CN102915029B - 一种基于可重复使用航天器的航电系统自动化测试平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于可重复使用航天器的航电系统自动化测试平台，包括接口适配器、专用测试设备、光电隔离网络和测试终端。本发明根据航天器分系统多、分布分散等特点，统一了综合测试平台的适配器，减少了地面设备种类，实现各系统功能模块化，体系结构一体化，可以自动生成和改变输入信号或激励源、自动控制被测对象输入和输出的通断、自动测量和记录输出信号、自动对测量数据进行处理、自动判读测试设备的工作状态、自动执行测试程序、自动判断测试数据，从而缩短了测试系统的构建时间，解决了分布式远程测试问题，该测试系统具有较强的通用性和灵活性，并且测试效率高，减少了测试人员的工作量，可以提高测试质量和测试效率。

Description

一种基于可重复使用航天器的航电系统自动化测试平台

技术领域

本发明涉及一种自动化测试平台，尤其涉及一种基于可重复使用航天器的航电系统自动化测试平台，属于自动化测试领域。

背景技术

在国内外航天技术的研究中，可重复使用航天器作为一个复杂的系统，其设计研制的每一个阶段几乎都离不开测试。通过测试，可充分暴露航天器的设计和生产工艺缺陷，发现电子器件的早期失效和软件的不足，确保飞行器产品质量。

航天器电气综合系统(简称航电综合系统)包括导航、制导及控制(GNC)系统、测控通信分系统、数据管理分系统、电源及配电分系统、健康管理分系统以及射频通道分系统等。航电综合分系统进行集成后，需要进行综合测试，以验证各分系统间电气性能匹配性、接口正确性、兼容性等性能。检测各分系统性能是否达到所要求的技术指标，特别是航天器经受各种地面模拟环境考验后，检测其性能是否恶化。通过综合测试，使不符合技术条件的性能、不完善的功能、不匹配的电气接口以及设计缺陷都到暴露，加以改进。由于其所含分系统多，且各分系统测试相对独立，可重复使用航天器由运载火箭发射时，为确保人员安全，测试设备距离飞行器远、且离散分布。目前，航天器航电综合测试系统存在一些不足：各分系统适配器众多，通用性不强；人为干预较多，自动化和智能程度不高，测试工作量大，测试效率低，测试质量低；开放性和灵活性不够强。因此，自动化、智能化的测试平台是可重复使用航天器航电综合系统自动化测试需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：克服现有技术的不足，提供一种基于可重复使用航天器的航电系统自动化测试平台，具有测试自动化、设备模块化、系统集成化等特点，减少了测试人员的工作量，提高了测试质量和测试效率。

本发明的技术解决方案是：一种基于可重复使用航天器的航电系统自动化测试平台，包括接口适配器、专用测试设备、光电隔离网络和测试终端；

测试终端包括总控计算机、测试服务器、测试数据库和多媒体显示器，总控计算机、测试服务器和多媒体显示器通过光电隔离网络与专用测试设备进行连接，总控计算机用于向专用测试设备发出测试指令，向等效器发出控制指令，总控计算机发出的测试指令和控制指令通过测试服务器进行自动转发，测试服务器根据指令特征自动转发给相应的专用测试设备和等效器，测试服务器接收测试数据、射频测试数据和控制指令执行信息并存入测试数据库中，测试数据库自动判断控制指令执行信息、测试数据和射频测试数据的正确性，多媒体显示器用于显示测试数据、射频测试数据和指令执行信息；

专用测试设备：包括供配电测试设备、遥测遥控测试设备、GNC系统测试设备、数管测试设备、健康管理测试设备和射频通道测试设备，专用测试设备通过光电隔离网络接收测试服务器转发的测试指令和控制指令，专用测试设备一方面将控制指令转发至接口适配器，同时根据测试指令由供配电测试设备、遥测遥控测试设备、GNC系统测试设备、数管测试设备和健康管理测试设备实时采集等效器反馈回的测试数据以及控制指令执行信息，测试数据和控制指令执行信息通过光电隔离网络发送至测试服务器；射频通道测试设备通过光电隔离网络接收测试服务器转发过来的测试指令，根据测试指令通过射频电缆或天线向等效器发送射频信号，同时射频通道测试设备接收由等效器反馈回的射频测试数据，并将射频测试数据通过光电隔离网络发送至测试服务器；

光电隔离网络：用于专用测试设备和测试终端之间的通信和信号隔离；

接口适配器：将专用测试设备转发的控制指令上传至可重复使用航天器等效器中，等效器根据控制指令进行动作，接口适配器将等效器的测试数据和指令执行信息进行调理转换为专用测试设备能够测量的电信号。

所述接口适配器由模拟量信号调理电路、光电隔离电路、离散量接口电路、多路复用器、多路开关、脉宽检测电路、并串转换电路、运算放大器、A/D采集单元和CPU组成，以模拟量形式存在的测试数据经模拟量信号调理电路进行降压处理以及光电隔离电路进行隔离后，进入多路复用器的输入端，CPU控制多路复用器的地址选通，多路复用器将模拟量信号逐路选通后输出，逐路选通后的模拟量信号经功率放大器放大后由A/D采集单元进行采集转换成并行数字量信号，最后由CPU进行打包处理后下传至专用测试设备；以离散量信号形式存在的控制指令执行信息首先经接口电路进行处理，经处理后的一部分控制指令执行信息由脉宽检测电路进行脉宽检测后传输至CPU，另一部分不需脉宽检测的控制指令执行信息进入多路开关的输入端，多路开关根据CPU的触发时序逐路选通后将控制指令执行信息输出，输出的控制指令执行信息经并串转换电路转换后传输至CPU，CPU将经过脉宽检测的控制指令执行信息和经并串转换的控制指令执行信息进行打包处理后下传至专用测试设备。

本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明根据可重复使用航天器分系统多、分布分散等特点，统一了综合测试平台的适配器，减少了地面设备种类，实现各系统功能模块化，体系结构一体化，可以自动生成和改变输入信号或激励源、自动控制被测对象输入和输出的通断、自动测量和记录输出信号、自动对测量数据进行处理、自动判读测试设备的工作状态、自动执行测试程序、自动判断测试数据，从而缩短了测试系统的构建时间，解决了分布式远程测试问题，该测试系统具有较强的通用性和灵活性，并且测试效率高，减少了测试人员的工作量，可以提高测试质量和测试效率。

附图说明

图1为本发明的组成结构框图；

图2为本发明接口适配器的组成结构图。

具体实施方式

下面就结合附图对本发明做进一步介绍。

可重复使用航天器航电综合系统自动化测试平台是一个技术复杂、规模庞大的平台。测试平台在电气性能测试中需要完成对航天器的各种信号检测、状态控制、测量与测试、参数监视、测试过程管理、时间基准、数据记录与归档和对检测设备活动的支持等；还要实现各种模拟，激励和仿真功能。自动化测试平台包括处理能力很强的总控设备，用来实现对整个平台的自动综合管理，还包含有多种类型的专用测试设备，用来实现对可重复使用航天器各分系统的检测。可重复使用航天器航电综合系统自动化测试平台按照功能进行模块化设计，分为总控计算机、测试服务器、监控终端、各分系统(电源配电、GNC、测控通信、数据管理、健康管理等)专用测试设备(OCOE)。可重复使用航天器航电综合系统自动化测试平台组成框图如图1所示。

测试终端包括总控计算机、测试服务器、测试数据库和多媒体显示器，总控计算机、测试服务器和多媒体显示器通过光电隔离网络与专用测试设备进行连接，总控计算机实现对综合测试平台的自动化综合管理，用于向专用测试设备发出测试指令，向等效器发出控制指令；

测试服务器是自动化测试平台的数据处理中心，总控计算机发出的测试指令和控制指令通过测试服务器进行自动转发，测试服务器根据指令特征自动转发给相应的专用测试设备和等效器，测试服务器接收测试数据、射频测试数据和控制指令执行信息并存入测试数据库中，测试数据库自动判断控制指令执行信息、测试数据和射频测试数据的正确性；

监控终端是自动化测试平台所有测试信息的显示设备，是最直接的人机交互界面。多媒体显示器用于显示测试数据、射频测试数据和指令执行信息，能够对航天器总体工作状态、各设备工作状态、地面综合测试设备工作状态、测试过程、测试数据判读情况等进行直观的可视化显示。所有的测试状态均可以在监控终端上进行监视，并采用文本、图形、图表及曲线等多种手段显示测试数据，便于用户对测试结果的获取、判断，便于测试人员及时发现测试过程中的各种问题。测试人员从中可监视测试数据和等效器的工作状态，掌握测试进程与结果。

根据预先制订的测试程序，由测试服务器向专用测试设备转发控制命令和测试指令；各分系统专用测试设备(OCOE)收到测试命令后自动进行相应操作，并将操作进程相关测试数据实时送回测试服务器；测试服务器收集所有测试设备的状态与数据，由测试数据库自动判断各种指令的执行结果、航天器与地面设备的状态，以及测试数据的正确性；根据判断结果自动进行下一步操作或发送报警信息进入异常处理模式；可重复使用航天器测试数据库主要包括测试数据的正常值、预警值、开机值、相关遥测、控制命令对应的遥测波段、正确执行命令后的数据值，以及判断时间和测试中允许的状态等信息。

专用测试设备：包括供配电测试设备、遥测遥控测试设备、GNC系统测试设备、数管测试设备、健康管理测试设备和射频通道测试设备，专用测试设备通过光电隔离网络接收测试服务器转发的测试指令和控制指令，专用测试设备一方面将控制指令转发至接口适配器，同时根据测试指令由供配电测试设备、遥测遥控测试设备、GNC系统测试设备、数管测试设备和健康管理测试设备实时采集等效器反馈回的测试数据以及控制指令执行信息，测试数据和控制指令执行信息通过光电隔离网络发送至测试服务器；射频通道测试设备通过光电隔离网络接收测试服务器转发过来的测试指令，根据测试指令通过射频电缆或天线向等效器发送射频信号，同时射频通道测试设备接收由等效器反馈回的射频测试数据，并将射频测试数据通过光电隔离网络发送至测试服务器；

供配电测试设备主要有太阳电池模拟器、地面供电设备、采集控制设备、及测试计算机等组成，完成飞行器地面测试供电、供配电控制和有线参数测量。遥测遥控测试设备主要由综合基带设备、测试计算机等设备组成，提供无线上、下行通道，完成下行遥测信号解调、数据解帧，上行遥控指令发送、调制。射频通道测试设备由射频通道设备(变频器、射频开关矩阵、射频接口单元、测试天线)、射频性能通用测试仪器(频谱分析仪等)等组成。数管测试设备主要由数管地面数据接收计算机组成。控制系统测试设备主要由敏感器信号源、执行机构信号采集设备(舵机、太阳电池阵驱动机构等信号采集)、动力学计算机、主控计算机等组成，完成飞行器控制系统开路、闭路测试，提供模拟激励信号，采集执行机构的执行状态信号，闭环测试飞行器上设备设计的正确性及控制精度。

光电隔离网络：用于专用测试设备和测试终端之间的通信和信号隔离，可以消除地面测试系统内部的地线电流环，减少设备间的信号和地线干扰。

接口适配器：将专用测试设备转发的控制指令上传至可重复使用航天器等效器中，等效器根据控制指令进行动作，接口适配器将等效器的测试数据和指令执行信息进行调理转换为专用测试设备能够测量的电信号。

如图2所示，接口适配器由模拟量信号调理电路、光电隔离电路、离散量接口电路、多路复用器、多路开关、脉宽检测电路、并串转换电路、运算放大器、A/D采集单元和CPU组成，以模拟量形式存在的测试数据经模拟量信号调理电路进行降压处理以及光电隔离电路进行隔离后，进入多路复用器的输入端，CPU控制多路复用器的地址选通，多路复用器将模拟量信号逐路选通后输出，逐路选通后的模拟量信号经功率放大器放大后由A/D采集单元进行采集转换成并行数字量信号，最后由CPU进行打包处理后下传至专用测试设备；以离散量信号形式存在的控制指令执行信息首先经接口电路进行处理，经处理后的一部分控制指令执行信息由脉宽检测电路进行脉宽检测后传输至CPU，另一部分不需脉宽检测的控制指令执行信息进入多路开关的输入端，多路开关根据CPU的触发时序逐路选通后将控制指令执行信息输出，输出的控制指令执行信息经并串转换电路转换后传输至CPU，CPU将经过脉宽检测的控制指令执行信息和经并串转换的控制指令执行信息进行打包处理后下传至专用测试设备。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (2)

1.一种基于可重复使用航天器的航电系统自动化测试平台，其特征在于：包括接口适配器、专用测试设备、光电隔离网络和测试终端； 

测试终端包括总控计算机、测试服务器、测试数据库和多媒体显示器，总控计算机、测试服务器和多媒体显示器通过光电隔离网络与专用测试设备进行连接，总控计算机用于向专用测试设备发出测试指令，向等效器发出控制指令，总控计算机发出的测试指令和控制指令通过测试服务器进行自动转发，测试服务器根据指令特征自动转发给相应的专用测试设备和等效器，测试服务器接收测试数据、射频测试数据和控制指令执行信息并存入测试数据库中，测试数据库自动判断控制指令执行信息、测试数据和射频测试数据的正确性，多媒体显示器用于显示测试数据、射频测试数据和指令执行信息； 

专用测试设备：包括供配电测试设备、遥测遥控测试设备、GNC系统测试设备、数管测试设备、健康管理测试设备和射频通道测试设备，专用测试设备通过光电隔离网络接收测试服务器转发的测试指令和控制指令，专用测试设备一方面将控制指令转发至接口适配器，同时根据测试指令由供配电测试设备、遥测遥控测试设备、GNC系统测试设备、数管测试设备和健康管理测试设备实时采集等效器反馈回的测试数据以及控制指令执行信息，测试数据和控制指令执行信息通过光电隔离网络发送至测试服务器；射频通道测试设备通过光电隔离网络接收测试服务器转发过来的测试指令，根据测试指令通过射频电缆或天线向等效器发送射频信号，同时射频通道测试设备接收由等效器反馈回的射频测试数据，并将射频测试数据通过光电隔离网络发送至测试服务器； 

光电隔离网络：用于专用测试设备和测试终端之间的通信和信号隔离； 

接口适配器：将专用测试设备转发的控制指令上传至可重复使用航天器等效器中，等效器根据控制指令进行动作，接口适配器将等效器的测试数据和指令执行信息进行调理转换为专用测试设备能够测量的电信号。 

2.根据权利要求1所述的一种基于可重复使用航天器的航电系统自动化测试平台，其特征在于：所述接口适配器由模拟量信号调理电路、光电隔离电路、离散量接口电路、多路复用器、多路开关、脉宽检测电路、并串转换电路、运算放大器、A/D采集单元和CPU组成，以模拟量形式存在的测试数据经模拟量信号调理电路进行降压处理以及光电隔离电路进行隔离后，进入多路复用器的输入端，CPU控制多路复用器的地址选通，多路复用器将模拟量信号逐路选通后输出，逐路选通后的模拟量信号经功率放大器放大后由A/D采集单元进行采集转换成并行数字量信号，最后由CPU进行打包处理后下传至专用测试设备；以离散量信号形式存在的控制指令执行信息首先经接口电路进行处理，经处理后的一部分控制指令执行信息由脉宽检测电路进行脉宽检测后传输至CPU，另一部分不需脉宽检测的控制指令执行信息进入多路开关的输入端，多路开关根据CPU的触发时序逐路选通后将控制指令执行信息输出，输出的控制指令执行信息经并串转换电路转换后传输至CPU，CPU将经过脉宽检测的控制指令执行信息和经并串转换的控制指令执行信息进行打包处理后下传至专用测试设备。