基于ATML的装甲装备自动测试系统通用性设计

朱永黎 常天庆 刘鹏

摘要：自动测试标记语言（Automatic Test Markup Language，ATML）是为自动测试系统（Automatic Test System，ATS）定义的一种通用框架。分析了ATML框架和1671.X模式， 给出了装甲装备ATS的组成和功能。结合ATML文档中的不同组件，简要分析了装甲装备ATS的设计开发过程。针对装甲装备测试系统通用性需求，构建了装甲装备ATS通用性设计架构，并提出了其测试任务的匹配流程，可显著降低ATS的开发、维护和升级周期，并实现ATS的信息共享、信息交换和互操作性。

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.

關键词：自动测试标记语言；自动测试系统；装甲装备；通用性

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

中图分类号：TP216 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）31-0261-04

0 引言

随着装备技术水平和信息化程度的不断提高，我军装甲装备种类趋向多样化，装备结构和性能日益复杂。装甲装备的技术状况是战备完好性的基础，是装备的可靠性、维修性、保障性、可用性的综合体现，是形成战斗力的重要保证。当前，针对各类装备的测试工作存在大量研究[1-3]，所设计的自动测试系统往往针对不同的装备型号进行定制开发，未考虑到不同装备间的共性，软件系统的安装部署、操作使用均需针对特定型号展开，缺乏软件设计的通用性。新型装甲装备列装部队后，由于部组件的机械结构存在一定差异，电子器件、传感部件不断更新换代，自动测试系统很难满足新型装备的技术状况指标的检测。

为了解决定制式自动测试系统所产生的问题，基于自动测试标记语言ATML展开自动测试系统的通用性设计，ATML是自动测试领域一种通用的国际标准，已广泛应用于导弹[4]、轿车轮毂[5]、导航设备[6]、飞行器[7]、密码芯片[8]等测试系统。本文在借鉴相关研究的基础上，将ATML用于装甲装备自动测试整个生命周期的信息共享、信息交换以及互操作等等，以适应多样化装甲装备的自动检测需求。

1 相关研究基础

1.1 ATML研究概述

自动测试标记语言（ATML）是一套扩展标记语言（XML）模式集，由自动测试标记语言小组开发，并由IEEE标准协作委员会20（SCC20）审定发布。ATML为自动测试系统定义了一个通用框架，该标准的目的是将XML作为一种媒介，通过该媒介在自动测试系统的不同组件间交换信息，提升测试计划、测试仪器、测试站和被测单元的互操作性，以减少项目的开发周期和维护成本。该标准提供了自动测试系统中各个部分的XML模式描述，用户可参照相关模式定义生成符合相应标准的XML文件，进而描述并交换测试信息。为推广ATML的应用，NI等厂商也开发了ATML测试环境软件工具，可访问及处理与ATML模式相一致的测试数据。大多数的ATML组件标准都有相应的XML模式描述，主要分为1671通用模式，构成ATML主体的1671.X模式[9]和与ATML密切相关的1636模式[10]、1641模式[11]。

1.2 装甲装备自动测试系统

装甲装备自动测试系统由四部分组成，分别为主控平台、测控平台、车体姿态产生平台和火炮动作激励平台。整个系统占据了一个控制室和两个装甲车辆车位。在对装甲装备的检测过程中，四个平台整体联动。其中主控平台和测控平台置于控制室内，与车务管理系统互联，对装甲车辆进行状况检测和总体控制。车体姿态产生平台、火炮动作激励平台置于临近控制室的第二个车位位置，被测车辆停放于车体姿态产生平台上，火炮动作激励平台前，通过电缆分配箱及电缆与测控平台相连，形成测试环境闭环。组成框图如图1所示。

主控平台由任务管理与评价系统和检测结果显示系统组成。负责与车务管理系统接口和信息的互联互通，完成自动测试系统的任务管理，并对装甲装备的状态展开评价，接收车务管理系统的任务指令，自动生成检测内容，并基于历史数据，定制检测方案，并最终完成状态评价与结果上报。

测控平台是整个自动测试系统的主体，由中央测控系统、火力系统检测系统、电力系统检测系统、火控系统检测系统、通信系统检测系统、传动系统检测系统、动力系统检测系统、离线检测系统、人机交互系统、供电系统等组成。受主控平台控制和管理，接收主控平台的指令信息，将检测内容分发到各个子模块，根据检测结果上报主控平台及车务管理系统。

车体姿态产生平台、火炮动作激励平台用于辅助完成检测任务。车体姿态产生平台由车体举升倾斜液压台和控制台组成。主要功能是使履带离地以支撑车体，完成底盘系统的检测，离地支撑可产生0度到15度的斜坡，为火控、炮控等系的性能测试提供姿态基准。火炮动作激励平台由火炮后退复进机械液压台和控制台组成。可进行火炮复进速度、火炮抽筒速度、火炮开闩速度、炮口松动量、瞄准机打滑力矩等指标的检测。

2 自动测试系统通用性设计过程

在ATML框架下，装甲装备自动测试系统设计大致分为两个技术小组：装甲装备ATS系统集成、装甲装备检测单元研发。基于ATML的自动测试系统通用性设计角色关系图见图2。结合AMTL不同模式的特点，装甲装备ATS系统集成小组以系统资源整合为目标，需充分掌握测试描述TestDescription.xsd、测试配置TestConfiguration.xsd、测试工作站实例TestStationInstance.xsd和测试适配器实例TestAdapterInstance.xsd，与系统测试集成商建立关系；装甲装备测试单元研发小组以自动测试设备ATE的研发为目标，需充分掌握仪器描述InstrumentDescription.xsd、适配器描述TestAdapterDescription.xsd、UUT描述UUTDescripti

on.xsd，与测试设备供应商和UUT供应商建立关系。

在装甲装备自动测试系统设计开发的过程中，使用ATML文档描述系统中的不同组件。在装甲装备检测单元研发小组的参与下，炮控、观瞄、火控、传动、通信等设备的制造商和供应商，使用ATML UUT描述编辑器和UUT设计文档编辑器，编制生成ATML UUT描述文档，文档中包含了UUT组件信息、接口信息、运行环境、設备功率和校准需求等信息。

装甲装备ATS系统集成小组，对于自动测试系统中研制开发或购买的每个测试设备，基于仪器功能文档和仪器设计文档，使用仪器描述编辑器生成ATML仪器实例描述文档，文档中包含了仪器功能、总线信息、物理特征、功率需求、加电缺省值和硬件软件接口等信息。同时，系统集成小组使用ATML测试站编辑器，参考ATML UUT描述文档和ATML仪器描述文档，编制生成ATML测试站文档。测试站文档包含了测试站中的仪器组成信息，以及模型名称、制造商、校准、操作需求、环境需求等标识信息。测试小组与测试系统集成商，使用ATML测试适配编辑器，并参考ATML UUT描述文档、ATML测试站文档和UUT测试策略文档来生成ATML测试适配器文档，该文档包含了模型名称、制造商、校准、操作需求和环境需求等标示信息。

3 基于ATML的通用性设计架构

3.1 通用性设计架构

对于装甲装备自动测试系统的通用性设计，硬件结构和连接关系需充分考虑ATML框架中的各个组件，并在ATS中存在ATML各组件的实体映射。其连接关系图见图3。主控平台和测控平台一方面采用进程间通信实现检测任务的指令下达和回应，另一方面采用数据库表共享的方式进行，两者通过网络访问SQL Server数据库管理系统，根据测试过程的需要，读写ATS数据库共享数据表。测控平台依据测试任务调用测试程序集中相应程序展开测试，通过仪器驱动标准总线PXI与模块化仪器连接。自动测试系统的通用性设计是一种面向信号的自动测试结构，可大幅提升测试程序的可移植性和仪器的可互换性，在传统的测控平台与被测单元之间增加了通用信号接口。测试信号包括电流、电压、图像、光码、射频等各类信号，通过适配器分类组合后与通用调理单元连接。为增强通用性，在适配器和通用调理单元之间设计了开关矩阵模块，该模块将调理后的信号按需配置到输出接口，以适应资源选择和路径分配的要求，同时也可有效提升适配器的研制效率和通用化程度。在通用调理单元的信号规整和幅度变换下，信号经PXI总线进入测控主机。

在装甲装备自动测试系统连接结构的基础上，基于ATML进行通用性设计，根据装甲装备的实际测试需求，构建如图4所示的ATS通用性设计架构。

ATML及相关标准采用了1671.1测试描述、1671.2仪器描述、1671.3被测单元UUT描述、1671.4测试配置、1671.5适配器描述、1636测试结果描述和1641信号&测试定义共七个标准。

测试描述文档根据两模型库生成，分别为测试资源模型库和测试需求模型库，测试需求模型库同时获取了装甲装备的测试任务信息和测试历史信息。根据测试描述文档，在无装甲装备测试资源、测试需求和测试方案的直接参与下，可直接由测试描述文档产生测试程序集TPS。

用户通过用户接口与装甲装备自动测试系统交互，测试执行后产生测试结果描述文档，在该文档基础上，基于综合评价数据库、故障诊断数据库和测试综合数据库对测试结果展开综合评价和故障诊断。

信号的规范化定义依赖于信号和测试描述文档，提供了针对测试需求和仪器能力两者的描述，测试程序集开发人员也能够选择性的使用测试信号框架TSF信号库中的信号，建立用户自定义的信号元素。测试资源匹配与控制在整个测试系统中建立了一条由测试仪器经测试适配器到被测装甲装备的一条路径。根据不同的测试任务和测试方案，基于仪器描述文档和测试适配器选择适合的测试仪器，适配符合特定物理和电气特性的测试接口，实现对被测装甲装备的自动测试。

基于七类ATML标准增强了装甲装备自动测试系统的通用性，系统中的各个组件无需直接进行交互，仅仅依靠标准的描述文档即可实现对装甲装备的自动测试，可有效缩短系统的运行、测试和维护时间，并提升装甲装备的测试效率，更加符合战时装甲装备保障及时、精准、高效的需求。

3.2 裝甲装备测试任务匹配

通用性装甲装备自动测试系统需满足各种型号的坦克、步战车的检测需求，明确检测任务，经过一个复杂的认证过程验证当前的装甲装备自动测试系统是否存在足够的资源或能力，来保障检测的顺利实施，具体流程见图5。

首先根据装甲装备的测试任务加载相关数据，对自动测试系统中的仪器列表和每个仪器能力列表信息进行初始化。依次对比测试任务和每一项仪器能力，若某一设备仪器的某一项仪器能力满足测试任务要求，且仪器能力可映射到现有的可用资源，同时可通过资源接口连接到仪器的物理接口，则表明仪器能力与测试任务匹配成功，自动测试系统有能力完成该测试任务；否则，若遍历每个测试仪器及仪器中的每项仪器能力后，均无足够的资源来满足测试任务的能力需求，则表明匹配失败，终止测试流程的执行，后续可通过开发和改进自动测试系统中的设备仪器来满足测试需求。

若装甲装备自动测试系统存在足够的资源来运行当前测试，则依次配置设备仪器参数、设备仪器的工作状态序列、激励系统和开关系统。由于执行测试一般由多个设备仪器及多个工作状态组成，因此，整个配置过程是一个循环。设备仪器的参数需配置的信息有初始值、波形、采样率等。设备仪器的工作状态包括初始化状态、配置状态、测量状态、关闭状态等，由于不同的工作状态具有不同的特点，必须对不同状态进行区分，其中初始化工作状态仅需在执行前调用一次，而为了展开仪器的多次测量，配置状态可能被调用多次，进行多次不同的参数配置。当配置信息到达定点后，则形成最终参数化的仪器工作状态序列，来完成测试执行。

4 结束语

为解决不同型号装甲装备的检测需求，基于自动测试标记语言对装甲装备自动测试系统展开通用性设计，依据ATML框架中的各个组件，构建了装甲装备自动测试系统通用性设计架构，并给出了装甲装备的测试匹配过程。本文的通用性设计具有一定的普适性，将一对一的定制模式转变为一对多的通用模式，可满足不同型号装甲装备的检测需求，有利于提升自动测试系统的整体检测水平，改善用户的使用体验，拓展待检测装甲装备的类型，对军用自动测试系统的研究具有一定的借鉴意义。

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[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.