程鵬，羅悅，郝金鳳，郭袆

(北京電子工程總體研究所，北京 100854)

0 引言

衛(wèi)星綜合測(cè)試系統(tǒng)是一個(gè)技術(shù)復(fù)雜、規(guī)模龐大的系統(tǒng)，不僅要在衛(wèi)星各次電測(cè)試驗(yàn)中完成對(duì)衛(wèi)星的控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)收集處理、信息加工等操作，還要實(shí)現(xiàn)各種模擬、激勵(lì)和仿真功能[1]。系統(tǒng)中既包括處理能力很強(qiáng)的承擔(dān)整個(gè)系統(tǒng)測(cè)試任務(wù)的軟件及硬件[2]，也包含用于衛(wèi)星分系統(tǒng)檢測(cè)的多種專用測(cè)試設(shè)備。

隨著衛(wèi)星技術(shù)復(fù)雜程度的提高，配套研制的衛(wèi)星綜合測(cè)試系統(tǒng)的要求也越來越高，從研制周期層面、成本費(fèi)用層面、后續(xù)技術(shù)發(fā)展層面等方面分析，為每顆衛(wèi)星或每型衛(wèi)星配套研制專用的測(cè)試系統(tǒng)顯然不經(jīng)濟(jì)、不可取[3]。因此，設(shè)計(jì)一種適用于不同型號(hào)衛(wèi)星的綜合測(cè)試系統(tǒng)通用平臺(tái)尤為必要[4]，該平臺(tái)采用分級(jí)管理、功能模塊化且可擴(kuò)展、流程可配置、軟件接口標(biāo)準(zhǔn)化等技術(shù)，通過軟硬件的配置可快速重構(gòu)生成不同型號(hào)衛(wèi)星綜合測(cè)試系統(tǒng)，縮短研制周期，降低研制成本，提升衛(wèi)星綜合測(cè)試系統(tǒng)的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化水平[5-6]。

1 衛(wèi)星測(cè)試系統(tǒng)

1.1 測(cè)試對(duì)象及測(cè)試級(jí)別

衛(wèi)星作為長期在軌運(yùn)行的空間平臺(tái)，系統(tǒng)組成復(fù)雜，按功能分成若干個(gè)分系統(tǒng)，每個(gè)分系統(tǒng)又由若干設(shè)備組成，一般包括推進(jìn)分系統(tǒng)、測(cè)控分系統(tǒng)、制導(dǎo)、導(dǎo)航與控制(guidance navigation and control,GNC)分系統(tǒng)(含星載計(jì)算機(jī)、星敏感器、衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)、飛輪、磁力矩器等)、電源及電氣分系統(tǒng)[7]、熱控分系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)與機(jī)構(gòu)分系統(tǒng)等部分[8]，在衛(wèi)星平臺(tái)基礎(chǔ)上，還搭載有若干有效載荷。測(cè)試對(duì)象組成如表1所示。

表1 測(cè)試對(duì)象組成Table 1 Composition of the test object

為保證衛(wèi)星在軌運(yùn)行的質(zhì)量，發(fā)射前要對(duì)其進(jìn)行設(shè)備級(jí)、分系統(tǒng)級(jí)、系統(tǒng)級(jí)三級(jí)測(cè)試。各級(jí)測(cè)試的目的有所不同，設(shè)備級(jí)和分系統(tǒng)級(jí)測(cè)試需進(jìn)行詳細(xì)測(cè)試，重點(diǎn)是設(shè)備性能指標(biāo)測(cè)試；系統(tǒng)級(jí)測(cè)試重點(diǎn)是系統(tǒng)功能測(cè)試，檢驗(yàn)分系統(tǒng)間接口匹配性、相容性。各級(jí)測(cè)試所用的測(cè)試設(shè)備也有所不同，單元級(jí)測(cè)試設(shè)備一般由通用測(cè)試儀器和某些專用設(shè)備組成；分系統(tǒng)級(jí)專用測(cè)試設(shè)備(special check out equipment,SCOE)通常由計(jì)算機(jī)、通用測(cè)試儀器、專用測(cè)試設(shè)備和接口組成；系統(tǒng)級(jí)測(cè)試設(shè)備主要由總控設(shè)備、分系統(tǒng)專用測(cè)試設(shè)備、有效載荷專用測(cè)試設(shè)備等組成。三級(jí)測(cè)試設(shè)備不但從技術(shù)上可以共用，而且某些硬件和軟件可以通用，單元級(jí)測(cè)試用的某些設(shè)備可以裝到分系統(tǒng)專用測(cè)試設(shè)備上，分系統(tǒng)級(jí)測(cè)試設(shè)備的軟件可以在系統(tǒng)級(jí)測(cè)試設(shè)備的總控設(shè)備控制下運(yùn)行。

1.1.1 設(shè)備級(jí)測(cè)試

設(shè)備級(jí)測(cè)試是指對(duì)衛(wèi)星上獨(dú)立的單元設(shè)備在裝配到衛(wèi)星上之前進(jìn)行的測(cè)試過程，或者在系統(tǒng)測(cè)試是出現(xiàn)故障后對(duì)其進(jìn)行測(cè)試的過程。

(1) 所有功能模式和性能都要進(jìn)行單元測(cè)試；

(2) 模擬被測(cè)設(shè)備的外部接口；

(3) 故障隔離到板級(jí)或元件級(jí)；

(4) 某些通用測(cè)試儀器可以與系統(tǒng)級(jí)測(cè)試設(shè)備共用；

(5) 對(duì)于含有星上總線接口的設(shè)備，可使用系統(tǒng)級(jí)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。

1.1.2 分系統(tǒng)級(jí)測(cè)試

分系統(tǒng)級(jí)測(cè)試可以單獨(dú)進(jìn)行或者在系統(tǒng)級(jí)測(cè)試中進(jìn)行。

(1) 分系統(tǒng)級(jí)測(cè)試在桌面狀態(tài)或者某個(gè)艙段狀態(tài)進(jìn)行，通過檢查所有功能模式下的性能來驗(yàn)證分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；

(2) 模擬分系統(tǒng)的接口功能；

(3) 某些通用測(cè)試儀器可以與系統(tǒng)級(jí)測(cè)試設(shè)備共用；

(4) 對(duì)于含有星上總線接口的分系統(tǒng)，可使用系統(tǒng)級(jí)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。

1.1.3 系統(tǒng)級(jí)測(cè)試

系統(tǒng)級(jí)測(cè)試是在系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)過程的各個(gè)階段完成的電氣功能測(cè)試。

(1) 主要完成系統(tǒng)工作期間的功能性測(cè)試，也可以完成有限的分系統(tǒng)性能測(cè)試；

(2) 系統(tǒng)級(jí)測(cè)試使用綜合測(cè)試系統(tǒng)，經(jīng)由遙測(cè)/遙控鏈路[9]、專用表面電連接器、脫落電連接器(umbilical connector,UMB)或星載數(shù)據(jù)管理(on board data handling,OBDH)測(cè)試接口耦合器同系統(tǒng)連接；

(3) 故障隔離通常到單元設(shè)備級(jí)。

1.2 衛(wèi)星綜合測(cè)試任務(wù)

衛(wèi)星綜合測(cè)試主要指系統(tǒng)級(jí)的電性能測(cè)試，即對(duì)總裝后的衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)試，這時(shí)衛(wèi)星上電氣系統(tǒng)已連接，測(cè)試分別在總裝廠、大型環(huán)境試驗(yàn)室、技術(shù)陣地廠房、發(fā)射陣地進(jìn)行，根據(jù)需要對(duì)衛(wèi)星上一些主要分系統(tǒng)的功能和性能參數(shù)進(jìn)行測(cè)試[10]。綜合測(cè)試按其測(cè)試場(chǎng)地和環(huán)境、供電檢測(cè)方式、測(cè)試通道有不同分類。 按照測(cè)試場(chǎng)地和環(huán)境，分為總裝測(cè)試廠房綜合測(cè)試、環(huán)境試驗(yàn)綜合測(cè)試、技術(shù)陣地綜合測(cè)試、發(fā)射陣地綜合測(cè)試；按照供電方式，分為外電測(cè)試、內(nèi)電測(cè)試；按照測(cè)試通道，分為有線測(cè)試、無線測(cè)試。衛(wèi)星綜合測(cè)試分類如圖1所示。

衛(wèi)星綜合測(cè)試的任務(wù)主要包括以下內(nèi)容：

(1) 檢驗(yàn)衛(wèi)星總體電氣設(shè)計(jì)的正確性、合理性、匹配性及接地系統(tǒng)的正確性；

(2) 檢驗(yàn)各分系統(tǒng)電氣性能和參數(shù)指標(biāo)是否符合總體提出的要求；

(3) 檢驗(yàn)各分系統(tǒng)在系統(tǒng)級(jí)條件下能否完成規(guī)定的功能和性能；

(4) 檢驗(yàn)各分系統(tǒng)之間接口的匹配性，包括電接口、熱接口在內(nèi)的正確性；

(5) 檢驗(yàn)信息傳輸通道的可靠性、準(zhǔn)確性和精確程度；

(6) 檢測(cè)指令傳輸系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性；

(7) 檢測(cè)部件級(jí)和衛(wèi)星系統(tǒng)級(jí)的電磁兼容性；

(8) 檢測(cè)衛(wèi)星與運(yùn)載器電氣接口的匹配性；

(9) 檢驗(yàn)火工品裝置的安全性、工作的可靠性；

(10) 檢驗(yàn)衛(wèi)星空間飛行程序的正確性、軟件的協(xié)調(diào)性。

在綜合測(cè)試最初階段，需要檢測(cè)衛(wèi)星與地面接口間的兼容性，檢驗(yàn)控制通道的正確性，測(cè)試軟件、測(cè)試參數(shù)和開關(guān)狀態(tài)的正確性，檢驗(yàn)測(cè)試文件的正確性。

1.3 衛(wèi)星綜合測(cè)試系統(tǒng)體制

衛(wèi)星綜合測(cè)試系統(tǒng)的組成包括總控設(shè)備，也包括眾多類型的專業(yè)測(cè)試設(shè)備[11]。根據(jù)測(cè)試需求的不同，綜合測(cè)試系統(tǒng)式以不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)出現(xiàn)，一般有分散式、集中管理式、分級(jí)管理式3種體制模式。

(1) 分散式體制綜合測(cè)試系統(tǒng)

分散式體制是指在衛(wèi)星電性能測(cè)試工作中，測(cè)試設(shè)備按各分系統(tǒng)分成若干部分，并由綜合控制臺(tái)負(fù)責(zé)衛(wèi)星供配電、模擬量測(cè)試及合格判決。各分系統(tǒng)的專用測(cè)試設(shè)備之間沒有電氣和信息的橫向聯(lián)系，對(duì)各自分系統(tǒng)進(jìn)行自主測(cè)試，測(cè)試結(jié)果自己判決。當(dāng)各系統(tǒng)測(cè)試完畢后，匯總判決系統(tǒng)測(cè)試是否完成。分散式體制綜合測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2所示。

這種測(cè)試體制在早期的衛(wèi)星電性能測(cè)試中普遍采用，主要是受當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息處理技術(shù)水平所限。其優(yōu)點(diǎn)是各分系統(tǒng)并行自主開發(fā)，使用中分散控制，系統(tǒng)使用方便，設(shè)備利用率較高；其缺點(diǎn)是測(cè)試信息分散，信息交流困難，故障分析難度大，測(cè)試周期較長[12-13]。

(2) 集中管理體制綜合測(cè)試系統(tǒng)

集中管理式體制是通過標(biāo)準(zhǔn)接口和通道技術(shù)，對(duì)整星的測(cè)試進(jìn)行集中管理。圖3是通過通用接口實(shí)現(xiàn)部分集中管理綜合測(cè)試系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例。衛(wèi)星上大部分信息匯集到測(cè)控機(jī)箱的功能模塊，機(jī)箱控制器對(duì)各模塊進(jìn)行讀寫操作，測(cè)控計(jì)算機(jī)通過對(duì)采用開關(guān)的選擇，啟動(dòng)A/D采集所需模擬量，通過時(shí)頻模塊來測(cè)量航天器上的時(shí)間和頻率參數(shù)，接收遙測(cè)解調(diào)模塊的輸出，實(shí)時(shí)采集遙測(cè)數(shù)據(jù)并處理成物理量，通過開入模塊、開出模塊，實(shí)施對(duì)航天器供電、開關(guān)量控制、狀態(tài)量測(cè)量等，通過鍵盤操作，控制測(cè)試流程。

集中管理式體制比分散式體制前進(jìn)了一步，系統(tǒng)管理比較方便，信息集中，便于整體判決。但對(duì)于分系統(tǒng)多、測(cè)試內(nèi)容復(fù)雜、測(cè)試流程多變的衛(wèi)星，整個(gè)測(cè)試設(shè)備很復(fù)雜，軟件開發(fā)難度大，數(shù)據(jù)的采集、處理、測(cè)試程序的實(shí)時(shí)控制、激勵(lì)信號(hào)等全部納入一個(gè)主控計(jì)算機(jī)管理，使得系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計(jì)困難。因此，集中管理式體制一般適用于功能簡單的小型衛(wèi)星測(cè)試，對(duì)于功能復(fù)雜的衛(wèi)星測(cè)試不建議采用。

(3) 分級(jí)管理體制綜合測(cè)試系統(tǒng)

分級(jí)管理體制綜合測(cè)試系統(tǒng)的基本特征是以總控設(shè)備的主測(cè)試計(jì)算機(jī)作為中心計(jì)算機(jī)，控制和管理各分系統(tǒng)專用測(cè)試設(shè)備(及前端設(shè)備)。在此體制中，各分系統(tǒng)專用測(cè)試設(shè)備與被測(cè)對(duì)象直接接口，在分系統(tǒng)測(cè)試階段，它們是獨(dú)立的測(cè)試設(shè)備，對(duì)相應(yīng)的分系統(tǒng)有完全自主測(cè)試功能；進(jìn)入系統(tǒng)測(cè)試階段后，各分系統(tǒng)專用測(cè)試設(shè)備需和總控設(shè)備連成測(cè)試系統(tǒng)，按照測(cè)試流程，在總控設(shè)備統(tǒng)一調(diào)度下協(xié)調(diào)工作。

總控設(shè)備向各專用測(cè)試設(shè)備發(fā)出控制命令，啟動(dòng)它們的測(cè)試程序，通過各專用測(cè)試設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星的供電、控制、數(shù)據(jù)加載、測(cè)量和激勵(lì)；專用測(cè)試設(shè)備將測(cè)得的數(shù)據(jù)、狀態(tài)、對(duì)控制和激勵(lì)的響應(yīng)以及各種測(cè)試結(jié)果送給總控設(shè)備進(jìn)行分析判斷；總控設(shè)備接收、處理并監(jiān)視來自各專業(yè)測(cè)試設(shè)備(含遙測(cè)前端設(shè)備)的信息，并將處理結(jié)果、時(shí)間基準(zhǔn)及有關(guān)數(shù)據(jù)分送給各專用測(cè)試設(shè)備。分級(jí)管理體制綜合測(cè)試系統(tǒng)如圖4所示。

此體制是一個(gè)兩級(jí)管理體制，一級(jí)是面向被測(cè)對(duì)象的前置級(jí)(現(xiàn)場(chǎng)級(jí))，它與被測(cè)對(duì)象有直接的電氣接口，比較靠近被測(cè)對(duì)象，圖中的各個(gè)SCOE屬于這一級(jí)，包括電源分系統(tǒng)專用測(cè)試設(shè)備(power supply subsystem special check out equipment,PSS SCOE)、GNC分系統(tǒng)專用測(cè)試設(shè)備、遙測(cè)與測(cè)控分系統(tǒng)專用測(cè)試設(shè)備(telemetry telecommand,TT&C SCOE)、有效載荷專用測(cè)試設(shè)備(PayLoaD,PLD SCOE)；另一級(jí)是遠(yuǎn)離被測(cè)對(duì)象的遠(yuǎn)置級(jí)(遠(yuǎn)端控制級(jí))，它與被測(cè)對(duì)象沒有直接的電氣接口，圖中的總控設(shè)備(overall check out equipment,OCOE)屬于這一級(jí)，包括主測(cè)試計(jì)算機(jī)(main test process,MTP)、遙測(cè)遙控前端設(shè)備(telemetry telecommand front end equipment,TM/TC FEE)、測(cè)試操作臺(tái)(test conductor console,TCC)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、顯示終端等設(shè)備。

分級(jí)管理體制兼有分散式和集中式兩者的優(yōu)點(diǎn)：

(1) 各分系統(tǒng)測(cè)試設(shè)備可與總控設(shè)備研制同時(shí)進(jìn)行，研制周期短；

(2) 可實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星自動(dòng)測(cè)試，保證運(yùn)行協(xié)調(diào)和數(shù)據(jù)統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)各分系統(tǒng)之間的狀態(tài)、事件與數(shù)據(jù)的相關(guān)測(cè)試；

(3) 總控設(shè)備具有很好的通用性；

(4) 分系統(tǒng)測(cè)試設(shè)備可在不同測(cè)試狀態(tài)重復(fù)使用。

2 基于分級(jí)管理測(cè)試系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

按照被測(cè)對(duì)象及其分系統(tǒng)組況，采用分級(jí)管理體制，衛(wèi)星綜合測(cè)試系統(tǒng)總體原理框圖見圖5所示，設(shè)備組成見表2所示。

圖4所示綜合測(cè)試系統(tǒng)采用分級(jí)管理體制模式，總控設(shè)備與專用測(cè)試設(shè)備間通過網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)服務(wù)器連接在一起，在測(cè)試系統(tǒng)軟件統(tǒng)一調(diào)度下，實(shí)施測(cè)試過程和信息交互，形成一個(gè)完整的衛(wèi)星綜合測(cè)試系統(tǒng)，其主要功能如下：

(1) 供電與供電測(cè)試功能

(2) 狀態(tài)控制功能

綜合測(cè)試系統(tǒng)具有控制衛(wèi)星工作狀態(tài)的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)航天器的供電控制、衛(wèi)星上設(shè)備的開關(guān)機(jī)控制、在線設(shè)備與離線設(shè)備的切換控制、可調(diào)部件工作狀態(tài)調(diào)整以及向星載計(jì)算機(jī)注入數(shù)據(jù)和代碼。

直接的控制方式是通過臍帶電纜等有線方式連接衛(wèi)星，關(guān)鍵性的操作如緊急關(guān)機(jī)、內(nèi)外電切換、工作狀態(tài)設(shè)置等，采用此種控制方式；普遍采用的控制方式是通過遙控通道將配置好的遙控指令發(fā)送到衛(wèi)星上，對(duì)衛(wèi)星工作狀態(tài)進(jìn)行控制，包括直接指令、間接指令、延時(shí)指令和加載指令。

(3) 測(cè)量與測(cè)試功能

參數(shù)測(cè)量：對(duì)衛(wèi)星上被測(cè)量采集，直接或經(jīng)變換后，通過信號(hào)通路傳送到綜合測(cè)試系統(tǒng)設(shè)備，測(cè)出量值或狀態(tài)；

開環(huán)性能測(cè)量：由綜合測(cè)試系統(tǒng)經(jīng)上行線路或通道向衛(wèi)星施加供電、激勵(lì)及控制，再經(jīng)下行線路或通道檢測(cè)衛(wèi)星上系統(tǒng)的相應(yīng)參數(shù)，測(cè)量和驗(yàn)證衛(wèi)星對(duì)這些供電、激勵(lì)及控制的響應(yīng)；

閉環(huán)測(cè)試：利用綜合測(cè)試系統(tǒng)的模擬器及星上回路形成閉環(huán)，檢測(cè)回路的各項(xiàng)特性，特別是動(dòng)態(tài)特性。

(4) 參數(shù)監(jiān)視功能

對(duì)衛(wèi)星的各種測(cè)試參數(shù)按照一定時(shí)間間隔(如遙測(cè)格式周期)周期地進(jìn)行監(jiān)視，并按判據(jù)檢測(cè)出狀態(tài)變化的狀態(tài)量、越限的模擬量等參數(shù)。狀態(tài)量判據(jù)為狀態(tài)出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)變化，模擬量判據(jù)是上下限值、增量限值、危險(xiǎn)限值。當(dāng)被測(cè)量超限時(shí)，給出異常報(bào)告，當(dāng)超出危險(xiǎn)限值時(shí)，按預(yù)定程序或發(fā)送遙控指令進(jìn)行處理。

(5) 測(cè)試過程管理功能

在衛(wèi)星測(cè)試過程中，由于測(cè)試設(shè)備多，容易產(chǎn)生相互影響，各分系統(tǒng)設(shè)備不能隨便操作，需要綜合測(cè)試按要求進(jìn)行統(tǒng)一管理。

SCOE級(jí)在線管理：SCOE在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，需要注冊(cè)入網(wǎng)，等待主測(cè)試計(jì)算機(jī)授時(shí)，經(jīng)確認(rèn)后將其置于在線狀態(tài)，開始與OCOE信息交互；

TCC級(jí)別管理：每個(gè)TCC按編號(hào)注冊(cè)進(jìn)入系統(tǒng)，中心TCC可對(duì)各操作臺(tái)設(shè)置不同權(quán)限，確保測(cè)試流程安全；

遙控指令發(fā)送管理：遙控指令管理是測(cè)試過程的一個(gè)重要內(nèi)容，包括完全禁止、授權(quán)發(fā)送、使能/禁止控制、按分系統(tǒng)分類控制、應(yīng)急自動(dòng)發(fā)送等。

(6) 時(shí)間基準(zhǔn)

為保證綜合測(cè)試系統(tǒng)各計(jì)算機(jī)時(shí)間基準(zhǔn)統(tǒng)一，需配置一個(gè)專用的時(shí)間基準(zhǔn)源，由主控計(jì)算機(jī)定期讀取基準(zhǔn)時(shí)間，通過網(wǎng)絡(luò)分發(fā)給各分系統(tǒng)專用測(cè)試設(shè)備計(jì)算機(jī)，

(7) 測(cè)試數(shù)據(jù)記錄與歸檔

綜合測(cè)試系統(tǒng)需要記錄測(cè)試過程中所有數(shù)據(jù)和事件，并按時(shí)間區(qū)間劃分成獨(dú)立的歸檔文件，便于數(shù)據(jù)分析和回放。

時(shí)間記錄主要包括：人工干預(yù)記錄、遙控指令發(fā)送記錄、參數(shù)越限記錄、測(cè)試程序運(yùn)行狀態(tài)記錄、專用測(cè)試設(shè)備在線狀態(tài)記錄、遙測(cè)遙控鏈路狀態(tài)記錄、通信錯(cuò)誤記錄、測(cè)試程序產(chǎn)生的信息輸出記錄等；數(shù)據(jù)記錄主要包括：遙測(cè)原始數(shù)據(jù)、專用測(cè)試設(shè)備原始數(shù)據(jù)、測(cè)試過程中鍵盤命令、遙控指令等。

(8) 后臺(tái)準(zhǔn)備功能

在衛(wèi)星綜合測(cè)試前需要在后臺(tái)完成測(cè)試數(shù)據(jù)和測(cè)試程序準(zhǔn)備工作，提高測(cè)試質(zhì)量和效率。主要包括：數(shù)字量參數(shù)定義、模擬量參數(shù)定義、遙控指令定義、曲線定義、測(cè)試圖形定義、測(cè)試環(huán)境生產(chǎn)、模擬測(cè)試等。

3 總控設(shè)備設(shè)計(jì)

總控設(shè)備負(fù)責(zé)完成測(cè)試數(shù)據(jù)庫準(zhǔn)備、測(cè)試過程管理、數(shù)據(jù)處理與驗(yàn)證、實(shí)時(shí)測(cè)試控制、數(shù)據(jù)歸檔及離線處理等。主要包括主測(cè)試計(jì)算機(jī)(MTP)、衛(wèi)星綜合測(cè)試軟件(spacecraft test operational software,STOS)、測(cè)試操作臺(tái)(TCC)、遙測(cè)/遙控前端設(shè)備(TM/TC FEE)、衛(wèi)星模擬器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)顯示器和打印機(jī)等。

表2 衛(wèi)星綜合測(cè)試系統(tǒng)組成Table 2 Composition of the test object

(1) 主控計(jì)算機(jī)(MTP)

MTP是OCOE的的核心，在測(cè)試前支持?jǐn)?shù)據(jù)監(jiān)視表的生成、測(cè)試程序庫的生成、測(cè)試圖形庫的生成、遙測(cè)指令塊定義、遙控指令塊定義、遙控禁止指令表生成、測(cè)試環(huán)境生成等測(cè)試數(shù)據(jù)庫準(zhǔn)備工作，在測(cè)試運(yùn)行過程中完成數(shù)據(jù)的處理和監(jiān)視、衛(wèi)星狀態(tài)和測(cè)試程序的控制、數(shù)據(jù)歸檔、事件記錄等在線功能，此外，支持測(cè)試后的離線處理功能。

(2) 衛(wèi)星綜合測(cè)試軟件(STOS)

STOS分為前臺(tái)和后臺(tái)軟件，前臺(tái)軟件包括：監(jiān)視程序、圖形驅(qū)動(dòng)軟件、測(cè)試程序調(diào)度運(yùn)行軟件、鍵盤命令分析程序、數(shù)據(jù)歸檔、事件記錄程序、遙測(cè)數(shù)據(jù)獲取程序、遙控指令發(fā)送程序、通信接口管理程序、窗口驅(qū)動(dòng)程序、公共數(shù)據(jù)區(qū)管理程序、接口驅(qū)動(dòng)等；后臺(tái)軟件包括：監(jiān)視參數(shù)表生產(chǎn)程序、圖形生成程序、測(cè)試程序編譯器、遙控指令表和遙控指令快生成程序、遙控禁止指令表生成程序、測(cè)試環(huán)境生成程序、測(cè)試數(shù)據(jù)庫驗(yàn)證等。STOS前后臺(tái)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示。

(3) 測(cè)試操作臺(tái)(TCC)

OCOE可配置多個(gè)TCC，方便不同工位人員的現(xiàn)場(chǎng)操作和觀察，各個(gè)TCC包括命令輸入終端、數(shù)據(jù)顯示器和語音通信設(shè)備。命令輸入終端提供人工干預(yù)測(cè)試流程的人機(jī)界面，用于發(fā)送指令、啟動(dòng)測(cè)試序列等，可以直接鍵入字符命令或鼠標(biāo)點(diǎn)擊方式；數(shù)據(jù)顯示器提供多幅在線數(shù)據(jù)和圖形顯示，顯示測(cè)試的數(shù)據(jù)和命令執(zhí)行情況。

(4) 遙測(cè)/遙控前端設(shè)備(TM/TC FEE)

TMFEE是OCOE獲取衛(wèi)星上數(shù)據(jù)的主要接口，它可以經(jīng)饋線直接從衛(wèi)星上獲取遙測(cè)數(shù)據(jù)，也可經(jīng)TT&C SCOE解調(diào)后得到衛(wèi)星遙測(cè)數(shù)據(jù)；TCFEE通過饋線或TT&C SCOE實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星的遙控。

(5) 衛(wèi)星模擬器

為在離線狀態(tài)下驗(yàn)證檢查總控設(shè)備測(cè)試數(shù)據(jù)庫或操作訓(xùn)練，總控設(shè)備配置衛(wèi)星模擬器和SCOE模擬器。衛(wèi)星模擬器通過網(wǎng)絡(luò)模擬衛(wèi)星在軌狀態(tài)，可設(shè)置故障模擬；SCOE模擬器模擬多個(gè)SCOE和OCOE的通信，模擬各SCOE執(zhí)行總控命令的應(yīng)答信號(hào)。

4 分系統(tǒng)專用測(cè)試設(shè)備設(shè)計(jì)

4.1 電源分系統(tǒng)專用測(cè)試設(shè)備

電源分系統(tǒng)專用測(cè)試設(shè)備(PSS SCOE)包括供太陽陣模擬器(SAS)、模擬負(fù)載、供配電測(cè)試計(jì)算機(jī)、供配電VXI組合、適配器。SAS用于模擬太陽能電池陣的電輸出特性，在衛(wèi)星測(cè)試過程中提供電源，能模擬衛(wèi)星在軌運(yùn)行時(shí)在不同光照和測(cè)試條件下的V-A輸出特性；模擬負(fù)載模擬衛(wèi)星上電源負(fù)載變化，用于檢測(cè)電源分系統(tǒng)在負(fù)載變化情況下的適應(yīng)性、調(diào)節(jié)特性及過渡過程，模擬負(fù)載可程序控制，使其負(fù)載連續(xù)變化或階躍變化；供配電測(cè)試計(jì)算機(jī)和VXI組合控制SAS和模擬負(fù)載工作，采集工作參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星供電測(cè)量和控制，通過網(wǎng)絡(luò)與OCOE通信；適配器實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星與PSS SCOE之間的隔離、匹配和驅(qū)動(dòng)。

主要測(cè)試內(nèi)容包括：

(1) 蓄電池充電功能測(cè)試，主要是對(duì)充電調(diào)節(jié)器功能測(cè)試；

(2) 蓄電池放電功能測(cè)試，主要是對(duì)放電調(diào)節(jié)器功能測(cè)試；

(3) 蓄電池充電效率測(cè)試；

(4) 分流調(diào)節(jié)器功能測(cè)試；

(5) 進(jìn)出影音區(qū)供電方式切換功能測(cè)試；

(6) 電源主母線調(diào)節(jié)特性測(cè)試，主要是對(duì)蓄電池管理功能的測(cè)試；

(7) DC/DC變換器特性測(cè)試；

(8) 遙控指令和遙測(cè)參數(shù)測(cè)試；

(9) 太陽電池陣光照試驗(yàn)檢查。

4.2 GNC分系統(tǒng)專用測(cè)試設(shè)備

GNC分系統(tǒng)專用測(cè)試設(shè)備(GNC SCOE)包括GNC測(cè)試計(jì)算機(jī)和VXI組合、隔離器、激勵(lì)設(shè)備。GNC測(cè)試計(jì)算機(jī)和VXI組合控制測(cè)試過程；隔離器完成衛(wèi)星與地面設(shè)備間的信號(hào)隔離匹配，主要通過星表專用連接器和UMB連接；激勵(lì)設(shè)備包括敏感期模擬設(shè)備和執(zhí)行部件模擬設(shè)備，主要有陀螺激勵(lì)源/信號(hào)源、太陽模擬器/太陽敏感器信號(hào)源、地球模擬器/地球敏感器信號(hào)源，動(dòng)量輪模擬器、太陽陣驅(qū)動(dòng)模擬器、推進(jìn)系統(tǒng)模擬器。

主要測(cè)試內(nèi)容包括：

(1) 部件性能測(cè)試：敏感器件測(cè)試、動(dòng)量輪測(cè)試、磁力矩器測(cè)試、推進(jìn)驅(qū)動(dòng)器測(cè)試、太陽驅(qū)動(dòng)陣驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)測(cè)試、部件極性測(cè)試等；

(2) 星載計(jì)算機(jī)星地通信測(cè)試；

(3) 內(nèi)部接口和外部接口測(cè)試；

(4) GNC 開環(huán)測(cè)試；

(5) GNC 閉環(huán)測(cè)試；

(6) 故障應(yīng)急模式測(cè)試。

4.3 遙測(cè)與測(cè)控分系統(tǒng)專用測(cè)試設(shè)備

遙測(cè)遙控分系統(tǒng)是衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間與地面交互的唯一通道，其功能和性能正確性直接影響衛(wèi)星的在軌運(yùn)行管理[14-15]，各個(gè)階段都要進(jìn)行測(cè)試。遙測(cè)與測(cè)控分系統(tǒng)專用測(cè)試設(shè)備(TT&C SCOE)由可程控的通用儀器(頻譜儀、示波器、信號(hào)源、功率計(jì)等)和專用接口設(shè)備(接收機(jī)、發(fā)射機(jī)等)組成；通過天線或饋線與衛(wèi)星通信，通過網(wǎng)絡(luò)與OCOE連接，接收來自TCFEE發(fā)送的遙控信號(hào)，向TMFEE發(fā)送遙測(cè)信號(hào)。

主要測(cè)試內(nèi)容包括：

(1) 遙測(cè)數(shù)據(jù)采集精度、數(shù)據(jù)格式和副載波測(cè)試；

(2) 遙控門限靈敏度測(cè)試；

(3) 遙控自檢測(cè)試；

(4) 數(shù)據(jù)發(fā)送功能測(cè)試；

(5) 遙控大回路比對(duì)測(cè)試；

(6) 接收機(jī)/發(fā)射機(jī)供電、遙控、遙測(cè)接口檢查；

(7) 發(fā)射機(jī)輸出特性測(cè)試；

(8) 接收機(jī)特性測(cè)試；

(9) 測(cè)距功能測(cè)試；

(10) 測(cè)距門限靈敏度測(cè)試。

5 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)了一種基于分級(jí)管理的通用衛(wèi)星綜合測(cè)試系統(tǒng)，系統(tǒng)采用功能模塊化且可擴(kuò)展、流程可配置、軟件接口標(biāo)準(zhǔn)化等技術(shù)，通過軟硬件的配置可快速重構(gòu)生成不同型號(hào)衛(wèi)星綜合測(cè)試系統(tǒng)，經(jīng)測(cè)試驗(yàn)證，可滿足多型衛(wèi)星綜合測(cè)試需求。