宋海橋

(中國電子科技集團公司第十研究所， 四川 成都 610036)

測控系統(tǒng)整機自動化測試平臺的設計

宋海橋

(中國電子科技集團公司第十研究所， 四川 成都 610036)

設備整機及系統(tǒng)在用戶驗收前需要反復進行指標摸底測試， 為了實現(xiàn)指標測試的自動完成并輸出測試報告， 設計和實現(xiàn)了一套可以獨立完成測試任務的自動測試平臺； 系統(tǒng)通過對測試開關網絡的控制實現(xiàn)測試儀器和設備間信號的通道切換， 利用被測設備的監(jiān)控接口實現(xiàn)對被測設備參數和狀態(tài)控制， 利用儀器的動態(tài)庫實現(xiàn)對儀器的信號控制及測試結果采集， 利用用例中預設的合格判據形成測試結論并按指定格式生成測試報告. 系統(tǒng)可基于XML生成設備監(jiān)控接口指令， 從而滿足不同項目的設備訪問接口變化， 特別是基于測試類別和步進參數即可自動完成指標的摸底測試， 適用于各類基帶、 信道設備、 及接收和發(fā)射鏈路的指標測試要求.

測控系統(tǒng)測試平臺； 監(jiān)視控制軟件； 自動化測試； 基帶設備； 信道設備

0 引 言

測控產品[1]項目特點是單個項目中用戶需要的測控站數量有限， 且項目有特異要求， 近年在技術總體的要求下， 使用標準化接口進行了一些統(tǒng)一， 但由于面臨新產品研制、 老項目改造的特點， 不同項目間設備接口差異現(xiàn)象依然普遍， 由于項目的自動化測試推進成本高， 導致整機指標測試依然停留在手動測試階段.

基帶指標測試存在各種編碼體制(RS、 卷積、 級聯(lián)碼等)， 每種類型有多種關聯(lián)參數(比如RS有交織深度、 幀長、 同步碼組長)， 每種參數均有不同的多個參數(比如交織深度游1～5等參數)， 導致數傳、 遙測誤碼率指標測試涉及的組合很多,信道和鏈路指標測試需要使用頻譜儀、 信號源、 示波器、 噪聲儀、 矢量儀等設備,設備數量多且有不同頻段的測試， 指標測試的覆蓋性測試工作量很大.

測控項目開發(fā)的自動化測試軟件需要依賴系統(tǒng)監(jiān)控完成鏈路的配置來完成鏈路和系統(tǒng)指標測試[2]， 而系統(tǒng)監(jiān)控的自動化測試代碼屬于交付軟件， 在項目研發(fā)的后期才能完成， 還要依托自動化測試軟件， 也無法提取為獨立的測試系統(tǒng)使用， 更不滿足不同項目的設備或鏈路的指標測試要求. 因此， 急需研制一種只做少量修改就能滿足新項目的整機及鏈路指標測試的自動化測試系統(tǒng)， 且需要在設備接口和指標項變化時， 將修改的工作量控制到盡量少而簡單， 比如控制在周以內.

1 測試需求

為解決測控項目的主要產品基帶和信道設備的整機測試要求， 并提供良好的擴展性， 可以簡單快速地修改就可以滿足新項目的設備測試要求， 而研制了本自動測試系統(tǒng). 為了便于理解， 以典型的基帶和變頻器為例， 目標測試細則如1.1， 1.2所示， 需要使用到的儀器主要是信號源、 頻譜儀、 示波器、 噪聲儀、 矢量儀等， 基于設備監(jiān)控接口實現(xiàn)對被測設備的控制和響應結果的收集.

圖 1 S上變頻器插箱測試連接示意圖Fig.1 S frequency Upper transducer test link sketch map

1.1 變頻器雜波抑制測試

a) 技術指標： ≤-60 dBc(f0±10 MHz)

b) 測試儀器： 信號源、 頻譜儀；

c) 測試框圖， 如圖 1 所示.

d) 測試方法和步驟

信號源頻率設置為70 MHz， 幅度為-15 dBm， 把頻譜儀的“span”置為20 MHz， 觀察頻譜儀上的頻譜， 記下雜散頻譜分量， 測試頻率為2 025 MHz， 2 075 MHz， 2 120 MHz， 測試結果記錄表如表 1 所示.

表 1 雜波記錄表

e) 合格判據

少于等于-60 dBc.

1.2 低速解調器數據處理測試

a) 部分技術指標如下：

1) 幀同步： 幀同步、 旁路可選； 幀同步碼組長： 8～64 b， 步進1 bit；

2) 幀長依據衛(wèi)星需求設定， 最大支持2 048 byte；

3) 幀同步碼容錯位數： 幀同步碼組長20%；

4) Viterbi譯碼： Viterbi譯碼、 旁路可選擇；

5) 打孔方式1/2, 3/4；

6) RS譯碼： RS譯碼、 旁路可選擇；

7) 可適應的RS編碼方式不少于以下幾種： RS(255， 223), RS(255， 239)；

圖 2 解調器連接示意圖Fig.2 Demodulator link sketch map

8) 級聯(lián)碼： 可適應CCSDS推薦的Viterbi與RS級聯(lián)碼；

9) 譯碼方式：I,Q分路；I,Q和路.

b) 測試儀器和工具

頻譜分析儀、 示波器.

c) 測試簡單原理及框圖， 如圖 2 所示.

d) 測試步驟

按照指標要求設置參數， 執(zhí)行誤碼率測試， 檢查波形和頻譜， 記錄誤碼率測試結果.

e) 合格判據

滿足功能指標要求即合格(依項目要求而定， 比如遙測誤比特數與總解調比特數之比低于10-5).

2 測試平臺設計

2.1 測試環(huán)境設計

構建如圖 3 所示的測試環(huán)境， 使用全頻段的測試開關網絡(信號工作頻率范圍: 10 MHz～ 31.5 GHz)+功分器的開關網絡設備滿足信號鏈路切換所需的開關矩陣和開關網絡， 以便擴展支持C， S， X， Ka等頻段的測試要求. 不同頻段的線損不同， 在標定后測試軟件在指標測試中自動扣除； 在規(guī)范端口連接的前提下， 自動測試平臺軟件通過控制開關網絡的輸入和輸出通道選擇， 實現(xiàn)中頻、 射頻及儀器的信號傳輸； 基帶的指標測試采用開關網絡中增加功分器的方式， 實現(xiàn)多路接收信號或多個基帶的同步測試. 使用串口服務器， 實現(xiàn)以太網和串口的轉換， 以適應不支持以太網的信道設備的監(jiān)控鏈路通信， 降低系統(tǒng)復雜性， 并提高系統(tǒng)的擴展性.

圖 3 整機測試環(huán)境示意圖Fig.3 Device test environment link sketch map

2.2 測試平臺軟件架構設計

現(xiàn)代自動測試系統(tǒng)的發(fā)展方向是標準化、 模塊化和系列化， 而標準的總線技術和軟件技術是實現(xiàn)這“三化”的關鍵技術[3-4]， 比較成熟的自動化測試平臺一般采用插件開發(fā)框架， 使系統(tǒng)開發(fā)具有更強的可擴展性； 插件是可獨立完成某個或一系列功能的模塊， 插件之間通過統(tǒng)一的接口即規(guī)范式的接口進行組合， 形成一個完整的系統(tǒng)[5]， 本平臺設計也遵循這個理念.

自動測試平臺的軟件層次如圖 4 所示， 主要含3個部分， 硬件平臺層提供對設備訪問的物理接口， 設備驅動層負責對儀器DLL的加載和指令調用， 對設備監(jiān)控接口的通信， 業(yè)務層基于測試用例完成應用層數據的封裝， 下發(fā)到設備驅動層接口， 并接收和解析來自設備驅動上報的數據.

圖 4 自動測試軟件層次結構圖Fig.4 Automatic test software hiberarchy figure

業(yè)務層的基礎平臺為系統(tǒng)提供架構支持， 并用于定義被測設備編號等基礎數據管理. 配置管理基于指標測試項， 完成對被測設備及鏈路的控制指令下達及響應指令檢查、 儀器的控制及響應、 以設備接口的XML文件為基礎進行拼幀及解幀處理的方法定義任務， 并定義其測試的流程， 在接口XML改變的情況下， 能夠在讀取文件時自動基于文件中的指令字段長度及值等信息在不修改代碼的情況下動態(tài)調整參數設置及響應指令內容. 應用終端在測試執(zhí)行階段按照設計的流程有序地調用各控制指令完成測試項. 報表與數據管理負責基于測試結果和指標比較情況生成測試報告等后續(xù)數據分析和顯示處理.

2.3 業(yè)務流程設計

自動測試平臺的測試流程設計如圖 5 所示， ① 創(chuàng)建待測設備信息； ② 配置測試床， 定義測試項及測試流程、 鏈路相關控制的指令及參數值以及測試項的指標要求； ③ 運行測試項， 軟件按流程進行指標測試； ④ 獲取測試結果和指標要求進行指標滿足情況的判斷， 并輸出測試報告.

在測試過程的流程設計中， 采用可定制模式. 在流程定制階段， 以指標為對象， 由設計人員選擇指標及支持該指標的源設備(產生該測試所需信號的源， 比如基帶的模擬源或信號源)， 再選擇被測設備軟件自動加載該源相關的指令序列， 選定后自動顯示指令默認值， 供設計人員修改設定； 由流程設計人員依次選擇被測設備及指令， 測試過程指令、 測試結果響應、 測試結果比較條件等信息， 并保存該指標測試項， 并支持對流程中指令的復制、 修改， 從而提高指標測試的復用效率.

整機測試有時需要探索指標能夠滿足時的最大工作邊界， 對于這種摸底測試， 在測試指標類型中增加摸底測試類別， 需要采用基于指標測試類別及步進值， 自動依據步進參數循環(huán)測試， 待步進到最大值， 或者測試結果已不再滿足指標要求時則自動退出循環(huán)， 其在測試流程設計中實現(xiàn).

圖 5 自動測試平臺設計及執(zhí)行流程Fig.5 Automatic test platform design and execute flow figure

3 結 論

本自動化測試平臺具有良好的擴展性， 創(chuàng)造性地設計了通過設備接口指令對應XML文件的修改， 來適應不同項目的設備整機測試的設備訪問接口變化， 在流程定制中增加設備來滿足多設備的并發(fā)測試要求； 該系統(tǒng)能自動完成設備及儀器參數設置、 測試結果獲取， 進行指標符合性檢查后， 輸出含測試參數、 測試結果和指標符合性結論的測試報告； 基于測試類別和步進參數自動完成指標摸底測試的設計， 使設計師可從報告直接獲得產品的性能指標邊界； 可定制流程保存為模板， 方便測試項在多批次設備間的測試重用； 除完成設備整機測試外， 該系統(tǒng)也支持鏈路和系統(tǒng)指標測試任務， 如群時延， 24 h動態(tài)等測試項， 可以大大減少測試人員的時間， 從而節(jié)約項目成本.

[1] 劉嘉興. 飛行器測控與信息傳輸技術[M]. 北京： 國防工業(yè)出版社， 2011.

[2] 吳慧倫. 航天測控信道設備和基帶設備綜合測試系統(tǒng)設計[J]. 電訊技術， 2014， 54(9)： 1187-1192. Wu huilun. Integrated test system design for spacecraft TT&C channel device and baseband equipment[J]. Telecommunication Engineering, 2014, 54(9)： 1187-1192. (in Chinese)

[3] 陳亮， 曹興岡. 基于PXI 總線的電子裝備測試系統(tǒng)設計[J]. 科學技術與工程， 2011， 33(11)： 8243-8246. Chen Liang， Cao Xinggang. Design of automatic test system for electronic equipment based on PXI bus[J]. Science Technology and Engineering， 2011， 33(11)： 8243-8246. (in Chinese)

[4] 李行善， 左毅， 孫杰. 自動測試系統(tǒng)集成技術[M]. 北京： 水利電力出版社， 2004.

[5] 陳杰. 自動化測試平臺的設計與實現(xiàn)[D]. 成都： 電子科技大學， 2013.

Design of Automatic Test Platform for Test System

SONG Haiqiao

(The 10th Research Institute Of China Electronics Technology Group Corporation, Chengdu 610036, China)

Device’s hardware indexes and system’s hardware indexes should be tested many times before User’s check and accept test by engineers. An automatic test platform has been developed in order to automatically complete the hardware index test and output the test report independently. The system achieves channel switching of signal between testing instrument and equipment through the control of the test switch network. To achieve the measured device parameters and state control using the monitoring interface of measured equipments. To realize signal control and test results acquisition of the instrument using DLL, using the qualified criteria in the use case to form the test results and generate test reports according to the specified format. System can generate the access command to device based on device MCS interface’s XML file to satisfy the device’s access interface’s change, especially it can support automatic complete the extreme test based on the keywords of test type and step value, which is fit to the index test of kinds baseband devices, channel devices, and signal receive and transmit link.

test and control system test platform; monitor control softeare; automatic test; baseband device; channel device

1671-7449(2017)03-0201-05

2016-12-22

宋海橋(1976-)， 男， 高級工程師， 碩士， 主要從事航天測控、 衛(wèi)星應用等領域的軟硬件測試研究.

TP29

A

10.3969/j.issn.1671-7449.2017.03.004