摘  要： 機內測試BIT（Built-In Test）是一種能顯著提高系統(tǒng)測試性和診斷能力的重要技術，是實現可測試性設計的重要技術手段之一。介紹了機內測試技術的定義、特點、分類、設計內容以及設計流程等，詳細闡述了機內測試技術的發(fā)展歷程，并對測試性技術的新趨勢進行了探討和展望。
關鍵詞： 機內測試；測試性；虛警

    隨著武器裝備性能的日益提高以及信息技術飛速發(fā)展的需求，測試性越來越受到人們的重視。機內測試BIT（Built-in Test）是系統(tǒng)和設備內部提供的檢測、隔離故障的自動測試能力，是復雜系統(tǒng)或設備整體設計、分系統(tǒng)設計、狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷和維修決策等方面的關鍵共性技術，同時也是改善裝備系統(tǒng)或設備測試性與診斷能力的重要手段[1-3]。然而，常規(guī)BIT應用中存在故障診斷能力差、虛警率高、不能隔離間歇故障，達不到系統(tǒng)的原有設計要求，嚴重降低了BIT診斷檢測結果的可信度，大大影響了使用及維修人員對BIT的信任，阻礙了BIT效能的充分發(fā)揮和更廣泛、更深入的應用[1]。因此，國內外學者提出了許多方法來解決常規(guī)BIT存在的不足，其中以將神經網絡、專家系統(tǒng)、模糊理論、信息融合等在內的智能理論和方法應用到BIT的設計、檢測、診斷、決策等方面而產生的智能BIT技術最為有效。目前，對機內測試的研究多集中在具體的BIT設計[4-8]及降低虛警技術[9-11]等方面。
1 機內測試概述
    美軍標MIL-STD-1309C對機內測試（BIT）的定義如下[1，12]：
    定義1：BIT是指系統(tǒng)和設備內部提供的檢測、隔離故障的自動測試能力。
    定義2：BIT是指系統(tǒng)主裝備不用外部測試設備就能完成對系統(tǒng)、分系統(tǒng)或設備的功能檢查、故障診斷與隔離以及性能測試，它是聯機檢測技術的新發(fā)展。
    BIT的特點：可快速故障診斷，減少故障檢測時間，提高檢測效率；減少人為誘發(fā)的故障；減少測試維修人員的數量和降低技術等級的要求；減少保障設備、通用測試設備等的要求；通過多層分布式設計，可以對系統(tǒng)、模塊、芯片級實施測試、檢測和故障診斷；BIT能夠檢測隱蔽故障，提高系統(tǒng)的任務可靠度。
    常用的BIT設計技術有很多，按實現手段的不同可分為掃描技術、環(huán)繞技術、模擬技術、并行技術、特征分析技術等；按被測對象的不同又可分為RAM測試技術、ROM測試技術、CPU測試技術、A/D和D/A測試技術、機電部件測試技術等。其中較常用的一種分類方式是將BIT設計技術分為數字BIT、模擬BIT、環(huán)繞BIT和冗余BIT等技術[13]。
2 機內測試設計內容及設計流程[13]
    BIT設計內容分為機內測試系統(tǒng)（BITS）總體設計、中央管理器設計、單元BIT設計三大部分，如圖1所示。

    BITS總體設計是指從整個系統(tǒng)的角度，考慮總體的功能、工作模式、結構布局和信息處理等方面的設計；中央管理器是對BITS中的多個成品BIT進行綜合管理，實際應用的中央管理器常分解為多個不同級別的測試管理器進行設計；單元BIT設計泛指中央管理器之外的各級BIT詳細設計。

3 機內測試技術的發(fā)展歷程
    機內測試技術的發(fā)展過程可歸納為如下5個階段[12-14]：
第1階段：20世紀60年代，機內測試處于萌芽階段。此時，機內測試只是監(jiān)測幾個主要參數，由人工判斷是否故障，更不能隔離故障。如60年代初裝備F-4B飛機的火控雷達APG-72，其發(fā)射機中配置BIT電路可以監(jiān)測發(fā)射機工作時間、工作電壓、磁控管電源、混頻管電流等參數，由操作員啟動測試和判定測試結果。故障隔離則要由外部測試設備來完成。
　第2階段：70年代初期，機內測試的基本功能定位進入到了成型階段。在參數監(jiān)測的基礎上，增加了自動故障檢測和故障隔離功能。此時的BIT主要應用在航空航天和軍事領域。如民用航空領域的波音727、波音737經典型、麥道80等飛機均配置了模擬系統(tǒng)的BIT，提供座艙的可見指示（報警燈、標尺紅線）以及按鍵測試和GO/NOGO測試。在軍事領域，1974年裝備F-15飛機的APG-63多功能雷達，其BIT可進行連續(xù)監(jiān)測、置信水平測試、狀態(tài)評定和故障隔離測試。
　第3階段：從70年代中后期到80年代中期，機內測試得到了大范圍的推廣應用，并向中央測試系統(tǒng)發(fā)展，形成了中央測試系統(tǒng)的雛形。如70年代后期研制、80年代初期開始服役的F/A-18飛機，其80%的電子設備和系統(tǒng)都設計有BIT功能，而且有較高的故障檢測與隔離能力。在民用航空領域，如波音757、波音767、麥道90、空客320等飛機普遍采用數字化技術，外場可更換單元（LRU）具有前面板提供BIT交互（如按鍵和簡單的顯示）能力，并進一步提供多個LRU共用的中央顯示面板。
　第4階段：從80年代后期到90年代中期，利用綜合診斷、智能技術對診斷技術進行改良，以提高診斷能力、降低虛警。同時，將中央顯示接口升級為中央維護模塊，將故障與維修手冊進行關聯，連同成員系統(tǒng)BITE，形成了成熟的中央測試系統(tǒng)。進行診斷方法和技術改良的主要原因是F-15、F-16、F/A-18等飛機的機內測試普遍存在著故障檢測隔離能力低、虛警率高、診斷效率較低等問題。為此，在F/A-18E/F、C-17運輸機、B-2隱形轟炸機、V-22直升機、F-22戰(zhàn)機等飛機的研制中，大量應用了綜合診斷、人工智能技術對BIT進行改良。在民用航空領域，如波音747-400、麥道11等飛機開始采用聯邦式航空電子系統(tǒng)，并利用中央維護計算機（CMC）實現對所有成員系統(tǒng)BIT的綜合控制。

　第5階段：從90年代后期到21世紀初期，是機內測試發(fā)展的重要階段。在民用航空領域，中央測試系統(tǒng)在成員系統(tǒng)BIT、中央維護功能的基礎上，進一步綜合狀態(tài)監(jiān)控功能。如波音787飛機在借鑒波音777飛機的CMC以及Honeywell飛機診斷和維修系統(tǒng)的基礎上建立了飛機信息與維護系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以執(zhí)行機上的實時數據收集、故障處理和顯示，執(zhí)行根原因分析以消除級聯故障，執(zhí)行飛行面板效應與系統(tǒng)故障的關聯，通過網絡傳送數據到地面維護系統(tǒng)，擴展診斷和預測分析，提供所有成員系統(tǒng)的單點訪問等。在軍用航空領域，以F-35戰(zhàn)斗機為標志，在故障預測與健康管理PHM（Prognostics and Health Management）思想的牽引下，中央測試系統(tǒng)轉變?yōu)闄C上的PHM系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括BIT、系統(tǒng)/分系統(tǒng)PHM區(qū)域管理器、飛機PHM管理器等，提供數據采集、增強診斷、故障預測和維修決策等綜合的健康管理能力。
4 測試性技術的新趨勢
　目前BIT的發(fā)展新趨勢主要有：智能BIT、綜合診斷和預測與健康管理（PHM）等。BIT智能化主要解決了傳統(tǒng)BIT在最優(yōu)設計、信息獲取、分析處理、綜合決策等方面的不足，提高了整機故障診斷能力，降低了系統(tǒng)虛警率。目前研究和應用中的智能BIT技術主要包括：靈巧BIT、自適應BIT、基于時間應力測量的增強BIT等；綜合診斷是指通過考慮和綜合測試性、自動和人工測試、維修輔助手段、技術信息、人員和培訓等構成診斷能力的所有要素，使武器裝備的診斷效能達到最佳的一種結構化過程，是實現經濟有效地檢測和無模糊隔離武器系統(tǒng)及設備中所有已知的或可能發(fā)生的故障以滿足武器系統(tǒng)任務要求的手段[13]；PHM系統(tǒng)是近年來提出的集故障診斷、故障預測和健康管理能力于一體的新型綜合系統(tǒng)，它是實現裝備自主維修以及維修智能化的重要手段，在保證裝備戰(zhàn)備完好性、提高維修效率、節(jié)約維護費用等方面起著重要的作用[11]。
　目前許多新型裝備都開始采用新型測試技術來提高裝備的測試性、維修性和可靠性，但在具體應用中還存在許多問題困擾著裝備的研制和維護，迫切需要深入研究智能測試理論和方法，解決測試中存在的各種問題[15]。國內外的研究和應用表明，設備的BIT系統(tǒng)在振動、沖擊、溫濕度、暫態(tài)電壓以及壓力變化等諸多時間應力因素的作用下，容易造成故障的“誤報”或“假報”現象。這些“誤報”或“假報”通常被定義為BIT系統(tǒng)的虛警。因此，時間應力信息是BIT降虛警的重要信息源，如果將獲取的時間應力數據與BIT數據結合起來進行關聯分析，并采取必要的方法對BIT虛警進行識別，可以提高BIT故障檢測與隔離的準確性，減少虛警[11]。
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