分布式导弹测试系统设计

摘要：针对目前导弹测试系统重复配置、测试资源无法得到充分利用的现状，以LXI总线为基础，综合各种仪器总线的优势，构建了一种多总线融合的分布式导弹测试系统，在ATML(自动测试标记语言)基础上进行了系统软件的设计和实现，达到测试资源共享、分散操作、集中管理的目的。深入研究了不同总线仪器融合、不同接口模块同步触发的解决途径，为实现仪器可互换性和可移植性奠定了基础。系统较好地满足了当前导弹保障领域的需求，具有一定的工程应用价值。
关键词：LXI总线；导弹测试系统；ATML；同步

0 引言
随着现代武器装备复杂性、综合化、智能化程度的不断提高，导弹测试设备的升级换代不断加快。而现有型号的导弹测试设备大多是自成一体的封闭式结构体系，而且每型导弹都要配备各自的导弹测试设备，使得目前部队导弹测试设备型号多、数量大、分布地点分散，测试资源没有得到充分利用，许多仪器、设备、模块、系统平台等重复配置，造成很大浪费。存在的不足主要表现在以下几个方面：
(1)随着仪器总线经历了由GPIB、CAMAC到VX1、PXI总线的发展过程，导弹测试设备同样经历了这样的发展阶段，因此目前部队配备的导弹测试设备中各种仪器总线并存，结构复杂多样，相互之间不兼容，分布地点分散。
(2)不同型号、不同维护级别的导弹测试设备间缺乏互操作性，系统可移植性差，更新升级困难，无法有效地与外部环境实现测试诊断信息的交互，阻碍了诊断信息的共享和重用，使得诊断效率和准确性低下，无法适应现代多兵种联合作战对多武器系统、多级维护的需要。
(3)现有导弹测试设备广泛采用商业货架产品(COTS)，商业产品更新换代快(典型周期为5年)，而导弹武器系统的使用寿命往往超过10年，随着测试设备硬件的过时，系统的维护费用将不断攀升。
(4)导弹测试设备型号多，装备技术支援保障所需操作人员也相应增加，不利于部队装备保障力量体系的优化。
分布式测试系统可以通过局域网把分布于各测点、独立完成特定功能的测试设备和测试用计算机连接起来，以达到测试资源共享、分散操作、集中管理、协同工作、负载均衡、测试过程监控和设备故障诊断等目的。因此综合各种仪器总线的优势，以LXI总线为基础，构建多总线融合的分布式导弹测试系统成为军用测试领域的发展趋势之一。

1 分布式导弹测试系统总体结构
由于不同型号导弹测试地点分散，测试流程复杂，测试手段多样，因此适合采用分布式导弹测试系统的体系结构，能够满足测试系统内部各组件间、不同测试系统之间、测试系统与外部环境间信息的共享与无缝交互能力。如果采用目前常用的VXI或者PXI总线结构组成分布式导弹测试系统，系统中每个节点都需要单独组建一套独立的测试系统，然后通过网络相互连接，每个节点都由计算机来控制，系统结构复杂，重复建设，造成资源浪费。
采用LXI总线结构为主体组成分布式导弹测试系统，则可以简化系统配置，节约系统资源，增加系统的灵活性。系统以LXI总线连接各测量仪器模块，LXI设备或模块可以直接通过LXI总线实现对目标的测量与控制，每个LXI设备自带处理器、LAN连接、电源和触发端口，控制计算机与设备之间的通信通过网线传输，不需要重复配置终端计算机；原有的VXI，PXI，CAMAC和GPIB等总线结构的导弹测试设备作为系统的组成部分，通过接口转换器或零槽控制器与LXI总线网络相连接；计算机控制器在操作系统的控制下作为整个测试系统的指令执行器，操作系统为整个测试系统提供文件管理、内存管理、用户界面消息响应、测试结果输出与打印、系统I／O请求处理等服务。系统总体结构如图1所示。

LXI总线结构平台将各种类型的现场仪器(包括GPIB，VXI，PXI，LXI等仪器)挂接在LAN上，打破了传统仪器平台中的测试仪器机箱和零槽控制器的限制，形成一种真正意义上的分布式开放的网络体系结构。

2 测试系统软件设计与实现
为解决导弹测试系统通用性差、开发和维护成本高、系统间缺乏互操作性、应用范围有限等诸多不足，实现仪器可互换性和TPS(测试程序集)重用性、可移植性就成为了通用自动测试系统的重要发展方向。研究开发面向信号的测试软件，实现TPS重用性、可移植性和仪器可互换性，具有较大的意义。
以XML标准为基础开发的信息数据交换语言ATML(Automated Test Markup Language)是一种专用数据交换标准，满足了共享ATE(自动测试设备)和测试信息的需求，使系统之间信息交换更容易，包括测试结果、程序、仪器及测试工作站的功能、技术指标及规范、待测件的规格、需求、诊断及维护信息等一些有价值的信息能够共享、交换、互相操作。采用ATML表达测试诊断信息，将实现分布开放环境中测试诊断信息的无缝交互。ATML继承了XML适用于多种运行环境、便于与各种编程语言交互的优点，将实现测试诊断知识与测试过程的分离，便于测试诊断知识的共享和可移植。而在测试执行过程中，还可以根据测试诊断知识来动态地调度测试运行步骤，实现更有效的故障定位，从而缩短诊断排故时间。
IEEE P1671就是能交换测试设备和测试信息的ATML标准，以XML的格式定义了自动测试系统软件接口，以提高通用自动测试系统软件组件的开放性，定义了在自动测试系统中广泛使用的9种接口，并为每种接口定义了XML格式的语法，以提高用户在特定的需求和应用中扩展ATML接口的灵活性，使测试结果的报告、测试的描述、仪器的描述、测试的结构布局、测试工作站以及待测件的数据等信息标准化。由于在文本文件中含有描述符，它可以在任何平台上操作，计算机程序可以根据模式很容易地解释和分析这些标记，也很容易读懂。基于ATML的应用软件具有灵活性和扩展性，能在系统间互相兼容。
图2所示系统中所有具有测试功能的仪器信息、矩阵开关的连接信息、适配器在被测单元和矩阵开关之间的转换信息均由测试系统集成开发环境实现，生成XML格式的测试策略。组件库实现了IEEE P1641对信号的描述，可以为基于COM的编程语言使用。实时引擎能够自动分配资源，计算开关路径，通过IVI信号驱动去控制仪器。XML TPS和IVI信号接口组件由COTS(商品货架产品)产品开发。IVI信号接口组件由系统方案设计时给出。