摘 要：介绍了军用ATE/ATS基本型系统的设计要求及原则，并阐 述其设计发展的思路方法。
关键词：军用；ATE；ATS；基本型
1 前言
近几年来，面向对象的技术在程序设计、系统建模分析和系统集成等方面得到了很广泛 的应用。面向对象的技术把世界看成是一组彼此相关，并能相互进行通信的实体即对象组成 ，这样的认识方法更接近物质世界实体的本质。基于这样的认识，在自动测试设备(ATE)和 自动测试系统(ATS)的研制生产中，实行“三化”体制，即通用化、系列化、组合化，达到 系统资源、软件资源、硬件资源共享。这样的体制是当今世界各国宇航测试技术、各类军事 装备测试技术的发展方向。
现代社会中的电子产品只有相当短的生命期，根据IT界著名的“摩尔定律”，集成芯片 每18个月面积缩小一倍，性能却提高一倍。因此，几年前甚至几个月前很先进的技术产品， 在今天已经被淘汰掉了，而软件通常与硬件捆绑在一起，因而两者也会一起过时。硬件和软 件的可使用寿命受到被测商用器件迅速进步的限制，更新周期有5年，甚至更短的时间。
但军用ATE和军用ATS的情况却并非如此，这类系统一般有很长的支持寿命。战场武器系 统有20年，甚至更长的寿命，系统退役前几乎所有的商业成品设备和技术(COTS)都已过时。 这里的商业成品设备和技术(Commercial Off The Shelf)，指采用开放的工业标准、低廉的 设备价格、有效的技术支持和最新技术的商业产品和技术。因此研制面向被测对象的ATE和A TS的基本型系统，充分发挥系统的继承性、多样性和稳定性，确保测试系统性能最佳、持续 性最好，显得尤为重要。
我国还是一个发展中国家，经济实力还不是很强，武器装备的检测维修设备的整体水平 还较低，门类很多，可靠性、可维护性和可操作性都不高。单凭目前的检测维修设备和技术 保障人员的素质，难以满足训练和实战的要求。目前，国外先进国家的军事装备检测维修思 想已从“以预防为主”发展到“以可靠为中心，可靠性、可维护性、可测试性并重”。检测 维修方法已从单一的定时检测维修发展到视情检测维修或定时与视情相结合。要达到这一步 ，必须以先进的检测设备和检测手段为先决条件。因此，我国的武器装备迫切需要一种通过 标准硬件组合和通过不依赖于硬件的测试软件就可以适应多种类型武器系统的通用化的、自 动化的检测系统，以改变当前检测系统落后于武器系统的状况，适应新型武器装备系统的发 展要求和打赢一场高技术条件下的局部战争的战略总目标。
因此，根据被测装备对象的特点，抽象和封装对象的共有属性、保护属性和私有属性， 选择最佳的主流商业成品设备和技术，组建我国自己的满足三化标准的军用自动测试基本型 系统则成为必然。
2 军用ATE/ATS基本型系统设计原则
建立我国军用ATE/ATS基本型系统，实际上就是建立武器装备系统的长期稳定可靠的后 勤保障体系，必须遵循以下原则：
1) 必须以满足部队作战需求，提高战斗力、降低全寿命周期费用、缩短研制周期，提 高产品质量和可靠性、维修性与保障性为基本目标，以满足未来高技术战争的需要为根本出 发点。
2) 必须贯彻科研、生产、使用相结合的原则，强调使用方在论证中应提出“三化”的 定性要求和定量指标，充分发挥使用部门需求的牵引作用和各部门的优势，统一认识、协调 动作。
3) 坚持从军用武器系统的角度出发，在测控设备各层次，全寿命各阶段(立项阶段、论 证阶段、方案阶段、工程研制阶段、定型阶段、生产阶段、使用、维护阶段)开展通用化、 标准化、系列化的设计原则。
4) 坚持一体化设计原则，运用先进总线技术，最大限度地综合集成，实现军用测控设 备体制、技术性能、组织运用和维护等方面的一体化。
5) 坚持系统工程化原则，在充分地任务论证和需求分析基础上，采用自顶而下或自下 而上的设计方法，和模块化的设计准则，对系统进行总体设计、概要设计以及详细设计等各 个阶段的设计。设计质量保证遵循ISO9001标准。
6) 坚持基本型派生发展的原则．国外武器装备发展的总趋势是走基本型派生发展的道 路，实现“一机多用”“一机多型”，满足不同作战需求。并在研制过程中有目的地设计成 “通用部分”、“准通用部分”，重新设计“专用部分”，以派生出满足各种需求的武器装 备。
7) 坚持应用商业成品的设备和技术(Commercial Off The Shelf)，确保系统的开放性 、扩展性，优异的性能价格比和跟踪计算机、通信、微电子等方面的最新技术。同时确保系 统的可靠性、长期稳定性和战备的快速响应。
3 军用ATE/ATS基本型系统结构设计要求
根据军用ATE/ ATS基本型系统设计原则，在设计系统，确立系统体系结构时，要有明确 的设计要求和目标。
1) 总的目标是建立一个既有先进性，又有继承性的开放式软、硬件工作平台，作为军 用ATE/ATS系统的基本型，强调系统的先进性、开放性、稳定性和可靠性，力争实现“一机 多型”和“一机多用”。
2) 测试总线的确定。考虑到VXI总线是一种在世界范围内完全开放的、技术上成熟的、 适用于多个厂家生产的模块化仪器总线系统，具有通用化、系列化、模块化的显著特点和可 靠性高、抗干扰能力强，便于充分发挥计算机效能、易于利用数字信号处理等新的原理和方 法构成虚拟仪器等优点，也特别适用于恶劣环境条件和要求快速反应能力的场合，而且VXI 仪器的软硬件资源丰富，系统使用维护方便快捷。因此，在新型号研制和老型号的技术改造 中推行采用VXI总线，有利于提高军用ATE/ATS系统“三化”水平。
3) 功能模块化。模块化是标准化的一种高级形式，具有通用化和系列化的特征，是武 器测控设备“三化”的基础。因此，不仅VXI测试平台做到功能模块化，而且配电转接箱及 电源设备等也力求提高到功能模块化、程控化水平；不仅硬件功能模块化，而且软件也要实 现功能模块化。模块从设备上卸下来后。应便于单独进行测试、调整．
4) 基本型系统的定义应是树状结构的根节点，然后派生出各个分支系统。因此力求提 高基本型中通用部分的通用性能和通用层次。其通用性越强，应用范围越广，效果越好，应 用层次高，通用化的意义也越大。
5) 测控设备的设计应满足可测试性设计的要求：a.测控设备应进行综合的可测试性设 计，把机内测试、自动测试和人工测试有机地结合起来，提供符合系统诊断要求和寿命周期 费用要求的测试能力，使设备既能满足系统可测试性要求，且费用最低；b．应根据维修大 纲和测试大纲的要求，正确合理地确定测试项目和测试参数，以满足测试设备、计量检定、 故障检测和故障隔离要求及在研制和使用阶段不同维修级别的检测和维修要求。
6) 测控设备设计应满足维修性设计要求。通常包括：a．对测控设备的功能进行分析权 衡，本着实用、可靠的原则，优选标准化的设备、元器件、零部件和工具等产品，并尽量减 少品种、规格，使其结构尽量简单、维修简便；b．应通过功能、电气和机械等方面的综合 权衡，把测控设备的硬件合理地划分为不同层次的可更换单元，并扩大同一单元的使用范围 ；c．加强故障综合诊断和智能诊断的设计工作，使故障的定位及自动隔离变得简单易行。
7) 测控软件的设计要求，包括：a．和军用ATE/ATS系统硬件平台基本型相适应，测控 软件也应建立符合“三化”要求的软件平台基本型，并充分开发计算机强有力的软件功能， 使军用ATE/ ATS系统的易用性、可维护性更强；b．软件平台基本型应该是一个可剪裁的软 件公共平台，软件开发人员可根据军用ATE/ATS系统对软件功能的要求，在基本型基础上进 行功能增减及参数的选配，达到提高测试软件的质量、缩短软件研制周期、降低软件研制费 用的目的；c．为提高软件质量，对所有测试软件都要进行测试，包括：软件单元测试、功 能测试、基本结构测试、数据流测试；并给出测试结果报告。
4 军用ATE/ATS基本型系统设计思路
为适应现代高新技术武器装备日益增长的维修保障要求，军用ATE/ATS将继续沿着模块 化、系列化、标准化方向发展，同时将加大采用各种新技术(如新型系统总线技术、高性能 计算机技术、人工智能与专家系统技术等)的力度，进一步改善ATE的技术性能。在设计军用 ATE/ATS基本型系统时，应着重考虑以下几个步骤：
1) 对系统进行详细的需求分析，了解系统的总的需求，总结系统的内部、外部属性。
综合考虑一类系统或几类系统的共性，抽象化所有系统的通用需求，确定系统对象的公共部 分(即通用部分)、保护部分(即准通用部分)和私有部分(即专用部分)。并对该基本型系统的 特性，如封装性、多样性、继承性等进行一一检验。
2) 根据需求，确立系统的体系结构，解决方案设计。
体系结构包括测试系统拓扑结构，硬件平台、软件系统平台及应用程序框架等。其中测 试系统拓扑结构，包括总线系统构成、系统控制方式、总线系统配置、通信网络结构、分布 式多机箱结构、多总线复合体系结构等；硬件平台是测试系统体系结构最基本的组成部分， 也是最重要的部分，应大量采用COTS技术和产品，降低军事装备研制、开发、生产和使用维 护中所需的各种测试设备的费用，进一步提高系统的标准化程度，而硬件设计规范必须采用 国际上先进的、成熟的工业标准，以保持功能模件的兼容性；软件系统平台必须采用VPP联 盟规定的系统框架，保证系统能够实现互换性和互操作性的要求。
根据当前应用情况和今后发展前景，应首先考虑采用VXI总线作为ATE的总线标准。VXI 总线是一种开放式的系统结构，它支持高达32/ 64位的数据/地址传输，数据传输速率高， 接口连接方便，可实现小型化且开发周期短、成本价格低，已成为IEEE-1155-1992标准，系 统资源丰富，技术先进。
系统拓扑结构的方案设计，是接下来设计的重点。内容有：a).根据在特定应用环境下 对测试系统控制器的要求，选择GPIB-VXI控制器、MXI-VXI控制器、1394-VXI控制器或VXI总 线嵌入式计算机。b).根据被测、被控对象要求、完成系统拓扑结构及系统层次的设计，在 总线制基础上保证测量系统的输入、输出通道功能模板及所需测量用的各类仪器模件，在总 线标准化、模块化基础上，完成总线系统配置。c).确定系统的通信需求，根据相关的通信 标准协议，解决模块之间、系统之间的通信网络结构设计。d).根据任务规模和测试仪器的 数量，构造具有典型意义的多机箱系统结构和总线复合体系结构，采用的结构方式有MXI扩 展的多机箱系统，1394构成的多机箱系统和各种拓扑结构的局域网系统等多种连接方式。
3) 根据需求分析和方案设计，进入方案实施阶段。
这一阶段包括系统的概要设计、详细设计，专用软件和硬件的开发，测试夹具和适配器 的设计和制造，接线，系统集成，生成设计文档，测试和支持计划等工作。
根据测试基本型系统的特点，选择和设计通用的硬、软件平台，是保证基本型系统性能 价格比优异的关键，使硬件平台建立高度标准化及开放式的模块化结构，降低成本，缩短系 统开发时间，确保系统的长期可用性。在大量调研的基础上，把测试所需的仪器分门分类建 立数据库，根据实际需求，选择仪器模块。而系统模块选择，则根据前面方案设计的情况， 选择适当尺寸、功耗、传输速率的0槽模块，并根据系统和模块尺寸，槽数，每个电源电压 的功率，制冷能力和VXI背板连接(P1,P2,与/ 或P3)，选择测试机箱。为了保证系统模块能 够即插即用，各个模块以及系统都严格要求遵守VPP标准，选择应用广泛、技术先进 成熟的 操作系统平台和应用软件开发平台以及安全可靠的数据操作平台。统一底层接口为VISA接口 ，即虚拟仪器软件结构(Virtual Instrument Software Architecture)。大力发展虚拟仪器 ，进一步发展物理仪器的虚拟化、软件化，软件实现的功能将完成现在许多仪器才能 完成的功能，具有开放性、模块化、复用性和互换性等特点，成为高度集成的测试设备。
由于采用VXI、VXI Plug&Play、IVI等标准，实现了系统的互换性和互操作性。涉及到 测试系统应用方面，应大力发展测试程序的应用框架和测试程序的自动生成器，提高软件框 架的适应性更加便利地针对武器型号系统使用仪器，完成测试应用，实现应用级的即插即用 。另外，增加对嵌入式测试支持技术的投入，完善系统的可测试性分配和可测试性设计。机 内测试(Built-in Test)是提高武器系统的机动性、灵活性、可靠性和可维护性的重要手段 ，能减少武器系统的保障维修费用，提高武器系统的战备完好性，是未来武器系统设计必须 采取的手段之一。
4) 系统维护和支持阶段。
测试系统在投入使用后，目标是完善武器系统的性能，维护武器装备的作战效能，最大 限度地保证武器系统的可靠性和可维护性。而测试基本型系统本身的维护和支持，以及对被 测对象可靠性的影响，是今后基本型系统发展的一个重要课题。■
基金项目：总装备部基金项目：97J17.6.4 HT0601
作者简介：于功敬(1966-)，男，黑龙江哈尔滨市人，北京航天测控 公司高级工程师，硕士，主要从事通用测试工程和系统仿真。
作者单位：于功敬(北京航天测控公司，北京 100830)
参考文献：
［1］GJB2901-97.VXI总线系统规范［S］.1997.
［2］VXI Plug&Play System Alliance,VPP-2:System Frameworks Specification, Rev.4.0［S］.1996-01-29.
［3］于功敬、张韬，VXI通用测试软件框架结构的研究［J］.计算机自动测量与控 制，1999，(3).
