基于ABBET的雷达ATS体系结构

卢旻昊

(中国电子科技集团公司第二十八研究所,南京 210007)

基于ABBET的雷达ATS体系结构

卢旻昊

(中国电子科技集团公司第二十八研究所,南京 210007)

摘要：面向信号的ATS体系结构在当前雷达ATS的开发和应用中存在诸多局限。本文分析了雷达ATS的相关特性,围绕特性需求在ABBET标准基础上提出5层雷达ATS体系结构。对各层的作用、机制进行了深入探讨,给出相关概念描述,并基于5层体系结构阐述了基础框架与扩展框架的实现方式。该体系结构在雷达ATS研制工作中已有运用,能够反映系统特性,可以为新一代雷达ATS的开发提供新的研究思路。

关键词:ABBET;雷达ATS;体系结构

0引言

目前,雷达自动测试系统(ATS)大多采用面向信号的ATS体系结构。该体系结构主要关注ATS的通用性、互换性问题,其基本思想是:在仪器驱动层面采用设备无关协议对仪器的测试能力进行描述,并提供统一的、完备的驱动接口,从而实现了测试设备的互用;在测试控制层面以某一类型“信号”作为测试需求定义的基本单位,并采用信号分类简化测试控制过程,通过平台无关的“信号”定义实现了测试程序集(TPS)的跨平台使用[1-2]。

近年来,随着雷达系统技术的发展,面向信号的雷达ATS体系结构逐渐遇到瓶颈,主要表现在以下方面:(1)在被测信号方面,信号频率上升、信号关联程度提高,传统仪器及其以IVI为代表的仪器驱动已无法满足被测件的测试需求;(2)在雷达系统设计方面,其集成化程度迅速提高,以分系统为基础划分的领域边界愈渐模糊,信号形式日趋多样化,导致信号分类的抽象、简化效用大幅降低;(3)在雷达综合保障的应用需求方面,传统的三层维修体系趋向融合,新一代ATS必然是结合雷达中央BIT、雷达系统检测、LRU检修的一体化综合保障平台,面向信号的体系结构在其测试项目组织、TPS构建等方面与系统级综合保障平台相比有较大差异。

国内外一些研究人员提出了基于ABBET的ATS体系结构,但其结构框架、测试组织方式本质上仍未脱离面向信号的体系结构。

本文在ABBET基础上提出一种ATS体系结构,用以解决雷达ATS研发过程中的上述问题。

1ABBET体系结构的指导思想[3]

IEEE1226(ABBET)标准作为广域测试环境的指导性标准,其指导思想可归纳为以下两点:

(1) 在基础框架(FoundationFramework)层次,根据实际应用要求以及特定领域的规范[1]对功能模块按照测试对象(TestObject)的方式进行封装,向上层提供应用接口。

(2) 在扩展框架(ExtensionFramework)层次,通过测试应用框架(TestApplicationFramework)对基础框架提供的功能模块进行组织、抽象、管理,并向特定的应用程序与开发工具提供测试对象、测试技术、测试资源、测试需求等相关服务[1]。

图1　ABBET体系架构

ABBET实质上提出了一个广义的、完全开放的 “测试资源库”,基于库中的相关资源,根据领域特点进行重构,从而快速组装形成应用测试系统。基于以上思路,ATS架构设计的实质是对“测试资源库”组织、运行、管理方法的讨论与研究。

2雷达ATS体系结构设计

体系结构设计是构建雷达ATS的核心,为满足新一代雷达系统的测试需求与发展趋势,其ATS体系结构体现出一定的系统特性。本文在分析系统特性的基础上构建雷达ATS体系结构。

2.1雷达ATS体系结构特性

从新一代雷达ATS的需求出发,对比现有系统进行分析,雷达ATS体系结构应具有以下功能需求:

(1) 快速重组和重配置[4]

通过IEEE1641、ATML等标准,现有的ATS已基本实现了传统测试设备(主要是IVI支持的8类测试仪表)的互换性以及TPS的可移植性。而新一代雷达ATS更加依赖以专用测试设备、BITE以及系统、分系统特定领域内分析、测试、诊断算法等组成的非标测试资源。因此,雷达ATS不但需要考虑标准资源,更加应该考虑以非标准测试资源为主的组织内部资源库的整合应用情况。快速重组和重配置是指从当前测试资源库中快速提取相关资源,构建新ATS的能力。

(2) 易于理解与透明性

在当前雷达系统的研制过程中,测试与研发相互结合得愈加紧密。测试需求的提出、测试用例的构建往往需要由系统、分系统的设计人员负责。易于理解与透明性是指测试用例的开发、ATS的使用应直接面向测试需求、屏蔽测试项目执行与设备控制过程,从而易于被用户理解与掌握。

(3) 并行性

随着雷达系统规模与集成度的提升,为满足雷达中央BIT、雷达系统检测需求,提高测试效率,ATS应具备并行测试与综合判断的能力。并行性是指多个测试项目同时执行、数据分析同时开展、根据多数据统一决策的能力。

2.2基于ABBET的雷达ATS体系结构

本文在ABBET体系架构基础上提出了新的层次化体系架构,如图 2所示[5]。

图2　基于ABBET的雷达ATS体系结构

该体系结构包括测试资源层、对象汇聚层、测试调度层、基础展示层与应用程序层。其中,基础资源层对应ABBET体系架构的基础框架,顶层应用程序层对应ABBET体系架构的应用程序和开发工具,扩展框架分为对象汇聚层、测试调度层与基础展示层。

该体系机构围绕其功能需求进行设计:在基础资源层构建可复用的测试资源库,在此基础上实现ATS的快速重组和重配置;对象汇聚层负责处理测试资源同步与并发的管理;通过对象汇聚层、测试调度层、基础展示层进行多层组合与封装,实现图形化的开发与展示,满足用户对易于理解与透明性的需求。

2.3基础资源层

基础资源层实现了相对稳定的 “测试资源库”,组织内部、外部可复用资源经过简单的面向对象封装,即可纳入库中,并进行分类、索引。

测试资源库的实现需要项目、技术的积累,其整合了ATS、被测对象、外部标准等所有相关资源,是快速重组和重配置形成新ATS的基础。

测试对象的设计借鉴面向对象的Bridge模式,采用接口和实现分离的方法。测试资源的基本单位是方法或属性,方法/属性组成接口,再经封装成为测试对象,如图 3所示。

图3　ATS测试资源的组织方式

基于ABBET的雷达ATS体系结构中测试资源库分为集成库与非集成库。任意测试相关资源经面向对象封装后,均可纳入非集成库;非集成库的资源分类、拆解、组合形成基本的、具备一定通用性的操作单元,经测试后纳入集成库。库中的测试资源之间可互相组合复用,但集成库不得使用非集成库的资源。

集成库与非集成库中方法或属性均采用关键词(KeyWord)进行检索。

基础资源层将测试资源分为以下6种测试对象:

(1) 设备及驱动包括通用、专用测试设备及设备与被测对象的控制程序;

(2) 处理算法包括特定测试信号的处理算法及软件;

(3) 描述定义指测试过程、信号、被测对象信息等基本测试定义的相关接口,如支持IEEE1445、IEEE1641、Atlas、Atml的相关接口等;

(4) 测试过程算法用以支持不同测试与诊断算法的接口集合,包括依赖模型、故障字典、IEEE1232等;

(5) 标准测试过程用户利用开发工具定义的具备一定通用性的测试过程,可纳入集成库;

(6) 应用支撑包括界面元素、显示控件、标准视图等应用程序的相关模块。

2.4对象汇聚层

对象汇聚层是在基础资源层检索、抽取相应的测试对象、接口及方法/属性,并按当前ATS需求对其进行二次封装后形成ATS内部方法集,是实现ATS快速重组和重配置的过渡层。

对象汇聚层的作用有:

(1) 处理基础资源层方法/属性的同步与并发关系,这是满足ATS并行性的关键。主要处理的内容包括测试设备互斥访问、测试对象实例的管理及运行状态的维护。

(2) 实现描述定义与其他测试对象的关联。ATS通过描述定义方法/属性,读取预先设定的测试数据、信号、先验知识、展示方式等,并将其作为其他方法的输入。基础资源层主要考虑测试资源的通用性及可复用性,对于其中细粒度、设备相关的资源,需要在对象汇聚层对抽取的资源进行重新组合或封装。

2.5测试调度层

测试调度层负责ATS的测试控制,为测试过程的执行提供了统一的运行架构。关于测试调度层给出如下定义:

定义1:测量(MEAS)。测量指采用测试设备对被测对象施加或采集信号,经过计算形成相关数据的过程。测量之间可嵌套。

MEAS:=|

定义2:判断(JUDGE)。判断指根据测量或判断的产生的结果集,采用相应算法对结果集进行分析,给出后续动作的过程。

JUDGE:=

以上定义中,ACT表示动作,即对象汇聚层提供的方法;RESULT表示经测试后形成的结果,即原始测试数据;PRE表示本次测量的注释、文档或图形表示,用以支持测试方法的预先定制及测试过程的动态展示;ARITH表示判断中采用的算法,同样为对象汇聚层提供的方法;NEXT表示后续测量或判断,即NEXT:=;RESULT_SET表示结果集,指测量生成的相关数据或结果集自身组成的集合,即RESULT_SET:={RESULT_SET}|。

测量、判断是基于ABBET的雷达ATS测试过程的基本单元,具备并发运行能力。通过后续测量/判断指向,测试调度层将测试过程的拓扑结构定义为具备一个起始节点及一个终结点的有向图[6]。测试过程执行的示意图如图 4所示。

图4　测试过程拓扑结构示意图

有向图中,测量至测量、测量至判断之间的关联是预先规划的,而判断的后续测量或判断可预先规定,也可根据当前的结果集,采用预定算法现场决定。有向图的终结点为判断节点,是故障诊断与故障隔离的执行结果。此时,有向图的拓扑结构仅仅反映了测试按顺序或并行执行的情况,与故障隔离算法无关[7]。

根据定义1,在测量之间,测量对判断可作嵌套。因此,测试过程中预先规定的部分可作为测试过程中的一个整体进行复用。

2.6基础展示层

基础展示层为界面元素、显示控件、用户视图的集合。其中,用户视图封装了用户输入处理、测试过程中的图形显示等。基础展示层将用户视图从应用程序布局中独立出来,使具备相对固定模式的显示、操作成为可复用模块。

基础展示层中,测试过程显示的最小单位是测量和判断,二者的定义中包括注释、文档或图形表示,由相关视图负责显示。

2.7应用程序层

应用层是面向用户的界面,负责将基础展示层的视图和模块整合入统一应用程序中。

开发工具包括信号定义、测试过程定义、辅助信息的图形编制环境。

3基于ABBET的雷达ATS体系结构框架实现

3.1基础框架

在基于ABBET的雷达ATS体系结构的基础框架内,规定了测试资源库的构建及组织方式。

图5　基础框架体系示意图

如图5所示,在资源的通用性方面,从单一项目资源复用成为组织资源,再到通用资源,根据其可适用范围进行分类[8]。

在资源的复用层次方面,对象汇聚层、测试调度层、基础展示层,各层次资源均可作为上层复用的对象。

测试资源库的建立,使ATS开发过程由自顶向下规划,自底向上实现的开发过程,转变为模块化拼装,增量式开发。

ATS系统发展至今,各单位均积累了相当多的各类测试资源,对现有资源进行分类、重组、规范化,并形成资源的迭代更新,是实现ATS快速重组和重配置的关键。

3.2扩展框架

基于ABBET的雷达ATS体系结构扩展框架的体系结构如图6所示。

图6　扩展框架体系示意图

扩展框架体系在对象汇聚层基础上实现了多次抽象。基于测量可迭代的特性,基本测量与判断组成测试子过程,测试子过程又可迭代形成测试项目,从而形成测试过程。

通过在测试调度层的4次抽象,将基本的算法与设备相关驱动等汇聚成为可复用的测试项目,可提高设备透明性,简化测试过程的描述,更加符合用户的使用习惯。

4结束语

本文讨论了雷达ATS领域的研究现状,总结分析了雷达ATS的相关特性,在此基础上提出了基于ABBET的5层体系结构。该体系结构的基础资源层实现了相对稳定的 “测试资源库”,通过各种类型的资源复用,实现ATS快速重组和重配置;通过对象汇聚层处理ATS资源的并发,并在测试调度层提供了逻辑支持;测试调度层给出了测试过程的描述、定义方式,通过多层抽象,实现了对于具备测试项目执行与设备控制过程的透明性,从而易于被用户理解;基础展示层则实现了用户视图的可复用性,使其能够快速应用于不同的界面框架。本文提出的基于ABBET的雷达ATS体系结构已用于某雷达ATS产品的研制。实际应用表明本文提出的基于ABBET的5层雷达ATS体系结构满足当前与新一代雷达ATS的特性,能够为未来雷达ATS研究与开发提供参考。

参考文献:

[1]钟建林,何友,齐玉东.基于IEEE1641标准的自动测试系统体系结构[J].计算机测量与控制,2009,17(5).

[2]王怡苹,汪定国,吴忠德.面向信号的ATS测试软件结构及相关模型[J].海军航空工程学院学报,2013,28(2).

[3]IEEEStd1226-1998.IEEETrial-UseStandardforABroad-BasedEnvironmentforTest(ABBET)[S].

[4]McQuillenT.DealingwiththemultitudesoflegacyTPSs[C]//IEEEAUTOTESTCON.California,2012:169-172.

[5]赵忠文,戴迎春,宋楠.军用测试仪器及测试技术发展分析[J].计算机工程与应用，2011,47(85).

[6]王勉宇.基于图论的过程故障诊断研究[D].浙江大学硕士论文,2002.4.

[7]王和明,王菊.浅谈自动测试系统的发展与不足[J].飞航导弹,2014(6).

[8]刘福军,蔡德咏,孟晨,尹晓虎,汤宫民,梁青果.下一代自动测试系统体系结构研究进展[J].计算机测量与控制,2015,23(2).

RadarATSarchitecturebasedonABBET

LUMin-hao

(No.28ResearchInstituteofCETC,Nanjing210007)

Abstract:The signal-oriented ATS architecture has many limitations in the development and application of the current radar ATS. The characteristics of radar ATS are analyzed, and according to the feature requirements, the five-layer radar ATS architecture is proposed based on the ABBET standards. The functions and mechanism of each layer are discussed in depth with relevant concept descriptions. Besides, the implementation methods of the foundation framework and the extension framework are elaborated based on the five-layer architecture. The architecture has been used in the development of radar ATS, and can reflect the characteristics of the system, providing a new research idea for the development of the new generation radar ATS.

Keywords:ABBET; radar ATS; architecture

收稿日期:2016-05-15

作者简介:卢旻昊(1979-),男,工程师,硕士,研究方向:情报侦察设备的研制与保障。

中图分类号:TP29

文献标志码:A

文章编号:1009-0401(2016)02-0061-05