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军用自动测试系统及其不确定度评定关键技术研究

祖先锋  
【摘要】: 军用自动测试系统ATS(Automatic Test System)正逐步成为复杂系统与武器装备可靠运行的必要保证,已经成为世界各国重点研究和发展的技术之一。同时,为保证ATS测试结果的准确一致,又需要研制自动校准系统ACS(AutomaticCalibration System)为其提供计量校准保障。因此,研究军用ATS及其不确定度评定,科学地构建军用ATS或ACS,合理地评估测量质量,为我军武器装备检测维修保障和计量校准工作提供服务和技术支持,具有重要的理论意义和实践价值。 论文立足于多项导弹装备ATS或ACS研制的工程实践,结合面向信号测试思想,主要工作围绕自动测试和计量校准两大方面而展开的。 首先,从信号模型入手,构建了激励、响应和测试等UUT(Unit Under Test)信息模型,并从测试实现的角度出发,提出了基于信号模型的模拟测试技术,以信号为基本构建单元,由测试系统内部提供UUT工作条件信号和模拟等效信号,形成内部自激励、自响应和自测试,并通过双缓存机制、解析模拟和含硬件模拟等技术实现,解决了测试实现问题,降低了对UUT实物的依赖,加快了系统的构建,便于验证测试系统的测量能力和故障定位能力。 其次,优化配置ATS的测试信息,建立了基于信号路径的ATS测试模型,包括资源测试能力、信号路径转接和UUT测试需求。特别是,提出了基于信号路径模型对开关子系统进行设计,通过信号路径属性、起点集、终点集、矩阵关系和信号路径集等,描述其对信号路径的互连作用,统一分配测试资源和UUT的测点信号,实现信号匹配、路径可达和资源优化,增强了系统组建的灵活性、扩展性和集成性。 再次,实现了多型号战术导弹ATS系统集成。在某型导弹电视测角仪测试过程中,提出了目标等效设计方法,为电视测角仪检测提供符合要求的目标和背景。通过对卡塞格林光学系统的改进,利用折反式技术对光源系统进行小型化设计,以小平行光管替代传统的透射式大平行光管,首次在野外条件下实现了电视测角仪主要技术指标的可靠检测,达到了快速化、小型化和便携式检测的目的。 然后,基于Monte Carlo(MC)仿真法实现了虚拟仪器VI(Virtual Instrument)测量链不确定度分布传播和不确定度评定。通过理论解析法和MC仿真法分别评定了信号源、信号调理模块、数据采集模块和数据处理模块等不确定度,以及整个测量链不确定度。结果表明,两种方法具有良好的一致性,也验证了MC仿真的有效性,为ATS同时自动给出测量结果及其不确定度提供了可能。 接着,借助于反分析思想和MC仿真分布传播原理,提出了不确定度分布抽样反分析法,结合不同样本容量的概率密度函数估计及其不确定度计算,由输出量仿真出输入量概率分布,实现了MC仿真分布传播的逆向过程,间接完成由测试信号到源信号的不确定度评定,初步解决ATS计量中源信号原位校准的问题。 最后,基于测量可靠性指标确定测量仪器或测试系统的校准周期,改进了直接反应法和威布尔可靠性模型法,解决了检定决策风险以及不同测量参数对测量可靠性观测值确定的影响问题,修正了最佳校准周期的计算,使其更具合理性和可信性。 事实上,本文的主要工作已经以实物产品方式通过有关部门的系统验收或技术鉴定,并已交付使用,受到了用户的好评,在工厂维修保障和部队计量保障工作中发挥着重要作用。


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