溫志軍，高越，趙濟(jì)民

（航天恒星科技有限公司，北京 100086）

衛(wèi)星地面站通用測(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì)

溫志軍，高越，趙濟(jì)民

（航天恒星科技有限公司，北京 100086）

隨著我國(guó)航天應(yīng)用的迅速發(fā)展，衛(wèi)星地面站的能力、質(zhì)量要求和建設(shè)周期的要求都大大提高，為保證地面站建設(shè)質(zhì)量和周期，降低地面站建設(shè)中測(cè)試資源投入，需設(shè)計(jì)一套通用地面站測(cè)試平臺(tái)。該平臺(tái)統(tǒng)籌考慮各類地面站的多樣性和技術(shù)領(lǐng)先性，能夠提供全面、精確、高效的地面站自動(dòng)化測(cè)試和驗(yàn)證。同時(shí)該平臺(tái)也可應(yīng)用在地面站投入使用后的自動(dòng)化運(yùn)行維護(hù)。首先從測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)化、測(cè)試自動(dòng)化和測(cè)試一體化三個(gè)方面分析了通用測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)需求。

衛(wèi)星地面站；測(cè)試平臺(tái)；自動(dòng)測(cè)試

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.055

1 測(cè)試平臺(tái)分析

1.1 測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)化

標(biāo)準(zhǔn)化的內(nèi)容主要包括4個(gè)方面：（1）接口標(biāo)準(zhǔn)化；（2）儀器標(biāo)準(zhǔn)化；（3）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化；（4）方法標(biāo)準(zhǔn)化。

接口標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展方向是逐漸形成通用接口形式以及通用的總線技術(shù)，模塊化、規(guī)范化且具有通用性的測(cè)試平臺(tái)可以顯著提升其保障性和維修性。實(shí)現(xiàn)接口標(biāo)準(zhǔn)化是建立通用性地面測(cè)試站點(diǎn)的關(guān)鍵，接口標(biāo)準(zhǔn)化充分體現(xiàn)了測(cè)試平臺(tái)和地面站之間的服務(wù)和供求關(guān)系，因此需要對(duì)不同地面站的具體測(cè)試需求進(jìn)行系統(tǒng)歸納，然后再具體到每次測(cè)試服務(wù)之中。儀器的標(biāo)準(zhǔn)化主要取決于整個(gè)平臺(tái)的可信度和精度。因此在構(gòu)建測(cè)試平臺(tái)時(shí)所使用的儀器設(shè)備、相關(guān)技術(shù)必須是領(lǐng)先且成熟的產(chǎn)品。方法標(biāo)準(zhǔn)化主要包括對(duì)測(cè)試步驟、測(cè)試遵循的遠(yuǎn)離、測(cè)試結(jié)果數(shù)據(jù)處理等需要參照一定的標(biāo)準(zhǔn)（如權(quán)威文獻(xiàn)資料、軍方標(biāo)準(zhǔn)）來(lái)執(zhí)行。

1.2 測(cè)試自動(dòng)化

測(cè)試自動(dòng)化指的是所有的測(cè)試步驟均在管理軟件的調(diào)度下完成的，測(cè)試的所有項(xiàng)目均在自動(dòng)化管理體系之中，可以在測(cè)試服務(wù)前預(yù)先對(duì)參試設(shè)備的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)設(shè)定自動(dòng)判斷邏輯盡可能提升自動(dòng)化程度。自動(dòng)化程度還表現(xiàn)在測(cè)試結(jié)果的分析和數(shù)據(jù)處理上，依據(jù)具體的原則將結(jié)果進(jìn)行分類和存儲(chǔ)，對(duì)各個(gè)地面站全方位測(cè)試結(jié)果進(jìn)行研究。

1.3 一體化測(cè)試

一體化測(cè)試主要是對(duì)地面站的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行測(cè)試，經(jīng)管理軟件的統(tǒng)一調(diào)配依照具體流程模擬時(shí)序?qū)Φ孛嬲镜挠?jì)劃、測(cè)試數(shù)據(jù)以及測(cè)試設(shè)備等予以模擬，對(duì)地面站的業(yè)務(wù)能力進(jìn)行全面性、綜合性的測(cè)試。

一體化測(cè)試具有系統(tǒng)性和全面的優(yōu)點(diǎn)，其系統(tǒng)性主要表現(xiàn)為所有的測(cè)試內(nèi)容均需要遵循基本的遠(yuǎn)離和技術(shù)要求；而全面性主要表現(xiàn)在對(duì)各個(gè)地面站、各個(gè)分支系統(tǒng)以及設(shè)備等功能和指標(biāo)的檢測(cè)。另外一體化測(cè)試能夠模擬正常和異常兩種情況。

2 設(shè)計(jì)方案

地面站測(cè)試平臺(tái)的通用化可以對(duì)地面站以及分系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)測(cè)試、故障診斷和檢修；同時(shí)還能夠依照具體流程對(duì)地面站的外部計(jì)劃、測(cè)試數(shù)據(jù)以及測(cè)試設(shè)備等均進(jìn)行模擬處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地面站的業(yè)務(wù)能力進(jìn)行驗(yàn)證。

測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)依據(jù)參照組件化框架平臺(tái)，該平臺(tái)能夠針對(duì)不同的系統(tǒng)（如天飼饋分系統(tǒng)、數(shù)據(jù)記錄快視系統(tǒng)等）進(jìn)行測(cè)試，后期若地面站有新增功能則可以適時(shí)增設(shè)相應(yīng)的測(cè)試組件完成測(cè)試需求。

測(cè)試平臺(tái)有很多功能區(qū)，因此存在很多分系統(tǒng)，主要包括數(shù)據(jù)測(cè)試、射頻指標(biāo)測(cè)試、運(yùn)管測(cè)試、測(cè)試管理以及測(cè)試支撐等。在測(cè)試過(guò)程中分系統(tǒng)之間相互配合、共同協(xié)作完成測(cè)試需求和尋找故障的要求，測(cè)試平臺(tái)組成見(jiàn)圖1。

測(cè)試管理分系統(tǒng)是整個(gè)平臺(tái)的核心，其主要負(fù)責(zé)調(diào)度和操作，依據(jù)測(cè)試的需求內(nèi)容自動(dòng)制定出測(cè)試計(jì)劃，然后對(duì)其他分系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)配和支配完成測(cè)試項(xiàng)目。面對(duì)地面站特有的全系統(tǒng)流程測(cè)試需求，該管理分系統(tǒng)能夠?qū)?shí)際的測(cè)試流程進(jìn)行模擬，同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)驗(yàn)證每個(gè)分系統(tǒng)的執(zhí)行情況。

射頻指標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)主要由開(kāi)關(guān)、時(shí)頻硬件設(shè)備、被檢測(cè)設(shè)備以及檢測(cè)天線等組成。開(kāi)關(guān)（矩陣）的來(lái)回切換能夠完成被測(cè)物和測(cè)試平臺(tái)之間的連接方式，整個(gè)分系統(tǒng)則可以對(duì)被測(cè)設(shè)備的性能和數(shù)傳體制進(jìn)行驗(yàn)證。

數(shù)據(jù)測(cè)試系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)主要包括數(shù)據(jù)處理軟件、接口模擬軟件以及數(shù)據(jù)生成軟件等3部分。（1）數(shù)據(jù)接口模擬軟件：該軟件的職能是依照其協(xié)議接收和記錄被測(cè)設(shè)備和檢測(cè)系統(tǒng)的各種數(shù)據(jù)，然后將所有數(shù)據(jù)傳輸至處理軟件中分析。（2）數(shù)據(jù)生成軟件：其職能是依據(jù)衛(wèi)星運(yùn)行情況、既定載荷等自動(dòng)生成衛(wèi)星模擬數(shù)據(jù)；然后接口模擬軟件對(duì)被測(cè)系統(tǒng)傳輸層（IP/TCP/UDP）以及網(wǎng)絡(luò)層，并將模擬數(shù)據(jù)發(fā)送至被測(cè)系統(tǒng)中，便可驗(yàn)證接口協(xié)議是否正確。與此同時(shí)數(shù)據(jù)接口的模擬模塊能夠?qū)⒛M數(shù)據(jù)依照測(cè)試設(shè)備的傳輸層協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行封裝處理，再將數(shù)據(jù)發(fā)送到測(cè)試設(shè)備中經(jīng)變頻和調(diào)制后發(fā)送至檢測(cè)系統(tǒng)中驗(yàn)證接口協(xié)議的正確與否。（3）數(shù)據(jù)處理軟件：該軟件的作用是檢測(cè)完成后對(duì)被檢測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比研究，如是否出現(xiàn)幀亂序和格式錯(cuò)誤等，并以此評(píng)判所發(fā)送的數(shù)據(jù)是否符合正確協(xié)議。

運(yùn)管測(cè)試系統(tǒng)主要有計(jì)劃模擬和設(shè)備模擬軟件兩部分構(gòu)成。其職能是實(shí)現(xiàn)計(jì)劃模擬中的環(huán)境模擬、通信模擬、自動(dòng)測(cè)試以及各種設(shè)備監(jiān)控等。

圖1 通用地面站測(cè)試平臺(tái)組成框圖

3 工作流程

3.1 系統(tǒng)流程測(cè)試流程

系統(tǒng)流程測(cè)試是指專門針對(duì)地面站采取的包含所有業(yè)務(wù)流程的測(cè)試項(xiàng)目；包括外部計(jì)劃的下發(fā)-數(shù)據(jù)的發(fā)送-數(shù)據(jù)的記錄和分析等四項(xiàng)流程的模擬性驗(yàn)證。

1）首先操作員依據(jù)具體需求在管理軟件中制定詳細(xì)的測(cè)試計(jì)劃，隨機(jī)測(cè)試的腳本生成然后將其下發(fā)至運(yùn)管測(cè)試等其他分系統(tǒng)中。

2）運(yùn)管測(cè)試系統(tǒng)將生成的計(jì)劃自動(dòng)下發(fā)給運(yùn)行管理系統(tǒng)；數(shù)據(jù)測(cè)試系統(tǒng)依據(jù)腳本生成模擬數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)發(fā)送至射頻測(cè)試系統(tǒng)中；測(cè)試支撐系統(tǒng)則會(huì)依照其腳本生成相應(yīng)的配制參數(shù)，在依照其時(shí)序要求將各個(gè)參數(shù)發(fā)送至射頻指標(biāo)測(cè)試系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱射頻系統(tǒng)）中，射頻系統(tǒng)依據(jù)其配制參數(shù)對(duì)模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行變頻和調(diào)制處理最終生成射頻模擬數(shù)據(jù)，然后傳輸至將被測(cè)試的地面站。

3）模擬數(shù)據(jù)被受測(cè)地面站接收完成后立即進(jìn)行分析處理，繼而產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù)再反饋至測(cè)試系統(tǒng)中。

4）數(shù)據(jù)測(cè)試系統(tǒng)執(zhí)行其基本職能，即對(duì)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比并生成對(duì)比結(jié)果，該系統(tǒng)再將結(jié)果信息傳輸至分析軟件中。

5）分析軟件分別調(diào)用資源庫(kù)（經(jīng)驗(yàn)資源庫(kù)）的信息，將分別比對(duì)測(cè)試結(jié)果和參考資料之間的差異，比對(duì)完成后將比對(duì)報(bào)告回饋給管理軟件（見(jiàn)圖2）。

圖2 系統(tǒng)流程測(cè)試流程

3.2 射頻指標(biāo)測(cè)試流程

3.2.1 接口指標(biāo)測(cè)試流程

接口指標(biāo)測(cè)試即借助測(cè)試設(shè)備對(duì)地面站中頻、中射頻接口性能和體制進(jìn)行測(cè)試，然后使用生成的測(cè)試報(bào)告和相關(guān)指標(biāo)要求進(jìn)行對(duì)比。

1）用戶依據(jù)相關(guān)需求在管理軟件中制定計(jì)劃，測(cè)試管理軟件依據(jù)所制定的計(jì)劃來(lái)生成腳本，將腳本隨機(jī)發(fā)送至運(yùn)管和支撐等分析系統(tǒng)中；

2）測(cè)試支撐系統(tǒng)按照腳本生成配置參數(shù)，再將參數(shù)下發(fā)至射頻指標(biāo)系統(tǒng)之中；再依據(jù)測(cè)試腳本分別對(duì)每個(gè)接口進(jìn)行測(cè)試；而運(yùn)管測(cè)試系統(tǒng)則會(huì)依據(jù)腳本自動(dòng)生成將被檢測(cè)的設(shè)備的相關(guān)參數(shù)，經(jīng)管理系統(tǒng)對(duì)受檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行配置。

3）射頻系統(tǒng)主要對(duì)接口指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，并實(shí)時(shí)上報(bào)檢測(cè)數(shù)據(jù)給支撐系統(tǒng)。

4）支撐系統(tǒng)按照所采集的測(cè)試數(shù)據(jù)予以處理，測(cè)試結(jié)果出來(lái)之后隨機(jī)將結(jié)果信息發(fā)送至結(jié)果分析軟件之中。

5）結(jié)果分析軟件可以調(diào)配資源庫(kù)中的信息，細(xì)致的對(duì)比設(shè)備指標(biāo)要求和測(cè)試的結(jié)果數(shù)據(jù)，再將對(duì)比的結(jié)果上傳至管理軟件。

3.2.2 數(shù)據(jù)格式測(cè)試工作流程

數(shù)據(jù)格式的測(cè)試即對(duì)地面站的所有數(shù)據(jù)格式進(jìn)行處理，對(duì)比之后能夠?qū)Φ孛嬲舅邮盏臄?shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，具體的流程：

1）同樣為用戶依據(jù)測(cè)試的需求先在管理軟件中制定具體的測(cè)試計(jì)劃，隨之管理軟件會(huì)自動(dòng)生成計(jì)劃相應(yīng)的腳本文件，將腳本文件下發(fā)至數(shù)據(jù)測(cè)試系統(tǒng)中，然后由數(shù)據(jù)處理、模擬生成軟件進(jìn)行處理。

2）數(shù)據(jù)處理軟件依據(jù)腳本的數(shù)據(jù)配置來(lái)對(duì)其格式進(jìn)行研究；模擬生成軟件則自動(dòng)生成模擬數(shù)據(jù)，而運(yùn)管測(cè)試系統(tǒng)則依據(jù)相應(yīng)的腳本文件自動(dòng)生成將受測(cè)試設(shè)備的相關(guān)參數(shù)，再經(jīng)運(yùn)行管理系統(tǒng)配置到受測(cè)設(shè)備中。

3）模擬數(shù)據(jù)經(jīng)由接口模擬軟件將信息傳輸至受測(cè)設(shè)備，設(shè)備將模擬數(shù)據(jù)處理完成后會(huì)自動(dòng)生成輸出數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)處理軟件中。

4）數(shù)據(jù)處理軟件將對(duì)所有的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行一一比對(duì)，繼而生成測(cè)試結(jié)果并將結(jié)果信息傳輸至結(jié)果分析軟件中。

5）測(cè)試結(jié)果軟件則立即支配資源庫(kù)中的經(jīng)驗(yàn)信息吧所得的測(cè)試結(jié)果和參考結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，最終的比對(duì)結(jié)果報(bào)告上傳給測(cè)試管理軟件。

【1】DennisRoddy.衛(wèi)星通信（第4版)，鄭寶玉，等譯.[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011（4）.

【2】張毅剛，彭喜元，姜守達(dá)等．自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)[M]．哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2001.

Satellite Earth Stations Universal Test Platform Design

WENZhi-jun,GaoYue,ZhaoJi-min
(SpaceStarTechnologyCo.Ltd.,Beijing100086,China)

WiththerapiddevelopmentoftheChinaaerospaceapplications,theabilityofthesatellitegroundstation,qualityrequirementsandtherequirement oftheconstructionperiodaregreatlyimproved.Inordertoensurethegroundstationconstructionqualityandcycle,and reducetestresourceinthe construction of ground station,we need to design a set of general ground station test platform.The platformas awhole considers the diversity of all kinds of ground stations and leadingtechnology, can provide comprehensive, precise and efficient ground station automation testingand verification.At the same time, the platformalso can be used in the automatic operation maintenance of the station put into use . This paper from the test standardization, the integration of test automation and test integrationthreeaspectsanalyzesthedesignrequirementsofgeneraltestplatform.

satelliteearthstations;testplatform;automatictest

TP3

A

1007-9467（2016）07-0085-02

2016-6-14

溫志軍（1984~），男，山東陽(yáng)信人，工學(xué)碩士，工程師，從事衛(wèi)星地面應(yīng)用、地面系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、信息系統(tǒng)集成等研究，（電子信箱）wenzhj503@126.com。