一種衛星導航地面運控綜合測試系統的搭建

61081部隊 張 婷 李洪力

32021部隊 栗 靖

隨著衛星導航系統運行管理工作由試驗型邁入實戰型，對于信號設備測試提出了更高要求。為進一步提升地面運控系統穩定運行保障能力，迫切需要針對地面運控系統信號設備裝備測試問題，研制滿足地面運控系統運行管理實戰任務需求的地面運控綜合測試系統，用于地面運控系統信號設備在線監測、備件測試、故障排查、裝備維護、業務培訓等保障任務。

自衛星導航地面運控系統運行以來，因設備老化而引發的各類故障仍是影響系統穩定運行的主要因素。截止到目前，地面運控系統各分系統已出現大小故障百余次，原系統設計的雙機熱備份部分的關鍵設備時常處于單機運行狀態，已嚴重威脅大系統的運行安全。為此地面運控系統通過安排在線裝備的更新補充，為保證備件的質量，為系統精穩運行奠定基礎，對其技術指標進行驗收測試成為迫切需要解決的問題。星地、站間鏈路設備、RDSS信號收發鏈路設備、時頻系統鏈路設備很多鏈路級指標需要成系統的閉環測試環境支持，迫切需要依據這類設備特點建設綜合測試系統為系統精穩運行奠定技術基礎。

綜合測試系統可以為各個備件的技術指標進行定期測試，保障備件隨時處于可用狀態，在系統運行設備出現故障時可馬上用相關備件進行替換，快速及時的恢復系統正常工作，從而保證系統的可靠性要求。

圖1 地面運控信號設備綜合測試系統

1 初步總體方案

基于“模塊化、標準化、組合化”平臺布局“1+N”設計思路，將不同信號設備的技術狀態測試共享使用同一個測試系統，針對不同信號設備分別構建相應的閉環鏈路檢驗系統，在不同應用場合根據信號設備的種類與特性進行測試平臺與閉環鏈路檢驗平臺的組合配置，從而兼顧實現系統的通用性、兼容性及特定應用的適配性，如圖1所示。

主控站測試系統包括星地信號設備測試子系統、數字多波束天線系統信號設備測試子系統、站間信號設備測試子系統和RDSS業務收發信號設備測試子系統。

2 系統工作流程

2.1 星地信號工作流程

星地信號設備測試子系統的設計思想是利用信號設備特性檢驗平臺對單機設備進行輸入輸出信號質量、通道時延、帶外抑制等性能指標進行測試，確保單機設備的完好性；然后再將單機設備接入信號設備特性檢驗平臺進行測距精度、系統誤差等系統性指標進行測試，確保單機設備接入真實系統后的可靠性。

星地信號設備測試子系統工作時，上行鏈路測試工作流程為：業務處理平臺發送上行注入數據至星地發送終端，經處理后送往上變頻器，上變頻器將該中頻信號變頻為發射射頻信號，送往鏡像變頻器，經鏡像變頻器變換為接收射頻信號，再將該射頻信號發送至星地回路驗證終端，進行上行注入信息正確性檢驗。下行鏈路測試工作流程為：導航信號源生成模擬導航信號，經低噪聲放大后送下變頻器，變頻為中頻信號，送往星地中頻分配單元，并進行放大分路，最后將信號分別送往星地接收終端進行處理，獲取發射的測試信息和偽距測量值，送到業務處理計算機進行監測統計，測試人員可根據這些數據來判斷被測信號設備的狀態是否正常。

2.2 數字多波束信號工作流程

數字多波束分系統信號設備測試子系統的設計思想是首先利用信號設備特性檢驗平臺對單機設備進行輸入輸出信號質量、通道間互差、路間隔離度、相位噪聲、帶外抑制等性能指標進行測試，確保單機設備的完好性；然后再將單機設備接入信號設備鏈路測試平臺進行發射信號正確性、偽距測量精度、誤碼率等系統級性能指標進行測試，確保單機設備接入真實系統后的可靠性。

數字多波束分系統信號設備鏈路測試平臺工作時，上行鏈路：業務處理服務器模擬上行注入信息、偽碼信息通過網口轉串口設備發送至一體化發射組件，在組件內部完成注入信號的調制、上變頻和功率放大，形成上行射頻信號，該射頻信號經標校下變頻器變頻后送至標校小環終端，標校小環終端將解調得到的電文數據上報給測試處理器，測試處理器將解調電文數據與業務處理服務器發送過來的原始信息進行比對，檢查上行信號的正確性。下行鏈路：導航信號源發送下行導航信號格式信息分別經射頻前端和多通道下變頻器完成低噪聲放大和變頻至中頻信號，該中頻信號經接收終端完成偽碼環捕獲、精密跟蹤和解調處理，輸出衛星的偽距測量信息和導航電文信息，測量結果實時上報給測試處理器，測試處理器根據導航電文信息比對結果和偽距測量數據統計結果檢驗接收鏈路信號設備性能。

2.3 站間信號工作流程

C站間信號設備測試子系統的首先利用信號設備特性檢驗平臺對單機設備進行輸入輸出信號質量、通道時延、帶外抑制等性能指標進行測試，確保單機設備的完好性；然后再將單機設備接入信號設備特性檢驗平臺進行測距精度、系統誤差等系統性指標進行測試，確保單機設備接入真實系統后的可靠性。

站間信號設備測試子系統工作時，上行鏈路：業務處理平臺發送站間傳輸數據至站間發送終端，經處理后送往上變頻器，上變頻器將該中頻信號變頻為發射射頻信號，送往鏡像變頻器，變換為接收射頻信號，再將該射頻信號發送至站間回路驗證終端，進行站間傳輸信息正確性檢驗。下行鏈路：站間信號源生成模擬站間信號，經低噪聲放大后送下變頻器，變頻為中頻信號，送往站間中頻分配單元，并進行放大分路，最后將信號分別送往站間通信接收終端和站間測距接收終端，獲取發射的測試信息和偽距測量值，送到業務處理計算機進行監測統計，測試人員可根據這些數據來判斷被測信號設備的狀態是否正常。

2.4 RDSS業務收發信號工作流程

RDSS業務收發信號設備測試子系統的設計思想是利用信號設備特性檢驗平臺對單機設備進行輸入輸出信號質量、通道時延、帶外抑制等性能指標進行測試，確保單機設備的完好性；然后再將單機設備接入信號設備特性檢驗平臺進行測距精度、系統誤差等系統性指標進行測試，確保單機設備接入真實系統后的可靠性。

首先RDSS入站信號模擬源發送入站格式信息，經發送終端處理后形成入站格式中頻信號，送往上變頻器；上變頻器將該中頻信號變頻為發射射頻信號，送往轉發器，經轉發器變換為接收射頻信號；該射頻信號經低噪聲放大后送下變頻器，變頻為中頻信號，再經抗干擾單元變頻，送往中頻分配單元，并進行放大分路；最后將信號分別送往快捕單元和接收終端，經快捕單元捕獲和接收終端處理，獲取發射的測試信息和偽距測量值，送到業務處理計算機進行監測統計，測試人員可根據這些數據來判斷被測信號設備的狀態是否正常。

3 關鍵技術

3.1 運控信號設備系統級測試方法

為實現地面運控信號鏈路信號設備的系統級性能測試，關鍵是要解決各信號設備測試系統的集成問題。根據RDSS和RNSS工作體制，區分采用不同環路技術完成測試。

RDSS收發分系統通過入站信號模擬源和C/C轉發器等測試設備，在不改變系統現有信號設備的基礎上，實現信號設備系統發射鏈路與接收鏈路的自發自收、閉環測試，從而完成系統級信號設備測試系統的集成工作。關鍵技術實現包括：通過研制RDSS入站信號模擬源解決了出站設備發射入站格式信號問題；通過研制轉發器解決了出入站信號的頻率轉換問題；通過RDSS入站信號模擬源產生入站信息，經信號設備測試系統發射鏈路形成出站頻率入站格式信號，再經轉發器完成出入站頻率的轉換，送信號設備系統接收鏈路處理，由接收終端通過解調和測距獲取發射信息和信號設備系統環路零值，打包后的測試數據送業務處理平臺進行處理顯示，設備測試人員則通過實時顯示的處理數據進行信號設備性能的判斷。

測通和數字多波束分系統利用導航信號源和鏈路信號設備分別形成發射、接收環路完成信號設備系統級性能測試，關鍵技術實現包括：通過研制RNSS導航信號模擬源為下行接收鏈路信號設備環路提供信號源；上行發射鏈路信號設備與小環鏈路信號設備自成閉環形成上行鏈路測試環路；業務處理軟件通過定制、模擬上行注入信息、偽碼參數和星歷等信息為上行鏈路測試提供測試信息。測試軟件對解調信息和測距數據的統計處理以及指標設計是系統性能測試的關鍵依據。

3.2 運控信號設備綜合測試系統

本系統基于“平臺架構，一體多能”的設計理念，充分體現下一代自動綜合測試與保障技術發展特點，立足自主可控，實現閉環鏈路模擬環境驗證與特性狀態測試的兩大功能在大系統應用保障總體框架內的協同融合，突破了多功能閉環鏈路模擬與實訓平臺設計實現，多維多域綜合迭代同步測控，基于虛擬通道適配的多通道實時測試校準，模型組件化測試程序復用，基于測試數據交換與多線程任務引擎融合的系統測控軟件平臺設計，高性能多域信號分析、高性能矢量信號發生一系列關鍵技術，能夠為大系統精穩運行提供“模塊化、標準化、組合化”的高效能完整綜合解決方案。

4 效能分析

地面運控綜合測試系統的效能主要包括：（1）用于地面運控設備在線監測。能夠通過該平臺，對于地面運控系統所有在線信號設備性能進行測試，便于實時掌握地面運控系統運行狀態；（2）用于地面運控備件加電測試。能夠通過該平臺，對于系統級和部件級備件進行性能指標的自動測試，將冷備件轉換為熱備件，提高備件可用性；（3）用于地面運控故障問題排查。能夠通過該平臺，對于地面運控信號異常，進行時域、空域、調制域等快速測試，縮短故障判定時間；（4）用于地面運控裝備維護。能夠通過該平臺，定期和不定期進行裝備維護測試，提高裝備維護可信度；（5）用于地面運控裝備實操訓練。能夠通過該平臺，按裝備維護規程和故障處置預案，進行地面運控裝備實操訓練。