载人航天产品可测试性设计方法初步研究

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1、载人航天2011年第3期基础研究载人航天产品可测试性设计方法初步研究熊晓英王九龙赵岩松(中国空间技术研究院载人航天总体部)摘要可测试性设计能有效提高载人航天故障检测和故障诊断能力，减少系统的维修时间，提高系统可用性，保障系统执行任务的可靠与安全。本文在分析载人航天产品可测试性设计现状基础上，提出了更好地适应载人航天产品可测试性的设计方法，以一航天控制器为例进行了可测试性建模仿真，结果表明此方法在载人航天产品可测试性设计应用中的可行性和有效性。1引言关键词可测试性设计机内测试自动测试设备分类号V414．19文献标识码A文章编号1674

2、—5825(2011)03—0042—06可测试性又称测试性，是指系统和设备能及时、准确地确定其状态(可工作、不可工作或性能下降)并隔离其内部故障的一种设计特性【lJ。因此，可测试性是系统和设备设计时所赋予的固有属性，是为系统故障诊断提供方便的特性。可测试性设计的概念最早于1975年由F．Liour等人在《设备自动测试性设计》一文中提出，首先在航空领域中得到应用121。1985年，美国颁布的MIL—STD一2165《电子系统和设备测试性大纲》规定了可测试性管理、分析、设计与验证的要求和实施方法，是可测试性从维修性中分离出来，成为一门

3、独立新学科的确立标志131。目前，我国航空和各种武器装备等复杂系统执行的可测试性标准，主要是1995年颁布的GJB2547一装备测试性大纲》。我国航天产品执行的可测试性标准主要是1998年颁布的QJ350l一《航天产品测试性设计准则》。按照载人航天工程“三步走”的战略规划，我国将建立空间站。空间站长期的运行需求，将导致系统设计复杂、可靠性要求提高，仅靠功能冗余设计、系统安全模式设计、实施故障情况下系统重构等手段已不能满足长寿命需求，还必须采取相应的保障和维修措施，以延长系统功能正常运行的时间。而维修工作实现的基础就是通过测试将故障准

4、确定位和隔离，由此可见，载人航天领域迫切需要开展可测试性设计研究，只有及时、有效地检测、定位和隔离故障，才能减少系统的维修时间、提高系统可用性、保障系统执行任务的可靠与安全，才能为长寿命空间站的在轨健康管理提供技术支持。2载人航天产品可测试性设计现状分析目前，载人航天领域重视的主要是“系统地面测试保障”而非“系统可测试性设计”。在地面测试发现异常状态时，往往借助专家经验、查找历史数据进行比对，或接入转接盒连接外部测试设备、拆除设备进行单检测试等多种便利手段来进行故障和排除定位。这种利用地面综合测试覆盖来确保任务可靠和安全的工作模式，

5、使得总体对产品在固有可测试性上的设计缺陷缺少关注，同时，运行中，由于缺少有效的测试资源和测试手段，出现故障时也很难直接检测并定位至具体设备。现行可测试性设计的不足主要体现在以下几个方面：(1)缺少可测试性指标的量化虽然在《航天产品测试性设计准则》中，提出了来稿日期：2010-11-22；修同日期：201l—02埘。作者简介：熊晓英(1971．11一)。女，硕士．高级工程师，主要从事载人空间站总体论证工作。42基础研究载人航天2011年第3期部分电路设计的测试性设计准则，可以指导一些单机产品的底层设计工作，但对具体的可测试性设计要求缺

6、乏较明确的技术途径。除一些概念性设计要求外，很少能对单机产品提出定量的可测试性指标，以致于在设计评审中不能具体审查和考核产品可测试性设计要求的落实情况。(2)缺乏有效的可测试性分析工具缺乏科学的设计软件对可测试性设计进行分析和评估，往往依赖于设计师对可测试性设计的重视程度、设计水平和经验。在国外开展的可测试性设计中，除了采用试验手段进行测试性设计验证外，在产品原理设计完成后，还利用软件工具进行可测试性建模、分析和评估，以验证系统故障检测与隔离能力、检验可测试I生指标落实情况，从而给出改进建议。(3)缺乏对长期在轨健康管理的支持以往的

7、载人航天系统没有以在轨诊断和故障定位为目标来设计方案，可测试性设计划分主要根据功能划分，很少考虑结构划分，往往多个功能集成在一个紧凑的结构单元内，不能满足空间站故障隔离到在轨可维修级别的要求，且基本没有考虑空间站环境下由航天员利用外部检测设备参与测试的需求。3载人航天产品可测试性设计方法初步探讨基于载人航天产品可测试性设计现状分析，针对空间站在轨维修需求，当前载人航天开展可测试性设计所急需解决的主要问题是：总体如何对各单机产品提出合理的可测试性设计要求及定量化指标?总体如何设计一套既适应载人航天产品特点又具有一定先进性的可测试性设计

8、方法去指导各个单机产品可测试性工作的开展?面临挑战，在参考相关标准及调研武器装备可测试性设计工作基础上，对载人航天产品提出了根据不同类型的航天产品特点，按照可测试性要求，运用可测试性建模一可测试性分析及评估_可测试性优化及改进_可测试