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卫星通信设备测试系统软件研究

 论文栏目:通信设备论文     更新时间:2019/7/11 17:56:39   

摘要随着现代的信息技术和自动测试技术的高速发展,测试系统在各个领域得到了广泛的应用。与此同时我国的航天航空事业也在不断发展。卫星地面站是民航卫星网的重要组成部分之一,卫星地面站的工作状态好坏直接影响到了卫星通信系统的能否正常工作,因此建立卫星地面站通信设备自动化测试系统具有非常重要的意义。

关键词卫星通信设备;自动测试系统;软件

1自动化测试系统软件开发

自动测试软件是整个测试系统的神经中枢,它能够根据不同的测试设备类型对测试仪表和射频开关进行控制,完成指标的自动测试。自动测试软件采用层次化、模块化思想设计,方便系统维护升级。自动测试软件从功能上可划分为四个子系统:系统管理子系统、实时测试系统、信号分析子系统和信号测试子系统,本文主要研究信号合成系统及信号分析系统中部分功能的实现。系统管理子系统,用于管理用户及设备信息,完成设备自检等功能,实时测试系统用于对系统工作时各站点的调制信号进行实时监测。信号合成系统的主要功能是产生系统各工作频段点频及调制信号,对各种卫星设备进行激励测试。能够程控3台信号源,以便产生各种合成信号。信号分析系统的主要功能是对系统工作时各频段载波及调制信号进行全面分析检测。自动测试系统软件从层次上分可划分为5个部分。接口VO驱动是指GPIB总线物理接口的驱动程序,负责最终实现与可程控仪器的通信:VISAVO库是指仪器的VISA驱动程序,负责对仪器接口属性的封装,统一实现与某特定仪器的读写操作;IVI类驱动调用VISAVO库实现与仪器的通信:IVI类驱动在功能层实现对仪器的控制;测试系统应用程序调用IVI类驱动程序来完成测试功能,并包含测试管理、仪器管理、数据管理、自检、故障诊断、报表输出等功能[1]。

2测试系统软件开发同步

由于GPIB测试系统是在控者的统一指挥下,通过各种测量设备的互相配合,完成自动测量、数据处理、结果输出显示等一系列工作。各测量仪器操作能否实现同步,仪器收发命令、读写数据和执行指令的先后顺序和时间能否协调,将直接影响到系统的可靠性、测试数据的实时性和测试系统的效率。系统同步主要由软件实现,根据用户的服务要求和仪器特性设计适当的程序流程。在本测试系统中主要采取了以下几种方法来实现同步。

2.1顺序执行命令方法

一般情况下,自动测试系统可以同时进行多个操作,以提高工作效率。但当某一指令的执行依赖于先前指令的执行结果时,需采用顺序执行命令方法实现同步,如对测量三阶交调失真时,在信号源产生交调信号之后,频谱仪才能对被测对象进行谐波分析,控者通过计算机命令强迫测量仪器顺序执行指令,只有完成当前操作后才能处理新指令。采用这种同步方法存在的缺点是,计算机命令使程序每次只能处理一个指令,降低了系统效率。另外,由于在等待期间程序仍可以向设备写指令,设备接收命令但不执行,当设备的输入缓冲器满了以后,将会导致指令丢失或超时出错。因此,顺序执行命令的方法主要用于指令执行速度比较快,不用重复操作的场合[2]。

2.2延时方法

如果执行某个指令需要较长时间,可以在执行下一条指令之前进行一定的延时。如使用频谱仪取平均功能,频谱仪扫描时间较长,为了增加系统的灵活性,在用户发送测量命令后,程序进行一定的延时,直到仪器完成测量操作。

可以采用如下两种方法来实现延时:软件延时,通过循环执行空操作指令进行延时。根据完成某一操作所需的时间,设定循环执行次数,控制延时时间;定时器延时,通过定时器设定延时时间,可以实现高精度的延时[3]。

延时方法编程简单,且不会造成GPIB总线拥堵,但由于延时长短受各种因素影响难以确定,延时时间根据设备的性能进行估算,如频谱仪完成信号频谱分析所需时间等于设备设置时间加触发信号周期加触发延时加转换时间加一定的裕量。延时时间的确定具有一定的盲目性,而且需要反复试验,并且随运行环境的变化,指令执行时间也会发生变化,必须针对具体的软、硬件条件加以调整。在延时的过程中,系统可以进行一些其他的非GPIB传输的操作如数学计算、屏幕刷新等,以提高程序效率。

笔者参与研究开发了卫星通信设备自动测试系统中的信号合成系统和信号分析系统,包括系统界面的开发和测试程序的开发,通过对卫尾通信设备测试中单载波信号,调制信号等信号的信号合成方法和流程的研究,结合IVI驱动程序,编写实现了信号合成系统部分程序。通过对卫星通信设备测试中频谱杂散分析,载波相位噪声,载波频率稳定度,三阶交调失真等信号分析方法和流程的分析,编写实现了信号分析系统部分程序,并重点研究讨论了自动测试系统中采用的同步技术[4]。

本文主要介绍了如何搭建了自动测试系统硬件平台,该硬件平台基于GPIB接口总线,便于扩展,能够支持多种卫星通信设备的测试。通过对可程控测量仪器标准命令SCPI的命令构成,SCPI仪器模型的研究分析,结合在卫星通信设备自动测试系统中使用的测试测量仪器,研究分析了自动测试系统中使用的SCPI命令的功能及使用方法等;通过研究分析IVI技术的系统体系结构、IVI系统各部分在完成对仪器的控制过程中的作用及VI驱动的实现方法,结合卫星通信设备自动测试系统的功能需求,综合使用IVI和VISA技术,开发了系统频谱仪和信号发生器的IVI仪器驱动,解决了许多在测试过程中遇到的问题,如通过IVI类驱动控制仪器、使用MAX配置仪器,以达到仪器的可互换性等。

参考文献

[1]唐薇.卫星通信设备自动化测试系统的应用[J].遥感测控,2001,22(1):59-61,47.

[2]易江义,周彩霞.基于软件体系结构与组件技术的自动化测试系统软件的开发[J].工业控制计算机,2007,20(4):41-45.

[3]王立军.故障统计分析在卫尾通信设备维护中的应用[J].通信导航,2004,(6):30-31.

[4]尹维梅,李宝华,郑丽娜.功能自动化测试系统的开发与应用[J].广东通信技术,2006,26(1):39-41.

作者:张亚芹 董大雨 单位:南京熊猫汉达科技有限公司

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