2014-02-25 09:15:02
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1 前 言
隨著我軍武器裝備的現代化水平的不斷提高，大量的高科技武器裝備不斷的裝備到部隊，使我軍武器裝備日益復雜，為了保障我軍武器裝備系統的可靠性、維修性和戰術技術性能，發揮其應有的戰斗力，大力提高武器裝備系統的狀態監控、性能檢測和故障診斷水平，已成為技術保障中的一個急需解決的重要問題。
同時，由于微電子技術、計算機技術和傳感器技術的飛速發展，給自動檢測技術的發展提供了十分有利的條件，應運而生的自動檢測設備也廣泛地應用于我軍武器裝備系統的研制、生產、儲供和維修的各環節之中。自動檢測技術在武器裝備系統中的應用，已構成武器裝備維修工程的重要內容之一，自動檢測的手段和水平，已成為衡量維修現代化水平的一個重要標志。適用于武器裝備維修使用的診斷測試設備簡稱為 ATE (Automatic Test Equipment)或 ATS(Automatic Test System)。它是由多種測試儀器、設備或系統綜合而成的有機整體，并能夠在最少依賴于操作人員干預的情況下，通過計算機的控制自動完成對被測對象的功能行為或特征參數的分析、評估其性能狀態、并對導致其工作異常的故障進行隔離等綜合性的診斷測試過程。由于自動檢測設備在技術上的不斷發展，目前正在形成模塊化、系列化和通用化、自動化和智能化、標準化的發展方向。
2 我軍自動檢測技術的現狀
世界各國軍方對自動檢測技術都極為重視，花費了大量人力和財力發展軍用自動檢測設備。美軍從 50 年代中期，就開始研制軍用檢測設備， 6 0年代中期研制以計算機為核心的自動檢測設備，到 70 年代已陸續研制成功并投入使用。隨著陸軍武器裝備、維修工程理論和應用以及自動檢測技術的發展，我軍從 70 年代中期開始，經過 2 0多年的探索和實踐，已經陸續研制和裝備部隊一大批陸軍自動檢測設備，如火炮性能綜合檢測設備、雷達性能綜合檢測修理車和陸軍戰術導彈性能綜合檢測系統等等。這些自動檢測設備的研制和裝備部隊，提高了我軍檢測手段現代化水平，有效地保障了武器裝備的完好狀態，推動了我軍維修工作的發展。但就自動檢測設備的發展和技術水平而言，陸軍武器裝備系統的自動檢測設備還是比較落后，尚未形成模塊化設計思想；缺乏總體規劃，使得研制出的自動檢測設備品種繁多，功能單一，未能形成功能上的系列化和通用化；檢測原理和技術落后，未能形成測控技術上的自動化和智能化；研制中技術上的隨意性和盲目性，導致自動檢測設備的總體方案、系統的硬件和軟件五花八門，未能形成技術的標準化。從整體上看，國產檢測設備在技術性能、外觀造型、制造工藝方面比國外儀器落后 1 0 年左右，這些差距主要表現在 :
（1）自動測試系統技術落后，絕大多數領域所需的自動測試系統和模塊的測試系統尚屬空白，或依賴于國外進口;
（2）通用測量儀器的品種少，配套能力差，更新換代慢，且主要性能指標比較低，技術性能差；
（3）數字化、智能化、自動化程度低, 功能差；
（4）新產品設計手段和工藝落后，質量差，可靠性不高；
3 發展軍用檢測技術的意義
現代武器裝備的技術先進性有力地促進了軍用領域 ATE 的不斷發展，而信息處理技術、微電子技術和計算機等現代科學技術的不斷進步，則成為推動軍用領域 ATE 結構和測試技術不斷進步的強大動力。新一代軍用領域的 ATE 已成為測試技術與信息處理、性能檢測與故障診斷、系統辨識和參數估計、控制與決策以及人工智能等多種技術緊密結合、綜合發展的產物，在提高現代武器裝備的綜合作戰效能方面發揮了巨大的作用。例如，在海灣戰爭中，美國海軍艦艇共計發射了 170 多枚“戰斧”巡航導彈，幾乎未出現任何技術故障。因此，新一代軍用領域的 ATE 已成為提高武器裝備戰斗力的“倍增器”，越來越受到各國軍方的高度重視。
軍用電子測量儀器 ATE是直接或間接地為軍事目的服務的，是各種電子系統和武器系統研究、開發、調試、監測、維護的重要工具，其技術性能、質量、可靠性將直接關系到軍事電子裝備和武器系統的能力與安全。它是軍用電子設備、電子系統、武器系統、現代化指揮系統安全運行和準確操作所必需的重要支撐技術。現代化的作戰指揮系統、通信系統和武器系統技術的進步，對電子測量設備與測試技術的需求越來越高。不僅要求測試系統的功能強、精度高、體積小、重量輕、通用性強、機動性高、可靠性高，而且要求能適應現代化戰爭的惡劣環境，具有抗電磁干擾、抗輻射、抗毀壞的生存能力。軍用電子測試技術發展很快，代表著儀器行業的最高水平，其中軍用 ATE 技術始終處在軍用測試技術的發展前沿。
ATE 是從整體上解決電子裝備維修測試的有效途徑，是盡快恢復、持久保持武器裝備戰斗力的有力手段 ATE 能夠在最少依賴于操作人員干預的情況下，自動完成對被測電子系統、電路板/模塊的功能行為或特征參數的分析、性能狀態評估以及元器件參數調整，并實現故障檢測與定位的診斷測試。
在我國電子測量儀器行業落后的形勢下，軍用電子系統、武器系統所需的配套測試系統缺乏，高檔測試儀器長期依賴進口。為了避免陸軍武器裝備自動檢測設備現狀給今后工作帶來的不良影響，必須總結陸軍自動檢測設備發展的經驗教訓，吸取外軍發展自動檢測設備的長處和技術，明確陸軍自動檢測設備的發展方向，才能有效地提高陸軍自動檢測設備的水平。
當前，軍委提出打贏一場在高技術條件下的局部戰爭的新時期戰略方針，必然要大力發展以電子戰為核心的現代作戰設備，而這些裝備的研制、試驗、使用、維護都離不開檢測儀器，新的作戰裝備測試系統只能靠我們自己研制解決，VXI 技術、虛擬儀器技術代表著國際自動測試技術的最高水平，開展這方面的軍事應用研究迫在眉睫。
4 我軍自動檢測技術的發展方向
4.1 ISA 與 PCI 總線技術
工業標準結構總線 (ISA)是一種 8 位或 1 6 位非同步數據總線，工作頻率為 8MHz，數據傳輸率在 8 位時為 1 MB/ s，1 6 位時為 2 MB/ s。ISA 總線在測試領域已應用了 1 6 年，在以 PC 為基礎的數據采集市場中，ISA 總線一直占據著主導地位，但隨著計算機技術的發展，計算能力和通信能力的差異日益懸殊。對于相對較慢的處理速度，基于 ISA 的數據采集卡是有效的，這種卡和其他外圍設備等待處理時間，然后發出中斷，等待響應。在一個 ISA 總線 I/ O 周期，1 2 MHz 時只有幾個等待狀態，而在新的 Pentium 處理器的2 0 0MHz 時則需要 1 0 0 至 2 0 0 個等待狀態，這在處理速度上大大降低了整個系統的性能。
在當今多任務的操作環境下，為單一應用程序消耗如此多的 PC 機資源，顯然是不合適的，ISA 總線已成為瓶頸。六年前，外圍設備接口總線 (PCI)由 Intel 公司提出后，立即受到重視并很快得到認可，成為 PC 行業新的事實上的標準。PCI 總線的出現，很好地解決了 ISA總線的瓶頸問題。PCI 總線是一種同步的獨立于 CPU 的 3 2 位或 6 4 位局部總線，最高工作頻率為 3 3 MHz，數據傳輸率為 1 3 2 MB/ s。PCI 總線支持無限讀寫突發方式，PCI 總線上的外圍設備可與 CPU 并發工作，從而提高了整體性能。PCI 總線還為 PC 機平臺帶來了真正的即插即用功能，并對 DMA 有更強大的支持。以 PCI 總線為基礎的數據采集系統大大提高了數據采集率。
部隊機動作戰、戶外測試及機內測試需要有體積小、便攜式的測試儀器。自從微處理器應用于測試測量儀器后，部隊中的許多體積大而功能單一的測試儀器在智能化的同時也逐步趨于小型化。ＰＣ1 0 4作為一種嵌入式計算機系統的模塊標準，內有 ISA 與 PCI 總線，與ＰＣ/ＡＴ總線完全兼容。ＰＣ1 0 4系列模塊具有標準化、體積小(90ｍｍ× 96ｍｍ)、功耗低、溫度性能好、可靠性高、抗震動與沖擊能力強等優點，因此廣泛應用于軍用電子設備、航空導航、測試及智能儀器儀表和測量設備中。
4.2 VXI 與 PXI 總線技術
VXIbus是 VMEbus 在儀器領域的擴展（VMEbus eXtensions for Instrumentation），是計算機操縱的模塊化自動儀器系統。經過十年的發展，它依靠有效的標準化，采用模塊化的方式，實現了系列化、通用化以及 VXIbus 儀器的互換性和互操作性。其開放的體系結構和P&P 方式完全符合信息產品的要求。今天，VXIbus 儀器和系統已為世人普遍接受，并成為儀器系統發展的主流。
VXIbus 已成為公認的 21世紀儀器總線系統和自動測試系統的優秀平臺。美國 VXI 市場的總銷售額仍以每年 30% - 40% 的強勁勢頭迅猛增長。軍事部門不僅把 VXI 用于基地設備的修理與維護，而且也用于作戰系統。目前，許多政府機構和軍事機構正在把 VXI看作測試標準，美國軍方開始由定做逐步轉向使用現成的商用 VXI 系統。今天的 VXI 系統已很容易集成和使用，這主要得益于 NI、TEK 等五家公司 1993 年發起成立的 VXIplug&play SystemsAlliance（以下簡稱 VPP 系統聯盟）制訂了詳細的 VPP 標準。從理論上講，由于 VXI 系統中沒有傳統的自動測試系統各儀器內必然存在的電源、顯示面板和數據處理單元等重復組件，使得 VXI 這種虛擬儀器體系結構更有利于降低系統成本。加之 VXI 廠商采用各種先進技術努力降低成本，使 VXI 的系統成本不斷降低，應用范圍不斷擴大。
目前，VXI 總線系統由于其能很好地解決電磁兼容、抗干擾等問題,且具有通用性強、便于組建和擴展功能等特點，在軍事測試領域內已取代了 70～ 80 年代應用廣泛的 CAMAC總線技術，以 VXI 為基礎組成的各種多儀器、多功能、集成化大型測試系統正在成為軍用大型綜合測試系統的主流。PXI 與 VXI 相比,其傳輸速度快、性價比高、機箱體積小，只是其擴展能力有限。在軍隊中一些機動性要求高但功能不需太強的測試系統中，小型而便攜的PXI 是實用而經濟的。今后，PXI 在軍內一定也會得到廣泛的應用。
4.3 虛擬儀器技術
虛擬儀器是充分利用計算機技術，并可由用戶自己設計、自己定義的儀器。它通常由計算機、儀器模塊和軟件三部分組成。儀器模塊中的數據采集卡、ＧＰＩＢ卡、ＶＸＩ模塊等僅用于信號的輸入輸出，儀器的功能主要靠軟件實現。通過編程，用戶可將它設計成波形發生器、示波器或數字萬用表等不同儀器。如波形發生器發生的波形、頻率、占空比、幅值、偏置等，示波器的測量通道、標尺比例、時基、極性、觸發信號等都可用鼠標或按鍵進行設置，如同常規儀器一樣使用。不過，虛擬儀器具有更強的分析處理能力。隨著計算機技術和虛擬儀器技術的發展，用戶只能使用制造商提供的儀器功能的傳統觀念正在改變，而用戶自己設計、定義的范圍進一步擴大；同一臺虛擬儀器可在更多場合使用。比如 :既可在電量測量、溫度測量中應用，又可在振動、運動和圖像等測量中應用，甚至在網絡測控中應用。“軟件就是儀器”。軟件技術是虛擬儀器的核心技術。虛擬儀器技術應用于軍用測試領域，確保了武器裝備的卓越性能，又考慮了經濟承受能力，實現了“少花錢多辦事”的目的，即具有軍事效益也具有經濟效益。
5 結 論
就我國軍用測試技術與儀器的現狀來講，盡管有的還在沿用以前的技術與儀器，或利用新的元件與設備，更新改進原來的測試儀器，新的測試技術與測試儀器都一直在影響著軍用測試領域并在逐步取代原來的測試技術與測試儀器，智能化技術、虛擬儀器技術、ＶＸＩ、ＰＸＩ、ＰＣ1 0 4 等已在軍用測試領域內采用，并正在引起新的變革，并朝著通用、多功能、抗干擾、小型化和模塊化的目標發展。隨著軍事科技和軍隊現代化的發展，軍用測試領域也需要將多種測試儀器組合起來，構成高度智能化的、具有網絡測試功能的、大型的集成化網絡測試系統，來提高測試效率和測試水平。要實現部隊的現代化，必須實現武器裝備的現代化。武器裝備的現代化體現在武器裝備的高性能、高精確度、高殺傷力、高生存能力等各個方面，而這些又必須有先進的測試技術與測試儀器來保障。測試技術與測試儀器的發展給軍用測試領域帶來一次次變革，促進了軍用測試技術的不斷發展，從而提高部隊的作戰能力。
