機(jī)載設(shè)備測(cè)試性建模與應(yīng)用

葛名立

(中國(guó)電子科技集團(tuán) 第十研究所,成都 610000)

0 引言

目前機(jī)載電子信息系統(tǒng)集成度、復(fù)雜度不斷增大,導(dǎo)致系統(tǒng)在外場(chǎng)使用過(guò)程中故障檢測(cè)能力不足,耗費(fèi)大量人力物力對(duì)故障進(jìn)行檢查定位，拉升了測(cè)試與維修成本。因此需要在這樣功能復(fù)雜的系統(tǒng)中獲得故障檢測(cè)率、隔離率、模糊度、虛警率等測(cè)試性指標(biāo),并在前期設(shè)計(jì)階段分析評(píng)估出系統(tǒng)的故障診斷缺陷以提升測(cè)試性設(shè)計(jì)，為系統(tǒng)后續(xù)的使用和維護(hù)提供保障。

音頻設(shè)備是某大型運(yùn)輸機(jī)CNS分系統(tǒng)中的重要組成部分，該音頻設(shè)備通過(guò)組建內(nèi)部通信網(wǎng)實(shí)現(xiàn)機(jī)上各成員之間的話音通信；提供機(jī)載短波、超短波、JIDS和衛(wèi)通等無(wú)線電通信設(shè)備音頻接口進(jìn)行機(jī)外話音通信；同時(shí)，還具有導(dǎo)航音監(jiān)聽(tīng)、合成話音及音調(diào)告警、應(yīng)急通信以及廣播等功能。音頻設(shè)備具有多用戶管理以及控制全機(jī)音頻節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)該復(fù)雜系統(tǒng)達(dá)到規(guī)定的測(cè)試性要求，以提高設(shè)備的戰(zhàn)備完好性和任務(wù)成功性，減少對(duì)維修和其他資源的要求[1]，降低壽命周期費(fèi)用，需開(kāi)展相關(guān)的測(cè)試性建模仿真工作。文中采用多信號(hào)流建模技術(shù)，對(duì)音頻設(shè)備進(jìn)行逐層分解，使用由頂向下或由底向上混合方式實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的層次化建模[2]，通過(guò)迭代完善模型，有效提升設(shè)備故障的診斷隔離效率。

1 故障模式及影響分析(FMEA)

故障模式是指一個(gè)設(shè)備的損壞或失效的方式，在GB-7826解釋為一個(gè)系統(tǒng)的部件中能被觀察到的一種失效現(xiàn)象；而故障模式的故障影響是指明確的可觀察的故障現(xiàn)象、影響、信號(hào)參數(shù)名稱進(jìn)行描述[3]。(是指產(chǎn)品的每一種故障模式對(duì)產(chǎn)品自身的使用，功能，狀態(tài)的影響)。故障模式影響分析FMEA是分析產(chǎn)品中每一個(gè)可能的故障模式并確定其對(duì)該產(chǎn)品及上層產(chǎn)品可能所產(chǎn)生的影響[4]，以及把每一個(gè)故障模式按影響的嚴(yán)重程度(severity)予以分類的一種技術(shù)。作為測(cè)試性建模的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)源，F(xiàn)MEA統(tǒng)計(jì)到系統(tǒng)內(nèi)所有LRU設(shè)備的各種大小故障、各種完全或部分故障的發(fā)生情況，按照?qǐng)D1中不同約定層次映射關(guān)系自底向上開(kāi)展故障模式收集分類；同時(shí)為保證統(tǒng)計(jì)工作效率以及不同層次FMEA快速收斂，通過(guò)定義頂層功能故障模式，自頂向下逐層分解故障影響。統(tǒng)計(jì)填寫每種故障模式的故障率，為后續(xù)指標(biāo)核算提供依據(jù)。

圖1 故障模式層次映射關(guān)系

系統(tǒng)硬件FMEA的故障模式應(yīng)與上一層產(chǎn)品FMEA報(bào)告中的故障原因保持一致；同時(shí)在約定層次時(shí)，最低層次不能高于故障隔離要求中指定的層次[5]，故障要求隔離到哪一層，層次結(jié)構(gòu)定義就到哪一層，建模時(shí)在該層次枚舉故障模式。

2 測(cè)試性建模方法

測(cè)試性模型是使用規(guī)定的方法和格式對(duì)系統(tǒng)或設(shè)備的組成單元、故障、測(cè)試等測(cè)試性要素及其相互之間關(guān)系進(jìn)行描述的信息與數(shù)據(jù)的總和[6]。即使用簡(jiǎn)化和抽象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和形式表達(dá)產(chǎn)品中與測(cè)試性相關(guān)的特性的主要內(nèi)容。其要素包括：約定層次、組成單元(模塊)、故障模式、故障模式交聯(lián)關(guān)系(故障的傳播路徑)、故障率(故障模式MTBF)、故障模式頻數(shù)比、測(cè)試、測(cè)試與故障模式的關(guān)系、其它測(cè)試性信息。

測(cè)試性建模就是以簡(jiǎn)化及抽象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和形式來(lái)表達(dá)建模對(duì)象的測(cè)試性相關(guān)信息，利用工具軟件仿真的手段完成對(duì)設(shè)備已有的FMEA表中的故障模式傳遞關(guān)系的邏輯描述。通過(guò)有向圖[7]來(lái)描述裝備功能、故障和測(cè)試三者之間的信息流,以功能信號(hào)為紐帶聯(lián)系起來(lái)，構(gòu)成功能-行為-結(jié)構(gòu)模型[8]。

多信號(hào)流圖模型(MS-FGM，Multi-signal flow graph models)是由Somanath Deb和K.R.Pattipati等人于上世紀(jì)90年代提出的，該模型采用了分層建模的思想將故障修改為多維空間，建立的模型并非系統(tǒng)的準(zhǔn)確定量關(guān)系。而是系統(tǒng)重要的功能屬性，更接近于系統(tǒng)的物理功能結(jié)構(gòu)，有利于描述系統(tǒng)各個(gè)模塊之間故障的傳播特性。多信號(hào)流圖模型無(wú)需精確定量關(guān)系建模，建模容易，使一些復(fù)雜大型系統(tǒng)的測(cè)試性建模變得可行，并且模型失真度較小。

多信號(hào)流圖模型通過(guò)定義信號(hào)(功能)與組成元件、故障模式、測(cè)試之間的關(guān)聯(lián)性來(lái)描述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性。該模型一般包含以下組成要素[9]：

1)有限的系統(tǒng)構(gòu)成元件集C={C1,C2，…,CL}；

2)與元件相關(guān)的獨(dú)立信號(hào)集S={S1,S2，…,Sk}；

3)可用的測(cè)試點(diǎn)集TP={TP1,TP2，…,TPr}

4)有限的可測(cè)試集T={t1,t2，…,tn}；

5)有向圖DG={C,TP,E},E表示系統(tǒng)的物理連接。

對(duì)應(yīng)的每個(gè)測(cè)試點(diǎn)TPr對(duì)應(yīng)一組測(cè)試集SP(TPr)，每個(gè)元件Ci影響一組信號(hào)集SC(Ci)，每個(gè)測(cè)試Tj測(cè)試一組信號(hào)ST(Tj)。跟蹤系統(tǒng)每一元件影響的信號(hào)流向以及每一測(cè)試可以檢測(cè)的信號(hào)[10-11]，由此在模型中建立故障與測(cè)試的依賴關(guān)系。其中信號(hào)(功能)是指表征系統(tǒng)或其組成元件特性的特征、狀態(tài)、屬性及參量[11]，既可以為定量的參數(shù)值，也可以為定性的特征描述，能夠充分覆蓋系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)信息。另外，模型中的信號(hào)是相互獨(dú)立的，信號(hào)之間不會(huì)互相影響，便于分析故障的傳播和影響，有效降低了模型的失真。

如圖2所示，在測(cè)試性模型中，M用于表示建模對(duì)象的組成單元；故障模式(FM,fail mode)用于表示每個(gè)組成單元的故障模式；測(cè)試點(diǎn)(TP,test point)用于表示每個(gè)組成單元內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的測(cè)試方法；i和o分別表示組成單元的輸入和輸出。這些簡(jiǎn)稱在實(shí)際的建模過(guò)程中均可更改為實(shí)際的名稱。

圖2 多信號(hào)測(cè)試性模型

從圖2可以看出，多信號(hào)模型的圖形表示方法基于系統(tǒng)功能原理圖和結(jié)構(gòu)框圖，能將不同多信號(hào)流框圖集成到一個(gè)整體的環(huán)境模型中,采取有向圖的方式表示系統(tǒng)各模塊之間的相互連接關(guān)系和信號(hào)流傳播方向，并標(biāo)注各模塊相關(guān)聯(lián)的檢測(cè)信號(hào)、測(cè)試點(diǎn)的位置以及測(cè)試和相應(yīng)檢測(cè)信號(hào)的關(guān)聯(lián)等信息，以此描述各組成模塊、測(cè)試點(diǎn)與信號(hào)之間的相關(guān)性關(guān)系[12-13]。通過(guò)建立完整的多信號(hào)流故障依賴關(guān)系模型，確定哪些測(cè)試方法可以測(cè)到模塊中哪些故障模式，從而進(jìn)行系統(tǒng)或子系統(tǒng)級(jí)的可測(cè)試性設(shè)計(jì)和故障診斷分析,并利用已建立的多信號(hào)流故障依賴關(guān)系測(cè)試性模型,形成系統(tǒng)的故障相關(guān)性矩陣,進(jìn)行測(cè)試性的分析。

3 測(cè)試性分析及建模流程

在系統(tǒng)測(cè)試性指標(biāo)分配時(shí)，就要考慮各組成部分可能達(dá)到的指標(biāo)，以及類似產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)等，對(duì)系統(tǒng)可能達(dá)到的指標(biāo)做初略的估計(jì)，形成最初的測(cè)試性分析。然后在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段可以獲得更多，更真實(shí)的數(shù)據(jù)，將相關(guān)的可靠性指標(biāo)帶入模型分析，得到的結(jié)果可以作為評(píng)價(jià)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求的依據(jù)。

測(cè)試性建模分析主要根據(jù)測(cè)試性設(shè)計(jì)資料，通過(guò)仿真來(lái)估算測(cè)試性和診斷參數(shù)可能達(dá)到的量值，并與規(guī)定的指標(biāo)要求進(jìn)行比較的過(guò)程。分析測(cè)試性定量要求[14]，包括故障檢測(cè)率、隔離率、概率加權(quán)模糊組。

3.1 故障檢測(cè)率

用規(guī)定的方法正確檢測(cè)到的故障數(shù)與同一時(shí)間內(nèi)被測(cè)單元發(fā)生的故障總數(shù)之比。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

其中：對(duì)于電子產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，檢測(cè)率用故障率λ表達(dá)：

λ為被測(cè)產(chǎn)品的總故障率；λi為被檢測(cè)出的故障模式的故障率；k為被檢測(cè)出的故障模式數(shù)。

3.2 故障隔離率

指用規(guī)定的方法將檢測(cè)到的故障正確隔離到不大于規(guī)定的可更換單元的故障數(shù)與同一時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到的故障數(shù)之比。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

對(duì)于電子及某些機(jī)械產(chǎn)品的隔離率的數(shù)學(xué)表達(dá)式可改寫為:

式中,λi為可隔離到不大于規(guī)定模糊度的故障模式的故障率之和；λD為被檢測(cè)出的所有故障模式的故障率之和；λLi為可隔離到不大于規(guī)定模糊度的故障模式中第i個(gè)故障模式的故障率；p為可隔離到不大于規(guī)定模糊度的故障模式數(shù)。

3.3 考慮可靠性影響的情況

一般情況下，被測(cè)對(duì)象各組成單元的可靠性是不會(huì)完全相同的，可靠性低的組成單元發(fā)生故障的可能性較大，應(yīng)優(yōu)先檢測(cè)，賦予較大的檢測(cè)與隔離權(quán)值，其間被測(cè)對(duì)象及其組成單元的可靠性數(shù)據(jù)(故障率)可從FMEA中獲得。 優(yōu)選測(cè)試點(diǎn)和制定診斷策略時(shí)，計(jì)算檢測(cè)、隔離權(quán)值[16]還應(yīng)考慮相對(duì)故障率大小。

各測(cè)試點(diǎn)的檢測(cè)權(quán)值:

式中，WFDj為第j個(gè)測(cè)試點(diǎn)檢測(cè)權(quán)值；ai為第i個(gè)組成單元的故障發(fā)生頻數(shù)比；dij為被測(cè)對(duì)象相關(guān)性矩陣中第i行第j列元素；λi為第i個(gè)組成單元的故障率；m表示待分析的相關(guān)性矩陣行數(shù)。

各測(cè)試點(diǎn)的隔離權(quán)值，即：

式中，WFIj表示第j個(gè)測(cè)試點(diǎn)的隔離權(quán)值；Z表示分析的矩陣數(shù)。

建立完善、準(zhǔn)確的測(cè)試性模型在很大程度上可幫助設(shè)計(jì)師發(fā)現(xiàn)并消除測(cè)試性設(shè)計(jì)缺陷(包括故障檢測(cè)設(shè)計(jì)缺陷和故障隔離設(shè)計(jì)缺陷)，進(jìn)而確保產(chǎn)品測(cè)試性設(shè)計(jì)達(dá)到指標(biāo)要求。參見(jiàn)圖3開(kāi)展系統(tǒng)的測(cè)試性建模流程。

圖3 測(cè)試性建模流程

1)由頂層成品協(xié)議的具體要求分配設(shè)備級(jí)的測(cè)試性指標(biāo)(定量要求值)；

2)由產(chǎn)品設(shè)計(jì)組成及產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖紙輸入，建立測(cè)試性模型；

3)根據(jù)硬件FMEA工作確定設(shè)備的故障模式以及故障模式的故障率；

4)將上一步獲得的故障模式數(shù)據(jù)收集值輸入測(cè)試性模型，并由專業(yè)軟件進(jìn)行測(cè)試性模型分析，獲得其相關(guān)性矩陣、診斷策略、檢測(cè)率，隔離率預(yù)計(jì)值[15]；

5)將獲得的故障檢測(cè)率，隔離率預(yù)計(jì)值與要求值進(jìn)行能力比較，以促成改進(jìn)設(shè)計(jì)；

6)通過(guò)BIT軟件設(shè)計(jì)，外部測(cè)試點(diǎn)選擇完成設(shè)備測(cè)試性設(shè)計(jì)，并指導(dǎo)測(cè)試性分析；

7)繪制測(cè)試點(diǎn)選擇流程圖，明晰各模塊輸入、輸出信息，反映故障傳遞路徑，明確故障模式，測(cè)試點(diǎn)與信號(hào)的關(guān)系，用于定量計(jì)算檢測(cè)率，故障率[15]。在模型建立好后，設(shè)計(jì)人員使用語(yǔ)法檢查工具檢查語(yǔ)法的正確性以保證完成的模型被計(jì)算機(jī)系統(tǒng)順利處理和使用。

4 測(cè)試性建模應(yīng)用

以某機(jī)載音頻交換控制設(shè)備為例，按產(chǎn)品組成約定建模層次，完成LRU級(jí)，SRU級(jí)層次的FMEA數(shù)據(jù)收集，開(kāi)展建立測(cè)試性模型。

4.1 測(cè)試性建模

音頻交換控制設(shè)備(ASCU)在系統(tǒng)中主要實(shí)現(xiàn)各面板控制數(shù)據(jù)的接收、采集；并根據(jù)控制要素完成多路音頻信號(hào)的交換路由處理，以及最終驅(qū)動(dòng)輸出至用戶耳機(jī)。其中音頻接口AI模塊負(fù)責(zé)音頻信號(hào)的接口匹配，如圖4所示，使輸入的音頻信號(hào)阻抗匹配，滿足負(fù)載及傳輸要求；音頻處理AP模塊是ASCU的音頻加權(quán)、控制、混音、告警產(chǎn)生以及設(shè)備狀態(tài)的控制中心，它由多路A/D、DSP、大規(guī)模FPGA和外圍電路組成；數(shù)字接口IO模塊實(shí)現(xiàn)ASCU設(shè)備的HB6096-1986接口，接收RIU無(wú)線電接口單元、音頻控制面板ACP等指令信息，并上報(bào)音頻處理設(shè)備的健康狀況，向下將各種指令下發(fā)到音頻控制面板(ACP)等外圍設(shè)備，同時(shí)將音頻面板的狀態(tài)信息經(jīng)過(guò)外圍設(shè)備編碼后上報(bào)到該模塊。

圖4 音頻控制交換設(shè)備內(nèi)部框圖

根據(jù)ACSU設(shè)備的產(chǎn)品信息：包括組成信息、產(chǎn)品輸入輸出功能表、各模塊 FMEA表及相關(guān)的測(cè)試信息輸入表，將所有的故障模式與相關(guān)輸入輸出建立關(guān)聯(lián)，并定義這些故障模式影響的輸出信號(hào)，建立信號(hào)列表，描述出相應(yīng)的故障傳遞路徑[17]。

其中ASCU 的測(cè)試性模型如圖5所示。

圖5 音頻交換控制設(shè)備ASCU

該模型表明了設(shè)備的對(duì)外輸入，輸出接口關(guān)系；該LRU設(shè)備的下層SRU級(jí)組成信號(hào)關(guān)系如圖6所示。

圖6 ASCU的SRU級(jí)互連關(guān)系組成

圖6描述了設(shè)備測(cè)試性設(shè)計(jì)中功能傳遞部分的設(shè)計(jì)工作，即設(shè)備中的各模塊信號(hào)的互連設(shè)計(jì)，使用建模工具在內(nèi)場(chǎng)可更換單元SRU模塊之間增加、定義互連關(guān)系[19]。如圖6所示，按照設(shè)計(jì)方案中的所需實(shí)現(xiàn)的功能、模塊間的信號(hào)連接關(guān)系在LRU級(jí)測(cè)試性模型中分配各SRU級(jí)功能模塊的端口屬性，信號(hào)屬性以及編輯連接線，并在功能模塊內(nèi)部根據(jù)故障模式影響分配相關(guān)信號(hào)，以表示故障傳遞路徑，建立測(cè)試性模型。首先機(jī)上各成員話音信號(hào)經(jīng)過(guò)麥克風(fēng)送入AI-A模型的mic等端口，經(jīng)模塊的預(yù)處理放大后送AP-A模型的i1，i2，i3端口；在AP-A模型中完成AD數(shù)字化采樣，后同步送DSP信號(hào)處理器中準(zhǔn)備進(jìn)行混音、加權(quán)處理，其中的混音要素由IO-A模型提供。在此過(guò)程中PS模型為ASCU內(nèi)各模塊提供工作所需電壓，其故障模式為無(wú)輸出或供電性能下降。

IO-A模型通過(guò)ACP_in端口收集外部各音頻控制面板(ACP)的控制信息，通過(guò)NET端口收集用戶網(wǎng)絡(luò)選擇信息。在IO-A模塊內(nèi)部完成各類混音控制要素的解析、打包、傳輸，并由Tx422端口送至AP-A模塊。同時(shí)通過(guò)模型中的429_out1, 429_out2端口將處理后的ACP指示燈應(yīng)答信號(hào)返回至各ACP單元，作為其是否正常響應(yīng)的判據(jù)。

在AP-A模型中按混音控制要素完成多路音頻信號(hào)的控制交換后，混音后的信號(hào)由ear1，fear等端口再輸入至AI-A模型的對(duì)應(yīng)端口中，在其內(nèi)部完成語(yǔ)音信號(hào)阻抗匹配、信號(hào)放大等工作。最終將輸出信號(hào)由AI-A模型中o1，o2，o3端口分別輸出至ASCU的com_out、fear以及AS模型中的aout1～aout4端口，在AS模型中經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)選擇后輸出至ASCU的ear1～ear4端口，完成全機(jī)音頻信號(hào)交換。根據(jù)上述設(shè)備功能實(shí)現(xiàn)描述完成ASCU設(shè)備測(cè)試性模型建立。

模型中使用模擬音頻信號(hào)、總線控制信號(hào)、離散量選擇信號(hào)、電壓信號(hào)等信號(hào)分配給模塊中不同的故障模式，當(dāng)模塊或故障模式失效時(shí)會(huì)影響這個(gè)信號(hào)，信號(hào)在不同的故障模式中完成傳遞，轉(zhuǎn)換；這些信號(hào)是可以被測(cè)試到的量，設(shè)計(jì)中通過(guò)上電BIT，周期BIT，人工檢測(cè)等手段對(duì)上述信號(hào)進(jìn)行測(cè)試，進(jìn)而在模型中完成故障的傳遞、檢測(cè)。

下面依次為內(nèi)場(chǎng)可更換單元SRU建立其內(nèi)部故障模式的描述，使用連線定義故障模式和輸入輸出端口之間的聯(lián)系，并定義故障模式所影響的信號(hào)。以AP模塊和IO模塊為例，其內(nèi)部故障傳遞路徑如圖7和圖8所示。

圖7 AP模塊內(nèi)部故障模型

AP模型中通過(guò)DSP內(nèi)部定時(shí)器完成AD采樣芯片同步幀檢測(cè)，并通過(guò)處理器對(duì)比任意兩時(shí)刻的AD采樣值等方式可檢查AD芯片采樣是否故障；通過(guò)IO模塊與AP模塊間的周期?；畋O(jiān)測(cè)串口通信是否故障；結(jié)合DSP處理器觸發(fā)離散告警信號(hào)產(chǎn)生音頻信號(hào)可判斷離散信號(hào)采集是否正常；通過(guò)設(shè)備外部接口測(cè)試點(diǎn)監(jiān)測(cè)發(fā)送到VTR的數(shù)據(jù)；通過(guò)對(duì)FLASH內(nèi)部存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行累積，累積值與預(yù)計(jì)值相符時(shí)則判斷FLASH工作正常。 模塊通過(guò)自身的處理器上電bit等手段完成上述自檢工作并將自檢信息上報(bào)健康管理。

IO模型內(nèi)部故障模式如圖8所示，通過(guò)設(shè)計(jì)模塊上電bit檢測(cè)處理器等功能電路是否故障；通過(guò)與外圍單元的通信握手，指示燈檢測(cè)判斷其自身429總線收發(fā)是否故障；通過(guò)與AP模塊間二次握手判斷其自身串口通信是否故障；通過(guò)時(shí)鐘電路驅(qū)動(dòng)的串行通信口與外設(shè)通信的結(jié)果判斷時(shí)鐘電路是否正常工作[20]。

圖8 IO模塊內(nèi)部故障模型

AI模塊由于不含處理器，自身不具備故障檢測(cè)能力，需配合LRU內(nèi)其余模塊通過(guò)維護(hù)bit完成模擬輸入、輸出通路的環(huán)路自檢。測(cè)試標(biāo)稱信號(hào)經(jīng)過(guò)該模塊后是否失真。通過(guò)該手段能有效檢測(cè)AI模塊內(nèi)多路模擬音頻通路。

建模完成后，通過(guò)TADS軟件測(cè)試性分析，得到ASCU設(shè)備的檢測(cè)率，隔離率以及可供參考的故障診斷流程。

表1 設(shè)備測(cè)試性指標(biāo) %

4.2 測(cè)試性改進(jìn)

在此基礎(chǔ)上為進(jìn)一步提高測(cè)試性指標(biāo)，對(duì)測(cè)試模型及測(cè)試策略進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。如優(yōu)化BIT設(shè)計(jì)，優(yōu)化布局測(cè)試點(diǎn)，增加對(duì)設(shè)備音頻環(huán)路組合測(cè)試，覆蓋設(shè)備內(nèi)SRU模塊模擬音頻通路等，提升故障檢測(cè)率、隔離率。

ASCU音頻交換控制設(shè)備的啟動(dòng)BIT測(cè)試流程見(jiàn)圖9，加電BIT和周期BIT是各模塊在加電啟動(dòng)和周期任務(wù)時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)的。對(duì)于AP、IO模塊可增加處理器指令集，外圍電路，F(xiàn)PGA邏輯電路的讀寫校驗(yàn)檢測(cè)；如選用TI DSP，在BIT測(cè)試時(shí)，DSP運(yùn)行內(nèi)部指令集，以覆蓋處理器內(nèi)部的硬件單元以及外設(shè)接口，若測(cè)試結(jié)果與預(yù)定的值不相符，則上報(bào)故障。各模塊完成BIT后，將結(jié)果統(tǒng)一上報(bào)中央維護(hù)系統(tǒng)。當(dāng)檢測(cè)無(wú)CPU的模塊時(shí)，如AI、AS模塊，利用AP收到的BIT指令，產(chǎn)生1 kHz的正弦波，輸出到AI模塊的輸出音頻接口，信號(hào)經(jīng)AS輸出，利用設(shè)備的外部測(cè)試點(diǎn)，將外部的輸入，輸出音頻通路短接，將基準(zhǔn)音頻信號(hào)返回給AP模塊采樣，通過(guò)對(duì)采樣信號(hào)周期、幅度的判定測(cè)試AI模塊通道是否正常工作，完成模擬音頻通路的環(huán)路自檢。同時(shí)對(duì)此類模塊增加小規(guī)模輔助測(cè)試電路，在BIT啟動(dòng)信號(hào)控制下，完成PTT、網(wǎng)絡(luò)選擇等離散控制信號(hào)的檢測(cè)。

圖9 ASCU設(shè)備BIT啟動(dòng)流程

在測(cè)試性分析指導(dǎo)下，通過(guò)合理的測(cè)試點(diǎn)布局選取，配合交互式bit及人工檢測(cè)手段完成各類離散信號(hào)，總線信號(hào)，模擬音頻信號(hào)的檢測(cè)；有效提高了測(cè)試性指標(biāo)[22]。表2例舉改進(jìn)后部分故障模式檢測(cè)情況。

表2 改進(jìn)后診斷架構(gòu)說(shuō)明

通過(guò)上述測(cè)試點(diǎn)優(yōu)化以及新測(cè)試手段加入，顯著提高隔離到一個(gè)SRU的隔離率至91.7%。

5 結(jié)束語(yǔ)

測(cè)試性建模的意義在于可在已有設(shè)計(jì)、模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)不斷優(yōu)化，調(diào)整系統(tǒng)的BIT設(shè)計(jì)以及測(cè)試點(diǎn)設(shè)計(jì)，有效的評(píng)估系統(tǒng)的測(cè)試性指標(biāo)，找出故障檢測(cè)的薄弱環(huán)節(jié)，通過(guò)迭代不斷完善系統(tǒng)的測(cè)試性設(shè)計(jì)。

文中對(duì)某機(jī)載音頻設(shè)備進(jìn)行了建模分析，經(jīng)優(yōu)化調(diào)整BIT設(shè)計(jì)以及增加測(cè)試手段，有效提高了設(shè)備測(cè)試性指標(biāo)，優(yōu)化設(shè)備的故障診斷流程，為真實(shí)使用時(shí)的故障診斷提供參考。通過(guò)上述的BIT設(shè)計(jì)及外部ATE測(cè)試等方法，能快速定位故障位置，確定是LRU級(jí)還是SRU級(jí)故障，便于外場(chǎng)維護(hù)使用，降低維護(hù)成本。為使用方提供良好的性能監(jiān)控、故障檢測(cè)和故障隔離能力。