國防電子形勢下的航空航天論文

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1現代裝備環境下，自動化測試系統越來越重要

我們還應該看到任何一臺電子系統或裝備，都會經歷從研制、設計再到生產等多個環節。而在這所有環節中，都會涉及到測試測量和驗證，這也就意味著在全壽命周期中都會有自動化測試系統的身影。所以，在航空航天以及國防電子領域，隨著電子裝備系統的不斷進步，無論在裝備保障還是在產品的全壽命周期，自動化測試系統都已成為不可或缺的重要組成部分。

2自動化測試系統發展及面臨的問題

綜合國內外的應用情況，自動化測試技術在幾十年前就已經應用在航空航天與國防電子領域，在應用過程中測試技術也在不斷地完善和發展。第一代自動化測試系統初步實現了自動化測試這一概念，由儀器替代人工來實現相關測試任務；第二代測試系統則引入了通用化、標準化的概念，使得儀器系統更加綜合化；第三代測試系統更以“開放化”為核心，引入先進商業技術和貨架產品，降低測試成本。這些推動了自動化測試系統在航空航天與國防領域的廣泛應用。但是雖然歷經了幾代技術的變革演進，時至今日，自動化測試系統依然面臨著不少挑戰和困境：1)高昂的擁有成本。針對復雜的被測對象，測試系統在保證測試質量的同時，還要完成繁復的測試任務，這往往意味著長周期的開發時間和昂貴的系統費用。而且一旦被測對象發生變化，測試系統也需要進行相應的升級和更換，會帶來更多工作負擔和費用。2)通用性不足。各個系統獨立設計完成，沒有統一標準的規范，導致測試系統型號繁多互不通用，給后勤保障帶來極大的壓力。同時因為系統間的不通用，也會帶來重復設計、重復投資的現象，間接提高測試成本。此外，還有“用戶端的測試數據和設計端測試數據無法連接”、“對操作人員要求高”等問題。綜合看來，這些問題所涉及到的不單是測試技術本身和儀器技術指標的問題，更多的是儀器系統架構的問題。

3下一代自動化測試系統與“合成儀器”

正式因為這些困難和挑戰，國內外不少專家學者都已經參與到下一代自動化測試系統概念的討論。在這些討論中，對自動化測試系統共同的要求就是：1)降低全周期的開發維護費用；2)增強通用性和互操作性，提供最大的系統靈活性；3)進一步提高測試質量。下一代自動化測試系統概念的一個典型代表就是美國的“NxTest”（nextgenerationautomatictestsystems）系統概念。此系統概念關注于：如何降低自動化測試系統的全周期費用，如何提供系統靈活性和互操作性，如何降低系統開發、部署和升級時間，以及如何減小后勤保障規模和占地空間。基于這樣的目的，“NxTest”提出要采用開放的軟硬件體系及商用標準架構為構建思想。從這里可以看到，隨著下一代自動化測試系統概念的提出，對系統架構有著更高的要求，而“合成儀器”的架構概念也在這時受到越來越多地關注。“合成儀器”架構即采用標準的測試硬件模塊組成通用的儀器系統，測試測量任務與升級完全由測試軟件來實現。在這種架構下，自動化測試系統將由原先臺式儀器系統的模式逐漸過渡到模塊化儀器系統的模式，同時會格外強調軟件在整個測試系統當中的重要性。這樣的架構改變帶來的好處是顯而易見的：1)借助模塊化硬件的優勢，系統本身也更加靈活和冗余，通過簡單更換模塊來更新或者升級系統，節省了大量硬件投入成本，也為系統的通用性奠定了基礎；2)儀器系統將會更加小巧，在有限空間內集成度將會更高，以適應更為復雜的測試任務；3)模塊化系統的背板定時同步功能也使得基于模塊化儀器的系統擁有遠好于臺式儀器系統的系統性能。這些優點有相當一部分是得益于模塊化的硬件平臺的應用。也正因為如此，作為“NxTest”概念實施項目之一的海軍型“eCASS”自動化測試系統在2012年就采購了NI公司的PXI模塊化儀器平臺來作為其系統硬件架構核心。類似的，BAE公司也采用NIPXI平臺替代原有VXI平臺實現“合成儀器”概念下的新型測試系統。同時，在“合成儀器”架構下，軟件相比于以往發揮著更為重要的作用。所有儀器功能和任務的定義都用軟件來完成，實現由軟件來“決策”在何種測試任務下調用何種測試硬件資源，同時“實施”復雜測試任務的管理和優化。軟件層面將會傾入設計者的更多心思，來考慮如何保證系統測試功能完整性的同時減少系統日后的升級負擔。軟件也從原先測試程序開發的單一層次過渡到集成系統服務、測試程序開發和測試管理三者一體的架構上?？紤]到這些因素，洛克希德馬丁公司在其“LM-STAR”項目中運用NITestStand測試管理軟件和NILabWindows/CVI來實現開放式的軟件架構進行系統的構建，有效繼承了以往測試程序集（TPS）的同時提供了足夠的系統靈活性。

4結語

隨著電子裝備系統越來越多的應用，自動化測試系統與技術仍然面臨著困難和挑戰。在這一形勢下，下一代自動化測試系統概念被廣泛討論，其中核心之一就是“合成儀器”的架構概念。而這一架構概念改變了以往臺式儀器系統的模式，取而代之的是模塊化儀器系統的模式，同時強調軟件的關鍵作用。下一代自動化測試系統概念已經開始融入各個新型測試系統項目的構建，也在預期的未來會更多地應用到航空航天與國防電子領域，讓我們拭目以待。

作者：劉旭陽單位：美國國家儀器有限公司