应用VITE的导弹测试信号模拟研究*

朱风祥，于永利，李星新，院鹏

(1.军械工程学院 装备指挥与管理系，河北 石家庄 050003；2.中国人民解放军68003部队，甘肃 武威 733000)

0 引言

传统的导弹调试与验证评估方法是经过研制-试验-修改-再试验的模式来逐步进行完善[1]。这种重复的验证模式较适用于试验环境不受太大限制的导弹测试设备(例如反坦克导弹测试设备)。对于复杂导弹测试系统(如战术导弹测试设备)，由于现实存在的环境、气候、地理等制约条件使得测试设备的这种验证模式很难实现，VITE，即虚拟仪器测试环境，可模拟导弹检测保障过程中低频、中频、数字和电源等信号，进而实现导弹配套测试设备的适用性验证和测试时间验证。同时，该平台可为导弹的研制、维修保障提供仪器资源支撑。

1 VITE及ATML标准中有关测试信号的基本接口

导弹有2种工作机制，一种是当导弹收到外部激励信号时，根据激励信号的要求，调整自身的角度、高度、速度等；另外一种是当导弹收到外部激励信号时，导弹不仅完成对自身的状态量的改变，还需要通过导弹本身的电气单元、惯导单元、气压表等装置将数据反馈出去，这些数据供给外部设备使用[2]。这些数据可以被总结为模拟信号、数字信号、开关量信号。

1.1 ATML标准中测试信号的基本接口

ATML采用XML(extensible markup language)作为开发工具定ATS(automatic test system)软件接口，以提高通用ATS软件组件的开放性[3]。使得包括测试结果、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、诊断及维护等信息能够共享、交换、互相操作[4]。

在测试过程中发现，测试信号种类繁多、信号定义容易模糊，要想实现对上文提到的外部激励以及导弹反馈数据进行模拟，必须遵循一定的标准。基于ATML系列标准的自动测试系统体系结构用多个XML模式定义，通过信息分割的方式，将与硬件相关的测试信息独立出来并最大程度的保持了信息的独立性，这样极大的提高了测试程序TPS(test program sets)的可移植性，己经得到了国际的广泛认同[5]。

ATML工作组定义了9个ATML外部接口作为XML数据接口，使仪器描述、测试结构、测试工作站以及待测件的数据、测试描述、测试结果报告等信息标准化。这9个接口依次是：测试描述(test description)，待测单元数据(unit under test data)，共用件(common)，仪器信息(instrument)，测试配置(test configuration)，测试结果信息(test results),诊断信息(diagnostics)，接口适配器信息(interface adapter)，测试工作站信息(test station)[6]。

信号与测试定义标准STD (signal and test definition)作为信号与测试定义的标准，主要目的在于[7]：

(1) 为测试提供关于测试系统全寿命周期内所需信号的标准格式。信号与测试定义标准(STD)通过标准的信号定义直接解决了以往的信号定义模糊和测试信号种类繁多的问题。

(2) 方便信息的传递，测试程序集(TPS)的重复使用和扩展测试信息的应用。STD信号是基于XML格式，因此可以充分利用XML数据的特点在不同平台和系统之间进行移植[8]。

STD通过标准的层次结构来形成其他测试所需的信号并供其他程序或平台使用。如图l为STD的层次结构图，它的每一层都建立在前一层的基础之上。这种结构并不要求每一层只能使用与它紧邻的低层次的内容，但每一层却必须根据它的前一层进行全面的定义。它主要由信号建模语言层(signal modeling language，SML)，基本信号组件层(basic signal component，BSC)，测试信号框架层(test signal framework，TSF)和测试需求层(test requirement layer，TRL)构成[9]。

信号是该结构中每层的核心要素，只是对其描述和应用的侧重点不同。STD首先采用信号建模语言(SML)建立了信号的数学模型，而后基于COM技术建立了信号基本组件层(BSC)和测试信号框架层(TSF)，并采用接口定义语言(interface definition language，IDL)和可扩展标记语言(extensible markup language，XML)对BSC和TSF进行了描述[10]。

图1 STD的层次结构图Fig.1 Hierarchical structure of STD language

其中，信号组件层是整个软件平台的信号基础，用于完成基本信号描述的功能；测试信号框架层具有可扩展性，该层用于描述扩展信号[11]。

基本信号组件层由资源管理器组件(resource manager)、信号功能组件(signal function)、信号状态组件(signal)、模拟参数(physcial)与数字脉冲串(pulse defns)参数设置组件构成[12]。

上文中提到的数据可以被总结为模拟信号、数字信号、开关量信号。

STD标准根据信号特征又在 Source 类上派生出 NonPeriodic 与 Periodic 2类来描述非周期信号与周期信号[13]。其中 NonPeriodic类又派生出 Constant, Noise, Single Ramp, Single Trape Zoid 与 Step 5类用来描述基本的常量信号、周期信号、斜坡信号、梯形信号与阶跃信号。Periodic 类又派生出 Ramp,Sinsoid,Square Wave,Trapezoid,Triangle,Wave form Ramp 与 Wave form Step 7类用来描述基本的锯齿波信号、正弦波信号、周期梯形信号、三角波信号、锯齿波信号与周期型阶跃信号[14]，基本信号组件层中信号描述的基本接口如图2所示。

1.2 VITE软件的功能简介

VITE软件平台的设计就遵循STD标准，主要功能包括产生模拟信号、产生数字信号、产生数据帧信号、产生噪声数据和产生时间信号并进行调试、运行，同时，还包括平台设置、仪器调用、信息共享、综合查询、数据库维护等。这些功能通过内部接口，使各功能模块之间协调运行。

该软件可对典型装备测试过程进行测试，也可对测试过程进行仿真，模拟信号种类包括低频、中频、高频、数字、电源，模拟信号频率范围：0～80 MHz，信号输出能力不小于100路，信号采集能力不小于100路。

(1) 全寿命框架建模及测试系统集成设计功能可进行导弹全寿命框架的快速建模，完成导弹的可测性模型及测试需求的模型描述；可以进行系统全方位的硬件定义与资源描述，搭建起满足测试需求的导弹测试系统硬件连接链路。

(2) 面向信号、面向仪器的导弹测试流程开发功能软件平台采用面向信号/面向仪器的导弹流程开发模式，根据导弹测试需求，添加/编辑激励响应信号的动作内容，经过编译处理完成资源映射，形成统一的、完整的测试流程；运用多视图结构实现测试程序集(TPS)开发，支持图形化方式描述TPS结构，采用关键控制节点技术实现TPS复杂执行逻辑；可进行测试信号驱动和仪器驱动的二次开发 。

图2 基本信号组件层中信号描述的基本接口Fig.2 BSC base signal interface

(3) 测试信息共享、测试流程集(TPS)可移植与互操作功能

支持IEEE 1671(ATML)体系标准，支持IEEE 1232(AI-ESTATE)、IEEE P1636(SIMICA)和IEEE 1641(STD)信号模型。通过ATML交换中间件(XML文件)，实现测试信息共享、移植与互操作。共享的信息包括测试数据、资源数据、诊断数据和历史数据。

2 应用VITE模拟/测试信号的方法

根据被测导弹的测试信号分类，利用已有VITE软件平台，选择相应模块，对所需测试信号按照步骤逐一进行配置，产生模拟信号，并比对输出，模拟/测试流程图如图3所示。

2.1 进入TPS开发环境

进入开发平台后，根据被测导弹的测试信号分类，在左侧的开发库中进行选择，则出现各种功能模块的编辑工具选项。TPS编写界面如图4所示。

2.2 建立测试流程

按照被测导弹的任务分工及所要求战技术指标，通过对测试模块的选择添加测试项目、测试点，进而建立整体测试流程，编辑测试流程如图5所示，添加测试项目如图6所示。

添加测试项目或者测试点是在本节点下增加一个子测试项目或测试点，它们是上下级的关系，此时需要节点是根节点或者是测试项目节点。如果是测试点节点则不能添加任何测试点及测试项目。

插入测试项目或者测试点是在本节点之后增加一个测试项目或测试点，它们是同级的关系，此时对节点没有要求，此节点可以是测试点也可是测试项目。

图3 模拟测试信号流程图Fig.3 Flow chart of simulation test signal

图4 TPS编写Fig.4 TPS programming

图5 编辑测试流程Fig.5 Test flow editing

图6 添加测试项目Fig.6 Test items adding

增加控制节点是在本节点下增加一个子控制节点，它们是上下级的关系，而插入控制节点则是在本节点之后增加一个控制节点，它们是同级的关系。

2.3 编辑测试模块

根据被测导弹测试信号分类，是模拟信号、数字信号还是开关量信号，选用各模块，在模块配置界面内进行编辑，下面列举几种主要的基本信号配置界面。

(1) 万用表模块，配置界面如图7所示。

图7 万用表模块配置界面Fig.7 Multimeter module configuration interface

(2) 示波器模块，配置界面如图8所示。

图8 示波器模块配置界面Fig.8 Oscilloscope module configuration interface

(3) 直流电压电流源模块，配置界面如图9所示。

图9 直流电压电流源模块配置界面Fig.9 DC voltage current source module configuration interface

(4) 任意波形发生器模块，配置界面如图10所示。

3 实例验证

某型号导弹部分有多项指标(装筒导弹、发射机构、电池)，可分解成多个模拟信号、多个数字信号以及多个绝缘电阻，需要的激励有±20 V，+5 V电源和11路信号。

本文选取3个典型信号进行测试的验证。

(1) 建立测试流程

图10 任意波发生器配置界面Fig.10 Configuration interface of arbitrarywave generator

进入VITE软件平台中的测试程序集(TPS)开发界面，根据该导弹任务安排、战技术指标编辑测试流程，编写TPS如图11所示。

图11 编辑测试流程TPSFig.11 TPS test flow editting

(2) 配置测试模块

根据该型导弹测试信号的分类，选取相应模块，并进行配置，将所涉及的参数进行编辑。

信号1：舵控信号

2路幅度相同的方波信号，且相位相反，信号频率为线性化频率，舵控信号模拟如图12所示。

图12 舵控信号Fig.12 Rudder control signal

信号2：信息信号

当导引头未捕获目标时，时噪声信号，当导引头捕获目标时，是频率、幅度一定的脉冲信号，信息信号模拟如图13。

图13 信息信号Fig.13 Information signal

信号3：导引头信号

该信号为频率、幅度一定的正弦信号，导引头信号模拟如图14。

图14 导引头信号Fig.14 Seeker signal

4 结束语

本文基于VITE软件平台和ATML标准中有关测试信号的特点，深入研究了ATML标准中测试信号的基本接口以及将VITE软件平台应用于导弹的测试信号模拟的实现方法，并对导弹典型测试信号进行了模拟，构建了测试流程TPS，详细阐述了应用VITE软件平台模拟导弹测试信号的方法步骤，最后结合某型号导弹，分析构建了测试流程TPS，并对几种该型号导弹的典型测试信号进行了实现。为导弹本身及其测试设备的研究提供了重要的理论及方法途径，具有非常重要的意义[15]。

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