溫志軍，高越，趙濟(jì)民

（航天恒星科技有限公司，北京 100086）

衛(wèi)星地面站通用測試平臺設(shè)計(jì)

溫志軍，高越，趙濟(jì)民

（航天恒星科技有限公司，北京 100086）

隨著我國航天應(yīng)用的迅速發(fā)展，衛(wèi)星地面站的能力、質(zhì)量要求和建設(shè)周期的要求都大大提高，為保證地面站建設(shè)質(zhì)量和周期，降低地面站建設(shè)中測試資源投入，需設(shè)計(jì)一套通用地面站測試平臺。該平臺統(tǒng)籌考慮各類地面站的多樣性和技術(shù)領(lǐng)先性，能夠提供全面、精確、高效的地面站自動(dòng)化測試和驗(yàn)證。同時(shí)該平臺也可應(yīng)用在地面站投入使用后的自動(dòng)化運(yùn)行維護(hù)。首先從測試標(biāo)準(zhǔn)化、測試自動(dòng)化和測試一體化三個(gè)方面分析了通用測試平臺的設(shè)計(jì)需求。

衛(wèi)星地面站；測試平臺；自動(dòng)測試

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.055

1 測試平臺分析

1.1 測試標(biāo)準(zhǔn)化

標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容主要包括4個(gè)方面：（1）接口標(biāo)準(zhǔn)化；（2）儀器標(biāo)準(zhǔn)化；（3）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化；（4）方法標(biāo)準(zhǔn)化。

接口標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展方向是逐漸形成通用接口形式以及通用的總線技術(shù)，模塊化、規(guī)范化且具有通用性的測試平臺可以顯著提升其保障性和維修性。實(shí)現(xiàn)接口標(biāo)準(zhǔn)化是建立通用性地面測試站點(diǎn)的關(guān)鍵，接口標(biāo)準(zhǔn)化充分體現(xiàn)了測試平臺和地面站之間的服務(wù)和供求關(guān)系，因此需要對不同地面站的具體測試需求進(jìn)行系統(tǒng)歸納，然后再具體到每次測試服務(wù)之中。儀器的標(biāo)準(zhǔn)化主要取決于整個(gè)平臺的可信度和精度。因此在構(gòu)建測試平臺時(shí)所使用的儀器設(shè)備、相關(guān)技術(shù)必須是領(lǐng)先且成熟的產(chǎn)品。方法標(biāo)準(zhǔn)化主要包括對測試步驟、測試遵循的遠(yuǎn)離、測試結(jié)果數(shù)據(jù)處理等需要參照一定的標(biāo)準(zhǔn)（如權(quán)威文獻(xiàn)資料、軍方標(biāo)準(zhǔn)）來執(zhí)行。

1.2 測試自動(dòng)化

測試自動(dòng)化指的是所有的測試步驟均在管理軟件的調(diào)度下完成的，測試的所有項(xiàng)目均在自動(dòng)化管理體系之中，可以在測試服務(wù)前預(yù)先對參試設(shè)備的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)設(shè)定自動(dòng)判斷邏輯盡可能提升自動(dòng)化程度。自動(dòng)化程度還表現(xiàn)在測試結(jié)果的分析和數(shù)據(jù)處理上，依據(jù)具體的原則將結(jié)果進(jìn)行分類和存儲(chǔ)，對各個(gè)地面站全方位測試結(jié)果進(jìn)行研究。

1.3 一體化測試

一體化測試主要是對地面站的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行測試，經(jīng)管理軟件的統(tǒng)一調(diào)配依照具體流程模擬時(shí)序?qū)Φ孛嬲镜挠?jì)劃、測試數(shù)據(jù)以及測試設(shè)備等予以模擬，對地面站的業(yè)務(wù)能力進(jìn)行全面性、綜合性的測試。

一體化測試具有系統(tǒng)性和全面的優(yōu)點(diǎn)，其系統(tǒng)性主要表現(xiàn)為所有的測試內(nèi)容均需要遵循基本的遠(yuǎn)離和技術(shù)要求；而全面性主要表現(xiàn)在對各個(gè)地面站、各個(gè)分支系統(tǒng)以及設(shè)備等功能和指標(biāo)的檢測。另外一體化測試能夠模擬正常和異常兩種情況。

2 設(shè)計(jì)方案

地面站測試平臺的通用化可以對地面站以及分系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)測試、故障診斷和檢修；同時(shí)還能夠依照具體流程對地面站的外部計(jì)劃、測試數(shù)據(jù)以及測試設(shè)備等均進(jìn)行模擬處理，從而實(shí)現(xiàn)對地面站的業(yè)務(wù)能力進(jìn)行驗(yàn)證。

測試平臺的設(shè)計(jì)依據(jù)參照組件化框架平臺，該平臺能夠針對不同的系統(tǒng)（如天飼饋分系統(tǒng)、數(shù)據(jù)記錄快視系統(tǒng)等）進(jìn)行測試，后期若地面站有新增功能則可以適時(shí)增設(shè)相應(yīng)的測試組件完成測試需求。

測試平臺有很多功能區(qū)，因此存在很多分系統(tǒng)，主要包括數(shù)據(jù)測試、射頻指標(biāo)測試、運(yùn)管測試、測試管理以及測試支撐等。在測試過程中分系統(tǒng)之間相互配合、共同協(xié)作完成測試需求和尋找故障的要求，測試平臺組成見圖1。

測試管理分系統(tǒng)是整個(gè)平臺的核心，其主要負(fù)責(zé)調(diào)度和操作，依據(jù)測試的需求內(nèi)容自動(dòng)制定出測試計(jì)劃，然后對其他分系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)配和支配完成測試項(xiàng)目。面對地面站特有的全系統(tǒng)流程測試需求，該管理分系統(tǒng)能夠?qū)?shí)際的測試流程進(jìn)行模擬，同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)驗(yàn)證每個(gè)分系統(tǒng)的執(zhí)行情況。

射頻指標(biāo)測試系統(tǒng)主要由開關(guān)、時(shí)頻硬件設(shè)備、被檢測設(shè)備以及檢測天線等組成。開關(guān)（矩陣）的來回切換能夠完成被測物和測試平臺之間的連接方式，整個(gè)分系統(tǒng)則可以對被測設(shè)備的性能和數(shù)傳體制進(jìn)行驗(yàn)證。

數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)主要包括數(shù)據(jù)處理軟件、接口模擬軟件以及數(shù)據(jù)生成軟件等3部分。（1）數(shù)據(jù)接口模擬軟件：該軟件的職能是依照其協(xié)議接收和記錄被測設(shè)備和檢測系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)，然后將所有數(shù)據(jù)傳輸至處理軟件中分析。（2）數(shù)據(jù)生成軟件：其職能是依據(jù)衛(wèi)星運(yùn)行情況、既定載荷等自動(dòng)生成衛(wèi)星模擬數(shù)據(jù)；然后接口模擬軟件對被測系統(tǒng)傳輸層（IP/TCP/UDP）以及網(wǎng)絡(luò)層，并將模擬數(shù)據(jù)發(fā)送至被測系統(tǒng)中，便可驗(yàn)證接口協(xié)議是否正確。與此同時(shí)數(shù)據(jù)接口的模擬模塊能夠?qū)⒛M數(shù)據(jù)依照測試設(shè)備的傳輸層協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行封裝處理，再將數(shù)據(jù)發(fā)送到測試設(shè)備中經(jīng)變頻和調(diào)制后發(fā)送至檢測系統(tǒng)中驗(yàn)證接口協(xié)議的正確與否。（3）數(shù)據(jù)處理軟件：該軟件的作用是檢測完成后對被檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比研究，如是否出現(xiàn)幀亂序和格式錯(cuò)誤等，并以此評判所發(fā)送的數(shù)據(jù)是否符合正確協(xié)議。

運(yùn)管測試系統(tǒng)主要有計(jì)劃模擬和設(shè)備模擬軟件兩部分構(gòu)成。其職能是實(shí)現(xiàn)計(jì)劃模擬中的環(huán)境模擬、通信模擬、自動(dòng)測試以及各種設(shè)備監(jiān)控等。

圖1 通用地面站測試平臺組成框圖

3 工作流程

3.1 系統(tǒng)流程測試流程

系統(tǒng)流程測試是指專門針對地面站采取的包含所有業(yè)務(wù)流程的測試項(xiàng)目；包括外部計(jì)劃的下發(fā)-數(shù)據(jù)的發(fā)送-數(shù)據(jù)的記錄和分析等四項(xiàng)流程的模擬性驗(yàn)證。

1）首先操作員依據(jù)具體需求在管理軟件中制定詳細(xì)的測試計(jì)劃，隨機(jī)測試的腳本生成然后將其下發(fā)至運(yùn)管測試等其他分系統(tǒng)中。

2）運(yùn)管測試系統(tǒng)將生成的計(jì)劃自動(dòng)下發(fā)給運(yùn)行管理系統(tǒng)；數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)依據(jù)腳本生成模擬數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)發(fā)送至射頻測試系統(tǒng)中；測試支撐系統(tǒng)則會(huì)依照其腳本生成相應(yīng)的配制參數(shù)，在依照其時(shí)序要求將各個(gè)參數(shù)發(fā)送至射頻指標(biāo)測試系統(tǒng)（簡稱射頻系統(tǒng)）中，射頻系統(tǒng)依據(jù)其配制參數(shù)對模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行變頻和調(diào)制處理最終生成射頻模擬數(shù)據(jù)，然后傳輸至將被測試的地面站。

3）模擬數(shù)據(jù)被受測地面站接收完成后立即進(jìn)行分析處理，繼而產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù)再反饋至測試系統(tǒng)中。

4）數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)執(zhí)行其基本職能，即對輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行對比并生成對比結(jié)果，該系統(tǒng)再將結(jié)果信息傳輸至分析軟件中。

5）分析軟件分別調(diào)用資源庫（經(jīng)驗(yàn)資源庫）的信息，將分別比對測試結(jié)果和參考資料之間的差異，比對完成后將比對報(bào)告回饋給管理軟件（見圖2）。

圖2 系統(tǒng)流程測試流程

3.2 射頻指標(biāo)測試流程

3.2.1 接口指標(biāo)測試流程

接口指標(biāo)測試即借助測試設(shè)備對地面站中頻、中射頻接口性能和體制進(jìn)行測試，然后使用生成的測試報(bào)告和相關(guān)指標(biāo)要求進(jìn)行對比。

1）用戶依據(jù)相關(guān)需求在管理軟件中制定計(jì)劃，測試管理軟件依據(jù)所制定的計(jì)劃來生成腳本，將腳本隨機(jī)發(fā)送至運(yùn)管和支撐等分析系統(tǒng)中；

2）測試支撐系統(tǒng)按照腳本生成配置參數(shù)，再將參數(shù)下發(fā)至射頻指標(biāo)系統(tǒng)之中；再依據(jù)測試腳本分別對每個(gè)接口進(jìn)行測試；而運(yùn)管測試系統(tǒng)則會(huì)依據(jù)腳本自動(dòng)生成將被檢測的設(shè)備的相關(guān)參數(shù)，經(jīng)管理系統(tǒng)對受檢測設(shè)備進(jìn)行配置。

3）射頻系統(tǒng)主要對接口指標(biāo)進(jìn)行測試，并實(shí)時(shí)上報(bào)檢測數(shù)據(jù)給支撐系統(tǒng)。

4）支撐系統(tǒng)按照所采集的測試數(shù)據(jù)予以處理，測試結(jié)果出來之后隨機(jī)將結(jié)果信息發(fā)送至結(jié)果分析軟件之中。

5）結(jié)果分析軟件可以調(diào)配資源庫中的信息，細(xì)致的對比設(shè)備指標(biāo)要求和測試的結(jié)果數(shù)據(jù)，再將對比的結(jié)果上傳至管理軟件。

3.2.2 數(shù)據(jù)格式測試工作流程

數(shù)據(jù)格式的測試即對地面站的所有數(shù)據(jù)格式進(jìn)行處理，對比之后能夠?qū)Φ孛嬲舅邮盏臄?shù)據(jù)進(jìn)行評估，具體的流程：

1）同樣為用戶依據(jù)測試的需求先在管理軟件中制定具體的測試計(jì)劃，隨之管理軟件會(huì)自動(dòng)生成計(jì)劃相應(yīng)的腳本文件，將腳本文件下發(fā)至數(shù)據(jù)測試系統(tǒng)中，然后由數(shù)據(jù)處理、模擬生成軟件進(jìn)行處理。

2）數(shù)據(jù)處理軟件依據(jù)腳本的數(shù)據(jù)配置來對其格式進(jìn)行研究；模擬生成軟件則自動(dòng)生成模擬數(shù)據(jù)，而運(yùn)管測試系統(tǒng)則依據(jù)相應(yīng)的腳本文件自動(dòng)生成將受測試設(shè)備的相關(guān)參數(shù)，再經(jīng)運(yùn)行管理系統(tǒng)配置到受測設(shè)備中。

3）模擬數(shù)據(jù)經(jīng)由接口模擬軟件將信息傳輸至受測設(shè)備，設(shè)備將模擬數(shù)據(jù)處理完成后會(huì)自動(dòng)生成輸出數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)處理軟件中。

4）數(shù)據(jù)處理軟件將對所有的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行一一比對，繼而生成測試結(jié)果并將結(jié)果信息傳輸至結(jié)果分析軟件中。

5）測試結(jié)果軟件則立即支配資源庫中的經(jīng)驗(yàn)信息吧所得的測試結(jié)果和參考結(jié)果進(jìn)行比對，最終的比對結(jié)果報(bào)告上傳給測試管理軟件。

【1】DennisRoddy.衛(wèi)星通信（第4版)，鄭寶玉，等譯.[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011（4）.

【2】張毅剛，彭喜元，姜守達(dá)等．自動(dòng)測試系統(tǒng)[M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2001.

Satellite Earth Stations Universal Test Platform Design

WENZhi-jun,GaoYue,ZhaoJi-min
(SpaceStarTechnologyCo.Ltd.,Beijing100086,China)

WiththerapiddevelopmentoftheChinaaerospaceapplications,theabilityofthesatellitegroundstation,qualityrequirementsandtherequirement oftheconstructionperiodaregreatlyimproved.Inordertoensurethegroundstationconstructionqualityandcycle,and reducetestresourceinthe construction of ground station,we need to design a set of general ground station test platform.The platformas awhole considers the diversity of all kinds of ground stations and leadingtechnology, can provide comprehensive, precise and efficient ground station automation testingand verification.At the same time, the platformalso can be used in the automatic operation maintenance of the station put into use . This paper from the test standardization, the integration of test automation and test integrationthreeaspectsanalyzesthedesignrequirementsofgeneraltestplatform.

satelliteearthstations;testplatform;automatictest

TP3

A

1007-9467（2016）07-0085-02

2016-6-14

溫志軍（1984~），男，山東陽信人，工學(xué)碩士，工程師，從事衛(wèi)星地面應(yīng)用、地面系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、信息系統(tǒng)集成等研究，（電子信箱）wenzhj503@126.com。