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1、20国防技术基础2 0 0 6 年第1 1 期武器装备自动检测设备的发展现状与趋向傅鹏程 段俊斌 李执力摘 要：自动检测设备(ATE)是武器装备电子装备、现代化指挥系统安全运行和准确操作所必需的重要支撑设备。 该文根据武器装备系统对技术保障的要求和自动检测技术的发展， 论述了自动检测设备（A T E - A u t o m a t i c T e s t E q u i p m e n t ）的概念。简要介绍了武器装备自动检测设备的国内外发展现状， 并紧密跟踪国际检测技术领域的新潮流， 具体从DSP并行处理技术、 可编程ASIC 及 ISP 技术、基于 VXI 总线的虚拟仪器技术、MC3一体化
2、技术、新型传感器信息处理技术以及检测数据的无线接入技术等方面详细论述了其发展趋向和最新技术应用。关键词：自动检测设备 发展现状 趋向在以电子技术和信息技术为主要推动力、数字化技术为核心的新军事革命的背景下，自动检测设备（Automatic Testing Equipment, 简称 ATE）成为武器装备电子设备、现代化指挥系统安全运行和准确操作所必需的重要支撑技术，是使武器装备系统处于良好战备状态的重要保证。检测仪器的后勤支援保障作用和仪器视同装备的观念，已得到军界领导和专家的认同。随着现代化作战指挥系统、通信系统和武器装备技术的进步， 对武器装备ATE技术的需求越来越高。 为使我国的国防科技
3、在21世纪处于世界前列，确保我军在未来高技术条件下的信息化战争中立于不败之地，紧密跟踪世界先进水平，借鉴国外的先进经验与先进技术发展国产电子检测仪器产业，围绕高技术条件下的信息化战争对武器装备ATE技术提出的新要求， 来指引和促进我军 ATE 技术的大发展。一、自动检测设备的概念为了完成武器装备系统的状态监控、性能测试和故障诊断诸方面的任务， 以计算机为核心， 将多种仪器或模块联接在一起的有机总体或系统，由计算机控制进行各种信号采集、 变换、 处理、 存贮、显示、管理和执行各种操作的测试系统或设备，称为ATE。显然，ATE是一个集测试、控制、通信和计算机（MC3） 为一体的计算机应用系统。二、
4、国内外发展方向根据武器装备和武器装备 ATE 发展情况，ATE 技术上的发展方向应是：模块化、通用化、智能化和标准化。 即总体结构应是模块化结构， 检测功能上实现通用化， 测控方式上形成智能化， 技术实现采用标准化。依据上述发展方向，今后ATE研制可以分为机内检测设备（BITE）和机外检测设备（ETE）两大类见图 1。图1 自动检测设备的分类技术基础研究与应用2 0 0 6 年第1 1 期国防技术基础21BITE装置在武器装备内部， 是武器装备整体的一部分。 它可以实现对武器装备的状态监控、 性能测试和故障诊断的单一或综合功能。 按照BITE控制机的分布形式，又可分为集中式 BITE 和分布式
5、 BITE。集中式 BITE 是由一个计算机集中控制和检测的系统，一般计算机就是武器装备系统的计算机或单独配置，它还可以充分采用武器装备系统的硬件和软件完成所要求的检测功能。分布式 BITE 是由一个计算机控制多个单片机的系统，对于较为繁杂的武器装备系统，就可由每个单片机控制一个分系统或组合，再在主机控制下实现整个武器系统的二级分布式控制和检测任务。分布式 BITE与集中式BITE相比，具有较明显的优点：既具有监测又具有控制功能；监控功能分散、 监测深度提高；可以实现遥控机内自动检测；由于采用单片机，提高了模块化、通用化和标准化的程度等等。 BITE一般应与武器装备研制同步进行，它们主要是用于
6、基层级维修，对武器装备进行在线检测。ETE 是与武器装备分离的自成系统的 ATE，根据需要它们可以设计成便携式、车载式或固定式，用于实现对武器装备的状态监控、性能测试和故障诊断的单一或综合功能。按照ETE发展的技术特点和具体应用，ETE又可分为专用ATE和通用 ATE。专用 ATE 是针对某一种武器的某一些检测内容专门设计的设备，主要用于基层级维修，对某一种武器装备进行检测，其发展方向是个人仪器或微机化仪器。 通用ATE是一种积木模块化的通用检测设备，主要用于中继级和基地级维修，对某一类或某几类武器装备进行检测。由于通用 ATE其模块化、标准化程度高，对不同武器装备检测时只要更换相应专用接口模
7、块即可完成检测功能， 因此一台通用ATE就可以满足各种维修级别的需要。通用 ATE 是我军 ATE 发展的主要方向。1 . 国外 A T E 发展现状西方发达国家对武器装备ATE系统的研制和应用十分重视，都制定了严格的维修制度和完善的发展规划。如代表国际武器装备ATE发展最高水平的美国陆、海、空三军均有自己完善的检测设备与技术发展规划：空军模块化自动检测设备（MATE）发展计划的目标是强化系统功能、 提高系统的通用性，为ATE设备的研制、生产和使用建立协调发展的条件；海军综合自动支援系统（CASS）发展计划致力于加强海军 ATE 的可测性工作和为海军的飞机、舰艇和卫星上的电子设备、导航、通信和
8、电子战系统等提供一种先进的综合自动支援系统；陆军的中级战场检测设备（IFTE）发展计划积极研究将人工智能应用于战场装备的维修等。其总的目标是：发展通用、多功能、抗干扰、小型化、模块化和基于 VXI总线的武器装备 ATE系统。简而言之，国外电子测量技术具有以下发展特点和动向：（1）军事电子技术是现代检测技术发展的主要动力之一；（2）检测技术与计算机技术同步发展；（3）微波毫米波检测仪器仍将是今后的发展重点；（4）通信和视频检测仪器是发展的热点；（5）综合便携式的集成化检测系统受到普遍重视；（6）VXI、PXI、LXI 等模块化仪器是关注的焦点；（7） 网络化、 数字化技术成为开拓的新亮点。2 .
9、 国内 A T E 发展现状我军ATE的发展从全盘引进、 仿制到自行研发，取得了举世瞩目的成就，生产规模和生产能力仅次于美、日、英、德、法，但这些检测仪器主要是中、低档仪器。仅就可靠性而言，国产检测仪器的可靠性指标一般在 3000h 左右，而国外一般在 1 0 0 0 0 h 以上，平均无故障时间为20000h30000h。从整体上看，我国在技术性能、制造工艺等方面与国际先进水平还存在很大差距，主要表现为：（1）ATE技术落后，绝大多数领域所需的自动检测系统和模块尚属空白；（2）多功能、通用测量仪器品种少，配套能力差，更新换代慢，主要性能指标低下；（3）数字化、智能化、自动化、标准化程度低，开
10、放性差；技术基础研究与应用22国防技术基础2 0 0 6 年第1 1 期（4） 新产品设计手段和工艺落后， 可靠性差。总之，落后的ATE技术与现代作战需求的矛盾日益突显，深入开展这方面的军事应用研究迫在眉睫。三、 武器装备ATE的发展趋向随着微电子技术、 计算机技术、 软件技术、 网络技术的高度发展及其在电子测量技术与仪器上的应用，测试理论、测试方法、测试领域以及仪器结构发生质的变化，冲破传统思维模式，构造新的测试理念已是测试技术革命的大势所趋。针对武器装备ATE不仅要求检测系统的功能强、精度高、体积小、重量轻、通用性强、机动性高、可靠性高，而且要求能适应现代化战争的恶劣环境，具有抗电磁干扰、
11、抗辐射、抗毁坏的生存能力等特点，结合国际自动检测技术的发展动态，可以预见，武器装备ATE技术必将产生深刻的变革。1 . D S P 并行处理技术的大规模应用DSP(Digital Signal Processor)是一种适于密集型数学运算与实时信号处理的微处理器。随着数字化信息时代的来临，DSP应用几乎遍及整个电子领域， 在通用数字信号处理、 语音处理、 图形 / 图像处理、自动控制、仪器仪表、通信等领域已被广泛的应用。尽管 VLSI 技术已经产生的峰值运算能力达每秒 10 亿次甚至数十亿次的高性能 DSP，但LSI技术的发展已经受到其开关速度极限的制约，进一步提高DSP主频所遇到的难度和付出
12、的成本越来越大。而现代实时信号处理对运算速度的巨大需求远远超出了单片 DSP 所能提供的处理速度（主频受限） ，如在雷达、声纳信号处理中，信号处理系统通常规模较大， 特别是以机载预警雷达、稀布阵雷达和成像雷达为代表的新一代雷达信号处理机，不仅实时性要求高、运算量大，而且数据吞吐量也大，多通道的雷达信号处理机数据总速率可达 40MHz，这对处理单元的输入 / 输出速度和处理机互连网络的通信能力都有很高要求。为此，在DSP系统的研制和设计中引入了并行处理技术，以实现实时性强、精度高、动态范围大和高数据吞吐量连接网络的大规模并行处理系统。这是一门综合性很强的应用领域，涉及到算法研究、VLSI设计理论
13、、系统结构、网络拓扑等多个方面， 目的是采用多个处理单元 （DSP） 同时对任务处理而减少执行时间。随着网络化、全分布式现场总线的发展，多DSP并行处理技术必将在 ATE 中发挥“神经中枢”的作用。DSP 厂家为适应这种需求，先后推出了并行DSP，而且一般都采用浮点 DSP 处理核，以适应当前和今后对精度、动态范围的需求。并行 DSP在传统DSP 基础上提供了如下两大功能：除了常用的与外部设备交换数据的外部总线、串口、中断、握手等信号线外，并行 DSP 提供了专门的并行控制口线，能够方便地构成多DSP并行处理系统。例如以 TMS320C4X 和 ADSP2106X 为代表的并行DSP为用户提供
14、了设计大规模并行系统的硬件基础，它们都提供了多个通信 （链路） 口， 并为共享总线系统的设计提供了相应的总线控制信号线，可以组成松耦合的分布式并行系统和紧耦合的共享总线式并行系统。2 . 可编程 A S I C 及 I S P 技术的广泛应用随着人们对集成电路认识的不断深化，从设计思想到使用观念都在更新。从最近几年国外发展的电子测量仪器来看，一个明显的趋势是线路设计采用规模尽可能大的可编程 A S I C 芯片（Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路） ，ASIC产品是将超大规模集成电路（VLSI）的工艺技术、计算机辅助设计（CAD） 、自
15、动检测技术 （ATE） 三者完美结合的丰硕成果。ASIC的推广为系统优化设计、 提高性价比和可靠性指标奠定了基础，它们使检测设备的结构更加紧凑、性能更加良好、可靠性更高，使自动检测系统的面貌为之一新。可编程 ASIC 在构筑电子系统时具有以下几方面的优越性：（1） 减小系统体积， 减轻重量， 降低功耗， 在大批量应用时，可显著降低系统成本；（2）采用可编程ASIC芯片进行系统集成后，外部连线减少，可靠性明显提高；（3） ASIC是针对专门应用而特别设计的， 系统、电路、工艺设计之间紧密配合，这种一体化的设计有利于获得前所未有的高性能系统；技术基础研究与应用2 0 0 6 年第1 1 期国防技术
16、基础23的检测系统， 其中许多硬件功能可直接由软件实现，系统具有极强的通用性和多功能性。随着虚拟仪器技术向纵深发展以及各项高新技术的进步，人们完全可以实现将电子实验室“装入”电脑的设想。VXI 总线是 VME 总线标准在仪器领域的扩展，它的问世，给电子测量仪器及检测系统带来一场深刻的革命。 其总线标准是一种在世界范围内完全开放的、 适用于不同厂家和不同应用领域的行业标准。 VXI总线系统具有标准化、 系列化、通用化、模块化的显著特点，集测量、计算、通信与控制（MC3）一体化。据国际发展动态，本类仪器将在很大程度上取代现在广泛应用的GPIB 总线系统和个人仪器系统。此外它还能充分发挥计算机的效能， 运用新的测量原理构成虚拟仪器，因而 VXI 系统有“未来仪器”和“未来系统”之称。4 . M C3一体化武器装备系统的完整性决定了用于实验鉴定及维护的检测系统更应具有完备性和优化的体系结构。目前，在常规兵器和航空、航天以及战略武器的检测中存在检测项目多而分散、检测设备繁多但互不相联的“摆地摊”现象，测控任务的统一性与整体性缺乏体系支持，系统缺乏综合试验鉴定和维护检测的能
