無線電臺精益測試管理系統(tǒng)設(shè)計*

郭元興，李建國，楊 鵬

（中國電子科技集團公司第三十研究所，四川 成都 610041）

無線電臺精益測試管理系統(tǒng)設(shè)計*

郭元興，李建國，楊 鵬

（中國電子科技集團公司第三十研究所，四川 成都 610041）

在我軍“信息主導(dǎo)”的信息化建設(shè)中，以短波、超短波電臺等無線通信設(shè)備為核心的通信系統(tǒng)構(gòu)成了我軍重要的信息交換平臺。然而，目前的測試系統(tǒng)廣泛存在手動測試依賴度高、耗時費力、測試精度、測試完備性和無線信道組網(wǎng)仿真難等問題。為此，構(gòu)建了一套精確、規(guī)范、高效的無線電臺的精益測試管理系統(tǒng)，以滿足測試流程平臺化、測試節(jié)點網(wǎng)絡(luò)化和測試數(shù)據(jù)集中化的設(shè)計要求，為通信裝備的設(shè)計驗證、生產(chǎn)調(diào)試、系統(tǒng)聯(lián)試、出廠驗收、培訓(xùn)演練和入網(wǎng)測試等各個環(huán)節(jié)提供有效的綜合保障手段，滿足儀器使用效率的最大化，并可擴展更多測試應(yīng)用，有利于無線通信設(shè)備的質(zhì)量控制。

無線通信設(shè)備；精益測試；測試流程平臺化；測試節(jié)點網(wǎng)絡(luò)化；測試數(shù)據(jù)集中化

0　引 言

無線通信設(shè)備測試主要用于對無線電臺整機射頻、音頻、功耗等性能進行自動測試。當(dāng)前，電臺的大部分測試普遍存在以下不足。

（1）測試自動化程度較低。當(dāng)前主要通過手動進行電臺靈敏度、雜散響應(yīng)、倒易混頻、天調(diào)不可調(diào)諧點及電壓駐波比等測試，每次測試、更改連接都需要對相關(guān)器件的連接路徑進行損耗校準(zhǔn)，需要耗費大量的人力，且測試效率、儀表使用效率都不高。

（2）測試精度有待提高。對于如干擾測試、雜散測試等，需要多臺儀表同時進行測試；手動測試需要連接相關(guān)的射頻組件。由于每個測試人員操作的熟練程度、射頻器件連接的緊密程度等因素影響，導(dǎo)致測試的準(zhǔn)確性和一致性不高。

（3）測試數(shù)據(jù)時效性不高。測試過程數(shù)據(jù)主要通過人工手動進行記錄，缺乏即時性和可靠性，不能直接應(yīng)用于科研生產(chǎn)管控，產(chǎn)品研制過程的部分測試記錄數(shù)據(jù)、測試儀器狀態(tài)等都無法追溯。

（4）測試體系有待持續(xù)提升。目前，已有的多種測試數(shù)據(jù)都是分布存儲，需要通過先進的軟硬件采集技術(shù)對程控設(shè)備進行實時、自動、客觀、準(zhǔn)確地監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲，提供靈活的接口，滿足未來“智能數(shù)據(jù)分析管理平臺”的配置、系統(tǒng)監(jiān)控等一系列完善的管理及數(shù)據(jù)分析。

因此，為加速無線通信設(shè)備的研發(fā)周期，提高設(shè)備測試效率、精度以及一致性，需設(shè)計一套基于無線電臺的精益測試管理系統(tǒng)，以滿足未來多種待測產(chǎn)品、應(yīng)用場景和測試儀器的測試需求，兼具測試數(shù)據(jù)管理和分析等應(yīng)用，最終提高測試一致性、精度、效率，從而降低對操作人員熟練程度的要求［1-3］。

1　系統(tǒng)概述

該系統(tǒng)融合了多學(xué)科、高性能的軟硬件測試技術(shù)，提供較強的無線通信設(shè)備自動測試和無線信道組網(wǎng)仿真的快速驗證能力。具體的，需滿足如下要求。

（1）精細(xì)化現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集。可對多種無線產(chǎn)品（器件、模塊、組件、分系統(tǒng)及整機）的摸底測試、常溫測試、高低溫篩選測試的測試數(shù)據(jù)采集。

（2）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化和平臺化。實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的測試節(jié)點管理和基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的測試程序、測試指標(biāo)、測試結(jié)果等數(shù)據(jù)的共享能力。用戶可針對不同類型產(chǎn)品，實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)、測試指標(biāo)上下限、測試程序腳本、報表模板等在基礎(chǔ)平臺上進行配置定義。

（3）實現(xiàn)測試信息管理。具備對待測產(chǎn)品狀態(tài)、測試指標(biāo)、測試程序、測試執(zhí)行過程、測試數(shù)據(jù)、測試結(jié)果、測試儀表以及測試報告等測試信息的集中存儲管理能力。

（4）數(shù)據(jù)處理和分析。提供測試結(jié)果查詢，支持第三方軟件的統(tǒng)計分析，并通過不斷積累，與所存儲產(chǎn)品的原始數(shù)據(jù)一起，形成各類產(chǎn)品的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，逐步形成各類產(chǎn)品的組織資產(chǎn)。

（5）系統(tǒng)擴展與集成。模塊化設(shè)計，方便系統(tǒng)不斷升級。另外，提供擴展接口，方便日后其他各個業(yè)務(wù)系統(tǒng)的無縫集成［4］。

2　基于泛型測試的ATS設(shè)計

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

該系統(tǒng)采用泛型測試思想，將所有被測產(chǎn)品共性的內(nèi)容做出固定的平臺，將變化的內(nèi)容進行封裝和配置，并根據(jù)不同用戶角色進行角色區(qū)分設(shè)計，使系統(tǒng)在靈活性和應(yīng)用性方面達到最佳平衡［5］。

系統(tǒng)包括無線通信設(shè)備自動測試系統(tǒng)和無線信道組網(wǎng)仿真系統(tǒng)兩部分。自動測試系統(tǒng)可快速實現(xiàn)其他產(chǎn)品的自動測試擴展，滿足超短波、微波和無線收發(fā)監(jiān)聽等設(shè)備測試，覆蓋3～30 MHz、30～300 MHz、300 MHz～3 GHz頻段多種測試功能項，也可作為平臺推廣到網(wǎng)絡(luò)、安全等其他產(chǎn)品測試。

系統(tǒng)融入柔性生產(chǎn)、儀表物聯(lián)和協(xié)同管理等先進理念，采用泛型測試技術(shù)、腳本引擎技術(shù)以及通用儀器驅(qū)動庫技術(shù)，通過GPIBLAN串口等儀器總線、業(yè)務(wù)終端和數(shù)據(jù)中心服務(wù)器等，實現(xiàn)不同環(huán)境條件的自動化測試。如圖1所示，系統(tǒng)主要分為物理設(shè)備層、設(shè)備驅(qū)動層、自動測試應(yīng)用層、數(shù)據(jù)存儲/服務(wù)層和智能數(shù)據(jù)分析平臺層。

（1）物理設(shè)備層：滿足提供各類測試儀器、射頻交換矩陣和信道仿真等設(shè)備；信道仿真設(shè)備也可獨立實現(xiàn)無線組網(wǎng)測試。

（2）設(shè)備驅(qū)動層：提供各類儀器的設(shè)備驅(qū)動、控制及接口調(diào)用等。

（3）自動測試應(yīng)用層：通過各種基礎(chǔ)平臺和配置終端完成測試用例、流程等的設(shè)計和配置，并提供基于ATML的編程接口來滿足二次開發(fā)的需求。

（4）數(shù)據(jù)存儲服務(wù)層：完成數(shù)據(jù)、配置腳本文件、即時質(zhì)量監(jiān)控服務(wù)的數(shù)據(jù)存儲，提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)查詢和編輯服務(wù)。

（5）智能數(shù)據(jù)分析平臺：除具有基本的數(shù)據(jù)分析功能，還支持第三方軟件分析模型、報表模板等的設(shè)計擴展［4］。

圖1　系統(tǒng)架構(gòu)

2.2 測試系統(tǒng)硬件平臺設(shè)計

該測試系統(tǒng)實現(xiàn)被測電臺的主要功能和性能測試，采用兩臺電臺對通方式進行整機測試，通用儀器實現(xiàn)，可快速滿足未來模塊、部件級的測試擴展。硬件設(shè)計的框圖，如圖2所示。

主控計算機是測試管理軟件的運行平臺，可采用標(biāo)準(zhǔn)的貨架產(chǎn)品，作為整個系統(tǒng)的主控中樞，實現(xiàn)測試儀器的程控、測試流程的配置與執(zhí)行、被測電臺及部件等程控和激勵。

標(biāo)準(zhǔn)儀表包括兩類儀表：—類用于測試的標(biāo)準(zhǔn)儀表，包括信號源、電臺綜合測試儀、示波器、頻譜分析儀、信道仿真儀和電源等；另一類是用于功率校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)儀表，如功率計等。

信號切換控制箱用于建立標(biāo)準(zhǔn)測試儀表與被測電臺和陪測電臺間的射頻通道、音頻通道、電源通道、PPT控制通道以及同步指示通道。

電臺控制器接受主控計算機控制，實現(xiàn)對被測電臺和陪測電臺進行接口的適配控制，還具備DA和IO控制激勵功能，能夠擴展適配復(fù)雜多樣的控制和激勵接口，滿足被測整機和部件的擴展應(yīng)用［6-8］。

2.3 測試系統(tǒng)管理軟件設(shè)計

測試管理軟件設(shè)計框圖，如圖3所示。

軟件將共性的用戶界面設(shè)計、數(shù)據(jù)存儲方式、測試執(zhí)行等內(nèi)容設(shè)計為統(tǒng)一平臺；將每個產(chǎn)品特有的測試數(shù)據(jù)、測試指標(biāo)門限、測試用例等信息設(shè)計為一個配置終端，用戶將不同產(chǎn)品的差異化信息以配置的方式設(shè)置到系統(tǒng)中；自動根據(jù)配置的信息進行測試用例執(zhí)行、數(shù)據(jù)采集、合格判定。

軟件提供通用驅(qū)動程序庫和ATML方法庫，并采用VISA庫和設(shè)備廠商提供的驅(qū)動庫相結(jié)合的開發(fā)方法，實現(xiàn)對不同儀器廠商、型號的儀器調(diào)用。

在分布式網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中存儲，提供基礎(chǔ)框架、用戶/權(quán)限管理、系統(tǒng)參數(shù)管理、驅(qū)動管理和數(shù)據(jù)庫訪問等服務(wù)，滿足自動測試、手動調(diào)試、自動校準(zhǔn)和報表與數(shù)據(jù)分析等應(yīng)用［9-10］。

圖2　硬件設(shè)計框

圖3　軟件設(shè)計框

3　精益測試管理系統(tǒng)的特性

3.1 應(yīng)用場景多樣化

精益測試管理系統(tǒng)為科研、生產(chǎn)和檢測驗收提供多種應(yīng)用，如圖4所示。

圖4　系統(tǒng)應(yīng)用

例如，可對多種產(chǎn)品（器件、模塊、組件、分系統(tǒng)及整機）的摸底測試、常溫測試、環(huán)境和可靠性篩選測試、交驗測試等數(shù)據(jù)進行采集；在加電老練、環(huán)境和可靠性等試驗中，可通過該系統(tǒng)設(shè)置試驗計劃，對試驗過程中的試驗設(shè)備和儀器進行自動控制，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集和設(shè)備監(jiān)控；支持異常時的自動斷電與告警；滿足試驗過程無人值守和遠(yuǎn)程監(jiān)控等需求。

3.2 測試配置平臺化設(shè)計

系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對各種類器件、模塊、組件、分系統(tǒng)及整機產(chǎn)品自動測試數(shù)據(jù)的采集，統(tǒng)一存儲管理、信息共享、數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的平臺化要求。

（1）提供測試腳本開發(fā)環(huán)境，用于對測試用例腳本及產(chǎn)品驅(qū)動腳本編輯、測試腳本調(diào)試等，并提供對腳本的編譯和語法檢查功能，以及支持API函數(shù)的輔助定義功能。驅(qū)動腳本配置、調(diào)測試項配置、自動校線項配置等模塊都引用該基礎(chǔ)功能模塊。

（2）用戶可針對不同類型產(chǎn)品實現(xiàn)對測試數(shù)據(jù)、測試指標(biāo)上下限、測試程序腳本、調(diào)試方法、測試工位、線損、設(shè)備、提示圖片（測試連線圖）信息、開關(guān)矩陣鏈路設(shè)置信息、報表模板等的配置定義。

（3）用戶可通過配置終端靈活配置測試指標(biāo)、自動測試用例腳本、測試流程等信息；用戶可以通過搭積木式的方式，快速配置產(chǎn)品的自動測試用例和測試指標(biāo)；數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)產(chǎn)品的合格性判斷，提供即時數(shù)據(jù)報表和安全管理。

（4）測試用例的執(zhí)行系統(tǒng)，提供一鍵式的自動測試用例執(zhí)行系統(tǒng)。系統(tǒng)自動執(zhí)行測試用例，獲取測試數(shù)據(jù)并自動進行指標(biāo)合格性判斷。

（5）具備測試儀表通用驅(qū)動庫和設(shè)備管理功能，可實現(xiàn)測試儀表設(shè)備的兼容和互換，提高儀表設(shè)備的有效利用率。

3.3測試節(jié)點網(wǎng)絡(luò)化部署

支持局域網(wǎng)分布式部署，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享能力，通過各種終端進行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)登錄訪問，滿足自動測試、手動調(diào)試、老化監(jiān)控、自動校線和信道組網(wǎng)仿真等需要。自動測試工位和分析工位，組成局域網(wǎng)絡(luò)；所有與產(chǎn)品相關(guān)的測試程序、測試指標(biāo)、測試結(jié)果等信息，均儲存于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器；用戶可通過聯(lián)網(wǎng)報表終端或數(shù)據(jù)分析終端，查詢和下載數(shù)據(jù)。

3.4 測試數(shù)據(jù)集中化處理

采集的數(shù)據(jù)以結(jié)構(gòu)化的方式統(tǒng)一存儲到后臺數(shù)據(jù)庫，提供產(chǎn)品的狀態(tài)、測試指標(biāo)、測試程序、測試執(zhí)行過程、測試數(shù)據(jù)、測試結(jié)果、測試儀表以及測試報告、不合格品及維修信息等查詢、統(tǒng)計和精細(xì)化管理能力。同時，系統(tǒng)提供專門的測試報告模板編輯和測試數(shù)據(jù)查詢界面，自動生成對所有測試數(shù)據(jù)的查詢及測試報告。

構(gòu)建整機到模塊產(chǎn)品的數(shù)字化追溯體系，為產(chǎn)品優(yōu)化和質(zhì)量改善提供數(shù)據(jù)積累；形成各類產(chǎn)品的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，逐步形成各類產(chǎn)品的組織資產(chǎn)。

3.5 自動校準(zhǔn)技術(shù)

提供自動校線功能，利用開關(guān)矩陣和測試儀器自動完成儀器和線損的校準(zhǔn)，保證功率準(zhǔn)確度，使頻譜分析儀、電臺綜測儀測量精度和信號源輸出功率達到功率計技術(shù)指標(biāo)。

3.6 測試對象靈活適配及擴展技術(shù)

為滿足被測對象的靈活適配和快速擴展，提供如下四種方式：

（1）在架構(gòu)上采用虛擬儀器的方式，能夠很好地滿足傳統(tǒng)獨立儀器和模塊化儀器的接入；

（2）為適配被測對象差異化信號，配置電臺控制盒，可通過控制盒滿足被測對象差異化信號的控制和激勵；

（3）系統(tǒng)通過主控計算機、交換機、GPIB級聯(lián)電纜和轉(zhuǎn)接設(shè)備等，能夠很好適應(yīng)通用儀器總線GPIB、LAN、COM和PXI等的接入，如圖5所示。

（4）提供第三方軟件接口，方便用戶進行功能增加和修改，方便第三方信息管理軟件的統(tǒng)一監(jiān)控、管理，并可作為MDC（制造數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）滿足未來ERP（企業(yè)資源計劃系統(tǒng)）和MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）等信息建設(shè)接入，如圖5所示。

圖5　系統(tǒng)擴展關(guān)系

4　結(jié) 語

基于無線電臺的精益測試管理系統(tǒng)具有的可追溯性、可重復(fù)性和可衡量性，在通信裝備的測試中進行了普遍應(yīng)用，具有很好的通用性、穩(wěn)定性和可擴展性。不僅提高了儀器使用效率的最大化，還能快速滿足網(wǎng)絡(luò)、安全、通信領(lǐng)域等設(shè)備的測試，方便自動測試系統(tǒng)的技術(shù)統(tǒng)型，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和通用化的發(fā)展。

該系統(tǒng)解決了手動測試耗時費力、測試精度、測試完備性和無線信道組網(wǎng)仿真難等問題，將開發(fā)和測試工程師從簡單重復(fù)的測試/試驗執(zhí)行操作中解放出來，做更有價值的測試數(shù)據(jù)分析和故障定位工作，保證無線通信設(shè)備在開發(fā)、研制、驗證測試和出廠檢驗驗收測試的一致性，有利于無線通信設(shè)備質(zhì)量控制，也必將產(chǎn)生良好的社會效益、經(jīng)濟效益和軍事使用價值［11］。

［1］ GB/T 6933-1995.短波單邊帶發(fā)射機電性能測量方法［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004. GB/T 6934-1995.Methods of Measurement of Electronic Performance for Short Wave Single-side Band Transmitters［S］.Beijing：Standards Press of China，2004.

［2］ GB/T 6934-1995.短波單邊帶接收機電性能測量方法［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004. GB/T 6934-1995.Methods of Measurement of Electronic Performance for Short Wave Single-side Band Receivers［S］.Beijing：Standards Press of China，2004.

［3］ GJB 318A-1997.戰(zhàn)術(shù)調(diào)頻電臺通用規(guī)范［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1997.GB/T 318A-1997.General Specification for Tactical FM Radio［S］.Beijing：Standards Press of China，2004.

［4］ 于勁松.下一代自動測試系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)［J］.計算機測量與控制，2005，13（01）：1-3，17. YU Jin-song.Architecture and Key Technologies of Next Generation Automatic Test System［J］.Computer Measurement & Control，2005，13（01）：1-3，17.

［5］ 郭榮斌.自動測試系統(tǒng)的發(fā)展趨勢［J］.國外電子測量技術(shù)，2014，33（06）：1-4. GUO Rong-bin.Development Tendency of Automatic Testing System［J］.Foreign Electronic Measurement Technology，2014，33（06）：1-4.

［6］ 高曉宇，楊龍劍.高速串行通信的信號完整性問題分析［J］.通信技術(shù)，2013，46（06）：44-47. GAO Xiao-yu，YANG Long-jian.Analysis of Signal Integrity of High-speed Serial Communication［J］. Communication Technology，2013，46（06）：44-47.

［7］ 周志波，王石記，孟漢城.AXIE標(biāo)準(zhǔn)研究［J］.計算機測量與控制，2011，19（06）：1414-1418. ZHOU Zhi-bo，WANG Shi-ji，MENG Han-cheng. Study of AXIE Standard［J］.Computer Measurement & Control，2011，19（06）：1414-1418.

［8］ 許劍鋒.基于AXIe總線的自動測試系統(tǒng)設(shè)計［J］.電子科技，2011，24（09）：134-135，159. XU Jian-feng.Design of Automatic Test System based on AXIe Bus［J］.Electronic Technology，2011，24（09）：134-135，159.

［9］ 朱旖.國外軍用電子自動測試系統(tǒng)發(fā)展綜述［J］.電子測量技術(shù)，2008，31（08）：1-3. ZHU Yi.Review on the Development of Automatic Testing System of Foreign Military Electronic［J］. Electronic Measurement Technology，2008，31（08）：1-3.

［10］ 劉穎.便攜電臺測試儀軟件設(shè)計與實現(xiàn)［D］.成都：電子科技大學(xué)，2011. LIU Ying.Design and Realization of Portable radio Tester Software［D］.Cheng Du：University of Electronic Science and Technology of China，2011.

［11］ 黃松子.通用電臺自動測試系統(tǒng)軟件設(shè)計［D］.成都：電子科技大學(xué)，2010. HUANG Song-zi.Design of General Radio Testing System Software［D］.Cheng Du：University of Electronic Science and Technology of China，2011.

郭元興（1980—），男，學(xué)士，工程師，主要研究方向為裝備測試與通用自動測試系統(tǒng)等；

李建國（1987—），男，碩士，工程師，主要研究方向為裝備測試與裝備保障；

楊 鵬（1989—），男，學(xué)士，工程師，主要研究方向為裝備測試與裝備保障。

Design of Radio Lean Test Management System

GUO Yuan-xing， LI Jian-guo， YANG Peng
（No.30 Institute of CETC， Chengdu Sichuan 610041， China）

In the information-led information construction of our army equipments system， short wave radio and ultra-short wave radio played a great role on the information exchange and commutation platform. However， the field of radio equipments test and maintenance is faced with high level of manual operation，long maintenance time， low test precision， no effective integrality and the difficulty of invalid radio channel networking. So we urgently need to build a lean radio test management system， which is highly effective，standard， and precise. This system can meet the requests of the platform for testing process， networking for test nodes and centralization for test data. It also provided effective comprehensive support methods for the phases of design， production， joint debugging， delivery inspection and so on， maximized measuring instruments use efficiency， and extended test application fields to improve the quality of radio commutation equipments.

radio communication equipment； lean test； testing process platform； test node network； test data contralization

TP336

A

1002-0802（2016）-10-1408-07

10.3969/j.issn.1002-0802.2016.10.027

2016-06-17；

2016-09-25

data：2016-06-17；Revised data：2016-09-25