一种基于机载模块化短波功能设备的BIT设计解析

王涛 张大磊 沙东兵

【摘  要】对于综合化程度高的先进飞机，硬件设备通用化、集成化、模块化设计是主推思想，促发了各功能物理接口之间越发复杂的交叉，为避免出现一个模块故障，造成多设备报故并难以隔离的情况，需要求各模块化功能设备具有良好的测试性，能够快速准确的定位并隔离故障，便于维护。建立一个良好测试性的基础则是采用一个完备的BIT设计。本文针对机载模块化短波功能设备对一种可行的BIT（机内自测试）设计方法[1]完成解析，该方法可以提升短波功能设备的测试性水平，满足飞机的使用要求。

【关键词】BIT;测试性;测试点

1引言

随着机载设备综合化、集成化设计程度的不断深入[2]，短波机载电子设备与其它功能设备的交联性却越来越强。自身功能系统组成和综合航电系统功能线程组成均属于串联结构，若BIT设计不符合使用环境需求或其完备程度较低，极容易造成短波功能设备测试性差，出现“牵一发而动全身”的情况，即短波故障造成系统多功能模块报故。因此，短波功能设备设计必须注重的BIT设计。

2BIT要素及流程设计

2.1BIT要素

对于短波功能设备而言，可能的故障电路或故障模式难以穷尽，在进行BIT设计时，如果把全部因素都设计考虑进去，将使BIT的结构极为复杂，难以体现BIT的优势，甚至会对机载航电系统造成负面影响。因此，必须考虑工作的可靠性，确定影响系统可靠性的主要因素，并作为BIT的测试重点，从而达到提高系统的任务可靠性、测试性的目的。

测试重点既BIT要素设计，具体为测试点的选取，此为判断BIT设计是否完善的基本条件。测试点选取以FMEA和FMECA的分析结果为依据，针对设计薄弱环节，重点分析故障率高和影响预定通信功能实现的故障模式并设定为测试重点，如工作电源、接口、激励信号、射频信号功率和驻波状态等。

2.2BIT流程

短波功能设备BIT流程设计主要是其所属LRM/LRU设备在综合航电系统下自检流程，可分为自上而下和自下而上两种工作流程。

自上而下工作流程是由综合航电系统发起，短波功能设备响应，收集LRM/LRU设备的状态并回馈结果的过程。

自下而上工作流程是由短波功能设备自身发起，汇总LRM/LRU设备状态自检结果至综合航电系统的过程。

3BIT模式设计

为了掌握短波功能设备在综合航电系统下全工作周期的状态信息，并根据信息完成状态的综合诊断[3]，机载模块化短波功能设备设计有三种BIT模式，包括加电BIT、周期BIT和维护BIT。

3.1加电BIT

加电BIT是飞机在地面，短波功能设备初始加电或掉电后重新上电时进行的。加电BIT主要为短波功能设备加电初始配置提供依据，并检测短波功能设备配置完成后的状态，检测健康状态，主要为地勤人员提供短波功能设备上电后的健康信息。该过程即可自上而下，亦可自下而上。

3.2周期BIT

周期BIT是在短波功能设备运行过程中由自身自动的、实时的进行，周期BIT是唯一在整个飞行过程中均要进行的BIT。周期BIT通过预先设置的测试点实时监控短波功能设备内实现功能的状态，为短波功能设备判断工作状态的正常与否提供最初步的依据。属于自下而上工作流程。

3.3维护BIT

维护BIT是飞机在地面任务准备阶段，由地勤人员或机组成员启动的。对短波功能設备实现功能的全面检测。维护BIT主要为起飞前的短波功能设备检测提供手段，能够快速的给出短波功能设备的健康状况，提供一定的故障检测、定位隔离能力。属于自上而下工作流程。

4BIT设计注意事项

4.1健壮性设计

短波功能设备在进行BIT设计时，涉及到多LRM/LRU协同工作，因此，在实现设备收发状态控制和自检结果回传要进行合理的指令时延;在进行BIT自检时，对测试点的检测，要采用多次对采样信号进行判断的方式，并且对于采样信号的判别门限也要结合使用实际选取，过高或过低均可能对自检结果造成负面影响。以上方式可有效降低短波功能设备虚警的产生概率。

4.2合理运用时间，做好自检准备工作设计

综合航电系统上电启动准备时间长于短波功能设备，短波功能设备在具备工作条件后，可根据需要先完成自检信道的工作预准备，并存储该工作状态。在系统发起维护BIT时，直接调用存储工作状态，并启动自检，实现快速上报自检结果目的，避免出现准备时间占用自检时间导致自检超时的故障。

4.3 BIT自检电路比例设计

BIT自检电路的设计在于精。一般，BIT自检电路的设计规模不应超过总电路设计规模的30%，失效率要低于被检测电路4倍，保证不因为自检电路过于庞大而导致设备的故障率整体提升，降低设备的可靠性。

控制BIT自检电路比例的设计原则。

1）最大程度采用数字电路完成激励信号自检，最大程度降低采用模拟电路实现自检;

2）除特别关键测试点外，减少射频信号的冗余自检电路设计;

3）合理选择测试点，结合软件逻辑判别，实现故障隔离，达到自检电路的最高效使用。

5结束语

在机载综合航电系统中如何合理规划短波功能设备BIT的设计流程，至今仍需进一步提升，也是PHM技术发展的需求之一[4]。本文针对机载模块化短波功能设备的BIT设计，首先分析了BIT设计要素和流程，并根据作者研发工作经历，对一种机载模块化短波功能设备全工作周期BIT模式设计方案完成解析;最后，总结设计经验提出注意事项，起到一定的指导作用。

参考文献：

[1]刘泓韬，石君友，李海伟.航电产品BIT研制流程设计与应用 [J].工程设计学报，2013，10：419-426.

[2]孙文杰.基于功能综合的模块化通信导航识别系统总体设计[J].电讯技术，2016，01：67-70.

[3]文佳.基于多信号模型的综合化航电系统综合诊断算法设计[J].电讯技术，2014，03：361-367.

[4]田仲，石君友.系统测试性设计分析与验证[M].北京航空航天大学出版社，2003：41-57.

作者简介：

王涛（1985-），吉林蛟河人，工程师，现在从事无线电电子线路设计工作，主要研究方向：短波通信

（作者单位：陕西烽火电子股份有限公司）