無線電測控裝備質(zhì)量控制方案及自動(dòng)化測試技術(shù)研究

楊勝利，李 明

（西安雷通科技有限責(zé)任公司，陜西西安 710100）

遙測技術(shù)是將一定距離外的待測參數(shù)，經(jīng)過接收、采集，信息傳送到接收地點(diǎn)進(jìn)行記錄、處理和顯示的一種測量技術(shù)。無線通信技術(shù)的連接技術(shù)總共分為兩類：有線電纜連接和無線連接。區(qū)分有線連接和無線連接是根據(jù)傳輸?shù)拿浇轭愋蛠砑右詤^(qū)別的，由于有線連接和無線連接都各有各的優(yōu)勢，這兩類高新技術(shù)都能夠在不同的地方加以互補(bǔ)，來實(shí)現(xiàn)良好的傳播效果。與有線接入技術(shù)比較，無線接入的科學(xué)技術(shù)在計(jì)量自動(dòng)化終端技術(shù)方面比較傳統(tǒng)，但無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢又是有線接入技術(shù)所無法比擬的，在利于使用的價(jià)格方面，由于無線通信技術(shù)更勝一籌，使得在無線通信技術(shù)的市場占有率方面超過了有線接入[1]。

1 認(rèn)知無線電系統(tǒng)組成與關(guān)鍵技術(shù)

1.1 認(rèn)知無線電系統(tǒng)組成

認(rèn)知無線電控制系統(tǒng)一般分為數(shù)據(jù)收集、學(xué)習(xí)以及判斷和處理三種功能模塊。

1.1.1 信息獲取

認(rèn)知無線電系統(tǒng)還具有獲得無線電外部環(huán)境資訊并加以分析處理的能力。認(rèn)知無線電系統(tǒng)還具有收集無線電內(nèi)部狀態(tài)信息的功能，可通過其設(shè)備配置信息、流量負(fù)載分配信息和傳輸功率獲得。認(rèn)知無線電系統(tǒng)還具有監(jiān)控客戶需求以及按照客戶需求做出決策調(diào)整的功能，而客戶的要求也能夠被系統(tǒng)描述為首選項(xiàng)或者策略[2]。

1.1.2 學(xué)習(xí)

認(rèn)知型無線電系統(tǒng)的第二個(gè)特點(diǎn)是學(xué)習(xí)能力。學(xué)習(xí)的主要目標(biāo)，是利用認(rèn)知型無線電系統(tǒng)中以前儲(chǔ)存的決策過程和結(jié)果信息，來改善性能。學(xué)習(xí)過程的一個(gè)關(guān)鍵功能就是在變化的無線電環(huán)境中搜集信息并在未來傳輸過程中應(yīng)用這些信息。

1.1.3 決策與調(diào)整

認(rèn)知無線電系統(tǒng)的第三個(gè)主要特點(diǎn)是基于已獲得的認(rèn)知，不斷變化、獨(dú)立地改變實(shí)際工作參數(shù)和協(xié)議的工作能力，其目的是達(dá)到一個(gè)預(yù)先確定的工作目標(biāo)。認(rèn)知型無線電控制系統(tǒng)的可調(diào)控功能并不需要用戶干預(yù)。它能夠?qū)崟r(shí)地調(diào)節(jié)工作參數(shù)，以獲得最理想的通訊品質(zhì)，或者用來改善某連接中的無線連接技術(shù)，或者調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的無線電資源，又或者用來減少干擾并調(diào)節(jié)發(fā)射功率。

1.2 核心技術(shù)

認(rèn)知型無線電系統(tǒng)的核心技術(shù)主要包含：無線頻率感知技術(shù)、動(dòng)態(tài)頻率管理技術(shù)、信道估計(jì)和自適應(yīng)傳輸技術(shù)、跨層設(shè)計(jì)技術(shù)，以及自主學(xué)習(xí)技術(shù)。

1.2.1 無線頻率感知技術(shù)

頻率感知技術(shù)即頻率監(jiān)測技術(shù)，它主要涉及頻率空穴的尋找與判斷以及對頻率狀況的即時(shí)監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測策略，可包括在物理（PHY）層檢測、媒體接入控制（MAC）層監(jiān)測和在無線電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的多用戶協(xié)同監(jiān)測[3]。

1.2.2 動(dòng)態(tài)頻率管理技術(shù)

動(dòng)態(tài)頻率管理系統(tǒng)主要涉及了頻率連接與分發(fā)，以及頻率移動(dòng)性管理兩方面內(nèi)容。頻率接入是指利用其他無線電系統(tǒng)工作時(shí)隨機(jī)出現(xiàn)的頻率空穴。機(jī)會(huì)式、動(dòng)態(tài)地利用這些頻率空穴，能極大地提高頻率的利用率。頻率移動(dòng)性管理就是使系統(tǒng)的工作頻率能夠盡可能快速、平滑地切換，最大限度地降低無線電系統(tǒng)的性能損失。

1.2.3 信道估計(jì)與自適應(yīng)傳輸技術(shù)

認(rèn)知型無線電系統(tǒng)必須通過環(huán)境信號(hào)自適應(yīng)地改變傳播策略，而信道狀態(tài)信息正是最關(guān)鍵的環(huán)境信號(hào)。信道狀態(tài)信息主要包括系統(tǒng)傳輸函數(shù)、多徑時(shí)延參數(shù)、多普勒頻移和信噪比。認(rèn)知型無線電系統(tǒng)能夠通過所感知的環(huán)境參數(shù)和信道估計(jì)數(shù)據(jù)，在滿足性能需求的同時(shí)，可以盡量減少所耗費(fèi)的資金，從而優(yōu)化無線電參數(shù)，優(yōu)化發(fā)射方案。

1.2.4 跨層設(shè)計(jì)技術(shù)

當(dāng)前的分層協(xié)議都是根據(jù)最嚴(yán)酷的環(huán)境要求設(shè)定的，因此沒有辦法合理使用系統(tǒng)有限的頻率資源和功耗資源。跨層設(shè)計(jì)的核心是使各層能夠自動(dòng)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境和業(yè)務(wù)應(yīng)用需求的變化趨勢，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源的配置。

1.2.5 自主學(xué)習(xí)技術(shù)

學(xué)習(xí)過程的主要目標(biāo)，是能夠借助認(rèn)知型無線電系統(tǒng)以前保存的決策過程和結(jié)果信息改善系統(tǒng)特性。學(xué)習(xí)過程的一個(gè)關(guān)鍵功能就是在變化的外部環(huán)境和內(nèi)部狀態(tài)中搜集信息并在未來應(yīng)用這些信息[4]。

自主學(xué)習(xí)技術(shù)，根據(jù)學(xué)習(xí)制度可分成監(jiān)督學(xué)習(xí)、無監(jiān)督學(xué)習(xí)和強(qiáng)制學(xué)習(xí)三種；按照學(xué)習(xí)內(nèi)容的不同，可分成機(jī)械式學(xué)習(xí)、基于理解的學(xué)習(xí)、指導(dǎo)型學(xué)習(xí)、類比學(xué)習(xí)和歸納式練習(xí)等。

2 無線電測控裝備質(zhì)量控制方案

無線電測控裝置作為中國航天測控網(wǎng)的骨干信號(hào)傳感器，其可靠性工作直接關(guān)乎到測控任務(wù)的成敗。由于復(fù)雜電磁環(huán)境的變化和電子對抗的增加，在其工作帶寬內(nèi)，產(chǎn)生了許多工業(yè)干擾和一些無線電擾動(dòng)，包含持續(xù)波干擾、非同步擾動(dòng)、有源擾動(dòng)和無源擾動(dòng)等。在某站點(diǎn)的電磁兼容設(shè)計(jì)中，如果檢測到某特殊型號(hào)機(jī)車在經(jīng)過時(shí)會(huì)產(chǎn)生超過接收靈敏度的寬帶擾動(dòng)，就需要采取相應(yīng)對策控制這種擾動(dòng)，以保證無線電測控裝置在復(fù)雜的電磁環(huán)境下順利跟蹤檢測目標(biāo)，這也是在系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)中必須考慮的一個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容。因此提出以下無線電測控裝備質(zhì)量控制策略。

2.1 提高全員思想認(rèn)識(shí)

無線電管理的所有業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)和部門都會(huì)涉及到數(shù)據(jù)處理工作，單靠軟件來保證數(shù)據(jù)的品質(zhì)顯然行不通。但事實(shí)上，在整個(gè)數(shù)據(jù)處理質(zhì)量的管理流程中，人仍是關(guān)鍵因素。所以，必須加強(qiáng)對數(shù)字質(zhì)量管理工作的訓(xùn)練與宣傳力度，要使全員意識(shí)到數(shù)字質(zhì)量對其管理工作的重要意義，并意識(shí)到數(shù)字質(zhì)量管理是一項(xiàng)長期而不斷的工作過程，以此提高全員捍衛(wèi)數(shù)字質(zhì)量的意識(shí)與責(zé)任心，以增強(qiáng)自我捍衛(wèi)數(shù)字質(zhì)量的操作能力。也必須意識(shí)到數(shù)字質(zhì)量管理的重要意義，并給予相關(guān)人員充分的工作認(rèn)可[5]。

2.2 形成有效的質(zhì)量管理機(jī)制

應(yīng)當(dāng)成立數(shù)據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督管理組織，由高層領(lǐng)導(dǎo)擔(dān)任組長，成員包括若干數(shù)據(jù)專管員以及業(yè)務(wù)專家。數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)督管理組織協(xié)調(diào)和指導(dǎo)各單位工作，統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理概念和數(shù)據(jù)處理規(guī)范，評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)處理質(zhì)量，建立并落實(shí)數(shù)據(jù)處理質(zhì)量控制策略。還需要配合制訂大數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)督管理措施，確定數(shù)據(jù)質(zhì)量管理的原則和內(nèi)容，明確各相關(guān)崗位的工作職責(zé)和操作規(guī)范，制定數(shù)據(jù)質(zhì)量控制流程并做好各個(gè)環(huán)節(jié)的銜接。

2.3 建立系統(tǒng)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

一般來說，每個(gè)業(yè)務(wù)部門出于各自的需求都有相對獨(dú)立的數(shù)據(jù)定義和標(biāo)準(zhǔn)，容易形成多個(gè)“信息孤島”。因此，應(yīng)當(dāng)梳理現(xiàn)有的數(shù)據(jù)，全面掌握數(shù)據(jù)的內(nèi)容和質(zhì)量，重點(diǎn)發(fā)現(xiàn)存在問題的數(shù)據(jù)以及產(chǎn)生該問題的根源。企業(yè)務(wù)必要站在利于公司全局發(fā)展的位置上，以客戶的實(shí)際使用需要為指導(dǎo)，根據(jù)行業(yè)規(guī)律，緊跟數(shù)據(jù)的流向，構(gòu)建相應(yīng)的數(shù)據(jù)模型，并建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)定義和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。整個(gè)單位就此標(biāo)準(zhǔn)和定義達(dá)成共識(shí)，并將其構(gòu)建于數(shù)據(jù)的生產(chǎn)和維護(hù)過程之中。

2.4 擁有完備的管理流程

采用計(jì)劃→評(píng)估→改進(jìn)的數(shù)據(jù)清洗模式對數(shù)據(jù)實(shí)施質(zhì)量管理，從而形成一種包含了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)評(píng)估、數(shù)據(jù)更新和數(shù)據(jù)保護(hù)等的管理過程。尤其要注重事前預(yù)防，從源頭上狠抓數(shù)據(jù)質(zhì)量。數(shù)據(jù)錄入應(yīng)以原始資料為依據(jù)，嚴(yán)格遵循相關(guān)數(shù)據(jù)規(guī)范，降低數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的發(fā)生率；要注意分配好管理流程中各類角色和權(quán)限，嚴(yán)防沒有權(quán)限的人員修改數(shù)據(jù)。控制流程中必須經(jīng)過反饋建立閉環(huán)，這樣才能不斷提升，最后實(shí)現(xiàn)過程的智能化，從而減少數(shù)據(jù)質(zhì)量管理的總體費(fèi)用[6]。

2.5 提供有力的支持

通過技術(shù)進(jìn)步，協(xié)助操作員減少或避免統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤率。如利用先驗(yàn)知識(shí)，或通過頁面檢查的方法來屏蔽人為輸入錯(cuò)誤；導(dǎo)入報(bào)警機(jī)制，當(dāng)統(tǒng)計(jì)信息整體異常時(shí)，可自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警；如果在數(shù)據(jù)挖掘方法中使用數(shù)據(jù)庫，還應(yīng)充分考慮將非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)；導(dǎo)入主信息管理，能夠集成、規(guī)范、清洗和同步所有業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的主要統(tǒng)計(jì)信息進(jìn)行管理，以便改善在全局區(qū)域內(nèi)的信息數(shù)量與共享質(zhì)量等。

3 自動(dòng)化測試框架

常見的半自動(dòng)化軟件測試方法架構(gòu)分為數(shù)據(jù)信息驅(qū)動(dòng)器的測試方法架構(gòu)（Data-driven testing）、關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)器的測試方法架構(gòu)（Keyword-driven testing）、模板驅(qū)動(dòng)器的測試方法架構(gòu)（Module-driven testing）、混合型測試架構(gòu)（Hybrid testing）。各種類型的測試框架都有其相關(guān)的特性，以及相關(guān)的工具支持。

（1）采用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的軟件測試框架主要采取了模板化設(shè)計(jì)思路，這樣就減少了冗余的測試腳本，從而減少了制作和維護(hù)測試腳本的費(fèi)用；在檢測的過程中，可以輸入一定的歷史數(shù)據(jù)檢驗(yàn)其準(zhǔn)確性；將得到的預(yù)測結(jié)果與檢測腳本分別保存，將預(yù)測結(jié)果保存到單獨(dú)的數(shù)據(jù)文件當(dāng)中，這樣測試人員就能夠比較便捷地完成相應(yīng)的添加、刪除與維護(hù)工作；在檢測的過程中，可以一邊測量一邊得到檢測結(jié)果，在錄入數(shù)據(jù)的過程中也得到對應(yīng)的檢測結(jié)果，這樣縮短了手工檢測的過程。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的測試框架及支持開發(fā)工具主要有Functional Tester、WebKing、Rational Robot、Winrunner、QTP 等[7]。

（2）采用了關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)的軟件測試架構(gòu)，主要特點(diǎn)是能夠做到將腳本、數(shù)據(jù)和服務(wù)三者之間真正相互隔離，并通過關(guān)鍵字形式將整個(gè)軟件測試的全部過程都存儲(chǔ)在相關(guān)的數(shù)據(jù)文件之中；對腳本的獲取都可以按照功能的要求加以設(shè)計(jì)，從而增加了其擴(kuò)展度；關(guān)鍵字的設(shè)置也使用了分解的方法，并且能夠?qū)⑵湟频搅硗獾臄?shù)據(jù)庫或者操作系統(tǒng)當(dāng)中。關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)的測試框架支撐軟件一般有SAFS、EMOS Framework、SDT、TestFrame、TestQuest Pro、QuickTest Professional（QTP）等。

（3）模板驅(qū)動(dòng)的試驗(yàn)架構(gòu)實(shí)行的是密封的形式，在對架構(gòu)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中，可無需關(guān)注某些環(huán)節(jié)的實(shí)際應(yīng)用和細(xì)節(jié)問題，在對整個(gè)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的流程中，通過提供適當(dāng)?shù)慕涌趤韺υ囼?yàn)?zāi)_本的詳細(xì)流程加以保密，這樣防止了試驗(yàn)?zāi)_本由于對他人程序的修改而引起相應(yīng)的負(fù)面影響。

（4）混合型測試架構(gòu)是指綜合數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)與關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)測試架構(gòu)的優(yōu)勢所形成的一個(gè)半自動(dòng)化軟件測試架構(gòu)。由于它同時(shí)具備數(shù)據(jù)與關(guān)鍵字驅(qū)動(dòng)測試框架兩種類型的優(yōu)勢，目前，被許多人所采用。其支撐工具主要有QTP。

4 自動(dòng)化測試的意義

自動(dòng)化測試是把手工檢測行為轉(zhuǎn)化為機(jī)器運(yùn)行的一種過程，即使用自動(dòng)執(zhí)行程序語言編制的檢測腳本，模擬手工運(yùn)行測試用例對軟件進(jìn)行檢測。人們一般認(rèn)為的自動(dòng)測試主要是利用編程，讓電腦根據(jù)設(shè)定的步驟自動(dòng)測試軟件系統(tǒng)，并自動(dòng)記錄軟件缺陷以及自行分析測試結(jié)果的試驗(yàn)，因?yàn)樽詣?dòng)測試能夠節(jié)約大量勞動(dòng)力、工作時(shí)間以及硬件資源，從而有效提升了測試效果。

通常情況下，大型軟件研發(fā)項(xiàng)目進(jìn)行檢測的工作量一般較大，而軟件測試管理工作又是一個(gè)軟件系統(tǒng)產(chǎn)品生命周期中非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，幾乎占用了一大半的時(shí)間來完成測試工作，對于有些安全性要求特別高的軟件系統(tǒng)商品，檢測管理工作甚至可能占用了更多的時(shí)間，因?yàn)橐粋€(gè)軟件系統(tǒng)商品從研發(fā)到上線都必須進(jìn)行很多次的返回測試工作，而每個(gè)返回檢測管理工作都面臨著大批反復(fù)性作業(yè)的情形，并需要做到細(xì)致精確，因此自動(dòng)化測試管理工作最有利于替代人工去進(jìn)行大規(guī)模的反復(fù)性管理工作。

和手工測試比較，盡管自動(dòng)化測試有著很多優(yōu)點(diǎn)，但是自動(dòng)化測試也有自身的局限性，因?yàn)樽詣?dòng)化測試通常只是作為一種框架、一個(gè)工具，操作難度很大，而并非所有的測試用例都能夠轉(zhuǎn)換為自動(dòng)化測試用例，比如數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性、網(wǎng)頁布局是否美觀、業(yè)務(wù)邏輯能否符合等都需要通過手工測試來實(shí)現(xiàn)，而此時(shí)手工測試出現(xiàn)的問題往往比自動(dòng)化測試出現(xiàn)的問題更多。自動(dòng)化測試能夠提高生產(chǎn)效率、復(fù)用度、安全性等，盡管有許多好處，但由于它只是測試的部分，并無法徹底取代手工測試，因此自動(dòng)化測試也只是對手工測試的一個(gè)補(bǔ)充。

5 結(jié)束語

無線通信科技的發(fā)展對我國的電網(wǎng)有著至關(guān)重要的影響，為保證我國的計(jì)量與監(jiān)控終端可以更加平穩(wěn)的工作，讓人們的使用更為方便與安全，對無線通信科技一定要持續(xù)地進(jìn)行研究探索，而無線通信科技也需要不斷地發(fā)揮創(chuàng)新的科技力量，使無線通信更加安全和方便，唯有持續(xù)的不懈努力才能促進(jìn)我國在此方面的研究。