于倩 白照廣 王麗麗 馮永 楊芳 陸春玲 劉冬妹 朱軍 張可立 馬磊

(1 航天東方紅衛(wèi)星有限公司，北京 100094)(2 北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部，北京 100094)

衛(wèi)星研制子樣少，研制周期有限。如何在限定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到預(yù)期質(zhì)量與可靠性水平，一直是衛(wèi)星研制的難題。傳統(tǒng)衛(wèi)星研制主要以完成研制流程規(guī)定的項(xiàng)目為目標(biāo)，測(cè)試強(qiáng)度與測(cè)試應(yīng)力是否充分沒(méi)有可信的依據(jù)，測(cè)試有效性的表征與保證活動(dòng)也沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，造成型號(hào)質(zhì)量水平差異性大，早期衛(wèi)星在軌問(wèn)題頻發(fā)[1-3]。隨著我國(guó)衛(wèi)星由科研型向業(yè)務(wù)應(yīng)用型的轉(zhuǎn)變，短周期、批量化衛(wèi)星的研制項(xiàng)目越來(lái)越多，“高質(zhì)量、高效率、高效益”研制衛(wèi)星成為航天工作者的重要挑戰(zhàn)。在全面提升衛(wèi)星設(shè)計(jì)水平、提高設(shè)計(jì)可靠性的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)地面測(cè)試有效性的研究和實(shí)踐，對(duì)推進(jìn)衛(wèi)星研制活動(dòng)精細(xì)化顯得十分必要。

環(huán)境減災(zāi)光學(xué)小衛(wèi)星包括環(huán)境減災(zāi)一號(hào)A/B(HJ-1A/B)和環(huán)境減災(zāi)二號(hào)A/B(HJ-2A/B)4顆衛(wèi)星，研制隊(duì)伍依據(jù)測(cè)試覆蓋性檢查有關(guān)要求，開(kāi)展了測(cè)試有效性保證工作研究與實(shí)踐。通過(guò)實(shí)踐探索測(cè)試覆蓋性、定義不可測(cè)試項(xiàng)目規(guī)范，擴(kuò)展了測(cè)試覆蓋性概念。文章研究了測(cè)試覆蓋性分析方法，提出了三類不可測(cè)項(xiàng)目及控制要求，探索了基于早期問(wèn)題暴露的測(cè)試時(shí)間目標(biāo)策略，通過(guò)總結(jié)提出了傳統(tǒng)衛(wèi)星出廠前測(cè)試100 h無(wú)故障目標(biāo)和出廠前測(cè)試1000 h的時(shí)間目標(biāo)。經(jīng)過(guò)在軌飛行驗(yàn)證，HJ-1A/B衛(wèi)星在軌運(yùn)行超過(guò)12年，HJ-2A/B衛(wèi)星已在軌運(yùn)行1年7個(gè)月。HJ-1A衛(wèi)星至2022年5月仍能正常成像，遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)壽命。實(shí)踐證明相關(guān)的測(cè)試有效性保證活動(dòng)是有效的。

1 環(huán)境減災(zāi)二號(hào)A/B衛(wèi)星測(cè)試難點(diǎn)與需求

1.1 測(cè)試含義與剖析

首先深入理解測(cè)試的內(nèi)在含義，測(cè)試可理解為測(cè)量性能、試驗(yàn)功能兩種含義。性能需要測(cè)量，功能需要試驗(yàn)。性能是系統(tǒng)特有品性、能力，是系統(tǒng)固有的，與使用環(huán)境無(wú)關(guān)。如相機(jī)視場(chǎng)角、衛(wèi)星質(zhì)量等，可以通過(guò)計(jì)量的方式進(jìn)行測(cè)量，講究精度。功能是系統(tǒng)在使用過(guò)程中所起的作用，與使用環(huán)境、使用方法密切相關(guān)，需要專用的信號(hào)模擬源和測(cè)量設(shè)備。其確認(rèn)往往是試用范疇，屬試驗(yàn)活動(dòng)，講究可實(shí)現(xiàn)性(正確性)。如相機(jī)成像幅寬是功能體現(xiàn)，它是由相機(jī)視場(chǎng)角(性能)、軌道高度(環(huán)境)、衛(wèi)星姿態(tài)(使用)所決定。嫦娥一號(hào)衛(wèi)星撞月[4]并非其原有主要設(shè)計(jì)功能，但由于其有質(zhì)量和一定密度的性能保證，只要施加一定速度和控制飛行方向，就可撞擊月球，產(chǎn)生碰撞效果，相同性能的系統(tǒng)使用方式不同導(dǎo)致功能表現(xiàn)不同?？梢钥闯龉δ芘c系統(tǒng)研制的目的性直接相關(guān)，是系統(tǒng)目的性體現(xiàn)。性能影響功能，但并非決定功能的唯一因素，同一功能可以由不同性能系統(tǒng)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)，如通信，既可使用衛(wèi)星通信手段，也可使用地面有線電話網(wǎng)。

其次按照我國(guó)GJB3385[5]標(biāo)準(zhǔn)理解，測(cè)試有效性是故障檢測(cè)率(DFR)、故障隔離率、故障檢測(cè)時(shí)間(FDT)、故障隔離時(shí)間(FIT)和虛警率(FAR)等的綜合度量，通過(guò)測(cè)試覆蓋性與測(cè)試強(qiáng)度來(lái)體現(xiàn)，核心是故障檢測(cè)率。

另外一個(gè)重要概念就是測(cè)試性[6]。測(cè)試性是產(chǎn)品能及時(shí)并準(zhǔn)確地確定其狀態(tài)(可工作、不可工作或性能下降)，并隔離其內(nèi)部故障的設(shè)計(jì)特性。相關(guān)概念包括測(cè)試可控性、測(cè)試觀察性。測(cè)試可控性是確定或描述系統(tǒng)和設(shè)備有關(guān)信號(hào)可控制程度的一種設(shè)計(jì)特性，星上如控制指令。測(cè)試觀察性是確定或描述系統(tǒng)和設(shè)備有關(guān)信號(hào)可觀測(cè)程度的一種設(shè)計(jì)特性，星上如遙測(cè)參數(shù)。

1.2 測(cè)試在衛(wèi)星系統(tǒng)工程中的地位和作用

所有人造系統(tǒng)都是通過(guò)工程過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)衛(wèi)星這種小子樣、新技術(shù)多的項(xiàng)目一般需要通過(guò)系統(tǒng)工程來(lái)實(shí)現(xiàn)。測(cè)試在系統(tǒng)工程中占有重要的地位，它是評(píng)價(jià)系統(tǒng)功能和性能是否符合需求的客觀活動(dòng)，在系統(tǒng)工程中的地位如圖1所示[7]。

1.3 測(cè)試難點(diǎn)與需求

(1)工作模式多。HJ-2A/B衛(wèi)星有效載荷包括16 m相機(jī)、高光譜成像儀、紅外相機(jī)、大氣校正儀及數(shù)據(jù)傳輸分系統(tǒng)。為充分發(fā)揮衛(wèi)星成像能力和保證載荷數(shù)據(jù)精度，衛(wèi)星系統(tǒng)設(shè)計(jì)了多種工作模式和定標(biāo)模式，許多模式之間還相互關(guān)聯(lián)。在整星測(cè)試階段，共有工作模式測(cè)試項(xiàng)目17項(xiàng)，需對(duì)在軌使用的工作模式、定標(biāo)模式進(jìn)行多次覆蓋性測(cè)試。

(2)天地一體化指標(biāo)多。需將天地一體化指標(biāo)中衛(wèi)星系統(tǒng)的指標(biāo)分解出來(lái)，盡量在衛(wèi)星系統(tǒng)測(cè)試中加以測(cè)試。如確實(shí)無(wú)法在衛(wèi)星系統(tǒng)測(cè)試，需要開(kāi)展大系統(tǒng)間的測(cè)試。

(3)軟件數(shù)量多。HJ-2A/B每顆衛(wèi)星均有69個(gè)軟件。軟件程序運(yùn)行一個(gè)重要特性是時(shí)序驅(qū)動(dòng)，對(duì)多個(gè)程序并存的衛(wèi)星系統(tǒng)來(lái)講，會(huì)出現(xiàn)時(shí)序沖突問(wèn)題，時(shí)序沖突需要較長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行才會(huì)暴露出來(lái)。

2 測(cè)試覆蓋性分析

通過(guò)對(duì)衛(wèi)星測(cè)試含義的剖析，才能理解衛(wèi)星測(cè)試的需求和難點(diǎn)，從而能夠有的放矢地做好衛(wèi)星測(cè)試工作。通過(guò)在環(huán)境減災(zāi)光學(xué)小衛(wèi)星的實(shí)踐，開(kāi)展衛(wèi)星測(cè)試覆蓋性分析工作是保證衛(wèi)星測(cè)試有效性的重要手段。

2.1 測(cè)試覆蓋性內(nèi)涵

航天產(chǎn)品測(cè)試覆蓋性最初來(lái)源于發(fā)射場(chǎng)測(cè)試項(xiàng)目必須在進(jìn)場(chǎng)前做到100%的覆蓋。

環(huán)境減災(zāi)光學(xué)小衛(wèi)星研制隊(duì)伍在型號(hào)研制之初，就對(duì)測(cè)試的系統(tǒng)性、全面性、充分性進(jìn)行了深入研究分析，對(duì)測(cè)試的總體特性進(jìn)行了分析[8]，提出的測(cè)試覆蓋性主要觀點(diǎn)如下。

圖1 系統(tǒng)工程示意圖Fig.1 Diagram of system engineering

(1)面向各級(jí)要求的確認(rèn)覆蓋，主要包括用戶的研制總要求、總體給分系統(tǒng)下達(dá)的技術(shù)要求與規(guī)范、分系統(tǒng)給單機(jī)下達(dá)的技術(shù)要求與規(guī)范及應(yīng)遵守的衛(wèi)星行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求等。

(2)面向型號(hào)研制全過(guò)程的確認(rèn)覆蓋，包括衛(wèi)星單機(jī)、分系統(tǒng)、整星及初樣、正樣、發(fā)射場(chǎng)、在軌等各個(gè)階段的測(cè)試，并關(guān)注可比對(duì)結(jié)果的一致性。

(3)冗余設(shè)計(jì)的測(cè)試覆蓋，對(duì)于自主切換的冗余測(cè)試要考慮應(yīng)力施加，有風(fēng)險(xiǎn)的項(xiàng)目可在單機(jī)或部件級(jí)進(jìn)行。

(4)故障安全模式的覆蓋，要分級(jí)測(cè)試覆蓋。

(5)不可測(cè)項(xiàng)目應(yīng)精細(xì)化管理，必須進(jìn)行充分的分析、確認(rèn)，并注意在調(diào)試(生產(chǎn))過(guò)程完成測(cè)試(或檢查)，取得客觀證據(jù)。

(6)關(guān)注測(cè)試性設(shè)計(jì)，為測(cè)試的精準(zhǔn)、自動(dòng)化與覆蓋性提供必要手段。

2.2 測(cè)試項(xiàng)目與測(cè)試要求分析

按照上述原則，通過(guò)對(duì)衛(wèi)星測(cè)試全過(guò)程梳理，明確了測(cè)試項(xiàng)目不僅要覆蓋要求，而且還需明確測(cè)試的應(yīng)力與時(shí)機(jī)、條件。具體說(shuō)明如下。

(1)測(cè)試項(xiàng)目：來(lái)源于各級(jí)要求和產(chǎn)品設(shè)計(jì)，可按研制總要求、分系統(tǒng)要求、單機(jī)要求、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求、設(shè)計(jì)狀態(tài)5個(gè)類型安排。

(2)測(cè)試應(yīng)力：根據(jù)衛(wèi)星研制過(guò)程的經(jīng)歷確定，可按測(cè)試、環(huán)境與特性試驗(yàn)、大系統(tǒng)對(duì)接試驗(yàn)、在軌測(cè)試進(jìn)行。

(3)測(cè)試時(shí)機(jī)(或測(cè)試階段)：依據(jù)測(cè)試需要的層級(jí)或階段確定，按過(guò)程、單機(jī)、分系統(tǒng)、整星、大系統(tǒng)來(lái)定義。

(4)測(cè)試結(jié)果：一定是實(shí)際測(cè)量或分析數(shù)據(jù)，分析一定要有分析報(bào)告作支撐，關(guān)鍵指標(biāo)的分析還要做復(fù)算。

2.3 需關(guān)注的測(cè)試項(xiàng)目與要點(diǎn)

衛(wèi)星總體關(guān)注的項(xiàng)目主要是需要現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試或確認(rèn)的測(cè)試項(xiàng)目，經(jīng)研究分析分為如下三類。

(1)研制總要求務(wù)求全面測(cè)試或分析，有結(jié)論。一是全面落實(shí)測(cè)試，最終要有明確結(jié)果，確認(rèn)符合性；二是一些要求都是功能要求，需要結(jié)合運(yùn)行環(huán)境轉(zhuǎn)化為一組性能要求；三是指標(biāo)要求是在整星環(huán)境下的指標(biāo)，不能簡(jiǎn)單將指標(biāo)直接下達(dá)分系統(tǒng)或單機(jī)，要明確其測(cè)試背景；四是一些指標(biāo)是星地一體化指標(biāo)，要關(guān)注星地指標(biāo)分解、處理模型完備性與轉(zhuǎn)化正確性。

(2)分系統(tǒng)技術(shù)要求進(jìn)行覆蓋性測(cè)試。一是驗(yàn)收測(cè)試方法需要與分系統(tǒng)設(shè)計(jì)師充分溝通，但不能完全依賴分系統(tǒng)設(shè)計(jì)師提供的測(cè)試方法或測(cè)試設(shè)備開(kāi)展測(cè)試，一定要考慮整星環(huán)境條件與分系統(tǒng)測(cè)試的一致性，尤其關(guān)注新的研制隊(duì)伍的測(cè)試活動(dòng)；二是分系統(tǒng)級(jí)難以測(cè)試的項(xiàng)目，可在產(chǎn)品生產(chǎn)或分系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程中現(xiàn)場(chǎng)認(rèn)可，杜絕只看承研單位提供的測(cè)試數(shù)據(jù)、忽視測(cè)試用例與測(cè)試環(huán)境的準(zhǔn)確性、真實(shí)性。

(3)關(guān)鍵項(xiàng)目要嚴(yán)格測(cè)試。把研制總要求、對(duì)整星可靠性與運(yùn)行效能影響重大、曾經(jīng)出現(xiàn)的重大問(wèn)題、整星安全模式等確定為關(guān)鍵測(cè)試項(xiàng)目，需明確多級(jí)綜合覆蓋、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的要求。

2.4 不可測(cè)項(xiàng)目策略

追求全覆蓋測(cè)試是航天產(chǎn)品測(cè)試有效性的主要目標(biāo)，但航天產(chǎn)品運(yùn)行于空間環(huán)境的特殊性，地面測(cè)試環(huán)境很難做到真實(shí)完備，必然存在一些不可測(cè)的項(xiàng)目。再者真實(shí)全面的測(cè)試往往代價(jià)很大，需要重大的技術(shù)條件保障。此外衛(wèi)星研制數(shù)量少，往往只有一顆星，很難如批量產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)行抽檢測(cè)試，一些特性只能進(jìn)行類比分析。

經(jīng)過(guò)對(duì)衛(wèi)星特點(diǎn)及測(cè)試項(xiàng)目分析，衛(wèi)星除系統(tǒng)級(jí)不可測(cè)外，往往還存在一些測(cè)試需要在生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行測(cè)量確認(rèn)，如果僅僅安排下級(jí)分系統(tǒng)或設(shè)備自主測(cè)試(遙感衛(wèi)星分辨率、幅寬、定標(biāo)精度等)，存在測(cè)試用例與測(cè)試環(huán)境不真實(shí)、測(cè)試結(jié)果不完備問(wèn)題，這些指標(biāo)也應(yīng)納入不可測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行特殊控制。還有一些指標(biāo)(如星箭接口)衛(wèi)星本級(jí)也難以檢測(cè)，需要其它工程系統(tǒng)配合才能完成。這些控制要求也有差異，需要特殊管控。這樣不可測(cè)項(xiàng)目雖得到擴(kuò)展，但不同層級(jí)實(shí)施不同的控制策略更加明確。依據(jù)量化分析的科學(xué)思路，經(jīng)研究提出3種類型不可測(cè)項(xiàng)目，其相關(guān)定義與控制要求見(jiàn)表1。

表1 3種類型不可測(cè)項(xiàng)目定義與控制要求Table 1 Definition and control requirements for three types of unmeasurable items

如何理解和處理不可測(cè)項(xiàng)目，經(jīng)過(guò)研究分析，還需把握如下策略。

(1)嚴(yán)格控制不可測(cè)項(xiàng)目。絕對(duì)不可測(cè)項(xiàng)目一般指不便于直接測(cè)量，一些不可測(cè)項(xiàng)目可以通過(guò)指標(biāo)的分解、轉(zhuǎn)換變?yōu)樽禹?xiàng)可測(cè)試項(xiàng)目或關(guān)鍵特性測(cè)試。如分辨率，可分解轉(zhuǎn)換為探測(cè)器尺寸、焦距與軌道高度的設(shè)計(jì)與控制(見(jiàn)圖2)，變成可測(cè)或下級(jí)可測(cè)。其中需要關(guān)注指標(biāo)分解、轉(zhuǎn)換的完備性與正確性。一些項(xiàng)目測(cè)試代價(jià)大，在不影響測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性上可簡(jiǎn)化測(cè)試方案。如HJ-1A/B衛(wèi)星載荷相機(jī)裝于衛(wèi)星有效載荷艙內(nèi)，平臺(tái)方案繼承了海洋一號(hào)B衛(wèi)星(HY-1B)，由于相機(jī)是全新研制，按傳統(tǒng)研制流程初樣階段需要進(jìn)行整星熱平衡試驗(yàn)，以驗(yàn)證載荷熱設(shè)計(jì)方案正確性。通過(guò)熱分析，總體僅安排了載荷艙熱平衡試驗(yàn)，既達(dá)到驗(yàn)證新設(shè)計(jì)的正確性，又達(dá)到減小試驗(yàn)規(guī)模、降低研制成本的目的。而HJ-2A/B衛(wèi)星則取消了初樣熱平衡試驗(yàn)。

圖2 分辨率與其它設(shè)計(jì)要素關(guān)系Fig.2 Relationship between resolution and other design elements

(2)關(guān)注研制要求中指標(biāo)的天地一體化分解測(cè)試要求。如定位精度、定標(biāo)精度都與測(cè)量、處理方法密切相關(guān)。定位精度與軌道精度、姿態(tài)精度、相機(jī)安裝精度、相機(jī)內(nèi)部幾何畸變等相關(guān)，是綜合分析參數(shù)，每個(gè)指標(biāo)可單獨(dú)測(cè)定，綜合方法需要考究。地面實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)與在軌定標(biāo)方式不一樣，處理結(jié)果必然會(huì)有一定差異，需要溝通和理解。

(3)三類不可測(cè)間存在轉(zhuǎn)換。不可測(cè)具有相對(duì)性，主要是基于測(cè)試工作的不可主導(dǎo)性的考慮?？傮w的不可測(cè)主要是針對(duì)研制總要求、總體技術(shù)指標(biāo)和對(duì)分系統(tǒng)的要求，分系統(tǒng)的不可測(cè)針對(duì)總體對(duì)本分系統(tǒng)技術(shù)要求和本分系統(tǒng)對(duì)單機(jī)技術(shù)要求，以此類推。如分系統(tǒng)間接口對(duì)于分系統(tǒng)是第三類不可測(cè)項(xiàng)目，但對(duì)總體而言就是可測(cè)試項(xiàng)目。同樣大系統(tǒng)接口測(cè)試衛(wèi)星總體一般難以完全主導(dǎo)，需要工程大系統(tǒng)組織或技術(shù)條件保障，對(duì)衛(wèi)星是三類不可測(cè)，對(duì)于工程系統(tǒng)應(yīng)是可測(cè)的。

3 基于早期問(wèn)題暴露的測(cè)試時(shí)間度量分析

3.1 測(cè)試完備性分析

按照研制流程完成規(guī)定的測(cè)試與試驗(yàn)項(xiàng)目后，仍然會(huì)有故障漏檢問(wèn)題，經(jīng)過(guò)研究分析，主要觀點(diǎn)如下。

(1)故障發(fā)生需要一定的條件(要求)或環(huán)境，且有一定的概率。

(2)漏檢主要是測(cè)試覆蓋面不足、測(cè)試強(qiáng)度不充分引起。

(3)測(cè)試條件完備性需要結(jié)合型號(hào)自身技術(shù)特點(diǎn)開(kāi)展深入分析。對(duì)于環(huán)境減災(zāi)光學(xué)衛(wèi)星，主要技術(shù)特點(diǎn)是遙感類任務(wù)，天地一體化指標(biāo)多；衛(wèi)星采用計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代技術(shù)，星上軟件程序多。

(4)單機(jī)、分系統(tǒng)都安排了全環(huán)境要素測(cè)試，但又一般很難準(zhǔn)確模擬整星真實(shí)運(yùn)行環(huán)境。

(5)對(duì)于隨機(jī)故障概率問(wèn)題，可以通過(guò)加長(zhǎng)測(cè)試時(shí)間來(lái)暴露早期缺陷。

3.2 軟件測(cè)試策略分析

HJ-2A/B衛(wèi)星軟件數(shù)量多，因此測(cè)試強(qiáng)化工作需要加長(zhǎng)衛(wèi)星連續(xù)加電運(yùn)行的時(shí)間。具體加電多長(zhǎng)時(shí)間合理，初步確定以一周120 h有效時(shí)間為準(zhǔn)，加電期間通過(guò)對(duì)星時(shí)調(diào)整遍歷關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

通過(guò)對(duì)研制流程分析，應(yīng)加強(qiáng)兩個(gè)環(huán)節(jié)的測(cè)試工作。一個(gè)環(huán)節(jié)是經(jīng)過(guò)整星綜合測(cè)試、力學(xué)試驗(yàn)后，星上軟件安排了統(tǒng)一固化，以保證熱試驗(yàn)期間衛(wèi)星狀態(tài)的真實(shí)性。這樣固化后的軟件需要整星回歸測(cè)試，避免熱試驗(yàn)故障風(fēng)險(xiǎn)。第二環(huán)節(jié)是整星出廠前最終狀態(tài)設(shè)定完成后，需要測(cè)試并覆蓋發(fā)射場(chǎng)所有測(cè)試項(xiàng)目。

通過(guò)對(duì)早期研制的HY-1B衛(wèi)星和HJ-1A/B衛(wèi)星的測(cè)試時(shí)間分析，經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)研制流程的工作，一般整星測(cè)試時(shí)間視載荷數(shù)量規(guī)模為600～700 h。按照增加兩次連續(xù)加電測(cè)試考慮，預(yù)計(jì)整星測(cè)試時(shí)間可達(dá)900 h以上。

3.3 問(wèn)題暴露與測(cè)試時(shí)間的關(guān)系

在衛(wèi)星測(cè)試過(guò)程中，測(cè)試系統(tǒng)專門(mén)設(shè)計(jì)了計(jì)時(shí)系統(tǒng)，可精準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)測(cè)試時(shí)間。以HY-1B衛(wèi)星和HJ-1A/B衛(wèi)星為例，3顆星各階段加電時(shí)間見(jiàn)表2和表3。

表2 海洋一號(hào)B衛(wèi)星各階段加電時(shí)間Table 2 Power on time of HY-1B satellite at each stage

表3 環(huán)境減災(zāi)一號(hào)A/B衛(wèi)星各階段加電時(shí)間Table 3 Power on time of HJ-1A/B satellites at each stage

經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)分析，HY-1B衛(wèi)星出廠前累計(jì)測(cè)試960 h，HJ-1A/B衛(wèi)星出廠前累計(jì)測(cè)試分別為1016 h和1002 h。兩個(gè)型號(hào)各暴露星上問(wèn)題13個(gè)和8個(gè)，將這些問(wèn)題按照測(cè)試百小時(shí)時(shí)段進(jìn)行對(duì)應(yīng)，問(wèn)題暴露數(shù)量與測(cè)試時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖3所示。

通過(guò)對(duì)圖3的觀察，可以發(fā)現(xiàn)如下特性。

(1)衛(wèi)星測(cè)試早期暴露問(wèn)題多，隨著測(cè)試時(shí)間的加長(zhǎng)，暴露問(wèn)題數(shù)量越來(lái)越少。

(2)兩個(gè)型號(hào)測(cè)試均出現(xiàn)一個(gè)峰值，通過(guò)對(duì)衛(wèi)星的測(cè)試狀態(tài)分析，峰值對(duì)應(yīng)的階段分別是平臺(tái)和載荷設(shè)備齊整時(shí)，表明測(cè)試環(huán)境越真實(shí)越容易暴露接口與時(shí)序沖突問(wèn)題，而真空熱試驗(yàn)時(shí)暴露與熱環(huán)境變化和溫度臨界狀態(tài)效應(yīng)問(wèn)題，客觀上也證實(shí)分系統(tǒng)測(cè)試環(huán)境欠真實(shí)。

(3)兩個(gè)型號(hào)3顆衛(wèi)星均在1000 h左右完成規(guī)定的研制活動(dòng)。通過(guò)增加長(zhǎng)期連續(xù)加電測(cè)試，最后100 h不再有問(wèn)題暴露，可以表征早期傳統(tǒng)衛(wèi)星經(jīng)歷1000 h測(cè)試后，可靠性水平已達(dá)平穩(wěn)期。

在HJ-2A/B衛(wèi)星測(cè)試中，應(yīng)用上述研究成果，A星累計(jì)加電達(dá)到1050 h，B星累計(jì)加電達(dá)到1005 h，在整星測(cè)試過(guò)程中只暴露出1個(gè)質(zhì)量問(wèn)題，充分驗(yàn)證了衛(wèi)星測(cè)試的有效性和完備性。

圖3 問(wèn)題暴露與測(cè)試時(shí)間的關(guān)系Fig.3 Relationship between problem exposure and test time

4 測(cè)試性增長(zhǎng)技術(shù)

衛(wèi)星研制數(shù)量少，有限子樣測(cè)試暴露的問(wèn)題可以成為提高測(cè)試水平的重要依據(jù)。一般質(zhì)量問(wèn)題或多或少都與測(cè)試覆蓋性、測(cè)試強(qiáng)度等相關(guān)。測(cè)試性增長(zhǎng)一方面需要在研制活動(dòng)中不斷完善，還應(yīng)該對(duì)發(fā)射的型號(hào)進(jìn)行測(cè)試有效性問(wèn)題梳理，為后續(xù)型號(hào)測(cè)試有效性提升提供依據(jù)。

HJ-1A衛(wèi)星入軌初期發(fā)生了一側(cè)太陽(yáng)翼展開(kāi)鎖定指示異常問(wèn)題，在第2圈衛(wèi)星過(guò)境時(shí)才顯示正常。經(jīng)過(guò)事后問(wèn)題歸零分析，原因?yàn)樾l(wèi)星采用一箭雙星串聯(lián)發(fā)射，A星在運(yùn)載上部、下部有支撐艙，支撐艙內(nèi)布放B星。運(yùn)載拋罩后，A星裸露太空，經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間飛行，到達(dá)遠(yuǎn)地點(diǎn)，此時(shí)還是地影區(qū)，衛(wèi)星太陽(yáng)翼展開(kāi)機(jī)構(gòu)溫度處于低溫臨界狀態(tài)，影響了鎖定機(jī)構(gòu)鎖定。原本展開(kāi)與否也可以通過(guò)太陽(yáng)翼的電池陣電流判定，但此時(shí)地影區(qū)不見(jiàn)太陽(yáng)，難以及時(shí)判定。

通過(guò)對(duì)機(jī)構(gòu)產(chǎn)品特性分析，結(jié)合在軌成像技術(shù)的可實(shí)現(xiàn)性，應(yīng)該增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)部件的圖像遙測(cè)，其具有直觀、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。為此在后續(xù)高分六號(hào)衛(wèi)星和HJ-2A/B衛(wèi)星研制中，針對(duì)太陽(yáng)翼、數(shù)傳天線展開(kāi)增加了工業(yè)化小型相機(jī)拍攝展開(kāi)狀態(tài)，并通過(guò)測(cè)控信道直接下傳圖像的設(shè)計(jì)[9]，實(shí)現(xiàn)可視化遙測(cè)，如圖4所示。為發(fā)射成功判據(jù)提供了更為快捷、直接、精準(zhǔn)的信息。

圖4 衛(wèi)星太陽(yáng)翼展開(kāi)實(shí)時(shí)圖像Fig.4 Real time image of satellite solar wing deployment

5 結(jié)束語(yǔ)

衛(wèi)星測(cè)試有效性是衛(wèi)星“高質(zhì)量、高效率、高效益”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的重要保證，其研究與實(shí)踐意義重大。本文通過(guò)在環(huán)境減災(zāi)光學(xué)小衛(wèi)星測(cè)試有效性保證研究工作的開(kāi)展與實(shí)踐，采用測(cè)試覆蓋性分析方法，以及基于早期問(wèn)題暴露的測(cè)試時(shí)間控制方法證明測(cè)試有效性可以提升衛(wèi)星研制水平。三類不可測(cè)、出廠前測(cè)試100 h無(wú)故障要求目前已經(jīng)成為衛(wèi)星出廠的重要檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。但衛(wèi)星研制數(shù)量有限，要得到普適性的測(cè)試要求，還有待繼續(xù)研究。測(cè)試性設(shè)計(jì)也是測(cè)試有效性的重要保證，目前衛(wèi)星的測(cè)試自頂向下的測(cè)試能力缺乏，有問(wèn)題時(shí)難以快速通過(guò)遙測(cè)判定問(wèn)題部位，仍需要加強(qiáng)測(cè)試性建模與設(shè)計(jì)[10]，加強(qiáng)衛(wèi)星總體測(cè)試性工作保證研究。隨著衛(wèi)星研制數(shù)量的大幅增加、軟件技術(shù)的擴(kuò)展、智能技術(shù)的應(yīng)用、新型測(cè)試與數(shù)字孿生等技術(shù)的應(yīng)用，未來(lái)衛(wèi)星測(cè)試有效性必將會(huì)得到快速的發(fā)展。