本发明涉及一种测试系统,尤其涉及一种北斗用户终端测试系统。
背景技术:
北斗卫星导航系统是我国自主建设、独立运行,并与世界其他卫星导航系统兼容共用的卫星导航系统 , 能够支持卫星无线电测定和卫星无线电导航2种业务 ,为北斗用户提供定位、测速、授时和短报文通信(位置报告)服务。伴随北斗导航系统的发展,北斗卫星导航用户终端在国民经济的各个领域得到了广泛的应用,对其进行全面的测试评估已成为广泛共识并且需求迫切。目前北斗用户终端种类繁多,但经过实际的验证,用户终端已在功能、性能和可靠性等方面反映出了测试不全面、评估不准确等一系列问题 。因此,需要建立标准统一、与其他同类测试平台间能够相互验证的北斗用户终端测试系统,在用户设备交付用户之前,实现对其准确、全面、标准化的测试及性能评估,以保证其性能符合相应的技术规范,保证系统能够正常、可靠和稳定的运行。
通过对国内外导航用户终端测试系统在系统建设、关键设备研制、测试评估方法和系统管理与控制等方面的调研分析,目前用户设备测试系统的总体发展趋势可以归结为以下几个方面:① 设备组成模块化。为提高系统可靠性、可维修性和灵活性,各设备采用模块化设计。系统在硬件设备设计过程中,广泛采用总线插卡式通用机箱和平台化组态软件,实现软硬件设备的在线配置与功能升级,方便适应试验系统的信号与协议的变化,以确保系统能够具有更高的灵活性。系统在架构、总线和协议等设计上为即插即用设备预留接口,并制定完备的连接方式与通信协议。用户可以在满足特定连接方式与通信协议的基础上,自由地配置即插即用设备的功能,从而提高系统的可扩展能力,成为当前用户设备测试系统向智能化、模块化方向发展的重要趋势。② 测试控制与评估自动化。随着大型仿真系统体系规模的增大、运行速率的提高、并行处理的增加,各种指令仅靠人工操作已变得不现实,任务管理与运行的自动化成为了必然的选择,科学技术的进步与自动化工程技术水平的提高也为大型测试系统的自动化提供了可行的方案。任务管理与运行自动化的优势体现在:通过减少人工干预提高了系统的执行效率,极大地增加了处理信息的吞吐量;在一定情况下自动运行、自动判决可以提高系统的准确性和稳定性;减少人工操作,降低人力成本等。③ 测试流程规范化、标准化。为保证测试评估的权威性,整个测试评估系统在流程、方法和评估准则上体现出规范化和标准化的趋势,整个测试流程实现上表现为脚本化和图形化的特点,形成统一的测试规范及测试流程,并形成标准统一的测试评估方法及测试评估准则。④ 多系统兼容、可升级可扩展。伴随导航系统的发展,整个测试评估系统也向着多系统兼容方向发展,从单导航系统到多系统,从单频到多频,从单用户到多用户,从单一电磁环境到复杂电磁环境,整个系统具备可升级可扩展能力。
技术实现要素:
本发明的目的是为了建立标准统一、开发与其他同类测试平台间能够相互验证的北斗用户终端,设计了一种北斗用户终端测试系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
北斗用户终端测试系统体系架构由用户设备、链路层、设备层、操作层、调度层、管理层和任务层等7层组成。其中用户设备是被测的对象,不属于系统组成部分;任务层定义为系统支持用户完成的任务服务,不是具体的软硬件设备;链路层和设备层由系统内的硬件设备构成;操作层、调度层和管理层由系统内的软件实现。
所述的用户终端是指北斗用户终端测试系统支持的被测设备,主要包括:RNSS用户终端、RDSS用户终端、RNSS/GPS兼容用户终端和RDSS/RNSS双模用户终端等。
所述的链路层是连接用户设备测试系统内外各设备的组织,能够支撑系统进行信号与信息的交互。
所述的设备层是卫星导航信号模拟系统的主要硬件组成部分,用于支撑用户设备测试功能。
所述的操作层是整个系统所有操作的实施者,各种功能由软件模块分别实现。
所述的调度层是直接面向用户及系统内设备资源的人机操控层,是系统运行控制的核心部件。
所述的管理层主要面向用户进行测试资源配置,包括测试项目管理、测试用户管理和测试数据管理等。
所述的任务层是指北斗用户终端测试系统支持完成的用户终端测试相关任务,这些任务包括:用户终端RNSS性能测试、用户终端RDSS性能测试和用户终端GPS性能测试。
本发明的有益效果是:
通过对北斗用户终端测试系统的发展趋势进行分析,对北斗用户终端测试系统架构和软件架构进行设计和规划,提出了测试系统的实现方案。该测试系统实现方案具备自动化测试控制能力,能够满足用户实时及事后评估需求,具有良好的可扩展能力,已应用于某测试系统中,取得了良好的效果,具有较好的推广价值。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是测试系统功能架构。
图2是北斗用户终端测试系统软件系统架构。
图3是测试系统组成。
具体实施方式
如图1所示,北斗用户终端测试系统体系架构由用户设备、链路层、设备层、操作层、调度层、管理层和任务层等7层组成。其中用户设备是被测的对象,不属于系统组成部分;任务层定义为系统支持用户完成的任务服务,不是具体的软硬件设备;链路层和设备层由系统内的硬件设备构成;操作层、调度层和管理层由系统内的软件实现。用户终端是指北斗用户终端测试系统支持的被测设备,主要包括:RNSS用户终端、RDSS用户终端、RNSS/GPS兼容用户终端和RDSS/RNSS双模用户终端等。该层定位为服务目标层,包含服务对象的软硬件设备,但不属于测试系统的组成部分。链路层是连接用户设备测试系统内外各设备的组织,能够支撑系统进行信号与信息的交互。主要为被测用户设备和系统内设备提供各种时频信号、导航信号和通信信息等链路服务,通过硬件设备与电缆支持开展测试评估的导航信号网络、时频信号网络、监控网络、业务数据网络和供配电网络。设备层是卫星导航信号模拟系统的主要硬件组成部分,用于支撑用户设备测试功能。包括系统内的各相关测试设备及通信网络设备,根据所承担任务的不同主要分为时频设备、导航信号模拟设备、入站接收设备、计算机及网络设备。操作层是整个系统所有操作的实施者,各种功能由软件模块分别实现。它直接与系统内各种设备进行交互,包括数据的传输、参数的配置及控制管理;包括时频、测试标定等信号接口协议和监控与业务控制信息接口协议实施;它是整个系统的运算及管理核心,为整个系统提供协议支持,还负责完成导航信号的仿真计算、设备状态的采集和数据库的管理等功能。调度层是直接面向用户及系统内设备资源的人机操控层,是系统运行控制的核心部件。
所述的管理层主要面向用户进行测试资源配置,包括测试项目管理、测试用户管理和测试数据管理等, 负责完成系统输入任务的分类及相应设备的调度管理,包括测试任务的规划、测试流程的控制、测试数据的采集与处理和设备状态监控显示等。任务层是指北斗用户终端测试系统支持完成的用户终端测试相关任务,这些任务包括:用户终端RNSS性能测试、用户终端RDSS性能测试和用户终端GPS性能测试。该层定位为功能实现,不包含具体的软硬件设备。该层定义的任务作为北斗用户终端测试系统的输入,激活系统运行。
如图2所示,北斗用户终端测试系统软件主要包括:数据仿真软件、试验控制软件和分析评估软件。数学仿真软件主要功能是根据试验需要,仿真用户机在不同运动状态条件下北斗系统和GPS系统的多星座导航电文以及多星座、多频点的各类观测数据。为射频信号仿真提供数据源,为分析评估软件提供评估基准。数学仿真软件主要由时空系统仿真、卫星星座仿真、空间环境仿真、用户轨迹仿真、观测数据仿真和导航电文生成等单元组成。测试控制软件完成整个系统运行时的所有控制功能。向各个分系统及设备发送控制指令,完成系统闭环自检、数学仿真的控制、信号模拟产生的控制和试验数据采集等。分析评估软件主要完成试验数据的分析评估功能和试验报表的产生。分析评估软件从试验控制软件中获取用户机的试验数据,从数据仿真软件获取相应时刻的仿真数据,按照不同项目要求利用相应的评估模型对试验数据进行处理,生成相应的试验报表。试验数据可评估结果存入数据库,也可打印输出。
如图3所示,北斗用户终端测试系统在实验室环境中仿真北斗以及GPS卫星星座、卫星运动特性以及实际空间环境特性,仿真用户设备在实际应用场合下的典型运动特性,模拟用户设备在典型运动特性下天线口面接收到的动态导航信号,构建用户设备各种典型应用条件或临界条件下的试验环境。北斗用户终端测试系统主要由测试控制与评估、卫星导航信号模拟器、入站接收机、通用仪器和测试环境等组成。测试系统主要分布在控制机房和暗室2个区域。控制机房主要包括:设备仪器机柜、系统控制台和有线测试台,主要负责完成系统控制和有线测试环境的建立;暗室中的设备主要包括:收发天线、程控电源和转台。测试控制与评估软件的主要功能是完成测试条件配置、测试流程的控制、测试数据的采集与存储和测试结果的分析与评估。卫星导航信号模拟器 主要由数学仿真软件和信号模拟仿真源组成。数学仿真软件的主要任务是仿真导航接收机在不同运动状态条件下接收到的导航卫星电文及其观测数据,为信号模拟仿真提供数据源,为测试控制与评估软件提供评估基准。信号模拟仿真源主要任务是把数学仿真软件生成的导航电文和观测数据精确地生成射频模拟信号,提供给测试环境使用。入站接收机的主要功能是完成对被测用户设备发射的RDSS入站短突发信号进行捕获、跟踪和解调,实现对信息的解析,完成对入站短突发信号功率、伪距、频偏、BPSK载波相位调制偏差和载波抑制度等信号特性的测量 。通用仪器主要包括:铷原子钟、频谱仪、时间间隔计数器和高速示波器等,其中铷原子钟为系统提供高精度的时间基准,频谱仪、时间间隔计数器和高速示波器等在测试控制与评估分系统的控制下完成对用户设备部分指标的测试。测试环境分为有线测试环境和无线测试环境。有线测试环境通过射频电缆直接与导航接收机低噪放相连接,无线测试环境是指在微波暗室内,模拟自由空间环境对用户进行的无线测试,主要由微波暗室、测试天线、测试转台和测试控制端口等组成,为被测用户设备提供无线测试条件。