國(guó)防電子形勢(shì)下的航空航天論文

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1現(xiàn)代裝備環(huán)境下，自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)越來(lái)越重要

我們還應(yīng)該看到任何一臺(tái)電子系統(tǒng)或裝備，都會(huì)經(jīng)歷從研制、設(shè)計(jì)再到生產(chǎn)等多個(gè)環(huán)節(jié)。而在這所有環(huán)節(jié)中，都會(huì)涉及到測(cè)試測(cè)量和驗(yàn)證，這也就意味著在全壽命周期中都會(huì)有自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的身影。所以，在航空航天以及國(guó)防電子領(lǐng)域，隨著電子裝備系統(tǒng)的不斷進(jìn)步，無(wú)論在裝備保障還是在產(chǎn)品的全壽命周期，自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)都已成為不可或缺的重要組成部分。

2自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展及面臨的問(wèn)題

綜合國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用情況，自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)在幾十年前就已經(jīng)應(yīng)用在航空航天與國(guó)防電子領(lǐng)域，在應(yīng)用過(guò)程中測(cè)試技術(shù)也在不斷地完善和發(fā)展。第一代自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)初步實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化測(cè)試這一概念，由儀器替代人工來(lái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)測(cè)試任務(wù)；第二代測(cè)試系統(tǒng)則引入了通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的概念，使得儀器系統(tǒng)更加綜合化；第三代測(cè)試系統(tǒng)更以“開(kāi)放化”為核心，引入先進(jìn)商業(yè)技術(shù)和貨架產(chǎn)品，降低測(cè)試成本。這些推動(dòng)了自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)在航空航天與國(guó)防領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。但是雖然歷經(jīng)了幾代技術(shù)的變革演進(jìn)，時(shí)至今日，自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)依然面臨著不少挑戰(zhàn)和困境：1)高昂的擁有成本。針對(duì)復(fù)雜的被測(cè)對(duì)象，測(cè)試系統(tǒng)在保證測(cè)試質(zhì)量的同時(shí)，還要完成繁復(fù)的測(cè)試任務(wù)，這往往意味著長(zhǎng)周期的開(kāi)發(fā)時(shí)間和昂貴的系統(tǒng)費(fèi)用。而且一旦被測(cè)對(duì)象發(fā)生變化，測(cè)試系統(tǒng)也需要進(jìn)行相應(yīng)的升級(jí)和更換，會(huì)帶來(lái)更多工作負(fù)擔(dān)和費(fèi)用。2)通用性不足。各個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)計(jì)完成，沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范，導(dǎo)致測(cè)試系統(tǒng)型號(hào)繁多互不通用，給后勤保障帶來(lái)極大的壓力。同時(shí)因?yàn)橄到y(tǒng)間的不通用，也會(huì)帶來(lái)重復(fù)設(shè)計(jì)、重復(fù)投資的現(xiàn)象，間接提高測(cè)試成本。此外，還有“用戶(hù)端的測(cè)試數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)端測(cè)試數(shù)據(jù)無(wú)法連接”、“對(duì)操作人員要求高”等問(wèn)題。綜合看來(lái)，這些問(wèn)題所涉及到的不單是測(cè)試技術(shù)本身和儀器技術(shù)指標(biāo)的問(wèn)題，更多的是儀器系統(tǒng)架構(gòu)的問(wèn)題。

3下一代自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)與“合成儀器”

正式因?yàn)檫@些困難和挑戰(zhàn)，國(guó)內(nèi)外不少專(zhuān)家學(xué)者都已經(jīng)參與到下一代自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)概念的討論。在這些討論中，對(duì)自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)共同的要求就是：1)降低全周期的開(kāi)發(fā)維護(hù)費(fèi)用；2)增強(qiáng)通用性和互操作性，提供最大的系統(tǒng)靈活性；3)進(jìn)一步提高測(cè)試質(zhì)量。下一代自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)概念的一個(gè)典型代表就是美國(guó)的“NxTest”（nextgenerationautomatictestsystems）系統(tǒng)概念。此系統(tǒng)概念關(guān)注于：如何降低自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)的全周期費(fèi)用，如何提供系統(tǒng)靈活性和互操作性，如何降低系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、部署和升級(jí)時(shí)間，以及如何減小后勤保障規(guī)模和占地空間。基于這樣的目的，“NxTest”提出要采用開(kāi)放的軟硬件體系及商用標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)為構(gòu)建思想。從這里可以看到，隨著下一代自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)概念的提出，對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)有著更高的要求，而“合成儀器”的架構(gòu)概念也在這時(shí)受到越來(lái)越多地關(guān)注。“合成儀器”架構(gòu)即采用標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試硬件模塊組成通用的儀器系統(tǒng)，測(cè)試測(cè)量任務(wù)與升級(jí)完全由測(cè)試軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這種架構(gòu)下，自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)將由原先臺(tái)式儀器系統(tǒng)的模式逐漸過(guò)渡到模塊化儀器系統(tǒng)的模式，同時(shí)會(huì)格外強(qiáng)調(diào)軟件在整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)當(dāng)中的重要性。這樣的架構(gòu)改變帶來(lái)的好處是顯而易見(jiàn)的：1)借助模塊化硬件的優(yōu)勢(shì)，系統(tǒng)本身也更加靈活和冗余，通過(guò)簡(jiǎn)單更換模塊來(lái)更新或者升級(jí)系統(tǒng)，節(jié)省了大量硬件投入成本，也為系統(tǒng)的通用性奠定了基礎(chǔ)；2)儀器系統(tǒng)將會(huì)更加小巧，在有限空間內(nèi)集成度將會(huì)更高，以適應(yīng)更為復(fù)雜的測(cè)試任務(wù)；3)模塊化系統(tǒng)的背板定時(shí)同步功能也使得基于模塊化儀器的系統(tǒng)擁有遠(yuǎn)好于臺(tái)式儀器系統(tǒng)的系統(tǒng)性能。這些優(yōu)點(diǎn)有相當(dāng)一部分是得益于模塊化的硬件平臺(tái)的應(yīng)用。也正因?yàn)槿绱耍鳛椤癗xTest”概念實(shí)施項(xiàng)目之一的海軍型“eCASS”自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)在2012年就采購(gòu)了NI公司的PXI模塊化儀器平臺(tái)來(lái)作為其系統(tǒng)硬件架構(gòu)核心。類(lèi)似的，BAE公司也采用NIPXI平臺(tái)替代原有VXI平臺(tái)實(shí)現(xiàn)“合成儀器”概念下的新型測(cè)試系統(tǒng)。同時(shí)，在“合成儀器”架構(gòu)下，軟件相比于以往發(fā)揮著更為重要的作用。所有儀器功能和任務(wù)的定義都用軟件來(lái)完成，實(shí)現(xiàn)由軟件來(lái)“決策”在何種測(cè)試任務(wù)下調(diào)用何種測(cè)試硬件資源，同時(shí)“實(shí)施”復(fù)雜測(cè)試任務(wù)的管理和優(yōu)化。軟件層面將會(huì)傾入設(shè)計(jì)者的更多心思，來(lái)考慮如何保證系統(tǒng)測(cè)試功能完整性的同時(shí)減少系統(tǒng)日后的升級(jí)負(fù)擔(dān)。軟件也從原先測(cè)試程序開(kāi)發(fā)的單一層次過(guò)渡到集成系統(tǒng)服務(wù)、測(cè)試程序開(kāi)發(fā)和測(cè)試管理三者一體的架構(gòu)上。考慮到這些因素，洛克希德馬丁公司在其“LM-STAR”項(xiàng)目中運(yùn)用NITestStand測(cè)試管理軟件和NILabWindows/CVI來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)放式的軟件架構(gòu)進(jìn)行系統(tǒng)的構(gòu)建，有效繼承了以往測(cè)試程序集（TPS）的同時(shí)提供了足夠的系統(tǒng)靈活性。

4結(jié)語(yǔ)

隨著電子裝備系統(tǒng)越來(lái)越多的應(yīng)用，自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)與技術(shù)仍然面臨著困難和挑戰(zhàn)。在這一形勢(shì)下，下一代自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)概念被廣泛討論，其中核心之一就是“合成儀器”的架構(gòu)概念。而這一架構(gòu)概念改變了以往臺(tái)式儀器系統(tǒng)的模式，取而代之的是模塊化儀器系統(tǒng)的模式，同時(shí)強(qiáng)調(diào)軟件的關(guān)鍵作用。下一代自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)概念已經(jīng)開(kāi)始融入各個(gè)新型測(cè)試系統(tǒng)項(xiàng)目的構(gòu)建，也在預(yù)期的未來(lái)會(huì)更多地應(yīng)用到航空航天與國(guó)防電子領(lǐng)域，讓我們拭目以待。

作者：劉旭陽(yáng)單位：美國(guó)國(guó)家儀器有限公司