李銅川, 張冠兵, 郇黎明, 祁玉林

(1.駐35所軍事代表室，北京 100071; 2.中國人民解放軍94754部隊(duì)99分隊(duì)，甘肅 酒泉 735305; 3.北京航天測(cè)控技術(shù)有限公司，北京 100037)

基于LXI的機(jī)載制導(dǎo)彈藥并行測(cè)試方法研究

李銅川1, 張冠兵2, 郇黎明3, 祁玉林3

(1.駐35所軍事代表室，北京 100071; 2.中國人民解放軍94754部隊(duì)99分隊(duì)，甘肅 酒泉 735305; 3.北京航天測(cè)控技術(shù)有限公司，北京 100037)

針對(duì)目前彈藥測(cè)試保障系統(tǒng)測(cè)試資源利用率低，測(cè)試保障效率無法滿足現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)需求的的問題，提出一種基于LXI總線的彈藥并行測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路；該系統(tǒng)應(yīng)用LXI總線測(cè)試系統(tǒng)的分布式測(cè)試，集中調(diào)度管理的特點(diǎn)；將測(cè)試任務(wù)分散化，測(cè)試能力本地化處理實(shí)現(xiàn)了彈藥并行測(cè)試，有效解決了測(cè)試資源閑置以及測(cè)試系統(tǒng)保障效率低下的問題；通過并行測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路、方案以及關(guān)鍵技術(shù)分析為彈藥并行測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供一種參考思路。

LXI總線；彈藥測(cè)試；彈藥保障；并行測(cè)試

0 引言

科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展使得現(xiàn)代化武器彈藥科技含量不斷提高；加之信息技術(shù)的不斷推廣應(yīng)用，現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)模式已從以往機(jī)械式作戰(zhàn)逐步演變?yōu)橐院ｊ懣樟Ⅲw式聯(lián)合規(guī)模作戰(zhàn)為主。在高度信息化的現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中對(duì)參戰(zhàn)資源的信息化程度以及作戰(zhàn)快速響應(yīng)提出了較高要求，其中有關(guān)高效保障機(jī)載制導(dǎo)彈藥的作戰(zhàn)性能對(duì)未來戰(zhàn)爭(zhēng)過程中爭(zhēng)取作戰(zhàn)有利時(shí)機(jī)顯得尤為重要。全面提升基于彈藥自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)(ATS)[1]對(duì)機(jī)載制導(dǎo)彈藥的功能性能檢測(cè)的能力，保障機(jī)載制導(dǎo)彈藥戰(zhàn)斗準(zhǔn)備狀態(tài)的完好性將是ATS未來快速發(fā)展的趨勢(shì)。目前機(jī)載制導(dǎo)彈藥自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)(ATS)以順序操作流程為主；即針對(duì)測(cè)試對(duì)象而言主要以一枚彈藥、一個(gè)型號(hào)組件為單位順序進(jìn)行測(cè)試，針對(duì)測(cè)試流程設(shè)計(jì)同樣采取依次加入一組激勵(lì)測(cè)試一組響應(yīng)的順序測(cè)試流程設(shè)計(jì)方式。從而導(dǎo)致參與彈藥保障自動(dòng)化測(cè)試的保障人員以及自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中的硬件測(cè)試資源閑置率較高，資源利用率與彈藥保障系統(tǒng)效率極低。同樣由于順序保障模式的限制，導(dǎo)致具有充沛測(cè)試資源的彈藥自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試容量無法提升，彈藥測(cè)試系統(tǒng)的全面性能無法得到充分利用，最終使得彈藥保障時(shí)效無法得到保證，影響武器彈藥作戰(zhàn)效能的形成。若針對(duì)彈藥自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)保障對(duì)象以及保障內(nèi)容的特點(diǎn)進(jìn)行合理的測(cè)試任務(wù)調(diào)度、測(cè)試人員與儀器資源優(yōu)化配置管理；實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)對(duì)象或者組件的并行測(cè)試，全面發(fā)揮彈藥自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試容量和測(cè)試效率，并進(jìn)一步提高測(cè)試系統(tǒng)的費(fèi)效比；十分有利于彈藥自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)能力提升；從而有關(guān)機(jī)載制導(dǎo)彈藥自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)并行測(cè)試技術(shù)研究，對(duì)提高我國機(jī)載彈藥保障效率意義重大[2]。

1 彈藥測(cè)試保障系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

在現(xiàn)有彈藥測(cè)試保障模式中，資源閑置現(xiàn)象較為嚴(yán)重。彈藥在基層部隊(duì)進(jìn)行維護(hù)保障時(shí)，維護(hù)人員具有一套完整的操作流程如：?jiǎn)⒎狻鷶[放→對(duì)接電纜→通電測(cè)試→交付使用；同樣在彈藥通電測(cè)試過程中同樣具有一套測(cè)試流程。在維護(hù)人員做測(cè)試準(zhǔn)備工作和測(cè)試完成拆除工作過程中測(cè)試設(shè)備處于閑置等待狀態(tài)可以作為一種資源浪費(fèi)而在彈藥通電測(cè)試過程中維護(hù)人員處于等待狀態(tài)同樣屬于人力資源浪費(fèi)；而在彈藥通電測(cè)試時(shí)，檢測(cè)設(shè)備中測(cè)試資源70%～80%的時(shí)間內(nèi)處于閑置狀態(tài)又屬于一種資源浪費(fèi)。從而急需一種新的保障模式提高測(cè)試保障系統(tǒng)資源利用率，提高測(cè)試保障系統(tǒng)對(duì)彈藥的保障效率。

2 彈藥并行測(cè)試條件與思路

彈藥自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)并行測(cè)試技術(shù)指同一時(shí)間段內(nèi)實(shí)現(xiàn)多個(gè)被測(cè)對(duì)象或者組件的并行測(cè)試；或者同一時(shí)間段內(nèi)實(shí)現(xiàn)單一被測(cè)對(duì)象的多個(gè)測(cè)試測(cè)試任務(wù)與測(cè)試參數(shù)測(cè)量。有關(guān)彈藥自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)并行測(cè)試方法實(shí)現(xiàn)手段可以有多種方式，如通過測(cè)試接口信號(hào)的轉(zhuǎn)換完成對(duì)多個(gè)UUT或者多個(gè)測(cè)試任務(wù)的并行測(cè)試。彈藥自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)并行測(cè)試核心技術(shù)主要包括有測(cè)試任務(wù)分解與測(cè)試任務(wù)的調(diào)配，通過對(duì)被測(cè)對(duì)象測(cè)試內(nèi)容以及測(cè)試流程的特點(diǎn)進(jìn)行合理的任務(wù)分解，并根據(jù)任務(wù)執(zhí)行所需測(cè)試資源的相關(guān)性完成測(cè)試任務(wù)調(diào)度，最終完成并行測(cè)試任務(wù)。

2.1 彈藥并行測(cè)試條件

彈藥并行測(cè)試保障模式可以全面提高測(cè)試系統(tǒng)保障效率，但彈藥并行測(cè)試同時(shí)需要考慮保障環(huán)境所具備的條件以及權(quán)衡并行測(cè)試費(fèi)效比。針對(duì)彈藥并行測(cè)試保障系統(tǒng)工作模式特點(diǎn)，具備以下特點(diǎn)彈藥較適合并行測(cè)試保障:測(cè)試過程中通電測(cè)試時(shí)間較長的型號(hào)適合并行測(cè)試。在彈藥通電測(cè)試過程中如慣性導(dǎo)航組合等關(guān)鍵器件標(biāo)定時(shí)間較長為避免保障人員長時(shí)間等待，可以將彈藥通電測(cè)試與彈藥測(cè)試準(zhǔn)備工作可以并行執(zhí)行。其次測(cè)試保障彈型數(shù)量規(guī)模較大且測(cè)試技術(shù)難度與測(cè)試需求關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)的型號(hào)適合多枚同時(shí)通電并行測(cè)試。由于保障數(shù)量規(guī)模較大，故提高保障效率意義較大；同時(shí)由于測(cè)試需求關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，多設(shè)備測(cè)試資源靈活調(diào)度提供可能。

2.2 并行測(cè)試思路

2.2.1 測(cè)試任務(wù)分散化

通過將整個(gè)彈藥測(cè)試任務(wù)進(jìn)行合理分散處理可以提供資源利用率實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)測(cè)試內(nèi)容并行執(zhí)行。在維護(hù)人員操作與設(shè)備工作之間進(jìn)行合理的任務(wù)劃分，以及測(cè)試設(shè)備工作過程中測(cè)試內(nèi)容進(jìn)行合理的分散處理，實(shí)現(xiàn)人員操作與測(cè)試設(shè)備并行工作，多項(xiàng)測(cè)試內(nèi)容并行執(zhí)行[3-4]。

2.2.2 測(cè)試功能本地化

彈藥現(xiàn)有測(cè)試保障過程中各測(cè)試流程節(jié)點(diǎn)需在上一節(jié)點(diǎn)完成前提下方可啟動(dòng)執(zhí)行，測(cè)試過程中缺少測(cè)試任務(wù)統(tǒng)一調(diào)度管理；通過集中本地化的測(cè)試任務(wù)統(tǒng)一合理調(diào)度，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立測(cè)試節(jié)點(diǎn)并行執(zhí)行。將測(cè)試保障系統(tǒng)中各測(cè)試流程節(jié)點(diǎn)通過測(cè)試功能本地化處理[5-6]，集中管控統(tǒng)一調(diào)度，即避免不相關(guān)測(cè)試資源的等待時(shí)間，提高系統(tǒng)并行協(xié)同工作的能力，提高資源利用率。

3 基于LXI并行測(cè)試實(shí)施方案

LXI總線是安捷倫公司和VXI科技公司于2005年9月聯(lián)合推出的基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)的模塊化平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)[7]。LXI模塊建立在IEEE802.3,IVI,IEEE1588等很多工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)之上。符合LXI總線標(biāo)準(zhǔn)的LXI模塊可以通過開放LAN標(biāo)準(zhǔn)(以太網(wǎng)絡(luò))進(jìn)行互連，所有操控指令和測(cè)量結(jié)果均可通過以太網(wǎng)傳輸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端顯示和操控；避免對(duì)模塊控制面板操控的依賴性。對(duì)于某些測(cè)控點(diǎn)位置較為分散、測(cè)控任務(wù)較為繁雜、測(cè)控量較大的測(cè)控系統(tǒng)[8-9]；如使用一套設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，這必將導(dǎo)致測(cè)試時(shí)間長，測(cè)試資源使用效率低等問題；若每測(cè)控點(diǎn)分別組建一套測(cè)控系統(tǒng)，每套系統(tǒng)需有本地測(cè)控計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的測(cè)控儀器；這將帶來系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重復(fù)投入較大和測(cè)控資源浪費(fèi)；如采用LXI總線進(jìn)行設(shè)計(jì)，大多數(shù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用LXI模塊完成監(jiān)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量和控制,又由于各LXI模塊具備數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程交互能力，故各監(jiān)測(cè)點(diǎn)不需本地測(cè)控計(jì)算機(jī)，各LXI模塊通過組網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程分布式控制，并行協(xié)同工作，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，靈活性、開放性和測(cè)控資源利用率較高[10]。故基于LXI總線的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)較適合于分布式，多任務(wù)，并行測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

3.1 基于LXI多個(gè)UUT并行測(cè)試

將測(cè)試資源分散化處理為多個(gè)支持LXI總線的測(cè)試儀器功能模塊，滿足測(cè)試需求相關(guān)性較低的多個(gè)UUT進(jìn)行并行測(cè)試，以提高彈藥測(cè)試保障系統(tǒng)的測(cè)試效率。多個(gè)UUT并行測(cè)試系統(tǒng)主要由信號(hào)調(diào)理適配器、中低頻測(cè)試資源儀器、各UUT定制的專用測(cè)試組件、電源等公用測(cè)試資源、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、本地控制計(jì)算機(jī)以及將上述系統(tǒng)連接起來的LXI總線網(wǎng)絡(luò)組成。系統(tǒng)工作原理如下圖1所示。

圖1 基于LXI多個(gè)UUT并行測(cè)試系統(tǒng)原理框圖

信號(hào)調(diào)理適配器將測(cè)試對(duì)象測(cè)試接口信號(hào)進(jìn)行調(diào)理、隔離以及標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化處理，然后與中低頻測(cè)試資源儀器進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)測(cè)試過程中中低頻信號(hào)測(cè)試；專用測(cè)試組件為各種不同UUT提供定制的測(cè)試所需信號(hào)；電源等公共測(cè)試資源為各UUT測(cè)試過程中提供測(cè)試所需電源以及必要的電源保護(hù)；最終使用LXI總線將各個(gè)模塊進(jìn)行連接組網(wǎng)，使用本地控制計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)統(tǒng)一調(diào)度管理各個(gè)UUT測(cè)試任務(wù)，實(shí)現(xiàn)多UUT并行測(cè)試的目的。

3.2 基于LXI單個(gè)UUT多任務(wù)并行測(cè)試

通過UUT測(cè)試性設(shè)計(jì)將UUT測(cè)試流程進(jìn)行分解，使用統(tǒng)一任務(wù)調(diào)度管理實(shí)現(xiàn)多個(gè)測(cè)試儀器對(duì)單個(gè)UUT多個(gè)測(cè)試流程進(jìn)行并行測(cè)試。基于LXI單個(gè)UUT多任務(wù)并行測(cè)試系統(tǒng)由信號(hào)調(diào)理適配器、中低頻測(cè)試資源儀器、專用測(cè)試組件、電源等公共測(cè)試資源、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、LXI總線網(wǎng)絡(luò)以及本地控制計(jì)算機(jī)組成。單個(gè)UUT多任務(wù)并行測(cè)試工作原理框圖如圖2所示。

圖2 單個(gè)UUT多任務(wù)并行并行測(cè)試工作原理圖

信號(hào)調(diào)理適配器對(duì)UUT各測(cè)試接口輸入輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)理、隔離和標(biāo)準(zhǔn)化處理使其能夠與中低頻測(cè)試資源儀器連接；專用測(cè)試組件為UUT測(cè)試過程中特殊部件提供測(cè)試資源和信號(hào)模擬；電源等公共測(cè)試接口為UUT各單元測(cè)試提供所需工作電源。本地控制計(jì)算機(jī)通過交換機(jī)和LXI總線網(wǎng)絡(luò)將各個(gè)測(cè)試資源模塊進(jìn)行連接，使用測(cè)試流程對(duì)各個(gè)測(cè)試資源模塊進(jìn)行通過測(cè)試任務(wù)調(diào)度管理完成單個(gè)UUT多個(gè)測(cè)試任務(wù)的并行執(zhí)行?？s短單個(gè)UUT測(cè)試時(shí)間和測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試效率。

3.3 基于LXI并行測(cè)試軟件平臺(tái)架構(gòu)

軟件平臺(tái)劃分為測(cè)試程序集和測(cè)試執(zhí)行平臺(tái)兩部分。測(cè)試程序集是面向用戶的，運(yùn)行于用戶終端，包括測(cè)試需求、測(cè)試流程描述、界面顯示；測(cè)試執(zhí)行平臺(tái)為軟件提供任務(wù)調(diào)度和測(cè)試資源執(zhí)行管理。軟件平臺(tái)組成框圖如圖3所示。

圖3 軟件平臺(tái)組成圖

測(cè)試執(zhí)行平臺(tái)是并行測(cè)試實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，具有以下功能：

1)多線程服務(wù)響應(yīng)和并行操作協(xié)調(diào)規(guī)劃；

2)用戶邏輯資源虛實(shí)映射、軟硬件測(cè)試資源分配與配置；

3)多線程資源服務(wù)的資源調(diào)度、沖突消解，解決資源競(jìng)爭(zhēng)和死鎖問題；

4)實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，包括測(cè)試任務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)、測(cè)試進(jìn)程，硬件資源的狀態(tài)、配置等；

5)提供硬件操作的底層執(zhí)行軟件及其標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)用接口。

為提供多任務(wù)并行測(cè)試資源服務(wù)，測(cè)試執(zhí)行平臺(tái)采取多線程工作方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)測(cè)試操作的資源調(diào)度和共享，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)試流程運(yùn)行狀態(tài)的協(xié)調(diào)。軟件平臺(tái)運(yùn)行與調(diào)度過程如圖4所示。

圖4 軟件運(yùn)行架構(gòu)圖

軟件平臺(tái)通過基于IEEE1761標(biāo)準(zhǔn)的ATML通用操作接口實(shí)現(xiàn)測(cè)試配置、測(cè)試結(jié)果等不同數(shù)據(jù)間的操作，通過IVI儀器驅(qū)動(dòng)調(diào)用接口實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的調(diào)用，平臺(tái)在邏輯運(yùn)行層面實(shí)現(xiàn)界面調(diào)度、數(shù)據(jù)傳送、消息映射、資源調(diào)度、邏輯控制、內(nèi)存管理、儀器管理等功能，并在該層次支持多線程的運(yùn)行，以滿足并行測(cè)試過程中所需運(yùn)行邏輯。

4 關(guān)鍵技術(shù)及技術(shù)難點(diǎn)

4.1 測(cè)試資源配置

并行測(cè)試資源配置，即為根據(jù)分解后的測(cè)試子任務(wù)特點(diǎn)以及對(duì)測(cè)試資源占用的優(yōu)先級(jí)，將測(cè)試子任務(wù)分配至對(duì)應(yīng)測(cè)試硬件資源中，進(jìn)行子任務(wù)執(zhí)行，基于上述依據(jù)實(shí)現(xiàn)子任務(wù)調(diào)配，大幅提高彈藥自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試資源利用率與測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試效率?；诒粶y(cè)對(duì)象測(cè)試過程中所需測(cè)試資源種類以及測(cè)試點(diǎn)相關(guān)性進(jìn)行分析，將測(cè)試任務(wù)進(jìn)一步分解為一系列與測(cè)試資源無關(guān)、前后測(cè)試數(shù)據(jù)無相關(guān)的測(cè)試子任務(wù)，然后通過測(cè)試系統(tǒng)并行執(zhí)行完成，保障測(cè)試資源使用不會(huì)發(fā)生沖突與搶占現(xiàn)象。測(cè)試資源調(diào)配可以提高原有測(cè)試系統(tǒng)中測(cè)試資源的利用率和提高測(cè)試系統(tǒng)工作效率。

4.2 測(cè)試任務(wù)調(diào)度

彈藥自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)中資源的并行協(xié)調(diào)工作，大幅提高了彈藥自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)資源利用率；同時(shí)為彈藥自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的個(gè)子任務(wù)調(diào)配帶來了較大的數(shù)據(jù)分析壓力。子任務(wù)調(diào)配過程中急需解決的難題主要為任務(wù)調(diào)配過程中測(cè)試資源沖突問題。有效解決該問題主要手段有任務(wù)調(diào)度算法設(shè)計(jì)、系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度模型建模、任務(wù)調(diào)度引擎設(shè)計(jì)等。通過算法對(duì)子任務(wù)進(jìn)行分析得到任務(wù)調(diào)度執(zhí)行序列、通過建立子任務(wù)調(diào)度模型進(jìn)行字任務(wù)調(diào)度管理、通過子任務(wù)調(diào)度引擎進(jìn)行任務(wù)調(diào)度軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)，以解決測(cè)試子任務(wù)順利執(zhí)行的同時(shí)不會(huì)發(fā)生測(cè)試資源的沖突。

5 結(jié)論

隨著信息技術(shù)為核心的高新科學(xué)技術(shù)在現(xiàn)代軍事中的應(yīng)用，現(xiàn)代化的軍事戰(zhàn)爭(zhēng)對(duì)機(jī)載制導(dǎo)彈藥的作戰(zhàn)性能和高效快捷的保障系統(tǒng)提出了越來越高的要求。機(jī)載制導(dǎo)彈藥并行測(cè)試現(xiàn)已成為彈藥保障技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文提出一種基于LXI總線的機(jī)載制導(dǎo)彈藥并行測(cè)試方法，并分析具體實(shí)施方案以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)，為彈藥并行測(cè)試提出了一種解決思路和設(shè)計(jì)參考。

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Research on Parallel Test Method of Airborne Guided Munitions Based on LXI

Li Tongchuan1, Zhang Guanbing2, Huan Liming3, Qi Yulin3

(1.Military representative office in 35 place,Beijing 100071,China; 2.PLA 99 unit 94754, Juquan 735305,China;3.Beijing Aerospace Measurement & Control Technology Co., Ltd., Beijing 100037,China)

According to the currently system of ammunition support test. Test the low utilization rate of resources, guarantee efficiency of the testing can not meet the needs of modern war, put forward a based on LXI Bus ammunition parallel test system design ideas. Distributed testing of the system application of LXI bus test system, the characteristics of scheduling management, testing task decentralization, test the ability to localize the parallel test of ammunition is implemented, can effectively solve the testing resources idle and low efficiency of test system security problems. Through the parallel test system design idea, scheme and key technology analysis for ammunition parallel test system is designed to provide a reference.

LXI; Ammunition Testing; Ammunition Support; Parallel Test

2015-12-30；

2016-06-01。

李銅川(1971-),女，陜西渭南人，工程師，主要從事彈藥測(cè)試保障方向研究。

1671-4598(2016)07-0144-03

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2016.07.038

TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A