基于ATML的裝甲裝備自動測試系統(tǒng)通用性設(shè)計

朱永黎 常天慶 劉鵬

摘要：自動測試標記語言（Automatic Test Markup Language，ATML）是為自動測試系統(tǒng)（Automatic Test System，ATS）定義的一種通用框架。分析了ATML框架和1671.X模式， 給出了裝甲裝備ATS的組成和功能。結(jié)合ATML文檔中的不同組件，簡要分析了裝甲裝備ATS的設(shè)計開發(fā)過程。針對裝甲裝備測試系統(tǒng)通用性需求，構(gòu)建了裝甲裝備ATS通用性設(shè)計架構(gòu)，并提出了其測試任務(wù)的匹配流程，可顯著降低ATS的開發(fā)、維護和升級周期，并實現(xiàn)ATS的信息共享、信息交換和互操作性。

Abstract： Automatic Test Markup Language （ATML） is a general architecture for Automatic Test System （ATS）. The ATML architecture and 1671.X schema are analyzed. The composition and function of the armored equipment ATS are described. Combined with various components in ATML document， the design process of armored equipment ATS is briefly analyzed. Aiming at the generality requirement of armored equipment ATS， the universal design framework of armored equipment is constructed， and the matching process of its testing task is presented， which can significantly reduce the development， maintenance and upgrade cycle of ATS， and achieve information sharing， information exchange and interoperability of the system.

關(guān)鍵詞：自動測試標記語言；自動測試系統(tǒng)；裝甲裝備；通用性

Key words： Automatic Test Markup Language；Automatic Test System；armored equipment；generality

中圖分類號：TP216 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）31-0261-04

0 引言

隨著裝備技術(shù)水平和信息化程度的不斷提高，我軍裝甲裝備種類趨向多樣化，裝備結(jié)構(gòu)和性能日益復雜。裝甲裝備的技術(shù)狀況是戰(zhàn)備完好性的基礎(chǔ)，是裝備的可靠性、維修性、保障性、可用性的綜合體現(xiàn)，是形成戰(zhàn)斗力的重要保證。當前，針對各類裝備的測試工作存在大量研究[1-3]，所設(shè)計的自動測試系統(tǒng)往往針對不同的裝備型號進行定制開發(fā)，未考慮到不同裝備間的共性，軟件系統(tǒng)的安裝部署、操作使用均需針對特定型號展開，缺乏軟件設(shè)計的通用性。新型裝甲裝備列裝部隊后，由于部組件的機械結(jié)構(gòu)存在一定差異，電子器件、傳感部件不斷更新?lián)Q代，自動測試系統(tǒng)很難滿足新型裝備的技術(shù)狀況指標的檢測。

為了解決定制式自動測試系統(tǒng)所產(chǎn)生的問題，基于自動測試標記語言ATML展開自動測試系統(tǒng)的通用性設(shè)計，ATML是自動測試領(lǐng)域一種通用的國際標準，已廣泛應用于導彈[4]、轎車輪轂[5]、導航設(shè)備[6]、飛行器[7]、密碼芯片[8]等測試系統(tǒng)。本文在借鑒相關(guān)研究的基礎(chǔ)上，將ATML用于裝甲裝備自動測試整個生命周期的信息共享、信息交換以及互操作等等，以適應多樣化裝甲裝備的自動檢測需求。

1 相關(guān)研究基礎(chǔ)

1.1 ATML研究概述

自動測試標記語言（ATML）是一套擴展標記語言（XML）模式集，由自動測試標記語言小組開發(fā)，并由IEEE標準協(xié)作委員會20（SCC20）審定發(fā)布。ATML為自動測試系統(tǒng)定義了一個通用框架，該標準的目的是將XML作為一種媒介，通過該媒介在自動測試系統(tǒng)的不同組件間交換信息，提升測試計劃、測試儀器、測試站和被測單元的互操作性，以減少項目的開發(fā)周期和維護成本。該標準提供了自動測試系統(tǒng)中各個部分的XML模式描述，用戶可參照相關(guān)模式定義生成符合相應標準的XML文件，進而描述并交換測試信息。為推廣ATML的應用，NI等廠商也開發(fā)了ATML測試環(huán)境軟件工具，可訪問及處理與ATML模式相一致的測試數(shù)據(jù)。大多數(shù)的ATML組件標準都有相應的XML模式描述，主要分為1671通用模式，構(gòu)成ATML主體的1671.X模式[9]和與ATML密切相關(guān)的1636模式[10]、1641模式[11]。

1.2 裝甲裝備自動測試系統(tǒng)

裝甲裝備自動測試系統(tǒng)由四部分組成，分別為主控平臺、測控平臺、車體姿態(tài)產(chǎn)生平臺和火炮動作激勵平臺。整個系統(tǒng)占據(jù)了一個控制室和兩個裝甲車輛車位。在對裝甲裝備的檢測過程中，四個平臺整體聯(lián)動。其中主控平臺和測控平臺置于控制室內(nèi)，與車務(wù)管理系統(tǒng)互聯(lián)，對裝甲車輛進行狀況檢測和總體控制。車體姿態(tài)產(chǎn)生平臺、火炮動作激勵平臺置于臨近控制室的第二個車位位置，被測車輛停放于車體姿態(tài)產(chǎn)生平臺上，火炮動作激勵平臺前，通過電纜分配箱及電纜與測控平臺相連，形成測試環(huán)境閉環(huán)。組成框圖如圖1所示。

主控平臺由任務(wù)管理與評價系統(tǒng)和檢測結(jié)果顯示系統(tǒng)組成。負責與車務(wù)管理系統(tǒng)接口和信息的互聯(lián)互通，完成自動測試系統(tǒng)的任務(wù)管理，并對裝甲裝備的狀態(tài)展開評價，接收車務(wù)管理系統(tǒng)的任務(wù)指令，自動生成檢測內(nèi)容，并基于歷史數(shù)據(jù)，定制檢測方案，并最終完成狀態(tài)評價與結(jié)果上報。

測控平臺是整個自動測試系統(tǒng)的主體，由中央測控系統(tǒng)、火力系統(tǒng)檢測系統(tǒng)、電力系統(tǒng)檢測系統(tǒng)、火控系統(tǒng)檢測系統(tǒng)、通信系統(tǒng)檢測系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)檢測系統(tǒng)、動力系統(tǒng)檢測系統(tǒng)、離線檢測系統(tǒng)、人機交互系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等組成。受主控平臺控制和管理，接收主控平臺的指令信息，將檢測內(nèi)容分發(fā)到各個子模塊，根據(jù)檢測結(jié)果上報主控平臺及車務(wù)管理系統(tǒng)。

車體姿態(tài)產(chǎn)生平臺、火炮動作激勵平臺用于輔助完成檢測任務(wù)。車體姿態(tài)產(chǎn)生平臺由車體舉升傾斜液壓臺和控制臺組成。主要功能是使履帶離地以支撐車體，完成底盤系統(tǒng)的檢測，離地支撐可產(chǎn)生0度到15度的斜坡，為火控、炮控等系的性能測試提供姿態(tài)基準?；鹋趧幼骷钇脚_由火炮后退復進機械液壓臺和控制臺組成。可進行火炮復進速度、火炮抽筒速度、火炮開閂速度、炮口松動量、瞄準機打滑力矩等指標的檢測。

2 自動測試系統(tǒng)通用性設(shè)計過程

在ATML框架下，裝甲裝備自動測試系統(tǒng)設(shè)計大致分為兩個技術(shù)小組：裝甲裝備ATS系統(tǒng)集成、裝甲裝備檢測單元研發(fā)?；贏TML的自動測試系統(tǒng)通用性設(shè)計角色關(guān)系圖見圖2。結(jié)合AMTL不同模式的特點，裝甲裝備ATS系統(tǒng)集成小組以系統(tǒng)資源整合為目標，需充分掌握測試描述TestDescription.xsd、測試配置TestConfiguration.xsd、測試工作站實例TestStationInstance.xsd和測試適配器實例TestAdapterInstance.xsd，與系統(tǒng)測試集成商建立關(guān)系；裝甲裝備測試單元研發(fā)小組以自動測試設(shè)備ATE的研發(fā)為目標，需充分掌握儀器描述InstrumentDescription.xsd、適配器描述TestAdapterDescription.xsd、UUT描述UUTDescripti

on.xsd，與測試設(shè)備供應商和UUT供應商建立關(guān)系。

在裝甲裝備自動測試系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的過程中，使用ATML文檔描述系統(tǒng)中的不同組件。在裝甲裝備檢測單元研發(fā)小組的參與下，炮控、觀瞄、火控、傳動、通信等設(shè)備的制造商和供應商，使用ATML UUT描述編輯器和UUT設(shè)計文檔編輯器，編制生成ATML UUT描述文檔，文檔中包含了UUT組件信息、接口信息、運行環(huán)境、設(shè)備功率和校準需求等信息。

裝甲裝備ATS系統(tǒng)集成小組，對于自動測試系統(tǒng)中研制開發(fā)或購買的每個測試設(shè)備，基于儀器功能文檔和儀器設(shè)計文檔，使用儀器描述編輯器生成ATML儀器實例描述文檔，文檔中包含了儀器功能、總線信息、物理特征、功率需求、加電缺省值和硬件軟件接口等信息。同時，系統(tǒng)集成小組使用ATML測試站編輯器，參考ATML UUT描述文檔和ATML儀器描述文檔，編制生成ATML測試站文檔。測試站文檔包含了測試站中的儀器組成信息，以及模型名稱、制造商、校準、操作需求、環(huán)境需求等標識信息。測試小組與測試系統(tǒng)集成商，使用ATML測試適配編輯器，并參考ATML UUT描述文檔、ATML測試站文檔和UUT測試策略文檔來生成ATML測試適配器文檔，該文檔包含了模型名稱、制造商、校準、操作需求和環(huán)境需求等標示信息。

3 基于ATML的通用性設(shè)計架構(gòu)

3.1 通用性設(shè)計架構(gòu)

對于裝甲裝備自動測試系統(tǒng)的通用性設(shè)計，硬件結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系需充分考慮ATML框架中的各個組件，并在ATS中存在ATML各組件的實體映射。其連接關(guān)系圖見圖3。主控平臺和測控平臺一方面采用進程間通信實現(xiàn)檢測任務(wù)的指令下達和回應，另一方面采用數(shù)據(jù)庫表共享的方式進行，兩者通過網(wǎng)絡(luò)訪問SQL Server數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，根據(jù)測試過程的需要，讀寫ATS數(shù)據(jù)庫共享數(shù)據(jù)表。測控平臺依據(jù)測試任務(wù)調(diào)用測試程序集中相應程序展開測試，通過儀器驅(qū)動標準總線PXI與模塊化儀器連接。自動測試系統(tǒng)的通用性設(shè)計是一種面向信號的自動測試結(jié)構(gòu)，可大幅提升測試程序的可移植性和儀器的可互換性，在傳統(tǒng)的測控平臺與被測單元之間增加了通用信號接口。測試信號包括電流、電壓、圖像、光碼、射頻等各類信號，通過適配器分類組合后與通用調(diào)理單元連接。為增強通用性，在適配器和通用調(diào)理單元之間設(shè)計了開關(guān)矩陣模塊，該模塊將調(diào)理后的信號按需配置到輸出接口，以適應資源選擇和路徑分配的要求，同時也可有效提升適配器的研制效率和通用化程度。在通用調(diào)理單元的信號規(guī)整和幅度變換下，信號經(jīng)PXI總線進入測控主機。

在裝甲裝備自動測試系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，基于ATML進行通用性設(shè)計，根據(jù)裝甲裝備的實際測試需求，構(gòu)建如圖4所示的ATS通用性設(shè)計架構(gòu)。

ATML及相關(guān)標準采用了1671.1測試描述、1671.2儀器描述、1671.3被測單元UUT描述、1671.4測試配置、1671.5適配器描述、1636測試結(jié)果描述和1641信號&測試定義共七個標準。

測試描述文檔根據(jù)兩模型庫生成，分別為測試資源模型庫和測試需求模型庫，測試需求模型庫同時獲取了裝甲裝備的測試任務(wù)信息和測試歷史信息。根據(jù)測試描述文檔，在無裝甲裝備測試資源、測試需求和測試方案的直接參與下，可直接由測試描述文檔產(chǎn)生測試程序集TPS。

用戶通過用戶接口與裝甲裝備自動測試系統(tǒng)交互，測試執(zhí)行后產(chǎn)生測試結(jié)果描述文檔，在該文檔基礎(chǔ)上，基于綜合評價數(shù)據(jù)庫、故障診斷數(shù)據(jù)庫和測試綜合數(shù)據(jù)庫對測試結(jié)果展開綜合評價和故障診斷。

信號的規(guī)范化定義依賴于信號和測試描述文檔，提供了針對測試需求和儀器能力兩者的描述，測試程序集開發(fā)人員也能夠選擇性的使用測試信號框架TSF信號庫中的信號，建立用戶自定義的信號元素。測試資源匹配與控制在整個測試系統(tǒng)中建立了一條由測試儀器經(jīng)測試適配器到被測裝甲裝備的一條路徑。根據(jù)不同的測試任務(wù)和測試方案，基于儀器描述文檔和測試適配器選擇適合的測試儀器，適配符合特定物理和電氣特性的測試接口，實現(xiàn)對被測裝甲裝備的自動測試。

基于七類ATML標準增強了裝甲裝備自動測試系統(tǒng)的通用性，系統(tǒng)中的各個組件無需直接進行交互，僅僅依靠標準的描述文檔即可實現(xiàn)對裝甲裝備的自動測試，可有效縮短系統(tǒng)的運行、測試和維護時間，并提升裝甲裝備的測試效率，更加符合戰(zhàn)時裝甲裝備保障及時、精準、高效的需求。

3.2 裝甲裝備測試任務(wù)匹配

通用性裝甲裝備自動測試系統(tǒng)需滿足各種型號的坦克、步戰(zhàn)車的檢測需求，明確檢測任務(wù)，經(jīng)過一個復雜的認證過程驗證當前的裝甲裝備自動測試系統(tǒng)是否存在足夠的資源或能力，來保障檢測的順利實施，具體流程見圖5。

首先根據(jù)裝甲裝備的測試任務(wù)加載相關(guān)數(shù)據(jù)，對自動測試系統(tǒng)中的儀器列表和每個儀器能力列表信息進行初始化。依次對比測試任務(wù)和每一項儀器能力，若某一設(shè)備儀器的某一項儀器能力滿足測試任務(wù)要求，且儀器能力可映射到現(xiàn)有的可用資源，同時可通過資源接口連接到儀器的物理接口，則表明儀器能力與測試任務(wù)匹配成功，自動測試系統(tǒng)有能力完成該測試任務(wù)；否則，若遍歷每個測試儀器及儀器中的每項儀器能力后，均無足夠的資源來滿足測試任務(wù)的能力需求，則表明匹配失敗，終止測試流程的執(zhí)行，后續(xù)可通過開發(fā)和改進自動測試系統(tǒng)中的設(shè)備儀器來滿足測試需求。

若裝甲裝備自動測試系統(tǒng)存在足夠的資源來運行當前測試，則依次配置設(shè)備儀器參數(shù)、設(shè)備儀器的工作狀態(tài)序列、激勵系統(tǒng)和開關(guān)系統(tǒng)。由于執(zhí)行測試一般由多個設(shè)備儀器及多個工作狀態(tài)組成，因此，整個配置過程是一個循環(huán)。設(shè)備儀器的參數(shù)需配置的信息有初始值、波形、采樣率等。設(shè)備儀器的工作狀態(tài)包括初始化狀態(tài)、配置狀態(tài)、測量狀態(tài)、關(guān)閉狀態(tài)等，由于不同的工作狀態(tài)具有不同的特點，必須對不同狀態(tài)進行區(qū)分，其中初始化工作狀態(tài)僅需在執(zhí)行前調(diào)用一次，而為了展開儀器的多次測量，配置狀態(tài)可能被調(diào)用多次，進行多次不同的參數(shù)配置。當配置信息到達定點后，則形成最終參數(shù)化的儀器工作狀態(tài)序列，來完成測試執(zhí)行。

4 結(jié)束語

為解決不同型號裝甲裝備的檢測需求，基于自動測試標記語言對裝甲裝備自動測試系統(tǒng)展開通用性設(shè)計，依據(jù)ATML框架中的各個組件，構(gòu)建了裝甲裝備自動測試系統(tǒng)通用性設(shè)計架構(gòu)，并給出了裝甲裝備的測試匹配過程。本文的通用性設(shè)計具有一定的普適性，將一對一的定制模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐粚Χ嗟耐ㄓ媚Ｊ剑蓾M足不同型號裝甲裝備的檢測需求，有利于提升自動測試系統(tǒng)的整體檢測水平，改善用戶的使用體驗，拓展待檢測裝甲裝備的類型，對軍用自動測試系統(tǒng)的研究具有一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1]陳亮，曹興岡.基于PXI總線的電子裝備測試系統(tǒng)設(shè)計[J]. 科學技術(shù)與工程，2011，11（33）：8243-8246.

[2]李天梅.裝備測試性驗證試驗優(yōu)化設(shè)計與綜合評估方法研究[D].長沙：國防科學技術(shù)大學，2010.

[3]余清寶，陳國順.復雜電子裝備測試技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 儀表技術(shù)，2010（2）：39-42.

[4]朱風祥，于永利，李星新，院鵬.應用VITE的導彈測試信號模擬研究[J].現(xiàn)代防御技術(shù)，2017，6：028.

[5]于瀛.基于ATML標準的轎車輪轂應力測試軟件研究[J]. 電子世界，2017，7：192-193.

[6]牛誠旻，李曉明，裴文林，戴吉原.基于ATML的導航設(shè)備測試技術(shù)研究與實現(xiàn)[J].電子技術(shù)應用，2014，40（6）：14-16.

[7]宋騰騰.飛行器綜合控制系統(tǒng)的自動測試技術(shù)研究[D].北京交通大學，2016.

[8]方清華.密碼芯片測試流程分析與驗證方法研究[D].解放軍信息工程大學，2015.

[9]IEEE SCC20. IEEE standard for automatic test markup language （ATML） for exchanging automatic test equipment and test information via extensible markup language （XML）， IEEE standard 1671-2010[S]. New York： Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc， 2011.

[10]IEEE SCC20. IEEE standard for signal and test definitions， IEEE standard 1641-2010[S]. New York： Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc， 2011.

[11]IEEE SCC20. IEEE trial-use standard for software interface for maintenance information collection and analysis（SIMICA）： exchanging test results and session information via the extensible markup language（XML）， IEEE standard 1636.1-2007[S]. New York： Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc， 2008.