的測試需要。通用測試軟件平臺的基本測試思想為:
a.通用測試軟件應(yīng)和通用ATE/ATS系統(tǒng)硬件平臺相適應(yīng),建立符合“二化”要求的軟件平臺,并充分少卜發(fā)公}算機(jī)強(qiáng)有力的軟件功能,使通用測試系統(tǒng)的易用性、可維護(hù)性更強(qiáng)。
b.通用測試軟件應(yīng)該是一個可剪裁的軟件公共平臺,軟件少卜發(fā)人員可根據(jù)通用測試系統(tǒng)對軟件功能的要求,在此通用集成測試環(huán)境中進(jìn)行功能增減及參數(shù)的選配,達(dá)到提高測試軟件的質(zhì)量、縮短軟件研制周期、降低軟件研制費(fèi)用的目的。
c.采用流程設(shè)公}的方式自動生成測試軟件,使測試軟件具有圖形化、模塊化的結(jié)構(gòu)和統(tǒng)一、良好的用戶界而,并具有良好的交互性和少卜放性。
通用測試軟件平臺的主要目標(biāo)是提供一個集程序自動生成、編輯于一體的集成化測試程序少}-發(fā)環(huán)境。它通過直觀的人機(jī)對話輸入測試參數(shù)。它的直接好處是給予用戶充分控制模件低層的自由,能充分發(fā)揮模件的性能,最大限度地滿足用戶的各種測試要求。
5.測控和診斷一體化技術(shù)
在使用過程中,為保證安全和可靠性,要求對武器裝各進(jìn)行以性能檢測和故障診斷為主的技術(shù)保障:小僅要能實時、快速、精確地對多種參數(shù)進(jìn)行測試,而目_要完成大量的數(shù)據(jù)和信自、的記錄。由此可見,少卜發(fā)和研制適合現(xiàn)代武器裝各技術(shù)保障要求的檢測維修系統(tǒng)具有重要意義。通用自動檢測與智能診斷系統(tǒng)可用于武器系統(tǒng)的綜合測試、參數(shù)裝定、發(fā)射瞄準(zhǔn)及發(fā)射控制等過程中,實時錄取系統(tǒng)的信號和數(shù)據(jù),并進(jìn)行實時或后續(xù)的智能分析,可以很好地實現(xiàn)在作戰(zhàn)全過程中的故障監(jiān)測與診斷。
故障診斷是現(xiàn)代測試系統(tǒng)中小可缺少的一個重要環(huán)節(jié),遠(yuǎn)程診斷技術(shù)則是故障診斷技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的高級診斷技術(shù),是工nternet與診斷技術(shù)相結(jié)合的一種具有廣闊應(yīng)用前景的少卜放式遠(yuǎn)程診斷體系結(jié)構(gòu)。診斷與控制可以建立在本地服務(wù)器與遠(yuǎn)程服務(wù)器的基礎(chǔ)之上,遠(yuǎn)程診斷專家系統(tǒng)的知識庫是基于Web數(shù)據(jù)庫的7卜放式的體系結(jié)構(gòu),本地服務(wù)器中運(yùn)行本地診斷系統(tǒng)并通過工nternet與遠(yuǎn)程服務(wù)器上的診斷系統(tǒng)通信實現(xiàn)對測試系統(tǒng)的遠(yuǎn)程故障診斷任務(wù)。在遠(yuǎn)程服務(wù)器上設(shè)置了設(shè)各診斷、校準(zhǔn)和自檢專家?guī)?,對?yīng)的測試點(diǎn)分配一個工P地址,測試人員可通過測試點(diǎn)提供的信自、米運(yùn)行設(shè)各的診斷和校準(zhǔn)程序,同時,本地診斷系統(tǒng)可以通過網(wǎng)絡(luò)利用遠(yuǎn)程服務(wù)器上的資源小斷的完善自己。
二、在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用
1.外軍中的應(yīng)用
美國在20世紀(jì)80年代中后期升始制訂“通用自動測試設(shè)各(GPATE) "}劃,在軍用領(lǐng)域建立標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和模塊化自動測試設(shè)各的硬件和軟件測試平臺??哲姴捎谩澳K化自動測試設(shè)各(MATE)”標(biāo)準(zhǔn):陸軍采用“綜合測試設(shè)各系列(工FTE)”標(biāo)準(zhǔn):海軍采用“聯(lián)合自動化支持系統(tǒng)(CAS S)”標(biāo)準(zhǔn)。所有這些標(biāo)準(zhǔn)均體現(xiàn)升放的系統(tǒng)設(shè)}I- in想,使}I算機(jī)軟件成為測試系統(tǒng)的主要部分,采用標(biāo)準(zhǔn)總線系統(tǒng)(主要是VX工總線)和通用模塊化儀器組建測試系統(tǒng)。其中,“綜合測試設(shè)各系列(工FTE)”是美國國防部兩個標(biāo)準(zhǔn)化檢測設(shè)各之一,它由巡回檢測設(shè)各、基地修理間測試設(shè)各、民用等效設(shè)各、電氣修理方艙和光電測試設(shè)各等5部分組成,能測試飛機(jī)、導(dǎo)彈、裝甲車、軍艦和C工系統(tǒng)等。法國現(xiàn)階段采用的自動測試平臺系列,主要采用VX工總線硬件結(jié)構(gòu)和SMART標(biāo)準(zhǔn)體系,構(gòu)成靈活配置軟硬件結(jié)構(gòu)的通用自動測試平臺。
2.我國的應(yīng)用
過去國內(nèi)導(dǎo)彈測試設(shè)各主要以CAMAC設(shè)各為主。)抗天部門2。世紀(jì)80年代引進(jìn)該項技術(shù),并將其作為標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用到導(dǎo)彈測試系統(tǒng)中。由于CAMAC自身先天缺陷和我國制造工藝水平的原囚,其過低的可靠性己經(jīng)嚴(yán)重地影響了整個導(dǎo)彈系統(tǒng)的可靠性和戰(zhàn)術(shù)性能。
從90年代初,國內(nèi)就有廠商和科研院所少卜始跟蹤VX工技術(shù),現(xiàn)己經(jīng)少卜發(fā)了相當(dāng)數(shù)量的VX工產(chǎn)品,并在航空航天測試中逐步使用,收到了良好的效果。以VX工和PX工技術(shù)為核心的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化測試系統(tǒng),作為新的標(biāo)準(zhǔn)i h:被廣泛地應(yīng)用到武器系統(tǒng)測試中,并在武器系統(tǒng)的單元測試中設(shè)公}了自檢測功能。但總體米看,在系統(tǒng)級的測試系統(tǒng)中,缺少實用的人工智能測試技術(shù)和內(nèi)裝測試功能,與發(fā)達(dá)國家相比具有較大差距。
四、結(jié)束語
為滿足軍事領(lǐng)域的需要,ATE, ATS系統(tǒng)i h:向小型、便攜、智能化、自診斷、自校準(zhǔn)和通用化方向發(fā)展??傊?,采用一個通用測試平臺,實現(xiàn)多種武器型號在一個平臺上的橫向集成測試,軍民兩用和二軍通用的發(fā)展目標(biāo),體現(xiàn)測試技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、通用性和少卜放性的特點(diǎn),是當(dāng)今測控領(lǐng)域的發(fā)展潮流。