CN104463355B - 一种基于测试模型的小卫星测试规划系统 - Google Patents

Abstract

一种基于测试模型的小卫星测试规划系统，包括模型数据库、模型维护单元、测试流程维护单元、测试要求输入单元、测试流程剪裁单元、测试项预规划单元、测试项分析单元、测试流程与测试项分布调整单元、测试流程与测试项分布统计查询单元、测试覆盖性分析单元。本发明采用流程化体系结构设计，将测试规划过程分割成多个子过程，每一个子过程保持一定的功能独立性，单元之间独立性强、耦合性低，同时采用模型数据库的方式实现各不同型号小卫星的灵活配置，能够很好的适应小卫星测试规划，便于对不同小卫星的测试流程进行剪裁、优化，通用性强、灵活性好。

Description

一种基于测试模型的小卫星测试规划系统

技术领域

本发明属于小卫星测试领域，涉及一种小卫星测试系统。

背景技术

随着小卫星批产化、快速化和小卫星总体设计复杂化的不断发展，现有的采用人工进行测试流程剪裁、测试项目设计的方式(在执行到某一测试流程时，再由人工确认下一个测试流程及测试项目)已经不能满足目前的小卫星测试快速化、智能化的需求，并受到人员水平及精力限制，容易造成漏项，时有补充测试的现象出现，亟需通过一种更加智能和便捷的方式，实现小卫星测试规划工作。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于测试模型的通用小卫星测试规划系统，采用模块化设计，能够对测试流程进行合理的设计，有效的提升测试效率。

本发明的技术解决方案是：一种基于测试模型的小卫星测试规划系统，包括模型维护单元、测试流程维护单元、测试要求输入单元、测试流程剪裁单元、测试项预规划单元、测试项分析单元、测试流程与测试项分布调整单元、测试流程与测试项分布统计查询单元、测试覆盖性分析单元、模型数据库，其中：

模型维护单元：包括模型建立模块、模型维护模块以及模型入库模块，其中模型建立模块以卫星平台、分系统、单机三级为构架组织卫星上的被测对象，以外部激励为输入、被测对象反馈为输出，建立各被测对象的测试模型；模型维护模块对被测对象发生改变后的测试模型进行新增或者修改；模型入库模块将模型建立模块和模型维护模块生成的测试模型写入模型数据库进行存储；所述的测试模型为M(P，C，E，T)，其中M为模型，P为当前下行数据，C为控制指令，E为飞行事件，T为时间；不同的E下，与C对应的P组合不同；

测试流程维护单元：按照小卫星测试流程，根据小卫星全寿命周期的测试环节建立完整的测试流程并存储在模型数据库中，并对完整的测试流程进行修改；所述的测试环节包括卫星平台测试、载荷测试、无线测试、EMC试验、应用对接试验、光照试验、力学试验、真空试验、磁试验、可靠性增长试验；

测试要求输入单元：接收外部输入的型号信息和测试项信息，其中型号信息以单机为单位，包括了涉及到的各被测对象，测试项信息为E与C的对应关系的组合；

测试流程剪裁单元：从模型数据库中读取完整的测试流程，根据测试要求输入单元录入的型号信息，对完整的测试流程进行剪裁，去除与型号涉及的被测对象无关的测试环节，得到剪裁后的测试流程并送至模型数据库中存储；

测试项预规划单元：从模型数据库中读取测试项信息，根据测试要求输入单元录入的测试项信息，结合剪裁后的测试流程，以测试覆盖性100％及测试代价最小为原则，对测试项与剪裁后的测试流程进行初步匹配；所述的测试覆盖性100％是以E为序，覆盖所有的C与P的组合，所述的测试代价最小为遍历每个E与所有相关C和P的全组合，无重复、无遗漏；

测试项分析单元：对测试项预规划单元的初步匹配结果，运用指标分析方法对初步匹配结果进行分析，以E为X轴，测试次数为Y轴，生成E的分析结果；以C为X轴，执行次数为Y轴，生成控制指令的分析结果；以剪裁后的测试流程为X轴，E的测试次数为Y轴，C的执行次数为Z轴，生成剪裁后的测试流程的分析结果；

测试流程与测试项分布调整单元：根据测试项分析单元的分析结果，结合单机的加电时间要求、元器件的木桶效应要求、指令的发送频度要求、用户在轨使用模式全覆盖要求对测试项预规划单元初步匹配的结果进行调整，使得调整后的各测试项之间不冲突，并将调整后的测试项与测试流程的分布信息写入数据库；

测试流程与测试项分布统计查询单元：对调整后的测试项分布与测试流程对应情况，以及调整后的测试项的信息进行统计、查询和显示；

测试覆盖性分析单元：对测试流程与测试项分布调整单元输出的调整后的测试项与测试流程的匹配结果进行统计分析，并与判别准则进行比较，如果满足所有的判别准则，则将调整后的测试项与测试流程的匹配结果作为卫星测试流程并输出；如果不满足所有的判别准则，则调用测试流程与测试项分布调整单元再次进行调整，直至统计分析满足判别准则后将测试项与测试流程的匹配结果作为卫星测试流程并输出；所述的判别准则为：a、所有的飞行事件都被覆盖；b、所有的测试项均被分配到测试流程中；

模型数据库：存储模型维护单元生成的测试模型，存储测试流程维护单元生成的测试流程，存储测试要求输入单元生成的测试项信息和型号信息，存储测试项预规划单元生成的测试项与测试流程匹配信息，存储测试流程与测试项分布调整单元输出的测试项与测试流程分布信息。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明通过采用模块化体系结构设计，将测试规划过程分割成多个子单元，每一个子单元保持一定的功能独立性，单元之间独立性强、耦合性低，同时采用模型数据库的方式实现各不同型号小卫星的灵活配置，能够很好的适应不同型号、不同类型小卫星测试规划。通过一种更加智能和便捷的方式，对小卫星进行测试流程、测试项目的规划设计，生成既能满足测试要求同时又能节省人力、物力放入小卫星测试项目分布在指定测试流程的规划结果，按照该结果进行小卫星的测试，可以有效的降低测试费效比，大大提高卫星测试工作的效率。

附图说明

图1为本发明系统的组成结构图；

图2为本发明系统的工作流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明处理系统主要包括模型维护单元、测试流程维护单元、模型数据库、测试要求输入单元、测试流程剪裁单元、测试项预规划单元、测试项分析单元、测试流程与测试项分布调整单元、测试流程与测试项分布统计查询单元、测试覆盖性分析单元。下面对各组成部分进行详细的说明。

模型维护单元主要包含模型建立模块、模型维护模块以及模型入库模块三个部分，模型建立模块以现有小卫星平台为背景，以分系统为单位，单机为原子节点，外部激励(包括操作和指令)为输入、被测对象反馈(包括遥测参数和动作)为输出，建立小卫星测试模型。建立模型主要考虑以下几方面的因素：当前下行数据中的各个参数值、控制指令、飞行事件、时间。其关系可表示如下：M(P，C，E，T)，(M为模型，P为当前下行数据，C为控制指令，E为飞行事件，T为时间)；控制指令(C)与当前下行数据(P)之间为组合关系，即不同的飞行事件(E)下，与控制指令(C)对应的下行数据(P)组合不同。飞行事件是指被测对象在一个特点的工作模式，可以用多个下行数据组合来描述，时间是指一定的时间范围，即被测对象的反馈要在一定的时间范围内有效。模型维护模块主要完成现有模型发生变化后的修改工作或单机产品定型后的新增模型功能；模型入库模块只要完成模型建立模块和模型维护模块生成的测试模型写入模型数据库存储的工作。

测试流程维护单元，按照小卫星测试流程，建立一个涵盖平台测试、载荷测试、无线测试、EMC试验、应用对接试验、光照试验、力学试验(正弦振动、随机振动或噪声试验)、真空(热循环、热平衡)试验、磁试验、可靠性增长试验等小卫星全寿命周期的完整试验流程，将该流程作为最完整的流程(包含所有测试项的流程)，后续的卫星测试流程都是以此流程为标准或者在此流程基础上进行剪裁来完成的。

测试要求输入单元，根据型号总体的测试要求文件，在模型数据库中选取相关单机的测试模型信息，根据型号特点，对单机的测试模型做出相应的修改，输入型号信息及测试项信息并存储在模型数据库中。型号信息为以单机为单位，包括了型号中涉及的全部单机设备信息。测试项为控制指令序列与飞行事件的组合，即一个测试项由多个在不同飞行事件下的控制指令序列组成，每个单机含多个测试项。

流程剪裁单元，读取模型数据库中的测试流程信息，根据测试要求输入单元输出的型号信息，对相关单机进行分析，区分全新开发、局部开发、优化改进等特点对具体型号的完整测试流程进行合理优化、适当剪裁，形成既能满足具体小卫星所有单机测试要求，同时代价最小的具体型号测试流程。即全新开发单机覆盖所有测试流程，不能对除磁试验外的测试流程进行裁剪；局部开发单机对开发部分涉及的测试流程进行覆盖，其他未涉及的测试流程可对真空热平衡试验、磁实验、可靠性增长试验流程进行裁剪；优化改进单机则需要分析优化改进部分涉及的测试流程，如果仅改进软件，则可对真空热循环试验、真空热平衡试验、磁试验、可靠性增长试验、EMC试验进行裁剪；如果涉及到硬件优化改进，则对优化改进部分涉及的测试流程进行覆盖，其他未涉及的测试流程可对真空热平衡试验、磁实验、可靠性增长试验流程进行裁剪。在此基础上，将剪裁后的测试流程写入模型数据库。

测试项预规划单元，根据测试要求输入单元输入的型号信息和测试项信息，结合流程剪裁单元输出的剪裁后试验流程，在测试模型库中读取测试项，以测试覆盖性100％(即以飞行事件E为序，覆盖所有的控制指令(C)与下行数据(P)的组合)及测试代价最小(即每个飞行事件(E)与所有相关控制指令(C)和下行数据(P)的全组合，无重复、无遗漏)的原则，对测试项目与测试流程进行初步匹配。第一步读取第一个测试流程，读取与第一个测试流程相关的飞行事件。第二步根据飞行事件，查询所有相关的测试项目，将测试项目与测试流程关联，并标识为已分配。第三步读取下一个测试流程并找出与之相关的飞行事件。第四步根据飞行事件查询所有未标识成已分配的测试项目并标识为已分配，然后重复第三步，直至遍历所有的测试流程，形成测试项初步匹配结果。

测试项分析单元，对测试项预规划单元初步匹配结果，运用指标分析方法，对同一测试流程，不同型号间的测试强度(测试项的重复率、飞行事件(E)的重复率、控制指令(P)的累计发送次数)进行型号间比较。对同一单机产品在本型号不同测试流程间的测试强度进行型号内流程间比较。以飞行事件为X轴，测试次数为Y轴，以柱状图的形式生成飞行事件的分析结果；以控制指令X轴，测试次数为Y轴，以柱状图的形式生成控制指令的分析结果；以测试流程为X轴，飞行事件个数为Y轴，控制指令执行次数为Z轴，以三维立体柱状图的形式生成测试流程的分析结果。

测试流程与测试项分布调整单元，根据测试项分析单元的分析结果，结合单机的加电时间(两条特定的控制指令之间的时间间隔累加和)要求、元器件的木桶效应要求(在特定的飞行事件下，计算两条特定的控制指令时间累加和)、指令的发送频度要求，用户在轨使用模式全覆盖要求等对测试项预规划单元初步匹配的结果进行调整。如果单机加电时间不足，则在测试流程中增加测试项的测试重复次数；如果不满足元器件的的木桶效应要求，则在特定的飞行事件下，增加测试项的测试重复次数。调整后将测试项与测试流程的分布信息写入数据库。

测试流程与测试项分布统计查询单元，对调整后的测试项分布与流程对应情况、某具体测试流程中测试项、控制指令(P)的发送频度、飞行事件(E)的累计测试次数、单机加电时间(两条特定的控制指令之间的时间间隔累加和)等内容进行统计、查询、显示。

测试覆盖性分析单元，对系统生成的测试项调整单元输出的调整后测试项与测试流程的匹配结果进行统计分析(1、所有的飞行事件是否都被覆盖；2、是否所有的测试项均被分配到测试流程中；)，如果不满足要求，则转到测试流程与测试项分布调整单元再次进行调整；如果能够满足要求，则输出测试流程及其对应的测试项目分布信息。

模型数据库，主要用来存储模型维护单元生成的模型信息，测试流程维护单元生成的测试流程信息，测试要求输入单元生成的测试项信息、型号信息，测试项预规划单元生成的测试项与测试流程匹配信息，测试流程与测试项分布调整单元输出的测试项与测试流程分布信息。

如图2所示，本发明系统的工作流程如下：

1)首先使用模型维护单元和测试流程维护单元进行测试模型维护和测试流程维护。以现有小卫星平台为背景，输入通用的小卫星测试流程和已定型的单机产品测试模型；

2)第二步使用测试要求输入单元，输入具体型号小卫星型号信息，并读取测试模型，根据具体型号测试特定输入其需要进行规划的测试项。

3)第三步使用测试流程剪裁和设计单元，根据具体型号小卫星特点，从数据库中读取测试流程信息，按照流程剪裁原则对通用测试流程进行合理优化、剪裁，形成既能满足具体小卫星测试要求，同时代价最小的测试流程；

4)第四步使用测试项预规划单元，根据测试要求输入的型号信息和测试项信息，结合剪裁后的测试流程，以测试覆盖性100％及测试时间最短为原则，将测试项与测试流程进行初步匹配；

5)第五步进行测试项分析及调整，使用测试项分析单元对测试预规划单元初步匹配后输出的测试项与测试流程分布结果，对测试指令、参数、判据、操作进行分析判断，是否满足要求，要求包括单机加电时间要求，指令测试强度要求，如果满足规划要求则流程规划结束，否则使用测试流程与测试项分布调整单元在相应的测试流程上对测试项目进行增加、修改、删除操作，调整完成的测试项与测试流程分布信息再次发送给测试项分析单元，直至满足要求后流程结束；

6)测试覆盖性分析，分析飞行事件、测试项目的覆盖性，如果不满足要求，则进行测试项调整；如果满足要求，则输出测试流程及其对应的测试项分布。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (1)

1.一种基于测试模型的小卫星测试规划系统，其特征在于：包括模型维护单元、测试流程维护单元、测试要求输入单元、测试流程剪裁单元、测试项预规划单元、测试项分析单元、测试流程与测试项分布调整单元、测试流程与测试项分布统计查询单元、测试覆盖性分析单元、模型数据库，其中：

模型维护单元：包括模型建立模块、模型维护模块以及模型入库模块，其中模型建立模块以卫星平台、分系统、单机三级为构架组织卫星上的被测对象，以外部激励为输入、被测对象反馈为输出，建立各被测对象的测试模型；模型维护模块对被测对象发生改变后的测试模型进行新增或者修改；模型入库模块将模型建立模块和模型维护模块生成的测试模型写入模型数据库进行存储；所述的测试模型为M(P，C，E，T)，其中M为模型，P为当前下行数据，C为控制指令，E为飞行事件，T为时间，是指一定的时间范围，即被测对象的反馈要在一定的时间范围内有效；不同的E下，与C对应的P组合不同；

测试流程维护单元：按照小卫星测试流程，根据小卫星全寿命周期的测试环节建立完整的测试流程并存储在模型数据库中，并对完整的测试流程进行修改；所述的测试环节包括卫星平台测试、载荷测试、无线测试、EMC试验、应用对接试验、光照试验、力学试验、真空试验、磁试验、可靠性增长试验；

测试要求输入单元：接收外部输入的型号信息和测试项信息，其中型号信息以单机为单位，包括了涉及到的各被测对象，测试项信息为E与C的对应关系的组合；

测试流程剪裁单元：从模型数据库中读取完整的测试流程，根据测试要求输入单元录入的型号信息，对完整的测试流程进行剪裁，去除与型号涉及的被测对象无关的测试环节，得到剪裁后的测试流程并送至模型数据库中存储；

测试项预规划单元：从模型数据库中读取测试项信息，根据测试要求输入单元录入的测试项信息，结合剪裁后的测试流程，以测试覆盖性100％及测试代价最小为原则，对测试项与剪裁后的测试流程进行初步匹配；所述的测试覆盖性100％是以E为序，覆盖所有的C与P的组合，所述的测试代价最小为遍历每个E与所有相关C和P的全组合，无重复、无遗漏；

测试项分析单元：对测试项预规划单元的初步匹配结果，运用指标分析方法对初步匹配结果进行分析，以E为X轴，测试次数为Y轴，生成E的分析结果；以C为X轴，执行次数为Y轴，生成控制指令的分析结果；以剪裁后的测试流程为X轴，E的测试次数为Y轴，C的执行次数为Z轴，生成剪裁后的测试流程的分析结果；

测试流程与测试项分布调整单元：根据测试项分析单元的分析结果，结合单机的加电时间要求、元器件的木桶效应要求、指令的发送频度要求、用户在轨使用模式全覆盖要求对测试项预规划单元初步匹配的结果进行调整，使得调整后的各测试项之间不冲突，并将调整后的测试项与测试流程的分布信息写入数据库；

测试流程与测试项分布统计查询单元：对调整后的测试项分布与测试流程对应情况，以及调整后的测试项的信息进行统计、查询和显示；

测试覆盖性分析单元：对测试流程与测试项分布调整单元输出的调整后的测试项与测试流程的匹配结果进行统计分析，并与判别准则进行比较，如果满足所有的判别准则，则将调整后的测试项与测试流程的匹配结果作为卫星测试流程并输出；如果不满足所有的判别准则，则调用测试流程与测试项分布调整单元再次进行调整，直至统计分析满足判别准则后将测试项与测试流程的匹配结果作为卫星测试流程并输出；所述的判别准则为：a、所有的飞行事件都被覆盖；b、所有的测试项均被分配到测试流程中；

模型数据库：存储模型维护单元生成的测试模型，存储测试流程维护单元生成的测试流程，存储测试要求输入单元生成的测试项信息和型号信息，存储测试项预规划单元生成的测试项与测试流程匹配信息，存储测试流程与测试项分布调整单元输出的测试项与测试流程分布信息。