孫宇

摘要：本文依托虛擬儀器技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套無線通信設(shè)備自動測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對被測無線通信設(shè)備進(jìn)行全自動、多項(xiàng)目的工作性能驗(yàn)證與故障診斷分析的功能。文章首先對無線通信設(shè)備自動測試系統(tǒng)的研究背景與研究現(xiàn)狀進(jìn)行描述，進(jìn)而對所設(shè)計(jì)的測試系統(tǒng)進(jìn)行需求分析，然后對整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，再后根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)對系統(tǒng)的硬件、軟件分別進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，給出了一套較為完整的無線通信設(shè)備自動測試系統(tǒng)的開發(fā)方案。

關(guān)鍵詞：無線通信設(shè)備 自動測試 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號：TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）07-0163-01

1 前言

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的飛速發(fā)展，由中、短、超短波電臺以及微波數(shù)傳等無線通信設(shè)備組成的數(shù)據(jù)鏈路平臺，正作為現(xiàn)代戰(zhàn)爭應(yīng)用中的關(guān)鍵裝備，在整個(gè)通信技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展中占據(jù)著舉足輕重的地位。因而對無線通信設(shè)備進(jìn)行高效的測試與維護(hù)十分重要。為了滿足對于無線通信設(shè)備與日俱增的測試需求，迅速而準(zhǔn)確地對設(shè)備進(jìn)行的性能測試及故障診斷，現(xiàn)階段急需研制一套無線通信設(shè)備自動測試系統(tǒng)。本文為滿足現(xiàn)實(shí)使用需求，依托虛擬儀器技術(shù)，初步設(shè)計(jì)了一套無線通信設(shè)備自動測試系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對被測設(shè)備進(jìn)行全自動、多項(xiàng)目、可編程、可記錄的工作性能驗(yàn)證與故障診斷分析功能。

2 研究背景

無線通信設(shè)備自動測試系統(tǒng)的研究開發(fā)工作開始于上世紀(jì)五十年代的美國，該系統(tǒng)在軍事、航空、通訊、醫(yī)療等多領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。美國軍方從80年代初期就開始針對多種無線平臺和系統(tǒng)研制無線通信設(shè)備自動測試系統(tǒng)，現(xiàn)已進(jìn)入規(guī)?；渴瓠h(huán)節(jié)，例如海軍陸戰(zhàn)隊(duì)采用的TETS系列中最新研制的便攜式自動測試系統(tǒng)，已于近年投入使用。目前，國內(nèi)自動測試系統(tǒng)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)較差，測試儀的可靠性指標(biāo)一般在3000小時(shí)，而國外一般在10000小時(shí)以上，與國際先進(jìn)水平差距較大。測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮可測試性、可靠性，軟硬件資源配置要遵循國際標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)不同測試軟件與測試數(shù)據(jù)兼容操作，以提高綜合測試能力。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

3.1 系統(tǒng)需求分析

本系統(tǒng)的測試對象為各種無線通信設(shè)備，測試項(xiàng)目主要包括被測設(shè)備的工作頻段、信道帶寬、接收靈敏度、殘余誤碼率、發(fā)射功率、發(fā)射頻譜以及頻譜雜散分量。系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠針對不同的被測設(shè)備生成相應(yīng)的測試項(xiàng)目列表供用戶選擇，并根據(jù)用戶選定的測試項(xiàng)目按順序進(jìn)行測試，然后對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行高效的管理與分析，最后給出測試結(jié)果與故障診斷報(bào)告。此外，系統(tǒng)還應(yīng)具備自檢與自動校準(zhǔn)功能，并具有較高的可靠性。

3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)基于PXI總線虛擬儀器架構(gòu)，對PXI總線和頻譜分析儀等PXI模塊進(jìn)行整合，同時(shí)融合部分GPIB程控儀器和專用測試設(shè)備，并利用安裝與主控計(jì)算機(jī)的管控軟件對系統(tǒng)的運(yùn)行加以控制，組成一個(gè)混合總線平臺結(jié)構(gòu)的自動測試系統(tǒng)。

3.3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案

目前自動測試系統(tǒng)的硬件平臺已經(jīng)相對成熟穩(wěn)定，本文將會選用由主控計(jì)算機(jī)、程控電源及儀器、適配器搭建的通用系統(tǒng)方案。具體硬件除了基于PXI總線的信號源、頻譜分析儀、數(shù)字示波器、信號分析儀等儀器，還有基于GPIB總線的功率計(jì)等儀器，以及主控計(jì)算機(jī)、程控電源、信號轉(zhuǎn)接電路等部件。

3.4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案

3.4.1 系統(tǒng)軟件架構(gòu)

本系統(tǒng)軟件主要分為核心控制模塊、測試方法模塊、儀器驅(qū)動模塊、數(shù)據(jù)管理模塊、人機(jī)交互界面模塊等五個(gè)部分。核心控制模塊負(fù)責(zé)管理系統(tǒng)人機(jī)交互界面，配置整個(gè)測試過程中所需進(jìn)行的測試項(xiàng)目，結(jié)合儀器驅(qū)動模塊調(diào)用測試方法模塊中所需的測試功能，管理并分析測試過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。測試方法模塊包括工作頻段測試、信道帶寬測試、接收靈敏度測試等具體的測試方法，通過成熟的虛擬儀器技術(shù)實(shí)現(xiàn)。儀器驅(qū)動模塊主要是對PXI儀器模塊進(jìn)行驅(qū)動，連通頻譜分析儀等PXI設(shè)備與上層核心控制模塊、測試方法模塊之間的接口，實(shí)現(xiàn)PXI設(shè)備與應(yīng)用程序之間指令轉(zhuǎn)換的操作。

3.4.2 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

綜合考慮體系結(jié)構(gòu)、開放程度、安全性等諸多因素，本系統(tǒng)選用Oracle 8i數(shù)據(jù)管理軟件作為本系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)庫。該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫表空間包含自動測試結(jié)果數(shù)據(jù)表（RESULT_TAB）、故障診斷結(jié)果數(shù)據(jù)表（DIAGNOSE_TAB）、故障診斷專家知識庫標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)表（STANDAR

D_PARAMETER）、故障信息細(xì)節(jié)表（ERROR_DETAL）、圖片文字幫助信息表（HELP_INFO_TAB）等五個(gè)表。系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理模塊使用ADO技術(shù)編程實(shí)現(xiàn)對存儲在數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的操作。

3.4.3 軟件流程設(shè)計(jì)

本軟件工作目標(biāo)為通過自動化的運(yùn)行方式對被測設(shè)備的性能指標(biāo)進(jìn)行測試與診斷。為滿足本系統(tǒng)的自動化運(yùn)行要求，軟件流程中的人工干預(yù)部分已被盡可能地弱化。整個(gè)使用過程中用戶僅需對測試設(shè)備以及測試項(xiàng)目進(jìn)行選擇并下達(dá)測試命令，測試參數(shù)的調(diào)用、測試數(shù)據(jù)的管理與分析、故障診斷、測試結(jié)果的顯示將自動進(jìn)行。這種流程設(shè)計(jì)極大簡化了測試工作的操作復(fù)雜度。

4 結(jié)語

本文從需求分析、系統(tǒng)架構(gòu)、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、流程設(shè)計(jì)等方面對所設(shè)計(jì)的無線通信設(shè)備自動測試系統(tǒng)進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)能夠滿足對無線通信設(shè)備進(jìn)行高效的自動化測試的要求，實(shí)現(xiàn)對被測無線通信設(shè)備進(jìn)行全自動、多項(xiàng)目的工作性能驗(yàn)證與故障診斷分析的功能，并對同類系統(tǒng)具備一定的適用性與通用性。

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