程 方

基于雷達裝備的測試性評估方法研究

程 方

（海軍裝備部）

雷達裝備在作戰(zhàn)中具有重要的作用，而雷達裝備的測試性設(shè)計對雷達裝備起關(guān)鍵作用，對雷達裝備的測試性設(shè)計進行分析，及時將測試性設(shè)計和試驗相結(jié)合，使雷達裝備的測試性水平得到提高。首先對雷達裝備的測試性設(shè)計進行了分析和闡述，之后基于設(shè)計和試驗提出了一種測試性評估方法，并提出一套測試性評估程序，來幫助雷達裝備進行測試性評估。

測試性設(shè)計；測試性試驗；雷達裝備；測試性評估

0 引言

測試性作為裝備的通用質(zhì)量特性能夠?qū)ρb備的測試情況、故障檢測情況進行清晰地表征，通常與可靠性、維修性、保障性一起進行分析，可以從通用質(zhì)量特性方向?qū)ρb備進行約束，提高裝備的性能。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，武器裝備的功能、性能越來越先進，裝備的技術(shù)和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性也顯著提升，給裝備的測試性、故障診斷提出了更高、更新、更嚴的要求。因此，如何提高大型武器裝備的測試性水平，是所有武器裝備研制方、使用方共同關(guān)注的問題[1]。

隨著各種爭端的日趨發(fā)展與復(fù)雜化，新的武器和作戰(zhàn)方式層出不窮，雷達裝備作為作戰(zhàn)預(yù)警系統(tǒng)的重要組成部分，肩負著預(yù)警探測、防空反導(dǎo)、火控引導(dǎo)等多項使命任務(wù)。因此，在復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境下，一個裝備具備良好的測試性，對整個作戰(zhàn)預(yù)警系統(tǒng)都極為重要。如何對雷達裝備的測試性工作進行評估，從而提高整個雷達裝備的測試性，已成為雷達裝備研制方和使用方共同面臨的問題。本文從使用者的角度出發(fā)，提出一種將測試性設(shè)計和測試性試驗用于對雷達裝備的測試性進行評估的方法[2]。

1 測試性設(shè)計

在雷達裝備的方案階段、工程研制階段，對測試性的評估工作主要基于測試性設(shè)計和測試性預(yù)計。通過測試性設(shè)計和預(yù)計工作，可對雷達裝備的測試性能力進行一個初步的評估。

1.1 測試性設(shè)計

雷達設(shè)備在系統(tǒng)的總體設(shè)計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計中需同步進行測試性設(shè)計工作，確保系統(tǒng)易檢測、易診斷、易修理，縮短維修時間，提高系統(tǒng)的測試性和可用度。一般雷達設(shè)備為無人值守設(shè)備，基層檢測、維護條件有限，因此測試性總體設(shè)計采用機內(nèi)自檢為主的診斷方式，對IV類以上故障嚴酷度級別的故障模式進行檢測和隔離，并通過指示燈、422總線進行故障上報。雷達裝備一般采用加電機內(nèi)測試（Built-in Test，BIT）、周期BIT、維修BIT、內(nèi)場測試設(shè)備測試和內(nèi)、外場人工檢查的測試方式對故障模式進行檢測，故障至少須定位到雷達設(shè)備各分系統(tǒng)的下一級子單元[3]。

雷達裝備各分系統(tǒng)在不會大幅提高設(shè)計復(fù)雜度和成本的前提下，應(yīng)設(shè)計專用測試通道，對測試通道和主處理通道進行獨立設(shè)計，從而保證雷達裝備的故障檢測和隔離工作。信號通路如圖1所示。

圖1 信號通路示意圖

對于具有指示燈或顯示界面的子單元，可采用目視檢測方法，快速發(fā)現(xiàn)并定位故障；對于目視檢查不夠有效的外場可更換單元（Line Replaceable Unit，LRU）及內(nèi)場可更換單元（Shop Replaceable Unit，SRU），設(shè)計了BIT檢測方式，完成系統(tǒng)開機前自檢、運行過程中狀態(tài)監(jiān)測、故障在線診斷和任務(wù)結(jié)束后的維修診斷，診斷結(jié)果通過界面顯示或指示燈可以很快確定。針對雷達裝備內(nèi)部的大部分模塊，設(shè)計BIT測試。

在雷達裝備結(jié)構(gòu)設(shè)計中，應(yīng)提前考慮測試維修的便利性和有效性。借助頻譜分析儀、功率計、直流穩(wěn)壓電源、信號源，數(shù)字萬用表等儀表，可獨立或在雷達裝備上完成各信號的測試和故障定位[4]。不同模塊元器件之間應(yīng)留有足夠的空間，空間不足的引出測試點到空間大的區(qū)域，并有清晰的標記，以便利用測試夾和測試探頭進行測試；射頻電路內(nèi)部設(shè)置用于故障隔離的測試點，以便排查定位問題；對關(guān)鍵中頻模擬信號輸出進行功率檢測，并上報BIT信息；模塊前面板上有FPGA加載指示燈，電源指示燈；模擬地和數(shù)字地進行單點接地；BIT的設(shè)計不會對模塊的指標造成影響；控制信號等使用通用的3.3 V，5 V邏輯電平。

1.2 測試性預(yù)計

為了驗證測試性設(shè)計是否有效，雷達裝備需要規(guī)定一些定量指標。在雷達裝備的設(shè)計階段，一般會提出故障檢測率、故障隔離率和虛警率來對雷達裝備進行約束。在具體的設(shè)計過程中，通過測試性預(yù)計，即故障檢測率和故障隔離率的預(yù)計，來了解該雷達裝備的測試性設(shè)計情況。針對故障檢測率，有時還會專門對BIT檢測率進行要求。

根據(jù)雷達裝備的研制總要求，一般會對雷達裝備整機系統(tǒng)的故障檢測率和故障隔離率的最低可接受值和規(guī)定值進行要求，在整機指標的基礎(chǔ)上，在雷達裝備的研制階段，將對各個分系統(tǒng)進行測試性分配和預(yù)計，常常采用等分配法對各個分系統(tǒng)的故障檢測率和故障隔離率進行分配，這樣可以保證各個分系統(tǒng)的測試性水平較平均，不存在短板[5]。

各分系統(tǒng)需要根據(jù)各自分系統(tǒng)的特點進行測試性預(yù)計。根據(jù)雷達裝備中各分系統(tǒng)的主要特點和測試性的設(shè)計方法，將雷達裝備的分系統(tǒng)分為沿用分系統(tǒng)、改進分系統(tǒng)和新研分系統(tǒng)來討論雷達裝備的測試性情況。根據(jù)各分系統(tǒng)的測試性指標預(yù)計值，對雷達裝備的測試性能力獲得一個基本評估，繼而開展后續(xù)通過試驗進行的測試性評估工作。

2 基于設(shè)計和試驗的測試性評估

基于測試性設(shè)計和測試性試驗的測試性評估工作，可從沿用分系統(tǒng)、改進分系統(tǒng)和新研分系統(tǒng)的角度進行說明。

2.1 沿用分系統(tǒng)的測試性評估

在設(shè)計、生產(chǎn)一部雷達的過程中，能夠參考一些已成功研制并完成列裝的雷達裝備的相關(guān)經(jīng)驗。對于具有成熟技術(shù)的分系統(tǒng)，其可靠性、維修性、測試性、保障性已經(jīng)經(jīng)過試驗驗證，常常選擇沿用該分系統(tǒng)的設(shè)計。而這一部分的測試性評估，也沿用成熟產(chǎn)品的試驗數(shù)據(jù)即可[6]。

因此，將測試性設(shè)計相關(guān)內(nèi)容和測試性預(yù)計的相關(guān)內(nèi)容充分結(jié)合，即可完成對沿用分系統(tǒng)的測試性準確的評估。

2.2 改進分系統(tǒng)的測試性評估

在雷達裝備的設(shè)計過程中，還有部分分系統(tǒng)是利用已成功研制并完成列裝的雷達裝備的相關(guān)經(jīng)驗進行改進設(shè)計的，將其歸類為改進分系統(tǒng)。首先需要對改進分系統(tǒng)整體的改進方案進行了解，從而明確其測試性的設(shè)計與分析情況，包括采取的故障檢測方法、對應(yīng)的測試性設(shè)計與原分系統(tǒng)測試性設(shè)計的對比情況等，而這些數(shù)據(jù)均可成為改進分系統(tǒng)的測試性評估數(shù)據(jù)，從而對改進分系統(tǒng)進行有關(guān)測試性的分析與預(yù)計。此外，還應(yīng)對改進分系統(tǒng)中改動較大的下一級子單元進行測試性建模分析與評估[7]。

2.3 新研分系統(tǒng)的測試性評估

對于雷達新研分系統(tǒng)，需要裝備研制的不同階段進行數(shù)據(jù)收集和測試性的評估工作。首先，通過方案階段的討論與論述，明確新研分系統(tǒng)各方面的信息，包括它的基本功能、物理結(jié)構(gòu)構(gòu)成、模塊組成和每一部分要做的測試性設(shè)計等信息，對新研分系統(tǒng)的測試性獲得一個初步的評估；在初樣研制階段，結(jié)合方案階段的初步評估情況，使用多種方法針對新研分系統(tǒng)開展全面的設(shè)計，將各指標進行合理的分配預(yù)計，預(yù)留好測試通道，對關(guān)鍵的子單元進行測試性仿真與驗證，在這個基礎(chǔ)上完成設(shè)計后，生產(chǎn)初樣機，在初樣機的調(diào)試過程中，對測試性情況進行摸底，為正樣階段的測試性設(shè)計工作提供理論和試驗支撐；在以上基礎(chǔ)上進行正樣機的設(shè)計工作，對其測試性設(shè)計進行進一步的改進，生產(chǎn)出正樣機后，參與測試性鑒定試驗，獲得更多的測試新評估數(shù)據(jù)。

3 測試性評估程序

通過以上分析，從沿用分系統(tǒng)、改進分系統(tǒng)和新研分系統(tǒng)的角度完成了基于設(shè)計和試驗的測試性評估工作。掌握測試性評估的基本方法后，需結(jié)合雷達裝備在實際研制過程中的情況確認具體的測試性評估程序。

測試性評價應(yīng)是研制方與使用方共同協(xié)作的一個過程，在以上基礎(chǔ)上，分別在初樣階段和正樣階段建立測試性評估程序。

3.1 初樣階段測試性評價程序

首先對初樣階段的測試性評估程序進行描述：

1）針對沿用的分系統(tǒng)，獲取沿用分系統(tǒng)的測試性設(shè)計與分析報告，并提供給使用方進行審核，使用方對沿用分系統(tǒng)的實際情況進行初步了解；

2）針對進行改進的分系統(tǒng)，獲取改進分系統(tǒng)的測試性設(shè)計及對比報告，同步提供給使用方進行審核，使用方了解改進分系統(tǒng)的改進情況和測試性水平的變化；

3）針對進行新研的分系統(tǒng)，將包含測試性各方面信息的測試性報告，如測試點的預(yù)留、采用的測試方法等內(nèi)容，提供使用方進行審核；

4）使用方通過對三種分系統(tǒng)測試性設(shè)計相關(guān)信息的審核，提出在實際試驗過程中對測試性信息進行收集的要求，此處通常著重關(guān)注新研分系統(tǒng)；

5）研制方根據(jù)使用方的要求，在各項試驗現(xiàn)場進行測試性信息的收集，此處著重收集各類故障信息，提交使用方進行審核；

6）研制方向使用方提供沿用分系統(tǒng)、改進分系統(tǒng)和新研分系統(tǒng)測試性工作總結(jié)報告（包括沿用分系統(tǒng)和改進分系統(tǒng)實際的測試性數(shù)據(jù)與原分系統(tǒng)的對比情況，新研分系統(tǒng)初樣測試性預(yù)計達標情況、故障檢測策略的實現(xiàn)情況、測試點是否合理、測試性摸底試驗、外場調(diào)試獲取的信息等），提交使用方進行審核；

7）通過試驗與總結(jié)，研制方了解到雷達裝備各分系統(tǒng)在測試性中的薄弱點，針對薄弱部分，提出測試性改進要求，提交使用方進行審核；

8）使用方分別對該雷達裝備的沿用分系統(tǒng)、改進分系統(tǒng)、新研分系統(tǒng)的測試性情況作出評價，明確在正樣階段需要進行測試性性能提升的內(nèi)容。

3.2 正樣階段測試性評價程序

通過初樣階段測試性的評價程序，研制方對于雷達裝備測試性的實際水平已有了充分的了解，在這個基礎(chǔ)上進行改進設(shè)計后，才能獲得正樣機。因此正樣階段測試性的重點就是改進設(shè)計。具體程序如下：

1）研制方需要明確梳理出正樣階段進行的測試性設(shè)計，注明對于初樣階段發(fā)現(xiàn)的哪些故障能夠進行更好的檢測，著重強調(diào)初樣與正樣的對比和變化內(nèi)容，并提交使用方進行審核；

2）研制方將正樣機在外場試驗的有關(guān)信息，包括責(zé)任故障和非責(zé)任故障等，提交使用方進行審核；

3）使用方在對各類報告進行審核研判的基礎(chǔ)上，會提出需要著重關(guān)注，重點提升測試性能力的分系統(tǒng)，這部分分系統(tǒng)需完成相關(guān)的測試性試驗，并向使用方提供經(jīng)認證的測試性試驗報告；

4）經(jīng)過對以上測試性工作的認可后，使用方對研制方提出測試性鑒定試驗的要求，需第三方試驗機構(gòu)進行監(jiān)督，并編制測試性鑒定試驗大綱，大綱中需明確實際外場試驗中的試驗數(shù)據(jù)使用方式，明確模擬故障的方法和具體的合格判據(jù)。大綱內(nèi)容獲得使用方的認可后，開始進行測試性鑒定試驗，最終由第三方試驗機構(gòu)完成測試性鑒定試驗報告；

5）研制方出具雷達裝備正樣測試性過程評價報告（包括正樣階段的測試性設(shè)計、測試性預(yù)計、測試性鑒定試驗信息等），提交使用方審核后，結(jié)束測試性過程評價工作；

6）使用方基于設(shè)計與試驗情況對該雷達裝備的測試性作出評價。

4 結(jié)語

本文在雷達裝備現(xiàn)有測試性的基礎(chǔ)上，分析了雷達裝備的測試性設(shè)計，提出了基于測試性設(shè)計和測試性試驗的一種測試性評估方法，在此基礎(chǔ)上，提出了一套測試性評估程序。利用這種方法，可有針對性地對雷達裝備進行測試性評估。

[1] 李天梅. 裝備測試性驗證試驗優(yōu)化設(shè)計與綜合評估方法研究[D] . 長沙：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2010.

[2] 田仲，石君友. 系統(tǒng)測試性設(shè)計分析與驗證[M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.

[3] Pillari J, Pertowski T, Pro tin A, et al. Integrating testability analysis tools with automatic test systems (ATS) [C]. IEEE International Automatic Testing Conference. New York, 1995: 503-507.

[4] 石君友．測試性設(shè)計分析與驗證[M]．北京：國防工業(yè)出版社，2011：1-27.

[5] 國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會．GJB2547-1995裝備測試性大綱[S]. 中國標準出版社，1995：39-42．

[6] 陳希祥，邱靜，劉冠軍．裝備系統(tǒng)測試性方案優(yōu)化設(shè)計技術(shù)研究[J]. 中國機械工程，2010，21（2）：141-145.

[7] 楊秉喜．雷達綜合技術(shù)保障工程[M]．北京：中國標準出版社，2002：545-561.

Research on Testability Evaluation Method Based on Radar

CHENG Fang

Radar plays an important role in the battle, so it is necessary to analyze testability design for radar, combining the design with experiment, thereby improving the test ability of radar. First, Testability design is analyzed and expounded. Then, a method of testability evaluation is obtained based on design and experiment. Finally, a testability evaluation procedure is obtained and it provides a new idea for the testability evaluation.

Testability Design; Testability Experiment; Radar; Testability Evaluation

TN957

A

1674-7976-(2022)-03-227-04

2022-06-06。

程方（1990.10—），陜西西安人，主要研究方向為質(zhì)量管理。