通用小型化外場自動測試平臺設計

胡宇 文永康 劉道煦

摘 要 隨著二級維修體制的改革推進，對外場原位測試設備的需求愈發顯著，也對其提出了更高的要求。為適應外場測試維修保障需求，滿足“三化”要求，文章提出了通用小型化外場自動測試平臺的設計思路，并描述了平臺的系統架構、硬件設計、軟件平臺以及結構設計等內容。

關鍵詞 PATE；ATML；IETM；PXI；可更換接口適配器

中圖分類號 TP3 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2018）220-0112-04

為適應新形勢下訓練作戰的需求，降低保障規模，提高保障效率，我軍傳統的三級維修體制正在向二級維修體制轉變。二級維修體制的核心是現場原位保障，綜合利用BIT、CBM（基于狀態的維修）、IETM（交互式電子手冊）和PMA等多種手段，實現快速測試、檢測和診斷，解決武器裝備維修和維護保障問題，實現戰斗力的快速提升。體積小、重量輕，通用化、綜合化的現場檢測檢測設備將在今后武器裝備保障中起著重要的作用。

目前，針對外場原位檢測的測試資源主要包括通用儀器和各種專用測試設備，這些儀器設備形式多樣、功能單一，難以滿足“三化”要求。因此急需一種通用化平臺，構建架構統一、易于擴展的標準化外場檢測設備。

1 平臺架構

通用小型化外場自動測試平臺是基于現場原位測試的通用化、小型化平臺，由PATE（便攜式自動化測試設備）、可更換接口適配器和軟件平臺組成，如圖1所示。

PATE采用標準PXI總線架構，內置控制器和模塊化儀器，利用觸摸屏進行操控。可根據需要配置通用或專用PXI模塊儀器，構成不同類型的測試平臺以適應各種武器裝備的測試需求。

可更換接口適配器是在傳統ATE接口適配器的基礎上進行小型化改進設計的產物，可通過更換接口適配器或適配板實現多種UUT的電氣連接，提高平臺的可擴展能力。

軟件平臺包括IETM平臺、TPS開發運行平臺。IETM平臺由管理平臺、創編平臺、瀏覽平臺組成。TPS開發運行平臺基于先進的AMTL標準體系，實現TPS開發、管理及運行。

2 硬件設計

PATE由直流28V電源供電，需配置一塊高性能的控制器，并提供4個用戶槽；對外提供RS232串口、USB接口、以太網接口、PS/2接口；接口適配器信號容量不小于64路低頻、6路射頻。

PATE外置電源適配器，將220V交流電源轉換為28V直流電源；主機內部包含PXI背板、DC/DC電源模塊、控制器、觸屏顯示器和信號轉接板等主要部件；接口適配器主要由接口適配板、信號轉接板和接口面板等組成。硬件原理框圖如圖2所示。

220V交流電源經AC/DC電源適配器轉換為28V直流電，為DC/DC電源模塊供電。DC/DC電源模塊將28V電源轉換為PXI總線所需的±12V、+5V、+3.3V電源，為控制器、儀器模塊和觸屏顯示器供電。

控制器輸出VGA視頻信號顯示于觸屏顯示器上，操作者點擊觸摸屏，操控模塊儀器軟面板或測試軟件，通過USB總線將操控信息傳送到控制器，控制模塊儀器輸出激勵信號或測量被測信號。激勵信號依次經過信號轉接板1（主機內）、可更換接口適配板、信號轉接板2（適配器內）輸出到UUT；反之，被測信號依次經過信號轉接板2（適配器內）、接口適配板、信號轉接板1（主機內）輸入到模塊儀器。平臺硬件基本配置如表1所示。

3 軟件設計

3.1 IETM平臺

IETM平臺采用成熟貨架產品，包含管理平臺、創編平臺和瀏覽平臺，用于被測設備（UUT）的IETM開發和瀏覽。

管理平臺實現項目創建及管理，包括SNS結構構建、項目管理、系統管理、工作流程配置管理、資源管理、數據模塊管理、編碼管理和版本管理等功能，還具備查詢統計和發布出版等功能，如圖3所示。

創編平臺用于具體內容的開發和編輯，采用圖形化的開發方式，可自動生成數據模塊模板。支持文本編輯、圖形編輯、表格編輯和多媒體資料開發。具備數據導入導出、協同開發功能，提高開發效率。創編平臺功能視圖如圖4所示。

瀏覽平臺用于IETM的運行、內容瀏覽和交互式操作等。具有模塊瀏覽、手冊導航、搜索定位、書簽和注釋等功能。通過權限控制、訪問控制，保護技術資料，避免信息泄漏。瀏覽平臺功能視圖如圖5所示。

3.2 TPS開發運行平臺

TPS開發運行平臺全面支持ATML系列標準，包括IEEE1641、IEEE1671.1、IEEE1671.2、IEEE1671.3、IEEE1671.4、IEEE1671.5、IEEE1671.6、IEEE1636.1和IEEE1232等。TPS開發運行平臺工作原理如圖6所示。

TPS開發平臺集成多種用戶工具，用于輔助開發者設計，將測試配置、測試描述、儀器描述、測試站描述、適配器描述、UUT描述、診斷模型等要素自動生成符合ATML標準的XML文件。

軟件平臺讀取測試描述、儀器描述等文件轉換為C語言程序代碼，并編譯成測試程序動態鏈接庫和儀器驅動程序動態鏈接庫。運行環境引擎根據測試描述文件調用測試程序動態鏈接庫，資源管理器調用儀器驅動程序動態鏈接庫控制測試儀器，完成UUT的測試。運行環境引擎按照IEEE1631.1標準輸出測試結果，診斷推理機讀取測試結果文件、診斷模型文件完成UUT的故障診斷。

3.3 診斷與排故

3.3.1 交互測試診斷程序

采用程序驅動式診斷方式，利用測試程序控制儀器輸出激勵信號，并測量被測設備輸出信號，或通過總線接口讀取設備故障信息（BIT），由程序自動判斷故障原因，并在IETM中顯示故障排除方法。

3.3.2 儀器面板

用于簡單交互式診斷，根據IETM提示操作儀器面板手動測試，將裝備實際故障現象與IETM中的故障信息進行比較并做出判斷（如是或否）從而初步確定裝備的故障。儀器面板采用按鈕、圖形、文本框等實現萬用表、示波器、任意波形發生器、射頻信號源、射頻信號分析儀的操控。

4 結構設計

設備采用便攜式加固設計，傳導散熱方式，適合于外場使用。設備各連接端面、結合面均嵌入導電橡膠條，連接器在裝配完好后，進行密封處理，保證整體密封及屏蔽效果。機箱選用優質的鋁合材料金加工，表面導電氧化后噴漆處理。設備外形如圖7所示。

機箱內部模塊、部件利用鎖緊條和螺紋連接，保證牢固可靠。機箱內部所有線纜采用快拆式連接。所有內部接線均布置在前面板和模塊之間，線纜使用固線夾通過螺釘連接固定于下蓋板上。設備爆炸圖如圖8所示。

5 結論

本平臺基于PXI總線構建了一種通用小型化外場自動測試系統，具備ATE的測試資源、接口適配和軟件平臺三要素，在可互換適配器方面采用更換適配板的方式，減少適配器和電纜的配置數量；采用綜合化合成儀器，進一步減小體積和重量，在有限的空間內綜合數字多用表、示波器、任意波形發生器、射頻信號源和射頻信號分析儀、開關矩陣等多種儀器。針對現場便攜式檢測需求，通過TPS的開發方式可完成多種裝備的測試，可成為一種現場便攜檢測設備的標準平臺。體積、重量、價格等大大降低，兼備通用性、互換性和可擴展性等優勢，可滿足快速開發現場檢測設備的要求。