測控系統(tǒng)整機(jī)自動化測試平臺的設(shè)計(jì)

宋海橋

(中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所， 四川 成都 610036)

測控系統(tǒng)整機(jī)自動化測試平臺的設(shè)計(jì)

宋海橋

(中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所， 四川 成都 610036)

設(shè)備整機(jī)及系統(tǒng)在用戶驗(yàn)收前需要反復(fù)進(jìn)行指標(biāo)摸底測試， 為了實(shí)現(xiàn)指標(biāo)測試的自動完成并輸出測試報(bào)告， 設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一套可以獨(dú)立完成測試任務(wù)的自動測試平臺； 系統(tǒng)通過對測試開關(guān)網(wǎng)絡(luò)的控制實(shí)現(xiàn)測試儀器和設(shè)備間信號的通道切換， 利用被測設(shè)備的監(jiān)控接口實(shí)現(xiàn)對被測設(shè)備參數(shù)和狀態(tài)控制， 利用儀器的動態(tài)庫實(shí)現(xiàn)對儀器的信號控制及測試結(jié)果采集， 利用用例中預(yù)設(shè)的合格判據(jù)形成測試結(jié)論并按指定格式生成測試報(bào)告. 系統(tǒng)可基于XML生成設(shè)備監(jiān)控接口指令， 從而滿足不同項(xiàng)目的設(shè)備訪問接口變化， 特別是基于測試類別和步進(jìn)參數(shù)即可自動完成指標(biāo)的摸底測試， 適用于各類基帶、 信道設(shè)備、 及接收和發(fā)射鏈路的指標(biāo)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(shè)備； 信道設(shè)備

0 引 言

測控產(chǎn)品[1]項(xiàng)目特點(diǎn)是單個(gè)項(xiàng)目中用戶需要的測控站數(shù)量有限， 且項(xiàng)目有特異要求， 近年在技術(shù)總體的要求下， 使用標(biāo)準(zhǔn)化接口進(jìn)行了一些統(tǒng)一， 但由于面臨新產(chǎn)品研制、 老項(xiàng)目改造的特點(diǎn)， 不同項(xiàng)目間設(shè)備接口差異現(xiàn)象依然普遍， 由于項(xiàng)目的自動化測試推進(jìn)成本高， 導(dǎo)致整機(jī)指標(biāo)測試依然停留在手動測試階段.

基帶指標(biāo)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(guān)聯(lián)參數(shù)(比如RS有交織深度、 幀長、 同步碼組長)， 每種參數(shù)均有不同的多個(gè)參數(shù)(比如交織深度游1～5等參數(shù))， 導(dǎo)致數(shù)傳、 遙測誤碼率指標(biāo)測試涉及的組合很多,信道和鏈路指標(biāo)測試需要使用頻譜儀、 信號源、 示波器、 噪聲儀、 矢量儀等設(shè)備,設(shè)備數(shù)量多且有不同頻段的測試， 指標(biāo)測試的覆蓋性測試工作量很大.

測控項(xiàng)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(biāo)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(xiàng)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(dú)立的測試系統(tǒng)使用， 更不滿足不同項(xiàng)目的設(shè)備或鏈路的指標(biāo)測試要求. 因此， 急需研制一種只做少量修改就能滿足新項(xiàng)目的整機(jī)及鏈路指標(biāo)測試的自動化測試系統(tǒng)， 且需要在設(shè)備接口和指標(biāo)項(xiàng)變化時(shí)， 將修改的工作量控制到盡量少而簡單， 比如控制在周以內(nèi).

1 測試需求

為解決測控項(xiàng)目的主要產(chǎn)品基帶和信道設(shè)備的整機(jī)測試要求， 并提供良好的擴(kuò)展性， 可以簡單快速地修改就可以滿足新項(xiàng)目的設(shè)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(biāo)測試細(xì)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(shè)備監(jiān)控接口實(shí)現(xiàn)對被測設(shè)備的控制和響應(yīng)結(jié)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(shù)指標(biāo)： ≤-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(shè)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(jié)果記錄表如表 1 所示.

表 1 雜波記錄表

e) 合格判據(jù)

少于等于-60 dBc.

1.2 低速解調(diào)器數(shù)據(jù)處理測試

a) 部分技術(shù)指標(biāo)如下：

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

2) 幀長依據(jù)衛(wèi)星需求設(shè)定， 最大支持2 048 byte；

3) 幀同步碼容錯位數(shù)： 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(yīng)的RS編碼方式不少于以下幾種： RS(255， 223), RS(255， 239)；

圖 2 解調(diào)器連接示意圖Fig.2 Demodulator link sketch map

8) 級聯(lián)碼： 可適應(yīng)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(biāo)要求設(shè)置參數(shù)， 執(zhí)行誤碼率測試， 檢查波形和頻譜， 記錄誤碼率測試結(jié)果.

e) 合格判據(jù)

滿足功能指標(biāo)要求即合格(依項(xiàng)目要求而定， 比如遙測誤比特?cái)?shù)與總解調(diào)比特?cái)?shù)之比低于10-5).

2 測試平臺設(shè)計(jì)

2.1 測試環(huán)境設(shè)計(jì)

構(gòu)建如圖 3 所示的測試環(huán)境， 使用全頻段的測試開關(guān)網(wǎng)絡(luò)(信號工作頻率范圍: 10 MHz～ 31.5 GHz)+功分器的開關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備滿足信號鏈路切換所需的開關(guān)矩陣和開關(guān)網(wǎng)絡(luò)， 以便擴(kuò)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(biāo)定后測試軟件在指標(biāo)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(guān)網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出通道選擇， 實(shí)現(xiàn)中頻、 射頻及儀器的信號傳輸； 基帶的指標(biāo)測試采用開關(guān)網(wǎng)絡(luò)中增加功分器的方式， 實(shí)現(xiàn)多路接收信號或多個(gè)基帶的同步測試. 使用串口服務(wù)器， 實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)和串口的轉(zhuǎn)換， 以適應(yīng)不支持以太網(wǎng)的信道設(shè)備的監(jiān)控鏈路通信， 降低系統(tǒng)復(fù)雜性， 并提高系統(tǒng)的擴(kuò)展性.

圖 3 整機(jī)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(gòu)設(shè)計(jì)

現(xiàn)代自動測試系統(tǒng)的發(fā)展方向是標(biāo)準(zhǔn)化、 模塊化和系列化， 而標(biāo)準(zhǔn)的總線技術(shù)和軟件技術(shù)是實(shí)現(xiàn)這“三化”的關(guān)鍵技術(shù)[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(qiáng)的可擴(kuò)展性； 插件是可獨(dú)立完成某個(gè)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(jìn)行組合， 形成一個(gè)完整的系統(tǒng)[5]， 本平臺設(shè)計(jì)也遵循這個(gè)理念.

自動測試平臺的軟件層次如圖 4 所示， 主要含3個(gè)部分， 硬件平臺層提供對設(shè)備訪問的物理接口， 設(shè)備驅(qū)動層負(fù)責(zé)對儀器DLL的加載和指令調(diào)用， 對設(shè)備監(jiān)控接口的通信， 業(yè)務(wù)層基于測試用例完成應(yīng)用層數(shù)據(jù)的封裝， 下發(fā)到設(shè)備驅(qū)動層接口， 并接收和解析來自設(shè)備驅(qū)動上報(bào)的數(shù)據(jù).

圖 4 自動測試軟件層次結(jié)構(gòu)圖Fig.4 Automatic test software hiberarchy figure

業(yè)務(wù)層的基礎(chǔ)平臺為系統(tǒng)提供架構(gòu)支持， 并用于定義被測設(shè)備編號等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理. 配置管理基于指標(biāo)測試項(xiàng)， 完成對被測設(shè)備及鏈路的控制指令下達(dá)及響應(yīng)指令檢查、 儀器的控制及響應(yīng)、 以設(shè)備接口的XML文件為基礎(chǔ)進(jìn)行拼幀及解幀處理的方法定義任務(wù)， 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(shí)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(diào)整參數(shù)設(shè)置及響應(yīng)指令內(nèi)容. 應(yīng)用終端在測試執(zhí)行階段按照設(shè)計(jì)的流程有序地調(diào)用各控制指令完成測試項(xiàng). 報(bào)表與數(shù)據(jù)管理負(fù)責(zé)基于測試結(jié)果和指標(biāo)比較情況生成測試報(bào)告等后續(xù)數(shù)據(jù)分析和顯示處理.

2.3 業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

自動測試平臺的測試流程設(shè)計(jì)如圖 5 所示， ① 創(chuàng)建待測設(shè)備信息； ② 配置測試床， 定義測試項(xiàng)及測試流程、 鏈路相關(guān)控制的指令及參數(shù)值以及測試項(xiàng)的指標(biāo)要求； ③ 運(yùn)行測試項(xiàng)， 軟件按流程進(jìn)行指標(biāo)測試； ④ 獲取測試結(jié)果和指標(biāo)要求進(jìn)行指標(biāo)滿足情況的判斷， 并輸出測試報(bào)告.

在測試過程的流程設(shè)計(jì)中， 采用可定制模式. 在流程定制階段， 以指標(biāo)為對象， 由設(shè)計(jì)人員選擇指標(biāo)及支持該指標(biāo)的源設(shè)備(產(chǎn)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(shè)備軟件自動加載該源相關(guān)的指令序列， 選定后自動顯示指令默認(rèn)值， 供設(shè)計(jì)人員修改設(shè)定； 由流程設(shè)計(jì)人員依次選擇被測設(shè)備及指令， 測試過程指令、 測試結(jié)果響應(yīng)、 測試結(jié)果比較條件等信息， 并保存該指標(biāo)測試項(xiàng)， 并支持對流程中指令的復(fù)制、 修改， 從而提高指標(biāo)測試的復(fù)用效率.

整機(jī)測試有時(shí)需要探索指標(biāo)能夠滿足時(shí)的最大工作邊界， 對于這種摸底測試， 在測試指標(biāo)類型中增加摸底測試類別， 需要采用基于指標(biāo)測試類別及步進(jìn)值， 自動依據(jù)步進(jìn)參數(shù)循環(huán)測試， 待步進(jìn)到最大值， 或者測試結(jié)果已不再滿足指標(biāo)要求時(shí)則自動退出循環(huán)， 其在測試流程設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn).

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

3 結(jié) 論

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

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

[2] 吳慧倫. 航天測控信道設(shè)備和基帶設(shè)備綜合測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 電訊技術(shù)， 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(shè)計(jì)[J]. 科學(xué)技術(shù)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(shù)[M]. 北京： 水利電力出版社， 2004.

[5] 陳杰. 自動化測試平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 成都： 電子科技大學(xué)， 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(yīng)用等領(lǐng)域的軟硬件測試研究.

TP29

A

10.3969/j.issn.1671-7449.2017.03.004