测控系统整机自动化测试平台的设计

宋海桥

(中国电子科技集团公司第十研究所， 四川 成都 610036)

测控系统整机自动化测试平台的设计

宋海桥

(中国电子科技集团公司第十研究所， 四川 成都 610036)

设备整机及系统在用户验收前需要反复进行指标摸底测试， 为了实现指标测试的自动完成并输出测试报告， 设计和实现了一套可以独立完成测试任务的自动测试平台； 系统通过对测试开关网络的控制实现测试仪器和设备间信号的通道切换， 利用被测设备的监控接口实现对被测设备参数和状态控制， 利用仪器的动态库实现对仪器的信号控制及测试结果采集， 利用用例中预设的合格判据形成测试结论并按指定格式生成测试报告. 系统可基于XML生成设备监控接口指令， 从而满足不同项目的设备访问接口变化， 特别是基于测试类别和步进参数即可自动完成指标的摸底测试， 适用于各类基带、 信道设备、 及接收和发射链路的指标测试要求.

测控系统测试平台； 监视控制软件； 自动化测试； 基带设备； 信道设备

0 引 言

测控产品[1]项目特点是单个项目中用户需要的测控站数量有限， 且项目有特异要求， 近年在技术总体的要求下， 使用标准化接口进行了一些统一， 但由于面临新产品研制、 老项目改造的特点， 不同项目间设备接口差异现象依然普遍， 由于项目的自动化测试推进成本高， 导致整机指标测试依然停留在手动测试阶段.

基带指标测试存在各种编码体制(RS、 卷积、 级联码等)， 每种类型有多种关联参数(比如RS有交织深度、 帧长、 同步码组长)， 每种参数均有不同的多个参数(比如交织深度游1～5等参数)， 导致数传、 遥测误码率指标测试涉及的组合很多,信道和链路指标测试需要使用频谱仪、 信号源、 示波器、 噪声仪、 矢量仪等设备,设备数量多且有不同频段的测试， 指标测试的覆盖性测试工作量很大.

测控项目开发的自动化测试软件需要依赖系统监控完成链路的配置来完成链路和系统指标测试[2]， 而系统监控的自动化测试代码属于交付软件， 在项目研发的后期才能完成， 还要依托自动化测试软件， 也无法提取为独立的测试系统使用， 更不满足不同项目的设备或链路的指标测试要求. 因此， 急需研制一种只做少量修改就能满足新项目的整机及链路指标测试的自动化测试系统， 且需要在设备接口和指标项变化时， 将修改的工作量控制到尽量少而简单， 比如控制在周以内.

1 测试需求

为解决测控项目的主要产品基带和信道设备的整机测试要求， 并提供良好的扩展性， 可以简单快速地修改就可以满足新项目的设备测试要求， 而研制了本自动测试系统. 为了便于理解， 以典型的基带和变频器为例， 目标测试细则如1.1， 1.2所示， 需要使用到的仪器主要是信号源、 频谱仪、 示波器、 噪声仪、 矢量仪等， 基于设备监控接口实现对被测设备的控制和响应结果的收集.

图 1 S上变频器插箱测试连接示意图Fig.1 S frequency Upper transducer test link sketch map

1.1 变频器杂波抑制测试

a) 技术指标： ≤-60 dBc(f0±10 MHz)

b) 测试仪器： 信号源、 频谱仪；

c) 测试框图， 如图 1 所示.

d) 测试方法和步骤

信号源频率设置为70 MHz， 幅度为-15 dBm， 把频谱仪的“span”置为20 MHz， 观察频谱仪上的频谱， 记下杂散频谱分量， 测试频率为2 025 MHz， 2 075 MHz， 2 120 MHz， 测试结果记录表如表 1 所示.

表 1 杂波记录表

e) 合格判据

少于等于-60 dBc.

1.2 低速解调器数据处理测试

a) 部分技术指标如下：

1) 帧同步： 帧同步、 旁路可选； 帧同步码组长： 8～64 b， 步进1 bit；

2) 帧长依据卫星需求设定， 最大支持2 048 byte；

3) 帧同步码容错位数： 帧同步码组长20%；

4) Viterbi译码： Viterbi译码、 旁路可选择；

5) 打孔方式1/2, 3/4；

6) RS译码： RS译码、 旁路可选择；

7) 可适应的RS编码方式不少于以下几种： RS(255， 223), RS(255， 239)；

图 2 解调器连接示意图Fig.2 Demodulator link sketch map

8) 级联码： 可适应CCSDS推荐的Viterbi与RS级联码；

9) 译码方式：I,Q分路；I,Q和路.

b) 测试仪器和工具

频谱分析仪、 示波器.

c) 测试简单原理及框图， 如图 2 所示.

d) 测试步骤

按照指标要求设置参数， 执行误码率测试， 检查波形和频谱， 记录误码率测试结果.

e) 合格判据

满足功能指标要求即合格(依项目要求而定， 比如遥测误比特数与总解调比特数之比低于10-5).

2 测试平台设计

2.1 测试环境设计

构建如图 3 所示的测试环境， 使用全频段的测试开关网络(信号工作频率范围: 10 MHz～ 31.5 GHz)+功分器的开关网络设备满足信号链路切换所需的开关矩阵和开关网络， 以便扩展支持C， S， X， Ka等频段的测试要求. 不同频段的线损不同， 在标定后测试软件在指标测试中自动扣除； 在规范端口连接的前提下， 自动测试平台软件通过控制开关网络的输入和输出通道选择， 实现中频、 射频及仪器的信号传输； 基带的指标测试采用开关网络中增加功分器的方式， 实现多路接收信号或多个基带的同步测试. 使用串口服务器， 实现以太网和串口的转换， 以适应不支持以太网的信道设备的监控链路通信， 降低系统复杂性， 并提高系统的扩展性.

图 3 整机测试环境示意图Fig.3 Device test environment link sketch map

2.2 测试平台软件架构设计

现代自动测试系统的发展方向是标准化、 模块化和系列化， 而标准的总线技术和软件技术是实现这“三化”的关键技术[3-4]， 比较成熟的自动化测试平台一般采用插件开发框架， 使系统开发具有更强的可扩展性； 插件是可独立完成某个或一系列功能的模块， 插件之间通过统一的接口即规范式的接口进行组合， 形成一个完整的系统[5]， 本平台设计也遵循这个理念.

自动测试平台的软件层次如图 4 所示， 主要含3个部分， 硬件平台层提供对设备访问的物理接口， 设备驱动层负责对仪器DLL的加载和指令调用， 对设备监控接口的通信， 业务层基于测试用例完成应用层数据的封装， 下发到设备驱动层接口， 并接收和解析来自设备驱动上报的数据.

图 4 自动测试软件层次结构图Fig.4 Automatic test software hiberarchy figure

业务层的基础平台为系统提供架构支持， 并用于定义被测设备编号等基础数据管理. 配置管理基于指标测试项， 完成对被测设备及链路的控制指令下达及响应指令检查、 仪器的控制及响应、 以设备接口的XML文件为基础进行拼帧及解帧处理的方法定义任务， 并定义其测试的流程， 在接口XML改变的情况下， 能够在读取文件时自动基于文件中的指令字段长度及值等信息在不修改代码的情况下动态调整参数设置及响应指令内容. 应用终端在测试执行阶段按照设计的流程有序地调用各控制指令完成测试项. 报表与数据管理负责基于测试结果和指标比较情况生成测试报告等后续数据分析和显示处理.

2.3 业务流程设计

自动测试平台的测试流程设计如图 5 所示， ① 创建待测设备信息； ② 配置测试床， 定义测试项及测试流程、 链路相关控制的指令及参数值以及测试项的指标要求； ③ 运行测试项， 软件按流程进行指标测试； ④ 获取测试结果和指标要求进行指标满足情况的判断， 并输出测试报告.

在测试过程的流程设计中， 采用可定制模式. 在流程定制阶段， 以指标为对象， 由设计人员选择指标及支持该指标的源设备(产生该测试所需信号的源， 比如基带的模拟源或信号源)， 再选择被测设备软件自动加载该源相关的指令序列， 选定后自动显示指令默认值， 供设计人员修改设定； 由流程设计人员依次选择被测设备及指令， 测试过程指令、 测试结果响应、 测试结果比较条件等信息， 并保存该指标测试项， 并支持对流程中指令的复制、 修改， 从而提高指标测试的复用效率.

整机测试有时需要探索指标能够满足时的最大工作边界， 对于这种摸底测试， 在测试指标类型中增加摸底测试类别， 需要采用基于指标测试类别及步进值， 自动依据步进参数循环测试， 待步进到最大值， 或者测试结果已不再满足指标要求时则自动退出循环， 其在测试流程设计中实现.

图 5 自动测试平台设计及执行流程Fig.5 Automatic test platform design and execute flow figure

3 结 论

本自动化测试平台具有良好的扩展性， 创造性地设计了通过设备接口指令对应XML文件的修改， 来适应不同项目的设备整机测试的设备访问接口变化， 在流程定制中增加设备来满足多设备的并发测试要求； 该系统能自动完成设备及仪器参数设置、 测试结果获取， 进行指标符合性检查后， 输出含测试参数、 测试结果和指标符合性结论的测试报告； 基于测试类别和步进参数自动完成指标摸底测试的设计， 使设计师可从报告直接获得产品的性能指标边界； 可定制流程保存为模板， 方便测试项在多批次设备间的测试重用； 除完成设备整机测试外， 该系统也支持链路和系统指标测试任务， 如群时延， 24 h动态等测试项， 可以大大减少测试人员的时间， 从而节约项目成本.

[1] 刘嘉兴. 飞行器测控与信息传输技术[M]. 北京： 国防工业出版社， 2011.

[2] 吴慧伦. 航天测控信道设备和基带设备综合测试系统设计[J]. 电讯技术， 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] 陈亮， 曹兴冈. 基于PXI 总线的电子装备测试系统设计[J]. 科学技术与工程， 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， 孙杰. 自动测试系统集成技术[M]. 北京： 水利电力出版社， 2004.

[5] 陈杰. 自动化测试平台的设计与实现[D]. 成都： 电子科技大学， 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

宋海桥(1976-)， 男， 高级工程师， 硕士， 主要从事航天测控、 卫星应用等领域的软硬件测试研究.

TP29

A

10.3969/j.issn.1671-7449.2017.03.004