航天測控：系統(tǒng)級BIT設計及BIT驗證技術

　　系統(tǒng)級BIT是監(jiān)控系統(tǒng)關鍵功能、檢測隔離系統(tǒng)級故障的主要手段和方法，也是可測試性設計的關鍵部分。而系統(tǒng)級BIT相對于板級BIT來說，信息分析工作更加繁雜，需要考慮的因素更加廣泛，因此，單純的采用一種技術和一種結構是遠遠不能達到要求的，必須采用多種關鍵技術相結合使用的方法來進行。

　　系統(tǒng)級BIT設計技術的主要內(nèi)容是系統(tǒng)級BIT體系結構技術、智能BIT設計技術，以及降虛警技術。此外，BIT設計技術一個非常重要的環(huán)節(jié)－BIT驗證環(huán)節(jié)也不容忽視。BIT驗證就是在研制的產(chǎn)品中注入一定數(shù)量的故障，用BIT設計規(guī)定的測試方法進行故障檢測與隔離，按其結果來估計產(chǎn)品的測試性水平，并判斷是否達到了規(guī)定要求，決定接收或拒收。

　　一、系統(tǒng)級BIT體系結構

　　分散、獨立式的常規(guī)BIT結構已經(jīng)不能適用系統(tǒng)級BIT發(fā)展的需要了，因此大型復雜系統(tǒng)中的智能BIT越來越多的采用分布式、集中式和分布集成式的BIT結構。這即是BIT技術長期探索的結果，也是電子系統(tǒng)固有的層次化特點的要求，體現(xiàn)了系統(tǒng)開發(fā)的“并行設計”思想。

　　1、分布式BIT

　　分布式結構的BIT 是在每個分系統(tǒng)中都具有自己的微程序和微診斷，每個分系統(tǒng)的微處理器只為本系統(tǒng)負責，與其他系統(tǒng)沒有任何關系，各自分系統(tǒng)的微處理器能夠對本分系統(tǒng)的狀態(tài)做出判斷和決策最后通過系統(tǒng)故障顯示器顯示系統(tǒng)的狀態(tài)。

　　2、集中式BIT

　　集中式BIT在每個分系統(tǒng)級均不設置自己的微程序和微診斷，整個系統(tǒng)的控制、診斷、和決策功能都依靠一個微處理器來實現(xiàn)，各個分系統(tǒng)只是將采集上來的信息通過數(shù)據(jù)總線上傳到這個主微處理器。此微處理器通過分析接收到的數(shù)據(jù)信息，以及儲存的歷史信息，綜合診斷整個系統(tǒng)的功能狀態(tài)，對監(jiān)測系統(tǒng)進行分析評價，并做出決策，同時將此狀態(tài)信息輸出到各顯示裝置并儲存此狀態(tài)信息。

　　3、分布集成式BIT（HIBIT）

　　所謂HIBIT設計是指所設計的可測試性機制具有同系統(tǒng)一樣的遞階層次結構，即具備包括系統(tǒng)級、子系統(tǒng)級、電路板級、多芯片模塊級和芯片級的層次結構，不同層次的可測試性機制之間通過測試總線相連。實質(zhì)上，HIBIT技術是邊界掃描技術的一種延伸，在HIBIT中，板級測試利用IEEE 1149.1邊界掃描標準進行，而設備級、系統(tǒng)級的測試則通過IEEE 1149.5 MTM總線進行。

遞階集成BIT

　　二、智能BIT技術

　　近20年來，智能BIT技術有了迅速發(fā)展．目前已出現(xiàn)了綜合、信息增強、改進決策、維修歷史、自適應和暫存監(jiān)控等多種智能的BIT 技術。

　　上述六種智能BIT技術分別針對BIT問題的某個特定方面，運用ES(專家系統(tǒng))、神經(jīng)網(wǎng)絡、有限態(tài)自動機等AI技術，試圖從根本上改善常規(guī)BIT中由于故障診斷算法落后、不能利用人的經(jīng)驗和維修歷史數(shù)據(jù)，不能識別設計時未考慮的新的失效模式等造成的虛警、CND和RTOK問題。在實際應用中，可以將它們以各種不同的方式綜合起來，構成范圍更廣的BIT改進方法。比如，一方面，可以在單個分系統(tǒng)中采用信息增強BIT或改進決策BIT來改進BIT效能；另一方面，全部六種方法可以綜合形成一個覆蓋整個系統(tǒng)的智能BIT系統(tǒng)。

　　三、抗虛警技術

　　由于BIT診斷模糊性和診斷能力不足造成了BIT虛警率(FAR)高、不能隔離間歇故障等問題,嚴重降低了BIT診斷檢測結果可信度,影響了使用和維修人員對BIT的信任。因此對BIT的虛警問題為重點進行分析和研究,提出一些解決BIT虛警問題的方法和措施，也是目前一個研究重點和熱點。

　　1、BIT虛警產(chǎn)生原因

　　導致BIT虛警主要原因可歸納為以下幾個方面:BIT設計上的缺陷、門限值（或測試容差）選擇不當、故障診斷算法不合適、BIT工作可靠性不高。

　　2、BIT虛警控制

　　針對BIT上述各種產(chǎn)生虛警原因，進行BIT虛警控制、降低BIT虛警率時，可在BIT的各個階段采取多種方法來實現(xiàn)。

　　從BIT設計方案中減少虛警 在報警前經(jīng)過多次判斷或延時報警，以濾除掉瞬間影響；為了減少容差查生的虛警，必須進行合理的可靠性容差設計。利用BIT檢測冗余技術對檢測結構進行故障表決，以減小虛警率；最后還要制訂完善的測試驗證計劃。BIT設計是否滿足要求，必須經(jīng)過各種測試和驗證等。

　　進行完善的數(shù)字仿真工作 要降低BIT的虛警問題，必須建立完善的系統(tǒng)性能模型，進行故障模式影響分析，以便及時發(fā)現(xiàn)設計中的不可靠環(huán)節(jié)，并采取一定的方法進行故障的消除和隔離。

　　從硬件上降低BIT虛警問題 通常規(guī)定BIT的可靠性比測試系統(tǒng)及設備的故障率要提高一個數(shù)量級，一種方法是構成BIT的元件的故障率比系統(tǒng)及設備所彩云的元件的故障率第一個數(shù)量級；另一種方法是規(guī)定系統(tǒng)中BIT的元件數(shù)不多于整個系統(tǒng)電氣元件總數(shù)的10％；此外BIT系統(tǒng)自診斷、系統(tǒng)重構級冗余BIT都可提高BIT自身可靠性。另一方面，采取各種濾波措施，進行抗干擾設計。隨著光纖技術的發(fā)展，可以采用光纖數(shù)據(jù)總線，進一步提高系統(tǒng)的可靠性，降低虛警；此外還可提高元器件的可靠性，采用高精度的測試器件，提高裝配質(zhì)量，完善生產(chǎn)工藝，進行抵抗惡劣環(huán)境應力的設計等。