摘  要： 機內(nèi)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(shù)，是實現(xiàn)可測試性設(shè)計的重要技術(shù)手段之一,。介紹了機內(nèi)測試技術(shù)的定義,、特點、分類,、設(shè)計內(nèi)容以及設(shè)計流程等,，詳細闡述了機內(nèi)測試技術(shù)的發(fā)展歷程，并對測試性技術(shù)的新趨勢進行了探討和展望,。
關(guān)鍵詞： 機內(nèi)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(shù)飛速發(fā)展的需求,，測試性越來越受到人們的重視,。機內(nèi)測試BIT（Built-in Test）是系統(tǒng)和設(shè)備內(nèi)部提供的檢測、隔離故障的自動測試能力,，是復(fù)雜系統(tǒng)或設(shè)備整體設(shè)計,、分系統(tǒng)設(shè)計、狀態(tài)監(jiān)測,、故障診斷和維修決策等方面的關(guān)鍵共性技術(shù),，同時也是改善裝備系統(tǒng)或設(shè)備測試性與診斷能力的重要手段[1-3]。然而,，常規(guī)BIT應(yīng)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(shè)計要求,，嚴重降低了BIT診斷檢測結(jié)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(yīng)用[1],。因此，國內(nèi)外學(xué)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(jīng)網(wǎng)絡(luò),、專家系統(tǒng)、模糊理論,、信息融合等在內(nèi)的智能理論和方法應(yīng)用到BIT的設(shè)計,、檢測、診斷,、決策等方面而產(chǎn)生的智能BIT技術(shù)最為有效,。目前，對機內(nèi)測試的研究多集中在具體的BIT設(shè)計[4-8]及降低虛警技術(shù)[9-11]等方面,。
1 機內(nèi)測試概述
    美軍標MIL-STD-1309C對機內(nèi)測試（BIT）的定義如下[1,，12]：
    定義1：BIT是指系統(tǒng)和設(shè)備內(nèi)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(shè)備就能完成對系統(tǒng),、分系統(tǒng)或設(shè)備的功能檢查、故障診斷與隔離以及性能測試,，它是聯(lián)機檢測技術(shù)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(shù)量和降低技術(shù)等級的要求,；減少保障設(shè)備,、通用測試設(shè)備等的要求；通過多層分布式設(shè)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(wù)可靠度,。
    常用的BIT設(shè)計技術(shù)有很多,，按實現(xiàn)手段的不同可分為掃描技術(shù)、環(huán)繞技術(shù),、模擬技術(shù),、并行技術(shù)、特征分析技術(shù)等,；按被測對象的不同又可分為RAM測試技術(shù),、ROM測試技術(shù)、CPU測試技術(shù),、A/D和D/A測試技術(shù),、機電部件測試技術(shù)等。其中較常用的一種分類方式是將BIT設(shè)計技術(shù)分為數(shù)字BIT,、模擬BIT,、環(huán)繞BIT和冗余BIT等技術(shù)[13]。
2 機內(nèi)測試設(shè)計內(nèi)容及設(shè)計流程[13]
    BIT設(shè)計內(nèi)容分為機內(nèi)測試系統(tǒng)（BITS）總體設(shè)計,、中央管理器設(shè)計,、單元BIT設(shè)計三大部分，如圖1所示,。

    BITS總體設(shè)計是指從整個系統(tǒng)的角度,，考慮總體的功能、工作模式,、結(jié)構(gòu)布局和信息處理等方面的設(shè)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(yīng)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(shè)計,；單元BIT設(shè)計泛指中央管理器之外的各級BIT詳細設(shè)計,。

3 機內(nèi)測試技術(shù)的發(fā)展歷程
    機內(nèi)測試技術(shù)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(nèi)測試處于萌芽階段,。此時,，機內(nèi)測試只是監(jiān)測幾個主要參數(shù)，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(shù),，由操作員啟動測試和判定測試結(jié)果,。故障隔離則要由外部測試設(shè)備來完成。
　第2階段：70年代初期，機內(nèi)測試的基本功能定位進入到了成型階段,。在參數(shù)監(jiān)測的基礎(chǔ)上,，增加了自動故障檢測和故障隔離功能。此時的BIT主要應(yīng)用在航空航天和軍事領(lǐng)域,。如民用航空領(lǐng)域的波音727,、波音737經(jīng)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(lǐng)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(nèi)測試得到了大范圍的推廣應(yīng)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(shè)備和系統(tǒng)都設(shè)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(lǐng)域,，如波音757、波音767,、麥道90,、空客320等飛機普遍采用數(shù)字化技術(shù)，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(shù)對診斷技術(shù)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(guān)聯(lián),，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(shù)改良的主要原因是F-15、F-16,、F/A-18等飛機的機內(nèi)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(yīng)用了綜合診斷、人工智能技術(shù)對BIT進行改良,。在民用航空領(lǐng)域,，如波音747-400、麥道11等飛機開始采用聯(lián)邦式航空電子系統(tǒng),，并利用中央維護計算機（CMC）實現(xiàn)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(nèi)測試發(fā)展的重要階段,。在民用航空領(lǐng)域,，中央測試系統(tǒng)在成員系統(tǒng)BIT、中央維護功能的基礎(chǔ)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(chǔ)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(shù)據(jù)收集,、故障處理和顯示,，執(zhí)行根原因分析以消除級聯(lián)故障，執(zhí)行飛行面板效應(yīng)與系統(tǒng)故障的關(guān)聯(lián),，通過網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)到地面維護系統(tǒng),，擴展診斷和預(yù)測分析，提供所有成員系統(tǒng)的單點訪問等,。在軍用航空領(lǐng)域,，以F-35戰(zhàn)斗機為標志，在故障預(yù)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(zhuǎn)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(shù)據(jù)采集、增強診斷、故障預(yù)測和維修決策等綜合的健康管理能力,。
4 測試性技術(shù)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(yù)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(shè)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(yīng)用中的智能BIT技術(shù)主要包括：靈巧BIT,、自適應(yīng)BIT,、基于時間應(yīng)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(shù)信息,、人員和培訓(xùn)等構(gòu)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(jié)構(gòu)化過程，是實現(xiàn)經(jīng)濟有效地檢測和無模糊隔離武器系統(tǒng)及設(shè)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(wù)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(yù)測和健康管理能力于一體的新型綜合系統(tǒng)，它是實現(xiàn)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(shù)來提高裝備的測試性,、維修性和可靠性，但在具體應(yīng)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(nèi)外的研究和應(yīng)用表明,，設(shè)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(yīng)力因素的作用下,，容易造成故障的“誤報”或“假報”現(xiàn)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(yīng)力信息是BIT降虛警的重要信息源,，如果將獲取的時間應(yīng)力數(shù)據(jù)與BIT數(shù)據(jù)結(jié)合起來進行關(guān)聯(lián)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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