無線電測控裝備質量控制方案及自動化測試技術研究

楊勝利，李 明

（西安雷通科技有限責任公司，陜西西安 710100）

遙測技術是將一定距離外的待測參數，經過接收、采集，信息傳送到接收地點進行記錄、處理和顯示的一種測量技術。無線通信技術的連接技術總共分為兩類：有線電纜連接和無線連接。區(qū)分有線連接和無線連接是根據傳輸的媒介類型來加以區(qū)別的，由于有線連接和無線連接都各有各的優(yōu)勢，這兩類高新技術都能夠在不同的地方加以互補，來實現良好的傳播效果。與有線接入技術比較，無線接入的科學技術在計量自動化終端技術方面比較傳統(tǒng)，但無線網絡技術的優(yōu)勢又是有線接入技術所無法比擬的，在利于使用的價格方面，由于無線通信技術更勝一籌，使得在無線通信技術的市場占有率方面超過了有線接入[1]。

1 認知無線電系統(tǒng)組成與關鍵技術

1.1 認知無線電系統(tǒng)組成

認知無線電控制系統(tǒng)一般分為數據收集、學習以及判斷和處理三種功能模塊。

1.1.1 信息獲取

認知無線電系統(tǒng)還具有獲得無線電外部環(huán)境資訊并加以分析處理的能力。認知無線電系統(tǒng)還具有收集無線電內部狀態(tài)信息的功能，可通過其設備配置信息、流量負載分配信息和傳輸功率獲得。認知無線電系統(tǒng)還具有監(jiān)控客戶需求以及按照客戶需求做出決策調整的功能，而客戶的要求也能夠被系統(tǒng)描述為首選項或者策略[2]。

1.1.2 學習

認知型無線電系統(tǒng)的第二個特點是學習能力。學習的主要目標，是利用認知型無線電系統(tǒng)中以前儲存的決策過程和結果信息，來改善性能。學習過程的一個關鍵功能就是在變化的無線電環(huán)境中搜集信息并在未來傳輸過程中應用這些信息。

1.1.3 決策與調整

認知無線電系統(tǒng)的第三個主要特點是基于已獲得的認知，不斷變化、獨立地改變實際工作參數和協(xié)議的工作能力，其目的是達到一個預先確定的工作目標。認知型無線電控制系統(tǒng)的可調控功能并不需要用戶干預。它能夠實時地調節(jié)工作參數，以獲得最理想的通訊品質，或者用來改善某連接中的無線連接技術，或者調節(jié)系統(tǒng)中的無線電資源，又或者用來減少干擾并調節(jié)發(fā)射功率。

1.2 核心技術

認知型無線電系統(tǒng)的核心技術主要包含：無線頻率感知技術、動態(tài)頻率管理技術、信道估計和自適應傳輸技術、跨層設計技術，以及自主學習技術。

1.2.1 無線頻率感知技術

頻率感知技術即頻率監(jiān)測技術，它主要涉及頻率空穴的尋找與判斷以及對頻率狀況的即時監(jiān)測。根據監(jiān)測策略，可包括在物理（PHY）層檢測、媒體接入控制（MAC）層監(jiān)測和在無線電網絡內的多用戶協(xié)同監(jiān)測[3]。

1.2.2 動態(tài)頻率管理技術

動態(tài)頻率管理系統(tǒng)主要涉及了頻率連接與分發(fā)，以及頻率移動性管理兩方面內容。頻率接入是指利用其他無線電系統(tǒng)工作時隨機出現的頻率空穴。機會式、動態(tài)地利用這些頻率空穴，能極大地提高頻率的利用率。頻率移動性管理就是使系統(tǒng)的工作頻率能夠盡可能快速、平滑地切換，最大限度地降低無線電系統(tǒng)的性能損失。

1.2.3 信道估計與自適應傳輸技術

認知型無線電系統(tǒng)必須通過環(huán)境信號自適應地改變傳播策略，而信道狀態(tài)信息正是最關鍵的環(huán)境信號。信道狀態(tài)信息主要包括系統(tǒng)傳輸函數、多徑時延參數、多普勒頻移和信噪比。認知型無線電系統(tǒng)能夠通過所感知的環(huán)境參數和信道估計數據，在滿足性能需求的同時，可以盡量減少所耗費的資金，從而優(yōu)化無線電參數，優(yōu)化發(fā)射方案。

1.2.4 跨層設計技術

當前的分層協(xié)議都是根據最嚴酷的環(huán)境要求設定的，因此沒有辦法合理使用系統(tǒng)有限的頻率資源和功耗資源?？鐚釉O計的核心是使各層能夠自動適應網絡應用環(huán)境和業(yè)務應用需求的變化趨勢，優(yōu)化網絡資源的配置。

1.2.5 自主學習技術

學習過程的主要目標，是能夠借助認知型無線電系統(tǒng)以前保存的決策過程和結果信息改善系統(tǒng)特性。學習過程的一個關鍵功能就是在變化的外部環(huán)境和內部狀態(tài)中搜集信息并在未來應用這些信息[4]。

自主學習技術，根據學習制度可分成監(jiān)督學習、無監(jiān)督學習和強制學習三種；按照學習內容的不同，可分成機械式學習、基于理解的學習、指導型學習、類比學習和歸納式練習等。

2 無線電測控裝備質量控制方案

無線電測控裝置作為中國航天測控網的骨干信號傳感器，其可靠性工作直接關乎到測控任務的成敗。由于復雜電磁環(huán)境的變化和電子對抗的增加，在其工作帶寬內，產生了許多工業(yè)干擾和一些無線電擾動，包含持續(xù)波干擾、非同步擾動、有源擾動和無源擾動等。在某站點的電磁兼容設計中，如果檢測到某特殊型號機車在經過時會產生超過接收靈敏度的寬帶擾動，就需要采取相應對策控制這種擾動，以保證無線電測控裝置在復雜的電磁環(huán)境下順利跟蹤檢測目標，這也是在系統(tǒng)總體設計中必須考慮的一個關鍵內容。因此提出以下無線電測控裝備質量控制策略。

2.1 提高全員思想認識

無線電管理的所有業(yè)務環(huán)節(jié)和部門都會涉及到數據處理工作，單靠軟件來保證數據的品質顯然行不通。但事實上，在整個數據處理質量的管理流程中，人仍是關鍵因素。所以，必須加強對數字質量管理工作的訓練與宣傳力度，要使全員意識到數字質量對其管理工作的重要意義，并意識到數字質量管理是一項長期而不斷的工作過程，以此提高全員捍衛(wèi)數字質量的意識與責任心，以增強自我捍衛(wèi)數字質量的操作能力。也必須意識到數字質量管理的重要意義，并給予相關人員充分的工作認可[5]。

2.2 形成有效的質量管理機制

應當成立數據產品質量監(jiān)督管理組織，由高層領導擔任組長，成員包括若干數據專管員以及業(yè)務專家。數據質量監(jiān)督管理組織協(xié)調和指導各單位工作，統(tǒng)一數據管理概念和數據處理規(guī)范，評價數據處理質量，建立并落實數據處理質量控制策略。還需要配合制訂大數據質量監(jiān)督管理措施，確定數據質量管理的原則和內容，明確各相關崗位的工作職責和操作規(guī)范，制定數據質量控制流程并做好各個環(huán)節(jié)的銜接。

2.3 建立系統(tǒng)的數據標準

一般來說，每個業(yè)務部門出于各自的需求都有相對獨立的數據定義和標準，容易形成多個“信息孤島”。因此，應當梳理現有的數據，全面掌握數據的內容和質量，重點發(fā)現存在問題的數據以及產生該問題的根源。企業(yè)務必要站在利于公司全局發(fā)展的位置上，以客戶的實際使用需要為指導，根據行業(yè)規(guī)律，緊跟數據的流向，構建相應的數據模型，并建立統(tǒng)一的數據定義和數據標準。整個單位就此標準和定義達成共識，并將其構建于數據的生產和維護過程之中。

2.4 擁有完備的管理流程

采用計劃→評估→改進的數據清洗模式對數據實施質量管理，從而形成一種包含了數據采集、數據評估、數據更新和數據保護等的管理過程。尤其要注重事前預防，從源頭上狠抓數據質量。數據錄入應以原始資料為依據，嚴格遵循相關數據規(guī)范，降低數據錯誤的發(fā)生率；要注意分配好管理流程中各類角色和權限，嚴防沒有權限的人員修改數據?？刂屏鞒讨斜仨毥涍^反饋建立閉環(huán)，這樣才能不斷提升，最后實現過程的智能化，從而減少數據質量管理的總體費用[6]。

2.5 提供有力的支持

通過技術進步，協(xié)助操作員減少或避免統(tǒng)計錯誤率。如利用先驗知識，或通過頁面檢查的方法來屏蔽人為輸入錯誤；導入報警機制，當統(tǒng)計信息整體異常時，可自動觸發(fā)報警；如果在數據挖掘方法中使用數據庫，還應充分考慮將非結構化數據轉換為結構化數據；導入主信息管理，能夠集成、規(guī)范、清洗和同步所有業(yè)務管理系統(tǒng)的主要統(tǒng)計信息進行管理，以便改善在全局區(qū)域內的信息數量與共享質量等。

3 自動化測試框架

常見的半自動化軟件測試方法架構分為數據信息驅動器的測試方法架構（Data-driven testing）、關鍵字驅動器的測試方法架構（Keyword-driven testing）、模板驅動器的測試方法架構（Module-driven testing）、混合型測試架構（Hybrid testing）。各種類型的測試框架都有其相關的特性，以及相關的工具支持。

（1）采用數據驅動的軟件測試框架主要采取了模板化設計思路，這樣就減少了冗余的測試腳本，從而減少了制作和維護測試腳本的費用；在檢測的過程中，可以輸入一定的歷史數據檢驗其準確性；將得到的預測結果與檢測腳本分別保存，將預測結果保存到單獨的數據文件當中，這樣測試人員就能夠比較便捷地完成相應的添加、刪除與維護工作；在檢測的過程中，可以一邊測量一邊得到檢測結果，在錄入數據的過程中也得到對應的檢測結果，這樣縮短了手工檢測的過程。數據驅動的測試框架及支持開發(fā)工具主要有Functional Tester、WebKing、Rational Robot、Winrunner、QTP 等[7]。

（2）采用了關鍵字驅動的軟件測試架構，主要特點是能夠做到將腳本、數據和服務三者之間真正相互隔離，并通過關鍵字形式將整個軟件測試的全部過程都存儲在相關的數據文件之中；對腳本的獲取都可以按照功能的要求加以設計，從而增加了其擴展度；關鍵字的設置也使用了分解的方法，并且能夠將其移到另外的數據庫或者操作系統(tǒng)當中。關鍵字驅動的測試框架支撐軟件一般有SAFS、EMOS Framework、SDT、TestFrame、TestQuest Pro、QuickTest Professional（QTP）等。

（3）模板驅動的試驗架構實行的是密封的形式，在對架構實現產品設計的整個過程中，可無需關注某些環(huán)節(jié)的實際應用和細節(jié)問題，在對整個架構實現產品設計的流程中，通過提供適當的接口來對試驗腳本的詳細流程加以保密，這樣防止了試驗腳本由于對他人程序的修改而引起相應的負面影響。

（4）混合型測試架構是指綜合數據驅動與關鍵字驅動測試架構的優(yōu)勢所形成的一個半自動化軟件測試架構。由于它同時具備數據與關鍵字驅動測試框架兩種類型的優(yōu)勢，目前，被許多人所采用。其支撐工具主要有QTP。

4 自動化測試的意義

自動化測試是把手工檢測行為轉化為機器運行的一種過程，即使用自動執(zhí)行程序語言編制的檢測腳本，模擬手工運行測試用例對軟件進行檢測。人們一般認為的自動測試主要是利用編程，讓電腦根據設定的步驟自動測試軟件系統(tǒng)，并自動記錄軟件缺陷以及自行分析測試結果的試驗，因為自動測試能夠節(jié)約大量勞動力、工作時間以及硬件資源，從而有效提升了測試效果。

通常情況下，大型軟件研發(fā)項目進行檢測的工作量一般較大，而軟件測試管理工作又是一個軟件系統(tǒng)產品生命周期中非常關鍵的環(huán)節(jié)，幾乎占用了一大半的時間來完成測試工作，對于有些安全性要求特別高的軟件系統(tǒng)商品，檢測管理工作甚至可能占用了更多的時間，因為一個軟件系統(tǒng)商品從研發(fā)到上線都必須進行很多次的返回測試工作，而每個返回檢測管理工作都面臨著大批反復性作業(yè)的情形，并需要做到細致精確，因此自動化測試管理工作最有利于替代人工去進行大規(guī)模的反復性管理工作。

和手工測試比較，盡管自動化測試有著很多優(yōu)點，但是自動化測試也有自身的局限性，因為自動化測試通常只是作為一種框架、一個工具，操作難度很大，而并非所有的測試用例都能夠轉換為自動化測試用例，比如數據分析的準確性、網頁布局是否美觀、業(yè)務邏輯能否符合等都需要通過手工測試來實現，而此時手工測試出現的問題往往比自動化測試出現的問題更多。自動化測試能夠提高生產效率、復用度、安全性等，盡管有許多好處，但由于它只是測試的部分，并無法徹底取代手工測試，因此自動化測試也只是對手工測試的一個補充。

5 結束語

無線通信科技的發(fā)展對我國的電網有著至關重要的影響，為保證我國的計量與監(jiān)控終端可以更加平穩(wěn)的工作，讓人們的使用更為方便與安全，對無線通信科技一定要持續(xù)地進行研究探索，而無線通信科技也需要不斷地發(fā)揮創(chuàng)新的科技力量，使無線通信更加安全和方便，唯有持續(xù)的不懈努力才能促進我國在此方面的研究。