摘要：导航接收机由于其指标的独特性，需要多个仪表长时间测试，特别是在导弹高动态、高精度、高可靠的要求下，多星座导航接收机的测试尤为费时费力。随着我国航天事业的发展，导弹多星座导航接收机已经进入批量化生产，面对大量复杂的测试任务，研制具备集成化、自动化、无人化、通用化的测试系统有着重要意义。本文提出了一种多星座导航接收机自动化测试系统，通过PXI平台及模块化设计，为多星座导航接收机提供可调供电、信号选通、信号回放、数据处理及回放、精度计算、远程控制，转发或模拟导航卫星信号等功能，实现了导弹多个型号多星座导航接收机各阶段的全自动测试。
关键词：导航接收机；测试系统
引言：文章主要介绍导航接收机自动测试系统基于PXI平台实现了多星座导航接收机测试设备的一体化、通用化、自动化、无人化，降低了各阶段测试的人力成本，提高了测试精度及测试覆盖性。本方案已应用于导弹多星座导航接收机，性能与可靠性得到了充分验证。本方案采用通用化、模块化设计，适用于多个领域导航接收机，可进一步结合自动化生产线，实现从装配到出厂全过程自动化系统。
1.测试平台的构建
为了实现对导航接收机的自动化测试与评估，需要建设一套针对导航接收机性能和功能指标的测试平台。该平台能够在微波暗室环境中播放模拟仿真的北斗卫星导航信号，同时该微波暗室能够屏蔽外界实际环境中卫星播放的导航信号。系统测试中仿真的北斗卫星导航信号模拟实际卫星导航信号的卫星星座分布、卫星运动轨迹以及导航信号在空间传播中的电离层、对流层延迟等，仿真导航接收机在实际环境中的运动模型，模拟导航接收机在各种实际运动条件下所接收到的卫星导航信号。在此条件下测试导航接收机所反映出的性能和功能的状态。测试平台主要由测试控制与评估软件、数学仿真软件、卫星导航信号模拟源、测试仪器仪表以及微波暗室等测试环境构成。
1.1测试控制与评估软件
测试控制与评估软件的主要功能是根据测试要求设置测试过程中的各设备，按照指定的测试步骤对导航接收机的性能和功能指标进行测试，测试过程中实时接收测试数据并进行分析评估和信息显示。测试数据和评估结果实时入库，便于事后处理和分析。
1.2数学仿真软件
数学仿真软件的主要功能是根据测试要求仿真卫星导航信号模拟器所需的仿真数据。仿真内容包括：卫星导航星座分布及运动模型、卫星导航信号空间传播时延、导航接收机运动模型等。根据仿真结果生成相应的卫星导航电文信息及其观测数据。观测数据主要包括卫星导航信号的伪距、伪距一阶量、伪距二阶量、伪距三阶量、多普勒一阶量、多普勒二阶量、多普勒三阶量等。数学仿真软件所仿真的数据是导航信号模拟源播发信号的数据基础，也是测试控制与评估软件进行数据分析的比对基础。
1.3导航信号模拟源
导航信号模拟源的主要功能是根据测试要求仿真导航接收机在实际环境中接收到的卫星导航信号。导航信号模拟源从数据仿真软件中获得仿真数据，根据仿真数据的导航电文和观测数据精确地生成射频模拟信号，同时具备多径等干扰信号生成能力。
1.4通用仪器仪表
通用仪器仪表主要包括时间间隔计数器、交直流电源测试仪等仪器仪表，在测试控制与评估软件的控制下，实现对导航接收机授时性能、电源使用情况的测试和评估。
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2.导航接收机的自动化测试技术
2.1测试任务的自动化运行
用户完成测试模板的编辑和测试项目的选择后点击自动测试，测试控制与评估软件开始自动化测试。首先读取测试模板中的测试项目，根据不同的测试项目获得相应的测试步骤以及每个步骤所需要的测试参数，在执行过程中，根据测试步骤的内容执行相应的操作，当遇到接收机上报测试数据异常或系统设备异常等情况，系统根据事先设定的异常处理方案进行处理，并给出相应的异常提示。当遇到无处理方案的异常，则测试流程停止该项测试，给出相应的异常信息，转入下一个项目的自动化测试。完成每一项测试，系统根据评估结果给出相应的测试报表，直到测试模板中最后一个项目测试完成并给出报表后，系统自动退出自动测试流程等待用户一下步操作
2.2测试项目的自动化运行
测试项目的自动化运行是系统根据模板中该项目的测试步骤和测试参数，自动完成所有步骤的执行。根据测试步骤的定义控制系统中的各设备按照指定的参数进行执行。在一定的条件下获取接收机的测试数据，然后与同一时间点的仿真数据进行比较和计算，实时给出相应的评估结果。测试数据、仿真数据和评估结果自动存入数据库。如果在测试过程中遇到可处理的异常情况，则按照指定的处理方案进行处理，如遇到不可处理的异常情况，则记录和显示异常信息，退出该项测试[1]。
3.导航接收机的实时评估
3.1实时分析评估软件的模块结构测距精度的测试与评估方法
实时分析评估软件主要由评估过程处理、仿真数据处理、观测数据计算、用户定位数据计算、用户速度数据计算、导航电文解析、用户数据预处理、用户电文解调、数据内插、误差计算、数据统计、电文比对、报表模版管理、报表信息录入等模块组成。a）评估过程处理：依据不同机型不同测试项目，制定相应的数据处理流程。b）仿真数据处理：读取仿真数据，初始化程序内部变量值。c）观测数据计算：根据用户机上报历元，内插计算仿真伪距值。d）用户定位数据计算：根据用户机数据历元，内插计算用户轨迹定位仿真值。e）用户速度数据计算：根据用户机数据历元，内插计算用户速度仿真值。f）导航电文解析：根据用户机上报卫星号解调仿真的导航电文，求导航电文子帧号和周内秒计数。g）用户数据预处理：根据用户机编号，读取相应测试项目的测试数据，检验和剔除粗差。h）用户电文解调：翻译用户上报的导航电文，解调出子帧号和周内秒计数。i）数据内插：采用拉各朗日差值法内插仿真数据。j）误差计算：计算一维/二维/三维物理量的误差。k）数据统计：统计各物理量的最大值、最小值、均值、方差、均方根。l）电文比对：按位比对仿真电文和用户电文。m）报表模版管理：制定各测试项目的测试结果报表。n）报表信息录入：读取测试结果，按模板形式生成word报表。
3.2实时评估的实现
测试控制与评估软件具备试验结果实时评估功能，可实时对测试数据进行分析、比对，完成所有评估项测试，并自动生成数据处理报告。测试控制与评估软件根据被测用户机的试验结果查找相同仿真时间的仿真数据，按照一定的评估数学处理算法对试验数据和仿真数据进行比对和统计，实时给出评估结果。
结论
本文针对导航接收机在国民经济各个领域应用的快速发展，提出了一套基于自动化测试的实时评估测试平台，并对测试任务及测试项目的自动化测试进行了描述，对导航接收机的定位和测速精度测试的实时评估方法进行阐述。该自动化测试与评估方法已在某测试平台得到应用，有效的提高了测试的准确性、实时性，便于用户在测试过程中问题的分析排查，满足了用户对导航接收机自动化测试与实时评估的需求[2]。
参考文献：
[1]孙斯亮，等.基于PXI总线的多星座导航接收机自动测试系统[P].201621098282.4，2016.
[2]周荣，任振，陈樑.外测安全系统控制台设计及实现[J].数字技术与应用，2016，（2）：149-149.
论文作者:张阿真
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/28
标签：测试论文; 接收机论文; 数据论文; 电文论文; 信号论文; 用户论文; 实时论文; 《基层建设》2019年第6期论文;