通用ATS总体技术指标确定方法研究与实现

季近健， 孟 晨， 王 成， 禹继法

（1.军械工程学院，河北 石家庄 050003；2.济南军区71573部队，山东 烟台 265200）

0 引 言

随着科学技术的高速发展，现代武器系统的自动化程度、综合化水平及技术密集程度不断提高，为了快速高效地完成多种武器系统的功能及其性能指标的检测、故障诊断与维修检测等技术保障任务，通用自动测试系统（automatic test system，ATS）已经在军事领域发挥着越来越重要的作用。能否对通用ATS进行全面有效的计量，保证其量值的准确、统一是确保通用ATS完成任务的关键。对于通用ATS的总体技术指标确定的准确程度直接影响计量结果的判断。所以结合通用ATS自身特点，对其总体技术指标进行合理有效地分析与评定是确保通用ATS计量工作的重要方面。

1 通用ATS总体技术指标确定的特点

目前，自动测试系统已经由专用测试设备、台式测试系统发展到第三代基于PXI、VXI总线的模块化自动测试系统，并且逐渐实现开放性、标准化和通用化，其结构如图1所示。随着通用ATS的测试资源不断增多、功能逐步强大，通用ATS的总体技术指标确定有其不同以往的特点：

（1）通用ATS中存在大量的测试资源。测试资源及控制计算机都通过总线连接成一个整体，并且所有的输入、输出信号经过阵列接口、矩阵开关、高频开关、微波开关及连接电缆等连接设备在连接器接口处（即图1中的计量接口处）通过适配器与武器装备连接。在这个过程中会造成信号的损失，尤其是射频信号源和微波信号源特别容易受到外界因素的影响和干扰。然而ATS的计量是在计量接口处进行计量，所以总体技术指标以计量接口处的信号指标为标准，而不能以单个设备或者仪器的信号指标作为系统的指标。为了使计量测试结果能真实反映对测量仪器的实际应用情况，ATS总体技术指标的不确定度评定应综合考虑各个信号通道带入的影响[1]。

图1 通用ATS系统结构图

（2）采用虚拟仪器技术进行通用ATS的操作。虚拟仪器技术是自动测试系统领域里程碑式的发展，极大地推动了测试技术的进步。这种“软件就是仪器”的技术直接将人们需要的各类数据显示在面板上，极大方便了数据信息的获取，提高了数据信息的处理效率，有利于总体技术指标的不确定度分析和评定。

（3）部分测试设备的性能指标精度非常高，与现役的武器装备实际要求的精度相差较大，在这种情况下，如果按照测试设备的指标进行计量，则要求计量资源的指标更高。由此不仅造成资源的浪费，而且随着技术指标的提高，仪器的价格会大大提高，从而造成巨大的经济浪费。所以通用ATS总体技术指标应结合实际UUT的需求精度，并考虑将来的扩展能力来确定。这样既可满足测试要求，又可以降低计量资源性能要求，具有可扩展性。

2 通用ATS总体技术指标确定的原则

针对通用ATS总体技术指标确定的特点，按照文献[2]～文献[4]国军标的要求，结合以往计量数据的分析情况，实际应用中确定总体技术指标应遵循以下4条原则[5-6]：

（1）由于要保证仪器的精度，在确定检定周期时按照“木桶原则”以检定周期最小的仪器的检定周期为ATS的检定周期，一般取一年，而现代仪器的技术指标的变化基数至少为一年，所以确定总体技术指标时不用考虑时间的影响；另外，由于在通用ATS机箱内部安有专用的温控装置，将其环境温度控制在正常工作下，所以也不用考虑温度的影响。

（2）ATS中的激励类资源都配有对应的专用电缆，已经综合考虑了其不确定度的情况，所以测试不确定度比的最小值为1∶1，以激励信号源本身的技术指标得到系统总体技术指标。

（3）若UUT的允许误差极限远大于测试资源，且信号受传输过程影响较小，可依据UUT参数按一定的测试不确定度比（一般取4∶1）得到总体技术指标。

（4）若测试资源相关参数受传输通道影响较大，应考虑信号传输中间过程各种因素的影响，结合信号传输的媒介情况给出修正值并进行不确定度评定。

3 通用ATS总体技术指标的不确定度分析与评定

按照上文中的通用ATS总体技术指标确定的原则，对ATS内部资源进行总体技术指标确定时，由于测试资源较多，会遇到大量的计算问题，而且许多的计算问题都是带有小数点的运算，许多的运算都是利用相同的公式，这无疑会影响计算速度以及增大计算量，例如：已知使用的连接电缆是Agilent 85132E，其稳定性参数是0.22 dB，包含因子是，由连接电缆产生的B类不确定度为0.22/=0.127dB，其他类似的仪器受Agilent 85132E电缆影响时，也需要进行同样的运算才能得到数据[7-8]。

基于以上原因，并且考虑到项目的软件开发环境是LabWindows/CVI9.0，在项目开发初期进行ATS总体技术指标的确定时，决定将总体技术指标的确定运算过程用软件的方式实现。因此，开发了基于LabWindows/CVI的通用ATS总体技术指标确定工具，该工具主要分为激励类资源和测试类资源两部分。其总体程序流程图如图2所示。

第一部分是针对激励类资源，根据确定原则（2），由激励信号源本身的技术指标按照测试不确定度比的最小值1∶1直接得到系统总体技术指标，其形式如图3所示。主要程序过程及代码：

图2 总体程序流程图

图3 通用ATS总体技术指标

第二部分是针对测试类资源，根据确定原则（3）和原则（4），将测试类资源分为受传输通道影响较小和受传输通道影响较大两种情况，分别按照不同的算法得出总体技术指标。当测试类资源受传输通道影响较小时，按照确定原则（3）得出总体技术指标比较简单；当测试类资源受传输通道影响较大时，必须分别计算A类不确定度和B类不确定度，进而得出标准不确定度以及扩展不确定度，其形式如图4所示。

图4 通用ATS总体技术指标确定工具（激励类资源）

主要程序代码为：

这个工具极大地方便了总体技术的确定。其优点主要有：（1）计量的速度和精度都比用计算器进行人工操作更有优势；（2）可以同时将总体技术指标按照规范的形式保存在SQL数据库（项目中用数据库进行计量结果、测试数据的管理等）中，之后进行计量检定和校准时直接可以从数据库中调用，节省计量时间；（3）同时也避免大量的总体技术指标数据进行手动录入时出现的误录错录现象，利用此工具可以实现全自动化处理，大大加快项目开发进度。

4 结束语

通用ATS总体技术指标是ATS计量工作中一个重点难点问题，该文根据ATS总体技术指标确定的特点，提出在确定总体技术指标时应该遵循的原则，并设计出方便实用的ATS总体技术指标确定工具，极大地提高了总体技术指标确定的精度和速度。而且为后续的检定和校准需要用到总体技术指标提供条件，只需到数据库中调用即可，大大提高后续的工作效率，在实际项目开发中得到了良好的体现，发挥了充分的优势。

[1] 高运征，万晓冬，杨春英.机载ATE总体技术指标确定方法的研究[J].计算机测量与控制，2008，16（3）：304-305.

[2]GJB3756-1999，不确定度的表示及评定[S].北京：总装备部军标出版发行部，1999.

[3]GJB2715-1996，国防计量通用术语[S].北京：总装备部军标出版发行部，1996.

[4]GJB5109-2004，装备计量保障要求——检测与校准[S].北京：总装备部军标出版发行部，2004.

[5] 刘贤忠，许爱强，龚国平.ATS（自动测试系统）中系统不确定度的处理[J].现代电子技术，2008（9）：70-72.

[6] 纪明霞，吴凌燕，丁国臣.从计量角度探讨机载ATE技术指标的确定[J].计测技术，2007，27（1）：1-2.

[7] 贺芳.测量不确定度评定的步骤及方法浅析[J].计量与测试技术，2005，32（5）：36-37.

[8] 高运征.某型ATE自动计量方法的研究与实现[D].南京：南京航空航天大学，2007.

[9] 徐永杰，陆绮荣，李静，等.一种虚拟测试系统的不确定度研究[J].微计算机信息，2008，24（1）：81-82.

[10]吴石林，张玘，王丹.自动测试系统测量不确定度评定新方法[J].电子测量与仪器学报，2008，22（6）：54-58.