熊威

摘要：導(dǎo)彈測試貫穿導(dǎo)彈研制、試驗和使用全過程，是導(dǎo)彈功能和性能驗證的重要手段。本文研究分析了導(dǎo)彈測試技術(shù)的現(xiàn)狀及不足，并針對現(xiàn)實(shí)問題，結(jié)合未來導(dǎo)彈測試保障需求，從虛擬測試、人工智能測試、云計算與大數(shù)據(jù)測試和“互聯(lián)網(wǎng)+”測試技術(shù)方向，對導(dǎo)彈測試技術(shù)未來發(fā)展提出了看法，供相關(guān)領(lǐng)域人員共同探討。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)彈測試;總線技術(shù);虛擬測試;人工智能測試;云測試;互聯(lián)網(wǎng)+測試

中圖分類號：TJ76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）10-0224-03

0 引言

導(dǎo)彈測試是基于通信、控制和測試等技術(shù)，對導(dǎo)彈各設(shè)備、各系統(tǒng)的性能及相互間信號的協(xié)調(diào)配合性進(jìn)行檢查和驗證的過程，貫穿于導(dǎo)彈研制、試驗、存儲、戰(zhàn)備和作戰(zhàn)全過程，是導(dǎo)彈設(shè)計驗證和綜合保障的主要手段。在過去的幾十年里，導(dǎo)彈測試技術(shù)飛速發(fā)展，基于PXI（PCI extensions for instrumentation）、VXI（VMEbus extension for instrumentation）和MIL-STD-1553B等總線的測試技術(shù)在導(dǎo)彈武器測試系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，精確測量、高速采集和多樣化、智能化分析評估，目前均已實(shí)現(xiàn)。但與其他更先進(jìn)的測控領(lǐng)域（衛(wèi)星、飛機(jī)等）和未來導(dǎo)彈武器發(fā)展及作戰(zhàn)使用需求相比，導(dǎo)彈測試技術(shù)還存在較大差距。不過，隨著測試技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，特別是云計算、大數(shù)據(jù)和人工智能等高新技術(shù)的飛速發(fā)展和密集應(yīng)用，導(dǎo)彈測試技術(shù)必將迎來新機(jī)遇。

1 導(dǎo)彈測試技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 總線技術(shù)應(yīng)用多樣化

導(dǎo)彈測試技術(shù)經(jīng)歷了從早期的手動測試到以計算機(jī)為核心的測試，再到基于總線的自動化測試的發(fā)展歷程。當(dāng)前，總線技術(shù)在導(dǎo)彈武器系統(tǒng)中的應(yīng)用日益廣泛，并呈現(xiàn)多樣化。VXI總線技術(shù)已相當(dāng)成熟，并形成了相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)群，具有模件品種豐富，即插即用，使用方便等特點(diǎn)。在國內(nèi)外現(xiàn)有導(dǎo)彈測試系統(tǒng)中應(yīng)用比較廣泛;PXI總線兼具PCI總線和CPCI總線特性，性能高、成本低，已成為當(dāng)前導(dǎo)彈測試系統(tǒng)總線應(yīng)用的主流;早期的CAMAC、STD總線已基本被VXI、PXI總線或其他自定義總線所替代;1553B、FC總線也相繼得到重視和應(yīng)用。隨著總線技術(shù)不斷發(fā)展和應(yīng)用，導(dǎo)彈測試系統(tǒng)性能日益攀升。

1.2 測試架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化

以太網(wǎng)和IP技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，極大地促進(jìn)了導(dǎo)彈測試技術(shù)的進(jìn)步。一是通過架構(gòu)冗余、設(shè)備冗余、線路冗余、端口冗余等設(shè)計，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)彈測試過程中高可靠、低延時、無差錯的數(shù)據(jù)傳輸[1];二是提升了測試安全性。高能燃料的應(yīng)用增加了導(dǎo)彈測試過程的危險性，通常將測控網(wǎng)絡(luò)分為“前端測控”和“后端管理”。前端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安裝于被測對象附近，將自動測控終端設(shè)備及被測導(dǎo)彈接入網(wǎng)絡(luò);后端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安裝于遠(yuǎn)離導(dǎo)彈的指揮控制部位，將管理和控制設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)。前、后端之間的數(shù)據(jù)、指令通信均通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，使操作人員遠(yuǎn)離危險;三是增加了系統(tǒng)的開放性和可擴(kuò)展性，可將分散在不同位置的設(shè)備和資源接入同一網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)了不同位置設(shè)備和數(shù)據(jù)資源共享，同時也為未來導(dǎo)彈跨地域支援保障和實(shí)戰(zhàn)布局提供了支撐。

1.3 測試系統(tǒng)自動化、信息化、智能化和通用化

信息、軟件、總線和虛擬儀器等技術(shù)的綜合運(yùn)用，加上云計算、大數(shù)據(jù)和人工智能等高新技術(shù)的引入，導(dǎo)彈測試技術(shù)已全面邁向了自動化、信息化、智能化[2]。在整個測試過程中，手動操作已經(jīng)很少了，除了線纜連接外，操作人員只需選擇好操作對象和相關(guān)測試流程，整個測試過程幾乎都是由計算機(jī)通過測控網(wǎng)絡(luò)控制測控設(shè)備執(zhí)行測試軟件，自動完成相關(guān)測試。在測試過程中，測試系統(tǒng)自動監(jiān)測、記錄測試數(shù)據(jù)和導(dǎo)彈狀態(tài)，并將記錄下來的數(shù)據(jù)自動存到數(shù)據(jù)庫中，由計算機(jī)自動進(jìn)行數(shù)據(jù)判讀和和故障診斷，同時將測試狀態(tài)和結(jié)果在可視化界面顯示給用戶。這使導(dǎo)彈測試速度大幅度提升，人為失誤大大降低，并積累了大量數(shù)據(jù)信息。

在通用化方面，美軍自動測試系統(tǒng)（ATS）具有很強(qiáng)的代表性和典型性。20世紀(jì)80年代以前，美軍各軍兵種ATS重復(fù)投資，品種繁多，通用性差[3]。自90年代開始，美國防部進(jìn)行頂層規(guī)劃，加強(qiáng)了統(tǒng)一管理，提出縱向集成測試和橫向集成測試等一系列新概念和技術(shù)戰(zhàn)略，全面開始推進(jìn)各軍種ATS通用化建設(shè)[4]。典型的就是“下一代測試”（NxTest）系統(tǒng)，特點(diǎn)是可通用、跨軍種、跨武器平臺，提高了美軍各軍種ATS間的通用性和測試質(zhì)量[5]。國內(nèi)導(dǎo)彈測試系統(tǒng)近些年來也逐步從型號專用走向通用，一型測試系統(tǒng)能同時兼容多型導(dǎo)彈的測試。以海軍為代表的軍兵種已建立戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈通用測試裝備技術(shù)規(guī)范，規(guī)范和推進(jìn)各類導(dǎo)彈測試設(shè)備的通用化[6]。

1.4 平臺功能一體化

在導(dǎo)彈武器裝備保障需求牽引和科技發(fā)展的推動下，導(dǎo)彈測試平臺功能逐漸強(qiáng)大，從單純的測試，向著集測試、診斷、規(guī)劃和維護(hù)保障功能于一體的一體化平臺擴(kuò)展，導(dǎo)彈測試系統(tǒng)除了導(dǎo)彈測試功能外，同時具備實(shí)時狀態(tài)檢測和在線故障診斷功能，具備信息錄取和分類存儲功能，具備作戰(zhàn)信息處理和任務(wù)及飛行航路規(guī)劃功能，以及導(dǎo)彈維護(hù)保障和發(fā)射控制功能，越來越方便導(dǎo)彈武器裝備的綜合保障和作戰(zhàn)使用。

2 導(dǎo)彈測試技術(shù)不足

2.1 測試深度和覆蓋率不夠

導(dǎo)彈測試系統(tǒng)所能達(dá)到的測試深度和覆蓋率主要取決于被測導(dǎo)彈的測試性設(shè)計。在導(dǎo)彈研制設(shè)計初期就應(yīng)當(dāng)注重測試性設(shè)計，而由于現(xiàn)階段我國可測試性設(shè)計水平比較落后，在導(dǎo)彈研制過程中，存在測試性總體設(shè)計不足，建模和模型驗證能力不夠，以及測試性評估驗證方法缺乏等情況，導(dǎo)致相關(guān)測試系統(tǒng)所能達(dá)到的測試深度和測試覆蓋率都有所欠缺，不能完全地驗證和反映出被測導(dǎo)彈的健康狀況，使測試系統(tǒng)的測試能力受限。

2.2 測試環(huán)境與真實(shí)工況不一致

反觀以往的一些飛行試驗，在地面測試、模擬發(fā)射和模擬飛行過程中，被測導(dǎo)彈各項指標(biāo)均符合設(shè)計要求，狀態(tài)良好，但往往到了實(shí)際發(fā)射或飛行過程中，特別是導(dǎo)彈發(fā)射環(huán)境和飛行環(huán)境相對復(fù)雜時，往往就會出現(xiàn)這樣那樣的問題，導(dǎo)致發(fā)射或飛行試驗失敗。究其根本原因是由于測試手段不足導(dǎo)致測試環(huán)境與導(dǎo)彈實(shí)際發(fā)射或飛行工況不一致，不能完全涵蓋實(shí)際工況，無法徹底暴露設(shè)計缺陷。主要不足體現(xiàn)在導(dǎo)彈動態(tài)閉環(huán)測試、邊界條件測試、真實(shí)工況激勵環(huán)境條件等方面。

2.3 集成度和小型化程度不夠

電子技術(shù)、集成電路、計算機(jī)通信和芯片技術(shù)等領(lǐng)域的飛速發(fā)展，測試系統(tǒng)將原有很多功能和設(shè)備集成化處理，測試設(shè)備朝著小型化的方向不斷發(fā)展，但由于體制機(jī)制或其他方面的一些原因，現(xiàn)有的一些導(dǎo)彈測試系統(tǒng)體積仍然占用相當(dāng)?shù)目臻g，在高度集成化和小型化問題上，沒有充分應(yīng)用當(dāng)前已有的科技成果，創(chuàng)新設(shè)計不足。

2.4 故障診斷能力不強(qiáng)

我們以往的測試技術(shù)研究，重點(diǎn)都放在了研究測試功能上面，而忽視了導(dǎo)彈的故障診斷能力，導(dǎo)致目前只解決了功能、性能的測試問題，而在導(dǎo)彈故障診斷技術(shù)方面研究不足。國內(nèi)起步較晚，導(dǎo)彈故障樹不全，對已獲取測試數(shù)據(jù)的綜合能力還不足，診斷方法也缺乏，這些不足導(dǎo)致了診斷能力薄弱。雖然近年來，大數(shù)據(jù)、云計算和人工智能等高新技術(shù)逐步引入，部分型號已具備了在線故障診斷和故障隔離的能力，但全面診斷和準(zhǔn)確定位能力不夠，還需進(jìn)一步提升。

3 未來導(dǎo)彈測試技術(shù)展望

導(dǎo)彈武器裝備發(fā)展迅速，未來新技術(shù)應(yīng)用更加密集，依據(jù)我國“技術(shù)性能跨代發(fā)展，實(shí)戰(zhàn)水平跨越提升”、“體強(qiáng)、智強(qiáng)”的雙跨和兩強(qiáng)要求，結(jié)合未來型號的實(shí)戰(zhàn)化應(yīng)用和技術(shù)保障需要，導(dǎo)彈測試技術(shù)今后發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)包含以下幾個方向。

3.1 虛擬測試

導(dǎo)彈虛擬測試是基于虛擬現(xiàn)實(shí)、建模仿真和可視化技術(shù)，利用計算機(jī)軟件、硬件模擬導(dǎo)彈各分系統(tǒng)電氣性能和接口特性、空間環(huán)境等，構(gòu)建虛擬導(dǎo)彈，用來驗證導(dǎo)彈電氣參數(shù)、接口設(shè)計、測試方法和測試用例設(shè)計。另外，還可以用來驗證地面測試和測控站設(shè)備，訓(xùn)練導(dǎo)彈測試崗位操作人員，驗證飛行軟件，分析導(dǎo)彈飛行姿態(tài)和動力特性，處理異常狀態(tài)和故障仿真等。當(dāng)前，虛擬測試技術(shù)在導(dǎo)彈研制和試驗過程已逐漸得到應(yīng)用。在導(dǎo)彈試驗中，可以利用計算機(jī)軟件工具構(gòu)建導(dǎo)彈虛擬樣機(jī)，替代實(shí)物，進(jìn)行數(shù)字化模裝分析;通過建立電、機(jī)、熱、光專業(yè)模型，進(jìn)行仿真分析，檢驗設(shè)計結(jié)果，預(yù)示產(chǎn)品性能，替代了部分實(shí)物試驗。虛擬測試的應(yīng)用使導(dǎo)彈武器研制方法和研制流程更加科學(xué)高效。構(gòu)建導(dǎo)彈虛擬樣機(jī)，在設(shè)計完成后就能提前進(jìn)行系統(tǒng)“早期集成”和虛擬測試驗證，這不僅為導(dǎo)彈電氣設(shè)計驗證提供更方便的分析手段，而且為導(dǎo)彈測試專業(yè)發(fā)展提供了創(chuàng)新思路，對提升導(dǎo)彈測試水平具有重大意義[7]。

3.2 人工智能測試

人工智能是一門廣泛交叉的前沿學(xué)科，當(dāng)前，在工業(yè)智能化的推動下，工業(yè)制造模式發(fā)生了改變，制造水平得到明顯提升，導(dǎo)彈工業(yè)也加速了從機(jī)械化向數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)變[6]。國外很多型號導(dǎo)彈已具備了自檢測和較好的在線故障診斷與隔離功能，相比之下，國內(nèi)在這方面的技術(shù)還比較薄弱。在未來作戰(zhàn)和裝備發(fā)展需求牽引下，導(dǎo)彈綜合保障要求越來越高，導(dǎo)彈自動化、智能化測試和分析診斷等需求日益迫切，智能化測試是導(dǎo)彈測試技術(shù)當(dāng)前和未來的發(fā)展趨勢，今后的研究重點(diǎn)應(yīng)在彈載自測試、智能化儀器合成、智能接口適配、智能可重構(gòu)系統(tǒng)、智能分析診斷等方向[8-9]。

3.3 云計算與大數(shù)據(jù)測試

云計算是網(wǎng)格計算、并行計算、分布式計算、效用計算、網(wǎng)格存儲、虛擬化、負(fù)載均衡等傳統(tǒng)計算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物，云計算的核心思想是把大量的資源通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一存儲、調(diào)度和使用，形成一個龐大的資源庫，給用戶提供服務(wù)。云測試技術(shù)是基于云計算發(fā)展形成的，云測試將按照測試人員提交的測試需求，調(diào)用各種分布式測試資源自動完成測試，并展示測試結(jié)果，不用像傳統(tǒng)測試那樣必須在本地搭建維護(hù)測試環(huán)境，避免了傳統(tǒng)測試受地理位置、儀器設(shè)備等的限制，也不必要求測試人員程參與或具備很強(qiáng)的專業(yè)水平，極大地縮短了測試時間，節(jié)約了測試成本和人力。

一直以來，導(dǎo)彈測試數(shù)據(jù)應(yīng)用存在存儲效率和利用效率不高的問題。型號任務(wù)不斷增多，導(dǎo)彈可靠性要求越來越高，測試運(yùn)算量必將極速增長，導(dǎo)彈測試會面臨新挑戰(zhàn)。云計算與大數(shù)據(jù)等技術(shù)的應(yīng)用、為數(shù)據(jù)應(yīng)用提供了前所未有的存儲、處理和分析能力。導(dǎo)彈測試可以借鑒“云測試”和大數(shù)據(jù)思路，探索新概念，研究新方法，有效整合研制方和軍方測試資源，整合導(dǎo)彈全壽命周期數(shù)據(jù)，構(gòu)建導(dǎo)彈“云測試”平臺和大數(shù)據(jù)系統(tǒng)（架構(gòu)如圖1所示），使未來導(dǎo)彈測試更加智能化、更加簡單高效。

3.4 “互聯(lián)網(wǎng)+”測試

傳統(tǒng)導(dǎo)彈測試依賴大量人力，測試時間長，而且存在誤操風(fēng)險，很難適應(yīng)未來作戰(zhàn)和保障需求。“互聯(lián)網(wǎng)+”測試技術(shù)是傳統(tǒng)測試技術(shù)、信息通信技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的深度融合，是一種“線上線下測試相結(jié)合，實(shí)時與事后數(shù)據(jù)處理相結(jié)合，遠(yuǎn)程診斷和現(xiàn)場作業(yè)相結(jié)合”的測試模式。美軍NxTest體系架構(gòu)基礎(chǔ)就是網(wǎng)絡(luò)，它通過衛(wèi)星鏈路和信息網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建全球數(shù)據(jù)訪問專家支持系統(tǒng)，對不同區(qū)域、不同軍種的各種裝備測試數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析和處理[10]。在國內(nèi)導(dǎo)彈測試領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)化測試已經(jīng)越來越得到認(rèn)可和重視，并已逐漸應(yīng)用在遠(yuǎn)程測試、測試資源管理和調(diào)配等方面。未來可以進(jìn)一步遵循“互聯(lián)網(wǎng)+”測試思路，逐步構(gòu)建我軍“互聯(lián)網(wǎng)+”導(dǎo)彈測試平臺，并將其逐步拓展到可以承接全軍所有在網(wǎng)上進(jìn)行的測試任務(wù)。

4 結(jié)語

未來導(dǎo)彈武器作戰(zhàn)性能和可靠性要求越來越高，作戰(zhàn)環(huán)境復(fù)雜日趨復(fù)雜，導(dǎo)彈齊射數(shù)量要求不斷增加，導(dǎo)彈準(zhǔn)備時間和齊射間隔時間要求越來越短，加上高新技術(shù)應(yīng)用密集等因素，導(dǎo)彈測試技術(shù)將面臨著更新、更高的要求。當(dāng)前我國武器裝備正處于自主研發(fā)，國產(chǎn)化蓬勃發(fā)展階段，我們應(yīng)當(dāng)積極借鑒和吸收國內(nèi)外先進(jìn)測試技術(shù)和經(jīng)驗，跟進(jìn)人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算和“互聯(lián)網(wǎng)+”等高新技術(shù)的研究和應(yīng)用，以軍民融合為契機(jī)，加緊探索符合我軍導(dǎo)彈武器發(fā)展要求和任務(wù)的測試新概念、新技術(shù)和新方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 呂明，司群英，侯彥嬌，等.基于國產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的火箭地面測試網(wǎng)絡(luò)平臺設(shè)計[J].計算機(jī)測量與控制，2017，25（10）：59-62.

[2] 胡昌華，馬清亮，鄭建飛.導(dǎo)彈測試與發(fā)射控制技術(shù)第2版[M].國防工業(yè)出版社，2015.

[3] 彭濤.地（艦）空導(dǎo)彈電氣匹配和驗證技術(shù)的發(fā)展[C]∥第二屆國防科技工業(yè)試驗與測試技術(shù)高層論壇文集.北京：計算機(jī)測試與控制雜志社，2008，10：75-76.

[4] 姜家緯.地（艦）空導(dǎo)彈測試系統(tǒng)設(shè)計思想與原則[J].現(xiàn)代防御技術(shù)，2006，34（5）：45-47.

[5] 邵云峰，彭濤.地空導(dǎo)彈綜合測試技術(shù)發(fā)展及展望[J].現(xiàn)代防御技術(shù)，2015，40（5）：1-7.

[6] 邵云峰，彭濤.工業(yè)智能化背景下導(dǎo)彈測試技術(shù)的發(fā)展思考[J].現(xiàn)代防御技術(shù)，2017（04）：157-161.

[7] 王華茂.航天器綜合測試技術(shù)[M].北京理工大學(xué)出版社，2018.

[8] 王子玲，許愛強(qiáng)，楊智勇.裝備故障診斷和預(yù)測技術(shù)綜述[J].火力指揮與控制工程，2008，33（S1）：8-11.

[9] 孔憲光，鐘福磊，馬洪波.工業(yè)大數(shù)據(jù)環(huán)境下的混合故障診斷模型研究[C]∥全國機(jī)械行業(yè)可靠性技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集，2015：196-200.

[10] 張冬青，李東兵，王蕾.導(dǎo)彈智能化技術(shù)初探[J].飛航導(dǎo)彈，2008（8）：21-25.