CN105659936B - 一种适用于导航卫星的测控分系统自动化测试系统 - Google Patents

Abstract

一种适用于导航卫星的测控分系统自动化测试系统，包括综合基带设备、变频器、矢量信号分析仪、微波信号源、功率计、频率计，射频通道设备和测试计算机。测控综合基带设备完成中频以下信号的调制、解调，遥测、遥控、测距信号的基带处理；上下变频器完成测控综合基带设备输出、输入信号中频到射频频率的变换；射频通道设备完成射频信号的功率控制、通道切换、信号滤波；矢量信号分析仪、微波信号源、功率计、频率计等通用测试设备作为性能指标测试设备，完成相应的指标测试。所有设备通过自带网口或接口转换设备连入测试系统内部网络，由运行在测试计算机中的系统测试软件统一调度，完成自动化测试。<pb pnum="1" />

Description

一种适用于导航卫星的测控分系统自动化测试系统

技术领域

本发明涉及一种航天器自动化测试系统，特别是一种适用于导航卫星的测控分系统自动化测试系统。

背景技术

为满足导航卫星批产多星并行测试任务，必须在确保测试质量的同时充分利用信息化手段，提高自动化测试水平和数据综合管理水平。测控分系统作为航天器的通信服务系统，除了完成分系统自身的功能和性能指标测试外，还需要长时间为整星测试提供通道监视及遥测数据监视。现有的航天器测控测试系统通用性和自动化程度较低，主要存在以下不足之处：(1)测试系统功能单一，综合性、通用性差，只能针对特定航天器型号的特定测控体制进行测试，造成测试资源的浪费；(2)测试系统在航天器批产测试中互换性差，不能满足批产测试对多星测试任务调度、多星测试数据管理和多阶段数据查询、比对的要求；(3)只能完成功能和性能指标测试，不能对信号和遥测参数进行长期监视；(4)测试只能在本地进行，不能提供远程测试功能等。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种适用于导航卫星的测控分系统自动化测试系统，该测试系统采用通用化设计，操作方便。

本发明的技术解决方案是：一种适用于导航卫星的测控分系统自动化测试系统，包括综合基带设备、变频器、矢量信号分析仪、微波信号源、功率计、频率计，射频通道设备和测试计算机，其中：

测控综合基带设备：通过网络交换机接收测试计算机的测试信号，将测试信号进行调制形成中频信号后送至上变频器；从下变频器接收遥测、遥控、测距信号并进行基带处理后通过网络交换机送至测试计算机；

变频器：包括上变频器和下变频器，完成中频信号和射频信号之间的转换；

射频通道设备：对射频信号进行功率控制、通道切换、信号滤波，并通过射频电缆以有线方式或者通过测试天线以无线传输方式与卫星测控分系统进行信号传输；

矢量信号分析仪、微波信号源、功率计、频率计：作为性能指标测试设备完成频谱纯度、遥测及测距调制度、下行功率、下行频率精度及频率稳定度、OQPSK信号幅度不平衡及相位不平衡的测试，四个设备通过自带网口或接口转换设备连入测试系统内部网络，并送过网络将测试结果送至测试计算机；

测试计算机：运行系统测试软件，根据外部输入的控制指令产生测试信号，将所述测试信号经网络交换机送至测控综合基带设备，同时通过网络交换机接收卫星测控分系统的遥测数据以及矢量信号分析仪、微波信号源、功率计、频率计中的一个或者多个测试结果，将所述的遥测数据或者测试结果进行存储并与相应的参数阈值进行比对，判断测试是否正确。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明硬件构建采用了通用化的设计理念，一套系统可以满足统一载波测控体制、扩频测控体制等多种测控体制的测试要求，提高了测试系统的通用性；设备组成灵活、可靠，互换性好，适用于航天器批产测试模式；

(2)本发明系统既支持本地自动化测试和集中监控管理，也支持整星自动化的远程设置和测试项目引导；

(3)测试软件在控制硬件设备完成自动化测试任务之外，具备卫星型号定义、测试阶段选择、测试任务安排、测试数据管理功能，满足航天器批产测试模式对测试任务调度、多星测试数据管理和多阶段数据比对的要求。

附图说明

图1为本发明的系统体系结构图；

图2为系统硬件设备的组成框图；

图3为测控综合基带设备解调、调制板硬件结构图；

图4为统一载波体制基带信号处理原理框图；

图5为扩频测控体制基带信号处理原理框图；

图6为通用上下行测控开关矩阵备原理框图；

图7为系统测试软件的逻辑结构图。

具体实施方式

如图1所示，本发明系统由地面测控测试设备和系统测试软件组成，通过网络进行通信，相互配合完成整星测试、通道设置及长期监控管理等任务。当需要在设备棚之外进行远程测试任务时，则利用远程自动化终端通过本地测试软件进行测试。

本发明的系统硬件设备组成框图如图2所示，包括综合基带设备、变频器、矢量信号分析仪、微波信号源、功率计、频率计，射频通道设备和测试计算机，其中：测控综合基带设备：通过网络交换机接收测试计算机的测试信号，将测试信号进行调制形成中频信号后送至上变频器；从下变频器接收遥测、遥控、测距信号并进行基带处理后通过网络交换机送至测试计算机；变频器：包括上变频器和下变频器，完成中频信号和射频信号之间的转换；射频通道设备：对射频信号进行功率控制、通道切换、信号滤波，并通过射频电缆以有线方式或者通过测试天线以无线传输方式与卫星测控分系统进行信号传输；矢量信号分析仪、微波信号源、功率计、频率计：作为性能指标测试设备完成频谱纯度、遥测及测距调制度、下行功率、下行频率精度及频率稳定度、OQPSK信号幅度不平衡及相位不平衡的测试，四个设备通过自带网口或接口转换设备连入测试系统内部网络，并送过网络将测试结果送至测试计算机；测试计算机：运行系统测试软件，根据外部输入的控制指令产生测试信号，将所述测试信号经网络交换机送至测控综合基带设备，同时通过网络交换机接收卫星测控分系统的遥测数据以及矢量信号分析仪、微波信号源、功率计、频率计中的一个或者多个测试结果，将所述的遥测数据或者测试结果进行存储并与相应的参数阈值进行比对，判断测试是否正确。

其中，测控综合基带是整个系统的核心，由两块信号处理板和一块计算机主板构成。两块信号处理板分别为宽带接收处理板和宽带调制处理板。宽带接收处理板和宽带调制处理板硬件结构如图3所示。宽带接收处理板基于当前主流的PC兼容架构，应用CompactPCI总线接口，采用的大规模现场可编程门阵列FPGA和高速数字信号处理器DSP为核心，实现各种复杂算法和宽带信息处理功能。硬件上具有多路中频输入、多路中频/视频输入、多路高速DA输出、多路低速DA输出以及数字信号输入输出接口能力，多路中频信道采用一体化结构设计，并放置在屏蔽盒中，确保各通道之间具有良好的隔离度。每路中频信道都由可调增益放大器和带通滤波器组成，具有信号动态调整能力，输出固定电平的70MHz信号至数字信号处理单元；宽带调制处理板由大规模可编程逻辑器件FPGA、高速数据处理器DSP、DAC、数字正交变频器以及信道处理模块构成，完成遥控和上行测量信号的基带生成和中频调制输出，硬件上具有多路基带信号输入、多路中频调制信号输出以及数字信号输入输出接口；计算机主板与常用主板配置相同。通过加载FPGA和DSP中不同的基带软件，可以在同一硬件平台上实现统一载波体制和扩频体制等多种测控体制的基带处理要求，实现了测控分系统地面遥测、遥控、测距等基带信号处理的通用化设计要求。其中，宽带调制处理板统一载波体制和扩频体制基带信号处理的原理框图分别如图4、图5所示。上变频器将70MHz的上行中频已调信号变频至S频段，具体频点根据不同卫星可做相应设置。下变频器将S频段下行信号变频为70MHz的下行中频已调信号，具体频点根据不同卫星可做相应设置。

射频通道设备主要完成卫星上下行射频信号的功率控制、通道切换、滤波分路、混频等功能。采用通用化设计方案，将通用和专用功能分别设计成测控上下行开关矩阵和射频接口单元两个独立的机箱。这种设计使得宽带测控开关矩阵可以在不同频段卫星测试时具有可互换性，再由射频接口单元完成与特定被测卫星频点、通道数有关的滤波、分路、合路等功能，从而提高了设备的通用性，减小了设备体积，特别适用于航天器的批产测试任务。其中，测控开关矩阵主要由宽带程控衰减器、微波开关、分路器、合路器及控制驱动电路组成，实现对射频上、下行信号的增益控制和通道选择，其原理框图如图6所示，包含上行和下行两个通道，上行通道实现控制上行测量和自校状态的切换、控制上行信号功率电平、提供上行信号的频谱监视端口、控制70MHz上行不同测控体制信号的切换。下行通道实现控制下行测量和自校状态的切换、控制下行信号功率电平、提供下行信号的频谱监视端口、控制下行不同测控体制信号的切换。射频接口单元由滤波器、分路器、合成器组成，实现固定中频滤波或射频滤波，并提供信号的分路合路功能。

本发明的系统测试软件实现自动化测试及数据综合管理功能，分为测试计划管理模块、测试项目定义模块、测试设备管理模块、测控通道数据比对模块及总控遥测数据监视模块、测试项目执行模块、测试指令参数表、遥测参数表和测试参数配置模块、测试信息统计模块、远程通讯及命令分析模块、用户管理模块九个主要功能模块，具备卫星型号定义、测试阶段选择、测试任务安排及测试数据管理功能；指令参数表、遥测参数表、测试常量系数表等的维护功能；测控通道设置及状态监控功能；整星自动化的远程设置和测试项目引导功能；测试设备管理功能和用户管理功能，其逻辑结构如图8所示。根据测试项目，调用测试系统中的一个或者多个设备参与项目测试；测试时，根据外部输入的控制指令产生测试信号，将所述测试信号经网络交换机送至测控综合基带设备，同时通过网络交换机接收卫星测控分系统的遥测数据以及矢量信号分析仪、微波信号源、功率计、频率计中的一个或者多个测试结果，将所述的遥测数据或者测试结果进行存储并与相应的参数阈值进行比对，判断测试是否正确。

本发明未详细描述内容为本领域技术人员公知技术。

Claims (1)

1.一种适用于导航卫星的测控分系统自动化测试系统，其特征在于包括测控综合基带设备、变频器、矢量信号分析仪、微波信号源、功率计、频率计，射频通道设备和测试计算机，其中：

测控综合基带设备：通过网络交换机接收测试计算机的测试信号，将测试信号进行调制形成中频信号后送至上变频器；从下变频器接收遥测、遥控、测距信号并进行基带处理后通过网络交换机送至测试计算机；

变频器：包括上变频器和下变频器，完成中频信号和射频信号之间的转换；

射频通道设备：对射频信号进行功率控制、通道切换、信号滤波，并通过射频电缆以有线方式或者通过测试天线以无线传输方式与卫星测控分系统进行信号传输；

矢量信号分析仪、微波信号源、功率计、频率计：作为性能指标测试设备完成频谱纯度、遥测及测距调制度、下行功率、下行频率精度及频率稳定度、OQPSK信号幅度不平衡及相位不平衡的测试，四个设备通过自带网口或接口转换设备连入测试系统内部网络，并通过网络将测试结果送至测试计算机；

测试计算机：运行系统测试软件，根据外部输入的控制指令产生测试信号，将所述测试信号经网络交换机送至测控综合基带设备，同时通过网络交换机接收卫星测控分系统的遥测数据以及矢量信号分析仪、微波信号源、功率计、频率计中的一个或者多个测试结果，将所述的遥测数据或者测试结果进行存储并与相应的参数阈值进行比对，判断测试是否正确。