61081部隊(duì) 張 婷 李洪力

32021部隊(duì) 栗 靖

隨著衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)運(yùn)行管理工作由試驗(yàn)型邁入實(shí)戰(zhàn)型，對(duì)于信號(hào)設(shè)備測(cè)試提出了更高要求。為進(jìn)一步提升地面運(yùn)控系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行保障能力，迫切需要針對(duì)地面運(yùn)控系統(tǒng)信號(hào)設(shè)備裝備測(cè)試問(wèn)題，研制滿足地面運(yùn)控系統(tǒng)運(yùn)行管理實(shí)戰(zhàn)任務(wù)需求的地面運(yùn)控綜合測(cè)試系統(tǒng)，用于地面運(yùn)控系統(tǒng)信號(hào)設(shè)備在線監(jiān)測(cè)、備件測(cè)試、故障排查、裝備維護(hù)、業(yè)務(wù)培訓(xùn)等保障任務(wù)。

自衛(wèi)星導(dǎo)航地面運(yùn)控系統(tǒng)運(yùn)行以來(lái)，因設(shè)備老化而引發(fā)的各類故障仍是影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的主要因素。截止到目前，地面運(yùn)控系統(tǒng)各分系統(tǒng)已出現(xiàn)大小故障百余次，原系統(tǒng)設(shè)計(jì)的雙機(jī)熱備份部分的關(guān)鍵設(shè)備時(shí)常處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，已嚴(yán)重威脅大系統(tǒng)的運(yùn)行安全。為此地面運(yùn)控系統(tǒng)通過(guò)安排在線裝備的更新補(bǔ)充，為保證備件的質(zhì)量，為系統(tǒng)精穩(wěn)運(yùn)行奠定基礎(chǔ)，對(duì)其技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)收測(cè)試成為迫切需要解決的問(wèn)題。星地、站間鏈路設(shè)備、RDSS信號(hào)收發(fā)鏈路設(shè)備、時(shí)頻系統(tǒng)鏈路設(shè)備很多鏈路級(jí)指標(biāo)需要成系統(tǒng)的閉環(huán)測(cè)試環(huán)境支持，迫切需要依據(jù)這類設(shè)備特點(diǎn)建設(shè)綜合測(cè)試系統(tǒng)為系統(tǒng)精穩(wěn)運(yùn)行奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

綜合測(cè)試系統(tǒng)可以為各個(gè)備件的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行定期測(cè)試，保障備件隨時(shí)處于可用狀態(tài)，在系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)可馬上用相關(guān)備件進(jìn)行替換，快速及時(shí)的恢復(fù)系統(tǒng)正常工作，從而保證系統(tǒng)的可靠性要求。

圖1 地面運(yùn)控信號(hào)設(shè)備綜合測(cè)試系統(tǒng)

1 初步總體方案

基于“模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、組合化”平臺(tái)布局“1+N”設(shè)計(jì)思路，將不同信號(hào)設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)測(cè)試共享使用同一個(gè)測(cè)試系統(tǒng)，針對(duì)不同信號(hào)設(shè)備分別構(gòu)建相應(yīng)的閉環(huán)鏈路檢驗(yàn)系統(tǒng)，在不同應(yīng)用場(chǎng)合根據(jù)信號(hào)設(shè)備的種類與特性進(jìn)行測(cè)試平臺(tái)與閉環(huán)鏈路檢驗(yàn)平臺(tái)的組合配置，從而兼顧實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的通用性、兼容性及特定應(yīng)用的適配性，如圖1所示。

主控站測(cè)試系統(tǒng)包括星地信號(hào)設(shè)備測(cè)試子系統(tǒng)、數(shù)字多波束天線系統(tǒng)信號(hào)設(shè)備測(cè)試子系統(tǒng)、站間信號(hào)設(shè)備測(cè)試子系統(tǒng)和RDSS業(yè)務(wù)收發(fā)信號(hào)設(shè)備測(cè)試子系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)工作流程

2.1 星地信號(hào)工作流程

星地信號(hào)設(shè)備測(cè)試子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是利用信號(hào)設(shè)備特性檢驗(yàn)平臺(tái)對(duì)單機(jī)設(shè)備進(jìn)行輸入輸出信號(hào)質(zhì)量、通道時(shí)延、帶外抑制等性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，確保單機(jī)設(shè)備的完好性；然后再將單機(jī)設(shè)備接入信號(hào)設(shè)備特性檢驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行測(cè)距精度、系統(tǒng)誤差等系統(tǒng)性指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，確保單機(jī)設(shè)備接入真實(shí)系統(tǒng)后的可靠性。

星地信號(hào)設(shè)備測(cè)試子系統(tǒng)工作時(shí)，上行鏈路測(cè)試工作流程為：業(yè)務(wù)處理平臺(tái)發(fā)送上行注入數(shù)據(jù)至星地發(fā)送終端，經(jīng)處理后送往上變頻器，上變頻器將該中頻信號(hào)變頻為發(fā)射射頻信號(hào)，送往鏡像變頻器，經(jīng)鏡像變頻器變換為接收射頻信號(hào)，再將該射頻信號(hào)發(fā)送至星地回路驗(yàn)證終端，進(jìn)行上行注入信息正確性檢驗(yàn)。下行鏈路測(cè)試工作流程為：導(dǎo)航信號(hào)源生成模擬導(dǎo)航信號(hào)，經(jīng)低噪聲放大后送下變頻器，變頻為中頻信號(hào)，送往星地中頻分配單元，并進(jìn)行放大分路，最后將信號(hào)分別送往星地接收終端進(jìn)行處理，獲取發(fā)射的測(cè)試信息和偽距測(cè)量值，送到業(yè)務(wù)處理計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)，測(cè)試人員可根據(jù)這些數(shù)據(jù)來(lái)判斷被測(cè)信號(hào)設(shè)備的狀態(tài)是否正常。

2.2 數(shù)字多波束信號(hào)工作流程

數(shù)字多波束分系統(tǒng)信號(hào)設(shè)備測(cè)試子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是首先利用信號(hào)設(shè)備特性檢驗(yàn)平臺(tái)對(duì)單機(jī)設(shè)備進(jìn)行輸入輸出信號(hào)質(zhì)量、通道間互差、路間隔離度、相位噪聲、帶外抑制等性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，確保單機(jī)設(shè)備的完好性；然后再將單機(jī)設(shè)備接入信號(hào)設(shè)備鏈路測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行發(fā)射信號(hào)正確性、偽距測(cè)量精度、誤碼率等系統(tǒng)級(jí)性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，確保單機(jī)設(shè)備接入真實(shí)系統(tǒng)后的可靠性。

數(shù)字多波束分系統(tǒng)信號(hào)設(shè)備鏈路測(cè)試平臺(tái)工作時(shí)，上行鏈路：業(yè)務(wù)處理服務(wù)器模擬上行注入信息、偽碼信息通過(guò)網(wǎng)口轉(zhuǎn)串口設(shè)備發(fā)送至一體化發(fā)射組件，在組件內(nèi)部完成注入信號(hào)的調(diào)制、上變頻和功率放大，形成上行射頻信號(hào)，該射頻信號(hào)經(jīng)標(biāo)校下變頻器變頻后送至標(biāo)校小環(huán)終端，標(biāo)校小環(huán)終端將解調(diào)得到的電文數(shù)據(jù)上報(bào)給測(cè)試處理器，測(cè)試處理器將解調(diào)電文數(shù)據(jù)與業(yè)務(wù)處理服務(wù)器發(fā)送過(guò)來(lái)的原始信息進(jìn)行比對(duì)，檢查上行信號(hào)的正確性。下行鏈路：導(dǎo)航信號(hào)源發(fā)送下行導(dǎo)航信號(hào)格式信息分別經(jīng)射頻前端和多通道下變頻器完成低噪聲放大和變頻至中頻信號(hào)，該中頻信號(hào)經(jīng)接收終端完成偽碼環(huán)捕獲、精密跟蹤和解調(diào)處理，輸出衛(wèi)星的偽距測(cè)量信息和導(dǎo)航電文信息，測(cè)量結(jié)果實(shí)時(shí)上報(bào)給測(cè)試處理器，測(cè)試處理器根據(jù)導(dǎo)航電文信息比對(duì)結(jié)果和偽距測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果檢驗(yàn)接收鏈路信號(hào)設(shè)備性能。

2.3 站間信號(hào)工作流程

C站間信號(hào)設(shè)備測(cè)試子系統(tǒng)的首先利用信號(hào)設(shè)備特性檢驗(yàn)平臺(tái)對(duì)單機(jī)設(shè)備進(jìn)行輸入輸出信號(hào)質(zhì)量、通道時(shí)延、帶外抑制等性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，確保單機(jī)設(shè)備的完好性；然后再將單機(jī)設(shè)備接入信號(hào)設(shè)備特性檢驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行測(cè)距精度、系統(tǒng)誤差等系統(tǒng)性指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，確保單機(jī)設(shè)備接入真實(shí)系統(tǒng)后的可靠性。

站間信號(hào)設(shè)備測(cè)試子系統(tǒng)工作時(shí)，上行鏈路：業(yè)務(wù)處理平臺(tái)發(fā)送站間傳輸數(shù)據(jù)至站間發(fā)送終端，經(jīng)處理后送往上變頻器，上變頻器將該中頻信號(hào)變頻為發(fā)射射頻信號(hào)，送往鏡像變頻器，變換為接收射頻信號(hào)，再將該射頻信號(hào)發(fā)送至站間回路驗(yàn)證終端，進(jìn)行站間傳輸信息正確性檢驗(yàn)。下行鏈路：站間信號(hào)源生成模擬站間信號(hào)，經(jīng)低噪聲放大后送下變頻器，變頻為中頻信號(hào)，送往站間中頻分配單元，并進(jìn)行放大分路，最后將信號(hào)分別送往站間通信接收終端和站間測(cè)距接收終端，獲取發(fā)射的測(cè)試信息和偽距測(cè)量值，送到業(yè)務(wù)處理計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)，測(cè)試人員可根據(jù)這些數(shù)據(jù)來(lái)判斷被測(cè)信號(hào)設(shè)備的狀態(tài)是否正常。

2.4 RDSS業(yè)務(wù)收發(fā)信號(hào)工作流程

RDSS業(yè)務(wù)收發(fā)信號(hào)設(shè)備測(cè)試子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想是利用信號(hào)設(shè)備特性檢驗(yàn)平臺(tái)對(duì)單機(jī)設(shè)備進(jìn)行輸入輸出信號(hào)質(zhì)量、通道時(shí)延、帶外抑制等性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，確保單機(jī)設(shè)備的完好性；然后再將單機(jī)設(shè)備接入信號(hào)設(shè)備特性檢驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行測(cè)距精度、系統(tǒng)誤差等系統(tǒng)性指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，確保單機(jī)設(shè)備接入真實(shí)系統(tǒng)后的可靠性。

首先RDSS入站信號(hào)模擬源發(fā)送入站格式信息，經(jīng)發(fā)送終端處理后形成入站格式中頻信號(hào)，送往上變頻器；上變頻器將該中頻信號(hào)變頻為發(fā)射射頻信號(hào)，送往轉(zhuǎn)發(fā)器，經(jīng)轉(zhuǎn)發(fā)器變換為接收射頻信號(hào)；該射頻信號(hào)經(jīng)低噪聲放大后送下變頻器，變頻為中頻信號(hào)，再經(jīng)抗干擾單元變頻，送往中頻分配單元，并進(jìn)行放大分路；最后將信號(hào)分別送往快捕單元和接收終端，經(jīng)快捕單元捕獲和接收終端處理，獲取發(fā)射的測(cè)試信息和偽距測(cè)量值，送到業(yè)務(wù)處理計(jì)算機(jī)進(jìn)行監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)，測(cè)試人員可根據(jù)這些數(shù)據(jù)來(lái)判斷被測(cè)信號(hào)設(shè)備的狀態(tài)是否正常。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 運(yùn)控信號(hào)設(shè)備系統(tǒng)級(jí)測(cè)試方法

為實(shí)現(xiàn)地面運(yùn)控信號(hào)鏈路信號(hào)設(shè)備的系統(tǒng)級(jí)性能測(cè)試，關(guān)鍵是要解決各信號(hào)設(shè)備測(cè)試系統(tǒng)的集成問(wèn)題。根據(jù)RDSS和RNSS工作體制，區(qū)分采用不同環(huán)路技術(shù)完成測(cè)試。

RDSS收發(fā)分系統(tǒng)通過(guò)入站信號(hào)模擬源和C/C轉(zhuǎn)發(fā)器等測(cè)試設(shè)備，在不改變系統(tǒng)現(xiàn)有信號(hào)設(shè)備的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)信號(hào)設(shè)備系統(tǒng)發(fā)射鏈路與接收鏈路的自發(fā)自收、閉環(huán)測(cè)試，從而完成系統(tǒng)級(jí)信號(hào)設(shè)備測(cè)試系統(tǒng)的集成工作。關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)包括：通過(guò)研制RDSS入站信號(hào)模擬源解決了出站設(shè)備發(fā)射入站格式信號(hào)問(wèn)題；通過(guò)研制轉(zhuǎn)發(fā)器解決了出入站信號(hào)的頻率轉(zhuǎn)換問(wèn)題；通過(guò)RDSS入站信號(hào)模擬源產(chǎn)生入站信息，經(jīng)信號(hào)設(shè)備測(cè)試系統(tǒng)發(fā)射鏈路形成出站頻率入站格式信號(hào)，再經(jīng)轉(zhuǎn)發(fā)器完成出入站頻率的轉(zhuǎn)換，送信號(hào)設(shè)備系統(tǒng)接收鏈路處理，由接收終端通過(guò)解調(diào)和測(cè)距獲取發(fā)射信息和信號(hào)設(shè)備系統(tǒng)環(huán)路零值，打包后的測(cè)試數(shù)據(jù)送業(yè)務(wù)處理平臺(tái)進(jìn)行處理顯示，設(shè)備測(cè)試人員則通過(guò)實(shí)時(shí)顯示的處理數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)設(shè)備性能的判斷。

測(cè)通和數(shù)字多波束分系統(tǒng)利用導(dǎo)航信號(hào)源和鏈路信號(hào)設(shè)備分別形成發(fā)射、接收環(huán)路完成信號(hào)設(shè)備系統(tǒng)級(jí)性能測(cè)試，關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)包括：通過(guò)研制RNSS導(dǎo)航信號(hào)模擬源為下行接收鏈路信號(hào)設(shè)備環(huán)路提供信號(hào)源；上行發(fā)射鏈路信號(hào)設(shè)備與小環(huán)鏈路信號(hào)設(shè)備自成閉環(huán)形成上行鏈路測(cè)試環(huán)路；業(yè)務(wù)處理軟件通過(guò)定制、模擬上行注入信息、偽碼參數(shù)和星歷等信息為上行鏈路測(cè)試提供測(cè)試信息。測(cè)試軟件對(duì)解調(diào)信息和測(cè)距數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)處理以及指標(biāo)設(shè)計(jì)是系統(tǒng)性能測(cè)試的關(guān)鍵依據(jù)。

3.2 運(yùn)控信號(hào)設(shè)備綜合測(cè)試系統(tǒng)

本系統(tǒng)基于“平臺(tái)架構(gòu)，一體多能”的設(shè)計(jì)理念，充分體現(xiàn)下一代自動(dòng)綜合測(cè)試與保障技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)，立足自主可控，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)鏈路模擬環(huán)境驗(yàn)證與特性狀態(tài)測(cè)試的兩大功能在大系統(tǒng)應(yīng)用保障總體框架內(nèi)的協(xié)同融合，突破了多功能閉環(huán)鏈路模擬與實(shí)訓(xùn)平臺(tái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，多維多域綜合迭代同步測(cè)控，基于虛擬通道適配的多通道實(shí)時(shí)測(cè)試校準(zhǔn)，模型組件化測(cè)試程序復(fù)用，基于測(cè)試數(shù)據(jù)交換與多線程任務(wù)引擎融合的系統(tǒng)測(cè)控軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)，高性能多域信號(hào)分析、高性能矢量信號(hào)發(fā)生一系列關(guān)鍵技術(shù)，能夠?yàn)榇笙到y(tǒng)精穩(wěn)運(yùn)行提供“模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、組合化”的高效能完整綜合解決方案。

4 效能分析

地面運(yùn)控綜合測(cè)試系統(tǒng)的效能主要包括：（1）用于地面運(yùn)控設(shè)備在線監(jiān)測(cè)。能夠通過(guò)該平臺(tái)，對(duì)于地面運(yùn)控系統(tǒng)所有在線信號(hào)設(shè)備性能進(jìn)行測(cè)試，便于實(shí)時(shí)掌握地面運(yùn)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)；（2）用于地面運(yùn)控備件加電測(cè)試。能夠通過(guò)該平臺(tái)，對(duì)于系統(tǒng)級(jí)和部件級(jí)備件進(jìn)行性能指標(biāo)的自動(dòng)測(cè)試，將冷備件轉(zhuǎn)換為熱備件，提高備件可用性；（3）用于地面運(yùn)控故障問(wèn)題排查。能夠通過(guò)該平臺(tái)，對(duì)于地面運(yùn)控信號(hào)異常，進(jìn)行時(shí)域、空域、調(diào)制域等快速測(cè)試，縮短故障判定時(shí)間；（4）用于地面運(yùn)控裝備維護(hù)。能夠通過(guò)該平臺(tái)，定期和不定期進(jìn)行裝備維護(hù)測(cè)試，提高裝備維護(hù)可信度；（5）用于地面運(yùn)控裝備實(shí)操訓(xùn)練。能夠通過(guò)該平臺(tái)，按裝備維護(hù)規(guī)程和故障處置預(yù)案，進(jìn)行地面運(yùn)控裝備實(shí)操訓(xùn)練。