盧旻昊

(中國電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所,南京 210007)

基于ABBET的雷達(dá)ATS體系結(jié)構(gòu)

盧旻昊

(中國電子科技集團(tuán)公司第二十八研究所,南京 210007)

摘要：面向信號(hào)的ATS體系結(jié)構(gòu)在當(dāng)前雷達(dá)ATS的開發(fā)和應(yīng)用中存在諸多局限。本文分析了雷達(dá)ATS的相關(guān)特性,圍繞特性需求在ABBET標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上提出5層雷達(dá)ATS體系結(jié)構(gòu)。對(duì)各層的作用、機(jī)制進(jìn)行了深入探討,給出相關(guān)概念描述,并基于5層體系結(jié)構(gòu)闡述了基礎(chǔ)框架與擴(kuò)展框架的實(shí)現(xiàn)方式。該體系結(jié)構(gòu)在雷達(dá)ATS研制工作中已有運(yùn)用,能夠反映系統(tǒng)特性,可以為新一代雷達(dá)ATS的開發(fā)提供新的研究思路。

關(guān)鍵詞:ABBET;雷達(dá)ATS;體系結(jié)構(gòu)

0引言

目前,雷達(dá)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)(ATS)大多采用面向信號(hào)的ATS體系結(jié)構(gòu)。該體系結(jié)構(gòu)主要關(guān)注ATS的通用性、互換性問題,其基本思想是:在儀器驅(qū)動(dòng)層面采用設(shè)備無關(guān)協(xié)議對(duì)儀器的測(cè)試能力進(jìn)行描述,并提供統(tǒng)一的、完備的驅(qū)動(dòng)接口,從而實(shí)現(xiàn)了測(cè)試設(shè)備的互用;在測(cè)試控制層面以某一類型“信號(hào)”作為測(cè)試需求定義的基本單位,并采用信號(hào)分類簡化測(cè)試控制過程,通過平臺(tái)無關(guān)的“信號(hào)”定義實(shí)現(xiàn)了測(cè)試程序集(TPS)的跨平臺(tái)使用[1-2]。

近年來,隨著雷達(dá)系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展,面向信號(hào)的雷達(dá)ATS體系結(jié)構(gòu)逐漸遇到瓶頸,主要表現(xiàn)在以下方面:(1)在被測(cè)信號(hào)方面,信號(hào)頻率上升、信號(hào)關(guān)聯(lián)程度提高,傳統(tǒng)儀器及其以IVI為代表的儀器驅(qū)動(dòng)已無法滿足被測(cè)件的測(cè)試需求;(2)在雷達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面,其集成化程度迅速提高,以分系統(tǒng)為基礎(chǔ)劃分的領(lǐng)域邊界愈漸模糊,信號(hào)形式日趨多樣化,導(dǎo)致信號(hào)分類的抽象、簡化效用大幅降低;(3)在雷達(dá)綜合保障的應(yīng)用需求方面,傳統(tǒng)的三層維修體系趨向融合,新一代ATS必然是結(jié)合雷達(dá)中央BIT、雷達(dá)系統(tǒng)檢測(cè)、LRU檢修的一體化綜合保障平臺(tái),面向信號(hào)的體系結(jié)構(gòu)在其測(cè)試項(xiàng)目組織、TPS構(gòu)建等方面與系統(tǒng)級(jí)綜合保障平臺(tái)相比有較大差異。

國內(nèi)外一些研究人員提出了基于ABBET的ATS體系結(jié)構(gòu),但其結(jié)構(gòu)框架、測(cè)試組織方式本質(zhì)上仍未脫離面向信號(hào)的體系結(jié)構(gòu)。

本文在ABBET基礎(chǔ)上提出一種ATS體系結(jié)構(gòu),用以解決雷達(dá)ATS研發(fā)過程中的上述問題。

1ABBET體系結(jié)構(gòu)的指導(dǎo)思想[3]

IEEE1226(ABBET)標(biāo)準(zhǔn)作為廣域測(cè)試環(huán)境的指導(dǎo)性標(biāo)準(zhǔn),其指導(dǎo)思想可歸納為以下兩點(diǎn):

(1) 在基礎(chǔ)框架(FoundationFramework)層次,根據(jù)實(shí)際應(yīng)用要求以及特定領(lǐng)域的規(guī)范[1]對(duì)功能模塊按照測(cè)試對(duì)象(TestObject)的方式進(jìn)行封裝,向上層提供應(yīng)用接口。

(2) 在擴(kuò)展框架(ExtensionFramework)層次,通過測(cè)試應(yīng)用框架(TestApplicationFramework)對(duì)基礎(chǔ)框架提供的功能模塊進(jìn)行組織、抽象、管理,并向特定的應(yīng)用程序與開發(fā)工具提供測(cè)試對(duì)象、測(cè)試技術(shù)、測(cè)試資源、測(cè)試需求等相關(guān)服務(wù)[1]。

圖1　ABBET體系架構(gòu)

ABBET實(shí)質(zhì)上提出了一個(gè)廣義的、完全開放的 “測(cè)試資源庫”,基于庫中的相關(guān)資源,根據(jù)領(lǐng)域特點(diǎn)進(jìn)行重構(gòu),從而快速組裝形成應(yīng)用測(cè)試系統(tǒng)?；谝陨纤悸?ATS架構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是對(duì)“測(cè)試資源庫”組織、運(yùn)行、管理方法的討論與研究。

2雷達(dá)ATS體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是構(gòu)建雷達(dá)ATS的核心,為滿足新一代雷達(dá)系統(tǒng)的測(cè)試需求與發(fā)展趨勢(shì),其ATS體系結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出一定的系統(tǒng)特性。本文在分析系統(tǒng)特性的基礎(chǔ)上構(gòu)建雷達(dá)ATS體系結(jié)構(gòu)。

2.1雷達(dá)ATS體系結(jié)構(gòu)特性

從新一代雷達(dá)ATS的需求出發(fā),對(duì)比現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行分析,雷達(dá)ATS體系結(jié)構(gòu)應(yīng)具有以下功能需求:

(1) 快速重組和重配置[4]

通過IEEE1641、ATML等標(biāo)準(zhǔn),現(xiàn)有的ATS已基本實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)測(cè)試設(shè)備(主要是IVI支持的8類測(cè)試儀表)的互換性以及TPS的可移植性。而新一代雷達(dá)ATS更加依賴以專用測(cè)試設(shè)備、BITE以及系統(tǒng)、分系統(tǒng)特定領(lǐng)域內(nèi)分析、測(cè)試、診斷算法等組成的非標(biāo)測(cè)試資源。因此,雷達(dá)ATS不但需要考慮標(biāo)準(zhǔn)資源,更加應(yīng)該考慮以非標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試資源為主的組織內(nèi)部資源庫的整合應(yīng)用情況?？焖僦亟M和重配置是指從當(dāng)前測(cè)試資源庫中快速提取相關(guān)資源,構(gòu)建新ATS的能力。

(2) 易于理解與透明性

在當(dāng)前雷達(dá)系統(tǒng)的研制過程中,測(cè)試與研發(fā)相互結(jié)合得愈加緊密。測(cè)試需求的提出、測(cè)試用例的構(gòu)建往往需要由系統(tǒng)、分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員負(fù)責(zé)。易于理解與透明性是指測(cè)試用例的開發(fā)、ATS的使用應(yīng)直接面向測(cè)試需求、屏蔽測(cè)試項(xiàng)目執(zhí)行與設(shè)備控制過程,從而易于被用戶理解與掌握。

(3) 并行性

隨著雷達(dá)系統(tǒng)規(guī)模與集成度的提升,為滿足雷達(dá)中央BIT、雷達(dá)系統(tǒng)檢測(cè)需求,提高測(cè)試效率,ATS應(yīng)具備并行測(cè)試與綜合判斷的能力。并行性是指多個(gè)測(cè)試項(xiàng)目同時(shí)執(zhí)行、數(shù)據(jù)分析同時(shí)開展、根據(jù)多數(shù)據(jù)統(tǒng)一決策的能力。

2.2基于ABBET的雷達(dá)ATS體系結(jié)構(gòu)

本文在ABBET體系架構(gòu)基礎(chǔ)上提出了新的層次化體系架構(gòu),如圖 2所示[5]。

圖2　基于ABBET的雷達(dá)ATS體系結(jié)構(gòu)

該體系結(jié)構(gòu)包括測(cè)試資源層、對(duì)象匯聚層、測(cè)試調(diào)度層、基礎(chǔ)展示層與應(yīng)用程序?qū)?。其?基礎(chǔ)資源層對(duì)應(yīng)ABBET體系架構(gòu)的基礎(chǔ)框架,頂層應(yīng)用程序?qū)訉?duì)應(yīng)ABBET體系架構(gòu)的應(yīng)用程序和開發(fā)工具,擴(kuò)展框架分為對(duì)象匯聚層、測(cè)試調(diào)度層與基礎(chǔ)展示層。

該體系機(jī)構(gòu)圍繞其功能需求進(jìn)行設(shè)計(jì):在基礎(chǔ)資源層構(gòu)建可復(fù)用的測(cè)試資源庫,在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)ATS的快速重組和重配置;對(duì)象匯聚層負(fù)責(zé)處理測(cè)試資源同步與并發(fā)的管理;通過對(duì)象匯聚層、測(cè)試調(diào)度層、基礎(chǔ)展示層進(jìn)行多層組合與封裝,實(shí)現(xiàn)圖形化的開發(fā)與展示,滿足用戶對(duì)易于理解與透明性的需求。

2.3基礎(chǔ)資源層

基礎(chǔ)資源層實(shí)現(xiàn)了相對(duì)穩(wěn)定的 “測(cè)試資源庫”,組織內(nèi)部、外部可復(fù)用資源經(jīng)過簡單的面向?qū)ο蠓庋b,即可納入庫中,并進(jìn)行分類、索引。

測(cè)試資源庫的實(shí)現(xiàn)需要項(xiàng)目、技術(shù)的積累,其整合了ATS、被測(cè)對(duì)象、外部標(biāo)準(zhǔn)等所有相關(guān)資源,是快速重組和重配置形成新ATS的基礎(chǔ)。

測(cè)試對(duì)象的設(shè)計(jì)借鑒面向?qū)ο蟮腂ridge模式,采用接口和實(shí)現(xiàn)分離的方法。測(cè)試資源的基本單位是方法或?qū)傩?方法/屬性組成接口,再經(jīng)封裝成為測(cè)試對(duì)象,如圖 3所示。

圖3　ATS測(cè)試資源的組織方式

基于ABBET的雷達(dá)ATS體系結(jié)構(gòu)中測(cè)試資源庫分為集成庫與非集成庫。任意測(cè)試相關(guān)資源經(jīng)面向?qū)ο蠓庋b后,均可納入非集成庫;非集成庫的資源分類、拆解、組合形成基本的、具備一定通用性的操作單元,經(jīng)測(cè)試后納入集成庫。庫中的測(cè)試資源之間可互相組合復(fù)用,但集成庫不得使用非集成庫的資源。

集成庫與非集成庫中方法或?qū)傩跃捎藐P(guān)鍵詞(KeyWord)進(jìn)行檢索。

基礎(chǔ)資源層將測(cè)試資源分為以下6種測(cè)試對(duì)象:

(1) 設(shè)備及驅(qū)動(dòng)包括通用、專用測(cè)試設(shè)備及設(shè)備與被測(cè)對(duì)象的控制程序;

(2) 處理算法包括特定測(cè)試信號(hào)的處理算法及軟件;

(3) 描述定義指測(cè)試過程、信號(hào)、被測(cè)對(duì)象信息等基本測(cè)試定義的相關(guān)接口,如支持IEEE1445、IEEE1641、Atlas、Atml的相關(guān)接口等;

(4) 測(cè)試過程算法用以支持不同測(cè)試與診斷算法的接口集合,包括依賴模型、故障字典、IEEE1232等;

(5) 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試過程用戶利用開發(fā)工具定義的具備一定通用性的測(cè)試過程,可納入集成庫;

(6) 應(yīng)用支撐包括界面元素、顯示控件、標(biāo)準(zhǔn)視圖等應(yīng)用程序的相關(guān)模塊。

2.4對(duì)象匯聚層

對(duì)象匯聚層是在基礎(chǔ)資源層檢索、抽取相應(yīng)的測(cè)試對(duì)象、接口及方法/屬性,并按當(dāng)前ATS需求對(duì)其進(jìn)行二次封裝后形成ATS內(nèi)部方法集,是實(shí)現(xiàn)ATS快速重組和重配置的過渡層。

對(duì)象匯聚層的作用有:

(1) 處理基礎(chǔ)資源層方法/屬性的同步與并發(fā)關(guān)系,這是滿足ATS并行性的關(guān)鍵。主要處理的內(nèi)容包括測(cè)試設(shè)備互斥訪問、測(cè)試對(duì)象實(shí)例的管理及運(yùn)行狀態(tài)的維護(hù)。

(2) 實(shí)現(xiàn)描述定義與其他測(cè)試對(duì)象的關(guān)聯(lián)。ATS通過描述定義方法/屬性,讀取預(yù)先設(shè)定的測(cè)試數(shù)據(jù)、信號(hào)、先驗(yàn)知識(shí)、展示方式等,并將其作為其他方法的輸入。基礎(chǔ)資源層主要考慮測(cè)試資源的通用性及可復(fù)用性,對(duì)于其中細(xì)粒度、設(shè)備相關(guān)的資源,需要在對(duì)象匯聚層對(duì)抽取的資源進(jìn)行重新組合或封裝。

2.5測(cè)試調(diào)度層

測(cè)試調(diào)度層負(fù)責(zé)ATS的測(cè)試控制,為測(cè)試過程的執(zhí)行提供了統(tǒng)一的運(yùn)行架構(gòu)。關(guān)于測(cè)試調(diào)度層給出如下定義:

定義1:測(cè)量(MEAS)。測(cè)量指采用測(cè)試設(shè)備對(duì)被測(cè)對(duì)象施加或采集信號(hào),經(jīng)過計(jì)算形成相關(guān)數(shù)據(jù)的過程。測(cè)量之間可嵌套。

MEAS:=|

定義2:判斷(JUDGE)。判斷指根據(jù)測(cè)量或判斷的產(chǎn)生的結(jié)果集,采用相應(yīng)算法對(duì)結(jié)果集進(jìn)行分析,給出后續(xù)動(dòng)作的過程。

JUDGE:=

以上定義中,ACT表示動(dòng)作,即對(duì)象匯聚層提供的方法;RESULT表示經(jīng)測(cè)試后形成的結(jié)果,即原始測(cè)試數(shù)據(jù);PRE表示本次測(cè)量的注釋、文檔或圖形表示,用以支持測(cè)試方法的預(yù)先定制及測(cè)試過程的動(dòng)態(tài)展示;ARITH表示判斷中采用的算法,同樣為對(duì)象匯聚層提供的方法;NEXT表示后續(xù)測(cè)量或判斷,即NEXT:=;RESULT_SET表示結(jié)果集,指測(cè)量生成的相關(guān)數(shù)據(jù)或結(jié)果集自身組成的集合,即RESULT_SET:={RESULT_SET}|。

測(cè)量、判斷是基于ABBET的雷達(dá)ATS測(cè)試過程的基本單元,具備并發(fā)運(yùn)行能力。通過后續(xù)測(cè)量/判斷指向,測(cè)試調(diào)度層將測(cè)試過程的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)定義為具備一個(gè)起始節(jié)點(diǎn)及一個(gè)終結(jié)點(diǎn)的有向圖[6]。測(cè)試過程執(zhí)行的示意圖如圖 4所示。

圖4　測(cè)試過程拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖

有向圖中,測(cè)量至測(cè)量、測(cè)量至判斷之間的關(guān)聯(lián)是預(yù)先規(guī)劃的,而判斷的后續(xù)測(cè)量或判斷可預(yù)先規(guī)定,也可根據(jù)當(dāng)前的結(jié)果集,采用預(yù)定算法現(xiàn)場(chǎng)決定。有向圖的終結(jié)點(diǎn)為判斷節(jié)點(diǎn),是故障診斷與故障隔離的執(zhí)行結(jié)果。此時(shí),有向圖的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)僅僅反映了測(cè)試按順序或并行執(zhí)行的情況,與故障隔離算法無關(guān)[7]。

根據(jù)定義1,在測(cè)量之間,測(cè)量對(duì)判斷可作嵌套。因此,測(cè)試過程中預(yù)先規(guī)定的部分可作為測(cè)試過程中的一個(gè)整體進(jìn)行復(fù)用。

2.6基礎(chǔ)展示層

基礎(chǔ)展示層為界面元素、顯示控件、用戶視圖的集合。其中,用戶視圖封裝了用戶輸入處理、測(cè)試過程中的圖形顯示等。基礎(chǔ)展示層將用戶視圖從應(yīng)用程序布局中獨(dú)立出來,使具備相對(duì)固定模式的顯示、操作成為可復(fù)用模塊。

基礎(chǔ)展示層中,測(cè)試過程顯示的最小單位是測(cè)量和判斷,二者的定義中包括注釋、文檔或圖形表示,由相關(guān)視圖負(fù)責(zé)顯示。

2.7應(yīng)用程序?qū)?/p>

應(yīng)用層是面向用戶的界面,負(fù)責(zé)將基礎(chǔ)展示層的視圖和模塊整合入統(tǒng)一應(yīng)用程序中。

開發(fā)工具包括信號(hào)定義、測(cè)試過程定義、輔助信息的圖形編制環(huán)境。

3基于ABBET的雷達(dá)ATS體系結(jié)構(gòu)框架實(shí)現(xiàn)

3.1基礎(chǔ)框架

在基于ABBET的雷達(dá)ATS體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)框架內(nèi),規(guī)定了測(cè)試資源庫的構(gòu)建及組織方式。

圖5　基礎(chǔ)框架體系示意圖

如圖5所示,在資源的通用性方面,從單一項(xiàng)目資源復(fù)用成為組織資源,再到通用資源,根據(jù)其可適用范圍進(jìn)行分類[8]。

在資源的復(fù)用層次方面,對(duì)象匯聚層、測(cè)試調(diào)度層、基礎(chǔ)展示層,各層次資源均可作為上層復(fù)用的對(duì)象。

測(cè)試資源庫的建立,使ATS開發(fā)過程由自頂向下規(guī)劃,自底向上實(shí)現(xiàn)的開發(fā)過程,轉(zhuǎn)變?yōu)槟K化拼裝,增量式開發(fā)。

ATS系統(tǒng)發(fā)展至今,各單位均積累了相當(dāng)多的各類測(cè)試資源,對(duì)現(xiàn)有資源進(jìn)行分類、重組、規(guī)范化,并形成資源的迭代更新,是實(shí)現(xiàn)ATS快速重組和重配置的關(guān)鍵。

3.2擴(kuò)展框架

基于ABBET的雷達(dá)ATS體系結(jié)構(gòu)擴(kuò)展框架的體系結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6　擴(kuò)展框架體系示意圖

擴(kuò)展框架體系在對(duì)象匯聚層基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了多次抽象?；跍y(cè)量可迭代的特性,基本測(cè)量與判斷組成測(cè)試子過程,測(cè)試子過程又可迭代形成測(cè)試項(xiàng)目,從而形成測(cè)試過程。

通過在測(cè)試調(diào)度層的4次抽象,將基本的算法與設(shè)備相關(guān)驅(qū)動(dòng)等匯聚成為可復(fù)用的測(cè)試項(xiàng)目,可提高設(shè)備透明性,簡化測(cè)試過程的描述,更加符合用戶的使用習(xí)慣。

4結(jié)束語

本文討論了雷達(dá)ATS領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀,總結(jié)分析了雷達(dá)ATS的相關(guān)特性,在此基礎(chǔ)上提出了基于ABBET的5層體系結(jié)構(gòu)。該體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)資源層實(shí)現(xiàn)了相對(duì)穩(wěn)定的 “測(cè)試資源庫”,通過各種類型的資源復(fù)用,實(shí)現(xiàn)ATS快速重組和重配置;通過對(duì)象匯聚層處理ATS資源的并發(fā),并在測(cè)試調(diào)度層提供了邏輯支持;測(cè)試調(diào)度層給出了測(cè)試過程的描述、定義方式,通過多層抽象,實(shí)現(xiàn)了對(duì)于具備測(cè)試項(xiàng)目執(zhí)行與設(shè)備控制過程的透明性,從而易于被用戶理解;基礎(chǔ)展示層則實(shí)現(xiàn)了用戶視圖的可復(fù)用性,使其能夠快速應(yīng)用于不同的界面框架。本文提出的基于ABBET的雷達(dá)ATS體系結(jié)構(gòu)已用于某雷達(dá)ATS產(chǎn)品的研制。實(shí)際應(yīng)用表明本文提出的基于ABBET的5層雷達(dá)ATS體系結(jié)構(gòu)滿足當(dāng)前與新一代雷達(dá)ATS的特性,能夠?yàn)槲磥砝走_(dá)ATS研究與開發(fā)提供參考。

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RadarATSarchitecturebasedonABBET

LUMin-hao

(No.28ResearchInstituteofCETC,Nanjing210007)

Abstract:The signal-oriented ATS architecture has many limitations in the development and application of the current radar ATS. The characteristics of radar ATS are analyzed, and according to the feature requirements, the five-layer radar ATS architecture is proposed based on the ABBET standards. The functions and mechanism of each layer are discussed in depth with relevant concept descriptions. Besides, the implementation methods of the foundation framework and the extension framework are elaborated based on the five-layer architecture. The architecture has been used in the development of radar ATS, and can reflect the characteristics of the system, providing a new research idea for the development of the new generation radar ATS.

Keywords:ABBET; radar ATS; architecture

收稿日期:2016-05-15

作者簡介:盧旻昊(1979-),男,工程師,碩士,研究方向:情報(bào)偵察設(shè)備的研制與保障。

中圖分類號(hào):TP29

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號(hào):1009-0401(2016)02-0061-05