應(yīng)答器生產(chǎn)測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

趙偉宏+閆熠+肖茂波

摘 要：文章基于SUBSET 085的標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)計(jì)研制了一種應(yīng)答器生產(chǎn)過程中的測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)將測(cè)試設(shè)備與自動(dòng)測(cè)試軟件有機(jī)結(jié)合，快速完成應(yīng)答器性能指標(biāo)的全面測(cè)試工作。實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠，易擴(kuò)展，在很大的程度上提高了應(yīng)答器生產(chǎn)過程中的測(cè)試效率。

關(guān)鍵詞：應(yīng)答器；測(cè)試系統(tǒng)；SUBSET 085

1 概述

應(yīng)答器是一種基于點(diǎn)式信息的安全傳輸系統(tǒng)，被廣泛的應(yīng)用于高速鐵路和地鐵線路的線路參數(shù)、進(jìn)路參數(shù)和臨時(shí)限速等信息的地-車信息傳遞，是高速鐵路和地鐵線路信號(hào)控制系統(tǒng)的重要組成部分。為實(shí)現(xiàn)車間生產(chǎn)測(cè)試的自動(dòng)化，根據(jù)應(yīng)答器的測(cè)試項(xiàng)目，研制開發(fā)出一套適應(yīng)企業(yè)需要的應(yīng)答器產(chǎn)品測(cè)試軟件。實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)生成測(cè)試流程、單步測(cè)試項(xiàng)提示信息、燒寫程序自動(dòng)下載、測(cè)試記錄管理，自動(dòng)生成電子記錄等。

2 測(cè)試原理及測(cè)試內(nèi)容

應(yīng)答器是一種基于電磁耦合原理實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備，當(dāng)列車接近應(yīng)答器時(shí)，應(yīng)答器得到來自天線單元磁場(chǎng)強(qiáng)度的不斷加強(qiáng)，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度大到足夠激活應(yīng)答器時(shí)，應(yīng)答器被激活，開始向上發(fā)送上行鏈路信號(hào)。

（1）應(yīng)答器諧振測(cè)試是因?yàn)榱熊嚨撞康腂TM天線始終向下[1]發(fā)送27.095M射頻能量信號(hào)，用于激活應(yīng)答器，所以應(yīng)答器諧振在27.095M左右時(shí)應(yīng)答器產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大，應(yīng)答器現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)最好。

（2）應(yīng)答器I/0特性測(cè)試主要是測(cè)試天線輻射不同的磁通量時(shí)，環(huán)繞應(yīng)答器基準(zhǔn)區(qū)域線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小。當(dāng)天線輻射到應(yīng)答器基準(zhǔn)區(qū)的總磁通量超過？準(zhǔn)d1時(shí)，應(yīng)答器被激活并以固定的傳輸方式開始工作。此時(shí)，來自應(yīng)答器的磁場(chǎng)強(qiáng)度應(yīng)高于電流IU1所代表的磁場(chǎng)強(qiáng)度。當(dāng)天線輻射到應(yīng)答器基準(zhǔn)區(qū)的總磁通量超過？準(zhǔn)d2時(shí)，此時(shí)，來自應(yīng)答器的磁場(chǎng)強(qiáng)度[2]應(yīng)高于電流IU2所代表的磁場(chǎng)強(qiáng)度。當(dāng)天線輻射的磁通量增大時(shí)，應(yīng)答器以飽和方式運(yùn)行，上行鏈路的磁場(chǎng)強(qiáng)度大體恒定不變。具體參數(shù)如表1：

（3） 應(yīng)答器接口測(cè)試主要是測(cè)試不同的接口性能，如接口A信號(hào)特性，接口C（LEU設(shè)備通信接口）信號(hào)特性。

（4） 應(yīng)答器啟動(dòng)時(shí)間測(cè)試是應(yīng)答器接收到足夠強(qiáng)的能量信號(hào)時(shí)，開始啟動(dòng)發(fā)送上行連續(xù)信號(hào)的時(shí)間小于150us。

3 測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

根據(jù)測(cè)試原理及測(cè)試內(nèi)容，并考慮到整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思想和生產(chǎn)人員自動(dòng)化測(cè)試便捷性，該系統(tǒng)的主要功能如下：

系統(tǒng)具有應(yīng)答器頻點(diǎn)測(cè)試、啟動(dòng)時(shí)間測(cè)試、IO測(cè)試、27M諧振測(cè)試、應(yīng)答器報(bào)文讀寫測(cè)試、有源應(yīng)答器功能測(cè)試等。

系統(tǒng)對(duì)LEU設(shè)備和應(yīng)答器讀寫設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格的時(shí)間控制，完成激勵(lì)信號(hào)的發(fā)出到測(cè)試數(shù)據(jù)采集的閉環(huán)處理。

系統(tǒng)具有對(duì)測(cè)試過程的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，運(yùn)算、處理、保存等功能，對(duì)實(shí)際測(cè)試結(jié)果與預(yù)期結(jié)果相比較發(fā)現(xiàn)測(cè)試對(duì)象是否正確，并生成相應(yīng)的測(cè)試報(bào)告。

系統(tǒng)應(yīng)嚴(yán)格按照測(cè)試計(jì)劃來進(jìn)行，避免測(cè)試的隨意性，建立完善的任務(wù)調(diào)度功能。使用多線程技術(shù)，基于任務(wù)的同步與異步的通訊方式使系統(tǒng)達(dá)到并發(fā)同步的環(huán)境，并提高系統(tǒng)的容錯(cuò)能力和自恢復(fù)能力。應(yīng)具有可靠性，采用易于擴(kuò)展的軟硬件配置，便于系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)。

系統(tǒng)有硬件和軟件兩大部分組成。硬件是系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，主要完成對(duì)測(cè)試信號(hào)的生成、應(yīng)答器上傳信號(hào)的采集、傳輸?shù)取＼浖窍到y(tǒng)的核心，系統(tǒng)軟件主要實(shí)現(xiàn)儀表的控制、數(shù)據(jù)采集處理和計(jì)算等功能。

4 測(cè)試系統(tǒng)硬件環(huán)境

測(cè)試系統(tǒng)的硬件構(gòu)成如圖1所示，由測(cè)試天線、功率計(jì)、矢量分析儀、信號(hào)發(fā)生器、濾波器等組成。

5 測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件模塊化是本測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)開發(fā)的思想，結(jié)合面向?qū)ο笏枷耄到y(tǒng)采用模塊化的設(shè)計(jì)模式，使得整個(gè)軟件的功能模塊相對(duì)獨(dú)立，有利于系統(tǒng)軟件的擴(kuò)展和維護(hù)并且也提高了軟件的可靠性和可復(fù)用性。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖，軟件以算法根本對(duì)硬件設(shè)備儀表進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)采集。利用強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)處理能力和分析能力來實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)產(chǎn)品測(cè)試流程的自動(dòng)化。

總體架構(gòu)：

按照系統(tǒng)的功能要求，測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括用戶管理層、邏輯執(zhí)行層和驅(qū)動(dòng)層3個(gè)層次，如圖2所示，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，每個(gè)模塊完成不同功能。

（1） 用戶管理層是組織好用戶界面與邏輯執(zhí)行層之間的關(guān)系，用戶使用系統(tǒng)的唯一入口，首先用戶界面必須將系統(tǒng)中的一些相關(guān)信息進(jìn)行展示，這些信息可能包括，用戶登錄、提示信息、權(quán)限管理、測(cè)試項(xiàng)目、參數(shù)設(shè)置等。并將通過使用者的操作指令下達(dá)到邏輯執(zhí)行層。

（2） 邏輯執(zhí)行層的功能是按照定制的算法執(zhí)行應(yīng)答器測(cè)試項(xiàng)目，通過控制具體儀器或者設(shè)備，完成測(cè)試所需的激勵(lì)信號(hào)，同時(shí)對(duì)返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、分析，并生成測(cè)試報(bào)告。

（3）驅(qū)動(dòng)層即硬件測(cè)試環(huán)境中的儀器設(shè)備驅(qū)動(dòng)，主要是將執(zhí)行層的控制命令轉(zhuǎn)化為儀器設(shè)備可識(shí)別的指令通過總線傳遞給儀器設(shè)備，再將儀器的測(cè)試結(jié)果返回給執(zhí)行層用于數(shù)據(jù)分析。

6 應(yīng)用與結(jié)論

本文提出的應(yīng)答器生產(chǎn)測(cè)試系統(tǒng)，能夠基于SUBSET-085的測(cè)試要求，自動(dòng)完成應(yīng)答器生產(chǎn)過程中的各種性能測(cè)試工作。該系統(tǒng)具有測(cè)試實(shí)時(shí)性、可靠性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，系統(tǒng)的使用有利于生產(chǎn)效率的提高，并為產(chǎn)品的質(zhì)量提供了技術(shù)保障。同時(shí)測(cè)試過程和結(jié)果表明，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]SUBSET-036-v241.FFFIS for Eurobalise[S].2007.

[2]SUBSET-085-v222.FFFIS for Eurobalise[S].2007.