通用ATS總體技術指標確定方法研究與實現

季近健， 孟 晨， 王 成， 禹繼法

（1.軍械工程學院，河北 石家莊 050003；2.濟南軍區71573部隊，山東 煙臺 265200）

0 引 言

隨著科學技術的高速發展，現代武器系統的自動化程度、綜合化水平及技術密集程度不斷提高，為了快速高效地完成多種武器系統的功能及其性能指標的檢測、故障診斷與維修檢測等技術保障任務，通用自動測試系統（automatic test system，ATS）已經在軍事領域發揮著越來越重要的作用。能否對通用ATS進行全面有效的計量，保證其量值的準確、統一是確保通用ATS完成任務的關鍵。對于通用ATS的總體技術指標確定的準確程度直接影響計量結果的判斷。所以結合通用ATS自身特點，對其總體技術指標進行合理有效地分析與評定是確保通用ATS計量工作的重要方面。

1 通用ATS總體技術指標確定的特點

目前，自動測試系統已經由專用測試設備、臺式測試系統發展到第三代基于PXI、VXI總線的模塊化自動測試系統，并且逐漸實現開放性、標準化和通用化，其結構如圖1所示。隨著通用ATS的測試資源不斷增多、功能逐步強大，通用ATS的總體技術指標確定有其不同以往的特點：

（1）通用ATS中存在大量的測試資源。測試資源及控制計算機都通過總線連接成一個整體，并且所有的輸入、輸出信號經過陣列接口、矩陣開關、高頻開關、微波開關及連接電纜等連接設備在連接器接口處（即圖1中的計量接口處）通過適配器與武器裝備連接。在這個過程中會造成信號的損失，尤其是射頻信號源和微波信號源特別容易受到外界因素的影響和干擾。然而ATS的計量是在計量接口處進行計量，所以總體技術指標以計量接口處的信號指標為標準，而不能以單個設備或者儀器的信號指標作為系統的指標。為了使計量測試結果能真實反映對測量儀器的實際應用情況，ATS總體技術指標的不確定度評定應綜合考慮各個信號通道帶入的影響[1]。

圖1 通用ATS系統結構圖

（2）采用虛擬儀器技術進行通用ATS的操作。虛擬儀器技術是自動測試系統領域里程碑式的發展，極大地推動了測試技術的進步。這種“軟件就是儀器”的技術直接將人們需要的各類數據顯示在面板上，極大方便了數據信息的獲取，提高了數據信息的處理效率，有利于總體技術指標的不確定度分析和評定。

（3）部分測試設備的性能指標精度非常高，與現役的武器裝備實際要求的精度相差較大，在這種情況下，如果按照測試設備的指標進行計量，則要求計量資源的指標更高。由此不僅造成資源的浪費，而且隨著技術指標的提高，儀器的價格會大大提高，從而造成巨大的經濟浪費。所以通用ATS總體技術指標應結合實際UUT的需求精度，并考慮將來的擴展能力來確定。這樣既可滿足測試要求，又可以降低計量資源性能要求，具有可擴展性。

2 通用ATS總體技術指標確定的原則

針對通用ATS總體技術指標確定的特點，按照文獻[2]～文獻[4]國軍標的要求，結合以往計量數據的分析情況，實際應用中確定總體技術指標應遵循以下4條原則[5-6]：

（1）由于要保證儀器的精度，在確定檢定周期時按照“木桶原則”以檢定周期最小的儀器的檢定周期為ATS的檢定周期，一般取一年，而現代儀器的技術指標的變化基數至少為一年，所以確定總體技術指標時不用考慮時間的影響；另外，由于在通用ATS機箱內部安有專用的溫控裝置，將其環境溫度控制在正常工作下，所以也不用考慮溫度的影響。

（2）ATS中的激勵類資源都配有對應的專用電纜，已經綜合考慮了其不確定度的情況，所以測試不確定度比的最小值為1∶1，以激勵信號源本身的技術指標得到系統總體技術指標。

（3）若UUT的允許誤差極限遠大于測試資源，且信號受傳輸過程影響較小，可依據UUT參數按一定的測試不確定度比（一般取4∶1）得到總體技術指標。

（4）若測試資源相關參數受傳輸通道影響較大，應考慮信號傳輸中間過程各種因素的影響，結合信號傳輸的媒介情況給出修正值并進行不確定度評定。

3 通用ATS總體技術指標的不確定度分析與評定

按照上文中的通用ATS總體技術指標確定的原則，對ATS內部資源進行總體技術指標確定時，由于測試資源較多，會遇到大量的計算問題，而且許多的計算問題都是帶有小數點的運算，許多的運算都是利用相同的公式，這無疑會影響計算速度以及增大計算量，例如：已知使用的連接電纜是Agilent 85132E，其穩定性參數是0.22 dB，包含因子是，由連接電纜產生的B類不確定度為0.22/=0.127dB，其他類似的儀器受Agilent 85132E電纜影響時，也需要進行同樣的運算才能得到數據[7-8]。

基于以上原因，并且考慮到項目的軟件開發環境是LabWindows/CVI9.0，在項目開發初期進行ATS總體技術指標的確定時，決定將總體技術指標的確定運算過程用軟件的方式實現。因此，開發了基于LabWindows/CVI的通用ATS總體技術指標確定工具，該工具主要分為激勵類資源和測試類資源兩部分。其總體程序流程圖如圖2所示。

第一部分是針對激勵類資源，根據確定原則（2），由激勵信號源本身的技術指標按照測試不確定度比的最小值1∶1直接得到系統總體技術指標，其形式如圖3所示。主要程序過程及代碼：

圖2 總體程序流程圖

圖3 通用ATS總體技術指標

第二部分是針對測試類資源，根據確定原則（3）和原則（4），將測試類資源分為受傳輸通道影響較小和受傳輸通道影響較大兩種情況，分別按照不同的算法得出總體技術指標。當測試類資源受傳輸通道影響較小時，按照確定原則（3）得出總體技術指標比較簡單；當測試類資源受傳輸通道影響較大時，必須分別計算A類不確定度和B類不確定度，進而得出標準不確定度以及擴展不確定度，其形式如圖4所示。

圖4 通用ATS總體技術指標確定工具（激勵類資源）

主要程序代碼為：

這個工具極大地方便了總體技術的確定。其優點主要有：（1）計量的速度和精度都比用計算器進行人工操作更有優勢；（2）可以同時將總體技術指標按照規范的形式保存在SQL數據庫（項目中用數據庫進行計量結果、測試數據的管理等）中，之后進行計量檢定和校準時直接可以從數據庫中調用，節省計量時間；（3）同時也避免大量的總體技術指標數據進行手動錄入時出現的誤錄錯錄現象，利用此工具可以實現全自動化處理，大大加快項目開發進度。

4 結束語

通用ATS總體技術指標是ATS計量工作中一個重點難點問題，該文根據ATS總體技術指標確定的特點，提出在確定總體技術指標時應該遵循的原則，并設計出方便實用的ATS總體技術指標確定工具，極大地提高了總體技術指標確定的精度和速度。而且為后續的檢定和校準需要用到總體技術指標提供條件，只需到數據庫中調用即可，大大提高后續的工作效率，在實際項目開發中得到了良好的體現，發揮了充分的優勢。

[1] 高運征，萬曉冬，楊春英.機載ATE總體技術指標確定方法的研究[J].計算機測量與控制，2008，16（3）：304-305.

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[3]GJB2715-1996，國防計量通用術語[S].北京：總裝備部軍標出版發行部，1996.

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