關(guān)于軍用測試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化和技術(shù)體系問題的研究與探討?

摘要：本文通過對軍用自動測試系統(tǒng)ATS技術(shù)發(fā)展的簡單回顧，介紹了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化問題產(chǎn)生和發(fā)展過程，結(jié)合國外下一代軍用測試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)與可測試性技術(shù)等相應(yīng)國際標(biāo)準(zhǔn)的分析，討論了軍用自動測試系統(tǒng)與可測性標(biāo)準(zhǔn)化體系與關(guān)鍵技術(shù)。針對國內(nèi)軍用ATS發(fā)展面臨的標(biāo)準(zhǔn)化問題進行了分析，并初步探討了國內(nèi)軍用ATS標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展策略和建議。
關(guān)鍵詞：測試系統(tǒng)；標(biāo)準(zhǔn)化；體系結(jié)構(gòu)；技術(shù)體系
1? 引言
自動測試系統(tǒng)技術(shù)及在軍事方面的應(yīng)用已有三十多年的歷史。在以往的發(fā)展歷程中，該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展大部分是圍繞著測試總線技術(shù)為核心而展開的，從初期的專用接口、到統(tǒng)一的、迄今為止被認為是最為成功的GPIB接口總線，以及到VXI、PXI和新近推出的LXI技術(shù)等等。但發(fā)展至今，除了初期的專用接口外，目前尚未有一種接口總線能夠完全主導(dǎo)自動測試系統(tǒng)的發(fā)展，包括被人們寄予厚望的VXI總線系統(tǒng)。相反卻形成了多種測試總線共存的發(fā)展局面。由于基本總線標(biāo)準(zhǔn)的多元化，自動測試系統(tǒng)技術(shù)（特別是模塊化儀器技術(shù)）似乎陷入了一種多頭緒發(fā)展的局面。隨著Tek公司、Agilent公司等大儀器公司先后退出VXI產(chǎn)品的開發(fā)領(lǐng)域，這種趨勢特征更為明顯，也帶來了其發(fā)展的諸多疑問。
然而，與此相對照的是，隨著裝備復(fù)雜性的快速增長，自動化的多參數(shù)綜合測試和診斷系統(tǒng)的需求越來越旺盛，目前，幾乎每一種重要的武器裝備都有相應(yīng)的測試系統(tǒng)研制計劃，這導(dǎo)致了自動測試系統(tǒng)技術(shù)在應(yīng)用層面上、特別是在軍事應(yīng)用上的地位和作用卻在以非?？焖俚内厔菰鲩L，但同時所帶來的問題也日益尖銳。
首先是標(biāo)準(zhǔn)問題，由于標(biāo)準(zhǔn)上的多樣化，國外在軍用測試系統(tǒng)發(fā)展期間，忽視了通用測試特性的統(tǒng)一規(guī)劃，造成多類型ATS（Automatic Test System）林立、可移植性差、成本高、功能重疊、效率低下等方面的問題，極大地制約了ATS的應(yīng)用效能。而從目前情況看，我們正在走美軍曾經(jīng)走過的彎路。
其次，裝備復(fù)雜性的增長使得現(xiàn)有測試方法的局限性暴露無余，這時將裝備測試和驗證問題納入設(shè)計范疇，從而簡化測試復(fù)雜性幾乎就成為解決該問題的唯一的途徑，這也是裝備可測性設(shè)計問題得到重視的重要原因。
另外，裝備測試的重要目標(biāo)之一是維護和保障，因此圍繞著測試信息綜合和利用的故障診斷技術(shù)也成為了軍用測試系統(tǒng)發(fā)展的熱點。
本文主要圍繞測試系統(tǒng)和相關(guān)可測性標(biāo)準(zhǔn)化問題，探討軍用測試系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展策略。
2? 面向裝備的自動測試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化問題
沒有標(biāo)準(zhǔn)化就沒有自動測試系統(tǒng)通用性！
2.1標(biāo)準(zhǔn)化問題的提出
現(xiàn)代裝備對ATS的需求持續(xù)增長，近20年來,西方發(fā)達國家對ＡＴＥ的研制投入了大量資金。美國國防部從1980～1992年對ＡＴＥ投入了500億美元。美國各軍兵種分別制定了自己的ＡＴＳ發(fā)展計劃,比如,美國空軍制定的“模塊化自動測試設(shè)備(ＭＡＴＥ)”發(fā)展計劃,美國海軍制定的“綜合自動化支持系統(tǒng)(ＣＡＳＳ)”發(fā)展計劃，美國陸軍制定的“中間級戰(zhàn)場測試設(shè)備系列(ＩＦＴＥ)”發(fā)展計劃。這些發(fā)展計劃的實施對增強技術(shù)保障能力起到了明顯作用。
然而，美軍ＡＴＳ的研發(fā)始于軍兵種分散管理,并且每種型號武器裝備的ＡＴＳ又是獨立開發(fā)并投入現(xiàn)場使用,這種重復(fù)開發(fā)不僅增加了費用和時間,并且使ＡＴＳ品種繁多。到上個世紀(jì)90年代中期,美國空軍擁有兩千多 套ＡＴＳ,但品種卻多達600多種,使用的測試語言就有40多種,每一種ＡＴＳ都要有自己的后勤保障,包括備品備件、使用人員、技術(shù)手冊等。測試設(shè)備品種繁多,體積龐大是又一個重大問題。美軍在“沙漠之狐”行動中,為了維修和保障8架Ｆ117Ａ戰(zhàn)斗機,需要部署一架Ｃ141、4架Ｃ5Ａ和2架Ｃ17等大型運輸機來運輸各種測試設(shè)備、技術(shù)資料、消耗器件及維護保障人員,大大限制了飛機的出動能力。因此ＡＴＳ制造成本和維護費用使得美國國防部無法忍受,不得不終止美國空軍的MATE發(fā)展計劃。
2.2? 美軍標(biāo)準(zhǔn)化的工作
由于ATS的體系結(jié)構(gòu)不開放,標(biāo)準(zhǔn)化工作嚴重滯后,制約了軍用ATS裝備保障效能的發(fā)揮。美國國防部認識到ATS的發(fā)展必須集中管理、統(tǒng)一協(xié)調(diào)。由此出臺了一系列關(guān)于ATS接口、標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)的技術(shù)規(guī)范。
美國軍方從20世紀(jì)80年代中期開始研制針對多種武器平臺和系統(tǒng)，由可重用公共測試資源組成的通用自動測試系統(tǒng)，并形成了4大標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)系列(海軍的TETS 系統(tǒng)、陸軍的IFTE 系統(tǒng),海軍陸戰(zhàn)隊的TETS和電子戰(zhàn)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)J SECST),但現(xiàn)有以軍種為單位的通用測試系統(tǒng)仍然存在以下不足:
（1）測試系統(tǒng)軟/硬件結(jié)構(gòu)缺乏通用性和標(biāo)準(zhǔn)化，這樣不僅增加了使用和維護費用，而且降低了測試系統(tǒng)間的互操作性。而且，由于現(xiàn)有通用測試系統(tǒng)以各軍種為單位，針對不同的武器維護級別(現(xiàn)場、基地)，缺乏了系統(tǒng)間的互操作性，就無法適應(yīng)現(xiàn)代多兵種聯(lián)合作戰(zhàn)對多武器系統(tǒng)、多級維護的需要。
（2）裝備可測試性問題突出，功能重疊，使ATS效能低下。
（3）無法有效地與外部環(huán)境實現(xiàn)測試診斷信息的交互，阻礙了診斷信息的共享和重用，使得診斷效率和準(zhǔn)確性低下。
?（4）由于商用儀器與軍用系統(tǒng)在生命周期方面的巨大差距（20~30年），導(dǎo)致軍用系統(tǒng)中儀器的更換升級困難、維護費用極高。
實際上，造成這些缺陷的根源只有一個，就是沒有統(tǒng)一的測試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。因此，從1996年開始，美國國防部DoD與工業(yè)界一起著手制訂一種開放的ATS結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。1999年美國國防部自動測試系統(tǒng)執(zhí)行局召集陸、海、空軍、海軍陸戰(zhàn)隊及工業(yè)部門聯(lián)合開發(fā)新一代自動測試系統(tǒng)NxTest，主要內(nèi)容包括ATS的發(fā)展目標(biāo)、采購策略、標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品和研發(fā)計劃等。同時成立了相應(yīng)的工作組NxTest IPT，確定了以確認影響ATS通用性的關(guān)鍵接口CI和關(guān)鍵要素，逐步完成測試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的定義。
新一代自動測試系統(tǒng)NxTest發(fā)展目標(biāo)是：以標(biāo)準(zhǔn)化推動通用ATS的發(fā)展，最大程度地減少專用ATS 的使用,降低ATS采購和支持費用，提升ATS的互操作性，改進測試質(zhì)量。
2.3? 新一代自動測試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
測量儀器本質(zhì)上是面向信號的，所以通用性是其與身俱來的特性。測試系統(tǒng)最終是面向具體應(yīng)用對象的，所以本質(zhì)是專用的。但大部分測試系統(tǒng)在某一階段具有共同屬性，即有一定的通用性，所以有了標(biāo)準(zhǔn)總線、SCPI、IVI、ATALAS等軟標(biāo)準(zhǔn)，有了Lab Windows CVI等軟件平臺，所以測試系統(tǒng)通用性成功的關(guān)鍵在于把標(biāo)準(zhǔn)推進到哪一個階段層面上。
測試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化越接近對象，測試系統(tǒng)專用性越強，易用性也越好，資源也越容易節(jié)省和優(yōu)化，但是標(biāo)準(zhǔn)化工作量和難度太大，甚至無法推進。
標(biāo)準(zhǔn)化越遠離具體對象，通用性越好，標(biāo)準(zhǔn)化容易形成，但后期重復(fù)工作也會越多，底層共享性差，資源浪費也越大。
實際上，追求測試系統(tǒng)技術(shù)完全的標(biāo)準(zhǔn)化是無法實現(xiàn)的目標(biāo)，但測試診斷系統(tǒng)構(gòu)建的主要難點和工作量在軟件，所以，新一代測試系統(tǒng)體系更傾向于從軟件接口、信息格式等“軟”的層面上構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)，盡可能在底層上實現(xiàn)資源共享。
美國國防部自動測試系統(tǒng)執(zhí)行局與工業(yè)界聯(lián)合成立了多個技術(shù)工作組，將自動測試系統(tǒng)分為測試系統(tǒng)設(shè)備（含硬件、軟件和開關(guān)）、測試接口適配器、TPS(含診斷、測試程序)和被測對象UUT等幾個主要部分，并將其中影響測試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化、互操作性和使用維護費用的24個關(guān)鍵軟接口，并以此為基礎(chǔ)建立了下一代自動測試系統(tǒng)開放式體系結(jié)構(gòu)。
目前24個關(guān)鍵接口中已有6個確定了相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)并開始執(zhí)行，10個接口正在制定過程中，還有8個接口的標(biāo)準(zhǔn)尚未開始。工作組預(yù)計將于2009~2010年完成全部接口的標(biāo)準(zhǔn)化工作。
新一代自動測試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)首先是信息共享和交互的結(jié)構(gòu)，能夠滿足側(cè)試系統(tǒng)內(nèi)部各組件間、不同測試系統(tǒng)之間、測試系統(tǒng)與外部環(huán)境間信息的共享與無縫交互能力。
2.4 測試總線的標(biāo)準(zhǔn)問題
?目前，測試系統(tǒng)主流的標(biāo)準(zhǔn)總線有四種GPIB即IEEE488（1974年）、VXI（1987年）、PXI（1997年）和LXI（2004年）。
?實際上，在計算機和通信技術(shù)發(fā)展到今天，采用何種總線來完成高效率的信息傳送已經(jīng)不重要了，重要的是能夠為儀器界和用戶接受的程度。決定一種測試總線成功的要素有如下三點：
儀器廠家和工業(yè)背景的支持。
用戶對標(biāo)準(zhǔn)的認可和支持。
總線本身的可擴展能力，特別是測試系統(tǒng)特別強調(diào)的同步和觸發(fā)能力。
其中，第一點是最關(guān)鍵的因素。目前，測試總線必須依附現(xiàn)有的計算機和通信的主流總線才能發(fā)展。實際上，除了早期的GPIB總線外，其他所有測試總線背后都站立著工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)巨人。
（1）GPIB總線標(biāo)準(zhǔn)：GPIB總線是迄今為止測試界推出的最成功的一種測試總線，歷經(jīng)30多年歷史仍有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用市場在現(xiàn)代以更新速度快而著稱的IT界是非常少見的，這點與早期計算機總線標(biāo)準(zhǔn)尚未形成占統(tǒng)治地位的主流標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)，也與測量儀器長的使用周期密切相關(guān)，就性能而言，GPIB總線早已落后，但它有廣泛的適應(yīng)性（現(xiàn)在儀器多數(shù)仍有GPIB接口），組建靈活性，價格低廉，特別是保護了既往的投資，所以，至今仍在普遍使用。
（2）VXI總線標(biāo)準(zhǔn)：VXI總線源自于著名的工業(yè)控制總線標(biāo)準(zhǔn)VME，其本身是由MOTOROLA公司主推的工業(yè)總線，而最早HP公司和Tecktronix公司等儀器界最有實力的幾家公司在其儀器內(nèi)部采用的處理器大多是MOTOROLA的產(chǎn)品體系，所以支持VME標(biāo)準(zhǔn)也就順理成章。正是由于有主流儀器廠家的有力支持，VXI標(biāo)準(zhǔn)可選擇的儀器模塊多，性能優(yōu)良，從而成為測試界主流總線之一。
?然而，在PC占據(jù)計算機應(yīng)用絕對優(yōu)勢地位的今天，VXI來自儀器之外的工業(yè)界和用戶層面的支持太少了，造成其成本居高不下，VXI與PC之間的多重轉(zhuǎn)化即造成資源浪費、效率降低，也造成用戶使用上的諸多不便，從而限制了VXI總線的進一步發(fā)展。
?目前，VXI總線應(yīng)用的主要動力還在于其慣性的發(fā)展，例如，已經(jīng)確立VXI為測試系統(tǒng)裝備標(biāo)準(zhǔn)的用戶只能慣性的沿用該系列的產(chǎn)品，但是，隨著Agilent ，Tek等有實力公司的逐步退出，其市場會逐步萎縮。
（3）PXI總線標(biāo)準(zhǔn)：沿于INTEL體系的PC在當(dāng)今計算機應(yīng)用領(lǐng)域占絕對的主導(dǎo)地位，這一點是不可能長期被測試儀器界所忽視的，1997年美國NI公司以PC主流總線cPCI總線的擴展推出了PXI總線，它自然得到了測控工業(yè)界的全面支持，體現(xiàn)出很強的活力，也受到用戶層面的歡迎。
但是NI公司畢竟是一所小的儀器公司，盡管cPCI總線是一個在計算機應(yīng)用界有統(tǒng)治力的大聯(lián)盟，但在主流儀器界包括Agilent、R&S、Tek等大公司都不甘支持這樣的標(biāo)準(zhǔn)，所以至今為止只是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，未能被IEEE接受為國際標(biāo)準(zhǔn)。因此，盡管PXI總線具有結(jié)構(gòu)緊湊，成本低廉，應(yīng)用方便等突出優(yōu)點，但缺少主流儀器廠家的支持使得其可選的高水平儀器模塊太少，所以其應(yīng)用也多以低端應(yīng)用為主，或與GPIB總線混合使用。
（4）LXI總線標(biāo)準(zhǔn)：LXI總線標(biāo)準(zhǔn)是2004年9 月14 日由Agilent 公司和VXI 科技公司共同提出一種新型儀器接口規(guī)范。它基于著名的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)( Ethernet)技術(shù),擴展了儀器需要的語言、命令、協(xié)議等內(nèi)容,構(gòu)成了一種適用于自動測試系統(tǒng)的新一代模塊化儀器平臺標(biāo)準(zhǔn)。
目前，LXI協(xié)會幾乎包含了所有的主要測量儀器廠商。應(yīng)該說，LXI總線標(biāo)準(zhǔn)具備了測試總線成功的所有要素，也最有機會成為下一代自動測試系統(tǒng)主導(dǎo)的總線標(biāo)準(zhǔn)。但其本身尚在完善發(fā)展階段，但作為下一代主流測試總線的前景還是被普遍看好。
總的說來，多總線并行的局面還會繼續(xù)維持下去，但測試總線最終趨同于“計算機和通信”主流總線標(biāo)準(zhǔn)的趨勢是不會改變的，也唯有如此，才能使測試系統(tǒng)獲得最低的組建成本和最廣泛地用戶接受度，而未來測試總線也會越來越多地注重測試儀器和系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)語言、命令、協(xié)議等等“軟特性”，并據(jù)此制定更多的標(biāo)準(zhǔn)。
3? 新一代自動測試系統(tǒng)涉及的一些標(biāo)準(zhǔn)和關(guān)鍵技術(shù)
3.1? 面向信息交互層面的標(biāo)準(zhǔn)化體系技術(shù)
(1) 以IEEE P1226為核心的ABBET標(biāo)準(zhǔn)(廣域測試環(huán)境) 與軟件體系結(jié)構(gòu)
ARBET標(biāo)準(zhǔn)由IEEE P1226.3 -12等一整套測試領(lǐng)域信息接口標(biāo)準(zhǔn)組成，覆蓋與測試信息相關(guān)的產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)到維護的各個環(huán)節(jié)。
該標(biāo)準(zhǔn)有兩個目標(biāo)：一是通過定義一系列的接口提供針對ATS的描述能力和控制信息，二是通過定義一系列接口實現(xiàn)虛擬和真實資源管理服務(wù)。
從下一代自動測試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的規(guī)劃可以看出，未來通用測? 試系統(tǒng)軟件體系結(jié)構(gòu)將以IEEE制定的ABBET標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)實現(xiàn)測試診斷信息的共享和重用。采用ABBET標(biāo)準(zhǔn)將實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計和測試維護信息的共享和重用，實現(xiàn)測試儀器的可互換、TPS的可移植與互操作，使集成診斷測試系統(tǒng)的開發(fā)更方便、快捷。ABBET標(biāo)準(zhǔn)定義了基于框架的模塊化測試軟件結(jié)構(gòu)，支持軟件資源的重用。ABBET標(biāo)準(zhǔn)的核心思想是:將測試軟件合理分層配置，實現(xiàn)測試軟件與測試系統(tǒng)硬件、軟件運行平臺的無關(guān)性，滿足測試軟件可移植、重用與互操作的要求。
(2)儀器可互換技術(shù)與IVI(可互換虛擬儀器)系列規(guī)范
為了降低開發(fā)成本，縮短研制周期，自動測試系統(tǒng)中大量采用商業(yè)貨架產(chǎn)品，而商用產(chǎn)品更新?lián)Q代快，為了延長測試系統(tǒng)的使用壽命，儀器更換往往是不可避免的。另一方面，隨著通用測試系統(tǒng)應(yīng)用范圍的擴大，為適應(yīng)被測對象測試需求的變化，也要求測試儀器能夠方便地升級換代。由于儀器型號、種類和產(chǎn)生廠商的不同將給儀器更換帶來一系列兼容性問題，儀器可互換技術(shù)就是要最大限度地屏蔽儀器間差異，為用戶提供靈活的儀器互換機制。IVI規(guī)范作為美國國防部公布的下一代自動測試系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，是實現(xiàn)真正意義的儀器可互換的關(guān)鍵。IVI-C, IVI-COM提供了同類儀器的互換機制，實現(xiàn)了同類儀器驅(qū)動器函數(shù)形式和參數(shù)的完全統(tǒng)一，使最終用戶不再被束縛于特定廠家的特定型號的儀器設(shè)備。
(3) TPS(測試程序集)可移植與互操作技術(shù)
TPS可移植和互操作技術(shù)是實現(xiàn)測試軟件可重用、擴大測試系統(tǒng)的應(yīng)用范圍、提高開發(fā)效率和降低測試開發(fā)成本的關(guān)鍵。實現(xiàn)測試軟件可移植與互操作的兩個基本條件是:①測試系統(tǒng)信號接口的標(biāo)準(zhǔn)化;②測試程序與具體測試資源硬件的無關(guān)。
測試軟件從結(jié)構(gòu)上可分為面向儀器、面向應(yīng)用和面向信號三種形式，而面向信號的開發(fā)是測試軟件互操作的前提。面向信號的開發(fā)使測試需求反映為針對UUT端口的測量/激? 勵信號要求，TPS中不包含任何針對真實物理資源的控制操作。當(dāng)測試資源模型也是圍繞“信號”而建立時，則只要通過建立虛擬信號資源向真實信號資源的映射機制，就可以實現(xiàn)TPS在不同配置的測試系統(tǒng)上運行。
（4）IEEE Std 1641--面向信號和測試定義的標(biāo)準(zhǔn)
?面向信號及其測試的標(biāo)準(zhǔn)化是實現(xiàn)ATS通用性、可移植性和互操作性的基礎(chǔ)，從面向信號的角度出發(fā)尋求測試軟件的通用性一直是ATS界堅持的技術(shù)路線，最典型的就是ATLAS（the Abbreviated Test Language for All System）語言及相關(guān)系列標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)，而IEEE Std 1641標(biāo)準(zhǔn)綜合了早先ATLAS系列標(biāo)準(zhǔn)，如： C/ATLAS，IEEE Std. 716-1989，ARINC Specification 626 ATLAS等。
IEEE Std 1641-2006標(biāo)準(zhǔn)不但為各種測試信號形式、特征，以及信號方法和測試過程給出了完整定義，而且強調(diào)了測試信息在設(shè)計、測試和維護個階段之間互通性，為基本測試軟件的標(biāo)準(zhǔn)化和可互操作性提供了更為廣泛的技術(shù)基礎(chǔ)。
?(5) IEEE1232--AI-ESTATE標(biāo)準(zhǔn)(適用于所有測試環(huán)境的人工智能信息交換與服務(wù))與ATML(自動測試標(biāo)注語言)
IEEE1232標(biāo)準(zhǔn)全稱為IEEE Standard for Artificial Intelligence Exchange and Service Tie to All Test Environments (AI-ESTATE)。
隨著被測對象的日益復(fù)雜，以數(shù)據(jù)處理為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)測試診斷制方法已經(jīng)無法適應(yīng)復(fù)雜設(shè)備的維護需要，應(yīng)用以知識處理為基礎(chǔ)的人工智能技術(shù)將是自動測試系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢，IEEE制定AI-ESTATE標(biāo)準(zhǔn)的目的正是為了規(guī)范智能測試診斷系統(tǒng)的知識表達與服務(wù)，確保診斷推理系統(tǒng)相互兼容且獨立于測試過程，測試診斷知識可移植和重用。
??? 正在制定的ATML標(biāo)準(zhǔn)是XML(可擴展標(biāo)注語言)的一個子集，采用ATML表達測試診斷信息，將實現(xiàn)分布開放環(huán)境中測試診斷信息的無縫交互。ATML繼承了XML適用于多種運行環(huán)境，便于與各種編程語言交互的優(yōu)點，是目前最適合描述AI-ESTATE標(biāo)準(zhǔn)定義的各種測試診斷知識模型的語言。采用ATML表示測試診斷知識，將實現(xiàn)測試診斷知識與測試過程的分離，便于測試診斷知識的共享和可移植。而在測試執(zhí)行過程中，還可以根據(jù)測試診斷知識來動態(tài)地調(diào)度測試運行步驟，實現(xiàn)更有效的故障定位，從而縮短診斷排故時間。
3.2 基于IEEE1505-2006的公共測試接口CTI(Connnon Test Interface)
測試系統(tǒng)接口的標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一是TPS可移植和互操作的重要基礎(chǔ)之一，1999年RFI (Receiver Fixture Interface，接卡器與測試夾具接口)聯(lián)盟制定了測試系統(tǒng)信號接口標(biāo)準(zhǔn)IEEE P1505，實現(xiàn)了信號接口裝置電氣和機械連接的標(biāo)準(zhǔn)化，2006年重新更新了該標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)對各類自動測試系統(tǒng)都定義了嚴格的機械、電氣標(biāo)準(zhǔn)的信號接口規(guī)范，這些信號包括數(shù)字、模擬、射頻RF、電源等等，并對如接卡器與測試夾具接口等用于測試系統(tǒng)組建的大型部件面板，包括激勵/測量信號與被測對象之間的布局和聯(lián)結(jié)方式等等都給出了標(biāo)準(zhǔn)定義。
3.3 合成儀器技術(shù)(Synthetic Instruments)
在以往的ATS設(shè)計中，存在大量的通用儀器或模塊性能資源的冗余和浪費，這不僅是減小ATS的體積和成本的障礙，也影響了ATS效率、可靠性和功率成本。為此NxTest IPT工作組專門成了合成儀器技術(shù)工作組SI--IPT，主要探索面向測試系統(tǒng)的合成儀器技術(shù)發(fā)展與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定。
傳統(tǒng)測試儀器往往是一些功能單一的專用儀器，隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的日臻成熟，近年來出現(xiàn)了以軟件控制的、以功能組合方式實現(xiàn)的合成儀器技術(shù)，其基本做法是:以高速A/D, D/A和DSP芯片為基礎(chǔ)組成通用的測試儀器硬件系統(tǒng)，而測試/測量任務(wù)的實現(xiàn)以及系統(tǒng)升級完全依靠軟件來實現(xiàn)。目前美國海軍CASS測試系統(tǒng)升級過程中已將頻譜分析儀、射頻功率計、波形分析儀、時間/頻率測試儀和AC/DC電壓測量等7種儀器的功能由一個合成儀器模塊來實現(xiàn)，而美國陸軍的IFTE、海軍陸戰(zhàn)隊的TETS系統(tǒng)也將進行相應(yīng)的升級改造。合成儀器技術(shù)進一步推進了軟件就是儀器的虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展。
基于軟件無線電概念的合成儀器技術(shù)不僅會改變測試系統(tǒng)的設(shè)計基礎(chǔ)，更是測試測量技術(shù)的革命性進步，但是其技術(shù)的限制和瓶頸也是顯而易見的，這就是該技術(shù)太依賴A/D和D/A器件帶寬和動態(tài)范圍的提升。從目前情況看，完全依賴數(shù)字技術(shù)的DSP性能（速度和存儲）每18個月就能增長一倍，以來模擬數(shù)字混合技術(shù)的A/D和D/A性能（分辨率和速率）增長周期大約為24~36個月，而微波毫米波器件性能（指標(biāo)、體積和價格）周期大約為36~96個月。由此可以看出真正基于軟件無線電的合成儀器還相當(dāng)遙遠，但在低端射頻頻段、以及附加適當(dāng)變頻器件的過渡性合成儀器將會成為新一代儀器體系發(fā)展的潮流。
4? 裝備系統(tǒng)可測性的問題
? 沒有可測性設(shè)計，就沒有測試系統(tǒng)效能的真正發(fā)揮！
4.1 可測性問題的起源
七十年代，美軍在裝備維護過程中發(fā)現(xiàn)隨著系統(tǒng)的復(fù)雜度不斷提高，經(jīng)典的測試方法已不能適應(yīng)要求，甚至出現(xiàn)測試成本與研制成本倒掛的局面，有資料報道復(fù)雜電子系統(tǒng)糟糕的故障可觀測性設(shè)計使產(chǎn)品整個壽命周期維護成本是制造成本的2-10倍。
此后，隨著武器系統(tǒng)復(fù)雜性的迅速增長，目前能掌握的測試方法已近乎于“無解”，將測試和驗證問題納入設(shè)計的范疇幾乎已經(jīng)成為解決復(fù)雜測試問題的唯一的途徑。
1976年F. Liour 等人提出可測性設(shè)計思想。
美軍MIL - STD - 2165 可測試性大綱將可測試性作為與可靠性及維修性等同的設(shè)計要求,標(biāo)志著可測試性作為一門獨立學(xué)科的確立。美國通過重視武器系統(tǒng)的可測性設(shè)計工作，使武器系統(tǒng)全壽命周期費用大大降低。
4.2 可測性的定義
產(chǎn)品能及時準(zhǔn)確地確定其狀態(tài)(可工作、不可工作、性能下降) ,隔離其內(nèi)部故障的設(shè)計特性。以提高可測試性為目的進行的設(shè)計被稱為可測試性設(shè)計(DFT: design for testability)。其內(nèi)涵包括：
（1）可測試性描述了測試信息獲取的難易程度
可控性--能夠通過外部控制激活產(chǎn)品故障狀態(tài)的特性，取值[0，1]
可觀測性--能夠通過控制將激活的故障狀態(tài)傳送到可觀測端口的特性，取值[0，1]
可測性---就是可控性和可觀測性難易程度的綜合表征。
（2）?可測試性是設(shè)備本身的一種設(shè)計特性
同可靠性一樣,可測試性也是裝備本身所固有的一種設(shè)計特性。裝備的可測試性并不是可測試性設(shè)計所賦予的,產(chǎn)品一旦設(shè)計生產(chǎn)出,本身就具備了一定的可測試性。
（3）?可測試性技術(shù)的最終目標(biāo)是提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性,降低全壽命周期費用
4.3 國內(nèi)情況
國內(nèi)裝備的可測性設(shè)計從80年代開始逐漸得到重視。1990年4月發(fā)布了航標(biāo)HB6437-90《電子系統(tǒng)和設(shè)備的可測試性大綱》,至今已有15年,1995年10月發(fā)布國軍標(biāo)GJB2547-95《裝備測試性大綱》,至今也有10年了, 但應(yīng)用和推廣受到很大的限制。武器設(shè)備測試性設(shè)計存在的主要問題是：
（1）管理層面：
??沒有落實測試性設(shè)計與電子系統(tǒng)/設(shè)備設(shè)計的早期結(jié)合
??產(chǎn)品的研制過程、生產(chǎn)過程和使用過程各階段各環(huán)節(jié)的測試互不相關(guān)
（2）技術(shù)層面：
??缺乏有效的測試性驗證方法對測試性指標(biāo)進行考核
目前新研制的所有產(chǎn)品,都必須經(jīng)受嚴格的可靠性試驗對其可靠性指標(biāo)(MTBF)進行考核,直至達到要求,這對產(chǎn)品的可靠性落實的有力保證。而可測性卻沒有像可靠性試驗?zāi)菢訃栏竦挠行У脑囼烌炞C手段。
??可測性的難題：故障模式集，度量評估。
目前能接受的可測性指標(biāo)是故障檢測率、故障隔離率、虛警率等存在缺陷。首先是故障集難以驗證和確認，真實的故障模式集很難完備，采用自定義方式缺乏科學(xué)依據(jù)，所以往往很高。其次是指標(biāo)本身未科學(xué)地反映可測性：現(xiàn)有指標(biāo)實際上是將可測性表征為“可測”或“不可測”的二元統(tǒng)計值，并沒有表征出測試難易程度的內(nèi)涵。
??缺乏有效的關(guān)于測試性設(shè)計的計算機輔助設(shè)計與仿真軟件工具
可測性設(shè)計者需要設(shè)計工具輔助完成裝備的可測性設(shè)計。美國的可測性工程與維護系統(tǒng)TEAMS和eXpress已應(yīng)用到美國軍用飛機、航天飛機、導(dǎo)彈、國際空間站等領(lǐng)域的可測性設(shè)計與檢驗。
4.4? 目前可測性的國際標(biāo)準(zhǔn)?
制訂可測試性國際標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)是盡可能地使測試方法、結(jié)構(gòu)、接口和數(shù)據(jù)格式的標(biāo)準(zhǔn)化，這也是保證可測試性設(shè)計技術(shù)通用性和可復(fù)用性的重要基礎(chǔ)。
可測試性國際標(biāo)準(zhǔn)的制訂起源于八十年代末期，當(dāng)時基于結(jié)構(gòu)化可測試性設(shè)計方法已經(jīng)相當(dāng)成熟，但存在過程復(fù)雜、設(shè)計周期較長、成本高、設(shè)計方法不兼容和產(chǎn)品的維修性較差等缺陷，嚴重影響了可測試設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用。鑒于結(jié)構(gòu)化可測試性設(shè)計方法的上述缺點,有必要開發(fā)一種更為簡單的、標(biāo)準(zhǔn)化的可測試性設(shè)計方法。1990 年, IEEE 組織和JTAG組織共同推出了IEEE 1149. 1 邊界掃描標(biāo)準(zhǔn)，目前該標(biāo)準(zhǔn)仍是數(shù)字集成電路與系統(tǒng)的主流可測性設(shè)計技術(shù)，經(jīng)對該標(biāo)準(zhǔn)的擴展，形成了混合信號測試的國際標(biāo)準(zhǔn)IEEE1149.4、模塊級的測試與維護總線標(biāo)準(zhǔn)IEEE1149. 5、高級數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)測試標(biāo)準(zhǔn)IEEE1149. 6,在IEEE最近所頒布的基于內(nèi)嵌芯核的系統(tǒng)芯片（SOC）測試標(biāo)準(zhǔn)IEEEP1500中，也借鑒和采納了IEEE1149. 1中的許多原理和技術(shù)，并在總體上和IEEE1149. 1兼容。
5 對軍用自動測試系統(tǒng)發(fā)展策略的幾點認識
目前國內(nèi)軍用測試系統(tǒng)正在掀起發(fā)展的熱潮，探討和制定什么樣的技術(shù)發(fā)展策略，以推動測試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化、貫徹落實可測性設(shè)計大綱、并深化綜合診斷的應(yīng)用技術(shù)研究，避免美軍曾經(jīng)走過的彎路，使發(fā)展走上良性發(fā)展的軌道是目前相當(dāng)迫切的研究課題，具體可考慮從如下幾方面開展工作：
5.1 建立國內(nèi)軍用測試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)術(shù)和執(zhí)行機構(gòu)
從美軍ATS發(fā)展歷程來看，ATS標(biāo)準(zhǔn)化是一個相當(dāng)艱巨和漫長的過程，特別是當(dāng)軍用ATS已經(jīng)普及應(yīng)用到相當(dāng)程度后再進行標(biāo)準(zhǔn)化的工作則尤為困難，且代價極大。目前，國內(nèi)ATS發(fā)展整體上看尚處于起步階段，雖然現(xiàn)代武器裝備都有相應(yīng)的測試系統(tǒng)保障計劃，但尚未大面積的實施和裝備，因此充分借鑒美軍在ATS裝備發(fā)展過程中的經(jīng)驗教訓(xùn)，盡早建立軍用ATS標(biāo)準(zhǔn)化執(zhí)行機構(gòu)，逐步制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范ATS的發(fā)展是當(dāng)前國內(nèi)軍用自動測試系統(tǒng)的當(dāng)務(wù)之急。
??? 然而，軍用ATS標(biāo)準(zhǔn)化工作的難點既有技術(shù)層面的因素，更有管理體制方面的因素。因此軍用ATS執(zhí)行機構(gòu)應(yīng)該是國防或裝備管理部門與工業(yè)界的充分結(jié)合，需要既能體現(xiàn)管理的權(quán)威性，也能具有堅實的技術(shù)能力，同時該機構(gòu)也應(yīng)是一個開放的結(jié)構(gòu)，特別是在技術(shù)層面上更應(yīng)盡可能地覆蓋各種裝備的需求，所以該機構(gòu)在技術(shù)層面也應(yīng)有一個從頂層到需求層的梯形結(jié)構(gòu)。
5.2? 以技術(shù)發(fā)展推動ATS的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)工作
鑒于標(biāo)準(zhǔn)化對測試系統(tǒng)發(fā)展的重要意義，參照美軍在標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)過程方面的工作，從頂層設(shè)計入手解決軍用測試系統(tǒng)通用性問題當(dāng)然是有效發(fā)展的捷徑，但是，標(biāo)準(zhǔn)化問題牽扯范圍太寬，其中體制和管理層面的問題遠遠大于技術(shù)層面的問題，而短期內(nèi)也不易徹底改觀。所以，現(xiàn)階段國內(nèi)軍用測試系統(tǒng)仍然走以“技術(shù)”推動發(fā)展之路較為可行。其中，重點在兩個方面，即模塊化儀器成體系逐步發(fā)展和貫徹標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)的典型測試系統(tǒng)研制，具體如下：
（1）需求為牽引的儀器模塊成體系的發(fā)展策略:儀器模塊的發(fā)展是測試系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也應(yīng)該成為軍用測試系統(tǒng)發(fā)展的重點，但由于現(xiàn)有的測試總線標(biāo)準(zhǔn)之爭尚未完全塵埃落定，主流總線仍在不太穩(wěn)定的變化之中，所以應(yīng)貫徹“以靜制動”的策略，以一、兩種有發(fā)展前景的總線為主，根據(jù)需求逐步按體系發(fā)展測試儀器模塊，突出應(yīng)用面和共享性應(yīng)該成為儀器模塊發(fā)展的原則。
（2）典型測試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)推動軍用ATS標(biāo)準(zhǔn)化工作:目前，盡管體系和管理層面的問題是測試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的主要問題，但國內(nèi)在相關(guān)的技術(shù)層面上的工作也僅僅在起步階段。美軍在標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展過程中有各軍兵種四大類測試系統(tǒng)可以借鑒，我們在技術(shù)上還遠未達到美軍那時的成熟度。因此，目前比較可行的方針是，針對典型裝備測試需求，按標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計思想，開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)化借鑒價值的典型測試系統(tǒng)，并以此從技術(shù)層面上帶動測試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的工作，為未來標(biāo)準(zhǔn)的制定作好技術(shù)上的充分準(zhǔn)備。
5.3? 實可測性設(shè)計要求和管理，發(fā)展可測性設(shè)計技術(shù)
從裝備測試技術(shù)發(fā)展來看，可測性技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)政策的落實是未來有效解決裝備測試維護問題必然和根本的途徑。沒有可測性設(shè)計的發(fā)展和應(yīng)用，測試系統(tǒng)技術(shù)在裝備維護保障方面的路只能是越走越窄。
但是，相對于測試系統(tǒng)而言，可測性設(shè)計技術(shù)的規(guī)范化工作牽扯范圍更廣，體系和管理層面上的問題更為突出，而技術(shù)問題也更加的不成熟。目前，從測試技術(shù)領(lǐng)域的角度出發(fā)，我們應(yīng)該而且能夠做的主要在兩個方面：
（1）測性的評估和建模工作：可測試性的評估是裝備可測性設(shè)計的基礎(chǔ)，這部分的理論和基礎(chǔ)工作應(yīng)該有測試界研究和解決，但路途仍然比較遙遠。
（2）測性設(shè)計的輔助工具研制：從可測性發(fā)展來看，沒有有效的輔助工具，落實可測性設(shè)計要求是非常困難的，而美國測試界推出的TEAMS和eXpress兩個工具軟件，恰好彌補了這個不足。目前，這兩個工具軟件在美軍裝備可測性設(shè)計過程中發(fā)揮了非常重要的作用。