李　騰，王禮亮，楊　勇，梁書忠

(北京衛(wèi)星導(dǎo)航中心，北京　100094)

衛(wèi)星導(dǎo)航終端批量測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李騰，王禮亮，楊勇，梁書忠

(北京衛(wèi)星導(dǎo)航中心，北京100094)

摘要：針對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航終端產(chǎn)品大規(guī)模批量化測(cè)試需求，提出了衛(wèi)星導(dǎo)航終端批量測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)和要求，設(shè)計(jì)了批量測(cè)試系統(tǒng)的總體架構(gòu):設(shè)計(jì)內(nèi)容覆蓋信號(hào)、信息、鏈路等多個(gè)層面，具有測(cè)試批量化、組件模塊化、系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng)等特征；同時(shí)給出了信號(hào)分路控制、暗室微型化、并行控制評(píng)估等批量測(cè)試系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵要素的技術(shù)方案。最后，通過批量測(cè)試系統(tǒng)的工程化應(yīng)用驗(yàn)證了該系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)可行性和測(cè)試高效性。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星導(dǎo)航終端；批量測(cè)試；總體架構(gòu)；數(shù)字分路；微小暗箱

0引言

2012年底北斗二號(hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)正式開通服務(wù)，北斗系統(tǒng)(BeiDou navigation satellite system，BDS)建設(shè)完成了“三步走”戰(zhàn)略的第二步，實(shí)現(xiàn)了有源定位加區(qū)域無源定位的雙體制服務(wù)能力。在北斗系統(tǒng)建設(shè)和導(dǎo)航應(yīng)用發(fā)展的雙重驅(qū)動(dòng)下，以導(dǎo)航終端為核心環(huán)節(jié)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈蓬勃發(fā)展，國(guó)內(nèi)參與到導(dǎo)航終端研制、生產(chǎn)、應(yīng)用的單位已達(dá)上萬家，形成了產(chǎn)品多樣化、產(chǎn)量規(guī)?；?、產(chǎn)地分散化的北斗應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局[1-2]。與此同時(shí)，BDS應(yīng)用主管部門要求各類北斗用戶設(shè)備必須通過入網(wǎng)檢測(cè)，以確保導(dǎo)航終端不對(duì)北斗衛(wèi)星系統(tǒng)造成危害、不因質(zhì)量問題影響北斗應(yīng)用效果。可見，必須形成以批量、普適、廣泛為特征，與產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局相協(xié)調(diào)的導(dǎo)航終端檢測(cè)能力，來支撐衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展和確保主管部門相關(guān)要求有效落實(shí)。

目前，室內(nèi)無線仿真測(cè)試系統(tǒng)是形成衛(wèi)星導(dǎo)航終端檢測(cè)能力的主要物質(zhì)支撐，其原理是：利用衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)模擬器，仿真衛(wèi)星導(dǎo)航終端各種使用環(huán)境；并以自動(dòng)化的測(cè)試控制手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)導(dǎo)航終端(equipment under test，EUT)的功能檢查和指標(biāo)考核[3-4]。然而，現(xiàn)有測(cè)試系統(tǒng)大都基于大型微波暗室構(gòu)建，通常只能單臺(tái)串行測(cè)試，檢測(cè)效率非常有限；另外，系統(tǒng)建設(shè)復(fù)雜度高、成本大，維護(hù)使用過程對(duì)人員技能要求高，難以大量建設(shè)并推廣應(yīng)用。因此，導(dǎo)航終端產(chǎn)品檢測(cè)的能力提升非常緩慢。這與快速增長(zhǎng)的檢測(cè)需求之間產(chǎn)生嚴(yán)重供求矛盾，且日益嚴(yán)峻；如果解決不好，檢測(cè)將成為北斗衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大瓶頸。

為解決上述矛盾現(xiàn)狀，需要設(shè)計(jì)出測(cè)試容量大、推廣價(jià)值高的衛(wèi)星導(dǎo)航終端批量測(cè)試系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱“批測(cè)系統(tǒng)”)。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求

簡(jiǎn)單說來，批測(cè)系統(tǒng)就是一套能夠同時(shí)對(duì)多臺(tái)被測(cè)件進(jìn)行流程化檢測(cè)的設(shè)備組。對(duì)任何批量測(cè)試系統(tǒng)而言，需要解決的首要核心問題都是測(cè)試的“并行一致”性：“并行”要求系統(tǒng)提供足夠數(shù)量的測(cè)試環(huán)路，實(shí)現(xiàn)測(cè)試的時(shí)間同步性；“一致”要求系統(tǒng)協(xié)調(diào)統(tǒng)一控制、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)精確獨(dú)立調(diào)節(jié)所有被測(cè)件的狀態(tài)，保證測(cè)試的空間重復(fù)性。

另外，為提升系統(tǒng)的推廣價(jià)值，必須充分考慮面向多層次、多類別用戶的大眾化產(chǎn)品屬性和差異化應(yīng)用需求：“大眾化”要求降低系統(tǒng)建設(shè)的復(fù)雜度和成本，便于使用維護(hù)；“差異化”要求提高系統(tǒng)使用的靈活度，批量規(guī)?？勺?，測(cè)試模式多樣。

基于上述批檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)的理解，結(jié)合現(xiàn)有導(dǎo)航測(cè)試技術(shù)和測(cè)試設(shè)備水平，提出以下設(shè)計(jì)要求：

1)多路并行的測(cè)試鏈路。系統(tǒng)具有數(shù)量足夠的仿真信號(hào)輸出、測(cè)試接口和測(cè)量輸入的硬件資源，可同時(shí)構(gòu)建多條并行的測(cè)試鏈路。

2)準(zhǔn)確可控的測(cè)試環(huán)境。被測(cè)件在系統(tǒng)中所處的測(cè)試環(huán)境應(yīng)盡量減少非受控因素影響，作用在被測(cè)件的測(cè)試信號(hào)可通過精確調(diào)整而保持批次一致。

3)靈活可靠的測(cè)試控制。系統(tǒng)根據(jù)不同測(cè)試需求提供靈活多樣的測(cè)試流程控制策略，在批量測(cè)試中保證系統(tǒng)控制的協(xié)調(diào)性和可靠性。

4)模塊化系統(tǒng)組件。系統(tǒng)各組件采用模塊化設(shè)計(jì)，將構(gòu)建的復(fù)雜度封裝于模塊內(nèi)部，模塊外部呈現(xiàn)簡(jiǎn)明的連接或校準(zhǔn)接口，實(shí)現(xiàn)快捷建設(shè)和即插即用。

5)開放式系統(tǒng)架構(gòu)。鑒于用戶使用測(cè)試系統(tǒng)的批量規(guī)模和應(yīng)用模式較為豐富、多樣，系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)保持一定彈性，使接口設(shè)計(jì)兼顧擴(kuò)展需求，用戶可“搭積木式”地定制構(gòu)建系統(tǒng)的功能和規(guī)模。

2系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)多路并行、準(zhǔn)確可控、靈活可靠、模塊化、開放式的設(shè)計(jì)要求，對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航終端批量測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行頂層架構(gòu)設(shè)計(jì)，包括測(cè)試資源構(gòu)成和工作流程控制兩大方面。

2.1系統(tǒng)測(cè)試資源構(gòu)成

一般而言，通用測(cè)試系統(tǒng)資源構(gòu)成包括：激勵(lì)資源、測(cè)量資源、開關(guān)裝置、接口裝置和測(cè)試控制評(píng)估5大部分[5]，并配套相關(guān)輔助設(shè)備。圖1示意了典型的北斗導(dǎo)航終端測(cè)試鏈路。

圖1　典型北斗導(dǎo)航終端測(cè)試系統(tǒng)設(shè)備組成示意圖

由圖1可知：結(jié)合通用測(cè)試系統(tǒng)資源構(gòu)成理論來分析，導(dǎo)航信號(hào)模擬器是激勵(lì)資源，提供多頻點(diǎn)、多體制的仿真測(cè)試信號(hào)及仿真用戶動(dòng)態(tài)；入站接收機(jī)是主要測(cè)量資源，用于獲取L頻段入站信號(hào)的頻率、功率、時(shí)延、信號(hào)質(zhì)量等指標(biāo)；信號(hào)鏈路分配單元是開關(guān)裝置，可對(duì)激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行路徑分配調(diào)度和物理指標(biāo)調(diào)節(jié)；接口裝置在這里是一個(gè)廣義的概念，包含系統(tǒng)與EUT發(fā)生信號(hào)交互的測(cè)試接口(無線測(cè)試環(huán)境)、發(fā)生信息交互的通信接口，以及系統(tǒng)向EUT提供的時(shí)頻信號(hào)、設(shè)備供電等物理接口；測(cè)試控制評(píng)估單元是整個(gè)系統(tǒng)的信息樞紐和人機(jī)交互界面，由測(cè)試評(píng)估軟件和基于以太網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成；輔助裝置用以支持特定測(cè)試項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)，包括外部時(shí)鐘基準(zhǔn)、測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)、程控電源、串口服務(wù)器等組件。

在使用同一測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)的前提條件下，批測(cè)系統(tǒng)測(cè)試的資源要素與典型系統(tǒng)基本一致，但資源運(yùn)作實(shí)現(xiàn)方式需創(chuàng)新設(shè)計(jì)，主要涉及鏈路和設(shè)備層面的內(nèi)容[6]。

2.1.1集中式模擬與分布式播發(fā)的并行鏈路架構(gòu)

在鏈路層面，實(shí)現(xiàn)多路并行有3種參考方案：

1)多源多路方案。使用與測(cè)試容量(并行測(cè)試終端數(shù))相同數(shù)量的信號(hào)器，復(fù)制構(gòu)建多套如圖1所示的經(jīng)典系統(tǒng)。該方案以極高的建設(shè)成本實(shí)現(xiàn)了多路信號(hào)的獨(dú)立調(diào)節(jié)，難以保證多路同步性和仿真一致性。

2)單源多路方案。利用功分器將一個(gè)信號(hào)器產(chǎn)生的仿真信號(hào)分為多路，再分別提供給被測(cè)終端，通常用于有線測(cè)試。該方案保證了多路同步和仿真一致；但由于功分器各通道的頻響差異，難以實(shí)現(xiàn)多路測(cè)試信號(hào)物理指標(biāo)的一致性和可控性。

3)單源廣播方案。在具有多個(gè)靜區(qū)的微波暗室中，設(shè)置多個(gè)無線測(cè)試工位，讓被測(cè)件同時(shí)接收暗室中廣播的導(dǎo)航信號(hào)。該方案僅能支持無源定位體制下的并行測(cè)試，且測(cè)試容量受暗室規(guī)模(靜區(qū)數(shù)量)限制；同時(shí)因被測(cè)件存在非期望的電磁輻射，難以保證測(cè)試電磁空間的準(zhǔn)確可控。

綜合以上方案的特點(diǎn)及局限性，批測(cè)系統(tǒng)采用集中式信號(hào)模擬，即在同一時(shí)鐘基準(zhǔn)和數(shù)學(xué)仿真模型下，集中并行輸出多路仿真信號(hào)，各端口、各頻點(diǎn)信號(hào)的物理指標(biāo)可精確獨(dú)立控制；同時(shí)，采用分布式鏈路播發(fā)，即為各被測(cè)件分別提供獨(dú)立并存的無線測(cè)試環(huán)境，確保測(cè)試接口可準(zhǔn)確控制、數(shù)量增減便捷：這樣既保證仿真多路輸出的并行一致，又保證測(cè)試環(huán)境條件的獨(dú)立可控。

2.1.2集成化、模塊化、低成本的設(shè)備形態(tài)

在設(shè)備層面，現(xiàn)有系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)批量測(cè)試主要受制于2點(diǎn)：一是缺少能夠提供多路激勵(lì)信號(hào)的設(shè)備；二是無線測(cè)試環(huán)境設(shè)施建設(shè)復(fù)雜度和成本太高。

鑒于此，批測(cè)系統(tǒng)需要引入集成導(dǎo)航信號(hào)仿真、生成和分配功能的多端口激勵(lì)設(shè)備，為系統(tǒng)提供足夠多的激勵(lì)資源；還需要設(shè)計(jì)代替微波暗室的模塊化、微小化環(huán)境設(shè)備，大幅降低無線測(cè)試環(huán)境的建設(shè)復(fù)雜度和成本，為系統(tǒng)提供足夠多的獨(dú)立測(cè)試接口。

1)陣列信號(hào)模擬器：在導(dǎo)航接收機(jī)多陣子抗干擾天線測(cè)試中使用的數(shù)字陣列信號(hào)模擬器[7]，采用大規(guī)模數(shù)字陣列基帶信號(hào)合成技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在統(tǒng)一時(shí)鐘基準(zhǔn)下的大規(guī)模高精度可配置多路信號(hào)模擬生成；每路信號(hào)的載波相位、功率、頻率、時(shí)延獨(dú)立可控，基本滿足集中式信號(hào)模擬需求，可作為批測(cè)系統(tǒng)的多端口激勵(lì)設(shè)備。

2)集成化微小暗箱：應(yīng)用于小型通信產(chǎn)品測(cè)試的微小暗箱是相近借鑒；但需要分析導(dǎo)航終端檢測(cè)環(huán)境要求，進(jìn)行針對(duì)性設(shè)計(jì)。導(dǎo)航終端無線測(cè)試環(huán)境的基本要求包括：①電磁波工作頻率為1～2.5 GHz；②系統(tǒng)及被測(cè)件的信號(hào)收發(fā)使用低方向性天線；③具有較被測(cè)件尺寸而言足夠大的內(nèi)部靜區(qū)；④集成測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)和通信接口。

因此設(shè)計(jì)構(gòu)建模塊化集成微小測(cè)試環(huán)境的難點(diǎn)及技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)在于：如何在最小的空間里實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)量精度及重復(fù)度的要求，確保測(cè)試靜區(qū)大小足夠、電磁環(huán)境穩(wěn)定；以及對(duì)低方向性天線靜區(qū)反射波有效抑制。

2.1.3系統(tǒng)資源構(gòu)成框圖

基于陣列信號(hào)模擬器和微小暗箱，設(shè)計(jì)集中式信號(hào)模擬與分布式信號(hào)播發(fā)相結(jié)合的模塊化系統(tǒng)架構(gòu)。其資源構(gòu)成如圖2所示。

2.2系統(tǒng)工作控制流程

測(cè)試系統(tǒng)軟件控制流程就是以“測(cè)試需求輸入—測(cè)試控制實(shí)施—測(cè)試結(jié)果輸出”為主線，從任務(wù)、信息、信號(hào)、鏈路等多層面，執(zhí)行測(cè)試操作、調(diào)度系統(tǒng)資源、實(shí)施測(cè)試管理[8-9]。結(jié)合導(dǎo)航終端產(chǎn)品測(cè)試特點(diǎn)和批量測(cè)試需求，設(shè)計(jì)批測(cè)系統(tǒng)軟件控制的流程如圖3所示。

圖2　批量檢測(cè)系統(tǒng)資源構(gòu)成框圖

圖3　導(dǎo)航終端批量測(cè)試系統(tǒng)軟件控制流程圖

2.2.1輸入

控制流程的輸入實(shí)際是對(duì)測(cè)試任務(wù)的解析定義過程，定義內(nèi)容包括2個(gè)方面：一是EUT基本屬性、測(cè)試指標(biāo)體系、支撐測(cè)試流程運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)鏈路連接、測(cè)試信號(hào)仿真等工程要素；二是設(shè)備接口協(xié)議、測(cè)試方法等標(biāo)準(zhǔn)要素[10]。

批量測(cè)試中，各被測(cè)件的測(cè)試輸入可能存在差異，比如測(cè)試鏈路零值修正量、仿真測(cè)試場(chǎng)景動(dòng)態(tài)特性、串口通信波特率等;因此，須為測(cè)試流程控制提供與批量化、多樣化測(cè)試任務(wù)(包括批量大小、指標(biāo)項(xiàng)目、測(cè)試場(chǎng)景等)相匹配的描述維度和資源配置靈活度。

2.2.2控制實(shí)施

控制流程的實(shí)施是通過一個(gè)個(gè)定義模板化、過程流程化、控制自動(dòng)化的測(cè)試工程來實(shí)現(xiàn)的。測(cè)試工程從建立、執(zhí)行到完成的過程中，系統(tǒng)依次進(jìn)行了測(cè)試登記、鏈路連接、信號(hào)播發(fā)、通信交互、狀態(tài)反饋、異常處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等工作流程。

批量測(cè)試在提升系統(tǒng)容量的同時(shí)，增加了系統(tǒng)工作流程的控制復(fù)雜度和出錯(cuò)概率，可采用“狀態(tài)反饋機(jī)制”來應(yīng)對(duì)異常：流程中各受控組件既響應(yīng)系統(tǒng)控制指令，又實(shí)時(shí)向系統(tǒng)反饋上報(bào)狀態(tài)信息。如出現(xiàn)個(gè)體錯(cuò)誤，系統(tǒng)執(zhí)行單臺(tái)剔除并告警；如出現(xiàn)共性錯(cuò)誤則系統(tǒng)中止并跳轉(zhuǎn)。

2.2.3輸出

測(cè)試流程輸出內(nèi)容包括原始數(shù)據(jù)、狀態(tài)記錄、評(píng)估結(jié)果及其不確定度分析等。其中測(cè)試評(píng)估結(jié)果是測(cè)試流程的直接產(chǎn)品，它由數(shù)據(jù)庫(kù)中記錄的EUT原始測(cè)試數(shù)據(jù)和已知系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)對(duì)比得出，并以報(bào)表或圖形的形式呈現(xiàn)。另外，考慮到系統(tǒng)運(yùn)行過程控制和量值溯源需求，流程設(shè)計(jì)上應(yīng)對(duì)測(cè)試過程中系統(tǒng)狀態(tài)(特別是錯(cuò)誤狀態(tài))記錄和整理;并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行不確定度評(píng)定:這些輸出項(xiàng)可作為測(cè)試評(píng)估結(jié)果的組成部分以及系統(tǒng)持續(xù)改進(jìn)的重要依據(jù)。

3系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)

3.1仿真測(cè)試信號(hào)并行輸出分路設(shè)計(jì)

并行輸出的多路測(cè)試信號(hào)需要在空間上指標(biāo)高度一致、在時(shí)間上單多頻點(diǎn)合路輸出。傳統(tǒng)的基于功分器的模擬分路技術(shù)(其分路原理如圖4所示)，雖然通過在各端口加入功放/衰減器件可實(shí)現(xiàn)功率一致性調(diào)節(jié)，但各路信號(hào)易產(chǎn)生鏈路間互擾;且由于各信號(hào)通路固有的器件頻響差異，多頻點(diǎn)信號(hào)的功率一致性調(diào)節(jié)幾乎無法實(shí)現(xiàn)。

圖4　基于功分器的模擬分路技術(shù)

批測(cè)系統(tǒng)陣列信號(hào)模擬器采用數(shù)字分路技術(shù)(其分路原理如圖5所示)。模擬器在基帶之前利用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(field-programmable gate array，F(xiàn)PGA)將仿真信號(hào)分至M路輸出，根據(jù)各路信號(hào)特性及應(yīng)用，在數(shù)字信號(hào)層面計(jì)算出由FPGA配給的各分路信號(hào)的通道參數(shù)；然后通過上變頻及信號(hào)合成等將多路信號(hào)并行輸出，實(shí)現(xiàn)各路信號(hào)對(duì)自身時(shí)延和功率等的獨(dú)立控制。

圖5　導(dǎo)航信號(hào)模擬器數(shù)字分路技術(shù)

為保證多路信號(hào)的仿真有效性，需要在數(shù)字分路前產(chǎn)生足夠的波形資源。圖5中的導(dǎo)航波形模擬單元作為系統(tǒng)的資源池，通過對(duì)資源池中硬件資源的綜合優(yōu)化和功能重構(gòu)，可滿足多體制導(dǎo)航信號(hào)波形的產(chǎn)生需求；另外根據(jù)各衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)布的導(dǎo)航信號(hào)接口規(guī)范，建立了4大導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)十個(gè)導(dǎo)航信號(hào)分量的統(tǒng)一波形描述模型，可實(shí)現(xiàn)波形部署、調(diào)度管理和并行受控輸出，為系統(tǒng)提供并行分配使用的多路仿真信號(hào)。

3.2低成本微小無線測(cè)試環(huán)境設(shè)計(jì)

以微小暗箱為主體的模塊化無線測(cè)試環(huán)境，采用單方位準(zhǔn)遠(yuǎn)場(chǎng)電磁環(huán)境一體化設(shè)計(jì)，在機(jī)械上盡量減小箱體體積的情況下，形成了可逼真無線自由空間測(cè)試效果的測(cè)試靜區(qū)。設(shè)計(jì)上采用3點(diǎn)措施：

1)通過吸波材料的處理，在不產(chǎn)生多模式雜波的條件下，將發(fā)射天線激勵(lì)產(chǎn)生的點(diǎn)源信號(hào)轉(zhuǎn)換為可穩(wěn)定測(cè)量的平面波信號(hào)；

2)箱體設(shè)計(jì)為錐形，并利用楔形吸波面，在減少吸波材料對(duì)波束影響、保證波束純凈的前提下，以最短傳播距離使波束穩(wěn)定并完成到平面波的轉(zhuǎn)換；

Ho w to make clear and stable solutions of soaps at neutral pH and room temperature (To be continued) 4 10

3)當(dāng)平面波形成后，在矩形腔體內(nèi)利用不同吸波材料的配合，使靜區(qū)最大化并保持穩(wěn)定。

圖6是一種錐形微小暗箱的結(jié)構(gòu)形態(tài)及電磁場(chǎng)分布示意。

圖6　數(shù)值模擬錐形暗箱縱向截面電磁場(chǎng)分布圖

由圖6可知：暗箱成品占地約1 m2，立高不到3 m，建設(shè)成本約為3 m法全電波暗室的1/10，矩形腔體內(nèi)測(cè)試靜區(qū)≥20 cm(直徑)×10 cm(高)，可支持在無線條件下進(jìn)行導(dǎo)航產(chǎn)品雙體制定位性能測(cè)試。

3.3多場(chǎng)景并行測(cè)試控制設(shè)計(jì)

批測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)化批量測(cè)試控制能力，簡(jiǎn)單說包括以下幾項(xiàng)工作：1)通過人機(jī)界面操作制定測(cè)試計(jì)劃；2)自動(dòng)按照測(cè)試序列順序執(zhí)行測(cè)試任務(wù)；3)調(diào)度實(shí)現(xiàn)有限測(cè)試資源的共享和并行測(cè)試，并避免資源沖突，優(yōu)化測(cè)試效率。

其中第3點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)景并行測(cè)試控制的關(guān)鍵;在設(shè)計(jì)上以有限狀態(tài)機(jī)模型為基礎(chǔ)來解決這一自洽運(yùn)行問題。測(cè)試流程每到一個(gè)試驗(yàn)步驟都有相應(yīng)的狀態(tài)機(jī)類存儲(chǔ)當(dāng)前系統(tǒng)各設(shè)備以及用戶機(jī)的狀態(tài)信息(包括系統(tǒng)各設(shè)備以及用戶機(jī)各種可能出現(xiàn)的狀態(tài)和信息)。

為避免流程異常導(dǎo)致的系統(tǒng)錯(cuò)誤，設(shè)計(jì)了2種機(jī)制：其一，通過定時(shí)器驅(qū)動(dòng)定時(shí)查詢狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)信息，根據(jù)狀態(tài)機(jī)的信息判斷系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行的跳轉(zhuǎn)條件，保證系統(tǒng)能夠合理地自動(dòng)跳轉(zhuǎn)；其二，采用異常捕獲機(jī)制避免系統(tǒng)可能出現(xiàn)的非預(yù)期錯(cuò)誤，在每個(gè)狀態(tài)機(jī)的判斷上都加入異常捕獲判斷，如果出現(xiàn)非預(yù)期異?，F(xiàn)象說明該EUT的測(cè)試狀態(tài)或者測(cè)試數(shù)據(jù)已不正常、該項(xiàng)測(cè)試已經(jīng)失敗，測(cè)試流程跳出當(dāng)前測(cè)試，自動(dòng)轉(zhuǎn)入下一個(gè)測(cè)試項(xiàng)目。

4結(jié)束語

基于本文提出批量檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，目前已研制建設(shè)了若干套實(shí)用系統(tǒng);這些系統(tǒng)極大地提高了使用單位的檢測(cè)能力和檢測(cè)效率，并為全國(guó)的衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)品檢測(cè)體系建立提供了物質(zhì)支撐。以北京衛(wèi)星導(dǎo)航中心的北斗導(dǎo)航終端批量測(cè)試系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)承擔(dān)北斗用戶設(shè)備入網(wǎng)測(cè)試等質(zhì)量一致性檢驗(yàn)，使該中心的測(cè)試效率較之前提升5倍以上。

此外，批測(cè)系統(tǒng)的模塊化、集成化架構(gòu)還支持一些創(chuàng)新測(cè)試應(yīng)用模式，比較典型的有：

1)同源異構(gòu)差分測(cè)試模式。利用多場(chǎng)景同步仿真能力和多個(gè)獨(dú)立無線測(cè)試接口，將同一時(shí)鐘基準(zhǔn)下星座相同、用戶軌跡不同的仿真信號(hào)同步接入不同測(cè)試接口，構(gòu)建雙/多用戶無線差分信號(hào)場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)對(duì)定向、定姿、RTK設(shè)備的無線仿真測(cè)試。

2)多源星座分布式測(cè)試模式。利用模擬器的數(shù)字分路功能與開關(guān)矩陣的多路分配功能，產(chǎn)生多路并行輸出的單星多頻信號(hào)，并定向配送到測(cè)試空間特定方位播發(fā)，構(gòu)建天線陣多點(diǎn)分布的測(cè)試場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)逼近真實(shí)環(huán)境的星座化室內(nèi)無線測(cè)試。

當(dāng)然，基于微小暗箱的批測(cè)系統(tǒng)也存在一定局限性，仍有幾處技術(shù)細(xì)節(jié)有待完善，例如：受箱體尺寸限制難以支持大型EUT和抗干擾測(cè)試；系統(tǒng)狀態(tài)核查還缺少標(biāo)準(zhǔn)化專用裝置；無線鏈路時(shí)延快速標(biāo)定技術(shù)還不成熟；批量產(chǎn)品連接適配組件還有待完善等。這些問題將是下一階段系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)踐的重要研究?jī)?nèi)容?？傊?，批量檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念和總體架構(gòu)在工程化實(shí)踐中得到了驗(yàn)證和肯定，系統(tǒng)設(shè)計(jì)將會(huì)在技術(shù)發(fā)展和測(cè)試實(shí)踐中迭代改進(jìn)。

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Design of batch-testing system for satellite navigation terminal

LI Teng，WANG Liliang，YANG Yong，LIANG Shuzhong

(Beijing Satellite Navigation Center，Beijing 100094，China)

Abstract：For the need of large-scale testing of satellite navigation terminals，the tasks and design requirements of a batch-testing system were discussed in the paper.An overall architecture of batch-testing including layers of signal，information and physical link was designed，in order to make the testing efficiently，expediently and extensible.Meanwhile，solutions to signal demultiplexing，miniature anechoic chamber and concurrency control were suggested.Finally，technical feasibility and efficiency of this design were verified by some engineering practice.

Keywords：satellite navigation terminal；batch-testing；overall architecture；digital demultiplexing；miniature anechoic chamber

收稿日期：2015-10-18

第一作者簡(jiǎn)介：李騰(1986—)，男，陜西寶雞人，碩士，工程師，研究方向?yàn)樾l(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用與導(dǎo)航終端測(cè)試。

中圖分類號(hào)：P228；TP274

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2095-4999(2016)02-0075-06

引文格式：李騰，王禮亮，楊勇，等.衛(wèi)星導(dǎo)航終端批量測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].導(dǎo)航定位學(xué)報(bào)，2016，4(2)：75-80.(LI Teng，WANG Liliang，YANG Yong，et al.Design of batch-testing system for satellite navigation terminal[J].Journal of Navigation and Positioning，2016，4(2)：75-80.)DOI：10.16547/j.cnki.10-1096.20160216.