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国防电子形势下的航空航天论文

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1现代装备环境下,自动化测试系统越来越重要

我们还应该看到任何一台电子系统或装备,都会经历从研制、设计再到生产等多个环节。而在这所有环节中,都会涉及到测试测量和验证,这也就意味着在全寿命周期中都会有自动化测试系统的身影。所以,在航空航天以及国防电子领域,随着电子装备系统的不断进步,无论在装备保障还是在产品的全寿命周期,自动化测试系统都已成为不可或缺的重要组成部分。

2自动化测试系统发展及面临的问题

综合国内外的应用情况,自动化测试技术在几十年前就已经应用在航空航天与国防电子领域,在应用过程中测试技术也在不断地完善和发展。第一代自动化测试系统初步实现了自动化测试这一概念,由仪器替代人工来实现相关测试任务;第二代测试系统则引入了通用化、标准化的概念,使得仪器系统更加综合化;第三代测试系统更以“开放化”为核心,引入先进商业技术和货架产品,降低测试成本。这些推动了自动化测试系统在航空航天与国防领域的广泛应用。但是虽然历经了几代技术的变革演进,时至今日,自动化测试系统依然面临着不少挑战和困境:1)高昂的拥有成本。针对复杂的被测对象,测试系统在保证测试质量的同时,还要完成繁复的测试任务,这往往意味着长周期的开发时间和昂贵的系统费用。而且一旦被测对象发生变化,测试系统也需要进行相应的升级和更换,会带来更多工作负担和费用。2)通用性不足。各个系统独立设计完成,没有统一标准的规范,导致测试系统型号繁多互不通用,给后勤保障带来极大的压力。同时因为系统间的不通用,也会带来重复设计、重复投资的现象,间接提高测试成本。此外,还有“用户端的测试数据和设计端测试数据无法连接”、“对操作人员要求高”等问题。综合看来,这些问题所涉及到的不单是测试技术本身和仪器技术指标的问题,更多的是仪器系统架构的问题。

3下一代自动化测试系统与“合成仪器”

正式因为这些困难和挑战,国内外不少专家学者都已经参与到下一代自动化测试系统概念的讨论。在这些讨论中,对自动化测试系统共同的要求就是:1)降低全周期的开发维护费用;2)增强通用性和互操作性,提供最大的系统灵活性;3)进一步提高测试质量。下一代自动化测试系统概念的一个典型代表就是美国的“NxTest”(nextgenerationautomatictestsystems)系统概念。此系统概念关注于:如何降低自动化测试系统的全周期费用,如何提供系统灵活性和互操作性,如何降低系统开发、部署和升级时间,以及如何减小后勤保障规模和占地空间。基于这样的目的,“NxTest”提出要采用开放的软硬件体系及商用标准架构为构建思想。从这里可以看到,随着下一代自动化测试系统概念的提出,对系统架构有着更高的要求,而“合成仪器”的架构概念也在这时受到越来越多地关注。“合成仪器”架构即采用标准的测试硬件模块组成通用的仪器系统,测试测量任务与升级完全由测试软件来实现。在这种架构下,自动化测试系统将由原先台式仪器系统的模式逐渐过渡到模块化仪器系统的模式,同时会格外强调软件在整个测试系统当中的重要性。这样的架构改变带来的好处是显而易见的:1)借助模块化硬件的优势,系统本身也更加灵活和冗余,通过简单更换模块来更新或者升级系统,节省了大量硬件投入成本,也为系统的通用性奠定了基础;2)仪器系统将会更加小巧,在有限空间内集成度将会更高,以适应更为复杂的测试任务;3)模块化系统的背板定时同步功能也使得基于模块化仪器的系统拥有远好于台式仪器系统的系统性能。这些优点有相当一部分是得益于模块化的硬件平台的应用。也正因为如此,作为“NxTest”概念实施项目之一的海军型“eCASS”自动化测试系统在2012年就采购了NI公司的PXI模块化仪器平台来作为其系统硬件架构核心。类似的,BAE公司也采用NIPXI平台替代原有VXI平台实现“合成仪器”概念下的新型测试系统。同时,在“合成仪器”架构下,软件相比于以往发挥着更为重要的作用。所有仪器功能和任务的定义都用软件来完成,实现由软件来“决策”在何种测试任务下调用何种测试硬件资源,同时“实施”复杂测试任务的管理和优化。软件层面将会倾入设计者的更多心思,来考虑如何保证系统测试功能完整性的同时减少系统日后的升级负担。软件也从原先测试程序开发的单一层次过渡到集成系统服务、测试程序开发和测试管理三者一体的架构上。考虑到这些因素,洛克希德马丁公司在其“LM-STAR”项目中运用NITestStand测试管理软件和NILabWindows/CVI来实现开放式的软件架构进行系统的构建,有效继承了以往测试程序集(TPS)的同时提供了足够的系统灵活性。

4结语

随着电子装备系统越来越多的应用,自动化测试系统与技术仍然面临着困难和挑战。在这一形势下,下一代自动化测试系统概念被广泛讨论,其中核心之一就是“合成仪器”的架构概念。而这一架构概念改变了以往台式仪器系统的模式,取而代之的是模块化仪器系统的模式,同时强调软件的关键作用。下一代自动化测试系统概念已经开始融入各个新型测试系统项目的构建,也在预期的未来会更多地应用到航空航天与国防电子领域,让我们拭目以待。

作者:刘旭阳 单位:美国国家仪器有限公司

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