吳 偉，梁 旗，林 達(dá)，崔北鵬，丁 偉

(上海機(jī)電工程研究所，上海 201109)

0 引言

導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的性能隨著大量高新技術(shù)的迭代而不斷提高，但同時也使得導(dǎo)彈內(nèi)部結(jié)構(gòu)愈發(fā)復(fù)雜，對導(dǎo)彈綜合測試技術(shù)本身是否依然可靠安全、穩(wěn)定以及能否快速開展故障檢測診斷，提出了更高的要求。在航空航天、工業(yè)電子、軍事國防等測試性設(shè)計領(lǐng)域中，先進(jìn)的測試性技術(shù)是解決問題的關(guān)鍵[1-2]。系統(tǒng)的測試性(testability)是指系統(tǒng)內(nèi)部提供的能夠檢測自身狀態(tài)并進(jìn)行故障診斷的一種設(shè)計特性，主要分為外部自動測試(ATE，automatic test equipment)和機(jī)內(nèi)測試(BIT，built-in test)兩種。ATE是指使用外部測試工具或者測量儀器設(shè)備等對系統(tǒng)進(jìn)行檢測，獨(dú)立于產(chǎn)品本身單獨(dú)設(shè)計，但是測試成本高、攜帶不便且噪聲大。機(jī)內(nèi)測試，也可稱為機(jī)內(nèi)自檢(BIST，built-in self-test)，又叫嵌入式測試(ET，embedded test)，或者是自測量系統(tǒng)(self-instrumented system)，是指系統(tǒng)或設(shè)備能夠完自己成對系統(tǒng)、組件或功能模塊的狀態(tài)檢測、故障診斷以及性能測試[3-5]。

近年來，導(dǎo)彈的綜合測試更關(guān)注自動測試系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)建設(shè)、ATE研制和測試程序集(TPS，test program set)的開發(fā)及可移植，以及人工智能的應(yīng)用，這些技術(shù)助力導(dǎo)彈測試技術(shù)向多型通用、分布組合、可擴(kuò)展等方向優(yōu)化。導(dǎo)彈綜合測試技術(shù)是武器系統(tǒng)的全壽命周期中非常重要的角色[6]，高新技術(shù)的快速發(fā)展加快了導(dǎo)彈武器系統(tǒng)復(fù)雜化和智能化的進(jìn)程。雖然導(dǎo)彈綜合測試技術(shù)和測量儀器發(fā)展迅速，大大提高了導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的測試性能和指標(biāo)，但仍然存在對系統(tǒng)內(nèi)部故障精確排查的困難，并無法真正大幅有效提高導(dǎo)彈的測試性及測試覆蓋性，增加了導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的研制和生產(chǎn)工作的難度。

本文總結(jié)國內(nèi)外有關(guān)BIT技術(shù)研究現(xiàn)狀的文獻(xiàn)，介紹了BIT技術(shù)的作用、特點(diǎn)、虛警及其抑制策略，并重點(diǎn)介紹了導(dǎo)彈武器系統(tǒng)領(lǐng)域相關(guān)的BIT技術(shù)。針對導(dǎo)彈武器系統(tǒng)測試技術(shù)中BIT技術(shù)應(yīng)用中存在的問題，討論未來導(dǎo)彈測試性需求，并提出優(yōu)化的導(dǎo)彈BIT技術(shù)總體設(shè)計方案，對導(dǎo)彈BIT技術(shù)未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討。

1 機(jī)內(nèi)測試技術(shù)

只有提高導(dǎo)彈自身的系統(tǒng)測試性，才能配合先進(jìn)的測試系統(tǒng)開展測試[7-15]。美軍在20世紀(jì)80年代就著眼于軍用裝備的機(jī)內(nèi)測試技術(shù)，開展了許多理論研究，并完成了軍用型號配制。美軍的F系列戰(zhàn)機(jī)將BIT技術(shù)大量應(yīng)用與航空電子與機(jī)電系統(tǒng)中。美國航空工業(yè)集團(tuán)將BIT成功應(yīng)用到他們生產(chǎn)的軍、民用飛機(jī)中[16-17]。隨著BIT技術(shù)的發(fā)展，該領(lǐng)域逐漸吸引了越來越多學(xué)者與行業(yè)的關(guān)注。國內(nèi)的BIT技術(shù)研究起步于20世紀(jì)70年代，以航空、航天等國防軍工領(lǐng)域?yàn)榇黹_始BIT技術(shù)的研究。目前，隨著研究愈發(fā)深入，BIT技術(shù)的應(yīng)用研究引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。

美軍在1992年發(fā)布的MIL-STD-1309C標(biāo)準(zhǔn)對BIT定義為“系統(tǒng)、設(shè)備內(nèi)部提供的監(jiān)測、隔離故障的自動測試能力”[18]。在美軍的《系統(tǒng)和設(shè)備測試性大綱》中，將測試性作為與可靠性、維修性等同的測試要求，其頒布標(biāo)志著測試性已成為獨(dú)立學(xué)科[19-20]。20世紀(jì)90年代時，美軍的新型軍用裝備就注重于智能測試設(shè)計及應(yīng)用技術(shù)，在可維護(hù)性、戰(zhàn)備完好性及測試性等各個方面都有了新的突破[21-23]。

BIT技術(shù)具有多種分類方法，例如邊界掃描BIT技術(shù)、模擬BIT技術(shù)、環(huán)繞BIT技術(shù)以及冗余BIT技術(shù)等[24-27]。不同的BIT技術(shù)具有不同的特點(diǎn)，如邊界掃描技術(shù)對測試電路要求較低，因此可改善測試性；模擬BIT屬于并行測試型的技術(shù)，能在操作時并行測試進(jìn)行故障排查；環(huán)繞BIT基于數(shù)字模擬環(huán)繞等不同輸入信號的方法實(shí)現(xiàn)；冗余BIT系統(tǒng)利用余度信號的對比進(jìn)行測試。

在BIT發(fā)展過程中，虛警始終困擾著其發(fā)展和應(yīng)用。設(shè)備的BIT系統(tǒng)在各類時間應(yīng)力的作用影響下容易造成故障虛假報警的現(xiàn)象。時間應(yīng)力因素包括暫態(tài)電壓、振動、震蕩、沖擊、溫度、濕度、氣壓、液壓等等。美軍的裝備BIT使用情況經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)BIT虛警頻報而真實(shí)故障檢測率不高是裝備服役時最主要的問題。我國GJB3385-98定義虛警為，機(jī)內(nèi)測試或其他監(jiān)測電路指示有故障而實(shí)際不存在故障的現(xiàn)象[28-30]。若無法解決BIT的虛警問題，BIT技術(shù)的應(yīng)用就不再是“如虎添翼”，而是“畫蛇添足”，既無法真正解決系統(tǒng)故障，在處理虛警情況時還會造成人力物力等資源的浪費(fèi)。BIT虛警抑制技術(shù)按照常規(guī)可劃分為檢測、診斷和決策三個不同的層面進(jìn)行設(shè)計，實(shí)現(xiàn)較為簡易且具有較強(qiáng)的適用性，但由于測試性容差及閾值的確定往往依靠經(jīng)驗(yàn)值，在處理瞬態(tài)故障及間歇性故障時效率比較低。

為解決復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)BIT虛警的問題，國防科技大學(xué)提出了三種虛警抑制方法。第一種是基于信息處理流程的傳感層，特征層以及診斷決策層虛警抑制技術(shù)，提高機(jī)電系統(tǒng)BIT的診斷能力；第二種抑制方法基于系統(tǒng)模型的監(jiān)控診斷，通過設(shè)置故障閥值對殘差評價，可以在不確定因素下準(zhǔn)確判斷故障狀態(tài)，是基于魯棒故障診斷原理；第三種基于時間應(yīng)力的角度，提出了基于時間應(yīng)力分析的虛警抑制原理和技術(shù)方法，通過將核主元分析和模糊聚類分析方法結(jié)合引入，構(gòu)建虛警識別決策模型，解決關(guān)聯(lián)區(qū)域外虛警不易識別的問題[31]。BIT降虛警時，時間應(yīng)力信息是有效的信息源，將該數(shù)據(jù)與BIT進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，能夠起到識別虛警、提高故障檢測正確率的作用[32]。

2 機(jī)內(nèi)測試中的關(guān)鍵技術(shù)

頂級的需求規(guī)范記錄了已部署產(chǎn)品的性能需求。BIT測試主要關(guān)注產(chǎn)品上電后進(jìn)行內(nèi)部自檢時在現(xiàn)場的性能。BIT自檢選擇的測試功能稱為產(chǎn)品的關(guān)鍵功能。軍事應(yīng)用將這些功能稱為“關(guān)鍵任務(wù)”功能，這些功能是與任務(wù)性能直接相關(guān)的主要功能。關(guān)鍵任務(wù)功能的失效將導(dǎo)致主要硬件的故障而導(dǎo)致任務(wù)的失敗。

客戶提出的另一項(xiàng)要求是在現(xiàn)場部署產(chǎn)品時進(jìn)行維護(hù)或擴(kuò)展BIT。當(dāng)與加電自檢結(jié)合使用時，這種類型的自檢為硬件電子設(shè)備提供了更多的測試覆蓋范圍。擴(kuò)展BIT與通電BIT一起，為客戶提供硬件在其環(huán)境中長時間運(yùn)行的必要知識。

因此，BIT的應(yīng)用和發(fā)展將大大提高武器系統(tǒng)的測試和自診斷能力，其整體框架如圖1所示。

圖1 導(dǎo)彈系統(tǒng)BIT架構(gòu)

導(dǎo)彈系統(tǒng)BIT實(shí)現(xiàn)主要包括兩個部分：1)在被試對象上安裝BIT設(shè)備，在沒有周邊測試設(shè)備或少量周邊測試設(shè)備的情況下完成導(dǎo)彈的性能測試；2)在設(shè)計被測對象系統(tǒng)時，設(shè)計自檢測組件并進(jìn)行自檢測，在對整個系統(tǒng)進(jìn)行檢測時，將自檢測組件進(jìn)行集成，完成功能測試和信息采集。其中自診斷技術(shù)包括故障特征的提取、知識庫的構(gòu)建和推理機(jī)制的實(shí)現(xiàn)等。在此過程中，通過通訊接口將BIT裝置采集到的信息發(fā)送給地面計算機(jī)，同時實(shí)現(xiàn)診斷算法。在自診斷設(shè)備和方法成熟之前，無法直接在導(dǎo)彈系統(tǒng)中建立檢測設(shè)備和診斷軟件。 受被測物體積和重量的限制，自診斷技術(shù)必須解決設(shè)備小型化的關(guān)鍵技術(shù)問題，包括小型計算機(jī)系統(tǒng)、多數(shù)據(jù)高精度A/D和D/A轉(zhuǎn)換及通信接口等。同時，要解決BIT激勵方法的研究、BIT激勵裝置的設(shè)計、BIT激勵裝置的設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)，全面實(shí)現(xiàn)BIT和自診斷。此外，要解決傳統(tǒng)BIT中的故障復(fù)發(fā)和故障間歇識別問題，必須解決大容量高精度存儲設(shè)備的關(guān)鍵設(shè)計問題；要完成武器系統(tǒng)中內(nèi)置故障診斷技術(shù)的研究，必須解決故障知識庫和故障詞典構(gòu)建的關(guān)鍵技術(shù)。

智能BIT最早由美國空軍羅馬航空發(fā)展中心的Richards于1987年提出，它將人工智能理論引入BIT故障診斷，解決了傳統(tǒng)BIT無法區(qū)分間歇性故障的問題。智能BIT經(jīng)過近10年的研究和應(yīng)用，不僅應(yīng)用于BIT智能診斷，還應(yīng)用于BIT智能設(shè)計、檢測和決策等方面。設(shè)備智能BIT提出了系統(tǒng)開發(fā)的并行設(shè)計思路，采用部件級、板級、系統(tǒng)級BIT分層集成的組織結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)級BIT智能控制單元根據(jù)測試和維護(hù)需求制定整個系統(tǒng)測試計劃，并將測試命令發(fā)送到板級BIT進(jìn)行系統(tǒng)級測試和維護(hù)總線；板級BIT智能控制與信息處理單元接收指令并采取檢測診斷策略，通過板級測試總線啟動零件級BIT；當(dāng)部件級測試完成后，通過板級測試總線將測試結(jié)果發(fā)回板級BIT，然后由板級BIT智能控制和信息處理單元結(jié)合部件級和板級本身的信息進(jìn)行簡單的智能診斷，并將測試診斷結(jié)果發(fā)送到系統(tǒng)級BIT；系統(tǒng)級BIT智能綜合診斷系統(tǒng)對單板級BIT數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的智能診斷，并根據(jù)診斷結(jié)果給出系統(tǒng)重構(gòu)降級使用或更換維護(hù)的建議。

智能決策支持系統(tǒng)將定性處置特征人工智能技術(shù)與決策支持系統(tǒng)相結(jié)合。運(yùn)用知識工程、智能技術(shù)等相關(guān)技術(shù)，使所創(chuàng)造的思想、邏輯推理和判斷成為一個有機(jī)體，在解決半結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化問題方面比傳統(tǒng)決策支持系統(tǒng)更有效。BIT智能決策包括BIT決策層信息集成、BIT模糊決策和BIT決策專家系統(tǒng)。BIT維修決策專家系統(tǒng)利用線路維修人員的經(jīng)驗(yàn)、前線設(shè)計人員的數(shù)據(jù)和維修專家的知識，可以確定故障類型及其危害，并進(jìn)行進(jìn)一步的決策。

設(shè)備維修過程通常分為組織級維修、中級維修和倉庫級維修三個層次。組織級維護(hù)在運(yùn)行場所進(jìn)行，僅用于定期維修、故障估計和確認(rèn)以及LRU的拆卸和更換；中間維修可以隔離故障到車間更換單元；倉庫級維修具有最高的維修能力，可以執(zhí)行與故障設(shè)備維修有關(guān)的任何任務(wù)，包括糾正維修。倉庫級維修可以將故障隔離到車間更換組裝，也可以對所有部件進(jìn)行重新排列，產(chǎn)生損壞部件的可更換部件以及整個設(shè)備?，F(xiàn)代設(shè)備維修體系提倡組織級和倉庫級兩級維修。要實(shí)現(xiàn)兩級維修，必須提高組織級維修能力，即提高線路維修能力。因此，提高系統(tǒng)或設(shè)備的故障檢測與診斷能力，縮短故障檢測與隔離時間，成為BIT綜合診斷與維護(hù)專家系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)。

BIT維修專家系統(tǒng)的輸入主要來自于內(nèi)置測試設(shè)備的信息，這要求內(nèi)置測試設(shè)備數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性接近100%。僅將內(nèi)置測試設(shè)備數(shù)據(jù)作為唯一的維護(hù)基礎(chǔ)是不夠的。綜合決策與維護(hù)專家系統(tǒng)必須應(yīng)用各種信息資源進(jìn)行綜合決策與維護(hù)。BIT維修專家系統(tǒng)可以提高組織級維修能力，將故障檢測和定位提升到SRU級，這不僅需要設(shè)備相關(guān)信息，還需要設(shè)備的設(shè)計、測試、維修專家和操作人員的信息。鉆頭綜合決策與維護(hù)系統(tǒng)將常規(guī)檢測方法的結(jié)果、鉆頭故障診斷專家系統(tǒng)的輸出、SRU故障歷史數(shù)據(jù)和用戶觀測信息相結(jié)合，進(jìn)行綜合決策，形成SRU級故障報告和維護(hù)建議。

3 導(dǎo)彈領(lǐng)域中機(jī)內(nèi)測試技術(shù)的應(yīng)用

1998年的一篇美國專利“用于在發(fā)射場測試導(dǎo)彈的可操作性的導(dǎo)彈試驗(yàn)方法”中，就通過BIT對導(dǎo)彈進(jìn)行了測試[33]。在該專利中提到，導(dǎo)彈的測試首先應(yīng)進(jìn)行導(dǎo)彈BIT測試性能的測試，這些測試項(xiàng)目的信號源是由發(fā)射場的信號激勵的，因此不需要與導(dǎo)彈內(nèi)部進(jìn)行通信。如果性能符合要求，則無需進(jìn)一步測試。如果檢測到導(dǎo)彈性能不符合要求，則取下通信蓋，連接到內(nèi)部數(shù)據(jù)源，并重復(fù)BIT測試以確定哪些內(nèi)部組件導(dǎo)致導(dǎo)彈性能不符。當(dāng)確定有問題的組件并進(jìn)行修復(fù)后，在取下檢修蓋的情況下重復(fù)測試，當(dāng)測試性能達(dá)標(biāo)后，再更換檢修蓋并在安裝檢修蓋的情況下重復(fù)測試。圖2中展示了專利中導(dǎo)彈BIT結(jié)構(gòu)。

圖2 專利US5721680A中的導(dǎo)彈自檢結(jié)構(gòu)

Ma等人[34]針對潛射導(dǎo)彈模型推進(jìn)發(fā)射試驗(yàn)，設(shè)計完成了基于ARM的BIT系統(tǒng)。試驗(yàn)系統(tǒng)體積小，實(shí)驗(yàn)工作正常，性能好，試驗(yàn)數(shù)據(jù)快速可靠，實(shí)現(xiàn)了加速度和角速度的測量。為水下航行器，特別是小型水下航行器提供了有效的實(shí)驗(yàn)測試手段，為結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型的建立提供了理論依據(jù)。

常規(guī)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈的控制系統(tǒng)的組成包括捷聯(lián)慣性測量組合、控制電池、雷達(dá)導(dǎo)引頭、飛控計算機(jī)、伺服機(jī)構(gòu)和電纜網(wǎng)，各單機(jī)設(shè)備內(nèi)部的集成微處理器構(gòu)成了分布式BIT的架構(gòu)。北京航天自動控制研究所的劉仁浩等人[35]根據(jù)導(dǎo)彈控制系統(tǒng)特點(diǎn)，在分布式BIT基礎(chǔ)上在飛控計算機(jī)上部署了系統(tǒng)功能參數(shù)監(jiān)測以及系統(tǒng)功能測試的集中式BIT結(jié)構(gòu)，提出了控制系統(tǒng)中各單機(jī)以及整體系統(tǒng)的BIT設(shè)計方法，取消了地面輔助測試設(shè)備的使用，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)彈測試和飛行試驗(yàn)前檢查的自測試。

彈載計算機(jī)是導(dǎo)彈武器系統(tǒng)中不可或缺的關(guān)鍵組成部件，其BIT技術(shù)具有可應(yīng)對硬件體積較小的限制、方法應(yīng)具備實(shí)時嵌入性、具備高可靠性以及應(yīng)具備較高兼容性等特征。天津津航計算技術(shù)研究所的邊維等人[36]通過研究彈載計算機(jī)BIT的技術(shù)特征，提出了一種基于彈載計算機(jī)的BIT設(shè)計方法(MBBIT，missile-borne computer BIT)，以小型化、嵌入式、可靠性以及兼容性設(shè)計準(zhǔn)則為基礎(chǔ)，分為產(chǎn)品故障庫建立、軟硬件設(shè)計、信息管理設(shè)計、準(zhǔn)則檢查、性能預(yù)計，提出MBBIT的硬件設(shè)計、軟件設(shè)計以及信息管理設(shè)計方法。該文獻(xiàn)采用某型導(dǎo)彈武器系統(tǒng)內(nèi)三種不同類型的彈載計算機(jī)作為驗(yàn)證，改進(jìn)BIT軟硬件，改進(jìn)后的BIT加入了信息管理機(jī)制，對比原有簡單自檢的BIT方法，改進(jìn)后的MBBIT設(shè)計方法提升了BIT故障覆蓋率及故障識別率。

中國航空無線電電子研究所的楊漫[37]面向機(jī)載嵌入式計算機(jī)應(yīng)用，開發(fā)了一種通用化的BIT軟件架構(gòu)技術(shù)，按照驅(qū)動、算法、配置控制、接口等功能分為不同層級，能夠?qū)崿F(xiàn)不同硬件環(huán)境、操作系統(tǒng)環(huán)境下BIT軟件的移植。此外，該文獻(xiàn)提出一種使BIT能夠在操作系統(tǒng)啟動之前執(zhí)行的檢測方法，能夠確保BIT軟件與操作系統(tǒng)之間不具備關(guān)聯(lián)性，提高了BIT的有效檢測范圍。

如今，隨著戰(zhàn)場環(huán)境愈發(fā)復(fù)雜多變，戰(zhàn)爭中導(dǎo)彈的信息化能力也逐步加強(qiáng)。作為導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的信息處理核心，傳統(tǒng)的嵌入式彈載計算機(jī)控制分布式單機(jī)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、制導(dǎo)和控制等功能的運(yùn)行模式存在復(fù)雜度高、系統(tǒng)利用率低、成本高、尺寸重量大等問題。隨著總線和系統(tǒng)集成技術(shù)的發(fā)展，將多單機(jī)系統(tǒng)集成到統(tǒng)一系統(tǒng)中的彈載綜合電子模式，正逐步成為了戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈領(lǐng)域中彈上電子電氣設(shè)備設(shè)計的主流。搭載彈上綜合電子系統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈，其機(jī)內(nèi)測試模式與文獻(xiàn)[35]中傳統(tǒng)導(dǎo)彈控制系統(tǒng)BIT模式有較大的區(qū)別。捷聯(lián)慣性測量組合、雷達(dá)導(dǎo)引頭信息處理模塊、衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、數(shù)據(jù)鏈、遙測等單機(jī)產(chǎn)品被集成到了綜合電子設(shè)備中，舍棄了占用大量彈上電纜網(wǎng)資源的單機(jī)間電連接和低速通信總線，將盡可能多的單機(jī)BIT集中到可編程片上系統(tǒng)(SoPC)進(jìn)行快速運(yùn)算，彈載綜合電子內(nèi)部單機(jī)間通過高速SRIO總線通信，與大量外部設(shè)備僅需要通過射頻基帶模塊傳遞信號。搭載綜合電子系統(tǒng)的戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈BIT具有運(yùn)算速度快，通信速度快，搭建成本降低等優(yōu)勢。

北京航天自動控制研究所的權(quán)赫等人[38]以我國新一代運(yùn)載火箭XX-5為背景，開展了運(yùn)載火箭電氣系統(tǒng)BIT技術(shù)全面實(shí)現(xiàn)的可行性研究，并在系統(tǒng)層面提出其設(shè)計流程和方法。該系統(tǒng)的BIT研制流程首先需要先確定系統(tǒng)BIT功能工作模式以及測試等級程度，再選擇系統(tǒng)BIT軟硬件方案，通過測試性設(shè)計選取測試點(diǎn)與測試項(xiàng)目，最后進(jìn)行方案性能的評價，以此作為優(yōu)化測試流程、縮短測試周期的依據(jù)。

目前的導(dǎo)彈自檢，通常采用二值邏輯判斷，即自檢合格或不合格，本質(zhì)上只針對導(dǎo)彈功能的測試，忽略了邊界指標(biāo)的潛在風(fēng)險。BIT技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在的最大問題是故障檢測和隔離能力差，且虛警率高，需要通過添置大量外部測試資源來保證上述技術(shù)指標(biāo)，導(dǎo)致昂貴的測試維修成本；同時也很難對系統(tǒng)或設(shè)備內(nèi)部數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行研判。只有通過不斷地提升導(dǎo)彈武器系統(tǒng)測試性設(shè)計，融合技戰(zhàn)性能預(yù)測與評估技術(shù)，才能滿足系統(tǒng)和設(shè)備的故障預(yù)警與隔離需要。當(dāng)前，外部的測試系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)發(fā)展迅速，導(dǎo)彈BIT技術(shù)設(shè)計可以采取自動測試系統(tǒng)(ATS，automatic test system)結(jié)合BIT的形式開展。

為了滿足未來新一代導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的測試性需求，未來導(dǎo)彈BIT需要從測試性頂層設(shè)計著手，如圖3所示。首先進(jìn)行系統(tǒng)、分系統(tǒng)以及較復(fù)雜的現(xiàn)場可更換單元(LRU，line replaceable unit)級產(chǎn)品的測試性頂層設(shè)計，在開展軟硬件設(shè)計之前，預(yù)先對系統(tǒng)測試性總體開展設(shè)計與規(guī)劃，主要工作包括確定測試性要求以及故障診斷的方法；選擇測試點(diǎn)及測試項(xiàng)目并進(jìn)行診斷策略設(shè)計；最后進(jìn)行系統(tǒng)BIT功能實(shí)現(xiàn)的具體設(shè)計?；谙到y(tǒng)測試性，對系統(tǒng)級BIT頂層進(jìn)行設(shè)計，需要確定系統(tǒng)機(jī)內(nèi)BIT功能以及工作模式等各項(xiàng)具體要求。通過梳理全彈測試狀態(tài)下各彈上設(shè)備、組合、板級和功能模塊的測試項(xiàng)目和指標(biāo)參數(shù)，統(tǒng)計各類故障和失效模式，明確BIT設(shè)計的測試內(nèi)容和需求，區(qū)分可測項(xiàng)與不可測項(xiàng)，確定測試覆蓋性和失敗模式效應(yīng)及鑒定分析(FMECA，failure mode，effect and criticality analysis)；建立測試點(diǎn)與各組成部件的相關(guān)性模型，識別冗余測試點(diǎn)和故障隔離模糊組，對相關(guān)性矩陣進(jìn)行優(yōu)化；制定機(jī)內(nèi)BIT診斷策略，建立測試信息流與故障專家系統(tǒng)，確定BIT系統(tǒng)的軟硬件方式，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈系統(tǒng)的深度自檢；基于機(jī)內(nèi)BIT構(gòu)建導(dǎo)彈技戰(zhàn)性能自適應(yīng)預(yù)測模型；設(shè)計導(dǎo)彈故障預(yù)警與快速隔離技術(shù)。

圖3 常規(guī)戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈系統(tǒng)BIT組成框圖

如圖4所示，根據(jù)導(dǎo)彈的測試需求，可將測試等級分為一級檢測、二級檢測和三級檢測。結(jié)合全彈FMECA和測試性指標(biāo)要求，系統(tǒng)BIT設(shè)計時監(jiān)測設(shè)備級關(guān)鍵參數(shù)，故障定位到設(shè)備，故障隔離到艙段。據(jù)此制定導(dǎo)彈全彈診斷策略，為保證一級檢測的故障檢測率和不同測試需求下的測試覆蓋性，可在二級和三級檢測的地面測試環(huán)境中具備供彈上產(chǎn)品上電自檢的能力；同時，基于測試時間的限制，應(yīng)盡可能規(guī)劃多個測試項(xiàng)目的并行測試、同一測試項(xiàng)目內(nèi)部多個參數(shù)的同時采集及多個數(shù)據(jù)的同步處理等?？刹捎梅植?集中式系統(tǒng)BIT設(shè)計，盡可能通過彈上各單機(jī)設(shè)備的BIT進(jìn)行功能檢查，利用通訊總線進(jìn)行彈內(nèi)各單機(jī)設(shè)備BIT信息的通訊，測試過程中相關(guān)狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷信息都匯總到一體化控制設(shè)備綜合控制計算機(jī)的指定內(nèi)存區(qū)域，再按照測試系統(tǒng)通訊協(xié)議將原始數(shù)據(jù)回傳，最終由測試設(shè)備的測試軟件進(jìn)行解析、判讀和診斷。

圖4 導(dǎo)彈武器系統(tǒng)機(jī)內(nèi)測試總體方案

4 導(dǎo)彈機(jī)內(nèi)測試技術(shù)的發(fā)展展望

未來，國內(nèi)外在導(dǎo)彈機(jī)內(nèi)測試技術(shù)的發(fā)展方向可能呈現(xiàn)以下趨勢：

1)BIT與被測對象緊密結(jié)合，與其他自動測試設(shè)備一起完成武器系統(tǒng)的測試與診斷。

2)從單一人工智能發(fā)展到多元人工智能的應(yīng)用。將智能理論和方法引入BIT技術(shù)，提高BIT技術(shù)的綜合效能。在BIT技術(shù)中引入專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能理論和方法，提高設(shè)備系統(tǒng)的可測試性和運(yùn)行效率，簡化維護(hù)過程，降低維護(hù)成本。

3)隨著數(shù)字化戰(zhàn)爭的發(fā)展，BIT的功能將得到加強(qiáng)，這將為BIT數(shù)據(jù)在遠(yuǎn)程分析和故障預(yù)測方面的應(yīng)用提供更多的機(jī)會。

4)逐步發(fā)展集檢測、診斷、隔離、定位、控制、保護(hù)于一體的基礎(chǔ)系統(tǒng)，使試驗(yàn)設(shè)備小型化、智能化、通用與專用相結(jié)合等。

5)BIT技術(shù)不僅將應(yīng)用于航空領(lǐng)域，還將應(yīng)用于航天器領(lǐng)域。

6)新型BIT技術(shù)主要以IEEE-1149系列標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，包括面板系統(tǒng)、模塊系統(tǒng)測試和維護(hù)總線，可實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路和仿真電路的BIT。

5 結(jié)束語

為了進(jìn)一步提高裝備的測試性、維修性和可靠性，在導(dǎo)彈測試領(lǐng)域中，機(jī)內(nèi)測試技術(shù)、遠(yuǎn)程測試技術(shù)、硬件在環(huán)測試技術(shù)、智能測試與診斷技術(shù)、容錯設(shè)計技術(shù)、基于數(shù)字孿生的測試技術(shù)等新型測試技術(shù)方法正被越來越多的工程技術(shù)人員采用。但是在具體的裝備測試應(yīng)用中這些新的測試技術(shù)還存在許多問題，例如遠(yuǎn)程測試技術(shù)的信息傳輸速率導(dǎo)致的控制時序問題，現(xiàn)場測試電纜安裝維護(hù)問題；基于數(shù)字孿生技術(shù)的測試設(shè)備信息流細(xì)化問題；以及BIT測試技術(shù)的虛警問題等等。這些問題影響著先進(jìn)裝備的更新?lián)Q代，需要更多力量投入到測試?yán)碚撆c方法的優(yōu)化中，同時在工程實(shí)踐中總結(jié)歸納測試技術(shù)應(yīng)用的實(shí)用方案，解決導(dǎo)彈測試流程中存在的各種問題，應(yīng)用再分析、再設(shè)計、再驗(yàn)證的工作方法提高導(dǎo)彈武器裝備的可靠性和成熟度[39]。

目前機(jī)內(nèi)測試虛警抑制技術(shù)還有很多理論和實(shí)際問題需要突破，未來導(dǎo)彈武器的機(jī)內(nèi)測試系統(tǒng)發(fā)展面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，但是該項(xiàng)研究已進(jìn)入快速發(fā)展時期，存在良好的發(fā)展機(jī)遇，擁有非常廣闊的應(yīng)用前景。未來可考慮以ATS結(jié)合BIT的方式開展導(dǎo)彈BIT技術(shù)應(yīng)用設(shè)計，既能夠縮減ATS規(guī)模提高機(jī)動性能，有效發(fā)揮ATS的測試優(yōu)勢，同時能解決BIT技術(shù)面臨的協(xié)調(diào)工作檢測等問題。同時，隨著智能理論的發(fā)展，利用人工智能等新技術(shù)成果應(yīng)用到BIT虛警抑制技術(shù)中，為未來導(dǎo)彈BIT測試技術(shù)提供新方法和新技術(shù)。