鄭文榮 夏清濤

（海軍工程大學(xué)電子工程學(xué)院 武漢 430033）

1 BIT技術(shù)

信息化條件下的現(xiàn)代戰(zhàn)爭對裝備自身可測試性提出了更高的要求，機內(nèi)測試（Built－in test）BIT技術(shù)的應(yīng)用適應(yīng)了裝備技術(shù)的發(fā)展，提高了故障診斷精確性、顯著地縮短診斷時間、降低維修保障成本和對維修人員的技能要求，從而提高裝備的完好率。BIT是指“系統(tǒng)、設(shè)備內(nèi)部提供的檢測、隔離故障的自動測試能力”，即系統(tǒng)或設(shè)備本身具備進行故障檢測、隔離或診斷的自動測試能力，而用于完成BIT功能的可以識別的硬件叫機內(nèi)測試設(shè)備（BITE）。BIT技術(shù)的應(yīng)用彌補了采用外部ATE測試的不足，在提高設(shè)備自身故障診斷能力的同時，大大降低設(shè)備的總體維護費用［1～4］。

BIT技術(shù)最初產(chǎn)生于20世紀70年代，目的在于改善裝備的維修性、測試性和自診斷能力，并首先應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域［5］。80年代以后神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專家系統(tǒng)、模糊邏輯等智能理論和方法相繼應(yīng)用于BIT的故障診斷中，使得BIT的故障診斷能力提到大幅度的提高，并逐步解決BIT中存在的虛警問題。90年代以后，分級BIT技術(shù)、邊界掃描技術(shù)等在BIT的應(yīng)用使得BIT技術(shù)獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。在國內(nèi)，BIT的研制主要集中在航空航天和軍用裝備系統(tǒng)中，其中最為典型的是各式雷達系統(tǒng)和機載設(shè)備［6～9］。

典型的BIT系統(tǒng)設(shè)計一般具備加電／啟動BIT、周期BIT和維護BIT三種工作模式。啟動BIT主要用于執(zhí)行任務(wù)前系統(tǒng)狀態(tài)的檢查；周期BIT用于任務(wù)執(zhí)行過程中對系統(tǒng)關(guān)鍵指標或狀態(tài)的監(jiān)控；維護BIT用于系統(tǒng)維護時的系統(tǒng)的故障檢測與隔離。典型的BIT工作流程如圖1所示，BIT系統(tǒng)在各種工作模式下能夠檢測系統(tǒng)中存在的故障，并將故障定位到可更換單元（Line replace unit，LRU）。

2 武器系統(tǒng)BIT設(shè)計與實現(xiàn)

BIT是測試大型復(fù)雜電路的有效方法，BIT由硬件本身執(zhí)行完成的可測性設(shè)計技術(shù)［5～7］。在武器系統(tǒng)中，BIT模塊是可測性設(shè)計的重要組成部分，在各個分系統(tǒng)中都有相應(yīng)的檢測點和檢測電路，可實現(xiàn)對系統(tǒng)內(nèi)可更換部件的故障診斷。

2.1 BIT診斷體系

線性反饋移位寄存器LFSR是BIT中最常見的一種硬件結(jié)構(gòu)，在某復(fù)雜控制系統(tǒng)診斷體系中，將LFSR作為響應(yīng)分析器。自診斷體系中的響應(yīng)分析器由單輸入16階外部異或型LFSR線性反饋移位寄存器組成，其中的第7，9，12，16位反饋到輸入端中，診斷體系組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 BIT檢測與診斷體系

其中ATPG為測試模式生成，ROM存儲器存儲無故障電路響應(yīng)。LFSR響應(yīng)分析器如圖3所示，反饋多項式可表示為式（1）：

圖3 LFSR響應(yīng)分析器

LFSR的狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān)系如方程（2）所示：

式（3）中的矩陣A為LFSR響應(yīng)分析器的一個16×16的二進制反饋多式項的狀態(tài)矩陣。由于f（x）是簡單多項式，因此LFSR產(chǎn)生的序列是長度為216－1的最長序列?？刂葡到y(tǒng)的每一部件的均設(shè)置檢測點，每個部件檢測點壓縮輸出成為1～4個診斷位（狀態(tài)字），系統(tǒng)的所有診斷位的響應(yīng)信號選擇輸出端進入LFSR進行線性壓縮。被檢測部件電路響應(yīng)信號通過移位寄存器壓縮后輸出，通過LFSR比較壓縮響應(yīng)的狀態(tài)輸出和存儲在微程序存儲器中無故障電路的期待響應(yīng)數(shù)據(jù)來判斷被測部件電路是否存在故障。

2.2 艦炮武器系統(tǒng)BIT設(shè)計

艦炮武器系統(tǒng)作為現(xiàn)代海戰(zhàn)中進攻和防御體系的重要組成部分，為提高該武器系統(tǒng)可靠性與可維修性，在進行系統(tǒng)設(shè)計中對全系統(tǒng)中的各個單元均進行了可測試性設(shè)計，將BIT單元嵌入到各個單元模塊中，并由專門的自動檢測設(shè)備（BITE）負責完成對所屬單元與部件的檢測［11］。在某艦炮武器系統(tǒng)中，BITE自檢測設(shè)備能實現(xiàn)對系統(tǒng)的故障集中管理（包括檢測、診斷、定位）、綜合狀態(tài)監(jiān)控、模擬訓(xùn)練及數(shù)據(jù)錄取分析等功能，BITE的主要使命任務(wù)包括：

1）完成系統(tǒng)檢查、訓(xùn)練和數(shù)據(jù)錄取任務(wù)；

2）完成系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控任務(wù)；

3）完成系統(tǒng)錄取數(shù)據(jù)的分析、管理和輸出控制任務(wù)。

該艦炮武器系統(tǒng)的BITE設(shè)備與武器系統(tǒng)其他設(shè)備之間的接口包括數(shù)字接口和模擬接口。數(shù)字接口包括網(wǎng)絡(luò)接口和串行接口，網(wǎng)絡(luò)接口以報文形式交換信息，根據(jù)通信方式和功能差異，網(wǎng)絡(luò)接口可分為兩種類型：網(wǎng)絡(luò)通信接口和網(wǎng)絡(luò)偵聽接口。BITE數(shù)字接口連接示意圖如圖4所示。

圖4 艦炮武器系統(tǒng)BITE接口

BITE主控計算機通過雙冗余網(wǎng)卡接入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)與系統(tǒng)內(nèi)其他設(shè)備間的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換功能；BITE數(shù)據(jù)處理機的兩塊偵聽網(wǎng)卡分別連接系統(tǒng)交換機兩個網(wǎng)絡(luò)通信模塊的偵聽端口，實現(xiàn)對系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)交換信息的錄取功能；BITE通過串行接口連接網(wǎng)絡(luò)交換機的其中一個通信模塊，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能。BITE設(shè)備的模擬接口主要包括與搜索雷達、跟蹤雷達、光電跟蹤儀、火炮和火控二臺之間的接口。

2.3 BIT檢測點設(shè)置

為保證系統(tǒng)的可靠運行，在武器系統(tǒng)設(shè)計時通常對其組件、部件都進行了可測性設(shè)計，在每個可更換的單元組件中設(shè)置數(shù)量不等的檢測點，在檢測狀態(tài)下通過檢查檢測點的狀態(tài)字可實時掌握系統(tǒng)的工作狀態(tài)，如果存在故障可根據(jù)狀態(tài)字確定故障部位。某武器系統(tǒng)的組成部件的狀態(tài)字之一如表1所示，BITE設(shè)備檢測時根據(jù)狀態(tài)字的值對系統(tǒng)的工作狀態(tài)的判斷。

表1 狀態(tài)字表

狀態(tài)字的最低位B0代表SDC板狀態(tài)，B0為1時表示SDC板狀態(tài)正常，為0表示有故障；同理B1～B7位為1和0分別表示A／D板、D／A板、俯仰功放、方位功放、馬達電源、激磁板等部件電路處于正常狀態(tài)和故障狀態(tài)。

BITE進行檢測時，采用巡檢的方式對所有部件上的檢測點進行檢測，獲取所有檢測點的狀態(tài)字數(shù)據(jù)信息，從而對所有可更換組件的工作狀態(tài)進行判斷。在武器系統(tǒng)中，檢測結(jié)果狀態(tài)通常有設(shè)備未連接、正常、故障1和故障2。故障1是指設(shè)備故障，但能繼續(xù)工作，或設(shè)備性能下降，可以降功能使用，維護系統(tǒng)正常工作；故障2是指設(shè)備嚴重故障，無法繼續(xù)工作或者性能下降到不能維持系統(tǒng)正常工作。

3 結(jié)語

伴隨著裝備技術(shù)的發(fā)展，可靠性、可維修性和武器裝備的作戰(zhàn)性能都是戰(zhàn)斗力的重要組成部分，在艦炮武器系統(tǒng)中，可靠性與可維修性是戰(zhàn)斗力的根本保證，BIT技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到武器系統(tǒng)的各個設(shè)備中。為保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行，提高了系統(tǒng)故障診斷精確性，在系統(tǒng)組件可測性設(shè)計階段可適當增加檢測點，通過獲取更多的狀態(tài)信息，更好地實現(xiàn)檢測與診斷。BIT在武器裝備中的應(yīng)用可顯著地縮短診斷時間、降低維修保障成本和對維修人員的技能要求，從而提高裝備的完好率，對武器裝備的發(fā)展具有重要的作用。

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