CN107403044B - 面向卫星导航系统协议测试的通用接口实现方法 - Google Patents

Abstract

一种面向卫星导航系统协议测试的通用接口实现方法，其步骤为：S1：层次化构建ICD结构模板；S2：基于面向对象思想构建通用化的ICD录入模板；S3：采用碎片化编辑与组装方法对帧结构格式进行定义；S4：基于XML文件系统对ICD模板进行分类管理，实现仅通过接口设计界面即可完成对各类ICD模板的分类管理功能；S5：建立ICD模板可编程信息接口组件模型，实现卫星导航系统协议接口的自动化测试。本发明具有易推广和使用、自动化测试效率高等优点。

Description

面向卫星导航系统协议测试的通用接口实现方法

技术领域

本发明主要涉及到卫星导航系统领域，特指一种面向卫星导航系统协议测试的通用接口设计方法，主要是为实现卫星导航各分系统间信息接口格式的灵活设计与管理，以及信息接口的自动化测试技术，提出的一种通用化的卫星导航系统信息接口格式设计与实现方法。

背景技术

卫星导航系统中的信息接口交互是严格按照接口控制文件(ICD，InterfaceControl Document)的方式实现的。基于ICD的卫星导航系统接口设计，减少了由于接口不一致引起的一系列问题，已经在国内外导航领域中普遍被应用。但同时，卫星导航系统的ICD类型是繁杂庞多的。按照不同的导航系统分，ICD可被划分为北斗卫星系统ICD、GPS系统ICD、GLONASS系统ICD和伽利略卫星导航系统ICD等；按照不同的版本分，ICD可被划分为ICD1.0版、ICD2.0版、ICD3.0版等；按照信息接口所属的不同分系统分，ICD可被划分为空间段之间ICD、空间段与地面控制段之间ICD、空间段与用户段之间ICD和地面控制段与用户段之间ICD等。

然而目前这些ICD仍采用传统的Word纸质或电子文档形式记录和保存，在一定程度上造成了开发与应用的不便。ICD设计人员需要花费大量精力去重复定义已有ICD通用格式；同时，一旦信息接口中的类型改变或者参数有所变动，就需重新设计，灵活性差。用户在查找所需1CD的具体信息节点时，费时又费心。另外，目前卫星导航系统接口测试自动化程度低，接口格式代码采用人工编辑形式，造成工作量大、误敲率高，致使设计与测试不一致等诸多问题。

为此，需要设计一种适用于卫星导航系统的、通用的、灵活的、易懂的、重复量低的、能够被仿真测试程序调用的卫星导航系统信息接口设计与实现方法，来有效提高卫星导航系统中各类ICD的定义、查找、管理、应用效率，真正方便广大卫星导航系统ICD设计与应用人员。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种易推广和使用、自动化测试效率高的面向卫星导航系统协议测试的通用接口实现方法，主要用来实现卫星导航领域ICD(Interface Control Document，接口控制文档)格式的灵活设计与管理，同时提高卫星导航领域协议接口的自动化测试效率。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种面向卫星导航系统协议测试的通用接口实现方法，其步骤为：

S1：层次化构建ICD结构模板；

S2：基于面向对象思想构建通用化的ICD录入模板；

S3：采用碎片化编辑与组装方法对帧结构格式进行定义；

S4：基于XML文件系统对ICD模板进行分类管理，实现仅通过接口设计界面即可完成对各类ICD模板的分类管理功能；

S5：建立ICD模板可编程信息接口组件模型，实现卫星导航系统协议接口的自动化测试。

即：提供ICD模板标准电子文档输出功能，功能实现主要涉及对ICD模型和标准文档编辑算法的设计；设计ICD模板可编程组件模型，实现内部模板编辑模块、模板装配模块和模板显示模块的灵活调用，以及外部卫星导航系统信息接口编解码程序和卫星导航系统信息接口测试评估程序的灵活调用。

作为本发明的进一步改进：所述步骤S2中，针对各层ICD结构模板，首先提取该层信息接口内容的共性，将其抽象成属性和方法，然后新建一模板类，将抽象信息封装在该模板类中，最后设计与其属性相关的人机交互界面，实现模板类的属性赋值功能。

作为本发明的进一步改进：所述步骤S3中包括对ICD碎片模板编辑、ICD碎片模板保存、ICD通用模板复用、ICD碎片模板组装和ICD完整模板保存；所述ICD碎片模板包含通用数据片和非通用数据片。

作为本发明的进一步改进：所述步骤S1中，将ICD结构模板分为系统层、业务层、网络层、帧结构层、数据片层和参数层，每层定义与之相适应的1CD格式内容。

作为本发明的进一步改进：所述系统层主要描述接口信息的发送端和接收端；所述业务层主要描述该类接口信息所属的业务类别；所述网络层描述了信息接口的传输协议、传输形式、帧的发送频度、发送速率等；帧结构层为ICD格式的主要部分，该层规定了ICD中每一个参数顺序和信息内容，具体由数据片层和参数层实现；所述数据片层对ICD格式中每一有实际意义的参数集进行描述；所述参数层描述ICD格式中的最小单位。

作为本发明的进一步改进：所述ICD模板的设计步骤为：

S1001：针对每一层ICD结构模板进行抽象，提出该层信息中的共有属性和方法；

S1002：新建ICD模板类，对抽象出的层级属性和方法进行封装；

S1003：基于新建模板类进行人机界面交互设计。

作为本发明的进一步改进：在进行动态帧结构编辑与组装时，包括ICD碎片模板编辑与组装方法和基于碎片化思想的ICD模板更新方法；ICD碎片模板编辑与组装方法具体步骤为：

S2001：ICD模板编辑，即通过人机交互界面，对ICD参数、通用数据片和非通用数据片进行编辑；

S2002：ICD碎片模板保存，即将编辑好的通用数据片和非通用数据片存储到ICD碎片模板管理模块中；

S2003：ICD通用数据片复用与ICD碎片模板组装；从ICD碎片模板管理模块中提取所需的通用数据片和非通用数据片，并按照所需顺序与其它ICD参数进行组装；

S2004：ICD完整模板保存。

作为本发明的进一步改进：基于碎片化思想的ICD模板更新步骤为：

S3001：从ICD碎片模板管理模块中读取所需修改的数据片；

S3002：将编辑好的碎片模板存储到ICD碎片模板管理模块中；

S3003：ICD碎片模板组装；

S3004：ICD完整模板保存；

S3005：随着ICD碎片库逐渐增加，完成一个ICD模板的编辑就可以利用更多已有的ICD碎片，工作量逐步递减。

作为本发明的进一步改进：在进行基于XML文件系统ICD模板管理的步骤为：

S4001：XML格式ICD模板数据库文档读取。ICD管理模块在系统启动时读取XML格式ICD模板数据库文档，包括完整的ICD模板与ICD碎片模板，形成树形结构的可视化管理系统；

S4002：新ICD模板编辑存储。通过ICD编辑模块进行新类型ICD模板设计，根据需求可以从ICD碎片管理部分获取有用碎片用于编辑ICD模板，编辑完成的ICD模板存放到Windows资源管理器某路径下，并同时在ICD模板管理系统中记录了该ICD模板的分类存储情况信息；

S4003：已有ICD模板的获取与编辑。当需要对已有ICD模板进行查看、修改、更新操作时，可直接在ICD管理模块中通过直接查找或检索方式获取到需要的ICD模板存储情况信息，系统内部会在计算机本地根据ICD模板存储信息找到并在ICD编辑模块中打开对应ICD模板文件，完成后更新本地ICD模板文件和ICD管理模块存储信息；

S4004：XML格式ICD模板数据库文档保存。当系统退出时，ICD管理模块自动把ICD管理模块的信息保存到计算机本地的XML格式ICD模板数据库文档中，实现数据库的更新。到此即实现了基于XML格式文档的ICD模板管理方法。

作为本发明的进一步改进：在进行ICD模板的标准电子文档输出时，具体步骤为：

S5001：通过人机界面交互，对ICD格式进行编辑；

S5002：设计界面与后台代码绑定，将编辑的ICD格式转换为ICD模型代码；

S5003：设计标准电子文档编辑算法，包括Word文档编辑算法和XML转换算法；

S5004：设计标准电子文档生成算法，利用ICD模型和标准电子文档编辑算法实现标准电子文档生成功能；

S5005：标准电子文档的输出。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的面向卫星导航系统协议测试的通用接口实现方法，采用层次化设计结构，方便了解整体结构，并能迅速定位所需节点；基于面向对象思想设计ICD录入模板，通用性强，适用于卫星航领域所有信息接口格式的定义。

2、本发明的面向卫星导航系统协议测试的通用接口实现方法，提出帧/包结构碎片化编辑方法，提高了通用信息接口格式的复用率，降低了ICD格式录入时间，方便ICD格式版本更新。

3、本发明的面向卫星导航系统协议测试的通用接口实现方法，提出基于XML文件系统的ICD模板管理，方便文件检索；提供ICD模板标准电子文档(XML格式文档、Word格式文档)输出功能，提高ICD格式的可读性和利用率。

4、本发明的面向卫星导航系统协议测试的通用接口实现方法，提供ICD模板可编程组件模型，实现ICD设计管理工具内部模块和外部卫星导航系统信息接口编解码程序和测试程序的调用，便于程序利用电子化的ICD格式实现自动翻译功能，提高信息接口的自动化测试效率。

5、本发明的面向卫星导航系统协议测试的通用接口实现方法，实现了卫星导航领域ICD格式的灵活设计与管理，能够为卫星导航领域信息接口的自动化仿真与测试提供组件模型，同时提高了卫星导航领域信息接口的自动化测试效率。

附图说明

图1是本发明卫星导航系统信息接口实现方法的流程示意图。

图2是本发明在具体实施例中层次化的ICD模板结构设计示意图。

图3是本发明在具体实施例中通用化的ICD模板设计示意图。

图4是本发明在具体实施例中动态帧(包)结构编辑与组装方法示意图。

图5是本发明在具体实施例中基于XML文件系统ICD模板管理示意图。

图6是本发明在具体实施例中ICD模板可编程组件模型功能示意图。

图7是本发明在具体实施例中基于新方法的ICD格式编辑与版本更新应用示意图。

具体实施方式

以下将结合具体实施方式和说明书附图对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的面向卫星导航系统协议测试的通用接口实现方法，具体步骤为：

S1：层次化构建ICD结构模板，将ICD结构模板分为系统层、业务层、网络层、帧(包)结构层、数据片层和参数层，每层需定义与之相适应的ICD格式内容；

S2：基于面向对象思想构建通用化的ICD录入模板，即针对各层ICD结构模板，首先提取该层信息接口内容的共性，将其抽象成属性和方法，然后新建一模板类，将抽象信息封装在该模板类中，最后设计与其属性相关的人机交互界面，实现模板类的属性赋值功能；

S3：采用碎片化编辑与组装方法对帧(包)结构格式进行定义，该方法又可细分为以下几个步骤：ICD碎片模板(包含通用数据片和非通用数据片)编辑、ICD碎片模板保存、ICD通用模板复用、ICD碎片模板组装和ICD完整模板保存；

S4：基于XML文件系统对ICD模板进行分类管理，实现仅通过信息接口设计工具界面即可完成对各类ICD模板的分类管理功能；

S5：建立ICD模板可编程信息接口组件模型，实现卫星导航系统协议接口的自动化测试。

即：提供ICD模板标准电子文档输出功能，功能实现主要涉及对ICD模型和标准文档编辑算法(Word文档编辑算法、XML算法)的设计；设计ICD模板可编程组件模型，实现内部模板编辑模块、模板装配模块和模板显示模块的灵活调用，以及外部卫星导航系统信息接口编解码程序和卫星导航系统信息接口测试评估程序的灵活调用。

由上可知，本发明在总体上分为ICD模板设计和ICD模板实现两大块。

在ICD模板设计方面，主要的设计与创新就在于：

(1)采用层次化结构设计，将ICD格式信息分为系统层信息、业务层信息、网络层信息和帧(包)结构层信息，并在帧(包)结构层中具体定义数据片层信息和参数层信息；

(2)采用面向对象思想构建各层模板参数，使ICD模板具备更强的通用性；

(3)在卫星导航系统中，由于同一收发系统间的ICD格式具有很大的相似性，因此设计了ICD碎片化编辑与组装思想，用以提高通用格式的复用率；

(4)进行XML文件系统管理设计，方便文件的分类检索与存储，提高程序对文件的可读和扩展；

(5)为了方便ICD格式的可读性和实用性，设计ICD模板标准电子文档生成功能；

(6)设计可编程组件模型，实现程序内外部对ICD格式的自动调用，实现卫星导航系统信息接口的自动化测试。

在ICD模板实现方面，主要的设计与创新就在于：

(1)分层实例化系统层、业务层、网络层和帧(包)结构层模板；

(2)对ICD碎片进行编辑与组装；

(3)基于XML文件系统对ICD模板文件进行存储和检索；

(4)对可编程信息接口组件模型的调用。对ICD标准电子文档和可编程组件模型的导出。

如图2所示，为本发明在具体应用实例中ICD模板结构分层设计的具体方法。将整个ICD格式信息分为六层进行描述，包括系统层、业务层、网络层、帧(包)结构层、数据片层和参数层。

系统层主要描述接口信息的发送端和接收端，如：发送端-卫星系统、接收端-运控系统；业务层主要描述该类接口信息所属的业务类别，如：上行注入业务、下行导航业务等；网络层描述了信息接口的传输协议、传输形式、帧(包)的发送频度、发送速率等；帧(包)结构层为ICD格式的主要部分，该层规定了ICD中每一个参数顺序和信息内容，具体由数据片层和参数层实现；数据片层可以对ICD格式中每一有实际意义的参数集进行描述，便于格式编辑，增强可读性，如：星历16参、时间信息等；参数层描述ICD格式中的最小单位，描述每一参数中的具体信息，如参数名称、单位、数据类型等。

如图3所示，为本发明在具体应用实例中通用化的ICD模板设计实现方法，具体步骤为：

S1001：针对每一层ICD结构模板进行抽象，提出该层信息中的共有属性和方法。

以参数层为例进行说明。通过抽象，将参数层的属性罗列为：参数名称、数据类型、量化单位、单位、范围、比特数、是否补码形式、信息说明、转换公式；将参数层的方法罗列为：编码、解码、量化。

S1002：新建ICD模板类，对抽象出的层级属性和方法进行封装。如：系统信息类、业务信息类、帧结构信息类、数据片类、参数类。

S1003：基于新建模板类进行人机界面交互设计。主要是设计与该模板类属性相关的配置框，便于实例化模板信息。

如图4所示，为本发明在具体应用实例中动态帧(包)结构编辑与组装实现方法，主要包括ICD碎片模板编辑与组装方法和基于碎片化思想的ICD模板更新方法。

ICD碎片模板编辑与组装方法具体步骤为：

S2001：ICD模板编辑，即通过人机交互界面，对ICD参数、通用数据片和非通用数据片进行编辑。注意，若ICD设计管理工具中已存储某类通用数据片，则该类通用数据片无需重复编辑；

S2002：ICD碎片模板保存，即将编辑好的通用数据片和非通用数据片存储到ICD碎片模板管理模块中；

S2003：ICD通用数据片复用与ICD碎片模板组装。从ICD碎片模板管理模块中提取所需的通用数据片和非通用数据片，并按照所需顺序与其它ICD参数进行组装；

S2004：ICD完整模板保存；

在具体应用实例中，基于碎片化思想的ICD模板更新有多种实现方法，以下给出其中一种的具体实施步骤：

S3001：从ICD碎片模板管理模块中读取所需修改的数据片；

S3002：将编辑好的碎片模板存储到ICD碎片模板管理模块中；

S3003：ICD碎片模板组装。同“ICD碎片模板编辑与组装方法”；

S3004：ICD完整模板保存。

S3005：随着ICD碎片库逐渐增加，完成一个ICD模板的编辑就可以利用更多已有的ICD碎片，工作量逐步递减。

在其他实施例中，基于碎片化思想的ICD模板更新也可以按以下步骤进行：

S3001：从ICD完整存储管理模块中提取待更新的ICD完整模板；

S3002：通过人机交互界面对ICD帧结构等信息进行修改，形成新版本ICD完整模板；

S3003：将新版本ICD完整模板进行数据片截取；

S3004将截取的新版本的ICD数据片更新至ICD碎片模板管理模块；

S3005：将新版本ICD完整模板更新至ICD完整模板管理模块。

如图5所示，为本发明在具体应用实例中基于XML文件系统ICD模板管理实现方法，具体步骤为：

S4001：XML格式ICD模板数据库文档读取。ICD管理模块在系统启动时读取XML格式ICD模板数据库文档，包括完整的ICD模板与ICD碎片模板，形成树形结构的可视化管理系统；

S4002：新ICD模板编辑存储。通过ICD编辑模块进行新类型ICD模板设计，根据需求可以从ICD碎片管理部分获取有用碎片用于编辑ICD模板，编辑完成的ICD模板存放到Windows资源管理器某路径下，并同时在ICD模板管理系统中记录了该ICD模板的分类存储情况信息；

S4003：已有ICD模板的获取与编辑。当需要对已有ICD模板进行查看、修改、更新操作时，可直接在ICD管理模块中通过直接查找或检索方式获取到需要的ICD模板存储情况信息，系统内部会在计算机本地根据ICD模板存储信息找到并在ICD编辑模块中打开对应ICD模板文件，完成后更新本地ICD模板文件和ICD管理模块存储信息；

S4004：XML格式ICD模板数据库文档保存。当系统退出时，ICD管理模块自动把ICD管理模块的信息保存到计算机本地的XML格式lCD模板数据库文档中，实现数据库的更新。到此即实现了基于XML格式文档的ICD模板管理方法。

如图6所示，为本发明在具体应用实例中ICD模板可编程组件模型(PICM，Programmable Interface Component Model)功能示意图，主要应用于卫星导航系统接口协议测试中。ICD模板可编程信息组件模型集成至接口测试系统中，为接口编码、解码及测试评估子系统提供ICD模型，实现协议接口的自动化测试。

如图7所示，为本发明在具体应用实例中描述了基于新方法的ICD格式编辑与版本更新应用方法。

随着第一本、第二本、…、第n本ICD格式完成本数的累加，人工编辑率呈逐级递减趋势。以下给出第一本ICD格式编辑方法，其它本ICD格式编辑同第一本。

基于新方法的ICD格式编辑应用方法具体步骤为：

S6001：新建第一个信息接口格式模板。具体包括：一、通过人机交互界面对ICD系统层、业务层、网络层进行信息录入；二、ICD帧结构编辑。包括ICD参数和ICD数据片编辑；三、ICD数据片的存储；四、ICD数据片组装。通过调用ICD碎片管理模板提取所需数据片，对ICD数据片和ICD参数进行组装，形成ICD完整模板；五、ICD完整模板的存储；

S6002：新建第二个信息接口格式模板。具体实现方法与步骤1类似，不同之处在于，第一个信息接口格式模板中的通用数据片可直接复用，无需重复编辑；

步骤n：新建第n个信息接口格式模板。具体实现方法与步骤1类似，不同之处在于，第一个、第二个、...第n个信息接口格式模板中的通用数据片可直接复用，无需重复编辑，从而真正提高通用格式数据片的复用率，大大降低编辑人员的工作量。

基于新方法的ICD格式版本更新应用方法不唯一，以下给出其中一种常用的具体应用步骤：

S7001：从ICD完整存储管理模块中提取待更新的ICD模板；

S7002：通过人机交互界面对ICD帧结构等信息进行修改，形成新版本ICD模板；

S7003：将新版本ICD模板进行数据片截取；

S7004：将截取的新版本的ICD数据片更新至ICD数据片存储管理模块；

S7005：将新版本ICD模板更新至ICD完整模板存储管理模块。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种面向卫星导航系统协议测试的通用接口实现方法，其特征在于，步骤为：

S1：层次化构建ICD结构模板；所述步骤S1中，将ICD结构模板分为系统层、业务层、网络层、帧结构层、数据片层和参数层，每层定义与之相适应的ICD格式内容；所述系统层主要描述接口信息的发送端和接收端；所述业务层主要描述接口信息所属的业务类别；所述网络层描述了信息接口的传输协议、传输形式、帧的发送频度、发送速率；帧结构层为ICD格式的主要部分，该层规定了ICD中每一个参数顺序和信息内容，具体由数据片层和参数层实现；所述数据片层对ICD格式中每一有实际意义的参数集进行描述；所述参数层描述ICD格式中的最小单位；

S2：基于面向对象思想构建通用化的ICD录入模板；针对各层ICD结构模板，首先提取该层信息接口内容的共性，将其抽象成属性和方法，然后新建一模板类，将抽象信息封装在该模板类中，最后设计与其属性相关的人机交互界面，实现模板类的属性赋值功能；

S3：采用碎片化编辑与组装方法对帧结构格式进行定义；

S4：基于XML文件系统对ICD模板进行分类管理，实现仅通过接口设计界面即可完成对各类ICD模板的分类管理功能；

S5：建立ICD模板可编程信息接口组件模型，实现卫星导航系统协议接口的自动化测试；

ICD碎片模板编辑与组装方法具体步骤为：

S2001：ICD模板编辑，即通过人机交互界面，对ICD参数、通用数据片和非通用数据片进行编辑；

S2002：ICD碎片模板保存，即将编辑好的通用数据片和非通用数据片存储到ICD碎片模板管理模块中；

S2003：ICD通用数据片复用与ICD碎片模板组装；从ICD碎片模板管理模块中提取所需的通用数据片和非通用数据片，并按照所需顺序与其它ICD参数进行组装；

S2004：ICD完整模板保存。

2.根据权利要求1所述的面向卫星导航系统协议测试的通用接口实现方法，其特征在于，所述步骤S3中包括对ICD碎片模板编辑、ICD碎片模板保存、ICD通用模板复用、ICD碎片模板组装和ICD完整模板保存；所述ICD碎片模板包含通用数据片和非通用数据片。

3.根据权利要求1～2中任意一项所述的面向卫星导航系统协议测试的通用接口实现方法，其特征在于，所述ICD模板的设计步骤为：

S1001：针对每一层ICD结构模板进行抽象，提出该层信息中的共有属性和方法；

S1002：新建ICD模板类，对抽象出的层级属性和方法进行封装；

S1003：基于新建模板类进行人机界面交互设计。

4.根据权利要求1所述的面向卫星导航系统协议测试的通用接口实现方法，其特征在于，基于碎片化思想的ICD模板更新步骤为：

S3001：从ICD碎片模板管理模块中读取所需修改的数据片；

S3002：将编辑好的碎片模板存储到ICD碎片模板管理模块中；

S3003：ICD碎片模板组装；

S3004：ICD完整模板保存；

S3005：随着ICD碎片库逐渐增加，完成一个ICD模板的编辑就可以利用更多已有的ICD碎片，工作量逐步递减。

5.根据权利要求1～2中任意一项所述的面向卫星导航系统协议测试的通用接口实现方法，其特征在于，在进行基于XML文件系统ICD模板管理的步骤为：

S4001：XML格式ICD模板数据库文档读取；

S4002：新ICD模板编辑存储；

S4003：已有ICD模板的获取与编辑；

S4004：XML格式ICD模板数据库文档保存。