戴澗峰 陳逢田 李培華 王志勇 陸文高 李立

(航天東方紅衛(wèi)星有限公司，北京 100094)

小衛(wèi)星由于其輕量化、小型化、低成本和性價比優(yōu)勢，已經(jīng)成為了空間系統(tǒng)的重要組成部分，特別是近年來小衛(wèi)星性能的不斷提高和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，在航天服務(wù)體系中起到了重要的作用。隨著小衛(wèi)星任務(wù)的不斷變化，小衛(wèi)星綜合測試正在向兩個方向發(fā)展：一是系統(tǒng)復(fù)雜程度不斷提高，功能越來越強(qiáng)大，綜合測試滿足的要求更嚴(yán)苛，測試需求日趨多樣化和復(fù)雜化；二是小衛(wèi)星批量化生產(chǎn)的需求，促使在綜合測試中要利用有限的場地、人力、設(shè)備等測試資源產(chǎn)生更大的生產(chǎn)效能。小衛(wèi)星綜合測試自動化水平快速提升，但隨著小衛(wèi)星任務(wù)數(shù)量的持續(xù)增長，以及高復(fù)雜度測試、批量化測試需求的增加，對小衛(wèi)星自動化測試向智能化測試轉(zhuǎn)型也提出了迫切的要求。

本文對我國小衛(wèi)星綜合測試技術(shù)發(fā)展的歷程進(jìn)行了簡要的回顧，從系統(tǒng)層面、核心技術(shù)、專項(xiàng)技術(shù)分析了小衛(wèi)星綜合測試技術(shù)的現(xiàn)狀，最后進(jìn)行了技術(shù)展望。

1 小衛(wèi)星綜合測試技術(shù)發(fā)展回顧

我國小衛(wèi)星綜合測試技術(shù)從20世紀(jì)90年代起步，通過采用自動化手段、強(qiáng)化通用性設(shè)計、合理配備軟硬件資源，取得了很大的進(jìn)步，在這30多年的發(fā)展過程中，逐步形成了“測試系統(tǒng)通用化-自動化測試-智能化測試”的發(fā)展路徑。

1.1 綜合測試系統(tǒng)通用化

1999年，實(shí)踐五號衛(wèi)星發(fā)射，拉開了小衛(wèi)星發(fā)展的序幕。實(shí)踐五號衛(wèi)星綜合測試系統(tǒng)參考ESA的歐洲測試操作語言(ETOL)系統(tǒng)，建立了以總控設(shè)備為中心的多級分布式體系結(jié)構(gòu)[1]。2002年，針對海洋一號衛(wèi)星的研制，完成了通用化的小衛(wèi)星綜合測試系統(tǒng)。系統(tǒng)中基于歐洲插卡式模塊總線儀器擴(kuò)展(VXI)總線技術(shù)的遙測遙控前端一體化設(shè)備、供配電測試設(shè)備、姿態(tài)軌道控制測試設(shè)備[2]，使用LabWindows/CVI編制測試設(shè)備控制軟件，大大提高了數(shù)據(jù)顯示及控制軟件的編制效率和可靠性[3]。通用化的小衛(wèi)星綜合測試系統(tǒng)在10多顆衛(wèi)星的研制過程中得以應(yīng)用，改變了以往研制1顆衛(wèi)星投產(chǎn)1套地面系統(tǒng)的模式，使衛(wèi)星的研制成本大大降低，并且以通用化測試系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行不斷迭代，小衛(wèi)星綜合測試技術(shù)得到了持續(xù)發(fā)展。

1.2 自動化測試

隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，2005年后，我國小衛(wèi)星綜合測試專用測試數(shù)據(jù)庫開始引進(jìn)了大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫和實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。以實(shí)時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為例，系統(tǒng)在測試現(xiàn)場完成實(shí)時監(jiān)測、在線查詢、趨勢分析等功能。2007年，開始了小衛(wèi)星自動化測試系統(tǒng)的研制工作，小衛(wèi)星綜合測試正式開始進(jìn)入了自動化測試的實(shí)踐階段。系統(tǒng)逐漸在小衛(wèi)星測試中得以應(yīng)用并不斷完善，測試效率和測試安全性得到了較大提高[4-5]。在自動化測試技術(shù)發(fā)展的同時，通信測試、電氣測試、并行測試等專項(xiàng)測試技術(shù)也在不斷發(fā)展。針對統(tǒng)一S頻段(USB)和擴(kuò)頻體制分別進(jìn)行了基于通用基帶測試設(shè)備(CORTEX CRT)的測控分系統(tǒng)地面測試系統(tǒng)的通用化改造，開發(fā)出了基于USB/擴(kuò)頻體制的測控基帶設(shè)備的遙測/遙控前端軟件[6]。基于可編程邏輯控制器(PLC)技術(shù)的通用供配電測試設(shè)備采用模塊化雙機(jī)箱結(jié)構(gòu)設(shè)計，大功率供電能力明顯提高，大量應(yīng)用于小衛(wèi)星測試任務(wù)中[7]。2007年，基于小衛(wèi)星星座的測試要求，首次提出了小衛(wèi)星多星并行測試的測試?yán)砟?。?yīng)用多星并行總控軟件、星座遙測遙控前端軟件，以及當(dāng)時新研制的國產(chǎn)化測控基帶設(shè)備與收發(fā)信道組合配合使用，能夠處理多種變化碼速率下的多種長度的遙測幀，此模式也廣泛應(yīng)用于后續(xù)小衛(wèi)星多星并行測試及星座測試。

1.3 初級智能化測試

進(jìn)入“十二五”中期，隨著小衛(wèi)星任務(wù)數(shù)量的迅猛發(fā)展，小衛(wèi)星自動化測試技術(shù)也進(jìn)入了飛速發(fā)展的階段。航天東方紅衛(wèi)星有限公司、上海微小衛(wèi)星工程中心、哈爾濱工業(yè)大學(xué)衛(wèi)星技術(shù)研究所、長光衛(wèi)星技術(shù)有限公司等衛(wèi)星研制單位均開發(fā)并成功應(yīng)用了小衛(wèi)星自動化測試系統(tǒng)，并在10年間完成了百余顆衛(wèi)星的測試及發(fā)射任務(wù)。隨著衛(wèi)星產(chǎn)品技術(shù)成熟度的提高，測試過程的自動化程度也在不斷提升，有效釋放了測試中人力持續(xù)投入的壓力。但對于小衛(wèi)星綜合測試，“計算機(jī)完全替代人”還有很長的路要走，用計算機(jī)軟件替代人腦中復(fù)雜的測試邏輯、判讀邏輯、異?，F(xiàn)象處置邏輯的技術(shù)就是智能化測試技術(shù)，這是小衛(wèi)星綜合測試邁向“無人測試”目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)。航天東方紅衛(wèi)星有限公司在2018年研制了智能批量測試系統(tǒng)，經(jīng)實(shí)際應(yīng)用對比，多星批量自動化測試平臺能夠?qū)⑿侨?星座)衛(wèi)星測試人員的配置數(shù)量由2人每星縮減為2人每5顆星，人力需求量縮減了50%以上。

2 小衛(wèi)星綜合測試技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

經(jīng)過20多年的發(fā)展，小衛(wèi)星綜合測試技術(shù)在系統(tǒng)層面打下了深厚的基礎(chǔ)，確定了自動化測試為綜合測試的核心，而計算機(jī)技術(shù)是小衛(wèi)星自動化測試的核心，此外，各專項(xiàng)測試技術(shù)在各類特殊應(yīng)用場景中得到了有效的應(yīng)用。

2.1 系統(tǒng)層面

(1)形成了小衛(wèi)星綜合測試技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。測試人員對測試過程的因素制定編寫了標(biāo)準(zhǔn)。針對不同的小衛(wèi)星平臺進(jìn)行技術(shù)狀態(tài)固化，以平臺為基礎(chǔ)，開展整星測試策略、方法、規(guī)范的研究，對不同平臺的小衛(wèi)星的測試項(xiàng)目和測試內(nèi)容進(jìn)行梳理，研究通用的測試方法和手段，制定統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的整星測試規(guī)范，提高測試覆蓋性和測試效率，利用標(biāo)準(zhǔn)化的測試用例進(jìn)行測試模塊化設(shè)計。將整星的測試過程分解為通用的測試模塊，定義每個模塊的標(biāo)準(zhǔn)輸入/輸出，每顆衛(wèi)星可以根據(jù)技術(shù)特點(diǎn)和研制流程對模塊進(jìn)行動態(tài)組合，從而完成整星綜合測試，減少對設(shè)計師的依賴和由于測試人員水平引起的測試偏差[2]。在小衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)化體系下制定小衛(wèi)星綜合測試體系，從系統(tǒng)級測試、專業(yè)級測試兩個方面，編寫了一系列的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范文件[8]。

(2)建立了多級分布式的自動化測試系統(tǒng)架構(gòu)。小衛(wèi)星電氣地面支持設(shè)備(EGSE)是一個比較復(fù)雜的系統(tǒng)。它的功能不僅包括供配電、測控、數(shù)據(jù)處理、信息加工，還要包括各種模擬、激勵、仿真，并能支持各個階段的測試應(yīng)用。它的組成包括總控設(shè)備和專用測試設(shè)備，可以根據(jù)需求的不同以各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)出現(xiàn)[9]。小衛(wèi)星綜合測試在測試系統(tǒng)的基本構(gòu)架和測試設(shè)備通用化的基礎(chǔ)上，通過對測試流程和測試方法的規(guī)范化，逐漸形成了通用、穩(wěn)定的多級分布式的自動化測試系統(tǒng)架構(gòu)(見圖1)。

圖1 多級分布式的自動化測試系統(tǒng)架構(gòu)

自動化測試系統(tǒng)按照不同的應(yīng)用分成5個層次：接口層、基礎(chǔ)測試層、分系統(tǒng)自動化測試應(yīng)用層、整星自動化測試應(yīng)用層和數(shù)據(jù)服務(wù)層。接口層是地面測試系統(tǒng)與小衛(wèi)星的接口，包括脫落插頭、星表插頭、天線等?；A(chǔ)測試層是指總控測試設(shè)備、專用測試設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、設(shè)備通信協(xié)議等。在基礎(chǔ)測試層之上，按照測試環(huán)路劃分為分系統(tǒng)自動化測試和整星自動化測試應(yīng)用層。分系統(tǒng)自動化測試通過獨(dú)立的測試環(huán)路，由專用測試設(shè)備實(shí)現(xiàn)測試設(shè)計、測試執(zhí)行、自動化的測試激勵和檢測、自動判讀與結(jié)果生成。整星自動化測試則是利用上下行環(huán)路，將分系統(tǒng)自動化測試串聯(lián)進(jìn)來，對它們進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度和控制，完成整星自動化的測試設(shè)計、自動執(zhí)行、自動判讀、綜合評價等一系列閉環(huán)測試過程。數(shù)據(jù)服務(wù)層是利用測試數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲、監(jiān)視、判讀、查詢、分析、發(fā)布及挖掘等功能[2]。

2.2 計算機(jī)技術(shù)

(1)測試數(shù)據(jù)庫技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。在大量的衛(wèi)星研制測試過程中，測試數(shù)據(jù)庫起到了至關(guān)重要的作用。一顆小衛(wèi)星的遙測參數(shù)約5000條，遙控指令約3000條[10]。測試過程中產(chǎn)生的測試數(shù)據(jù)是測試的結(jié)果和測試質(zhì)量評估的依據(jù)，對測試本身和小衛(wèi)星研制具有重大的意義。小衛(wèi)星綜合測試數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用需求及構(gòu)建方式基本上都是由“基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫-實(shí)時數(shù)據(jù)庫-歷史數(shù)據(jù)庫”構(gòu)建的三位一體的測試數(shù)據(jù)服務(wù)中心?；A(chǔ)數(shù)據(jù)庫是存儲小衛(wèi)星及地面設(shè)備的參數(shù)、指令配置信息的統(tǒng)一的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)；實(shí)時數(shù)據(jù)庫完成小衛(wèi)星綜合測試數(shù)據(jù)的快速采集處理，利用表格、圖形等形式實(shí)時完成小衛(wèi)星綜合測試狀態(tài)的展示和監(jiān)視，多任務(wù)之間實(shí)現(xiàn)多顆衛(wèi)星數(shù)據(jù)的快速比對和分析，并同時向外提供高效、易用的數(shù)據(jù)服務(wù)接口用于測試數(shù)據(jù)的自動化判讀、評價與分析；歷史數(shù)據(jù)庫是一種基于超大規(guī)模藍(lán)光光盤庫的存儲系統(tǒng)，結(jié)合磁盤、電子盤和光盤的優(yōu)點(diǎn)與特性，構(gòu)建具有磁、光、電融合的體系結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)小衛(wèi)星數(shù)據(jù)長期、可靠的保存及數(shù)據(jù)查詢、挖掘。

(2)實(shí)現(xiàn)了智能批量測試技術(shù)。小衛(wèi)星綜合測試的自動化程度提高，其中重要的發(fā)展方向就是智能化，由系統(tǒng)逐步替代人工的大部分工作，滿足批量化衛(wèi)星測試任務(wù)帶來的繁重測試任務(wù)需求。自動化測試主要體現(xiàn)在實(shí)際測試執(zhí)行過程，也就是由人逐個運(yùn)行測試用例被測試工具自動執(zhí)行所代替。而智能化測試技術(shù)的核心是計算機(jī)軟件技術(shù)，是應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)在“無人干預(yù)”的情況下完成測試輔助設(shè)計，并具備模擬人腦處理復(fù)雜邏輯的自動測試實(shí)施和測試評價等全流程測試工作能力。在智能批量測試系統(tǒng)中，硬件部分通過模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的通用板卡構(gòu)建具備小型化、低成本、高集成等特點(diǎn)的批量快速測試設(shè)備，配合高可靠性的智能批量測試軟件軟件，建設(shè)適應(yīng)小衛(wèi)星發(fā)展需要的測試系統(tǒng)。智能批量測試技術(shù)體現(xiàn)了全流程自動化測試的全部內(nèi)涵。在測試設(shè)計階段，工作人員進(jìn)行測試條件輸入、測試流程規(guī)劃、測試項(xiàng)目管理，快速生成、修改小衛(wèi)星測試細(xì)則；在測試實(shí)施階段，選擇相應(yīng)的測試模塊和序列并自動化執(zhí)行，對執(zhí)行過程進(jìn)行自動判讀返回；在測試總結(jié)階段，通過軟件完成測試結(jié)果的評價與分析。智能批量測試過程如圖2所示。

圖2 智能批量測試過程

(3)模板總線技術(shù)有效提升了測試系統(tǒng)集成化程度。微納衛(wèi)星測試要求地面設(shè)備具備快速展開部署及應(yīng)用的能力，分布式小衛(wèi)星綜合測試系統(tǒng)無法滿足，因此，需要利用模板總線技術(shù)構(gòu)建小型化、集成化、一體化微納衛(wèi)星測試系統(tǒng)。模板總線屬于內(nèi)部總線，傳輸延時小、帶寬大，是并行總線，不僅能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，還能完成同步、觸發(fā)、定時等功能[11]。隨著芯片功能的增強(qiáng)，模板上芯片數(shù)目越來越少，連線也越來越簡單，總線標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用越來越多，VXI、面向儀器系統(tǒng)的外圍組件互聯(lián)擴(kuò)展及其下一代(PXI/PXIe)、緊湊型外圍組件互聯(lián)(CPCI)總線在遙控遙測信號處理、供配電測試設(shè)備、測控基帶設(shè)備等小衛(wèi)星綜合測試設(shè)備中均有廣泛應(yīng)用。在分布式小衛(wèi)星綜合測試系統(tǒng)中，測控、供配電、總控設(shè)備需要配置3個20U的機(jī)柜，而利用模板總線技術(shù)構(gòu)建的微納衛(wèi)星測試系統(tǒng)可以集成在一個12U的機(jī)柜中，有效提高了測試系統(tǒng)的小型化和易用性，得到了很好的應(yīng)用效果。

2.3 專項(xiàng)測試技術(shù)

(1)遠(yuǎn)程測試技術(shù)成為小衛(wèi)星發(fā)射場測試中的重要手段。發(fā)射場遠(yuǎn)程測試是指利用異地通信鏈路實(shí)現(xiàn)研制廠房與發(fā)射場之間的網(wǎng)絡(luò)互連互通，完成遠(yuǎn)程遙測數(shù)據(jù)判讀、遙控指令發(fā)送及音視頻交互，兩地協(xié)同開展發(fā)射場綜合測試工作。與傳統(tǒng)的發(fā)射場工作模式相比，發(fā)射場遠(yuǎn)程測試在確保完成小衛(wèi)星任務(wù)和保證測試安全的前提下，能解放專業(yè)設(shè)計人員進(jìn)場量，或者縮短進(jìn)場時間。通過遠(yuǎn)程測試技術(shù)，在極小帶寬的測試專線中，能實(shí)現(xiàn)小衛(wèi)星遙測遙控、音頻視頻數(shù)據(jù)跨網(wǎng)段多路并行、雙向交互的最優(yōu)方案，既確保數(shù)據(jù)安全，又使傳輸更加高效。這種方式能改進(jìn)傳統(tǒng)的測試發(fā)射工作模式，建立覆蓋研制廠房和發(fā)射場的遠(yuǎn)程測試環(huán)境，形成在發(fā)射場完成實(shí)施和操作、在研制廠房完成數(shù)據(jù)判讀和分析的遠(yuǎn)程測試模式，減少人員占用，緩解人力資源配置矛盾，提升研制和服務(wù)能力。

(2)基于星載測試的快速地面測試技術(shù)是小衛(wèi)星綜合測試的一種嘗試。在傳統(tǒng)測試中，主要的測試環(huán)路是衛(wèi)星與地面測試系統(tǒng)間的遙控遙測鏈路，而在基于星載測試的快速地面測試中，測試的發(fā)起端和響應(yīng)端都在星上。以星載測試單元為核心，采用“指令-遙測”的簡單激勵反饋模式，能更加迅捷、準(zhǔn)確、全面地獲取小衛(wèi)星參數(shù)，是小衛(wèi)星在快速響應(yīng)任務(wù)中實(shí)現(xiàn)快速自動化測試的重要手段?；谛禽d測試的快速地面測試技術(shù)主要包含星載測試單元、星地測試總線接口協(xié)議和便攜式快速測試終端3個關(guān)鍵環(huán)節(jié)[12-13]?；谛禽d測試的快速地面測試技術(shù)應(yīng)用如圖3所示。

圖3 基于星載測試的快速地面測試技術(shù)應(yīng)用

(3)仿真測試技術(shù)的應(yīng)用。小衛(wèi)星模擬器主要用于測試設(shè)計驗(yàn)證、地面測試系統(tǒng)驗(yàn)證、在軌指令模板驗(yàn)證、地面應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口對接、衛(wèi)星地面站人員培訓(xùn)等。目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星功能的部分仿真，并形成了一套相對成熟的研制模式。①采用純數(shù)字化仿真策略，整個仿真系統(tǒng)配置項(xiàng)均為計算機(jī)軟件；②采用小衛(wèi)星部分功能數(shù)字化仿真+仿真運(yùn)行環(huán)境模式；③小衛(wèi)星部分功能數(shù)字化仿真采用“關(guān)鍵系統(tǒng)移植星上軟件，重要系統(tǒng)建模，一般系統(tǒng)構(gòu)建指令遙測關(guān)系”方案，如星務(wù)、控制軟件采用移植星上軟件，電源、數(shù)傳等建立模型(能源、固態(tài)存儲器)，測控、熱控、有效載荷構(gòu)建遙控遙測關(guān)系，仿真遙控遙測層面；④仿真運(yùn)行環(huán)境移植小衛(wèi)星總裝、集成與測試(AIT)數(shù)據(jù)庫，姿態(tài)軌道控制動力學(xué)計算、接口和人機(jī)交互；⑤內(nèi)外部接口均為網(wǎng)絡(luò)傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議(TCP/IP)或者用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UDP)，可進(jìn)行功能擴(kuò)展。

3 小衛(wèi)星綜合測試技術(shù)展望

小衛(wèi)星系統(tǒng)復(fù)雜程度的提高、批量化研制的需求決定了小衛(wèi)星綜合測試技術(shù)發(fā)展的核心就是智能化和批量化。應(yīng)用不同于傳統(tǒng)模式的差異化思路解決批生產(chǎn)的難題，依靠計算機(jī)技術(shù)提升綜合測試智能化水平，向無人化測試目標(biāo)邁進(jìn)，針對特殊需求推動專項(xiàng)測試技術(shù)發(fā)展，使小衛(wèi)星綜合測試技術(shù)走得更深、更遠(yuǎn)。

3.1 系統(tǒng)層面

(1)應(yīng)用差異化的測試模式。綜合測試是整個小衛(wèi)星研制的末端，測試技術(shù)的發(fā)展方向是由整個小衛(wèi)星系統(tǒng)工程的特點(diǎn)及被測對象——小衛(wèi)星的發(fā)展方向決定的。從被測對象的角度看，小衛(wèi)星及其研制模式在向2個方向發(fā)展：①由于芯片、軟件、材料技術(shù)的發(fā)展，使同樣質(zhì)量下的小衛(wèi)星可完成的功能越來越多，能力越來越強(qiáng)，系統(tǒng)更復(fù)雜，平臺的承載比提升，有效載荷類型多元化，新技術(shù)、新思路得到應(yīng)用；②星座、星群的任務(wù)需求使小衛(wèi)星必須批量化生產(chǎn)，產(chǎn)品技術(shù)成熟度高，快速生產(chǎn)、快速發(fā)射。因此，小衛(wèi)星綜合測試模式也將形成差異化，即傳統(tǒng)測試模式和批量測試模式。傳統(tǒng)測試模式下，需要系統(tǒng)級、專業(yè)級兩類測試人員，需要較強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)深度，對系統(tǒng)測試技術(shù)和專業(yè)測試技術(shù)(通信、軟件、電氣、控制、有效載荷等)分別展開研究，為復(fù)雜的小衛(wèi)星提供測試解決方案。批量模式下，需要設(shè)計、實(shí)施兩類測試人員，需要完善、有針對性的批量化測試設(shè)計及豐富的測試實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，分別開展批量化測試設(shè)計及批量化測試實(shí)施。

(2)開展大規(guī)模批量化生產(chǎn)測試技術(shù)研究。從一網(wǎng)(OneWeb)公司提出的大型低地球軌道(LEO)衛(wèi)星星座到太空探索技術(shù)(SpaceX)公司的“星鏈”(Starlink)衛(wèi)星逐步部署，大型互聯(lián)網(wǎng)星座任務(wù)對整個衛(wèi)星行業(yè)帶來了巨大的影響[14]。近年來，我國小衛(wèi)星一直屬于典型的訂貨型小批量生產(chǎn)，但進(jìn)入“十四五”后，越來越多批量研制的大型組網(wǎng)飛行項(xiàng)目立項(xiàng)并投入生產(chǎn)階段，大規(guī)模批量化測試工作已經(jīng)提上日程。目前的單體小批量衛(wèi)星測試技術(shù)面對大批量規(guī)?；a(chǎn)的需求，距離形成脈動流水線式的工業(yè)化衛(wèi)星生成模式存在較大差距。批生產(chǎn)模式下，小衛(wèi)星綜合測試工作要從系統(tǒng)工程的概念出發(fā)，參考國外柔性生產(chǎn)線、準(zhǔn)時生產(chǎn)方式、并行工程、多項(xiàng)目管理等先進(jìn)的管理方法，圍繞模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、平臺化、系列化的制造模式，探索符合自身特點(diǎn)的新型管理模式，實(shí)現(xiàn)從面向小衛(wèi)星到面向生產(chǎn)線的轉(zhuǎn)變，建設(shè)測試生產(chǎn)線，從而滿足小衛(wèi)星任務(wù)對測試的需求[15]。

3.2 計算機(jī)技術(shù)

(1)以“無人化測試”為目標(biāo)，提升綜合測試智能化水平。小衛(wèi)星綜合測試技術(shù)已經(jīng)由自動化測試階段逐步邁入了智能化測試階段，但距離“完全取代人”還有很長的路要走。專家系統(tǒng)、人工智能技術(shù)的快速發(fā)展及其在工業(yè)系統(tǒng)中卓有成效的應(yīng)用，使工業(yè)智能化成為當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)型的一個重要趨勢。大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展和計算機(jī)性能的不斷提升，讓人工智能在強(qiáng)化學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、機(jī)器學(xué)習(xí)等方面取得了巨大進(jìn)步。小衛(wèi)星綜合測試領(lǐng)域亟待將專家系統(tǒng)、人工智能與大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到測試設(shè)計、測試實(shí)施、故障診斷、故障預(yù)測、健康管理、結(jié)果評價與分析、決策支持、數(shù)據(jù)挖掘等各個方面[16-18]?？焖俦憬莸闹悄芘凶x模型描述方法、高實(shí)時性的智能判讀技術(shù)、基于復(fù)雜邏輯的智能化自動執(zhí)行、基于智能判讀模型的測試結(jié)果評價與分析、深度學(xué)習(xí)對智能判讀模型的修正技術(shù)等，是目前需要突破的關(guān)鍵技術(shù)。

(2)開展有效載荷自動化測試技術(shù)研究。有效載荷作為小衛(wèi)星的主要功能載體，在電性能測試階段具有測試組合態(tài)多、測試階段多、測試項(xiàng)目多、測試用例多和測試結(jié)果比對多的特點(diǎn)，在整個小衛(wèi)星測試周期中占據(jù)了大量時間[19-20]。小衛(wèi)星有效載荷功能和接口多種多樣，因此需要依據(jù)不同的有效載荷開展不同專業(yè)的測量測試服務(wù)，根據(jù)不同產(chǎn)品功能系列配備專門的測試設(shè)備。目前，我國小衛(wèi)星有效載荷測試實(shí)現(xiàn)了部分自動化，主要在星上設(shè)備指令發(fā)送、遙測數(shù)據(jù)判讀、地檢設(shè)備操作方面，但有效載荷數(shù)據(jù)自動化判讀方面距離完全替代人工判讀也還有一定的差距。小衛(wèi)星綜合測試應(yīng)該主要以通信專業(yè)領(lǐng)域、光學(xué)遙感專業(yè)領(lǐng)域、微波遙感專業(yè)領(lǐng)域?yàn)橹攸c(diǎn)方向，開展有效載荷自動化測試技術(shù)研究。

3.3 專項(xiàng)技術(shù)

(1)加強(qiáng)可測試性設(shè)計，提高綜合測試有效性。傳統(tǒng)小衛(wèi)星設(shè)計以功能實(shí)現(xiàn)為主，綜合測試基本依賴遙測遙控模擬小衛(wèi)星在軌應(yīng)用，測試周期長、效率低、成本高?？蓽y試性在單機(jī)產(chǎn)品乃至系統(tǒng)級設(shè)計過程中都沒有得到足夠的重視。隨著小衛(wèi)星系統(tǒng)功能越來越復(fù)雜，特別是星上計算機(jī)能力越來越強(qiáng)，星上軟件設(shè)計復(fù)雜度也在不斷提高，綜合電子技術(shù)、自主健康管理技術(shù)都在飛速的發(fā)展，推動著整星級可測試性技術(shù)也在不斷向前發(fā)展[21]。同時，為了適應(yīng)未來小衛(wèi)星大規(guī)模批量化研制的需求，快速研制、快速測試、快速發(fā)射都是必須要解決的實(shí)際問題，這也給可測試性技術(shù)的發(fā)展帶來了前所未有的機(jī)遇。加強(qiáng)可測試性設(shè)計，使綜合測試達(dá)到最大的效能，用最短的時間、最小的測試費(fèi)用檢測出小衛(wèi)星存在的故障或缺陷；提高系統(tǒng)級可測試性分析能力，給出最優(yōu)的測試方法，提高整星的測試覆蓋性，從而提高小衛(wèi)星產(chǎn)品的可靠性和壽命。

(2)廣泛應(yīng)用遠(yuǎn)程測試技術(shù)，實(shí)現(xiàn)常態(tài)化多地協(xié)同測試。小衛(wèi)星雖然“小”，但也是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，分系統(tǒng)眾多、參研單位眾多，研制流程復(fù)雜，測試、試驗(yàn)、發(fā)射場地分散是其顯著的特點(diǎn)。隨著近年來高密度發(fā)射的態(tài)勢，以及后續(xù)大規(guī)模批量化研制進(jìn)程，對于有限的測試人員、測試設(shè)備資源來說，都是巨大的挑戰(zhàn)[22-23]。在提高智能化測試水平、減少測試人力占用的同時，在各測試、試驗(yàn)場地與各參研單位之間，實(shí)現(xiàn)常態(tài)化多地協(xié)同測試是需要迫切解決的問題之一。遠(yuǎn)程測試在發(fā)射場的成功應(yīng)用給出了有效的解決思路，廣泛應(yīng)用遠(yuǎn)程測試技術(shù)，突破物理空間帶來的限制，是解決小衛(wèi)星人力資源協(xié)調(diào)問題的有效途徑。

(3)利用數(shù)字衛(wèi)星提升虛擬測試能力，為實(shí)物衛(wèi)星測試提供有力輔助。數(shù)字衛(wèi)星技術(shù)是目前的熱點(diǎn)技術(shù)。針對部分小衛(wèi)星項(xiàng)目，各階段雖已開展一定的數(shù)字化工作，但在小衛(wèi)星工程全生命周期中仍存在部分系統(tǒng)數(shù)字化程度低、系統(tǒng)間信息交互能力弱、流程間模型演化與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)能力差等問題[24]。隨著數(shù)字衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，虛擬測試技術(shù)將大大發(fā)揮其用武之地。尤其是像批產(chǎn)小衛(wèi)星，在數(shù)字衛(wèi)星上開展測試驗(yàn)證、故障注入測試、異常問題排查等工作，將會是重要的研制手段。數(shù)字衛(wèi)星與虛擬測試技術(shù)示意如圖4所示。

4 結(jié)束語

我國小衛(wèi)星綜合測試技術(shù)的發(fā)展，從技術(shù)引進(jìn)，到借鑒國外先進(jìn)技術(shù)自行研制，再到能夠根據(jù)自己的任務(wù)需求合理預(yù)測行業(yè)的發(fā)展趨勢，實(shí)現(xiàn)測試自動化并逐步邁入智能化測試，已經(jīng)走出了一條適合我國小衛(wèi)星行業(yè)發(fā)展的道路。在新的形勢下，面向小衛(wèi)星大規(guī)模批量化測試任務(wù)，以及越來越復(fù)雜的小衛(wèi)星系統(tǒng)，還存在許多關(guān)鍵技術(shù)有待突破和解決。因此，需要不斷學(xué)習(xí)和研究國內(nèi)外各領(lǐng)域先進(jìn)的測試技術(shù)，積極開拓創(chuàng)新，改變和解決現(xiàn)有問題，以適應(yīng)小衛(wèi)星發(fā)展的測試需求，為小衛(wèi)星系統(tǒng)研制能力的提升發(fā)揮至關(guān)重要的作用。