基于TEAMS軟件的空空導彈測試性建模方法＊

秦文娟，王 魁

（中國空空導彈研究院，河南洛陽 471009）

0 引言

多信號流圖模型（multi－signal flow model）是由Somnath Deb等于1994年提出，并由美國Qualtech系統公司（簡稱QSI）引入其測試性工程和維修系統軟件（TEAMS）方案中。TEAMS軟件通過對產品構建多信號流圖模型，能夠完成對產品的測試性分析和預計，可靠性分析，故障模式、影響及危害度分析以及故障診斷等功能[1]。

國內研究人員對多信號流圖模型及TEAMS軟件開展了一定的研究，但在實際工程應用中，如何利用多信號流圖模型思想，利用TEAMS軟件進行測試性建模，如何確定建模所必須的功能、故障、測試點及其相互關聯關系，目前并沒有一個詳細、規范的方法。

文中結合空空導彈系統特點，討論一種適合于空空導彈的基于TEAMS軟件的測試性建模方法。

1 多信號流圖模型建模

多信號流圖模型是在系統結構和功能分析基礎上，以分層有向圖表示信號流導向和各組成單元（故障模式）的構成及相互連接關系，并通過定義信號（功能）以及組成單元（故障模式）、測試與信號之間的關聯性來表征系統組成、功能、故障及測試之間相關性的一種模型表示方法。多信號流圖模型中的信號（功能）是指表征系統或其組成單元特性的特征、狀態、屬性及參量，既可以為定量的參數值，又可以為定性的特征描述，并能夠區分為正常和異常兩種狀態，相應測試結論為通過或不通過。在多信號流圖模型中，組成單元的故障模式根據作用結果不同分為兩類：功能故障（組成單元故障導致系統喪失部分功能，系統工作不完全中斷）和完全故障（組成單元故障導致系統喪失主要功能，工作完全中斷）。

多信號流圖模型的提出者認為測試性建模應從信號的多維屬性著手，識別系統中與元件相關的信號屬性和測試檢測到的信號屬性，在兩者之間建立因果關系。從形式上講，多信號流圖模型由下列元素組成[2－4]：

1）有限的系統構成元件集C ＝ ｛c1，c2，…，cl｝；

2）系統相關的獨立信號集V ＝ ｛v1，v2，…，vk｝；

3）n維有限的可進行測試集T ＝ ｛t1，t2，…，tn｝；

4）np維可用測試點集TP ＝ ｛tp1，tp2，…，tpp｝；

5）每個測試點TPp對應一組測試集SP（TPp）；

6）每個元件ci影響一組信號集SC（ci）；

7）每個測試tj檢測一組信號ST（tj）；

8）有向圖DG＝｛C，TP，E｝，其中，有向圖的邊E表示系統的物理連接。

從概念上講，多信號流圖模型覆蓋了多個信息流模型，模型更接近系統的物理結構。另外，由于模型中的信號是獨立的，信號之間不會相互影響。這些特征，使多信號流圖模型建模方便、模型的集成和驗證都相對簡單，并降低了模型的失真。

2 基于TEAMS的空空導彈測試性建模方法研究

2.1 多信號流圖模型改進

文中結合空空導彈特點，通過工程實踐應用，對多信號流圖模型組成元素進行了補充和改進。形成了適合空空導彈的多信號流圖模型集。

1）建立層次化有限的系統構成元件集C＝｛C1，C2，…，Cl｝，其中Cj＝ ｛cj1，cj2，…，cjm｝，1≤j≤l；

2）元件集I／O 端口信號集Vj＝ ｛vj1，vj2，…，vjk｝，V′j＝ ｛v′j1，v′j2，…，v′jm｝；

3）建立元件的故障模式集：F（cjm）＝ ｛Mjm，Fjm，Ajm｝；

4）有限維的試驗測試項目集T ＝ ｛t1，t2，…，tn｝，其中每個測試項目的測試集為Ti＝ ｛ti1，ti2，…，tip｝，1≤i≤n；

5）測試集中的每個測試對應一組元件故障現象：G（tip）＝ ｛Ajm｝；

6）每個元件Cj對應一組端口信號集SC（Cj）＝｛Vj，V′j｝；7）每個測試ti檢測一組信號ST（ti）＝ ｛Vi，V′i｝；8）有向圖DG ＝ ｛C，T，E｝，其中，有向圖的邊E表示系統的物理連接。

2.2 測試性建模方法研究

應用改進的多信號流圖模型集，研究適合于空空導彈的基于TEAMS軟件的測試性建模方法，具體如下：

1）分析產品功能結構組成，建立系統構成元件集

首先分析某型空空導彈的產品概況及組成，包括產品的基本工作原理。以產品各級別的可更換單元為依據，確定產品的功能結構組成，并約定其層次，構建產品的功能結構樹。

基本劃分原則：以產品的功能單元為劃分的基本原則，進而以每一級別的可更換單元為基礎，同時兼顧功能劃分，直至要求的最低可更換單元。

空空導彈結構一般劃分為：全彈、艙段、組件、分組件、電路板、元部件等。結合功能特性，確定其功能結構單元，約定其層次，定義為：System級、Subsystem級、LRU級、SRU級、MODULE級、SUBMODULE級、COMPONENT級。

以某型空空導彈伺服系統組件為例，以樹狀圖的形式描述其功能結構組成，如圖1所示（圖中只列出梗概部分，細節部分略去）能夠清楚表述產品層次關系。

圖1 功能結構樹

2）確定I／O端口信號集

針對已劃分的各個功能結構單元，明確其輸入、輸出端口信號名稱，每個元件cj對應一組端口信號集SC（cj）＝ ｛Vj，V′j｝。

表1 產品單元組成與故障清單

3）確定故障模式集

針對已劃分的功能結構模塊，分別描述其故障模式，故障發生頻率，故障現象，滿足F（cjm）＝ ｛Mjm，Fjm，Ajm｝。

表2 產品故障清單

4）確定測試類別和測試項目

空空導彈各級產品的測試內容依據其所處的科研狀態不同而不同。以產品的交付為線索，梳理產品在不同交付階段的試驗內容及測試項目，并對不同階段的測試進行系統分析。確定試驗測試項目集T＝｛伺服系統交付試驗，全彈交付試驗，導彈內場測試｝。

表3 產品Ti試驗測試項目

5）建立測試性模型

在TEAMS軟件中，依據前述信息形成有向圖，添加測試以及相互關聯關系，建立測試性模型。

2.3 測試性建模方法應用

將該方法應用在某型空空導彈伺服系統，通過建模方法的5個步驟，形成測試性建模的規范輸入，確定組件功能結構組成、故障模式集合以及測試類別和測試項目等內容。并據此建立組件測試性模型，開展基于軟件測試性分析，得到組件的故障檢測率，故障隔離率，如表4所示，同時還能得到表征系統測試性信息的D矩陣、未檢測故障等相關信息。

表4 某型空空導彈伺服系統在不同交付階段下的測試性指標

通過對D矩陣、未檢測故障等信息分析可知，依據該建模思路建立的模型能夠較為全面地描述組件各組裝等級的功能模塊，及其在相應功能模塊下的測試信息。

3 結論與展望

文中提出了一種適用于空空導彈的測試性建模方法，并通過實例驗證了該方法的可行性和有效性。為空空導彈領域測試性建模提供了應用范例，有助于測試性建模和分析工作的推廣和應用。

[1]劉海明，易曉山.多信號流圖的測試性建模與分析[J].中國測試技術，2007（1）：49－50.

[2]連光耀，黃考利，呂曉明.基于混合診斷的測試性建模與分析[J].計算機測量與控制，2008（5）：601－603.

[3]楊智勇，許愛強，牛雙誠.基于多信號模型的系統測試性建模與分析[J].工程設計學報，2007，14（5）：364－368.

[4]李天梅，邱靜，劉冠軍.基于多信號流圖的測試性驗證試驗樣本選取方法[J].系統工程與電子技術，2008（11）：2284－2286.

[5]田仲，石君友.系統測試性設計分析與驗證[M].北京：北京航空航天大學出版社，2003.