导弹测试技术智能化发展展望

熊威

摘要：导弹测试贯穿导弹研制、试验和使用全过程，是导弹功能和性能验证的重要手段。本文研究分析了导弹测试技术的现状及不足，并针对现实问题，结合未来导弹测试保障需求，从虚拟测试、人工智能测试、云计算与大数据测试和“互联网+”测试技术方向，对导弹测试技术未来发展提出了看法，供相关领域人员共同探讨。

关键词：导弹测试;总线技术;虚拟测试;人工智能测试;云测试;互联网+测试

中图分类号：TJ76 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）10-0224-03

0 引言

导弹测试是基于通信、控制和测试等技术，对导弹各设备、各系统的性能及相互间信号的协调配合性进行检查和验证的过程，贯穿于导弹研制、试验、存储、战备和作战全过程，是导弹设计验证和综合保障的主要手段。在过去的几十年里，導弹测试技术飞速发展，基于PXI（PCI extensions for instrumentation）、VXI（VMEbus extension for instrumentation）和MIL-STD-1553B等总线的测试技术在导弹武器测试系统中得到广泛应用，精确测量、高速采集和多样化、智能化分析评估，目前均已实现。但与其他更先进的测控领域（卫星、飞机等）和未来导弹武器发展及作战使用需求相比，导弹测试技术还存在较大差距。不过，随着测试技术、控制技术、网络技术，特别是云计算、大数据和人工智能等高新技术的飞速发展和密集应用，导弹测试技术必将迎来新机遇。

1 导弹测试技术现状

1.1 总线技术应用多样化

导弹测试技术经历了从早期的手动测试到以计算机为核心的测试，再到基于总线的自动化测试的发展历程。当前，总线技术在导弹武器系统中的应用日益广泛，并呈现多样化。VXI总线技术已相当成熟，并形成了相应技术标准群，具有模件品种丰富，即插即用，使用方便等特点。在国内外现有导弹测试系统中应用比较广泛;PXI总线兼具PCI总线和CPCI总线特性，性能高、成本低，已成为当前导弹测试系统总线应用的主流;早期的CAMAC、STD总线已基本被VXI、PXI总线或其他自定义总线所替代;1553B、FC总线也相继得到重视和应用。随着总线技术不断发展和应用，导弹测试系统性能日益攀升。

1.2 测试架构网络化

以太网和IP技术的迅猛发展和广泛应用，极大地促进了导弹测试技术的进步。一是通过架构冗余、设备冗余、线路冗余、端口冗余等设计，实现了导弹测试过程中高可靠、低延时、无差错的数据传输[1];二是提升了测试安全性。高能燃料的应用增加了导弹测试过程的危险性，通常将测控网络分为“前端测控”和“后端管理”。前端网络设备安装于被测对象附近，将自动测控终端设备及被测导弹接入网络;后端网络设备安装于远离导弹的指挥控制部位，将管理和控制设备接入网络。前、后端之间的数据、指令通信均通过网络传输，使操作人员远离危险;三是增加了系统的开放性和可扩展性，可将分散在不同位置的设备和资源接入同一网络中，实现了不同位置设备和数据资源共享，同时也为未来导弹跨地域支援保障和实战布局提供了支撑。

1.3 测试系统自动化、信息化、智能化和通用化

信息、软件、总线和虚拟仪器等技术的综合运用，加上云计算、大数据和人工智能等高新技术的引入，导弹测试技术已全面迈向了自动化、信息化、智能化[2]。在整个测试过程中，手动操作已经很少了，除了线缆连接外，操作人员只需选择好操作对象和相关测试流程，整个测试过程几乎都是由计算机通过测控网络控制测控设备执行测试软件，自动完成相关测试。在测试过程中，测试系统自动监测、记录测试数据和导弹状态，并将记录下来的数据自动存到数据库中，由计算机自动进行数据判读和和故障诊断，同时将测试状态和结果在可视化界面显示给用户。这使导弹测试速度大幅度提升，人为失误大大降低，并积累了大量数据信息。

在通用化方面，美军自动测试系统（ATS）具有很强的代表性和典型性。20世纪80年代以前，美军各军兵种ATS重复投资，品种繁多，通用性差[3]。自90年代开始，美国防部进行顶层规划，加强了统一管理，提出纵向集成测试和横向集成测试等一系列新概念和技术战略，全面开始推进各军种ATS通用化建设[4]。典型的就是“下一代测试”（NxTest）系统，特点是可通用、跨军种、跨武器平台，提高了美军各军种ATS间的通用性和测试质量[5]。国内导弹测试系统近些年来也逐步从型号专用走向通用，一型测试系统能同时兼容多型导弹的测试。以海军为代表的军兵种已建立战术导弹通用测试装备技术规范，规范和推进各类导弹测试设备的通用化[6]。

1.4 平台功能一体化

在导弹武器装备保障需求牵引和科技发展的推动下，导弹测试平台功能逐渐强大，从单纯的测试，向着集测试、诊断、规划和维护保障功能于一体的一体化平台扩展，导弹测试系统除了导弹测试功能外，同时具备实时状态检测和在线故障诊断功能，具备信息录取和分类存储功能，具备作战信息处理和任务及飞行航路规划功能，以及导弹维护保障和发射控制功能，越来越方便导弹武器装备的综合保障和作战使用。

2 导弹测试技术不足

2.1 测试深度和覆盖率不够

导弹测试系统所能达到的测试深度和覆盖率主要取决于被测导弹的测试性设计。在导弹研制设计初期就应当注重测试性设计，而由于现阶段我国可测试性设计水平比较落后，在导弹研制过程中，存在测试性总体设计不足，建模和模型验证能力不够，以及测试性评估验证方法缺乏等情况，导致相关测试系统所能达到的测试深度和测试覆盖率都有所欠缺，不能完全地验证和反映出被测导弹的健康状况，使测试系统的测试能力受限。

2.2 测试环境与真实工况不一致

反观以往的一些飞行试验，在地面测试、模拟发射和模拟飞行过程中，被测导弹各项指标均符合设计要求，状态良好，但往往到了实际发射或飞行过程中，特别是导弹发射环境和飞行环境相对复杂时，往往就会出现这样那样的问题，导致发射或飞行试验失败。究其根本原因是由于测试手段不足导致测试环境与导弹实际发射或飞行工况不一致，不能完全涵盖实际工况，无法彻底暴露设计缺陷。主要不足体现在导弹动态闭环测试、边界条件测试、真实工况激励环境条件等方面。

2.3 集成度和小型化程度不够

电子技术、集成电路、计算机通信和芯片技术等领域的飞速发展，测试系统将原有很多功能和设备集成化处理，测试设备朝着小型化的方向不断发展，但由于体制机制或其他方面的一些原因，现有的一些导弹测试系统体积仍然占用相当的空间，在高度集成化和小型化问题上，没有充分应用当前已有的科技成果，创新设计不足。

2.4 故障诊断能力不强

我们以往的测试技术研究，重点都放在了研究测试功能上面，而忽视了导弹的故障诊断能力，导致目前只解决了功能、性能的测试问题，而在导弹故障诊断技术方面研究不足。国内起步较晚，导弹故障树不全，对已获取测试数据的综合能力还不足，诊断方法也缺乏，这些不足导致了诊断能力薄弱。虽然近年来，大数据、云计算和人工智能等高新技术逐步引入，部分型号已具备了在线故障诊断和故障隔离的能力，但全面诊断和准确定位能力不够，还需进一步提升。

3 未来导弹测试技术展望

導弹武器装备发展迅速，未来新技术应用更加密集，依据我国“技术性能跨代发展，实战水平跨越提升”、“体强、智强”的双跨和两强要求，结合未来型号的实战化应用和技术保障需要，导弹测试技术今后发展重点应包含以下几个方向。

3.1 虚拟测试

导弹虚拟测试是基于虚拟现实、建模仿真和可视化技术，利用计算机软件、硬件模拟导弹各分系统电气性能和接口特性、空间环境等，构建虚拟导弹，用来验证导弹电气参数、接口设计、测试方法和测试用例设计。另外，还可以用来验证地面测试和测控站设备，训练导弹测试岗位操作人员，验证飞行软件，分析导弹飞行姿态和动力特性，处理异常状态和故障仿真等。当前，虚拟测试技术在导弹研制和试验过程已逐渐得到应用。在导弹试验中，可以利用计算机软件工具构建导弹虚拟样机，替代实物，进行数字化模装分析;通过建立电、机、热、光专业模型，进行仿真分析，检验设计结果，预示产品性能，替代了部分实物试验。虚拟测试的应用使导弹武器研制方法和研制流程更加科学高效。构建导弹虚拟样机，在设计完成后就能提前进行系统“早期集成”和虚拟测试验证，这不仅为导弹电气设计验证提供更方便的分析手段，而且为导弹测试专业发展提供了创新思路，对提升导弹测试水平具有重大意义[7]。

3.2 人工智能测试

人工智能是一门广泛交叉的前沿学科，当前，在工业智能化的推动下，工业制造模式发生了改变，制造水平得到明显提升，导弹工业也加速了从机械化向数字化和智能化转变[6]。国外很多型号导弹已具备了自检测和较好的在线故障诊断与隔离功能，相比之下，国内在这方面的技术还比较薄弱。在未来作战和装备发展需求牵引下，导弹综合保障要求越来越高，导弹自动化、智能化测试和分析诊断等需求日益迫切，智能化测试是导弹测试技术当前和未来的发展趋势，今后的研究重点应在弹载自测试、智能化仪器合成、智能接口适配、智能可重构系统、智能分析诊断等方向[8-9]。

3.3 云计算与大数据测试

云计算是网格计算、并行计算、分布式计算、效用计算、网格存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物，云计算的核心思想是把大量的资源通过网络进行统一存储、调度和使用，形成一个庞大的资源库，给用户提供服务。云测试技术是基于云计算发展形成的，云测试将按照测试人员提交的测试需求，调用各种分布式测试资源自动完成测试，并展示测试结果，不用像传统测试那样必须在本地搭建维护测试环境，避免了传统测试受地理位置、仪器设备等的限制，也不必要求测试人员程参与或具备很强的专业水平，极大地缩短了测试时间，节约了测试成本和人力。

一直以来，导弹测试数据应用存在存储效率和利用效率不高的问题。型号任务不断增多，导弹可靠性要求越来越高，测试运算量必将极速增长，导弹测试会面临新挑战。云计算与大数据等技术的应用、为数据应用提供了前所未有的存储、处理和分析能力。导弹测试可以借鉴“云测试”和大数据思路，探索新概念，研究新方法，有效整合研制方和军方测试资源，整合导弹全寿命周期数据，构建导弹“云测试”平台和大数据系统（架构如图1所示），使未来导弹测试更加智能化、更加简单高效。

3.4 “互联网+”测试

传统导弹测试依赖大量人力，测试时间长，而且存在误操风险，很难适应未来作战和保障需求。“互联网+”测试技术是传统测试技术、信息通信技术和互联网的深度融合，是一种“线上线下测试相结合，实时与事后数据处理相结合，远程诊断和现场作业相结合”的测试模式。美军NxTest体系架构基础就是网络，它通过卫星链路和信息网络构建全球数据访问专家支持系统，对不同区域、不同军种的各种装备测试数据进行汇总分析和处理[10]。在国内导弹测试领域，网络化测试已经越来越得到认可和重视，并已逐渐应用在远程测试、测试资源管理和调配等方面。未来可以进一步遵循“互联网+”测试思路，逐步构建我军“互联网+”导弹测试平台，并将其逐步拓展到可以承接全军所有在网上进行的测试任务。

4 结语

未来导弹武器作战性能和可靠性要求越来越高，作战环境复杂日趋复杂，导弹齐射数量要求不断增加，导弹准备时间和齐射间隔时间要求越来越短，加上高新技术应用密集等因素，导弹测试技术将面临着更新、更高的要求。当前我国武器装备正处于自主研发，国产化蓬勃发展阶段，我们应当积极借鉴和吸收国内外先进测试技术和经验，跟进人工智能、大数据、云计算和“互联网+”等高新技术的研究和应用，以军民融合为契机，加紧探索符合我军导弹武器发展要求和任务的测试新概念、新技术和新方法。

参考文献

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[3] 彭涛.地（舰）空导弹电气匹配和验证技术的发展[C]∥第二届国防科技工业试验与测试技术高层论坛文集.北京：计算机测试与控制杂志社，2008，10：75-76.

[4] 姜家纬.地（舰）空导弹测试系统设计思想与原则[J].现代防御技术，2006，34（5）：45-47.

[5] 邵云峰，彭涛.地空导弹综合测试技术发展及展望[J].现代防御技术，2015，40（5）：1-7.

[6] 邵云峰，彭涛.工业智能化背景下导弹测试技术的发展思考[J].现代防御技术，2017（04）：157-161.

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[8] 王子玲，许爱强，杨智勇.装备故障诊断和预测技术综述[J].火力指挥与控制工程，2008，33（S1）：8-11.

[9] 孔宪光，钟福磊，马洪波.工业大数据环境下的混合故障诊断模型研究[C]∥全国机械行业可靠性技术学术交流会论文集，2015：196-200.

[10] 张冬青，李东兵，王蕾.导弹智能化技术初探[J].飞航导弹，2008（8）：21-25.