劉　健

(南京電子技術(shù)研究所,　南京 210039)

?

·測試技術(shù)·

機(jī)載火控雷達(dá)生產(chǎn)線自動(dòng)測試系統(tǒng)的開發(fā)

劉健

(南京電子技術(shù)研究所,南京 210039)

針對(duì)現(xiàn)代機(jī)載火控雷達(dá)生產(chǎn)線多型號(hào)、多狀態(tài)特點(diǎn)，文中提出了該類生產(chǎn)線測試工位的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以及系統(tǒng)的軟硬件組成。參照“新一代測試系統(tǒng)”技術(shù)體系聯(lián)合架構(gòu)，并采用最新通用測試技術(shù)，解決了測試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)構(gòu)建、快速升級(jí)問題，實(shí)現(xiàn)了機(jī)載雷達(dá)產(chǎn)品數(shù)字化、一體化生產(chǎn)測試保障。

自動(dòng)測試系統(tǒng)；生產(chǎn)線；機(jī)載火控雷達(dá)

0　引　言

由于現(xiàn)代機(jī)載火控雷達(dá)研制周期大大縮短，產(chǎn)品生命周期各階段相互重疊，因此，在研制時(shí)就要考慮批產(chǎn)的問題，批產(chǎn)時(shí)又要考慮產(chǎn)品升級(jí)、功能提升的問題。但基于時(shí)間和成本考慮，不可能都設(shè)計(jì)單獨(dú)的測試系統(tǒng)，這就要求機(jī)載火控雷達(dá)生產(chǎn)線測試系統(tǒng)從實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證到產(chǎn)線測試使用的測試設(shè)備都基于同一個(gè)硬件架構(gòu)和軟件平臺(tái)，功能覆蓋全面且高度靈活，在操作自動(dòng)化的同時(shí)具有較強(qiáng)的換型能力與升級(jí)能力，具備裝備一體化精益保障[1]。這樣的測試系統(tǒng)有別于部隊(duì)使用的以排故和快速修理為目的的裝備型測試系統(tǒng)，其特點(diǎn)是：

1)使用面更廣，包括：科研人員、調(diào)試人員、質(zhì)量測試人員等。

2)測試內(nèi)容更全面：其用于雷達(dá)的生產(chǎn)調(diào)試、性能驗(yàn)證、質(zhì)量驗(yàn)收、定期檢測等。

3)測試方法更加靈活：自動(dòng)測試結(jié)合手動(dòng)調(diào)試及排故。

4)軟件設(shè)計(jì)與科研及生產(chǎn)管理相結(jié)合。

本文針對(duì)上述特點(diǎn)，在遵循“新一代測試系統(tǒng)”技術(shù)體系聯(lián)合架構(gòu)的前提下[2]，將測試診斷系統(tǒng)中的虛擬儀器、測試總線儀器、通用測試接口(CTI)， 可擴(kuò)展標(biāo)記語言(XML)構(gòu)建的通用測試信息接口與可移植的智能測試程序集(TPS)等有機(jī)集成起來，真正實(shí)現(xiàn)測試系統(tǒng)橫向和縱向的通用，用以滿足機(jī)載火控雷達(dá)靈活多變的生產(chǎn)測試需求。

1　機(jī)載火控雷達(dá)生產(chǎn)線測試工位設(shè)計(jì)

機(jī)載火控雷達(dá)被測單元通常包括：天線單元、發(fā)射單元、接收單元、信數(shù)單元、伺服單元及顯控單元。工位設(shè)計(jì)主要依據(jù)生產(chǎn)測試流程，如圖1所示約定的測試層次是非常清晰的，主要分為兩類：一類是單元測試工位，另一類是整機(jī)聯(lián)調(diào)工位，但哪些指標(biāo)在單元測，哪些指標(biāo)在整機(jī)測是需要綜合考慮不可分割的。測試重心過分安排在整機(jī)工位會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)故障時(shí)難以隔離，而單元測試如果面面俱到也會(huì)造成工作環(huán)境難以模擬，需要大量復(fù)雜的仿真設(shè)備。對(duì)此我們的基本原則是：

1)整機(jī)工位偏向于戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)，如：雷達(dá)工作方式驗(yàn)證、目標(biāo)發(fā)現(xiàn)能力驗(yàn)證、抗干擾能力驗(yàn)證等。單元工位偏向于技術(shù)指標(biāo)，如：電源驅(qū)動(dòng)力測試、微波頻譜測試、發(fā)射功率測試、定時(shí)時(shí)序測試、離散信號(hào)測試、總線接口測試等。

2)對(duì)于故障率較高的項(xiàng)目必須重點(diǎn)驗(yàn)證，發(fā)射功率在單元要測，在整機(jī)聯(lián)試也要測。

3)對(duì)于會(huì)產(chǎn)生故障隔離模糊的項(xiàng)目必須驗(yàn)證，如：伺服工位要配天線仿真設(shè)備，以免在整機(jī)測試時(shí)無法區(qū)分是伺服問題還是天線驅(qū)動(dòng)及傳動(dòng)問題。

4)基本的電源參數(shù)，如：電壓、電流、功耗要實(shí)時(shí)監(jiān)測，雖不是雷達(dá)戰(zhàn)技指標(biāo)，但測試成本低，很多隱性故障、疑難故障、亞健康狀態(tài)都能間接表征。充分利用雷達(dá)機(jī)內(nèi)檢測(BIT) 數(shù)據(jù)[3]，提高裝備的自診斷能力，事半功倍。

圖1　機(jī)載火控雷達(dá)生產(chǎn)線測試工位設(shè)計(jì)圖

對(duì)于這些不同工位，傳統(tǒng)的流水線式設(shè)計(jì)會(huì)造成資源浪費(fèi)，所以參照“新一代測試系統(tǒng)”技術(shù)體系聯(lián)合架構(gòu)，采用一套專家型綜合測試系統(tǒng)完成整套雷達(dá)單元及整機(jī)的測試工作。綜合測試帶來的好處有以下四點(diǎn)：

1)復(fù)用測試資源：如發(fā)射、接收、整機(jī)均要使用昂貴的微波測試儀器。

2)提高測試效率：雷達(dá)生產(chǎn)的各工位復(fù)雜度不同，生產(chǎn)測試壓力也不同，綜合測試可自動(dòng)均衡各單元生產(chǎn)測試的不平衡。

3)節(jié)約測試時(shí)間：單元測試結(jié)束后可直接在整機(jī)安裝架上進(jìn)行系統(tǒng)驗(yàn)證，系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)問題直接轉(zhuǎn)入單元測試，不需要包裝運(yùn)輸轉(zhuǎn)換工位。

4)不需要設(shè)計(jì)眾多的測試工位，節(jié)約生產(chǎn)空間。

2　測試系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

2.1概述

機(jī)載火控雷達(dá)生產(chǎn)線自動(dòng)測試系統(tǒng)(ATS)由自動(dòng)測試設(shè)備(ATE)和測試程序集(TPS)組成，如圖2所示。

圖2　測試系統(tǒng)平臺(tái)組成圖

2.2通用的硬件設(shè)計(jì)

2.2.1多總線融合ATE設(shè)計(jì)

該測試系統(tǒng)是一套具有目標(biāo)模擬、航電仿真、顯控仿真、自動(dòng)測試多功能多總線融合綜合ATE[4]，使用的測試系統(tǒng)總線按優(yōu)先級(jí)依次為LXI、VXI、GPIB總線。雷達(dá)總線根據(jù)需要包括：LAN、1553B、雷達(dá)專用總線等。測試系統(tǒng)的組成及總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖3所示。

圖3　測試系統(tǒng)總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

2.2.2通用接口陣列設(shè)計(jì)

測試系統(tǒng)接口的標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一是TPS可移植和互操作的基礎(chǔ)。本設(shè)計(jì)參考《GJB7286-2011航空自動(dòng)測試系統(tǒng)測試適配接口通用要求》[5]，標(biāo)準(zhǔn)采用50槽位雙層配置，上層為基本配置層，下層為擴(kuò)展配置層。根據(jù)雷達(dá)測試需求，單層25槽位已滿足要求，外形示意如圖4所示，選用4種型號(hào)接口模塊，信號(hào)類型覆蓋雷達(dá)測試所需的：電源、數(shù)字、模擬、總線。微波信號(hào)出于穩(wěn)定性考慮暫時(shí)不上通用接口陣列，采用專用微波信號(hào)適配器，按照此定義設(shè)計(jì)的測試接口能滿足不同機(jī)載雷達(dá)的測試需求。

圖4　接口陣列示意圖

2.2.3通用的工裝夾具設(shè)計(jì)

機(jī)載雷達(dá)工裝夾具主要用于解決被測單元固定和冷卻問題，設(shè)計(jì)的通用工裝夾具如圖5所示，底座設(shè)計(jì)有不同槽位用于固定被測單元，風(fēng)口也可以根據(jù)不同單元進(jìn)行移動(dòng)對(duì)接。

圖5　通用工裝夾具圖

2.3通用軟件平臺(tái)

機(jī)載火控雷達(dá)生產(chǎn)型自動(dòng)測試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)面臨的主要問題有以下五點(diǎn)：(1)測試流程要綜合考慮設(shè)計(jì)驗(yàn)證、生產(chǎn)調(diào)試、故障定位、質(zhì)量檢驗(yàn)等各方需求，既能自動(dòng)測試、快速測試，又能選項(xiàng)測試和對(duì)偶發(fā)故障進(jìn)行等待捕捉；(2)測試資源(主要是測試儀器)在生產(chǎn)時(shí)會(huì)面臨臨時(shí)抽調(diào)和更換型號(hào)，造成測試系統(tǒng)的不完整和不固定，所以軟件設(shè)計(jì)時(shí)要考慮缺項(xiàng)測試和動(dòng)態(tài)配制；(3)由于雷達(dá)設(shè)計(jì)的柔性化和軟件化，需要測試軟件也能快速跟蹤升級(jí)；(4)軟件設(shè)計(jì)要結(jié)合生產(chǎn)管理，不同人員權(quán)限不同、職責(zé)不同，可操作的內(nèi)容也不同；(5)測試系統(tǒng)要有完備的系統(tǒng)自檢和系統(tǒng)校準(zhǔn)功能。

基于上述問題，我們開發(fā)了自主產(chǎn)權(quán)的軟件平臺(tái)。該軟件平臺(tái)基于模塊化、插件式、層次化、可擴(kuò)展的構(gòu)建思路設(shè)計(jì)開發(fā)，從而減小復(fù)雜模型的耦合程度，使得功能模塊具有良好的可重用性，有利于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的裁減與擴(kuò)充。軟件平臺(tái)分為五層，層次結(jié)構(gòu)如圖6所示。層次間接口遵循標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，使得層次之間、模塊之間、與外部接口之間都按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和信息共享，以實(shí)現(xiàn)TPS與測試系統(tǒng)硬件平臺(tái)的無關(guān)性，滿足測試軟件可移植和可重用的要求[6]。

圖6　系統(tǒng)平臺(tái)軟件層次圖

該軟件平臺(tái)的特點(diǎn)如下：

1)層次化管理開發(fā)。

軟件設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)由三類人員組成，職責(zé)如下：(1)系統(tǒng)配置管理人員：負(fù)責(zé)人員、系統(tǒng)資源、儀器驅(qū)動(dòng)、信號(hào)庫、方法庫、被測單元TP的配置與管理；(2)驅(qū)動(dòng)開發(fā)人員：根據(jù)信號(hào)庫的要求，參照IVI驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范開發(fā)相應(yīng)的儀器及專用設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序；(3)TP開發(fā)人員：根據(jù)被測單元的測試需求(TRD)，選擇相應(yīng)的測試資源，編寫信號(hào)測試方法，并給出合格判據(jù)。

2)可視化編程環(huán)境。

軟件平臺(tái)采用可視化開化，編寫TP流程時(shí)，根據(jù)需要從信號(hào)定義列表和設(shè)備功能定義列表中，拖拽到TP流程開發(fā)界面進(jìn)行編輯；然后，將所有的設(shè)計(jì)保存到XML文件中，測試時(shí)將其加載到運(yùn)行平臺(tái)中。

3)儀器可互換性。

為實(shí)現(xiàn)儀器可互換性，對(duì)同種類型儀器驅(qū)動(dòng)的編寫采用以下準(zhǔn)則：(1)支持IVI標(biāo)準(zhǔn)的儀器驅(qū)動(dòng)編寫，采用廠家提供的現(xiàn)成IVI方法進(jìn)行封裝；(2)不支持IVI標(biāo)準(zhǔn)的儀器，通過需求分析、熟悉儀器、制定功能規(guī)劃再利用IVI準(zhǔn)則對(duì)驅(qū)動(dòng)方法接口進(jìn)行封裝[7]，底層利用VISA控制。對(duì)于不同廠家的儀器即使控制命令不同，只要將相應(yīng)驅(qū)動(dòng)庫進(jìn)行更新就可以快速實(shí)現(xiàn)儀器互換。

4)維護(hù)功能完備。

除對(duì)UUT的測試功能外，系統(tǒng)還設(shè)計(jì)有完善的自檢和自校功能。自檢分為三級(jí)：一級(jí)為儀器初始化通信自檢，用于發(fā)現(xiàn)儀器是否在線；二級(jí)為功能自檢，檢查單個(gè)儀器功能是否正常；三級(jí)為系統(tǒng)閉環(huán)自檢，通過收發(fā)通道外閉環(huán)，檢測系統(tǒng)功能是否完備，并將故障隔離到單根導(dǎo)線，自檢通過后還設(shè)計(jì)有引導(dǎo)程序和自動(dòng)校準(zhǔn)程序，幫助用戶解決高頻測量通道損耗校準(zhǔn)問題。

3　結(jié)束語

機(jī)載火控雷達(dá)技術(shù)革新速度的加快，持續(xù)推動(dòng)著產(chǎn)品的更新迭代。測試，作為保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要一環(huán)，貫穿設(shè)計(jì)研發(fā)、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證到生產(chǎn)等各個(gè)環(huán)節(jié)。本測試系統(tǒng)統(tǒng)籌考慮了生產(chǎn)測試各個(gè)環(huán)節(jié)的測試需求，層次清晰，為機(jī)載火控雷達(dá)乃至復(fù)雜武器裝備的生產(chǎn)測試提供了設(shè)計(jì)依據(jù)。

[1]彭為. 裝備一體化精益保障架構(gòu)及發(fā)展趨勢[J]. 現(xiàn)代雷達(dá)，2013, 35(8)：19-23.

PENGWei.Frameworkanddevelopmenttrendofequipmentintegratedsupportofleanproduction[J].ModernRadar, 2013, 35(8)：19-23.

[2]王石記，潘安君. 新一代綜合自動(dòng)測試標(biāo)準(zhǔn)體系研究[J]. 計(jì)算機(jī)測量與控制，2011, 19(4)：746-749.

WANGShiji，PANAnjun.Researchonspecificationofnewgenerationautotest[J].ComputerMeasurement&Control, 2011, 19(4)：746-749.

[3]呂永樂. 雷達(dá)通用中央BIT軟件集成平臺(tái)[J]. 現(xiàn)代雷達(dá)，2014, 36(9)：1-6.

LüYongle.Generalpurposeintegrationplatformforradarcentralbuilt-intestsoftware[J].ModernRadar, 2014, 36(9)：1-6.

[4]趙亮亮，肖明清，程進(jìn)軍，等.COBRA/T-美軍通用自動(dòng)測試系統(tǒng)的新進(jìn)展[J]. 計(jì)算機(jī)測量與控制，2013, 21(6) ：1408-1411.

ZHAOLiangliang，XIAOMingqing，CHENGJinjun，etal.COBRA/T-newprogressoftheUSmilitarygeneralpurposeautomatictestsystem[J].ComputerMeasurement&Control， 2013, 21(6): 1408-1411.

[5]GJB7286-2011. 航空自動(dòng)測試系統(tǒng)測試適配接口通用要求[S].

GJB7286-2011.Generalrequirementsfortestadapterinterfaceofautomatictestequipmentforairborneelectricalandelectronicequipment[S].

[6]石翌, 劉歡, 孫文超. 跨平臺(tái)自動(dòng)測試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)信息框架研究[J]. 計(jì)算機(jī)測量與控制，2011, 19(3): 497-499.

SHIYi，LIUHuan，SUNWenchao.Researchonthestandardinformationframeworkofmulti-platformautomatictestingsystem[J].ComputerMeasurement&Control， 2011,19(3)：497-499.

[7]許愛強(qiáng)，文天柱，李文海. 基于IVI技術(shù)的儀器驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)[J]. 現(xiàn)代電子技術(shù)，2011, 34(2): 173-175.

XUaiqiang，WENTianzhu，LIWenhai.DevelopmentofinstrumentdriveprogrambasedontechnologyofIVI[J].ModernElectronicsTechnique，2011, 34(2): 173-175.

劉健男，1975年生，碩士，高級(jí)工程師。研究方向?yàn)槔走_(dá)系統(tǒng)綜合保障、通用自動(dòng)化測試系統(tǒng)研制。

Development of Automatic Test System forAirborneFireControlRadarProductionLine

LIU Jian

(Nanjing Research Institute of Electronics Technology, Nangjing 210039, China)

Aimingatthemulti-modelandmulti-statetestspecialtiesofairbornefirecontrolradarproductline,thispaperintroducestherulesoftestworkingpositionallocationanddescribesbothhardwareandsoftwarecomponentsofthetestsystem.Referringtotechnicalarchitectureofnewgenerationsyntheticautotestsystemandthemoderncommontesttechnologies,thesystemcanbedynamicallyconstructedandfastupgraded,whichrealizestheaimofairbornefirecontrolradardigitalizationandtestsupportintergration.

automatictestsystem；productline；airbornefirecontrolradar

10.16592/j.cnki.1004-7859.2016.08.019

劉健Email：D-liu@126.com

2016-04-29

2016-06-24

TN959

A

1004-7859(2016)08-0084-04