CN108271018B - 一种空间相机电子学仿真测试系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种空间相机电子学仿真测试系统，包括时序统一的电源、电压检测仪、空间相机、网关、控制机箱、网络交换机、数据存储器和主控计算机；电压测试仪，用于检测电源输送给空间相机的电压；主控计算机，用于生成和发送测试用例集至控制机箱，接收控制机箱发送的测试结果，并将测试结果发送至数据存储器；控制机箱，用于运行测试用例集；空间相机，用于响应控制机箱发送的控制信号；数据存储器，用于存储主控计算机接收的测试结果；本申请时序由主控计算机统一设定，由控制机箱在同一时间基准下完成测试用例集中所有测试用例的运行，使得控制机箱能够按照主控计算机设定的时序，依序运行测试用例，能够自动完成对空间相机的全部测试。

Description

一种空间相机电子学仿真测试系统

技术领域

本发明涉及航天遥感成像及电子学测量领域，特别涉及一种空间相机电子学仿真测试系统。

背景技术

作为卫星搭载的一种有效载荷，空间相机主要完成对地成像并将图像数据传输给图像接收器的任务。空间相机的工作过程及成像参数主要受卫星的控制，空间相机工作过程：首先由卫星向空间相机发送各种工作参数或指令，相机接收到相应指令和参数后开始工作并对地面成像，同时将相机的工程参数和状态遥测等信息输出给卫星、并将图像数据发送给图像接收器，摄像结束后，空间相机关机。由以上工作过程可知，空间相机和卫星之间连接多种电接口，包括电源接口、通信总线接口、遥测量接口、时统接口、遥控指令接口、热控接口等，这些接口功能需要在地面进行仿真测试，其性能指标满足要求后，空间相机才允许与卫星进行对接测试，因此，研制仿真卫星的电子学测试设备是空间相机研制过程的主要任务之一。

以往的仿真测试系统大都是分离式的，即测试系统有多个独立的测试设备组成，每个设备由一台计算机和相应的功能板卡组成，一个设备对应一个电接口，每台设备独立工作，虽然有的测试系统各设备之间加入了时间同步功能，即每台计算机通过时统卡进行授时，使之统一到一个时间基准，但这一功能也只限于各计算机之间时间的统一，各设备仍然独立工作，各设备指令间没有统一的指挥系统，不能建立各设备指令间的时间关系，当对各设备的指令有严格时序关系要求时，传统的分离式的测试系统就显得无能为力。由于传统的测试系统各设备独立工作，因此，各自的测试数据存储在各自的计算机中，不利于整个系统测试数据的管理和维护，当有故障发生，需要按照故障发生时间点检查或比对各测试数据时，则需要把各设备的数据都导出，一一比对检查，既费时又费力，因此有必要建立一套有测试的通用性、时间一致性、测试自动化的仿真测试设备。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种空间相机电子学仿真测试系统，使空间相机电子学仿真测试具备通用性、时间一致性和自动化测试功能。其具体方案如下：

一种空间相机电子学仿真测试系统，包括：时序统一的电源、电压检测仪、空间相机、网关、控制机箱、网络交换机、数据存储器和主控计算机；其中，所述电源分别与所述电压测试仪、所述空间相机和所述网关相连，所述网络交换机分别与所述网关、所述控制机箱、所述数据存储器和所述主控计算机相连，所述控制机箱分别与所述电压测试仪和所述空间相机相连；

所述电压测试仪，用于检测所述电源输送给所述空间相机的电压，并将电压检测结果发送至所述控制机箱；

所述主控计算机，用于统一设定系统时序，编辑指令和测试用例集，发送所述测试用例集至所述控制机箱，接收所述控制机箱发送的测试结果，将所述测试结果发送至所述数据存储器；

所述控制机箱，用于在同一时间基准下运行所述测试用例集，生成并发送控制信号至所述空间相机，生成并发送所述测试结果至所述主控计算机；

所述空间相机，用于接收并响应所述控制机箱发送的所述控制信号；

所述数据存储器，用于存储所述主控计算机接收的所述测试结果；

所述网络交换机，用于建立所述主控计算机与所述控制机箱的网络连接，建立所述主控计算机与所述数据存储器的网络连接；

所述网关，用于通过所述网络交换机建立所述电源与所述控制机箱的网络连接。

可选的，所述电压测试仪为霍尔电压测试仪。

可选的，所述控制机箱，包括：电源采集板卡、1553B总线通信仿真板卡、RS-485总线通信仿真板卡、遥测量采集板卡、秒脉冲仿真及时统板卡、遥控指令仿真板卡和测试处理器板卡；其中，

所述电源采集板卡，用于接收所述电压检测结果，并发送至所述测试处理器板卡；

所述秒脉冲仿真及时统板卡，用于运行相应的测试用例，定时发送校准脉冲至所述空间相机，将系统时间传输给所述测试处理器板卡；

所述遥控指令仿真板卡，用于运行相应的测试用例，生成并发送所述控制信号至所述空间相机，生成并发送本地接口电压检测结果至所述测试处理器板卡；

所述测试处理器板卡，用于接收所述主控计算机发送的所述测试用例集，并将所述测试用例集相应的发送至各板卡，接收各板卡发送的数据，并发送各板卡的数据至所述主控计算机；

所述1553B总线通信仿真板卡，用于运行相应的测试用例，仿真与所述空间相机利用1553B总线进行通信，生成1553B通信结果并发送至所述测试处理器板卡；

所述RS-485总线通信仿真板卡，用于运行相应的测试用例，仿真与所述空间相机利用RS-485总线进行通信，生成RS-485通信结果并发送至所述测试处理器板卡；

所述遥测量采集板卡，用于采集所述空间相机的状态电压信息，并将所述状态电压信息发送至所述测试处理器板卡。

可选的，所述测试处理器板卡，包括：

运行时间弥补单元，用于获取所述测试用例集中各测试用例的执行时间，利用时间差和本地系统时间，计算出各测试用例的当前执行时间；其中，所述时间差为预先统计数据传输延时得到的；

测试用例下发单元，用于若当前执行时间等于本地系统时间，则将相应的测试用例发送至对应的板卡中。

可选的，所述控制机箱利用CPCI插槽集与各板卡连接。

可选的，所述控制机箱，具体用于在同一时间基准下自动运行所述测试用例集，生成并发送控制信号至所述空间相机，生成并发送所述测试结果至所述主控计算机，自动完成对所述空间相机的全部测试。

可选的，所述主控计算机，用于接收用户输入的编辑信息，利用所述编辑信息对所述指令和测试用例集进行修改。

本发明测试用例执行时序由主控计算机统一设定，发送测试用例集至控制机箱，由控制机箱在同一时间基准下完成测试用例集中所有测试用例的运行，对空间相机进行测试，使得控制机箱能够按照主控计算机设定的时序，依序运行测试用例，完成对空间相机的测试，能够自动完成对空间相机的全部测试。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种空间相机电子学仿真测试系统结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种控制机箱结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种空间相机电子学仿真测试系统，参见图1所示，包括：时序统一的电源1、电压检测仪2、空间相机3、网关4、控制机箱5、网络交换机6、数据存储器7和主控计算机8；其中，电源1分别与电压测试仪、空间相机3和网关4相连，网络交换机6分别与网关4、控制机箱5、数据存储器7和主控计算机8相连，控制机箱5分别与电压测试仪和空间相机3相连；

电压测试仪，用于检测电源1输送给空间相机3的电压，并将电压检测结果发送至控制机箱5；

主控计算机8，用于统一设定系统时序，编辑指令和测试用例集，发送测试用例集至控制机箱5，接收控制机箱5发送的测试结果，并将测试结果发送至数据存储器；

控制机箱5，用于在同一时间基准下运行测试用例集，生成并发送控制信号至空间相机3，生成并发送测试结果至主控计算机8；

空间相机3，用于接收并响应控制机箱5发送的控制信号；

数据存储器7，用于存储主控计算机8接收的测试结果；

网络交换机6，用于建立主控计算机8与控制机箱5的网络连接，建立主控计算机8与数据存储器7的网络连接；

网关4，用于通过网络交换机4建立电源1与控制机箱5的网络连接。

具体的，主控计算机8可以采用Windows操作系统，运行主控制程序，其功能包括：指令编辑、测试用例编辑、测试用例集编辑、测试用例下发和测试数据转存等功能。

其中，指令编辑即对各板卡的工作参数进行配置和编辑，例如：1553B参数码编辑、1553B参数方案编辑、1553B消息编辑，1553B参数码编辑可以实现对1553B各个字的位序及反参指令的解析规则进行编辑，1553B参数方案编辑可以对已编辑好的参数码的各个参数进行设置，可以选择对应参数码模块下发的物理值及物理含义；1553B消息编辑可以选择消息类型、RT地址、RT子地址、通道号、指令周期、参数方案等；RS-485参数码编辑、RS-485参数方案编辑、RS-485消息编辑，RS-485参数码编辑可以实现对RS-485通讯各个字节的位序及反参指令的解析规则进行编辑，RS-485参数方案编辑可以对已编辑好的参数码的各个参数进行设置，可以选择下发的物理值，RS-485消息编辑可以设置通道号、同步码、地址码、标识码、指令周期、是否重发、有无返回帧、返回帧的地址码、返回帧的标识码、参数码及参数方案、校验码等；电源1和遥测量采集卡各通道名称及范围、数据采集频率等，指令发送板卡发送的脉冲宽度及周期等，综上所述，测试中涉及的所有工作参数均可以通过人机交互界面进行设置，接收用户输入的编辑信息。测试用例编辑，即对上述编辑完成的指令进行任意组合编辑，确定每条指令、相邻两条单指令的下发时间间隔、周期指令的周期等，并存储在数据库中。

其中，测试用例集编辑，即对上述所编辑的测试用例进行任意组合编辑，确定各个测试用例的时间间隔，可以理解的是，测试用例集中可以包括多个测试用例或多个测试用例集。

其中，测试用例下发包括：对控制机箱5校时、下发单指令、下发测试用例或下发测试用例集等，首先对控制机箱5校时，为控制机箱5设置起始时间，该时间可以默认为主控计算机8的当前时间，也可以设置为任何时间，时间设定完成后所有返回的数据都是以设定的时间为起点进行时间戳标记，校时完成后，可根据测试需求下发相应的指令、测试用例或测试用例集至控制机箱5，可以理解的是，单指令也可以理解为仅包括一条指令的测试用例。

可以理解的是，本发明实施例中主控计算机8的指令、测试用例和测试用例集的编辑全部采用人机对话的方式，测试中涉及的全部参数均可设置，不受单一测试需求的限制，因此本发明的主控计算机8指令、测试用例和测试用例集的编辑功能能够满足不同的测试需求。

需要说明的是，空间相机电子学仿真测试系统中，电源1、电压检测仪2、空间相机3、网关4、网络交换机6和数据存储器7的时间均以控制机箱5的时间为准，同步，因此，测试用例能够在同一时间下，按照主控计算机8的统一时序下，依序执行。

控制机箱5可以采用VxWorks实时操作系统，运行执行程序，控制机箱5接收主控计算机8下发的测试用例集，根据测试用例中记载的执行时间运行，控制空间相机3执行相应的操作，检测空间相机3的执行结果，并生成测试结果，并将测试结果上传给主控计算机8。

可以理解的是，电源1为空间相机3供电，电源1可以为直流稳压电源，电源1可以接收控制机箱5通过网关4发送的控制指令，电源1可以依据控制指令判定是否继续供电；网关4可以为GPIB网关4。

其中，电压测试仪可以检测电源1输送给空间相机3的电压，并将电压检测结果发送至控制机箱5，以使控制机箱5根据电压检测结果判断空间相机3的工作状态。

具体的，空间相机3接收控制机箱5发送的各种控制信号，进行相应的动作，例如，调整摄像头的拍摄位置，调焦等。

具体的，网关4、控制机箱5、数据存储器7和主控计算机8均通过网络交换机6相连，网络交换机6建立主控计算机8和数据存储器7的网络连接，网络交换机6建立主控计算机8和控制机箱5的网络连接，实现主控计算机8与数据存储器7和控制机箱5的通讯，网关4直接与电源1连接，电源1通过网关4和网络交换机6与控制机箱5建立网络连接，实现控制机箱5通过网络对电源1的工作状态进行控制。

可以理解的是，本发明实施例中的空间相机电子学仿真测试系统可以自动完成空间相机3的全部测试，上述控制机箱5，在接收主控计算机8下发的全部测试用例集后，能够自动依据测试用例集中的执行时间，按照主控计算机8设定的执行时序，在同一时间基准下依次完成对空间相机3的全部测试，无需人工触发测试用例的执行，自动完成对每个测试用例的测试，并生成测试结果。

可见，本发明实施例测试用例执行时序由主控计算机8统一设定，发送测试用例集至控制机箱5，由控制机箱5在同一时间基准下完成测试用例集中所有测试用例的运行，对空间相机3进行测试，使得控制机箱5能够按照主控计算机8设定的时序，依序运行测试用例，完成对空间相机3的测试，能够自动完成对空间相机3的全部测试。

本发明实施例公开了一种具体的空间相机电子学仿真测试系统，相对于上一实施例，本实施例对技术方案作了进一步的说明和优化。具体的：

本发明实施例中，上述电压测试仪可以为霍尔电压测试仪。

本发明实施例中，参见图2所示，控制机箱5，可以包括：电源采集板卡51、1553B总线通信仿真板卡52、RS-485总线通信仿真板卡53、遥测量采集板卡54、秒脉冲仿真及时统板卡55、遥控指令仿真板卡56和测试处理器板卡57；其中，

电源采集板卡51，用于接收电压检测结果，并发送至测试处理器板卡57；

秒脉冲仿真及时统板卡55，用于运行相应的测试用例，定时发送校准脉冲至空间相机3，将系统时间传输给测试处理器板卡57；

遥控指令仿真板卡56，用于运行相应的测试用例，生成并发送控制信号至空间相机3，生成并发送本地接口电压检测结果至测试处理器板卡57；

测试处理器板卡57，用于接收主控计算机8发送的测试用例集，并将测试用例集相应的发送至各板卡，接收各板卡发送的数据，并发送各板卡的数据至主控计算机8。

1553B总线通信仿真板卡52，用于运行相应的测试用例，仿真与空间相机3利用1553B总线进行通信，生成1553B通信结果并发送至测试处理器板卡57；

RS-485总线通信仿真板卡53，用于运行相应的测试用例，仿真与空间相机3利用RS-485总线进行通信，生成RS-485通信结果并发送至测试处理器板卡57；

遥测量采集板卡54，用于采集空间相机3的状态电压信息，并将状态电压信息发送至测试处理器板卡57；

当然，控制机箱5中的板卡数量和种类是可以根据实际应用需求进行调整的，在此不做限定。

具体的，电源采集板卡51采集电压检测结果后发送给测试处理器板卡57，测试处理器板卡57将接收到的电压检测结果和秒脉冲仿真及时统板卡55上的系统时间打包发送给主控计算机8，主控计算机8将接收到的数据包存储在数据存储器7中；1553B总线通信仿真板卡52和RS-485总线通信仿真板卡53按照各自的通信协议与空间相机3进行通信，同时两个通信板卡都具有记录总线上双向通信数据的功能，生成的1553B通信结果和RS-485通信结果分别发送给测试处理器板卡57，再由测试处理器板卡57将1553B通信结果和RS-485通信结果和系统时间打包发送给主控计算机8，主控计算机8将接收到的数据包存储在数据存储器7中；遥测量采集板卡54实时采集空间相机3的状态电压信息，并将状态电压信息发送给测试处理器板卡57，测试处理器板卡57将接收到的状态电压信息和系统时间打包发送给主控计算机8，主控计算机8将接收到的数据包存储在数据存储器7中；秒脉冲仿真及时统板卡55仿真卫星的校时功能每整秒发出一个脉冲，空间相机3接收到该信号进行整秒校时，以减少彼此的时间误差，该板卡还具有守时功能，可以将精确的系统时间传输给测试处理器板卡57；遥控指令仿真板卡56仿真卫星向空间相机3发出控制指令，空间相机3接收到指令后执行相应的动作，该板卡对自身的接口电压具有自监测功能，并实时将本地接口电压检测结果发送给测试处理器板卡57，测试处理器板卡57将接收到的本地接口电压检测结果和系统时间打包发送给主控计算机8，主控计算机8将接收到的数据包存储在数据存储器7中。

其中，测试处理器板卡57依据秒脉冲仿真及时统板卡55提供的时间，将测试用例集中的测试用例依照主控计算机8设定的时序，依次发送至相应的板卡中进行测试，从而实现整个测试过程有序、可控。

进一步的，上述测试处理器板卡57，可以具体包括运行时间弥补单元和测试用例下发单元；其中，

运行时间弥补单元，用于获取测试用例集中各测试用例的执行时间，利用时间差和本地系统时间，计算出各测试用例的当前执行时间；其中，时间差为预先统计数据传输延时得到的；

测试用例下发单元，用于若当前执行时间等于本地系统时间，则将相应的测试用例发送至对应的板卡中。

具体的，系统校时后，测试用例中执行时间是以控制机箱的本地时间为基准，当控制机箱将测试用例发送至相应板卡后，数据传输过程会产生延时，例如，控制机箱将测试用例发送至遥控指令仿真板卡56需要0.03ms，而数据传输延迟是可以通过不断计算和统计数据传输所需时间得到的，从而得到时间差，测试处理器板卡57在接收到测试用例后，将测试用例执行时间减去时间差得到当前执行时间，如果当前执行时间等于本地系统时间，则测试用例下发单元将相应的测试用例发送至对应的板卡中，例如，控制机箱的本地系统时间为40，测试用例中执行时间为50，时间差为1，如果不计算时间差，测试处理器板卡57将在本地系统时间为50下发测试用例，致使相应板卡的实际执行时刻为51，与设计初衷不符，因此，利用运行时间弥补单元将测试用例执行时间减去时间差计算出各测试用例的当前执行时间，如上例，50-1＝49为当前执行时间，当测试处理器板卡57检测到本地系统时间等于当前执行时间49时，下发测试用例至相应板卡，经时间差1后，指令在50时刻在板卡中得到执行。

可以理解的是，控制机箱5利用CPCI插槽集与各板卡连接，每各板卡对应一个CPCI插槽。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

以上对本发明所提供的一种空间相机电子学仿真测试系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种空间相机电子学仿真测试系统，其特征在于，包括：时序统一的电源、电压测试仪、空间相机、网关、控制机箱、网络交换机、数据存储器和主控计算机；其中，所述电源分别与所述电压测试仪、所述空间相机和所述网关相连，所述网络交换机分别与所述网关、所述控制机箱、所述数据存储器和所述主控计算机相连，所述控制机箱分别与所述电压测试仪和所述空间相机相连；

所述电压测试仪，用于检测所述电源输送给所述空间相机的电压，并将电压检测结果发送至所述控制机箱；

所述主控计算机，用于统一设定系统时序，编辑指令和测试用例集，发送所述测试用例集至所述控制机箱，接收所述控制机箱发送的测试结果，并将所述测试结果发送至所述数据存储器；

所述控制机箱，用于在同一时间基准下运行所述测试用例集，生成并发送控制信号至所述空间相机，生成并发送所述测试结果至所述主控计算机；

所述空间相机，用于接收并响应所述控制机箱发送的所述控制信号；

所述数据存储器，用于存储所述主控计算机接收的所述测试结果；

所述网络交换机，用于建立所述主控计算机与所述控制机箱的网络连接，建立所述主控计算机与所述数据存储器的网络连接；

所述网关，用于通过所述网络交换机建立所述电源与所述控制机箱的网络连接；

其中，所述控制机箱，包括：电源采集板卡、1553B总线通信仿真板卡、RS-485总线通信仿真板卡、遥测量采集板卡、秒脉冲仿真及时统板卡、遥控指令仿真板卡和测试处理器板卡；其中，

所述电源采集板卡，用于接收所述电压检测结果，并发送至所述测试处理器板卡；

所述秒脉冲仿真及时统板卡，用于运行相应的测试用例，定时发送校准脉冲至所述空间相机，将系统时间传输给所述测试处理器板卡；

所述遥控指令仿真板卡，用于运行相应的测试用例，生成并发送所述控制信号至所述空间相机，生成并发送本地接口电压检测结果至所述测试处理器板卡；

所述测试处理器板卡，用于接收所述主控计算机发送的所述测试用例集，并将所述测试用例集相应的发送至各板卡，接收各板卡发送的数据，并发送各板卡的数据至所述主控计算机；

所述1553B总线通信仿真板卡，用于运行相应的测试用例，仿真与所述空间相机利用1553B总线进行通信，生成1553B通信结果并发送至所述测试处理器板卡；

所述RS-485总线通信仿真板卡，用于运行相应的测试用例，仿真与所述空间相机利用RS-485总线进行通信，生成RS-485通信结果并发送至所述测试处理器板卡；

所述遥测量采集板卡，用于采集所述空间相机的状态电压信息，并将所述状态电压信息发送至所述测试处理器板卡；

其中，所述测试处理器板卡，包括：

运行时间弥补单元，用于获取所述测试用例集中各测试用例的执行时间，利用时间差和本地系统时间，计算出各测试用例的当前执行时间；其中，所述时间差为预先统计数据传输延时得到的；

测试用例下发单元，用于若当前执行时间等于本地系统时间，则将相应的测试用例发送至对应的板卡中。

2.根据权利要求1所述的空间相机电子学仿真测试系统，其特征在于，所述电压测试仪为霍尔电压测试仪。

3.根据权利要求1所述的空间相机电子学仿真测试系统，其特征在于，所述控制机箱利用CPCI插槽集与各板卡连接。

4.根据权利要求1或2所述的空间相机电子学仿真测试系统，其特征在于，所述控制机箱，具体用于在同一时间基准下自动运行所述测试用例集，生成并发送控制信号至所述空间相机，生成并发送所述测试结果至所述主控计算机，自动完成对所述空间相机的全部测试。

5.根据权利要求1或2所述的空间相机电子学仿真测试系统，其特征在于，所述主控计算机，用于接收用户输入的编辑信息，利用所述编辑信息对所述指令和测试用例集进行修改。

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