劉艷輝，王紅，邢海波

（1.中航工業(yè)北京長城航空測控技術(shù)研究所，北京 100111；2.中國人民解放軍93128部隊，北京 100038）

0 引言

自動測試系統(tǒng)（ATS：Automatic Test System）是航空裝備保障的重要組成部分，是裝備維修的物質(zhì)基礎(chǔ)，其直接影響航空裝備戰(zhàn)備完好性，直接關(guān)系到部隊?wèi)?zhàn)斗力[1-3]。隨著航空裝備技術(shù)的發(fā)展，被測對象日益復(fù)雜，相應(yīng)的測試設(shè)備及ATS，其型號種類、技術(shù)復(fù)雜度和造價都呈現(xiàn)了極大的增長。由于缺少系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的支撐，我軍航空裝備ATS存在兩種問題：1）不同型號的航空裝備，其同類保障測試設(shè)備的種類繁多、兼容性差、難以共用，已經(jīng)完全不能適應(yīng)主戰(zhàn)裝備現(xiàn)代化作戰(zhàn)模式的要求；2）同一型號不同的測試設(shè)備和不同型號的同類測試設(shè)備如何統(tǒng)型、如何驗證統(tǒng)型后系統(tǒng)是否實現(xiàn)了通用化、規(guī)范化設(shè)計，這亦迫切地需要開展研究[4-5]。盡管實際工作中已制定了一些管理標(biāo)準(zhǔn)，但沒有形成一個完整的標(biāo)準(zhǔn)體系，使用中的可參考性意見也不系統(tǒng)，亟需開展航空裝備ATS標(biāo)準(zhǔn)體系研究[6]。

1 國外自動測試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布與應(yīng)用現(xiàn)狀

美國國防部ATS執(zhí)行署（DoD EAO for ATS）于2002年4月召集陸、海、空和海軍陸戰(zhàn)隊，以及工業(yè)部門，組織成立了下一代綜合測試產(chǎn)品機(jī)構(gòu)（NxTest IPT），開始實施NxTest計劃。該計劃的主要目標(biāo)是負(fù)責(zé)新一代ATS的定義、開發(fā)、驗證和計劃實施，降低ATS采辦和使用費(fèi)用，改進(jìn)ATS的互聯(lián)和互操作性。在體系結(jié)構(gòu)上，NxTest建立了一種基于信息平臺的框架結(jié)構(gòu)，如圖1所示[7]。組成這一平臺的各種要素具有統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品壽命周期各個階段的測試資源通過這種信息平臺實現(xiàn)共享。在軟硬件實現(xiàn)上，將系統(tǒng)劃分為通用的功能模塊，具體的應(yīng)用系統(tǒng)，采用積木方式由這些通用的功能模塊搭建而成。模塊的劃分和系統(tǒng)集成方式可能有別，但對模塊的功能和接口實施標(biāo)準(zhǔn)化則是一致的做法。

圖1 的框架結(jié)構(gòu)確定了影響ATS通用性的24個關(guān)鍵元素，它們分屬于自動測試設(shè)備（ATE）、測試程序集（TPS）、被測對象（UUT）和接口（ICA）等4個部分。其中一些關(guān)鍵元素是強(qiáng)制規(guī)定必須有的。為了實現(xiàn)這種強(qiáng)制性，推薦的關(guān)鍵元素必須有可用的商業(yè)產(chǎn)品或標(biāo)準(zhǔn)來實現(xiàn)其規(guī)定的目標(biāo)和準(zhǔn)則。NxTest IPT正逐步地完成測試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的定義。

圖1 下一代自動測試系統(tǒng)架構(gòu)

從國外ATS發(fā)展?fàn)顩r中可以看出，標(biāo)準(zhǔn)在其發(fā)展進(jìn)程中起著重要的作用。尤其是開放系統(tǒng)的提出，更將標(biāo)準(zhǔn)的采用作為ATS研究和發(fā)展的核心要素。

2 國內(nèi)自動測試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析

2.1 問題分析

我國軍用ATS的標(biāo)準(zhǔn)化工作起步比較晚，至今沒有形成完整的體系。自2000年以來，國內(nèi)已發(fā)布的ATS相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)約10余部，內(nèi)容涉及ATS的通用要求、測試程序集要求和接口要求等。這些標(biāo)準(zhǔn)在一定程度上規(guī)范了各種軍用測試設(shè)備的設(shè)計、研制和驗收過程，但還存在較多的問題，主要有：

1）標(biāo)準(zhǔn)不成體系，沒有涵蓋ATS全壽命過程的技術(shù)要求和管理要求；

2）通用性規(guī)范較多且彼此之間功能重復(fù)、內(nèi)容冗余，個別存在沖突，互不通用；

3）沒有落實測試性設(shè)計和測試設(shè)備的結(jié)合，且產(chǎn)品的研制過程、生產(chǎn)過程和使用過程中各個階段各個環(huán)節(jié)的測試互不相關(guān)，沒有統(tǒng)一的、貫穿產(chǎn)品全壽命周期的測試數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

總之，國內(nèi)在ATS標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域還很薄弱，標(biāo)準(zhǔn)的實際指導(dǎo)應(yīng)用性差，約束力弱，難以適應(yīng)航空裝備ATS研制與使用需求，迫切地需要遵循通用性和開放性設(shè)計的基本原則，研究構(gòu)建能夠覆蓋不同測試對象、涵蓋各個組成部分、規(guī)范測試信息交換各個環(huán)節(jié)的ATS標(biāo)準(zhǔn)體系。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)化需求分析

由于航空裝備具有機(jī)動式作戰(zhàn)的使用特點，所以要求其武器裝備系統(tǒng)具備更高的機(jī)動性、更小的轉(zhuǎn)場規(guī)模和更短的部署時間；要求武器裝備及其測試設(shè)備具有更好的通用化水平，因而ATS的標(biāo)準(zhǔn)化就顯得非常重要。ATS的維修和升級貫穿于產(chǎn)品的全壽命周期，其升級性關(guān)系到國防資源可用量和經(jīng)費(fèi)預(yù)算值，加強(qiáng)ATS的標(biāo)準(zhǔn)化，充分地發(fā)揮系統(tǒng)的繼承性、通用性和穩(wěn)定性，確保系統(tǒng)性能最佳、持續(xù)時間最長、升級性最好，顯得尤為重要。

近年來，國內(nèi)測試設(shè)備迅速發(fā)展，涌現(xiàn)出了一大批自主研制的機(jī)箱機(jī)柜、測試資源、陣列接口、軟件平臺的供應(yīng)商和系統(tǒng)集成單位，各個單位對標(biāo)準(zhǔn)的需求與側(cè)重也各有差異（如表2所示）。例如：軟件平臺供應(yīng)商應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行升級，使之提供標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的接口；按照標(biāo)準(zhǔn)提供相應(yīng)的運(yùn)行環(huán)境引擎來安裝文件；對TPS開發(fā)環(huán)境進(jìn)行升級使之能生成滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的TPS安裝文件和測試配置文件。對于貨架產(chǎn)品由儀器設(shè)備供應(yīng)商或系統(tǒng)集成單位按照相關(guān)驅(qū)動接口標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)儀器驅(qū)動程序，交付儀器時應(yīng)同時交付滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的儀器驅(qū)動程序安裝包。對于專用測試及激勵設(shè)備，由設(shè)備設(shè)計、制造單位或系統(tǒng)集成單位按照本標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)驅(qū)動接口標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)儀器驅(qū)動程序；ATS集成商按照標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)驅(qū)動程序，系統(tǒng)集成時將滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的運(yùn)行環(huán)境引擎、標(biāo)準(zhǔn)要求的儀器驅(qū)動程序和標(biāo)準(zhǔn)要求的TPS安裝到ATE上。

表2 航空自動測試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化需求表

3 自動測試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化目標(biāo)

航空裝備的型號眾多，其配套ATS形態(tài)各異、互不通用的問題日益凸顯。如何從頂層的角度，面向在研和未來所有的航空裝備，建立能夠覆蓋系統(tǒng)研制、使用、維護(hù)和管理等各個方面的標(biāo)準(zhǔn)體系，規(guī)范ATS的研制、使用和管理，是當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)化研究需要解決的問題。

標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)參考國內(nèi)外ATS的成熟標(biāo)準(zhǔn)，融合自動測試新技術(shù)，參考NxTest分類方法，以ATML為主線，創(chuàng)立內(nèi)容統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)成有序協(xié)調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)族，可使各個開發(fā)單位的工作有序、規(guī)范地展開，并使工作內(nèi)容無縫地對接，以體現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的共享、軟件和硬件接口通用的方針。

標(biāo)準(zhǔn)體系應(yīng)規(guī)范ATS的體系架構(gòu)、互操作性、TPS可移植性、軟硬件共享、人機(jī)工效、通用質(zhì)量特性和綜合保障等各個方面，使得遵循該標(biāo)準(zhǔn)體系的航空ATS能夠在架構(gòu)、硬件組成、適配器、測試程序、測試信息、測試結(jié)果判讀和外觀等方面均實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，減少設(shè)備種類和數(shù)量，降低使用保障費(fèi)用。

航空裝備ATS標(biāo)準(zhǔn)化的目標(biāo)是規(guī)范指導(dǎo)多種武器系統(tǒng)全壽命周期的ATS研發(fā)，統(tǒng)籌管理所有參與ATS的使用者、供應(yīng)商和TPS開發(fā)商等單位的工作規(guī)范，促進(jìn)各個單位、各個階段的工作在一個標(biāo)準(zhǔn)體系下有序、協(xié)調(diào)地展開；通過標(biāo)準(zhǔn)體系各項規(guī)范約束，實現(xiàn)自動測試數(shù)據(jù)的全生命周期共享，打破ATE供應(yīng)商、主機(jī)所和部隊之間測試數(shù)據(jù)的壁壘。

4 航空裝備自動測試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系

航空裝備自動測試標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)強(qiáng)調(diào)頂層設(shè)計，以解決系統(tǒng)間互連、互通、互操作和信息最大程度共享問題，從而支持多軍種裝備體系聯(lián)合作戰(zhàn)[8-10]。在參考美軍新一代自動測試標(biāo)準(zhǔn)體系的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國國情和標(biāo)準(zhǔn)化目標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)以ATE、TPS、維護(hù)及其他3個部分為主體，并針對儀器資源、通用測試接口、軟件、文檔資料、測試程序、診斷、適配器功能與參數(shù)、校準(zhǔn)、升級和維修等多個標(biāo)準(zhǔn)對象來開展標(biāo)準(zhǔn)化工作（如圖2所示）。其中，ATS總體標(biāo)準(zhǔn)即標(biāo)準(zhǔn)體系中的標(biāo)準(zhǔn)組成及各個標(biāo)準(zhǔn)的簡要介紹，主要內(nèi)容包括：對ATS的總體要求、功能要求、結(jié)構(gòu)形式、硬件資源基本要求、軟件資源基本要求、運(yùn)輸與安全要求等；ATE標(biāo)準(zhǔn)明確ATS硬件組成、各個部分的連接形式，機(jī)柜、機(jī)箱間的連接方式、軟件平臺、軟件管理及維護(hù)等TPS標(biāo)準(zhǔn)定義TPS語言、結(jié)構(gòu)、測試流程及詳細(xì)的測試步驟等信息，具體分為測試程序、診斷標(biāo)準(zhǔn)、適配器功能和參數(shù)數(shù)據(jù)3類。維護(hù)及其他主要指的是對ATS后期管理與維護(hù)方面的要求，如對儀器的計量要求、校準(zhǔn)周期要求，以及對軟件平臺和TPS的升級等內(nèi)容。

圖2 航空自動測試裝備的標(biāo)準(zhǔn)體系架構(gòu)

4.1 航空裝備自動測試系統(tǒng)通用規(guī)范

a）KJB X.1航空裝備自動測試系統(tǒng)通用規(guī)范：軍用飛機(jī)自動測試系統(tǒng)

該標(biāo)準(zhǔn)主要基于GJB 5541進(jìn)行修訂。規(guī)范軍用飛機(jī)和直升機(jī)機(jī)載電氣、電子和光電設(shè)備維修用的ATS全生命周期要求，定義了ATE的基本系統(tǒng)應(yīng)具有電氣、低頻電子和數(shù)字電子類UUT的檢測能力；擴(kuò)展設(shè)備與基本系統(tǒng)的組合，應(yīng)具有通信、導(dǎo)航、雷達(dá)、電子戰(zhàn)和光電類等UUT的檢測。ATE應(yīng)具有為完成這些測試所必需的激勵、測量、控制、校準(zhǔn)和系統(tǒng)維護(hù)的能力等。

b）KJB X.2航空裝備自動測試系統(tǒng)通用規(guī)范：軍用飛機(jī)便攜式自動測試系統(tǒng)

規(guī)范軍用飛機(jī)便攜式ATS的設(shè)計通用要求、質(zhì)量保證規(guī)定、交貨準(zhǔn)備、功能、性能、外觀、系統(tǒng)組成、硬件資源和軟件等具體的要求。

c）KJB X.3航空裝備自動測試系統(tǒng)通用規(guī)范：機(jī)載武器自動測試系統(tǒng)

規(guī)范機(jī)載武器ATS的設(shè)計通用要求、質(zhì)量保證規(guī)定和交貨準(zhǔn)備，以及功能、性能、外觀、系統(tǒng)組成、硬件資源和軟件等具體的要求。

4.2 航空裝備自動測試系統(tǒng)通用要求

a）KJB Y.1航空裝備自動測試系統(tǒng)通用要求：體系結(jié)構(gòu)

規(guī)定航空裝備ATS體系結(jié)構(gòu)設(shè)計的通用要求。

b）KJB Y.2航空裝備自動測試系統(tǒng)通用要求：軟件

規(guī)定航空裝備ATE軟件的選擇和定義等技術(shù)要求。

c）KJB Y.3航空裝備自動測試系統(tǒng)通用要求：測試資源

規(guī)定了ATS硬件資源要求，包括測試儀器資源列表、信號定義和一般要求。

d）KJB Y.3A航空裝備自動測試系統(tǒng)通用要求：測試資源驅(qū)動

規(guī)定了ATS硬件資源驅(qū)動的要求，包括IVI標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動、航空通用和專用等。

e）KJB Y.4航空裝備自動測試系統(tǒng)通用要求：測試要求文件編制

測試需求文件（TRD）是描述被測單元（UUT）測試需求的文件，包括以下工作的規(guī)范性：確定UUT工作正常，檢測和指明所有的故障和超差的狀態(tài)，將每個故障或超差狀態(tài)隔離到約定層次和模糊度，調(diào)整和調(diào)準(zhǔn)UUT。

f）KJB Y.5航空裝備自動測試系統(tǒng)通用要求：適配器接口

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定航空裝備自動檢測設(shè)備適配器接口的選擇和定義等技術(shù)要求，包括系統(tǒng)對外測試接口說明、測試單元面板接口、陣列接口（ICA）和ICA模塊定義等具體的要求。

g）KJB Y.6航空裝備自動測試系統(tǒng)通用要求：測試程序

規(guī)定航空裝備自動測試程序的開發(fā)要求，包括測試程序（TP）組成、TP編寫要求、TP測試順序要求、TP信息提示、TP性能要求、TP安全性要求、TP驗收要求和TP的管理要求等方面的具體要求。

h）KJB Y.7航空裝備自動測試系統(tǒng)通用要求：測試適配器硬件

規(guī)定ATS測試適配器（TPH）的選擇和定義等技術(shù)要求，包括TPH的零件、材料、工藝、設(shè)計、結(jié)構(gòu)、可達(dá)性設(shè)計、安裝和緊固設(shè)計等多方面的具體要求。

i）KJB Y.8航空裝備自動測試系統(tǒng)通用要求：測試程序集文檔編制

規(guī)定測試程序集、標(biāo)識、系統(tǒng)概述、文檔概述、設(shè)計依據(jù)、主要功能、主要性能、使用要求、UUT描述、概述、技術(shù)指標(biāo)、UUT的物理特性和UUT接口說明，以及硬件資源測試儀器標(biāo)準(zhǔn)填寫等內(nèi)容。

j）KJB Y.9航空裝備自動測試系統(tǒng)通用要求：被測單元兼容性

規(guī)范被測對象的兼容性設(shè)計要求，以及與ATE兼容性的通用要求。

k）KJB Y.10航空裝備自動測試系統(tǒng)通用要求：綜合保障要求

規(guī)定空軍ATS應(yīng)有確定的可靠性、維修性、測試性、保障性、安全性和環(huán)境適應(yīng)性（“六性”），以及綜合保障等要求及過程控制要求，也包含用戶資料編制、計量校準(zhǔn)要求、包裝和貯運(yùn)等內(nèi)容。

4.3 航空裝備自動測試系統(tǒng)信息交換通用要求

a）KJB Z.0航空裝備自動測試系統(tǒng)信息交換通用要求：自動測試標(biāo)記語言（ATML）

規(guī)范了航空裝備ATS組件間共享信息交換媒介的通用數(shù)據(jù)類型定義模式，并定義XML元素屬性類型、通用模型等信息內(nèi)容，且被其他幾個標(biāo)準(zhǔn)共用，是Z.1-Z.8標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。

b）KJB Z.1航空裝備自動測試系統(tǒng)信息交換通用要求：測試描述交換

規(guī)范了可擴(kuò)展標(biāo)志語言（XML）定義交換格式，為實現(xiàn)交換測試描述信息，定義了測試性能、測試條件和故障診斷要求，以及支持設(shè)備的位置、排列，并檢驗UUT的正確操作。

c）KJB Z.2航空裝備自動測試系統(tǒng)信息交換通用要求：儀器描述

規(guī)范XML定義交換格式，對儀器作靜態(tài)描述。主要用于描述儀器的功能，主要對儀器的生產(chǎn)商、模塊標(biāo)識、版本號、信號類型、信號范圍、分辨率和測試精度等信息進(jìn)行描述，實現(xiàn)促進(jìn)和方便組件之間的互操作性，以及ATS（例如：測試執(zhí)行和資源分配間）儀器描述需求的共享的目的。同時也有助于對測試儀器的配置及合成/虛擬/復(fù)合儀器的描述。

d）KJB Z.3航空裝備自動測試系統(tǒng)信息交換通用要求：UUT描述信息

規(guī)范使用XML的一種交換格式，以準(zhǔn)確地描述UUT類型信息。描述信息主要包括：被測對象UUT的制造商、名稱、編號、類型、電源需求、接口需求、物理特性和操作需求。實現(xiàn)UUT描述可用于多種不同的測試和維護(hù)環(huán)境。

e）KJB Z.4航空裝備自動測試系統(tǒng)信息交換通用要求：測試配置信息描述

規(guī)范測試的框架結(jié)構(gòu)，對測試一個UUT所需的硬件、軟件和相關(guān)文檔等配置信息的描述，可使測試程序集數(shù)據(jù)在適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)之間進(jìn)行交換。

f）KJB Z.5航空裝備自動測試系統(tǒng)信息交換通用要求：測試適配器信息

規(guī)范使用XML的減緩格式，目的是交換UUT與測試工作站之間接口所定義的測試適配器信息。包括測試適配器描述（如物理特性、電器特性、能力、執(zhí)行、識別和分類等）。與測試儀器描述信息相比，測試適配器增加了設(shè)施需求、控制器、軟件和路徑等信息，以提高和改進(jìn)ATS組件之間的互操作性。本標(biāo)準(zhǔn)允許測試適配器信息在多個ATE之間移植。

g）KJB Z.6航空裝備自動測試系統(tǒng)信息交換通用要求：測試站描述

規(guī)范XML的交換格式對測試站的物理特性、電氣特性、測試端口和儀器的連接路徑，測試站的容限和精度，以及測試站狀態(tài)等信息的描述，有利于提高和改進(jìn)ATS組件之間的互相操作性，以利于測試工作站信息的交換。

h）KJB Z.7航空裝備自動測試系統(tǒng)信息交換通用要求：信號與測試定義

規(guī)范測試信號的定義和描述方法，提供了一組基于數(shù)學(xué)規(guī)范的通用基本信號定義。簡單信號可以組合成復(fù)雜的信號，并可方便地用于所有的測試平臺。本標(biāo)準(zhǔn)提供了對結(jié)構(gòu)化文本語言的支持， 并且提供可以支持互操作性的編程語言接口。

i）KJB Z.8航空裝備自動測試系統(tǒng)信息交換通用要求：測試結(jié)果與會話信息

對在自動測試環(huán)境下使用TPS執(zhí)行UUT測試時所采集的測量值、通過、未通過狀態(tài)、相關(guān)的操作員、測試站和環(huán)境等信息的描述。

5 結(jié)束語

本文借鑒國外ATS相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，針對航空裝備ATS的標(biāo)準(zhǔn)化需求，提出了航空裝備ATS標(biāo)準(zhǔn)體系的總體框架、標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成，闡述了各個標(biāo)準(zhǔn)的基本內(nèi)容，可為制定航空裝備ATS標(biāo)準(zhǔn)提供有力的支撐。