張冠兵，孟 亮，周 龍，郇黎明

(1.中國人民解放軍94754部隊99分隊，浙江 嘉興 314000；2.北京航天測控技術(shù)有限公司，北京 100041)

?

通用測試設(shè)備驗證評估系統(tǒng)設(shè)計

張冠兵1，孟 亮2，周 龍2，郇黎明2

(1.中國人民解放軍94754部隊99分隊，浙江 嘉興 314000；2.北京航天測控技術(shù)有限公司，北京 100041)

部隊現(xiàn)有通用測試設(shè)備均按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研制設(shè)計，貫標(biāo)的程度對檢測結(jié)果產(chǎn)生很大影響，為驗證通用測試設(shè)備執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范程度，設(shè)計了一套驗證評估系統(tǒng)，該評估系統(tǒng)具備體積小、資源廣、易操作等特點，可以從儀器級、系統(tǒng)級、軟件級三個層次對通用測試設(shè)備進(jìn)行評估驗證;應(yīng)用結(jié)果表明，該評估系統(tǒng)很好地對測試設(shè)備的貫標(biāo)程度進(jìn)行了量化評價，在部隊測試設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化程度檢驗上具有一定的實用性和推廣性。

通用；測試設(shè)備；評估系統(tǒng)；儀器

0 引言

近年來，隨著相關(guān)軍標(biāo)的逐步制定、完善和實施，軍用裝備的設(shè)計制造有了更加嚴(yán)格的規(guī)范和要求，同時裝備的貫標(biāo)問題也日益突出，尤其對于通用測試設(shè)備而言，作為多型武器裝備測試的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備[1]，其研制和生產(chǎn)過程中是否貫標(biāo)以及貫標(biāo)的程度將對檢測結(jié)果產(chǎn)生很大影響，因此急需開展針對通用測試設(shè)備貫標(biāo)程度的驗證評估系統(tǒng)研究設(shè)計。

美國較早就展開了對TPS(Test Program Set 測試程序集)驗證評估方面的研究，制訂并頒布了不少有關(guān)TPS方面的軍用標(biāo)準(zhǔn)，例如《被測裝備與ATE的兼容性要求》[2]、《TPS一般要求》[3]等。泰瑞達(dá)公司開發(fā)的LASAR(邏輯自動激勵與響應(yīng))軟件是用于數(shù)字電路測試開發(fā)和邏輯分析的仿真軟件系統(tǒng)，它可以幫助測試工程師選擇高質(zhì)量的測試激勵，并給出對測試激勵的評價數(shù)據(jù)，輔助測試工程師改進(jìn)測試激勵[4]；美國Naval Air Systems Command利用Qualtech公司的測試性工程和維修系統(tǒng)軟件TEAMS(Testability Engineering and Maintenance System)開發(fā)了測試程序開發(fā)驗證軟件環(huán)境[5]。

國內(nèi)目前只開展了針對電路板的驗證評估系統(tǒng)研究，也就是所謂的板級評估系統(tǒng)，但針對系統(tǒng)級(如通用測試設(shè)備)的驗證評估系統(tǒng)尚屬空白。

1 總體設(shè)計方案

1.1 基本架構(gòu)

通用測試設(shè)備驗證評估系統(tǒng)是一套基于PXI和LXI的總線式系統(tǒng)，主要由評估程序、評估模擬器、測試適配器組成，如圖1所示，其中通用測試設(shè)備為評估對象。

圖1 驗證評估系統(tǒng)基本架構(gòu)

驗證評估系統(tǒng)硬件設(shè)備主要包括兩部分：1)評估模擬器，用于模擬出通用測試設(shè)備的不同應(yīng)用環(huán)境；2)測試適配器，用于實現(xiàn)評估模擬器與通用測試設(shè)備的連接。

驗證評估系統(tǒng)軟件主要為評估程序，通過運行系統(tǒng)級測試流程及板級測試流程覆蓋通用測試設(shè)備測試資源全部功能、輸出范圍及性能指標(biāo)，同時對測試過程中生成的有效數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得出綜合評估結(jié)論。

1.2 評估模擬器總體結(jié)構(gòu)

評估模擬器在結(jié)構(gòu)上主要由通用測試模擬機箱及LXI矩陣開關(guān)組成，結(jié)構(gòu)尺寸如下：

模擬機箱：4U(H)×445.5 mm×500 mm；

矩陣開關(guān)：1U(H)×445.5 mm×500 mm；

考慮到評估模擬器的散熱，將通用測試模擬機箱放置在矩陣開關(guān)上方，并設(shè)計側(cè)面板結(jié)構(gòu)附件將模擬機箱與矩陣開關(guān)緊固連接，側(cè)面板設(shè)計散熱孔；評估模擬器前部設(shè)計VPC G10陣列接口固定結(jié)構(gòu)件，用于對接適配器；設(shè)備頂部設(shè)計安裝KVM(鼠鍵顯示一體化)，如圖2所示。

2 硬件設(shè)計

2.1 評估模擬器

評估模擬器是驗證評估系統(tǒng)的重要組成部分，具備通用化、資源可重構(gòu)等特點，可以提供豐富的儀器資源，用于模擬出通用測試設(shè)備的不同應(yīng)用環(huán)境。圖3為評估模擬器的原理組成圖。

評估模擬器由PXI總線測量儀器、LXI總線矩陣開關(guān)、一體化鍵盤顯示器和ICA適配裝置組成。其中PXI總線測量儀器放置在18槽便攜機箱，并配置嵌入式控制計算機；LXI矩陣開關(guān)選用PICKERING公司的60-555-006，該型號矩陣開關(guān)具有雙公共模擬通道，雙線8×384開關(guān)模塊，由6組8×64子開關(guān)模塊組成，模塊具有集成化高、控制靈活的特點，可以實現(xiàn)多信號通斷、切換控制。

模擬器中的所有通訊模塊、總線分析儀、示波器、數(shù)字IO和任意波發(fā)生器等儀器資源直接連接到模擬器的ICA接口，其中，示波器、數(shù)字IO和任意波發(fā)生器同時連接到多模擬通路開關(guān)矩陣的Y總線上；萬用表、電源等資源連接到LXI矩陣開關(guān)的Y總線上，多模擬通路開關(guān)矩陣的X總線端連接到ICA接口上，通過矩陣開關(guān)的切換，實現(xiàn)了測試資源的可重構(gòu)。

2.2 測試適配器

根據(jù)應(yīng)用需求，測試適配器分為系統(tǒng)測試適配器和板級測試適配器，系統(tǒng)測試適配器用于評估通用測試設(shè)備整體，板級測試適配器用于評估通用測試設(shè)備內(nèi)部的儀器板卡。

2.2.1 系統(tǒng)測試適配器

系統(tǒng)測試適配器是評估模擬器與通用測試設(shè)備之間進(jìn)行電氣和機械連接的一個裝置。

系統(tǒng)測試適配器與通用測試設(shè)備之間的接口對接符合規(guī)范要求，采用VPC9025，適配器與驗證評估系統(tǒng)接口采用VPC G10接口。

圖4 系統(tǒng)測試適配器結(jié)構(gòu)示意圖

系統(tǒng)測試適配器采用“機箱+內(nèi)部線纜轉(zhuǎn)接”的結(jié)構(gòu)形式，主要包括外部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如圖5所示。

圖5 板級測試適配器示意圖

外部結(jié)構(gòu)包括結(jié)構(gòu)框架、前面板、上蓋、側(cè)面板、底面板、后面板及ITA框；內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括連接電纜、轉(zhuǎn)接板及固定件。

系統(tǒng)測試適配器前面板引出VPC G10 ITA接口，用以評估模擬器，如圖4所示。

2.2.2 板級測試適配器

板級測試適配器是評估模擬器與通用測試設(shè)備儀器模塊(PXI模塊輸入輸出接口)之間進(jìn)行電氣和機械連接的一個裝置。

板級測試適配器與通用測試設(shè)備儀器模塊之間的對接符合規(guī)范要求，采用J30JA系列矩形電連接器、SMA同軸連接器、DB9矩形連接器、香蕉插座等，適配器與評估模擬器采用VPC G10接口，采用的模條型號及信號定義與通用測試模擬裝置端一致。

板級測試適配器采用“機箱+內(nèi)部線纜轉(zhuǎn)接”的結(jié)構(gòu)形式，主要包括外部結(jié)構(gòu)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

外部結(jié)構(gòu)包括結(jié)構(gòu)框架、前面板、上蓋、側(cè)面板、底面板、后面板及ITA框；內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括連接電纜、轉(zhuǎn)接板及固定件。

3 軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件主要為評估程序，通過對系統(tǒng)級評估測試流程和板級評估測試流程的運行結(jié)果進(jìn)行綜合分析和判斷，進(jìn)而得出評估結(jié)論，圖6為驗證評估系統(tǒng)軟件總體架構(gòu)圖：

圖6 驗證評估系統(tǒng)軟件總體架構(gòu)圖

評估程序是整個軟件架構(gòu)的最頂層，運行基礎(chǔ)包括驗證評估系統(tǒng)的儀器驅(qū)動、儀器封裝，以及通用測試設(shè)備上、下位機的儀器驅(qū)動、中間件驅(qū)動、儀器封裝、網(wǎng)絡(luò)控制服務(wù)程序[6]；其主體部分為評估測試流程、TPS開發(fā)及運行平臺；評估測試流程分為系統(tǒng)級評估測試流程和板級評估測試流程，流程能夠控制驗證評估系統(tǒng)產(chǎn)生符合規(guī)范的信號輸出，并控制通用測

試設(shè)備相應(yīng)測量儀器采集標(biāo)準(zhǔn)信號，形成測量結(jié)果數(shù)據(jù)，流程的設(shè)計覆蓋通用測試設(shè)備測試資源的全部功能、輸出范圍及性能指標(biāo)檢查。

驗證評估系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)與通用測試設(shè)備連接，實現(xiàn)測試設(shè)備內(nèi)所有儀器的控制。

4 結(jié)束語

本文根據(jù)實際需求，設(shè)計了一種測試設(shè)備驗證評估系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以對按照標(biāo)準(zhǔn)研制的設(shè)備進(jìn)行貫標(biāo)評估，文中給出了驗證評估系統(tǒng)的基本架構(gòu)、硬件組成以及軟件架構(gòu)，通過實際的測試驗證，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，指標(biāo)評估可靠，對驗證評估系統(tǒng)的研究及發(fā)展起到了牽引和指導(dǎo)作用，可在相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行推廣。

[1] 楊澤望，蘇建剛.基于PXI總線的制導(dǎo)彈藥通用測試系統(tǒng)設(shè)計[J].火力與指揮控制，2004，29(6)：90-93.

[2] MIL-STD-2076,Unit under test compatibility with automatic test equipment general requirements for notice 1[S].1991.

[3] MIL-STD-2077,General requirements for test program sets[S].1978.

[4] 白 天，郭 明.電路板TPS驗證評估系統(tǒng)設(shè)計[J].電子設(shè)計工程，2011，19(13)：127-129.

[5] Deb S,Pattipati K R，Raghavan V,et al. Multi-signal flow graphs:a novel approach for system testability analysis and fault diagnosis[J].Aerospace and Electronic Systems Magazine,IEEE,1995,10(5):14-25.

[6] 程小郵，吳 勇，張建東，等.基于PXI的機載面板I/O模塊通用測試系統(tǒng)研制[J].計算機測量與控制，2011，11(17)：3963-3968.

Design of Evaluation System for Universal Test Equipment

Zhang Guanbing1，Meng Liang2，Zhou Long2，Huan Liming2

(1.94754 Unit of PLA，Jiaxing 314000，China;2.Beijing Aerospace Measurement &Control Technology Co.，LTD.，Beijing 100040，China)

The design of existing universal test equipments are in accordance with the relevant standard, The standards of degree has a great influence on the test results, In order to verify the standard of the general test equipment, a set of verification and evaluation system is designed, The evaluation system has the characteristics of small size, wide resources, easy operation and so on. To assess the test equipmen from three levels: the instrument level, system level, software level. The application results show that the evaluation system of the test equipment of mark of be linked together degree of quantitative evaluation, has certain practicability and popularization in the Army test equipment standardization of inspection.

universal; testing equipment; evaluation system; instrument

2016-03-10；

2016-04-19。

張冠冰(1984-)，男，本科，主要從事測試自動化控制與管理方向的研究。

1671-4598(2016)06-0305-03

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2016.06.083

TP274

A