火控設備測試性技術研究

羅征，趙昶宇

火控設備測試性技術研究

羅征1，趙昶宇2

（1.海軍裝備部駐天津地區第二軍事代表室，天津 300308；2.天津津航計算技術研究所，天津 300308）

測試性是影響火控設備戰備完好性的關鍵因素，在研制火控設備時，必須完成充分的測試性分析與設計工作。闡述了火控設備測試性設計要求，并提出了火控設備測試性設計的優化方法，為后續火控設備測試性技術的研究提供了一些參考。

火控設備；測試性設計；健康管理；故障檢測

火控設備測試性是指火控系統或設備能夠及時，并準確確定其狀態并隔離其內部故障的一種特性。作為一種便于測試和診斷的重要設計特性，測試性會對火控設備的維修性、可靠性和可用性產生很大影響。一方面，具備良好測試性的火控設備便于及時發現設備故障，系統自動重構和降級使用，同時能夠快速檢測與隔離故障，縮短設備維修時間，提高系統可用性；另一方面，測試性差的火控設備會降低設備完好性，嚴重影響戰斗力的發揮，并產生高額的維修費用。

1 火控設備測試性設計要求

隨著計算機技術和大規模集成電路在現代武器裝備設計中的廣泛應用，在改善和提高火控設備性能的同時，對火控設備的可靠性、維修性、測試性和保障性提出了更高的要求。火控設備測試性設計的要求主要分為定量要求和定性要求。定量要求包括火控系統的測試性參數、指標和相應的驗證方法，定性要求采用非量化的方式設計和驗證火控系統的測試性。

1.1 定量要求

火控設備測試性設計的定量要求包括故障檢測率、故障隔離率、故障虛警率、故障檢測時間和故障隔離時間。

1.1.1 故障檢測率（FDR，Fault Detection Rate）

故障檢測率是系統故障檢測能力的定量表示，它是指在規定的條件和規定的時間內，用規定的方法正確檢測到的故障個數與全部可能發生的故障總數的百分比，表達式為：

式（1）中：d為在規定的條件和規定的時間內，用規定的方法正確檢測到的故障個數；t為在規定的條件和規定的時間內，全部可能發生的故障總數。

1.1.2 故障隔離率（FIR，Fault Isolation Rate）

故障隔離率是將系統故障定位到具體部位能力的定量表示，它是指在規定的時間內，用規定的方法將檢測到的故障正確隔離到不大于規定模糊度的故障個數與同一時間內檢測到的故障總數的百分比，表達式為：

式（2）中：l為在規定的時間內，用規定的方法將檢測到的故障正確隔離到不大于規定模糊度的故障個數，模糊度為故障模糊組內的可更換單元數目。

1.1.3 虛警率（FAR，Fault Alarm Rate）

虛警率是火控檢測設備給出的虛警故障指示的定量表示，它是指在規定時間內發生的虛警故障個數與同一時間內故障指示總數的百分比，表達式為：

式（3）中：fa為在規定時間內的虛警故障指示次數；f為在規定時間內其他故障指示次數。

1.1.4 故障檢測時間（FDT，Fault Detection Time）

故障檢測時間是從開始故障檢測到給出故障指示所經歷的時間。

1.1.5 故障隔離時間（FIT，Fault Isolation Time）

故障隔離時間是從檢測出故障到完成故障隔離所經歷的時間。

1.2 定性要求

火控設備測試性設計的定性要求包括系統劃分級別要求、系統與測試設備的兼容性要求和系統測試信息要求。

1.2.1 系統劃分級別要求

為了提高火控設備的測試性，必須提高火控設備每個模塊的測試性，確保每個模塊能夠獨立的完成測試和監控，使整個系統的測試得以簡化。

為滿足火控設備系統測試性要求，將火控設備按照功能和結構劃分為各個模塊或者單元，盡可能使每個模塊或者單元完成一種功能，以達到火控設備每種功能單獨測試的目的。

1.2.2 系統與測試設備的兼容性要求

為了滿足火控設備與測試設備的兼容性，必須確保火控設備在電氣和結構上與自動測試設備兼容，以減少專用接口裝備，便于測試；同時，自動測試設備應該具備控制被測火控設備的電氣劃分，簡化故障判斷和隔離。此外，火控設備的測試性設計應該滿足在自動測試設備上運行所需要的各種測試程序。

1.2.3 系統測試信息要求

為了提高火控設備質量和可靠性，降低系統全壽命周期費用，要求火控設備的測試性技術能夠方便、快捷地獲取有關被測產品狀態的信息，確定火控設備工作正常與否、性能是否良好、是否存在故障以及存在何種故障，以便于采取調整設計、排除故障、更換備件等后續行為。在對復雜的對象進行測試時，能否對所獲取的測試信息進行有效處理并對可能存在的故障進行精確診斷，是測試技術成功應用的關鍵。

2 火控設備測試性設計的優化方法

2.1 建立測試性分析與設計模型

為了提高火控設備的可測試性能力，首先需要建立和完善火控系統的測試性分析與設計模型。以火控系統的功能分析和測試性要求為切入點，采用故障模式影響分析、區域安全性分析、現場故障分析、應急預案分析、全信息通路分析和固有測試性分析等方法，實現產品研制、日常運行、任務準備和任務執行四個階段分析和設計內容的全面性，從而保證分析和設計的系統性和深入性。測試性分析與設計模型如圖1所示。

圖1 火控設備測試性分析與設計模型

2.2 機內測試性設計優化

火控設備具有嚴格的運行高可靠性及安全性要求，考慮火控設備的復雜程度及使用條件，火控設備具有一旦出現故障將難以定位、排除的特點，因此在火控設備機內測試性設計過程中，要充分考慮對火控設備的健康管理。一方面，通過采集火控設備運行關鍵參數，完成故障預測診斷，以火控設備當前的運行狀態為起點，對未來可能出現的故障進行預測，基于預測信息做出火控設備運行狀態預警，以及時采取維修、維護措施避免重大故障的出現；另一方面，基于預測診斷信息，結合任務狀態、備品備件狀態及維修人員狀態對火控設備的維修、維護進行智能優化決策。

針對火控設備的特點，建立三層健康管理體系：①由布置在設備、模塊中的各類傳感器及接口信息采集組成，采集的狀態數據經過協議及格式轉換后，由數據預處理軟件完成狀態數據預處理，再由狀態檢測軟件完成設備狀態檢測； ②主要基于檢測得到的設備狀態，完成火控設備健康狀態評估，確認火控設備目前健康狀態等級，故障預測軟件綜合前述各環節數據，并根據歷史數據模型，評估和預測火控設備預計失效時間；③主要利用火控設備內部的健康評估軟件及維修保障決策軟件，對前兩個層次的數據進行挖掘，實現裝備健康狀體的評估，結合建立的專家意見庫，給出優化的設備維修保障決策，智能完成維修保障計劃。火控設備健康管理實施方案如圖2所示。

圖2 火控設備健康管理實施方案

2.3 機外自動測試設備測試性設計優化

火控設備機外自動測試設備是與火控設備分離的自成系統的自動測試設備，通常需要將自動測試設備設計成便攜式易于實現對火控設備進行性能檢測，具有狀態監控和故障診斷的單一的或綜合的功能。

火控設備機外自動測試設備一般分為3種：專用自動測試設備、通用自動測試設備和具有專家系統的自動測試設備。其中，專用自動測試設備用于基層級維修，對某一特定種類的火控設備進行檢測和診斷，其發展方向是個人儀器或微機化儀器；通用自動測試設備用于中繼級和基地級維修，對某一類或者某幾類火控設備進行檢測和診斷，對于不同種類的火控設備進行測試時，僅需更換相應專用接口模塊即可完成測試功能；具有專家系統的自動測試設備是目前機外自動測試設備應用的主流方向，該自動測試設備由人機接口、知識獲取機構、知識庫及其管理系統、數據庫及其管理系統、推理機和解釋機構等組成，借助人工智能技術實現中繼級和基地級火控設備維修。

3 結束語

測試性設計技術作為提高火控系統測試性、可靠性和穩定性的重要手段之一，已經成為火控設備發展的關鍵環節。系統級層次化的測試性建模與分析關乎測試性設計的好壞，是火控設備測試性設計的核心內容。盡可能在火控設備研制初期開展測試性分析和設計工作，有利于提高火控設備系統的可用性，有效降低火控設備系統壽命周期費用。

［1］邱靜，劉冠軍，楊鵬，等.裝備測試性建模與設計技術［M］.北京：科學出版社，2012.

［2］許輝，梁力.基于多信號模型的測試性分析方法研究［J］.計算機測量與控制，2012，20（4）：914-916.

TJ760

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.02.019

2095－6835（2020）02－0062－02

羅征（1979—），男，工程本科，海軍裝備部駐天津地區第二軍事代表室工程師，從事裝備質量監督與檢驗驗收方面的工作。

〔編輯：張思楠〕