基于ABBET的雷達ATS體系結構

盧旻昊

(中國電子科技集團公司第二十八研究所,南京 210007)

基于ABBET的雷達ATS體系結構

盧旻昊

(中國電子科技集團公司第二十八研究所,南京 210007)

摘要：面向信號的ATS體系結構在當前雷達ATS的開發和應用中存在諸多局限。本文分析了雷達ATS的相關特性,圍繞特性需求在ABBET標準基礎上提出5層雷達ATS體系結構。對各層的作用、機制進行了深入探討,給出相關概念描述,并基于5層體系結構闡述了基礎框架與擴展框架的實現方式。該體系結構在雷達ATS研制工作中已有運用,能夠反映系統特性,可以為新一代雷達ATS的開發提供新的研究思路。

關鍵詞:ABBET;雷達ATS;體系結構

0引言

目前,雷達自動測試系統(ATS)大多采用面向信號的ATS體系結構。該體系結構主要關注ATS的通用性、互換性問題,其基本思想是:在儀器驅動層面采用設備無關協議對儀器的測試能力進行描述,并提供統一的、完備的驅動接口,從而實現了測試設備的互用;在測試控制層面以某一類型“信號”作為測試需求定義的基本單位,并采用信號分類簡化測試控制過程,通過平臺無關的“信號”定義實現了測試程序集(TPS)的跨平臺使用[1-2]。

近年來,隨著雷達系統技術的發展,面向信號的雷達ATS體系結構逐漸遇到瓶頸,主要表現在以下方面:(1)在被測信號方面,信號頻率上升、信號關聯程度提高,傳統儀器及其以IVI為代表的儀器驅動已無法滿足被測件的測試需求;(2)在雷達系統設計方面,其集成化程度迅速提高,以分系統為基礎劃分的領域邊界愈漸模糊,信號形式日趨多樣化,導致信號分類的抽象、簡化效用大幅降低;(3)在雷達綜合保障的應用需求方面,傳統的三層維修體系趨向融合,新一代ATS必然是結合雷達中央BIT、雷達系統檢測、LRU檢修的一體化綜合保障平臺,面向信號的體系結構在其測試項目組織、TPS構建等方面與系統級綜合保障平臺相比有較大差異。

國內外一些研究人員提出了基于ABBET的ATS體系結構,但其結構框架、測試組織方式本質上仍未脫離面向信號的體系結構。

本文在ABBET基礎上提出一種ATS體系結構,用以解決雷達ATS研發過程中的上述問題。

1ABBET體系結構的指導思想[3]

IEEE1226(ABBET)標準作為廣域測試環境的指導性標準,其指導思想可歸納為以下兩點:

(1) 在基礎框架(FoundationFramework)層次,根據實際應用要求以及特定領域的規范[1]對功能模塊按照測試對象(TestObject)的方式進行封裝,向上層提供應用接口。

(2) 在擴展框架(ExtensionFramework)層次,通過測試應用框架(TestApplicationFramework)對基礎框架提供的功能模塊進行組織、抽象、管理,并向特定的應用程序與開發工具提供測試對象、測試技術、測試資源、測試需求等相關服務[1]。

圖1　ABBET體系架構

ABBET實質上提出了一個廣義的、完全開放的 “測試資源庫”,基于庫中的相關資源,根據領域特點進行重構,從而快速組裝形成應用測試系統。基于以上思路,ATS架構設計的實質是對“測試資源庫”組織、運行、管理方法的討論與研究。

2雷達ATS體系結構設計

體系結構設計是構建雷達ATS的核心,為滿足新一代雷達系統的測試需求與發展趨勢,其ATS體系結構體現出一定的系統特性。本文在分析系統特性的基礎上構建雷達ATS體系結構。

2.1雷達ATS體系結構特性

從新一代雷達ATS的需求出發,對比現有系統進行分析,雷達ATS體系結構應具有以下功能需求:

(1) 快速重組和重配置[4]

通過IEEE1641、ATML等標準,現有的ATS已基本實現了傳統測試設備(主要是IVI支持的8類測試儀表)的互換性以及TPS的可移植性。而新一代雷達ATS更加依賴以專用測試設備、BITE以及系統、分系統特定領域內分析、測試、診斷算法等組成的非標測試資源。因此,雷達ATS不但需要考慮標準資源,更加應該考慮以非標準測試資源為主的組織內部資源庫的整合應用情況。快速重組和重配置是指從當前測試資源庫中快速提取相關資源,構建新ATS的能力。

(2) 易于理解與透明性

在當前雷達系統的研制過程中,測試與研發相互結合得愈加緊密。測試需求的提出、測試用例的構建往往需要由系統、分系統的設計人員負責。易于理解與透明性是指測試用例的開發、ATS的使用應直接面向測試需求、屏蔽測試項目執行與設備控制過程,從而易于被用戶理解與掌握。

(3) 并行性

隨著雷達系統規模與集成度的提升,為滿足雷達中央BIT、雷達系統檢測需求,提高測試效率,ATS應具備并行測試與綜合判斷的能力。并行性是指多個測試項目同時執行、數據分析同時開展、根據多數據統一決策的能力。

2.2基于ABBET的雷達ATS體系結構

本文在ABBET體系架構基礎上提出了新的層次化體系架構,如圖 2所示[5]。

圖2　基于ABBET的雷達ATS體系結構

該體系結構包括測試資源層、對象匯聚層、測試調度層、基礎展示層與應用程序層。其中,基礎資源層對應ABBET體系架構的基礎框架,頂層應用程序層對應ABBET體系架構的應用程序和開發工具,擴展框架分為對象匯聚層、測試調度層與基礎展示層。

該體系機構圍繞其功能需求進行設計:在基礎資源層構建可復用的測試資源庫,在此基礎上實現ATS的快速重組和重配置;對象匯聚層負責處理測試資源同步與并發的管理;通過對象匯聚層、測試調度層、基礎展示層進行多層組合與封裝,實現圖形化的開發與展示,滿足用戶對易于理解與透明性的需求。

2.3基礎資源層

基礎資源層實現了相對穩定的 “測試資源庫”,組織內部、外部可復用資源經過簡單的面向對象封裝,即可納入庫中,并進行分類、索引。

測試資源庫的實現需要項目、技術的積累,其整合了ATS、被測對象、外部標準等所有相關資源,是快速重組和重配置形成新ATS的基礎。

測試對象的設計借鑒面向對象的Bridge模式,采用接口和實現分離的方法。測試資源的基本單位是方法或屬性,方法/屬性組成接口,再經封裝成為測試對象,如圖 3所示。

圖3　ATS測試資源的組織方式

基于ABBET的雷達ATS體系結構中測試資源庫分為集成庫與非集成庫。任意測試相關資源經面向對象封裝后,均可納入非集成庫;非集成庫的資源分類、拆解、組合形成基本的、具備一定通用性的操作單元,經測試后納入集成庫。庫中的測試資源之間可互相組合復用,但集成庫不得使用非集成庫的資源。

集成庫與非集成庫中方法或屬性均采用關鍵詞(KeyWord)進行檢索。

基礎資源層將測試資源分為以下6種測試對象:

(1) 設備及驅動包括通用、專用測試設備及設備與被測對象的控制程序;

(2) 處理算法包括特定測試信號的處理算法及軟件;

(3) 描述定義指測試過程、信號、被測對象信息等基本測試定義的相關接口,如支持IEEE1445、IEEE1641、Atlas、Atml的相關接口等;

(4) 測試過程算法用以支持不同測試與診斷算法的接口集合,包括依賴模型、故障字典、IEEE1232等;

(5) 標準測試過程用戶利用開發工具定義的具備一定通用性的測試過程,可納入集成庫;

(6) 應用支撐包括界面元素、顯示控件、標準視圖等應用程序的相關模塊。

2.4對象匯聚層

對象匯聚層是在基礎資源層檢索、抽取相應的測試對象、接口及方法/屬性,并按當前ATS需求對其進行二次封裝后形成ATS內部方法集,是實現ATS快速重組和重配置的過渡層。

對象匯聚層的作用有:

(1) 處理基礎資源層方法/屬性的同步與并發關系,這是滿足ATS并行性的關鍵。主要處理的內容包括測試設備互斥訪問、測試對象實例的管理及運行狀態的維護。

(2) 實現描述定義與其他測試對象的關聯。ATS通過描述定義方法/屬性,讀取預先設定的測試數據、信號、先驗知識、展示方式等,并將其作為其他方法的輸入。基礎資源層主要考慮測試資源的通用性及可復用性,對于其中細粒度、設備相關的資源,需要在對象匯聚層對抽取的資源進行重新組合或封裝。

2.5測試調度層

測試調度層負責ATS的測試控制,為測試過程的執行提供了統一的運行架構。關于測試調度層給出如下定義:

定義1:測量(MEAS)。測量指采用測試設備對被測對象施加或采集信號,經過計算形成相關數據的過程。測量之間可嵌套。

MEAS:=|

定義2:判斷(JUDGE)。判斷指根據測量或判斷的產生的結果集,采用相應算法對結果集進行分析,給出后續動作的過程。

JUDGE:=

以上定義中,ACT表示動作,即對象匯聚層提供的方法;RESULT表示經測試后形成的結果,即原始測試數據;PRE表示本次測量的注釋、文檔或圖形表示,用以支持測試方法的預先定制及測試過程的動態展示;ARITH表示判斷中采用的算法,同樣為對象匯聚層提供的方法;NEXT表示后續測量或判斷,即NEXT:=;RESULT_SET表示結果集,指測量生成的相關數據或結果集自身組成的集合,即RESULT_SET:={RESULT_SET}|。

測量、判斷是基于ABBET的雷達ATS測試過程的基本單元,具備并發運行能力。通過后續測量/判斷指向,測試調度層將測試過程的拓撲結構定義為具備一個起始節點及一個終結點的有向圖[6]。測試過程執行的示意圖如圖 4所示。

圖4　測試過程拓撲結構示意圖

有向圖中,測量至測量、測量至判斷之間的關聯是預先規劃的,而判斷的后續測量或判斷可預先規定,也可根據當前的結果集,采用預定算法現場決定。有向圖的終結點為判斷節點,是故障診斷與故障隔離的執行結果。此時,有向圖的拓撲結構僅僅反映了測試按順序或并行執行的情況,與故障隔離算法無關[7]。

根據定義1,在測量之間,測量對判斷可作嵌套。因此,測試過程中預先規定的部分可作為測試過程中的一個整體進行復用。

2.6基礎展示層

基礎展示層為界面元素、顯示控件、用戶視圖的集合。其中,用戶視圖封裝了用戶輸入處理、測試過程中的圖形顯示等。基礎展示層將用戶視圖從應用程序布局中獨立出來,使具備相對固定模式的顯示、操作成為可復用模塊。

基礎展示層中,測試過程顯示的最小單位是測量和判斷,二者的定義中包括注釋、文檔或圖形表示,由相關視圖負責顯示。

2.7應用程序層

應用層是面向用戶的界面,負責將基礎展示層的視圖和模塊整合入統一應用程序中。

開發工具包括信號定義、測試過程定義、輔助信息的圖形編制環境。

3基于ABBET的雷達ATS體系結構框架實現

3.1基礎框架

在基于ABBET的雷達ATS體系結構的基礎框架內,規定了測試資源庫的構建及組織方式。

圖5　基礎框架體系示意圖

如圖5所示,在資源的通用性方面,從單一項目資源復用成為組織資源,再到通用資源,根據其可適用范圍進行分類[8]。

在資源的復用層次方面,對象匯聚層、測試調度層、基礎展示層,各層次資源均可作為上層復用的對象。

測試資源庫的建立,使ATS開發過程由自頂向下規劃,自底向上實現的開發過程,轉變為模塊化拼裝,增量式開發。

ATS系統發展至今,各單位均積累了相當多的各類測試資源,對現有資源進行分類、重組、規范化,并形成資源的迭代更新,是實現ATS快速重組和重配置的關鍵。

3.2擴展框架

基于ABBET的雷達ATS體系結構擴展框架的體系結構如圖6所示。

圖6　擴展框架體系示意圖

擴展框架體系在對象匯聚層基礎上實現了多次抽象。基于測量可迭代的特性,基本測量與判斷組成測試子過程,測試子過程又可迭代形成測試項目,從而形成測試過程。

通過在測試調度層的4次抽象,將基本的算法與設備相關驅動等匯聚成為可復用的測試項目,可提高設備透明性,簡化測試過程的描述,更加符合用戶的使用習慣。

4結束語

本文討論了雷達ATS領域的研究現狀,總結分析了雷達ATS的相關特性,在此基礎上提出了基于ABBET的5層體系結構。該體系結構的基礎資源層實現了相對穩定的 “測試資源庫”,通過各種類型的資源復用,實現ATS快速重組和重配置;通過對象匯聚層處理ATS資源的并發,并在測試調度層提供了邏輯支持;測試調度層給出了測試過程的描述、定義方式,通過多層抽象,實現了對于具備測試項目執行與設備控制過程的透明性,從而易于被用戶理解;基礎展示層則實現了用戶視圖的可復用性,使其能夠快速應用于不同的界面框架。本文提出的基于ABBET的雷達ATS體系結構已用于某雷達ATS產品的研制。實際應用表明本文提出的基于ABBET的5層雷達ATS體系結構滿足當前與新一代雷達ATS的特性,能夠為未來雷達ATS研究與開發提供參考。

參考文獻:

[1]鐘建林,何友,齊玉東.基于IEEE1641標準的自動測試系統體系結構[J].計算機測量與控制,2009,17(5).

[2]王怡蘋,汪定國,吳忠德.面向信號的ATS測試軟件結構及相關模型[J].海軍航空工程學院學報,2013,28(2).

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

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

[5]趙忠文,戴迎春,宋楠.軍用測試儀器及測試技術發展分析[J].計算機工程與應用，2011,47(85).

[6]王勉宇.基于圖論的過程故障診斷研究[D].浙江大學碩士論文,2002.4.

[7]王和明,王菊.淺談自動測試系統的發展與不足[J].飛航導彈,2014(6).

[8]劉福軍,蔡德詠,孟晨,尹曉虎,湯宮民,梁青果.下一代自動測試系統體系結構研究進展[J].計算機測量與控制,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

作者簡介:盧旻昊(1979-),男,工程師,碩士,研究方向:情報偵察設備的研制與保障。

中圖分類號:TP29

文獻標志碼:A

文章編號:1009-0401(2016)02-0061-05