朱風(fēng)祥，于永利，李星新，院鵬

(1.軍械工程學(xué)院 裝備指揮與管理系，河北 石家莊 050003；2.中國(guó)人民解放軍68003部隊(duì)，甘肅 武威 733000)

0 引言

傳統(tǒng)的導(dǎo)彈調(diào)試與驗(yàn)證評(píng)估方法是經(jīng)過(guò)研制-試驗(yàn)-修改-再試驗(yàn)的模式來(lái)逐步進(jìn)行完善[1]。這種重復(fù)的驗(yàn)證模式較適用于試驗(yàn)環(huán)境不受太大限制的導(dǎo)彈測(cè)試設(shè)備(例如反坦克導(dǎo)彈測(cè)試設(shè)備)。對(duì)于復(fù)雜導(dǎo)彈測(cè)試系統(tǒng)(如戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈測(cè)試設(shè)備)，由于現(xiàn)實(shí)存在的環(huán)境、氣候、地理等制約條件使得測(cè)試設(shè)備的這種驗(yàn)證模式很難實(shí)現(xiàn)，VITE，即虛擬儀器測(cè)試環(huán)境，可模擬導(dǎo)彈檢測(cè)保障過(guò)程中低頻、中頻、數(shù)字和電源等信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈配套測(cè)試設(shè)備的適用性驗(yàn)證和測(cè)試時(shí)間驗(yàn)證。同時(shí)，該平臺(tái)可為導(dǎo)彈的研制、維修保障提供儀器資源支撐。

1 VITE及ATML標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)測(cè)試信號(hào)的基本接口

導(dǎo)彈有2種工作機(jī)制，一種是當(dāng)導(dǎo)彈收到外部激勵(lì)信號(hào)時(shí)，根據(jù)激勵(lì)信號(hào)的要求，調(diào)整自身的角度、高度、速度等；另外一種是當(dāng)導(dǎo)彈收到外部激勵(lì)信號(hào)時(shí)，導(dǎo)彈不僅完成對(duì)自身的狀態(tài)量的改變，還需要通過(guò)導(dǎo)彈本身的電氣單元、慣導(dǎo)單元、氣壓表等裝置將數(shù)據(jù)反饋出去，這些數(shù)據(jù)供給外部設(shè)備使用[2]。這些數(shù)據(jù)可以被總結(jié)為模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、開(kāi)關(guān)量信號(hào)。

1.1 ATML標(biāo)準(zhǔn)中測(cè)試信號(hào)的基本接口

ATML采用XML(extensible markup language)作為開(kāi)發(fā)工具定ATS(automatic test system)軟件接口，以提高通用ATS軟件組件的開(kāi)放性[3]。使得包括測(cè)試結(jié)果、程序、儀器及測(cè)試工作站的功能、技術(shù)指標(biāo)及規(guī)范、待測(cè)件的規(guī)格、需求、診斷及維護(hù)等信息能夠共享、交換、互相操作[4]。

在測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，測(cè)試信號(hào)種類繁多、信號(hào)定義容易模糊，要想實(shí)現(xiàn)對(duì)上文提到的外部激勵(lì)以及導(dǎo)彈反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，必須遵循一定的標(biāo)準(zhǔn)?；贏TML系列標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)用多個(gè)XML模式定義，通過(guò)信息分割的方式，將與硬件相關(guān)的測(cè)試信息獨(dú)立出來(lái)并最大程度的保持了信息的獨(dú)立性，這樣極大的提高了測(cè)試程序TPS(test program sets)的可移植性，己經(jīng)得到了國(guó)際的廣泛認(rèn)同[5]。

ATML工作組定義了9個(gè)ATML外部接口作為XML數(shù)據(jù)接口，使儀器描述、測(cè)試結(jié)構(gòu)、測(cè)試工作站以及待測(cè)件的數(shù)據(jù)、測(cè)試描述、測(cè)試結(jié)果報(bào)告等信息標(biāo)準(zhǔn)化。這9個(gè)接口依次是：測(cè)試描述(test description)，待測(cè)單元數(shù)據(jù)(unit under test data)，共用件(common)，儀器信息(instrument)，測(cè)試配置(test configuration)，測(cè)試結(jié)果信息(test results),診斷信息(diagnostics)，接口適配器信息(interface adapter)，測(cè)試工作站信息(test station)[6]。

信號(hào)與測(cè)試定義標(biāo)準(zhǔn)STD (signal and test definition)作為信號(hào)與測(cè)試定義的標(biāo)準(zhǔn)，主要目的在于[7]：

(1) 為測(cè)試提供關(guān)于測(cè)試系統(tǒng)全壽命周期內(nèi)所需信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)格式。信號(hào)與測(cè)試定義標(biāo)準(zhǔn)(STD)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)定義直接解決了以往的信號(hào)定義模糊和測(cè)試信號(hào)種類繁多的問(wèn)題。

(2) 方便信息的傳遞，測(cè)試程序集(TPS)的重復(fù)使用和擴(kuò)展測(cè)試信息的應(yīng)用。STD信號(hào)是基于XML格式，因此可以充分利用XML數(shù)據(jù)的特點(diǎn)在不同平臺(tái)和系統(tǒng)之間進(jìn)行移植[8]。

STD通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的層次結(jié)構(gòu)來(lái)形成其他測(cè)試所需的信號(hào)并供其他程序或平臺(tái)使用。如圖l為STD的層次結(jié)構(gòu)圖，它的每一層都建立在前一層的基礎(chǔ)之上。這種結(jié)構(gòu)并不要求每一層只能使用與它緊鄰的低層次的內(nèi)容，但每一層卻必須根據(jù)它的前一層進(jìn)行全面的定義。它主要由信號(hào)建模語(yǔ)言層(signal modeling language，SML)，基本信號(hào)組件層(basic signal component，BSC)，測(cè)試信號(hào)框架層(test signal framework，TSF)和測(cè)試需求層(test requirement layer，TRL)構(gòu)成[9]。

信號(hào)是該結(jié)構(gòu)中每層的核心要素，只是對(duì)其描述和應(yīng)用的側(cè)重點(diǎn)不同。STD首先采用信號(hào)建模語(yǔ)言(SML)建立了信號(hào)的數(shù)學(xué)模型，而后基于COM技術(shù)建立了信號(hào)基本組件層(BSC)和測(cè)試信號(hào)框架層(TSF)，并采用接口定義語(yǔ)言(interface definition language，IDL)和可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言(extensible markup language，XML)對(duì)BSC和TSF進(jìn)行了描述[10]。

圖1 STD的層次結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Hierarchical structure of STD language

其中，信號(hào)組件層是整個(gè)軟件平臺(tái)的信號(hào)基礎(chǔ)，用于完成基本信號(hào)描述的功能；測(cè)試信號(hào)框架層具有可擴(kuò)展性，該層用于描述擴(kuò)展信號(hào)[11]。

基本信號(hào)組件層由資源管理器組件(resource manager)、信號(hào)功能組件(signal function)、信號(hào)狀態(tài)組件(signal)、模擬參數(shù)(physcial)與數(shù)字脈沖串(pulse defns)參數(shù)設(shè)置組件構(gòu)成[12]。

上文中提到的數(shù)據(jù)可以被總結(jié)為模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)、開(kāi)關(guān)量信號(hào)。

STD標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)信號(hào)特征又在 Source 類上派生出 NonPeriodic 與 Periodic 2類來(lái)描述非周期信號(hào)與周期信號(hào)[13]。其中 NonPeriodic類又派生出 Constant, Noise, Single Ramp, Single Trape Zoid 與 Step 5類用來(lái)描述基本的常量信號(hào)、周期信號(hào)、斜坡信號(hào)、梯形信號(hào)與階躍信號(hào)。Periodic 類又派生出 Ramp,Sinsoid,Square Wave,Trapezoid,Triangle,Wave form Ramp 與 Wave form Step 7類用來(lái)描述基本的鋸齒波信號(hào)、正弦波信號(hào)、周期梯形信號(hào)、三角波信號(hào)、鋸齒波信號(hào)與周期型階躍信號(hào)[14]，基本信號(hào)組件層中信號(hào)描述的基本接口如圖2所示。

1.2 VITE軟件的功能簡(jiǎn)介

VITE軟件平臺(tái)的設(shè)計(jì)就遵循STD標(biāo)準(zhǔn)，主要功能包括產(chǎn)生模擬信號(hào)、產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)、產(chǎn)生數(shù)據(jù)幀信號(hào)、產(chǎn)生噪聲數(shù)據(jù)和產(chǎn)生時(shí)間信號(hào)并進(jìn)行調(diào)試、運(yùn)行，同時(shí)，還包括平臺(tái)設(shè)置、儀器調(diào)用、信息共享、綜合查詢、數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)等。這些功能通過(guò)內(nèi)部接口，使各功能模塊之間協(xié)調(diào)運(yùn)行。

該軟件可對(duì)典型裝備測(cè)試過(guò)程進(jìn)行測(cè)試，也可對(duì)測(cè)試過(guò)程進(jìn)行仿真，模擬信號(hào)種類包括低頻、中頻、高頻、數(shù)字、電源，模擬信號(hào)頻率范圍：0～80 MHz，信號(hào)輸出能力不小于100路，信號(hào)采集能力不小于100路。

(1) 全壽命框架建模及測(cè)試系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)功能可進(jìn)行導(dǎo)彈全壽命框架的快速建模，完成導(dǎo)彈的可測(cè)性模型及測(cè)試需求的模型描述；可以進(jìn)行系統(tǒng)全方位的硬件定義與資源描述，搭建起滿足測(cè)試需求的導(dǎo)彈測(cè)試系統(tǒng)硬件連接鏈路。

(2) 面向信號(hào)、面向儀器的導(dǎo)彈測(cè)試流程開(kāi)發(fā)功能軟件平臺(tái)采用面向信號(hào)/面向儀器的導(dǎo)彈流程開(kāi)發(fā)模式，根據(jù)導(dǎo)彈測(cè)試需求，添加/編輯激勵(lì)響應(yīng)信號(hào)的動(dòng)作內(nèi)容，經(jīng)過(guò)編譯處理完成資源映射，形成統(tǒng)一的、完整的測(cè)試流程；運(yùn)用多視圖結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)測(cè)試程序集(TPS)開(kāi)發(fā)，支持圖形化方式描述TPS結(jié)構(gòu)，采用關(guān)鍵控制節(jié)點(diǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)TPS復(fù)雜執(zhí)行邏輯；可進(jìn)行測(cè)試信號(hào)驅(qū)動(dòng)和儀器驅(qū)動(dòng)的二次開(kāi)發(fā) 。

圖2 基本信號(hào)組件層中信號(hào)描述的基本接口Fig.2 BSC base signal interface

(3) 測(cè)試信息共享、測(cè)試流程集(TPS)可移植與互操作功能

支持IEEE 1671(ATML)體系標(biāo)準(zhǔn)，支持IEEE 1232(AI-ESTATE)、IEEE P1636(SIMICA)和IEEE 1641(STD)信號(hào)模型。通過(guò)ATML交換中間件(XML文件)，實(shí)現(xiàn)測(cè)試信息共享、移植與互操作。共享的信息包括測(cè)試數(shù)據(jù)、資源數(shù)據(jù)、診斷數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。

2 應(yīng)用VITE模擬/測(cè)試信號(hào)的方法

根據(jù)被測(cè)導(dǎo)彈的測(cè)試信號(hào)分類，利用已有VITE軟件平臺(tái)，選擇相應(yīng)模塊，對(duì)所需測(cè)試信號(hào)按照步驟逐一進(jìn)行配置，產(chǎn)生模擬信號(hào)，并比對(duì)輸出，模擬/測(cè)試流程圖如圖3所示。

2.1 進(jìn)入TPS開(kāi)發(fā)環(huán)境

進(jìn)入開(kāi)發(fā)平臺(tái)后，根據(jù)被測(cè)導(dǎo)彈的測(cè)試信號(hào)分類，在左側(cè)的開(kāi)發(fā)庫(kù)中進(jìn)行選擇，則出現(xiàn)各種功能模塊的編輯工具選項(xiàng)。TPS編寫(xiě)界面如圖4所示。

2.2 建立測(cè)試流程

按照被測(cè)導(dǎo)彈的任務(wù)分工及所要求戰(zhàn)技術(shù)指標(biāo)，通過(guò)對(duì)測(cè)試模塊的選擇添加測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)試點(diǎn)，進(jìn)而建立整體測(cè)試流程，編輯測(cè)試流程如圖5所示，添加測(cè)試項(xiàng)目如圖6所示。

添加測(cè)試項(xiàng)目或者測(cè)試點(diǎn)是在本節(jié)點(diǎn)下增加一個(gè)子測(cè)試項(xiàng)目或測(cè)試點(diǎn)，它們是上下級(jí)的關(guān)系，此時(shí)需要節(jié)點(diǎn)是根節(jié)點(diǎn)或者是測(cè)試項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)。如果是測(cè)試點(diǎn)節(jié)點(diǎn)則不能添加任何測(cè)試點(diǎn)及測(cè)試項(xiàng)目。

插入測(cè)試項(xiàng)目或者測(cè)試點(diǎn)是在本節(jié)點(diǎn)之后增加一個(gè)測(cè)試項(xiàng)目或測(cè)試點(diǎn)，它們是同級(jí)的關(guān)系，此時(shí)對(duì)節(jié)點(diǎn)沒(méi)有要求，此節(jié)點(diǎn)可以是測(cè)試點(diǎn)也可是測(cè)試項(xiàng)目。

圖3 模擬測(cè)試信號(hào)流程圖Fig.3 Flow chart of simulation test signal

圖4 TPS編寫(xiě)Fig.4 TPS programming

圖5 編輯測(cè)試流程Fig.5 Test flow editing

圖6 添加測(cè)試項(xiàng)目Fig.6 Test items adding

增加控制節(jié)點(diǎn)是在本節(jié)點(diǎn)下增加一個(gè)子控制節(jié)點(diǎn)，它們是上下級(jí)的關(guān)系，而插入控制節(jié)點(diǎn)則是在本節(jié)點(diǎn)之后增加一個(gè)控制節(jié)點(diǎn)，它們是同級(jí)的關(guān)系。

2.3 編輯測(cè)試模塊

根據(jù)被測(cè)導(dǎo)彈測(cè)試信號(hào)分類，是模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)還是開(kāi)關(guān)量信號(hào)，選用各模塊，在模塊配置界面內(nèi)進(jìn)行編輯，下面列舉幾種主要的基本信號(hào)配置界面。

(1) 萬(wàn)用表模塊，配置界面如圖7所示。

圖7 萬(wàn)用表模塊配置界面Fig.7 Multimeter module configuration interface

(2) 示波器模塊，配置界面如圖8所示。

圖8 示波器模塊配置界面Fig.8 Oscilloscope module configuration interface

(3) 直流電壓電流源模塊，配置界面如圖9所示。

圖9 直流電壓電流源模塊配置界面Fig.9 DC voltage current source module configuration interface

(4) 任意波形發(fā)生器模塊，配置界面如圖10所示。

3 實(shí)例驗(yàn)證

某型號(hào)導(dǎo)彈部分有多項(xiàng)指標(biāo)(裝筒導(dǎo)彈、發(fā)射機(jī)構(gòu)、電池)，可分解成多個(gè)模擬信號(hào)、多個(gè)數(shù)字信號(hào)以及多個(gè)絕緣電阻，需要的激勵(lì)有±20 V，+5 V電源和11路信號(hào)。

本文選取3個(gè)典型信號(hào)進(jìn)行測(cè)試的驗(yàn)證。

(1) 建立測(cè)試流程

圖10 任意波發(fā)生器配置界面Fig.10 Configuration interface of arbitrarywave generator

進(jìn)入VITE軟件平臺(tái)中的測(cè)試程序集(TPS)開(kāi)發(fā)界面，根據(jù)該導(dǎo)彈任務(wù)安排、戰(zhàn)技術(shù)指標(biāo)編輯測(cè)試流程，編寫(xiě)TPS如圖11所示。

圖11 編輯測(cè)試流程TPSFig.11 TPS test flow editting

(2) 配置測(cè)試模塊

根據(jù)該型導(dǎo)彈測(cè)試信號(hào)的分類，選取相應(yīng)模塊，并進(jìn)行配置，將所涉及的參數(shù)進(jìn)行編輯。

信號(hào)1：舵控信號(hào)

2路幅度相同的方波信號(hào)，且相位相反，信號(hào)頻率為線性化頻率，舵控信號(hào)模擬如圖12所示。

圖12 舵控信號(hào)Fig.12 Rudder control signal

信號(hào)2：信息信號(hào)

當(dāng)導(dǎo)引頭未捕獲目標(biāo)時(shí)，時(shí)噪聲信號(hào)，當(dāng)導(dǎo)引頭捕獲目標(biāo)時(shí)，是頻率、幅度一定的脈沖信號(hào)，信息信號(hào)模擬如圖13。

圖13 信息信號(hào)Fig.13 Information signal

信號(hào)3：導(dǎo)引頭信號(hào)

該信號(hào)為頻率、幅度一定的正弦信號(hào)，導(dǎo)引頭信號(hào)模擬如圖14。

圖14 導(dǎo)引頭信號(hào)Fig.14 Seeker signal

4 結(jié)束語(yǔ)

本文基于VITE軟件平臺(tái)和ATML標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)測(cè)試信號(hào)的特點(diǎn)，深入研究了ATML標(biāo)準(zhǔn)中測(cè)試信號(hào)的基本接口以及將VITE軟件平臺(tái)應(yīng)用于導(dǎo)彈的測(cè)試信號(hào)模擬的實(shí)現(xiàn)方法，并對(duì)導(dǎo)彈典型測(cè)試信號(hào)進(jìn)行了模擬，構(gòu)建了測(cè)試流程TPS，詳細(xì)闡述了應(yīng)用VITE軟件平臺(tái)模擬導(dǎo)彈測(cè)試信號(hào)的方法步驟，最后結(jié)合某型號(hào)導(dǎo)彈，分析構(gòu)建了測(cè)試流程TPS，并對(duì)幾種該型號(hào)導(dǎo)彈的典型測(cè)試信號(hào)進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。為導(dǎo)彈本身及其測(cè)試設(shè)備的研究提供了重要的理論及方法途徑，具有非常重要的意義[15]。

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