1. 前言
近年来，随着各型电气设备与电子技术的快速发展，电气与电子设备领域无论是系统规模还是系统复杂度都有了显著的提升。在这种情况下，自动化测试系统已经成为复杂设备及系统可靠运行的必要保证和可靠手段。同时，随着全寿命周期概念日益普及，从系统装备的前期预研论证、设计立项、测试试验再到批量交付，以及维护保养等多个寿命周期环节，都会涉及到繁复的测试试验与验证，这里面自动化测试系统的重要性不言而喻。另一方面，随着ATML（Automatic Test Markup Language）标准逐步投入应用，基于ATML的相关技术也被认为是构建新型自动化测试系统的有效途径之一。
2. 现有自动化测试系统面临的挑战
测试技术水平很大程度上影响了生产设备整体性能水平，而且测试测量的结果也对设计端起到了很大的信息反馈作用。在应用实践中，自动化测试系统技术不断地发展和完善，历经了三代的技术发展与划分：
第一代自动化测试系统在20世纪6、70年代就诞生，通过采用早期的计算机技术实现了自动化测试的概念，取代人工来实现核心装备测试维护工作。但是受限于当时的计算机技术与水平，系统的测试成本居高不下，同时系统体积略显笨重，很难大规模应用。
第二代测试系统考虑到前一代的成本问题，积极引入了模块化、标准化接口的概念，使得测试设备更成体系而且也更加多样化，充分降低成本的同时也满足了一些复杂系统的综合测试需求。
第三代测试系统诞生在计算机应用和半导体水平高速发展的时代，它以“开放化”为核心，在技术架构上引入先进商业技术和货架产品的概念，充分降低测试的硬件成本的同时，还希望大量整合借力新型商业成熟技术，例如新型CPU技术，来提高整个测试系统性能水平。
虽然历经变革演进，但是在今日的新环境新形势下，现有的自动化测试系统本身依然面临着不少挑战和困境：
- 高昂的持有成本。针对复杂的被测对象，测试系统在保证测试质量的同时，还要完成不同类型的繁复测试任务，这往往意味着长周期的开发和昂贵的高性能仪器购置费用。而且在“小批量，多批次”的背景下，一旦被测对象发生变化，测试系统也需要进行相应的升级或换代，带来二次的成本负担和费用。同时，这类专业系统还要考虑到对操作人员的专业授课和操作培训投入，以及系统本身维护校准的成本。
- 通用性不足。现有自动测试系统都是针对某一型号独立设计完成，导致测试系统类型繁多且互不通用，一方面给工程人员带来实际操作的困难，另一方面从宏观上也给后勤保障带来极大的困难，很难适应现代装备环境下“少而精”的需求。同时因为系统间的不通用，数据资源很难共享，也会带来重复设计重复投资，继而间接提高测试成本。
- 难以满足新形势下的测试需求。新对象新功能衍生出新的测试需求。在可以看到的未来，随着很多新型号装备的加速入役，新的测试需求会层出不穷，新的测试性能（质量和速度）也需要超越以往，这让现有系统往往感觉到“有心无力”。同时，现有测试系统无论是尺寸还是交互程度，都距离未来的多种应用场合有所差距。
所以综合看来，这些问题对现有的自动化测试系统提出了严峻的挑战，而且所涉及到的不单是测试手段本身和仪器技术指标的问题，还有更多的是仪器系统架构和思路的问题。
3. 自动化测试系统新架构
针对上述的问题，国内外已经有不少声音，开始探讨下一代自动化测试系统发展方向的话题。在这些讨论中，对未来自动化测试系统，大家共同的关注在于：1. 如何降低全周期的开发维护和持有成本；2. 如何增强通用性和互操作性，提供最大的系统灵活性；3. 如何进一步提高测试质量。在国外，这个概念提出地更早一些，已经实现的下一代自动化测试系统概念的一个典型代表就是美国的“NxTest”（ Next Generation Automatic Test Systems）系统概念。“NxTest”的设计力求满足如下几点需求：降低自动化测试系统的全周期费用；提供系统灵活性和互操作性；降低系统开发、部署和升级时间，以及有效减小后勤保障规模和占地空间。基于这样的设计初衷，“NxTest”提出了采用开放的软硬件体系及商用标准架构为核心的构建思想。从这里可以看到，下一代自动化测试系统概念中，对系统架构有着更高的要求，而“合成仪器”（Synthetic Instrumentation）的概念也在这时受到越来越多地关注。
“合成仪器”概念，即采用标准的模块化测试硬件组成通用的仪器硬件平台，由软件来主导实现测试测量功能、任务与执行。在这概念下，自动化测试系统将完全基于采用标准总线技术的模块化仪器系统，同时会格外强调软件在整个测试系统当中的调度作用和交互作用。“NxTest”的构建思想也很好例证了这一概念。这样的思路给整个系统架构带来的好处是显而易见的：
- 化繁为简的模块化硬件优势。系统本身会更加灵活和冗余，满足不同类型的测试任务。通过简单更换模块来更新或者升级现有系统，节省了大量硬件购置成本。由于采用的均为商业化的成熟技术，也为系统的通用性奠定了基础。
- 显著的灵活性和通用化提升。基于模块化硬件平台，测试系统的功能和定义完全由软件来实现，软件会占据更大系统工程比例。通过软件来统筹、安排、利用仪器硬件资源，通过软件来将测试需求按照特定标准转换成测试需求任务，这样就大大提高了系统的效能和灵活性。配合相关标准规范，例如ATML标准，即可实现通用化。
- 与时俱进的测试性能。硬件模块化系统不断升级的系统带宽（最新PXI总线系统带宽可达24 GB/s）以及自带的背板定时同步功能使得基于PXI模块化仪器的系统拥有远好于台式仪器的系统级性能。同时，随着新型射频仪器不断应用在模块化仪器平台，可以充分满足复杂电子装备的测试要求。重要的是，可以不断将新型商业技术与成果（例如: FPGA）引入到测试系统当中，实现技术的实时更新。
- 适应不断变化的测试需求。标准化管理ATS中信息与数据以及相关测试程序集，有利于缩短开发周期，实现一起可互换性，并通过对系统的冗余设计以及模块化平台的优势， 以满足不同且持续变化的测试需求。
- 更小的占地尺寸。在有限空间内集成度将会更高，以适应更为复杂的测试场合甚至便携任务。
需要强调的是，在新架构体系下，软件相比于以往发挥着更为重要的作用。所有仪器功能和任务的定义都用软件来完成，实现由软件来决策在何种测试任务下调用何种测试硬件资源，同时实施复杂测试任务的管理和优化。软件层面将会倾入工程人员的更多心思，来考虑如何保证系统测试功能完整性的同时减少系统日后的升级负担。软件也从原先测试程序开发的单一层次过渡到集成系统服务、测试程序开发和测试管理三者一体的架构上。硬件层面将会继续借助模块化平台的优势，在软件的配置管理下充分发挥高性能仪器单元的优势，通过标准化驱动及接口实现复杂功能的测试。
