無線電臺精益測試管理系統設計*

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設計*

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”的信息化建設中，以短波、超短波電臺等無線通信設備為核心的通信系統構成了我軍重要的信息交換平臺。然而，目前的測試系統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仿真難等問題。為此，構建了一套精確、規范、高效的無線電臺的精益測試管理系統，以滿足測試流程平臺化、測試節點網絡化和測試數據集中化的設計要求，為通信裝備的設計驗證、生產調試、系統聯試、出廠驗收、培訓演練和入網測試等各個環節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用，有利于無線通信設備的質量控制。

無線通信設備；精益測試；測試流程平臺化；測試節點網絡化；測試數據集中化

0　引 言

無線通信設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。當前主要通過手動進行電臺靈敏度、雜散響應、倒易混頻、天調不可調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器件的連接路徑進行損耗校準，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，導致測試的準確性和一致性不高。

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

（4）測試體系有待持續提升。目前，已有的多種測試數據都是分布存儲，需要通過先進的軟硬件采集技術對程控設備進行實時、自動、客觀、準確地監控和數據采集，以實現數據的集中存儲，提供靈活的接口，滿足未來“智能數據分析管理平臺”的配置、系統監控等一系列完善的管理及數據分析。

因此，為加速無線通信設備的研發周期，提高設備測試效率、精度以及一致性，需設計一套基于無線電臺的精益測試管理系統，以滿足未來多種待測產品、應用場景和測試儀器的測試需求，兼具測試數據管理和分析等應用，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　系統概述

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

（1）精細化現場數據采集。可對多種無線產品（器件、模塊、組件、分系統及整機）的摸底測試、常溫測試、高低溫篩選測試的測試數據采集。

（2）系統網絡化和平臺化。實現網絡化的測試節點管理和基于網絡數據庫的測試程序、測試指標、測試結果等數據的共享能力。用戶可針對不同類型產品，實現測試數據、測試指標上下限、測試程序腳本、報表模板等在基礎平臺上進行配置定義。

（3）實現測試信息管理。具備對待測產品狀態、測試指標、測試程序、測試執行過程、測試數據、測試結果、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）數據處理和分析。提供測試結果查詢，支持第三方軟件的統計分析，并通過不斷積累，與所存儲產品的原始數據一起，形成各類產品的經驗數據，逐步形成各類產品的組織資產。

（5）系統擴展與集成。模塊化設計，方便系統不斷升級。另外，提供擴展接口，方便日后其他各個業務系統的無縫集成［4］。

2　基于泛型測試的ATS設計

2.1系統架構設計

該系統采用泛型測試思想，將所有被測產品共性的內容做出固定的平臺，將變化的內容進行封裝和配置，并根據不同用戶角色進行角色區分設計，使系統在靈活性和應用性方面達到最佳平衡［5］。

系統包括無線通信設備自動測試系統和無線信道組網仿真系統兩部分。自動測試系統可快速實現其他產品的自動測試擴展，滿足超短波、微波和無線收發監聽等設備測試，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絡、安全等其他產品測試。

系統融入柔性生產、儀表物聯和協同管理等先進理念，采用泛型測試技術、腳本引擎技術以及通用儀器驅動庫技術，通過GPIBLAN串口等儀器總線、業務終端和數據中心服務器等，實現不同環境條件的自動化測試。如圖1所示，系統主要分為物理設備層、設備驅動層、自動測試應用層、數據存儲/服務層和智能數據分析平臺層。

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

（2）設備驅動層：提供各類儀器的設備驅動、控制及接口調用等。

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

（4）數據存儲服務層：完成數據、配置腳本文件、即時質量監控服務的數據存儲，提供相應的數據查詢和編輯服務。

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

圖1　系統架構

2.2測試系統硬件平臺設計

該測試系統實現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，可快速滿足未來模塊、部件級的測試擴展。硬件設計的框圖，如圖2所示。

主控計算機是測試管理軟件的運行平臺，可采用標準的貨架產品，作為整個系統的主控中樞，實現測試儀器的程控、測試流程的配置與執行、被測電臺及部件等程控和激勵。

標準儀表包括兩類儀表：—類用于測試的標準儀表，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的標準儀表，如功率計等。

信號切換控制箱用于建立標準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，能夠擴展適配復雜多樣的控制和激勵接口，滿足被測整機和部件的擴展應用［6-8］。

2.3測試系統管理軟件設計

測試管理軟件設計框圖，如圖3所示。

軟件將共性的用戶界面設計、數據存儲方式、測試執行等內容設計為統一平臺；將每個產品特有的測試數據、測試指標門限、測試用例等信息設計為一個配置終端，用戶將不同產品的差異化信息以配置的方式設置到系統中；自動根據配置的信息進行測試用例執行、數據采集、合格判定。

軟件提供通用驅動程序庫和ATML方法庫，并采用VISA庫和設備廠商提供的驅動庫相結合的開發方法，實現對不同儀器廠商、型號的儀器調用。

在分布式網絡中實現數據的集中存儲，提供基礎框架、用戶/權限管理、系統參數管理、驅動管理和數據庫訪問等服務，滿足自動測試、手動調試、自動校準和報表與數據分析等應用［9-10］。

圖2　硬件設計框

圖3　軟件設計框

3　精益測試管理系統的特性

3.1應用場景多樣化

精益測試管理系統為科研、生產和檢測驗收提供多種應用，如圖4所示。

圖4　系統應用

例如，可對多種產品（器件、模塊、組件、分系統及整機）的摸底測試、常溫測試、環境和可靠性篩選測試、交驗測試等數據進行采集；在加電老練、環境和可靠性等試驗中，可通過該系統設置試驗計劃，對試驗過程中的試驗設備和儀器進行自動控制，實現實時數據采集和設備監控；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程監控等需求。

3.2測試配置平臺化設計

系統能夠實現對各種類器件、模塊、組件、分系統及整機產品自動測試數據的采集，統一存儲管理、信息共享、數據分析應用的平臺化要求。

（1）提供測試腳本開發環境，用于對測試用例腳本及產品驅動腳本編輯、測試腳本調試等，并提供對腳本的編譯和語法檢查功能，以及支持API函數的輔助定義功能。驅動腳本配置、調測試項配置、自動校線項配置等模塊都引用該基礎功能模塊。

（2）用戶可針對不同類型產品實現對測試數據、測試指標上下限、測試程序腳本、調試方法、測試工位、線損、設備、提示圖片（測試連線圖）信息、開關矩陣鏈路設置信息、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、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，快速配置產品的自動測試用例和測試指標；數據中心實現產品的合格性判斷，提供即時數據報表和安全管理。

（4）測試用例的執行系統，提供一鍵式的自動測試用例執行系統。系統自動執行測試用例，獲取測試數據并自動進行指標合格性判斷。

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

3.3測試節點網絡化部署

支持局域網分布式部署，實現網絡數據共享能力，通過各種終端進行遠程網絡登錄訪問，滿足自動測試、手動調試、老化監控、自動校線和信道組網仿真等需要。自動測試工位和分析工位，組成局域網絡；所有與產品相關的測試程序、測試指標、測試結果等信息，均儲存于網絡服務器；用戶可通過聯網報表終端或數據分析終端，查詢和下載數據。

3.4測試數據集中化處理

采集的數據以結構化的方式統一存儲到后臺數據庫，提供產品的狀態、測試指標、測試程序、測試執行過程、測試數據、測試結果、測試儀表以及測試報告、不合格品及維修信息等查詢、統計和精細化管理能力。同時，系統提供專門的測試報告模板編輯和測試數據查詢界面，自動生成對所有測試數據的查詢及測試報告。

構建整機到模塊產品的數字化追溯體系，為產品優化和質量改善提供數據積累；形成各類產品的經驗數據，逐步形成各類產品的組織資產。

3.5自動校準技術

提供自動校線功能，利用開關矩陣和測試儀器自動完成儀器和線損的校準，保證功率準確度，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指標。

3.6測試對象靈活適配及擴展技術

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）在架構上采用虛擬儀器的方式，能夠很好地滿足傳統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）系統通過主控計算機、交換機、GPIB級聯電纜和轉接設備等，能夠很好適應通用儀器總線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一監控、管理，并可作為MDC（制造數據采集系統）滿足未來ERP（企業資源計劃系統）和MES（制造執行系統）等信息建設接入，如圖5所示。

圖5　系統擴展關系

4　結 語

基于無線電臺的精益測試管理系統具有的可追溯性、可重復性和可衡量性，在通信裝備的測試中進行了普遍應用，具有很好的通用性、穩定性和可擴展性。不僅提高了儀器使用效率的最大化，還能快速滿足網絡、安全、通信領域等設備的測試，方便自動測試系統的技術統型，實現標準化、規范化和通用化的發展。

該系統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仿真難等問題，將開發和測試工程師從簡單重復的測試/試驗執行操作中解放出來，做更有價值的測試數據分析和故障定位工作，保證無線通信設備在開發、研制、驗證測試和出廠檢驗驗收測試的一致性，有利于無線通信設備質量控制，也必將產生良好的社會效益、經濟效益和軍事使用價值［11］。

［1］ GB/T 6933-1995.短波單邊帶發射機電性能測量方法［S］.北京:中國標準出版社，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:中國標準出版社，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.戰術調頻電臺通用規范［S］.北京:中國標準出版社，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體系結構與關鍵技術［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.自動測試系統的發展趨勢［J］.國外電子測量技術，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，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標準研究［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設計［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發展綜述［J］.電子測量技術，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計與實現［D］.成都:電子科技大學，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軟件設計［D］.成都:電子科技大學，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，學士，工程師，主要研究方向為裝備測試與通用自動測試系統等；

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