一種基于機載模塊化短波功能設備的BIT設計解析

王濤 張大磊 沙東兵

【摘 ?要】對于綜合化程度高的先進飛機，硬件設備通用化、集成化、模塊化設計是主推思想，促發了各功能物理接口之間越發復雜的交叉，為避免出現一個模塊故障，造成多設備報故并難以隔離的情況，需要求各模塊化功能設備具有良好的測試性，能夠快速準確的定位并隔離故障，便于維護。建立一個良好測試性的基礎則是采用一個完備的BIT設計。本文針對機載模塊化短波功能設備對一種可行的BIT（機內自測試）設計方法[1]完成解析，該方法可以提升短波功能設備的測試性水平，滿足飛機的使用要求。

【關鍵詞】BIT;測試性;測試點

1引言

隨著機載設備綜合化、集成化設計程度的不斷深入[2]，短波機載電子設備與其它功能設備的交聯性卻越來越強。自身功能系統組成和綜合航電系統功能線程組成均屬于串聯結構，若BIT設計不符合使用環境需求或其完備程度較低，極容易造成短波功能設備測試性差，出現“牽一發而動全身”的情況，即短波故障造成系統多功能模塊報故。因此，短波功能設備設計必須注重的BIT設計。

2BIT要素及流程設計

2.1BIT要素

對于短波功能設備而言，可能的故障電路或故障模式難以窮盡，在進行BIT設計時，如果把全部因素都設計考慮進去，將使BIT的結構極為復雜，難以體現BIT的優勢，甚至會對機載航電系統造成負面影響。因此，必須考慮工作的可靠性，確定影響系統可靠性的主要因素，并作為BIT的測試重點，從而達到提高系統的任務可靠性、測試性的目的。

測試重點既BIT要素設計，具體為測試點的選取，此為判斷BIT設計是否完善的基本條件。測試點選取以FMEA和FMECA的分析結果為依據，針對設計薄弱環節，重點分析故障率高和影響預定通信功能實現的故障模式并設定為測試重點，如工作電源、接口、激勵信號、射頻信號功率和駐波狀態等。

2.2BIT流程

短波功能設備BIT流程設計主要是其所屬LRM/LRU設備在綜合航電系統下自檢流程，可分為自上而下和自下而上兩種工作流程。

自上而下工作流程是由綜合航電系統發起，短波功能設備響應，收集LRM/LRU設備的狀態并回饋結果的過程。

自下而上工作流程是由短波功能設備自身發起，匯總LRM/LRU設備狀態自檢結果至綜合航電系統的過程。

3BIT模式設計

為了掌握短波功能設備在綜合航電系統下全工作周期的狀態信息，并根據信息完成狀態的綜合診斷[3]，機載模塊化短波功能設備設計有三種BIT模式，包括加電BIT、周期BIT和維護BIT。

3.1加電BIT

加電BIT是飛機在地面，短波功能設備初始加電或掉電后重新上電時進行的。加電BIT主要為短波功能設備加電初始配置提供依據，并檢測短波功能設備配置完成后的狀態，檢測健康狀態，主要為地勤人員提供短波功能設備上電后的健康信息。該過程即可自上而下，亦可自下而上。

3.2周期BIT

周期BIT是在短波功能設備運行過程中由自身自動的、實時的進行，周期BIT是唯一在整個飛行過程中均要進行的BIT。周期BIT通過預先設置的測試點實時監控短波功能設備內實現功能的狀態，為短波功能設備判斷工作狀態的正常與否提供最初步的依據。屬于自下而上工作流程。

3.3維護BIT

維護BIT是飛機在地面任務準備階段，由地勤人員或機組成員啟動的。對短波功能設備實現功能的全面檢測。維護BIT主要為起飛前的短波功能設備檢測提供手段，能夠快速的給出短波功能設備的健康狀況，提供一定的故障檢測、定位隔離能力。屬于自上而下工作流程。

4BIT設計注意事項

4.1健壯性設計

短波功能設備在進行BIT設計時，涉及到多LRM/LRU協同工作，因此，在實現設備收發狀態控制和自檢結果回傳要進行合理的指令時延;在進行BIT自檢時，對測試點的檢測，要采用多次對采樣信號進行判斷的方式，并且對于采樣信號的判別門限也要結合使用實際選取，過高或過低均可能對自檢結果造成負面影響。以上方式可有效降低短波功能設備虛警的產生概率。

4.2合理運用時間，做好自檢準備工作設計

綜合航電系統上電啟動準備時間長于短波功能設備，短波功能設備在具備工作條件后，可根據需要先完成自檢信道的工作預準備，并存儲該工作狀態。在系統發起維護BIT時，直接調用存儲工作狀態，并啟動自檢，實現快速上報自檢結果目的，避免出現準備時間占用自檢時間導致自檢超時的故障。

4.3 BIT自檢電路比例設計

BIT自檢電路的設計在于精。一般，BIT自檢電路的設計規模不應超過總電路設計規模的30%，失效率要低于被檢測電路4倍，保證不因為自檢電路過于龐大而導致設備的故障率整體提升，降低設備的可靠性。

控制BIT自檢電路比例的設計原則。

1）最大程度采用數字電路完成激勵信號自檢，最大程度降低采用模擬電路實現自檢;

2）除特別關鍵測試點外，減少射頻信號的冗余自檢電路設計;

3）合理選擇測試點，結合軟件邏輯判別，實現故障隔離，達到自檢電路的最高效使用。

5結束語

在機載綜合航電系統中如何合理規劃短波功能設備BIT的設計流程，至今仍需進一步提升，也是PHM技術發展的需求之一[4]。本文針對機載模塊化短波功能設備的BIT設計，首先分析了BIT設計要素和流程，并根據作者研發工作經歷，對一種機載模塊化短波功能設備全工作周期BIT模式設計方案完成解析;最后，總結設計經驗提出注意事項，起到一定的指導作用。

參考文獻：

[1]劉泓韜，石君友，李海偉.航電產品BIT研制流程設計與應用 [J].工程設計學報，2013，10：419-426.

[2]孫文杰.基于功能綜合的模塊化通信導航識別系統總體設計[J].電訊技術，2016，01：67-70.

[3]文佳.基于多信號模型的綜合化航電系統綜合診斷算法設計[J].電訊技術，2014，03：361-367.

[4]田仲，石君友.系統測試性設計分析與驗證[M].北京航空航天大學出版社，2003：41-57.

作者簡介：

王濤（1985-），吉林蛟河人，工程師，現在從事無線電電子線路設計工作，主要研究方向：短波通信

（作者單位：陜西烽火電子股份有限公司）