美國國防部（DoD）等國防組織一直面臨著削減成本的壓力，同時(shí)還要維持重要的防衛(wèi)任務(wù)，并提高應(yīng)對新威脅的能力。一種方法是在以前投資的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上透過增加功能來延長系統(tǒng)平臺的壽命。AAV-7A1、B-52、F-15和MA Abrams等平臺就是有長期生命力、一直工作著的可升級平臺，自投入使用后，它們已經(jīng)連續(xù)服役幾十年了。

　　雖然延長軍事系統(tǒng)的服務(wù)時(shí)間有助于節(jié)省預(yù)算，但也會使維護(hù)機(jī)構(gòu)和自動測試系統(tǒng)（ATS）面臨更多的挑戰(zhàn)。其中的兩項(xiàng)特別挑戰(zhàn)是：

　??？ 處理被測設(shè)備生命週期與測試設(shè)備使用期限之間的不一致（圖1）；

　??？ 支援測試橫跨多代電子技術(shù)的高度混合的電子設(shè)備。

　　圖1：國防產(chǎn)業(yè)設(shè)備的特點(diǎn)是，其生命週期明顯要比現(xiàn)成商用（COTS）元件長得多。那些試圖在軍事和航空系統(tǒng)中使用商用測試設(shè)備的設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)需要十分小心，以確保在整個(gè)系統(tǒng)壽命內(nèi)都能提供支援。

　　幸運(yùn)的是，由國防部相關(guān)機(jī)構(gòu)及其產(chǎn)業(yè)伙伴主導(dǎo)的標(biāo)準(zhǔn)與平臺給自動測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)師和整合商提供了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)的解決方案。利用模組化儀器儀表、軟體定義的儀器、硬體抽象層、定義通用控制與資訊交換語法的標(biāo)準(zhǔn)以及高層測試管理軟體工具進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅能為目前挑戰(zhàn)提供解決之道，而且還為這些系統(tǒng)逐步升級以滿足未來需求奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

　　應(yīng)對生命週期不一致的挑戰(zhàn)

　　被測單元（UUT）生命週期與自動測試設(shè)備（ATE）使用期限之間的不一致使自動測試系統(tǒng)供應(yīng)商和系統(tǒng)維護(hù)人員的任務(wù)益發(fā)復(fù)雜（見圖1）。由于測試設(shè)備技術(shù)的發(fā)展步伐一般要比技術(shù)更迭的週期快，某種自動測試設(shè)備經(jīng)常在國防維護(hù)人員對其仍有強(qiáng)烈需求時(shí)就過氣了。減緩這種廢棄情況的成本取決于自動測試系統(tǒng)的架構(gòu)能在多大程度上支援使用時(shí)間的延長和功能升級。

　　利用新的架構(gòu)設(shè)計(jì)自動測試系統(tǒng)是盡量降低解決廢棄問題成本的一個(gè)重要方法，這種架構(gòu)採用得到廣泛支援的模組化儀器硬體平臺，如實(shí)現(xiàn)儀器功能的PCI擴(kuò)展（PXI）。業(yè)界對PXI平臺的廣泛支援提高了找到合適的低成本替代儀器的概率。另外，它也增加了擁有競爭性備選方案的概率。而且模組化的外形通?？梢源蠓販p少待替換硬體的數(shù)量，因?yàn)橄襁\(yùn)算平臺、電源、冷卻元件和其它輔助基礎(chǔ)組件等通用資源不再是每臺儀器的不可拆分的組成部份，這一點(diǎn)與傳統(tǒng)箱式儀器不同。

　　用適當(dāng)?shù)奶娲诽娲鷥x器硬體只是減緩廢棄情況的一個(gè)方面。在國防產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，測試工具的目標(biāo)是在與商用生產(chǎn)測試相較長得多的時(shí)間週期內(nèi)保持測試現(xiàn)用設(shè)備的能力。因此，對替代硬體的另一個(gè)要求是執(zhí)行現(xiàn)有被驗(yàn)證過和被認(rèn)可的測試的能力。現(xiàn)有測試不僅依賴于儀器硬體，而且依賴于對每個(gè)被測單元來說獨(dú)一無二的測試程式集（TPS）。許多測試程式集可能使用待替換的單套測試資產(chǎn)。組成每個(gè)測試程式集的文件、軟體和介面組件的開發(fā)與整合占用了大部份先前的資金投入，設(shè)備支援機(jī)構(gòu)必須繼續(xù)利用該投資，以便盡可能使這部份預(yù)算能頂更長時(shí)間。

　　由于重新開發(fā)這些測試程式集的代價(jià)非常高，因此利用測試程式集與測試站硬體資產(chǎn)之間的抽象層設(shè)計(jì)自動測試系統(tǒng)在減少廢棄情況費(fèi)用方面可以提供很大優(yōu)勢。硬體抽象層有時(shí)也指軟體打包器（wrapper）或簡稱打包器，它使得用通用命令控制測試資產(chǎn)的測試開發(fā)成為可能，無需再使用供應(yīng)商獨(dú)有的語法。將命令功能與獨(dú)有語法分離開來可以在產(chǎn)生廢棄或升級情況時(shí)保護(hù)對測試程式集的投資。

　　硬體抽象的一個(gè)例子是使用針對儀器類的通用函數(shù)調(diào)用，如由可互換虛擬儀器（IVI）規(guī)格定義的內(nèi)容。可互換虛擬儀器驅(qū)動程式可以從獨(dú)特硬體實(shí)現(xiàn)中抽象出一般性儀器功能，并用通用儀器命令語法代替獨(dú)有的製造商調(diào)用語法（見表1）。

　　表1：可互換虛擬儀器用于定義儀器類別的通用測試儀器清單。這種抽象方式為防止特定製造商儀器的廢棄提供了保護(hù)層。

　　開發(fā)模組化抽象層

　　雖然可互換虛擬儀器為所列儀器提供了測試程式集保護(hù)層，但測試站幾乎總是包含有更多的儀器類型和其它測試資產(chǎn)。為了在自動測試系統(tǒng)的工作任務(wù)改變時(shí)能提供新功能，這些測試站組件也會成為廢棄品或需要被替換。自動測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的另外一個(gè)關(guān)鍵要素是全面的、模組化抽象層的開發(fā)，這個(gè)抽象層將包含所有目前測試站的資產(chǎn)，而且要具有開放性，目前后自動測試系統(tǒng)程式有需要時(shí)適用于進(jìn)一步開發(fā)。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)中可以整合進(jìn)的另一種有用抽象是使用模組化子系統(tǒng)，如合成儀器。合成儀器被定義為一種可重構(gòu)的系統(tǒng)，它能透過標(biāo)準(zhǔn)化的介面將一系列基本的軟體和硬體組件整合在一起，以用數(shù)位處理技術(shù)產(chǎn)生訊號或執(zhí)行測量──即是一種模組化的軟體定義儀器。這是解決儀器生命週期與測試系統(tǒng)使用期限之間典型不一致問題的又一強(qiáng)大工具（見圖2）。

　　圖2：模組化的軟體定義儀器允許用戶針對特定測試應(yīng)用定製儀器功能。

　　因?yàn)檫@些儀器是軟體定義的，將它們整合進(jìn)系統(tǒng)通?？梢怨?jié)省更多成本并帶來更大的系統(tǒng)靈活性，因?yàn)槊糠N合成儀器都具有下列優(yōu)勢：

　　可以代替多種傳統(tǒng)儀器

　　可以模擬廢棄的儀器

　　更容易升級以滿足新要求

　　更方便針對特殊測試需求進(jìn)行定製

　　測試多代電子技術(shù)

　　設(shè)備支援機(jī)構(gòu)過去的經(jīng)驗(yàn)證明了作業(yè)不同的測試儀表維護(hù)不同的子系統(tǒng)甚至獨(dú)立的武器平臺的代價(jià)是多么高。因此，今后的趨勢是盡可能地統(tǒng)一到通用支援設(shè)備上來。雖然這種方法可以降低成本，但在提供自動測試系統(tǒng)解決方案時(shí)也面臨更多挑戰(zhàn)。

　　結(jié)合延長了的平臺壽命的優(yōu)勢，整合可以顯著增加由平臺支援的自動測試系統(tǒng)必須能夠測試的電子技術(shù)的範(fàn)圍。與大多數(shù)商用儀器相較，這將形成高度混合的測試應(yīng)用環(huán)境。增加的復(fù)雜性和更多的被測單元將增加廢棄情況產(chǎn)生的頻度。它們還會增加這些廢棄情況對自動測試系統(tǒng)程式及其所支援的任務(wù)的影響程度。在此需要重申的是：模組化儀器平臺、抽象層和軟體定義的儀器被證明是彌足珍貴的設(shè)計(jì)單元，它們能為整合這些單元的自動測試系統(tǒng)提供差異化功能。

　　在支援這種高度混合測試環(huán)境的理由中，維護(hù)機(jī)構(gòu)要求自動測試設(shè)備同時(shí)具有雙重角色，既支援維護(hù)大量傳統(tǒng)測試程式集又支援開發(fā)新的測試程式集。為了充分利用已經(jīng)投入的資金，自動測試系統(tǒng)必須能夠作業(yè)現(xiàn)有的測試程式集。同時(shí)，自動測試系統(tǒng)必須有能力高效地開發(fā)和作業(yè)針對新興技術(shù)被測單元和不斷發(fā)展的支援系統(tǒng)的測試程式集。所有這些設(shè)備必須經(jīng)過測試和維護(hù)以便其系統(tǒng)能夠滿足任務(wù)要求。

　　靈活、高成本效益的解決方案應(yīng)包括（見表2和圖3）：

　　獲得廣泛支援的模組化開放架構(gòu)平臺，如PXI

　　測試環(huán)境資訊交換標(biāo)準(zhǔn)，如ATML

　　軟體定義的儀器

　　基于FPGA的靈活的儀器硬體

　　圖3：自動測試標(biāo)記語言（ATML）定義了XML模型集合，用于表示有關(guān)係統(tǒng)、參數(shù)、數(shù)據(jù)和結(jié)果的資訊。

　　表2： 靈活、高成本效益的解決方案應(yīng)包括的內(nèi)容。

　　還有產(chǎn)業(yè)工具適用于測試開發(fā)和測試管理，這些整合了支援圖形化的軟體系統(tǒng)可以提供更高的測試程式集開發(fā)產(chǎn)能，因而增加了自動測試系統(tǒng)程式的投資回報(bào)率（ROI）。借助圖形化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能，被測單元領(lǐng)域的專家可以更高效地設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)必要的測試；否則，若必須與有軟體開發(fā)技能、但缺乏被測單元技能的人士一起對測試要求和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行反覆討論，則低效得多。

　　面對更重的測試程式集負(fù)擔(dān)，擁有全面測試管理軟體的測試系統(tǒng)具有顯著優(yōu)勢（見圖3）。一個(gè)高效的測試管理軟體工具應(yīng)具有如下特性：

　　支援多種測試開發(fā)環(huán)境

　　支援這些環(huán)境的多種版本

　　支援使用產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如VISA、IVI和ATML

　　提供與資料庫的連接能力

　　透過加速定製作業(yè)員介面的開發(fā)速度來提高產(chǎn)能

　　透過給系統(tǒng)設(shè)計(jì)師提供快速製作抽象層和方便增加新組件的能力來增強(qiáng)系統(tǒng)彈性

　　由于支援多種測試開發(fā)環(huán)境，因此可以增加從舊儀器卸載下來并整合進(jìn)單個(gè)單元的傳統(tǒng)測試程式集的種類。此外，製造領(lǐng)域?qū)＜摇?測試程式集開發(fā)人員和提供支援的承包商能共同分擔(dān)開發(fā)任務(wù)，維護(hù)機(jī)?? 構(gòu)具有經(jīng)濟(jì)上和進(jìn)度上的更大的靈活性。透過讓每位專家工作在他們最熟悉、或者能夠?yàn)樘囟y試應(yīng)用提供最佳功能的測試開發(fā)環(huán)境，與‘以一應(yīng)萬’的開發(fā)架構(gòu)相比，這種系統(tǒng)能夠更快、更經(jīng)濟(jì)地提供關(guān)鍵的測試程式集功能。

　　相容以前發(fā)佈的測試開發(fā)環(huán)境版本，可以擴(kuò)展自動測試系統(tǒng)為自動程式集開發(fā)與作業(yè)提供有效解決方案的時(shí)間範(fàn)圍。雖然在測試資產(chǎn)遭廢棄時(shí)抽象層可以提供保護(hù)，但源自多版本支援的后向軟體相容可以保護(hù)測試程式集本身在更新測試站軟體時(shí)免遭廢棄。

　　開放架構(gòu)

　　虛擬儀器軟體架構(gòu)（VISA）、IVI和ATML等產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為實(shí)現(xiàn)與測試源的通訊、儀器命令語法和測試環(huán)境資訊的交換定義了通用介面。每種標(biāo)準(zhǔn)都以這樣或那樣的方式保護(hù)著自動測試系統(tǒng)，防止產(chǎn)生國防維護(hù)機(jī)構(gòu)過去多次面臨的兩種風(fēng)險(xiǎn)：對單一資產(chǎn)供應(yīng)商的依賴以及該供應(yīng)商的‘蒸發(fā)’。不管產(chǎn)生哪種情況，維護(hù)機(jī)構(gòu)都將花費(fèi)更多。每種標(biāo)準(zhǔn)都遵循了指派關(guān)鍵介面和使用開放標(biāo)準(zhǔn)的模組化開放系統(tǒng)方法（MOSA）塬則。在自動測試系統(tǒng)中整合使用這些標(biāo)準(zhǔn)有助于降低程式成本和風(fēng)險(xiǎn)。

　　資料庫連接是平臺支援型自動測試系統(tǒng)的重要組件，它提供了用于歸檔及公開故障與錯誤數(shù)據(jù)以供故障分析的方式。透過以一致的方式記錄故障產(chǎn)生的內(nèi)容、時(shí)間和地點(diǎn)，與資料庫保持連接的自動測試系統(tǒng)能夠匯集必要的資訊來判斷故障塬因。支援?dāng)?shù)據(jù)收集以進(jìn)行一致性分析的這種能力，提供了能夠?yàn)檫^程和/或系統(tǒng)與系統(tǒng)組件設(shè)計(jì)確定可能的糾正措施的方式，因而節(jié)約了作業(yè)成本、使預(yù)算可支撐更長時(shí)間。

　　測試程式集執(zhí)行時(shí)是程式執(zhí)行成本的主要部份。這個(gè)執(zhí)行時(shí)的大部份由作業(yè)員的動作時(shí)間組成，可能占到全部時(shí)間的40%以上。許多時(shí)間花費(fèi)在等待作業(yè)員的某種人工介入上。設(shè)計(jì)良好的作業(yè)員圖形化用戶介面（GUI）可以提高作業(yè)員的效率，進(jìn)而降低成本。測試管理軟體應(yīng)降低開發(fā)和修改這種GUI的成本，因而為延長作業(yè)性預(yù)算可支撐的時(shí)間提供了另一條重要途徑。

　　雖然在自動測試系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中有許多通用介面和測試站組件，但不是每樣?xùn)|西都能以一種方式抽象出來且同時(shí)還能提供每種應(yīng)用要求的靈活性。基于這個(gè)塬因，自動測試系統(tǒng)需要能增強(qiáng)整合商定製系統(tǒng)的不同抽象層能力的軟體。

　　採用以上述組件設(shè)計(jì)整合了測試管理軟體的自動測試系統(tǒng)架構(gòu)的實(shí)質(zhì)性好處是能夠降低程式成本、提高投資回報(bào)率。這是因?yàn)榫哂徐`活性的自動測試系統(tǒng)可以測試傳統(tǒng)的電子技術(shù)，并且在它們的生命週期內(nèi)透過自我更新以測試更新的設(shè)備，并以一致的方式向資料庫提供資訊；透過挖掘資料庫內(nèi)容就可以確定高成本的故障事件，并啟動相應(yīng)的糾錯措施來降低成本。

　　雖然目前的報(bào)導(dǎo)標(biāo)題使許多人相信目前的預(yù)算減少、節(jié)儉預(yù)算以延長資金使用時(shí)間和節(jié)約成本的努力是新的挑戰(zhàn)，但國防部及其支援產(chǎn)業(yè)以前就面臨過這些情況。因此他們開發(fā)出相應(yīng)方法，試圖透過技術(shù)更迭來逐步升級系統(tǒng)。在他們的努力下製作了模組化硬體平臺（如PXI）、軟體定義的儀器（如合成儀器）以及通用通訊語法標(biāo)準(zhǔn)（如VISA、IVI和ATML）。使用這些標(biāo)準(zhǔn)的模組化開放平臺不僅能夠保持現(xiàn)有的功能，并且在今后許多年裡都能增加新的功能。這樣，系統(tǒng)的生命週期就能比塬先計(jì)劃的長2至3倍，因而在不犧牲功能的條件下延長了預(yù)算的可用時(shí)間。使用這些組件設(shè)計(jì)自動測試系統(tǒng)是製作能夠延長工作期限的自動測試系統(tǒng)的一種成功策略。