武器装备测试诊断技术发展和综合诊断

武器装备测试诊断技术发展和综合诊断

黄京海，林志文，刘松风

（海军装备技术研究所，北京102442）

摘要：近几年，随着测试诊断技术的发展，武器装备的综合诊断在国内逐步引起人们的重视，是测试诊断领域中的一种新思路和技术途径。综合诊断相关思想和方法在某些工程上已得到了初步应用，并发挥了显著的作用。文章通过对武器装备测试诊断技术发展的简单论述，对武器装备的综合诊断定义发展、综合诊断特点和基于信息的综合诊断开放结构进行了分析和说明,对进一步理清综合诊断概念、指导新一代武器装备综合诊断工程实施将起到积极的作用。

关键词：武器装备；测试诊断；综合诊断

1测试诊断技术的发展

由于军用武器装备性能的提高和复杂性的增加，武器装备的测试和诊断问题越来越受到人们的重视，目前许多新技术、新方法都已应用到武器装备的测试和诊断之中，极大地促进了武器装备测试诊断技术的发展。总体上讲，其经历的过程主要包括以下三个阶段[1]：1.1由外部测试到机内测试

早期武器装备比较简单，其故障诊断主要采用手工测试，比较复杂的设备测试诊断采用专用或通用测试设备。为了进一步提高诊断测试的有效性和自动化程度，近些年人们设计生产出了各种各样的测试仪器和设备，如数字万用表、示波器及VXI总线仪器模块等标准化、模块化测试用仪器。由这些标准化产品和计算机及其实用程序包，可构成功能很强的测试诊断平台。

但外部测试设备需要和被测试对象连接起来，获得其状态信息之后才能进行测试和诊断。而对有些重要武器装备，如飞机上的通信/雷达系统，要求操作者实时了解其运行状态，有故障才能及时采取措施。因此，需要被测试系统具有一定的自测试能力，这就产生了嵌入式的机内测试。早期的机内测试只是监测几个主要参数，由人工判断是否为故障。进入20世纪80年代以后，计算机部件小型化、集成化程度越来越高，BIT技术迅速发展并获得了广泛应用，发展到能够自动检测和隔离故障的机内测试设备（BITE）或机内测试系统（BITS）。

1.2测试性成为一门独立的学科

对于复杂的系统和设备，其故障诊断需要BIT/BITE/BITS和外部测试的综合才能获取最佳的诊断能力。而要进行机内测试，必须首先把BIT/BITE设计到被测系统中去；要进行外部测试，被测设备要能够方便与外部测试设备连接，以提供充分的状态信息。因此，

需要对被测系统进行可测试性设计，否则不但会没有自诊断能力，而且再好的外部测试设备也无法应用，给诊断造成极大的困难。

所以随着外部测试和机内测试的发展就产生了测试性设计问题。测试性这一术语最早于1975年由F.Liour等人在《设备自动测试性设计》一文中提出，随后相继用于诊断电路设计及研究等各个领域。测试性定义为产品能及时准确地确定装备状态（可工作、不可工作或性能下降）并隔离其内部故障的一种设计特性，对武器装备的可靠性、维修性、可用性和寿命周期费用等都有直接或间接的影响。1985年，美国国防部颁发了《电子系统及设备的测试性大纲》（MIL-STD-2165），把测试性作为与可靠性、维修性同等的产品设计要求，规定了电子系统和设备各研制阶段应实施的测试性设计、分析与验证要求及实施方法。标志着测试性成为一门与可靠性、维修性并列的独立学科。

1.3综合诊断技术

20世纪70年代以来，测试性/BIT技术得到了广泛的应用。但是，应用中BIT/BITE 存在着不少问题，主要是使用中特别是使用初期BIT不能满足使用要求，诊断能力差，虚警率高。为了解决测试性差、BIT无法诊断的问题，相应的外部测试设备水平越来越高、诊断能力也逐渐提高，但随之而来的是各种测试设备数量大大增加，操作难度越来越大，保障设备的正常使用人员培训又成为费钱、费时的艰巨任务。为此，美、英等军事强国开展诊断与人工智能等相结合的综合诊断技术研究。美国防部从80年代开始相继实施了与综合诊断相关的多项研究计划，并于1991年颁布了正式《综合诊断》（MIL-STD-1814）军用标准，作为提高新一代武器装备战备完好性和降低使用保障费用的主要技术途径。综合诊断的概念和有关技术已在美国新一代武器装备中得到广泛应用。

2综合诊断定义

在外军（特指美军），80年代初，与系统诊断相关的要素被看作为是一个个独立的、明显可区分的产品和过程，如自动测试设备（ATE）就是围绕武器装备特定平台的测试资源需求而设计的，因此在武器装备设计中很少考虑到支持诊断过程的测试性设计、产品相关数据格式与内容及用于维修改进的历史数据获取方法，给武器装备服役后的测试诊断带来了很多的问题。随着美国防部演示验证项目的进展，出现了综合诊断及其相关技术验证，如通用综合维修和诊断支持系统（GIMADS）和综合诊断支持系统（IDSS）。上世纪80年代末，美国家安全协会（NDIA）首次对综合诊断的概念进行了定义[2]：

“综合诊断是通过综合测试性、自动测试、手工测试、培训、维修辅助和技术信息等独立诊断要素，获取诊断最大有效性的结构化过程”(William Keiner,1990)。

随着技术的进步和演示验证项目取得的成就，1996年8月，美国防分析局（IDA）支持的联合服务综合诊断工作组（JSIDW）对上面提到的综合诊断过程进行了扩展，定义如下：

“综合诊断是一种通过综合各独立诊断要素，获取超过各保障和维修工具单独工作得到的诊断能力总和的系统方法”(Brown,1996)。

1998年，美国防部通过开放式综合诊断系统方法演示验证（OSAIDD）研究，对综合诊断定义进一步加以修正，提出：

“综合诊断是武器装备内外部诊断要素诊断功能分配和寿命周期内经济性能及诊断功能性能优化系统工程过程的一部分。而完成诊断功能的与测试和诊断相关的信息的有效通信是实现综合诊断过程的基础”（OSAIDD Study,1998）。

据了解，这是目前最近的综合诊断定义。相对于美军，国内综合诊断技术研究要比外军要晚很多年，其概念最早出现于《装备测试性大纲》（GJB-2547-95），随后出现的文献也仅是对该概念的引用，其概念并没有得到进一步扩展。其定义如下：

“通过考虑和综合全部有关的诊断要素，使系统诊断能力达到最佳的设计和管理过程。这个过程包括确定设计、工程活动、测试性、可靠性、维修性、人机工程和保障性分析之间的接口，其目标是以最少的费用最有效地检测、隔离系统和设备内已知的或预期发生的所有故障，以满足系统任务要求”[3]。

综上所述，综合诊断概念是一个不断发展的概念，要求在设计和使用过程中，针对不同诊断对象、不同维修级别，选用最经济有效的方法及手段检测和隔离故障，并通过信息融合和反馈等措施来不断改进缺陷，以提高武器装备的综合诊断能力。

3综合诊断特点

按照OSAIDD研究（1998）提出的综合诊断最近概念，用户可以从以下四个方面来理解综合诊断的特点，并在综合诊断工程实施中贯彻落实：

3.1把诊断设计融入寿命周期过程

不同于传统序贯模式的诊断设计方法，综合诊断首先强调系统工程过程，要求把装备的诊断设计作为装备产品性能设计的一部分，按照系统工程管理的方法，把综合诊断工程实施相关的诊断需求获取、分配、评估、设计、验证和纠正等过程和活动，最有效地融入到武器装备的研制寿命周期。

3.2诊断要素诊断功能的合理分配

武器装备所有故障的测试诊断仅依赖于单一测试手段或诊断技术来完成非常困难的，为得到最优化的综合诊断性能，必须依赖多种测试手段和多种诊断技术的有效综合。同时，从顶层设计开始，根据作战性能和可靠性、维修性和保障性需求，把系统的诊断功能最合理有效地分配到各个维修级别和各个测试诊断要素，实现各个诊断要素诊断能力的最优化组合。

3.3诊断信息模型的一致性

不同诊断要素诊断信息融合和有效通信是诊断要素诊断能力得以综合的前提，综合诊