CN115632696B - 星间链路待测设备的自动化测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种星间链路待测设备的自动化测试系统及方法，该自动化测试系统包括：星间链路待测设备；包括第一端口和第二端口的多路信号选择矩阵器，第一端口与星间链路待测设备电连接；用于测试星间链路待测设备的第一指标的星间链路地检设备，与第二端口电连接；用于测试星间链路待测设备的第二指标的信号采集与回放单元，和第二端口电连接；管理控制单元，分别与多路信号选择矩阵器、星间链路地检设备、信号采集与回放单元电连接，管理控制单元用于管理星间链路测试数据，星间链路测试数据包括第一指标、第二指标、射频信号。本发明可以对星间链路待测设备进行自动化测试，可以长时间连续性测试与监测所需的测试指标。

Description

星间链路待测设备的自动化测试系统及方法

技术领域

本发明主要涉及航天卫星测量技术领域，具体地涉及一种星间链路待测设备的自动化测试系统及方法。

背景技术

星间链路系统是指在全球系统卫星及地面站之间构成的天地一体的、具备数据传输和双向精密测距功能的动态无线网络。大多导航卫星系统都在研究星间链路技术，如全球定位系统(Global Positioning System，GPS)的特高频(Ultra High Frequency，UHF)频段低速宽波束星间链路、全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GLONASS)的S频段低速宽波束星间链路等。目前已在北斗三号全球导航卫星系统中实现了Ka相控阵体制星间链路组网应用。通过Ka星间链路系统，实现了境内境外的无缝联通，实现了国内布站运管全球北斗导航星座，减少了对地面布站的依赖，有效降低系统管控成本，并且实现了星间星地联合辅助导航，提升了北斗导航的系统性能。因此，Ka星间链路系统已成为北斗导航系统的核心技术体制和技术制高点，是提升系统性能指标和安全性、可靠性，使系统总体性能达到世界一流水平的主要技术手段，也是构建天基信息网的支撑。

测距精度、时延稳定度、等效全向辐射功率(Equivalent IsotropicallyRadiated Power，EIRP)及EIRP稳定度、信号频谱特性等是Ka星间链路系统的重要指标，是Ka星间链路实现高精度测距、自主导航、数传通信的基础。因此，在导航卫星出厂前，需要对这些指标进行多次测量，保证Ka星间链路系统的测试覆盖性、充分性、准确性。受测试场与整星温度控制等限制，这些指标均在有线测试状态下进行测试。

现有的Ka星间链路测试系统，每次仅能针对一路Ka星间链路信号进行测试，在对多台星间链路待测设备的测试过程中，需要人工依次进行测试端口的更换，其中测距精度、时延稳定度等指标需通过星间链路地检设备进行测试，而EIRP及EIRP稳定度、信号频谱特性需通过频谱仪进行测试。例如：在测试一台星间链路待测设备的过程中，根据不同的测试指标，需要手动更换测试系统的连接状态，在测试测距精度指标时，需要将星间链路待测设备与星间链路地检设备单独连接，在测试EIRP指标时需要手动断开与星间链路地检设备的连接，手动将星间链路待测设备与频谱仪单独连接，因此这种测试方式无法对EIRP稳定度、信号频谱等指标进行长时间连续性测试与监测。另外，随着未来导航卫星快速部署需求带来的卫星批产研制任务，现有的手动更换测试系统的连接状态、对测试数据采用人工判读、人工处理的方法，必然带来测试效率低下、测试周期长、人为因素影响大等问题，并且在长时间的回归测试过程中，重复性的工作对测试人员的精力、判断力以及对测试的时间进度和成本开支都造成了极大的影响，难以满足多颗卫星批生产、并行测试的需求。亟需进行导航卫星Ka星间链路自动化测试系统及方法的探索。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种星间链路待测设备的自动化测试系统及方法，该自动化测试系统可以对星间链路待测设备进行自动化测试，可以长时间连续性测试与监测所需的测试指标。

本申请为解决上述技术问题而采用的技术方案是一种星间链路待测设备的自动化测试系统，包括：星间链路待测设备；多路信号选择矩阵器，包括第一端口和第二端口，第一端口与星间链路待测设备电连接，多路信号选择矩阵器用于对第一端口和第二端口之间的电连接状态进行选择切换；星间链路地检设备，与第二端口电连接，星间链路地检设备用于测试星间链路待测设备的第一指标；信号采集与回放单元，信号采集与回放单元的接收端口和第二端口电连接，信号采集与回放单元用于测试星间链路待测设备的第二指标并且采集、回放星间链路待测设备的射频信号；管理控制单元，分别与多路信号选择矩阵器、星间链路地检设备、信号采集与回放单元电连接，管理控制单元用于控制多路信号选择矩阵器、星间链路地检设备、信号采集与回放单元并且对星间链路测试数据进行管理，星间链路测试数据包括第一指标、第二指标、射频信号中的一个或任意个。

在本申请的一实施例中，第一端口与星间链路待测设备通过第一射频线缆连接；星间链路地检设备与第二端口通过第二射频线缆连接；信号采集与回放单元与第二端口通过第三射频线缆连接；管理控制单元与多路信号选择矩阵器通过第一网线连接；管理控制单元与星间链路地检设备通过第二网线连接；管理控制单元与信号采集与回放单元通过第三网线连接。

在本申请的一实施例中，星间链路待测设备的数量为N台，N是大于等于1的正整数；第一端口的数量大于等于N个；第二端口的数量大于等于2N个，其中，第二端口包括第一子端口和第二子端口，第一子端口用于与星间链路地检设备电连接，第二子端口用于与信号采集与回放单元电连接。

在本申请的一实施例中，星间链路地检设备的数量大于等于N台；信号采集与回放单元的接收端口数量大于等于N个。

在本申请的一实施例中，多路信号选择矩阵器还包括多路功分器和单刀多掷开关，多路功分器的第一端与第一端口连接，多路功分器的第二端通过单刀多掷开关与第一子端口和第二子端口连接，多路功分器用于将星间链路待测设备的射频信号分为多路；多路功分器的数量为N台，N台多路功分器与N台星间链路待测设备一一对应；单刀多掷开关的数量为2N个。

在本申请的一实施例中，多路功分器将射频信号分为多路后，每一路射频信号与一个单刀多掷开关连接，单刀多掷开关用于选择与多个第二端口的任意一个连接，当大于等于两个单刀多掷开关选择与同一个第二端口连接时，多路信号选择矩阵器告警并提示重新连接。

在本申请的一实施例中，信号采集与回放单元包括：信号采集回放模块，包括通道数量大于等于N个的模数数模转换器、频谱仪，信号采集回放模块用于对采集的数据进行控制和预处理；单片机，与信号采集回放模块通过总线连接，单片机用于执行控制指令与收发数据；存储模块，分别与信号采集回放模块、单片机通过总线连接。

在本申请的一实施例中，管理控制单元包括：多路信号选择矩阵器控制模块，与多路信号选择矩阵器通过第一网线的网络接口连接，多路信号选择矩阵器控制模块通过网络接口控制和监测第一端口与第二端口之间的连接状态；星间链路地检设备控制模块，与星间链路地检设备通过第二网线的网络接口连接，星间链路地检设备控制模块通过网络接口控制和监测星间链路地检设备的工作状态；信号采集与回放单元控制模块，与信号采集与回放单元通过第三网线的网络接口连接，信号采集与回放单元控制模块通过网络接口控制和监测信号采集与回放单元的工作状态，以及接收信号采集与回放单元采集、存储的数据；数据管理与分析模块，用于进行数据显示与控制、数据自动判读、数据存储、数据回放、自动生成测试报告。

在本申请的一实施例中，当数据自动判读发生异常时，数据管理与分析模块告警，并记录判读发生异常的时刻，同时保存时刻前后一段的测试数据、频谱数据，等待人工进一步判读。

在本申请的一实施例中，第一指标包括测距精度和时延稳定度中的一个或任意个；第二指标包括等效全向辐射功率、等效全向辐射功率稳定度和信号频谱特性中的一个或任意个。

本发明为解决上述技术问题还提出一种星间链路待测设备的自动化测试方法，基于前文所述的自动化测试系统，该方法用于对多台星间链路待测设备进行并行单节点测试，包括：设置多台星间链路待测设备与多路信号选择矩阵器的第一端口的连接状态，使星间链路待测设备与第一端口一一对应；控制多路信号选择矩阵器的第二端口与第一端口的连接状态，使每个第一端口都分别与两个第二端口连接；控制星间链路地检设备、信号采集与回放单元和两个第二端口的连接状态，使星间链路地检设备与两个第二端口中的一个连接，星间链路地检设备测试星间链路待测设备的第一指标；使信号采集与回放单元与两个第二端口中的另一个连接，信号采集与回放单元测试星间链路待测设备的第二指标并且采集、回放星间链路待测设备的射频信号；将管理控制单元分别与多路信号选择矩阵器、星间链路地检设备、信号采集与回放单元电连接，管理控制单元控制多路信号选择矩阵器、星间链路地检设备、信号采集与回放单元并且对星间链路测试数据进行管理，星间链路测试数据包括第一指标、第二指标、射频信号中的一个或任意个。

在本申请的一实施例中，自动化测试方法还用于对星间链路待测设备进行三节点测试，包括：设置星间链路待测设备与第一端口的连接状态，使一台星间链路待测设备与一个第一端口连接；控制第二端口与第一端口的连接状态，使一个第一端口与两个第二端口连接；控制两台星间链路地检设备与两个第二端口的连接状态，使其中一台星间链路地检设备与两个第二端口中的一个连接，使另一台星间链路地检设备与两个第二端口中的另一个连接；控制其中一台星间链路地检设备模拟另一台星间链路待测设备，在一台星间链路待测设备与两台星间链路地检设备之间进行三节点星星地、三节点地星星信息流测试。

本申请的技术方案通过多路信号选择矩阵器对星间链路待测设备、星间链路地检设备和信号采集与回放单元之间的连接状态进行选择切换，用星间链路地检设备测试星间链路待测设备的第一指标，用信号采集与回放单元测试星间链路待测设备的第二指标并且采集、回放星间链路待测设备的射频信号；通过管理控制单元控制多路信号选择矩阵器、星间链路地检设备、信号采集与回放单元，并且对星间链路测试数据进行管理；本申请可以对星间链路待测设备所需的指标进行自动化长时间连续性测试与监测，可以满足导航卫星快速部署需求带来的卫星批产研制任务，自动更换测试系统的连接状态，自动判读、处理测试数据，提升了测试效率、缩短了测试周期、减少了人为因素对测试的影响、减少了测试的人工成本开支、可以满足多颗卫星批生产、并行测试的需求。

附图说明

为让本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本申请的具体实施方式作详细说明，其中：

图1是本申请一实施例星间链路待测设备的自动化测试系统的架构图；

图2是本申请另一实施例星间链路待测设备的自动化测试系统的架构图；

图3是图2的实施例中多路信号选择矩阵器的示例性内部结构图；

图4是本申请一实施例星间链路待测设备的自动化测试系统的信号采集与回放单元的架构图；

图5是本申请一实施例星间链路待测设备的自动化测试系统的管理控制单元的架构图；

图6是本申请一实施例星间链路待测设备的自动化测试方法对4台星间链路待测设备进行并行单节点测试的示例性流程图；

图7是本申请一实施例星间链路待测设备的自动化测试方法对2台星间链路待测设备进行并行三节点测试的示例性流程图。

具体实施方式

为让本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本申请的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，但是本申请还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或下面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，或将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

本申请的星间链路待测设备的自动化测试系统主要的应用场景为在导航卫星，即星间链路待测设备出厂前，对星间链路待测设备的各项指标进行自动化测试、记录，本申请的测试系统可对多台星间链路待测设备并行自动化测试。

图1是本申请一实施例星间链路待测设备的自动化测试系统的架构图。

参考图1所示，该实施例的星间链路待测设备的自动化测试系统包括：星间链路待测设备101；多路信号选择矩阵器102，包括第一端口1021和第二端口1022，第一端口1021与星间链路待测设备101电连接，多路信号选择矩阵器102用于对第一端口1021和第二端口1022之间的电连接状态进行选择切换；星间链路地检设备103，与第二端口1022电连接，星间链路地检设备103用于测试星间链路待测设备101的第一指标；信号采集与回放单元104，信号采集与回放单元104的接收端口1041和第二端口1022电连接，信号采集与回放单元104用于测试星间链路待测设备101的第二指标并且采集、回放星间链路待测设备101的射频信号；管理控制单元105，分别与多路信号选择矩阵器102、星间链路地检设备103、信号采集与回放单元104电连接，管理控制单元105用于控制多路信号选择矩阵器102、星间链路地检设备103、信号采集与回放单元104并且对星间链路测试数据进行管理，星间链路测试数据包括第一指标、第二指标、射频信号中的一个或任意个。

星间链路待测设备101是导航卫星上配置的Ka波段星间链路终端，在导航卫星出厂前，需要对星间链路待测设备101进行测试。示例性地，每台星间链路待测设备都具备1个射频信号输入输出口。

多路信号选择矩阵器102是本申请为实现星间链路待测设备101、星间链路地检设备103、信号采集与回放单元104之间的电连接状态进行电子选择切换所设计的。多路信号选择矩阵器102根据管理控制单元105的切换指令来切换组件间的电连接状态，以及多路信号选择矩阵器102向管理控制单元105反馈当前端口的连接状态信息。

本申请的多路信号选择矩阵器102克服了现有卫星测试技术中的缺点。其中，现有卫星测试技术中的缺点包括：星间链路待测设备在不同测试场景下，需要手动改变星间链路待测设备与星间链路地检设备或频谱仪的连接关系；星间链路待测设备与不同节点测试时，也需要频繁手动改变线缆的连接关系，通过手动更改线缆连接关系，效率较低且线缆连接较为混乱。本申请的多路信号选择矩阵器102的内部结构将在后文展开。

星间链路地检设备103是位于地面的测试设备，星间链路地检设备103可以测试星间链路待测设备101的第一指标。

信号采集与回放单元104可以测试星间链路待测设备101的第二指标，同时实现对射频信号的采集、存储和回放。本申请的信号采集与回放单元104的架构组成将在后文展开。

管理控制单元105，可以远程控制多路信号选择矩阵器102内部的电子开关连接状态，并显示端口的连接状态；可以远程控制星间链路地检设备103，并显示遥测状态；可以远程控制信号采集与回放单元104，并显示相关数据状态。并且，管理控制单元105可以管理星间链路测试数据，支持数据的存储、查询、回放、统计和自动生成报告。本申请的管理控制单元105的架构组成将在后文展开。

参考图1所示，本申请的技术方案通过多路信号选择矩阵器102对星间链路待测设备101、星间链路地检设备103和信号采集与回放单元104之间的连接状态进行选择切换，用星间链路地检设备103测试星间链路待测设备101的第一指标，用信号采集与回放单元104测试星间链路待测设备101的第二指标并且采集、回放星间链路待测设备101的射频信号；通过管理控制单元105控制多路信号选择矩阵器102、星间链路地检设备103、信号采集与回放单元104，并且对星间链路测试数据进行管理；本申请可以对星间链路待测设备101所需的指标进行自动化长时间连续性测试与监测，可以满足导航卫星快速部署需求带来的卫星批产研制任务，自动更换测试系统的连接状态，自动判读、处理测试数据，提升了测试效率、缩短了测试周期、减少了人为因素对测试的影响、减少了测试的人工成本开支、可以满足多颗卫星批生产、并行测试的需求。

在一些实施例中，第一指标包括测距精度和时延稳定度中的一个或任意个；第二指标包括等效全向辐射功率、等效全向辐射功率稳定度和信号频谱特性中的一个或任意个。示例性地，等效全向辐射功率(Equivalent Isotropically Radiated Power，EIRP)指的是卫星或地面站在某个指定方向上的辐射功率，理想状态下等于功放的发射功率天线的增益。本申请对第一指标和第二指标的选择不作限制。

在一些实施例中，参考图1所示，第一端口1021与星间链路待测设备101通过第一射频线缆181连接；星间链路地检设备103与第二端口1022通过第二射频线缆182连接；信号采集与回放单元104与第二端口1022通过第三射频线缆183连接；管理控制单元105与多路信号选择矩阵器102通过第一网线191连接；管理控制单元105与星间链路地检设备103通过第二网线192连接；管理控制单元105与信号采集与回放单元104通过第三网线193连接。使用射频线缆连接星间链路待测设备101、多路信号选择矩阵器102、星间链路地检设备103、信号采集与回放单元104，天线效应小，辐射损耗小，对外界干扰的防卫度高，保证了信号的稳定传输。

图2是本申请另一实施例星间链路待测设备的自动化测试系统的架构图。

在一些实施例中，参考图1和图2所示，星间链路待测设备的数量为N台，N是大于等于1的正整数；第一端口1021的数量大于等于N个；第二端口1022的数量大于等于2N个，其中，第二端口1022包括第一子端口10221和第二子端口10222，第一子端口10221用于与星间链路地检设备电连接，第二子端口10222用于与信号采集与回放单元104电连接。将第一端口1021、第二端口1022的数量设置为多于星间链路待测设备的数量，在部分第一端口1021、第二端口1022损坏的情况下，多路信号选择矩阵器102依然有多余的端口来连接各设备，可以保证本申请的自动化测试系统正常进行测试。

在一些实施例中，参考图1和图2所示，星间链路地检设备的数量大于等于N台；信号采集与回放单元104的接收端口1041数量大于等于N个。这样设置，在部分星间链路地检设备、信号采集与回放单元104的接收端口1041损坏的情况下，仍然有备用的星间链路地检设备和接收端口1041，可以保证本申请的自动化测试系统正常进行测试。

参考图2所示，在该实施例中，本申请的自动化测试系统设置为接入4台星间链路待测设备(1011，1012，1013，1014)和4台星间链路地检设备(1031，1032，1033，1034)，相应的，设置多路信号选择矩阵器102的第一端口1021的数量为4个，第一端口1021具体为A1、A2、A3、A4，将星间链路待测设备(1011，1012，1013，1014)与端口A1、A2、A3、A4对应连接；设置多路信号选择矩阵器102的第一子端口10221的数量为4个，第一子端口10221具体为B1、B2、B3、B4，将星间链路地检设备(1031，1032，1033，1034)与端口B1、B2、B3、B4对应连接；设置多路信号选择矩阵器102的第二子端口10222的数量为4个，第二子端口10222具体为B5、B6、B7、B8；设置信号采集与回放单元104的接收端口为4个，接收端口与端口B5、B6、B7、B8对应连接。示例性地，第一端口1021、第一子端口10221、第二子端口10222使用SMA(SubMiniature version A)接口的射频线缆，射频信号收发采用时分体制。设置管理控制单元105分别与多路信号选择矩阵器102、星间链路地检设备(1031，1032，1033，1034)、信号采集与回放单元104通过网线连接。

参考图2所示，本申请的自动化测试系统通过多路信号选择矩阵器102对星间链路待测设备(1011，1012，1013，1014)、星间链路地检设备(1031，1032，1033，1034)、信号采集与回放单元104之间的电连接状态进行电子选择切换，例如：将连接有星间链路待测设备1011的A1端口与连接有星间链路地检设备1031的B1端口连通，并且将连接有星间链路待测设备1011的A1端口与连接有信号采集与回放单元104的B5端口连通，这样设置可以同时测试星间链路待测设备1011的第一指标和第二指标。多路信号选择矩阵器102可以通过与管理控制单元105连接的网络接口接收管理控制单元105的切换指令，以切换端口间的连接状态，并通过网络接口向管理控制单元105发送当前端口的连接关系。采用如图2所示的实施例可以同时测试4台星间链路待测设备(1011，1012，1013，1014)所需的指标，提升了测试效率。

图3是图2的实施例中多路信号选择矩阵器的示例性内部结构图。

在一些实施例中，多路信号选择矩阵器102还包括多路功分器和单刀多掷开关，多路功分器的第一端与第一端口1021连接，多路功分器的第二端通过单刀多掷开关与第一子端口10221和第二子端口10222连接，多路功分器用于将星间链路待测设备的射频信号分为多路；多路功分器的数量为N台，N台多路功分器与N台星间链路待测设备一一对应；单刀多掷开关的数量为2N个。

在一些实施例中，多路功分器将射频信号分为多路后，每一路射频信号与一个单刀多掷开关连接，单刀多掷开关用于选择与多个第二端口1022的任意一个连接，当大于等于两个单刀多掷开关选择与同一个第二端口1022连接时，多路信号选择矩阵器102告警并提示重新连接。

参考图2和图3所示，图3示出了图2的实施例中，多路信号选择矩阵器102对A1端口、…、A4端口的射频信号的控制原理。参考图3所示，多路信号选择矩阵器102包括多路功分器(A101，…，A401)和单刀8掷开关(A11，A12，…，A41，A42)。示例性地，多路功分器A101的第一端与A1端口连接，多路功分器A101将A1端口的射频信号分为两路，多路功分器A101的第二端通过单刀8掷开关A11与B1端口连接，射频信号在A1端口与B1端口间传输；并且多路功分器A101的第二端通过单刀8掷开关A12与B5端口连接，射频信号在A1端口与B5端口间传输。优选地，多路功分器的数量与星间链路待测设备的数量一一对应，多路功分器将射频信号分为多路后，每一路射频信号与一个单刀多掷开关连接，单刀多掷开关根据测试需求选择与多个第二端口1022的任意一个连接。本申请对多路功分器的数量和单刀多掷开关的类型、数量不作限制。

参考图3所示，示例性地，当单刀8掷开关A11与单刀8掷开关A41都选择与B1端口连接时，多路信号选择矩阵器102发出告警并提示重新连接：“当前B端口已处于连接状态，需断开后才能连接”，多路信号选择矩阵器102将相关告警信息通过网络接口301传输至管理控制单元105。示例性地，若A1端口对应的单刀8掷开关A11选通连接了B1端口，则A1端口对应的单刀8掷开关A12只能选择未被选通连接的B端口，即B2～B8端口中的任一个。本申请的多路信号选择矩阵器102具有如下特征：

A端口：根据需求可以扩展至N个，接口形式为SMA；B端口：根据需求可以扩展至2N个，接口形式为SMA；控制端口：网络接口RJ45；具备通过指令选择使A端口与B端口中的1个端口进行双向联通的功能，例如，参考图3所示，A1端口只与B1端口连接；具备通过指令选择使A端口与B端口中的2个端口进行双向联通的功能，例如，参考图3所示，A1端口与B1端口、B5端口连接；具备通过网络接口对射频端口的联通关系进行控制的功能；具备软件显示当前端口连接关系的功能；工作频率：20～30GHz；端口联通状态下损耗小于1dB；端口非联通状态下隔离大于25dB。

图4是本申请一实施例星间链路待测设备的自动化测试系统的信号采集与回放单元的架构图。

在一些实施例中，参考图4所示，信号采集与回放单元104包括：信号采集回放模块401，包括通道数量大于等于N个的模数数模转换器、频谱仪，信号采集回放模块401用于对采集的数据进行控制和预处理；单片机402，与信号采集回放模块401通过第一总线4011连接，单片机402用于执行控制指令与收发数据；存储模块403，分别与信号采集回放模块401、单片机402通过第二总线4012、第三总线4013连接。

示例性地，参考图4所示，信号采集与回放单元104可以实现对Ka星间链路射频信号进行采集、存储、回放的功能，重现Ka星间链路测试过程中的特定场景，对数据离线评估和验证具有非常重要的意义。

示例性地，参考图4所示，信号采集回放模块401是信号采集与回放单元104中最核心的部分，提供多通道的高速模数数模AD/DA，并集成了一块现场可编程门阵列(FieldProgrammable Gate Array，FPGA)，能对采集的数据进行高速控制和预处理，这些预处理包括按照需要进行抽取、添加数据头、添加时间戳等。

示例性地，参考图1和图4所示，单片机402是信号采集回放模块401的上位机，一方面可以通过高速总线(如总线接口规格：PCIE 8x)将控制命令发送到信号采集回放模块401，如采样率、速率设置、采集回放控制等；另一方面可以通过千兆网络接口404将采集存储的数据发送至管理控制单元105，也可以通过网络接口404接收管理控制单元105的控制指令和数据。

示例性地，参考图4所示，存储模块403基于固态驱动器(Solid State Drive，SSD)构建阵列，提供高速数据读写访问的能力，用户可以随时根据需要进行写入、读出、回放查看和修改等操作。

图5是本申请一实施例星间链路待测设备的自动化测试系统的管理控制单元的架构图。

在一些实施例中，参考图1和图5所示，管理控制单元105包括：

多路信号选择矩阵器控制模块501，与多路信号选择矩阵器102通过第一网线191的网络接口连接，多路信号选择矩阵器控制模块501通过网络接口控制和监测第一端口1021与第二端口1022之间的连接状态，并通过网络接口接收多路信号选择矩阵器102上报的接口连接状态；

星间链路地检设备控制模块502，与星间链路地检设备103通过第二网线192的网络接口连接，星间链路地检设备控制模块502通过网络接口控制和监测星间链路地检设备103的工作状态，可以根据测试场景需求对星间链路地检设备103的工作状态进行设置，并接收星间链路地检设备103上报的工作状态信息；

信号采集与回放单元控制模块503，与信号采集与回放单元104通过第三网线193的网络接口连接，信号采集与回放单元控制模块503通过网络接口控制和监测信号采集与回放单元104的工作状态，以及接收信号采集与回放单元104采集、存储的数据；

数据管理与分析模块504，用于进行数据显示与控制、数据自动判读、数据存储、数据回放、自动生成测试报告。

示例性地，管理控制单元105主要实现对多路信号选择矩阵器102、星间链路地检设备103、信号采集与回放单元104的指令控制与工作状态显示，以及实现测试数据的自动判读、存储、查询、回放和自动生成测试报告等功能。其中，数据显示与控制主要通过人机交互界面，显示测试结果、频谱图、告警信息等。数据自动判读主要包括单个变量判断和多个变量组合判断两种模式，单个变量判读方式主要为基于阈值的判读，设置单个变量的上下限，当测量数据超出上下限时，即判断为异常；多个变量组合判断方式，有些情况并不是靠单个变量就能够决定当前系统是否能够应该报警或进行相关的处理，需要靠若干个变量通过计算才能判断的，通过设置多个变量的组合计算方式，如加、减、乘、除、与、或、非、括号运算等，从而实现多个变量(例如：收发状态、电压状态等)的组合判断。数据存储：在测试过程中，将所有的数据按照时间戳保存在本地。数据回放：将保存在本地的数据，按照时间戳顺序进行回放，重现测试过程。自动生成测试报告：可以根据系统预置或用户个性化设置的模板，自动化生成测试报告。

在一些实施例中，参考图5所示，当数据自动判读发生异常时，数据管理与分析模块504告警，并记录判读发生异常的时刻，同时保存时刻前后一段的测试数据、频谱数据，等待人工进一步判读。

示例性地，当数据自动判读发现异常时，数据管理与分析模块504进行响铃、报警灯闪烁等报警方式，并记录测试发生异常的时间，同时提取异常发生时刻前后一段的测试数据、频谱数据等进行保存，等待人工进行进一步判读。

本申请的星间链路待测设备的自动化测试系统具有以下有益效果：

1、可以接入多台星间链路待测设备，在管理控制单元的控制下，完成多路并行测试，实现远程、无人、智能化测试，并且对测试过程进行监控，测试结果全程记录。

2、支持根据场景定义实现测试自动化，可以自动测试、自动判读、自动生成测试报告。

3、将多台星间链路待测设备的射频信号接入多路信号选择矩阵器，实现被测设备与测试设备的链路远程切换及分路测试，避免了人工频繁改变链路连接关系造成的效率低下与线缆连接混乱的缺点。

4、对测试过程中的信号进行采样、存储，实时显示采样信号的时域和频域特性，支持信号回放功能，实现测试信号或环境的复现，从而将人工从长时间的稳定性测试中解放出来。

5、具备故障识别与告警功能，可以根据遥测结果或阈值判断，对测试结果进行故障识别，如果出现故障则进行告警，保存异常数据结果、异常频谱，并记录时间。

本申请的实施方式还公开了一种星间链路待测设备的自动化测试方法，基于前文所述的自动化测试系统，该方法用于对多台星间链路待测设备进行并行单节点测试，包括：

设置多台星间链路待测设备与多路信号选择矩阵器的第一端口的连接状态，使星间链路待测设备与第一端口一一对应；

控制多路信号选择矩阵器的第二端口与第一端口的连接状态，使每个第一端口都分别与两个第二端口连接；

控制星间链路地检设备、信号采集与回放单元和两个第二端口的连接状态，使星间链路地检设备与两个第二端口中的一个连接，星间链路地检设备测试星间链路待测设备的第一指标；使信号采集与回放单元与两个第二端口中的另一个连接，信号采集与回放单元测试星间链路待测设备的第二指标并且采集、回放星间链路待测设备的射频信号；

将管理控制单元分别与多路信号选择矩阵器、星间链路地检设备、信号采集与回放单元电连接，管理控制单元控制多路信号选择矩阵器、星间链路地检设备、信号采集与回放单元并且对星间链路测试数据进行管理，星间链路测试数据包括第一指标、第二指标、射频信号中的一个或任意个。

需要说明的是，本申请前文所述的星间链路待测设备的自动化测试系统包括的功能等内容，均可用于解释说明该星间链路待测设备的自动化测试方法，在此，相关内容不再赘述。

图6是本申请一实施例星间链路待测设备的自动化测试方法对4台星间链路待测设备进行并行单节点测试的示例性流程图。

示例性地，参考图2和图6所示，在单节点测试模式下，测试流程为：在步骤S610，初始化星间链路待测设备的自动化测试系统；在步骤S620，星间链路待测设备1011～1014依次分别接入多路信号选择矩阵器A1～A4端口；在步骤S630，设置多路信号选择矩阵器的连接状态：A1端口选通B1和B5端口，A2端口选通B2和B6端口，A3端口选通B3和B7端口，A4端口选通B4和B8端口；在步骤S640，根据测试场景，通过管理控制单元发送状态配置指令，设置星间链路地检设备1031～1034的工作状态，设置信号采集与回放单元的工作状态；在步骤S6511，自动判读星间链路地检设备1031～1034的信息；在步骤S6512，在星间链路待测设备与星间链路地检设备之间，判断测距精度、锁定状态、时延稳定度等信息是否超出阈值；若未超出阈值，在步骤S660自动保存全过程测试数据；若超出阈值，在步骤S6513告警、记录异常时刻、提取异常数据保存；在步骤S6514等待人工判读、处置相关数据。

继续参考图6所示，在步骤S6521，自动判读信号采集与回放系统的信息；在步骤S6522，在星间链路待测设备与信号采集与回放单元之间，判断EIRP波动范围、频谱特性等信息是否超出阈值；若未超出阈值，在步骤S660自动保存全过程测试数据；若超出阈值，在步骤S6523告警、记录异常时刻、提取异常数据保存；在步骤S6524等待人工判读、处置相关数据；在步骤S670，判断测试时间是否达到设置值，若未达到设置值，则相应返回步骤S6511、步骤S6521；若达到设置值，则在步骤S680，根据设置的测试报告模板，自动生成测试报告。

在一些实施例中，自动化测试方法还用于对星间链路待测设备进行三节点测试，包括：

设置星间链路待测设备与第一端口的连接状态，使一台星间链路待测设备与一个第一端口连接；

控制第二端口与第一端口的连接状态，使一个第一端口与两个第二端口连接；

控制两台星间链路地检设备与两个第二端口的连接状态，使其中一台星间链路地检设备与两个第二端口中的一个连接，使另一台星间链路地检设备与两个第二端口中的另一个连接；

控制其中一台星间链路地检设备模拟另一台星间链路待测设备，在一台星间链路待测设备与两台星间链路地检设备之间进行三节点星星地、三节点地星星信息流测试。

图7是本申请一实施例星间链路待测设备的自动化测试方法对2台星间链路待测设备进行并行三节点测试的示例性流程图。需要说明的是，卫星在实际应用中，示例性地，有些情况下卫星A、卫星B、地面站三个节点之间由于地球遮挡等原因无法直接通信，需要辅助转发信息，例如，三节点星星地指的是：卫星A通过卫星B将信息转发给地面站；三节点地星星指的是：地面站通过卫星B将信息转发给卫星A。通过三节点测试可以测试卫星A、卫星B、地面站相互之间的通信状态是否正常。参考图2所示，例如，在三节点测试过程中，可以用星间链路地检设备1032来模拟另一星间链路待测设备。

示例性地，参考图2和图7所示，在三节点测试模式下，测试流程为：在步骤S710，初始化星间链路待测设备的自动化测试系统；在步骤S720，星间链路待测设备1011～1012依次分别接入多路信号选择矩阵器A1～A2端口；在步骤S730，设置多路信号选择矩阵器的连接状态：A1端口选通B1和B2端口，A2端口选通B3和B4端口；在步骤S740，根据测试场景，通过管理控制单元发送状态配置指令，设置星间链路地检设备1031～1034的工作状态；在步骤S750，设置三节点星星地、地星星信息流测试场景与条目；在步骤S761，自动判读星间链路地检设备1031～1032，在星间链路待测设备1011与星间链路地检设备1031～1032之间进行三节点星星地、地星星等信息流测试；在步骤S762，自动判读星间链路地检设备1033～1034，在星间链路待测设备1012与星间链路地检设备1033～1034之间进行三节点星星地、地星星等信息流测试；在步骤S763，判断锁定状态、信息流正确性等是否符合要求；若符合要求，在步骤S766自动保存全过程测试数据；若不符合要求，在步骤S764告警、记录异常时刻、提取异常数据保存；在步骤S765人工判读、处置相关数据；在步骤S770判断信息流测试条目是否全部完成，若未全部完成，则相应返回步骤S761、步骤S762；若全部完成，在步骤S780，根据设置的测试报告模板，自动生成测试报告。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述申请披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

本申请的一些方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。处理器可以是一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DAPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器或者其组合。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。例如，计算机可读介质可包括，但不限于，磁性存储设备(例如，硬盘、软盘、磁带……)、光盘(例如，压缩盘CD、数字多功能盘DVD……)、智能卡以及闪存设备(例如，卡、棒、键驱动器……)。

计算机可读介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等等、或合适的组合形式。计算机可读介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机可读介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、射频信号、或类似介质、或任何上述介质的组合。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

虽然本申请已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请，在没有脱离本申请精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本申请的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (11)

1.一种星间链路待测设备的自动化测试系统，其特征在于，包括：

星间链路待测设备，数量为N台，N是大于等于1的正整数；

多路信号选择矩阵器，包括第一端口和第二端口，所述第一端口与所述星间链路待测设备电连接，所述多路信号选择矩阵器用于对所述第一端口和所述第二端口之间的电连接状态进行选择切换，所述第一端口的数量大于等于N个，所述第二端口的数量大于等于2N个，其中，所述第二端口包括第一子端口和第二子端口，所述第一子端口用于与星间链路地检设备电连接，所述第二子端口用于与信号采集与回放单元电连接；

所述星间链路地检设备，与所述第二端口电连接，所述星间链路地检设备用于测试所述星间链路待测设备的第一指标；

所述信号采集与回放单元，所述信号采集与回放单元的接收端口和所述第二端口电连接，所述信号采集与回放单元用于测试所述星间链路待测设备的第二指标并且采集、回放所述星间链路待测设备的射频信号；

管理控制单元，分别与所述多路信号选择矩阵器、所述星间链路地检设备、所述信号采集与回放单元电连接，所述管理控制单元用于控制所述多路信号选择矩阵器、所述星间链路地检设备、所述信号采集与回放单元并且对星间链路测试数据进行管理，所述星间链路测试数据包括所述第一指标、所述第二指标、所述射频信号中的一个或任意个。

2.如权利要求1所述的自动化测试系统，其特征在于，所述第一端口与所述星间链路待测设备通过第一射频线缆连接；所述星间链路地检设备与所述第二端口通过第二射频线缆连接；所述信号采集与回放单元与所述第二端口通过第三射频线缆连接；所述管理控制单元与所述多路信号选择矩阵器通过第一网线连接；所述管理控制单元与所述星间链路地检设备通过第二网线连接；所述管理控制单元与所述信号采集与回放单元通过第三网线连接。

3.如权利要求1所述的自动化测试系统，其特征在于，所述星间链路地检设备的数量大于等于N台；所述信号采集与回放单元的接收端口数量大于等于N个。

4.如权利要求1所述的自动化测试系统，其特征在于，所述多路信号选择矩阵器还包括多路功分器和单刀多掷开关，所述多路功分器的第一端与所述第一端口连接，所述多路功分器的第二端通过所述单刀多掷开关与所述第一子端口和所述第二子端口连接，所述多路功分器用于将所述星间链路待测设备的射频信号分为多路；所述多路功分器的数量为N台，N台所述多路功分器与N台所述星间链路待测设备一一对应；所述单刀多掷开关的数量为2N个。

5.如权利要求4所述的自动化测试系统，其特征在于，所述多路功分器将所述射频信号分为多路后，每一路所述射频信号与一个所述单刀多掷开关连接，所述单刀多掷开关用于选择与多个所述第二端口的任意一个连接，当大于等于两个所述单刀多掷开关选择与同一个所述第二端口连接时，所述多路信号选择矩阵器告警并提示重新连接。

6.如权利要求1所述的自动化测试系统，其特征在于，所述信号采集与回放单元包括：

信号采集回放模块，包括通道数量大于等于N个的模数数模转换器、频谱仪，所述信号采集回放模块用于对采集的数据进行控制和预处理；

单片机，与所述信号采集回放模块通过总线连接，所述单片机用于执行控制指令与收发数据；

存储模块，分别与所述信号采集回放模块、所述单片机通过所述总线连接。

7.如权利要求1所述的自动化测试系统，其特征在于，所述管理控制单元包括：

多路信号选择矩阵器控制模块，与所述多路信号选择矩阵器通过第一网线的网络接口连接，所述多路信号选择矩阵器控制模块通过所述网络接口控制和监测所述第一端口与所述第二端口之间的连接状态；

星间链路地检设备控制模块，与所述星间链路地检设备通过第二网线的网络接口连接，所述星间链路地检设备控制模块通过所述网络接口控制和监测所述星间链路地检设备的工作状态；

信号采集与回放单元控制模块，与所述信号采集与回放单元通过第三网线的网络接口连接，所述信号采集与回放单元控制模块通过所述网络接口控制和监测所述信号采集与回放单元的工作状态，以及接收所述信号采集与回放单元采集、存储的数据；

数据管理与分析模块，用于进行数据显示与控制、数据自动判读、数据存储、数据回放、自动生成测试报告。

8.如权利要求7所述的自动化测试系统，其特征在于，当所述数据自动判读发生异常时，所述数据管理与分析模块告警，并记录所述判读发生所述异常的时刻，同时保存所述时刻前后一段的测试数据、频谱数据，等待人工进一步判读。

9.如权利要求1所述的自动化测试系统，其特征在于，所述第一指标包括测距精度和时延稳定度中的一个或任意个；所述第二指标包括等效全向辐射功率、等效全向辐射功率稳定度和信号频谱特性中的一个或任意个。

10.一种星间链路待测设备的自动化测试方法，基于权利要求1-9任一项所述的自动化测试系统，其特征在于，所述方法用于对多台所述星间链路待测设备进行并行单节点测试，包括：

设置多台所述星间链路待测设备与多路信号选择矩阵器的第一端口的连接状态，使所述星间链路待测设备与所述第一端口一一对应；

控制所述多路信号选择矩阵器的第二端口与所述第一端口的连接状态，使每个所述第一端口都分别与两个第二端口连接；

控制星间链路地检设备、信号采集与回放单元和所述两个第二端口的连接状态，使所述星间链路地检设备与所述两个第二端口中的一个连接，所述星间链路地检设备测试所述星间链路待测设备的第一指标；使所述信号采集与回放单元与所述两个第二端口中的另一个连接，所述信号采集与回放单元测试所述星间链路待测设备的第二指标并且采集、回放所述星间链路待测设备的射频信号；

将管理控制单元分别与所述多路信号选择矩阵器、所述星间链路地检设备、所述信号采集与回放单元电连接，所述管理控制单元控制所述多路信号选择矩阵器、所述星间链路地检设备、所述信号采集与回放单元并且对星间链路测试数据进行管理，所述星间链路测试数据包括所述第一指标、所述第二指标、所述射频信号中的一个或任意个。

11.如权利要求10所述的自动化测试方法，其特征在于，还用于对所述星间链路待测设备进行三节点测试，包括：

设置所述星间链路待测设备与所述第一端口的连接状态，使一台所述星间链路待测设备与一个所述第一端口连接；

控制所述第二端口与所述第一端口的连接状态，使一个所述第一端口与两个第二端口连接；

控制两台所述星间链路地检设备与所述两个第二端口的连接状态，使其中一台所述星间链路地检设备与所述两个第二端口中的一个连接，使另一台所述星间链路地检设备与所述两个第二端口中的另一个连接；

控制其中一台所述星间链路地检设备模拟另一台所述星间链路待测设备，在一台所述星间链路待测设备与两台所述星间链路地检设备之间进行三节点星星地、三节点地星星信息流测试。