军用ATE-ATS技术的发展

外军ATE/ATS技术的发展趋势

贾志军，王格芳，马飒飒，吴国庆

（军械技术研究所，河北 石家庄 050000）

摘要：简要介绍了外军ATE/ATS的发展，重点分析了美军、法军ATE/ATS技术发展的现状，阐述了军用ATE/ATS未来的发展趋势。

关键词：军用；自动测试设备；自动测试系统

Development Trend of the Military ATE/ATS Technology Overseas

JIA Zhi-jun，WANG Ge-fang ，MA Sa-sa，WU Guo-qing

(The Research Institute of Ordnance Technology，Shijiazhuang 050000，China)

Abstract： The development of the military ATE/ATS technology overseas is introduced, the actuality of American and French military ATE/ATS id analyzed especially. And the future development trend is presented.

Key words： military；ATE；ATS

随着现代科学技术的飞速发展，大量高新技术成果已应用到武器装备系统，使武器装备日益复杂。为了保障武器系统的可靠性、维修性和战术技术性能，发挥其应有的战斗力，大力提高武器装备系统的动态监控、性能检测和故障诊断水平，已经成为技术保障过程中的一个急需解决的重要问题。

与此同时，微电子技术、计算机技术、传感器技术和信息处理技术等现代科学技术的飞速发展，对自动检测技术的发展提供了十分有利的条件，奠定了新一代ATS的基础，成为推动其体系结构、测试方法、测试技术不断进步的强大动力。各种各样的ATS已广泛地应用于武器装备系统的研制、生产、储供和维修的各环节之中。自动检测技术在武器装备系统中的应用，已构成武器装备维修工程的重要内容之一，自动检测的手段和水平，已成为衡量维修现代化水平的一个重要标志。因此，自动测试设备（ATE）和自动测试系统（ATS）的研究，已成为世界各国发展的重点。

1 外军ATE/ATS的发展

在军事领域，ATE/ATS的发展大致经过了以下几个阶段：

（1）60年代初期～70年代初期：在60年代初，对武器装备的测试主要以人工测试为主，测试设备基本上是单个的仪器、仪表。从60年代中期开始，武器装备的技术进步使传统的人工测试和单个专用测试设备无法适应装备维护和技术保障要求。在70年代前后,研制出了多种由计算机控制的专用半自动/自动测试设备或系统,使用专门的测试语言编写测试软件。这一阶段存在的主要问题是:计算机和被测机件之间、计算机与测试仪器之间以及测试仪器之间的接口没有标准化,成为组建通用或专用自动测试系统的主要障碍。

（2）70年代初期～80年代初期：自70年代以来，随着微电子技术和计算机技术的不断进步，与

测试技术相关的理论研究工作也取得了较大的进展，从而加速了军用领域ATS的发展。以微型计算机和独立操作系统为软硬件平台的ATS开始获得广泛地使用，ATS采用了基于标准接口总线（如IEEE-488、CAMAC、RS-232C）和专用连接总线等多种类型的总线结构，测试程序语言也逐步向诸如BASIC、ATLAS、ADA等多种类型的通用程序语言靠拢，从而进入了研制多功能、易组合、可扩展ATS的成熟阶段。但是无论是第一代还是第二代自动测试系统，计算机只是作为控制器使用，其任务是控制系统各部件协调工作和进行数据处理，而测试系统所需的信号源测量仪器本身则由相应的仪器进行，显然计算机的巨大潜力并未发挥。

（3）80年代中期～90年代末期：进入以VXI总线为标准的低成本、高性能、便携式发展的新阶段。自动测试系统将充分开发和利用计算机的资源，采用特定的软件算法和技术，进行信号的分析、测量和激励信号的形成，从而能在硬件显著减少的条件下，极大地提高测试功能，使自动测试系统的控制器不仅仅只是控制系统的协调工作，而且能直接参与信号的产生，完成被测系统性能参数的测量等任务，充分发挥计算机的巨大潜力。

现以美、法两军为例，介绍现阶段ATS的发展情况。

美军在总结经验教训的基础上，开始制定通用自动测试设备（GPATE）计划，在军用领域建立标准化、系列化和模块化自动测试设备的硬件和软件测试平台。根据GPATE计划，空军提出了“模块化自动测试设备（MATE）”标准，陆军提出了“综合测试设备系列（IFTE）”标准，海军提出了“联合自动化支持系统（CASS）”标准、“海军陆战队自动测试系统（MCATE）”标准。所有这些标准均体现开放系统设计思想，并采用较为成熟和先进的商用技术和产品（COTS）。基本思路是用计算机软件代替某些硬件功能，使计算机软件成为测试系统的主要部分，利用标准总线系统和通用模块化仪器组建测试系统。 “综合测试设备系列（IFTE）”是美国国防部两个标准化检测设备之一。它能测试直升飞机、导弹、装

甲车、军舰和C3I系统等。该设备由巡回检测设备（CTS），基地修理间测试设备(BSTF)、民用等效设备电气修理方舱（ERS）及光电测试设备（EOTF）五部分组成。巡回检测设备是一种便携式诊断测试设备，可将内嵌式测试设备的系统故障隔离能力扩大到外场可更换单元，并可对武器系统数据总线进行嵌入式诊断。可运行交互式电子技术手册，可下载武器系统软件，是保障人员与部队级后勤系统的接口。基地修理间测试设备包括测试设备和陆军标准方舱(S-280)，有两辆5吨卡车装运。民用等效设备具有与BSTF相同的功能，采用民用测试设备，在基地修理厂使用。电气修理方舱用于测试和修理的印制电路板，可进行直接支援维修，原型机于1996年9月开始设计，1996年5月完成。目前处于试用阶段。

法国于80年代初，由法宇航公司推出了第一代通用自动测试平台ATEC1000，此后又连续研制开发了ATEC2000、ATEC3000以及SCAMP I。80年代末至90年代初，法国宇航公司采用VME总线、ATLAS语言和模块化体系结构继续改进原有的通用测试平台，推出了ATEC4000、ATEC5000、SCAMP Ⅲ、SCAMP Ⅳ，开发了SESAME系列产品SESAME 1600、SESAME1700、SESAME2600和用于法国国内军用测试的SESAR400、SESAR200，以及一些专用测试平台，如DIADEME、TERAPIE、TSN1、TSN2等。根据军方用户对测试平台标准化、模块化和经济可承受性的要求，在总结经验和教训的基础上，法宇航公司自1991年开始研制出新一代自动测试平台——ATEC6和SESAR3000系列，与以前的通用自动测试平台的最大不同之处在于采用了国际测控领域流行的VXI总线硬件结构和SMART标准体系。SMART的内容涉及ATLAS测试程序的开发、ATE配置定义、人机界面、软件工具等，符合ARINC608A硬件标准、ATLAS626（民用）或ATLAS716（军用）语言及ARINC627程序结构等标准。由于采用模块化设计思想，ATEC6和SESAR3000系列构成了一个可根据用户要求灵活配置软硬件结构的通用自动测试平台。ATEC6和SESAR3000系列允许新的测试程序添加到测试程序集（TPS）软件包中，拥有综合的TPS库。这两个通用测试平台基本上覆盖了法国所有军用战斗机、坦克、导弹、武装直升机的测试，实现了多种型号在一个平台上的横向集成测试，军民两用和三军通用的发展目标，体现了测试技术的标准化、模块化、通用性和开放性特点。

2 军用ATE/ATS的发展趋势

为了适应现代武器装备的维修保障要求，军用ATE/ATS继续沿着标准化、系列化和模块化方向发展，同时加大采用新型系统总线、高性能计算机、人工智能与专家系统等各种新技术的力度，进一步改善ATE/ATS的技术性能。目前，美军ATE/ATS大量采用标准化、系列化、模块化VXI总线产品，军用自动检测已陆续由VXI总线系统，或者VXI总线与GPIB程控产品混合使用所替代。从ATS发展现状来看，未来外军ATE/ATS将着重在如下几个方面发展：

(1) 将向小型化、便携化和通用化方向发展:采用一台小型，可方便携带、通用化的高性

能测试仪器（系统）来完成对作战飞机、导弹、雷达、火控系统、声纳、通讯等各种电子装备的检测和维修任务，可节省大量人力、物力和财力。

(2)大力采用和推广VXI总线作为ATE的总线标准:VXI（VME在仪器领域的扩展）总线是在VME总线基础上发展起来的测控总线，其中VME总线是一种应用广泛的工业微机总线标准。VXI总线测试系统是一种真正的在世界范围内开放的体系结构，它集成了VME数字接口和GPIB模块化仪器的优点，也代表了测试技术今后的发展方向。目前，VXI总线模块仪器的范围已覆盖了传统的电子仪器领域，其优点是易于集成为不同的ATS，具有优良的交互操作性，数据传输率高，可靠性高，易维修，体积小，重量轻，功耗低，可移动性好。VXI总线十分适合于军用ATS，首先，VXI总线已有1000多种模块产品和主机箱，供用户组建各种用途的ATS；其次， GPIB程控仪器和VME总线模块均可连入VXI总线系统；最后，在VXI总线系统中仍可使用GPIB程控软件和可程控仪器标准命令。因此，VXI总线自动测试系统集成为国际上最新的标准化、开放式、模块化的仪器系统，被大力采用和推广。

(3)将由物理仪器向虚拟仪器发展:虚拟仪器利用PC机强大的图形环境和在线帮助功能，建立图形化的虚拟仪器面板，完成对仪器的控制、数据处理与显示。它与传统仪器的区别在于利用必要的硬件，通过计算机软件实现测试功能。虚拟仪器的硬件、软件都具有开放性、模块化、复用性和互换性等特点，成为高度集成的测试设备。虚拟仪器能够进一步缩小ATS的体积、减少重量、增强实用性和灵活性。虚拟仪器平台主要是PC计算机和VXI总线测试平台，虚拟仪器前端硬件一般包括信号调节器、A/D和D/A转换器等数据采集和控制单元，虚拟仪器软件一般由用户界面、I/O软件和仪器数据库构成。VXI总线仪器的硬件结构是用户开发高性能的VXI总线虚拟仪器的基础和前提，其仪器驱动器则是VXI总线虚拟仪器的核心。虚拟仪器技术代表了ATE发展的新境界，是ATE发展的必然趋势。

(4) PC仪器技术:PC仪器是一种模块化的计算机控制仪器，它可以将模块直接插入计算机扩展槽或扩展机箱，通过总线利用计算机进行测试。与传统仪器相比，其工作面板是虚拟的，采用高级程序语言或工具软件编制而成，显示在计算机屏幕上，通过鼠标来激活各功能键控制硬件达到测试目的。由于PC仪器是在计算机上实现，其智能化程度和数据处理能力要大大超过传统仪器，而且价格要便宜得多。PCI（外设部件互连）总线是一种高性能计算机总线标准，PXI（PCI在仪器领域的扩展）则是基于PCI总线的一种高性能仪器总线。PXI模块仪器通过采用PCI总线，得益于现存的大量PC计算机软件和硬件资源，具有广阔的发展前景。

(5)大量采用COTS技术，进一步加强系统的互换性和互操作性，确保系统的先进性、成熟性、和稳定性。

COTS(Commercial Off the Shelf)即商品化的产品和技术。采用COTS技术，能够降低军事装备研制、开发、生产和使用维护中所需的各种测试设备的费用，进一步提高系统的标准化程度，保证系统能够实现互换性和互操作性的要求。VXI总线技术以及VXI Plug&Play技术等都是采用的COTS技术。

(6)注重综合诊断支持系统设计思想，向诊断测试系统的开放式结构发展。

综合诊断支持系统设计思想是充分综合武器装备诊断能力的所有相关要素（如可测性、可维修性、可靠性、诊断测试软件及硬件、维修技术图纸资料、维修辅助手段、后勤保障、操作人员和技术培训等），并在武器装备和各级维修测试系统设计与管理的整个过程中贯彻执行，以求所研制的自动测试系统及设备能够获取最大的检测诊断效能；而开放式系统结构，可以将不同单位的研制的测试组合成一个测试系统，允许不同的测试诊断软件和测试数据兼容操作，并对多个测试系统和设备的多种诊断信息源进行综合处理。

(7)测试向网络测试方向发展:随着计算机网络技术、现代通信技术、数据库技术的高速发展，提供了将测试、计算和通信领域的进展结合起来的机会，HP公司将这种结合称为MC2（Measurement，Computation & Communication）。目前，在VXI总线系统中已经存在通过本地网络对系统进行控制的方式，VXI联合体已通过了基于TCP/IP通信协议的一系列通信标准，为把VXI总线系统编入局域网铺平了道路。现在VXI总线系统可直接与计算机系统连网，作为网络内的测量服务器，共享网络资源，执行测量作业，一套以VXI总线模块仪器为基础的自动测试系统可以为多个用户服务和进行多种作业。网络技术在测控领域的另一种应用是利用以太网采集数据。

(8)测试软件技术将得到进一步发展:国外专家预言“在测试平台上，下一次革命就是软件”，“测试软件将是未来的战场”，“测试设备的未来属于软件”，由此可见测试软件对ATS未来发展的重要作用。在现代先进的ATS中，软件在很大程度上决定了系统的先进性、可靠性、通用性和实时性，硬件的某些功能越来越多地被计算机软件所取代。在以VXI总线系统为代表的开放式模块化系统中，测试软件普遍采用了基于图形的用户接口和开发环境，最有代表性的是HP公司的HPVEE（可视工程环境）和NI公司的Lab VIEW和Lab Windows。此外，人工智能在ATS中的应用就是将测试专家的思维过程固化到

测试程序中，通过使利用“智能”测试程序能够大大提高测试系统的能力。

参考文献：

[ 1 ] 安卫. 国外军用自动测试设备(ATE)的发展趋势[J]. 航空精密制造技术, 1999, 35 (6): 30.

[ 2 ] 刘占岭, 刘发, 王永会等.外军装备技术保障高技术应用研究[M]. 军械技术研究所, 1998.

[ 3 ] 于功敬, 张韬. VXI通用测试软件框架结构的研究[J]. 计算机自动测量与控制, 1999, (3): 1~4.

[ 4 ] 魏震生, 范梅生, 张义忠, 路平. 测控总线技术应用指南[M]. 总参兵种部军械技术局, 1998.

[ 5 ] 曲东才. 国外军用测试技术现状及发展趋势[J]. 国外电子测量技术, 1999 (4) : 4~5.

[ 6 ] 杨文, 夏远飞. 自动检测技术的发展动向[J]. 微型机与应用, 1997 (7): 2~3.