衛(wèi)星多體制測控地面測試系統(tǒng)設(shè)計

馮志強，李宗德，紀春國，何 濤，陳 娟

(上海微小衛(wèi)星工程中心,上海 201203)

0 引言

衛(wèi)星廣泛應(yīng)用于氣象偵察、定位、軍事偵察等領(lǐng)域，隨著空間技術(shù)的不斷發(fā)展，對衛(wèi)星也提出越來越高的應(yīng)用要求，包括在境外依然可以進行測控的能力、抗干擾能力更強以及上下行速率更高。典型的軍事衛(wèi)星測控分系統(tǒng)通常要求同時具備對地非相干、中繼、擴跳頻、測量數(shù)傳等多種體制，衛(wèi)星在發(fā)射入軌及在軌運行過程中，多體制下不同工作模式、傳輸速率組合眾多，均要求在地面完成遍歷測試，對衛(wèi)星測控分系統(tǒng)地面測試提出了更高的要求，包括支持多體制測控測試的能力。

目前國內(nèi)也有許多關(guān)于衛(wèi)星測控地面測試平臺的研究，文獻[1]介紹了我國小衛(wèi)星綜合測試技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，對多級分布式自動化測試、智能批量測試等技術(shù)發(fā)展進行展望，文獻[2]介紹了多星并行測試衛(wèi)星地面測試系統(tǒng)軟件的體系結(jié)構(gòu)與功能，通過對衛(wèi)星數(shù)據(jù)格式的配置，可適用不同類型衛(wèi)星的地面測試需求，支持在1臺計算機上同時測試多顆衛(wèi)星。文獻[3-4]主要介紹了測控地面測試平臺軟件通用化設(shè)計，采用通用化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)處理流程、接口封裝方法滿足多顆不同衛(wèi)星并行測試。文獻[5-6]研究了星座及批產(chǎn)衛(wèi)星自動化測試系統(tǒng)設(shè)計，文獻[7]針對導(dǎo)航終端批量測試系統(tǒng)進行設(shè)計研究，提升對相同技術(shù)狀態(tài)星上設(shè)備的測試效率。文獻[8]針對傳統(tǒng)遙控軟件測試模式出現(xiàn)的測試周期長、適應(yīng)能力差、效率低等問題，設(shè)計并實現(xiàn)一種通用的遙控軟件自動化測試仿真平臺，提升了軟件的自動化測試水平。文獻[9]研究了測試系統(tǒng)開放式硬件、模塊化軟件和標準接口設(shè)計，增強測試系統(tǒng)可操作性和可移植性，提高測試效率和質(zhì)量。上述文獻分別從并行測試、提高批產(chǎn)產(chǎn)品測試效率，軟件支持格式通用化、自動化測試等角度分別進行研究，需要組合考慮優(yōu)化設(shè)計衛(wèi)星測控地面測試系統(tǒng)。文獻[10]給出多通道測控測試系統(tǒng)設(shè)計方法，完成了多通道地面測試系統(tǒng)設(shè)計及綜合測試軟件設(shè)計，可滿足衛(wèi)星測試要求且具備靈活高可靠性，但是該方案僅支持常規(guī)衛(wèi)星對地、中繼通道測控地面測試，需要對軟硬件進行改進來滿足衛(wèi)星多體制測控地面測試需求。

本文以某遙感衛(wèi)星為例，討論了衛(wèi)星多體制測控系統(tǒng)地面測試平臺設(shè)計方法，該平臺實現(xiàn)了衛(wèi)星對地、中繼、擴跳頻、測量數(shù)傳體制下不同工作模式場景測控測試的需求，基于地檢設(shè)備通道復(fù)用，靈活加載參數(shù)配置、通用化測控前端軟件實現(xiàn)自動統(tǒng)計和對結(jié)果進行分析的功能，大大提高測試效率。

1 系統(tǒng)功能

衛(wèi)星多體制測控地面測試平臺主要功能包括對地、中繼、擴跳頻[11]、測量數(shù)傳[12]等模式測控通道功能測試及測控相關(guān)軟件功能測試。

對地、中繼非相干測控通道測試：基于通用雙通道非相干、高速測控綜合測試地檢設(shè)備，通過配置頻點、碼組、編碼方式可支持中繼、對地兩個測試通道并行測試，包括測速測距精度統(tǒng)計、誤碼率統(tǒng)計等功能，且兩通道相對獨立，互不干擾，從硬件設(shè)備、處理軟件到記錄數(shù)據(jù)存放位置都區(qū)分開，方便管理、問題排查且提高了測試可靠性；

測量數(shù)傳測控通道測試：基于通用雙通道非相干、高速測控綜合測試地檢設(shè)備，通過加載配置文件方式可設(shè)置地檢支持測量數(shù)傳測控功能測試，支持262 kbps、1 Mbps等多種數(shù)據(jù)速率，自閉環(huán)功能，上下行原始數(shù)據(jù)存儲功能，靈活可配置，覆蓋測量數(shù)傳測控測試場景；

擴跳頻測控通道測試：基于獨立的擴跳頻綜合測試地檢，產(chǎn)生擴跳頻遙控信號，接收擴跳頻遙測并解析處理，支持自閉環(huán)功能，可記錄遙控指令及接收遙測原始數(shù)據(jù)，方便上下行數(shù)據(jù)排查。

圖1 多體制測控地面有線測試系統(tǒng)連接關(guān)系圖

測控相關(guān)軟件功能測試：基于通用化綜合測試平臺軟件進行多通道遙控指令生成、多通道遙測數(shù)據(jù)解析、自主判讀，完成對測控分系統(tǒng)模式功能、出入境動作、安全保護措施、遙測存儲邏輯等軟件功能的覆蓋測試。平臺軟件具有遙控指令發(fā)送執(zhí)行結(jié)果遙測自主判讀和遙測自動化統(tǒng)計功能，具體包括各通道發(fā)送遙控指令后判斷衛(wèi)星“指令接收計數(shù)”、“指令執(zhí)行計數(shù)”是否正常增加，并將結(jié)果反饋顯示，衛(wèi)星出境遙測停發(fā)時，平臺軟件自主統(tǒng)計本次入境期間各通道遙測接收情況，包括幀校驗情況、包計數(shù)連續(xù)性、有無遙測量超出正常范圍等，并將結(jié)果保存日志。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

衛(wèi)星測控系統(tǒng)支持4種測控體制通信鏈路，分別是星地非相干擴頻測控鏈路、衛(wèi)星與中繼星進行通信的中繼鏈路、星地擴跳頻測控鏈路和星地測量數(shù)傳一體化測控鏈路。其中星地非相干擴頻測控和中繼測控的通信方式都為擴頻通信，差別是上下行頻點、偽碼序列不同，因此基帶可以相同，讀取不同配置文件即可。星地測量數(shù)傳一體化測控上下行速率更高，編碼及調(diào)制方式也不同，需要切換處理基帶進行數(shù)據(jù)處理。擴跳頻測控頻點、編碼及調(diào)制方式更加復(fù)雜，需要獨立專檢設(shè)備進行數(shù)據(jù)處理。

對于地面測試系統(tǒng)而言，可采用兩套地面專檢設(shè)備。其中雙通道非相干、高速測控綜合測試地檢支持非相干擴頻、測量數(shù)傳測控上下行數(shù)據(jù)通道收發(fā)處理能力，包括調(diào)制、解調(diào)、編碼、譯碼等功能。擴跳頻專檢具備擴跳頻上下行信號調(diào)制、解調(diào)、編碼、譯碼等功能。

衛(wèi)星進行有線測試狀態(tài)下，地檢設(shè)備經(jīng)合分路器、環(huán)形器、衰減器與衛(wèi)星一體化應(yīng)答機、擴跳頻測量數(shù)傳一體應(yīng)答機射頻接口直接通過高頻電纜連接，如圖1所示。在衛(wèi)星無線測試狀態(tài)下，地檢設(shè)備經(jīng)合分路器、環(huán)形器、衰減器、高頻電纜、地面測控天線與衛(wèi)星星上測控天線通信，如圖2所示。

圖2 多體制測控地面無線測試系統(tǒng)連接關(guān)系圖

測試過程中地面測試系統(tǒng)可通過加載不同的地檢配置文件即可快速切換對地、中繼、測量數(shù)傳、擴跳等模式，并且可以根據(jù)不同模式下的不同參數(shù)(如碼組、速率、衰減等)存儲多個配置文件，實際測試過程中根據(jù)不同的測試場景調(diào)用對應(yīng)的配置文件即可，整個切換過程可在數(shù)秒內(nèi)完成。

如圖1和圖2所示，典型衛(wèi)星多體制測控分系統(tǒng)星上測控單機包括對地中繼一體化應(yīng)答機(包含星地非相干測控模塊、中繼測控模塊)，擴頻應(yīng)答機(星地非相干測控備份)，擴跳高速多模單機(包含擴跳頻測控模塊、測量數(shù)傳一體化測控模塊)、固放、微波開關(guān)等。有線測試情況下星上測控單機射頻口可直接通過高頻電纜與地面設(shè)備相連，無線測試情況下通過星上測控天線與地面測控天線無線通信方式進行連接。

典型衛(wèi)星多體制測控分系統(tǒng)地面部分主要包括測控前端、測控終端、非相干及高速測控地檢設(shè)備、擴跳頻測控設(shè)備、可調(diào)衰減器、合分路器、環(huán)形器等設(shè)備。其中測控前端、測控終端、測控地檢均接入同一個局域網(wǎng)，通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接進行數(shù)據(jù)通信。測控終端可以有多臺，作用是可產(chǎn)生遙控指令通過網(wǎng)口發(fā)送到測控前端，同時接收解析處理遙測數(shù)據(jù)并顯示在界面上。測控前端主要與測控地檢設(shè)備進行數(shù)據(jù)通信及完成數(shù)據(jù)編碼、加擾、解碼、解擾等操作。測控綜合地檢設(shè)備主要功能是通過網(wǎng)口接收測控前端發(fā)送的加密、編碼、加擾后的遙控指令數(shù)據(jù)流，根據(jù)不同通道調(diào)用不同參數(shù)配置文件，分別生成對地上行、中繼前向、擴跳頻上行及測量數(shù)傳上行調(diào)制射頻信號發(fā)送給衛(wèi)星應(yīng)答機。并且能接收對地下行、中繼返向、擴跳頻下行及測量數(shù)傳下行射頻信號，進行下變頻、捕獲、跟蹤、解調(diào)、解擴等操作，最終將遙測完整幀以固定協(xié)議通過網(wǎng)口發(fā)送到測控終端。

2.1 測控終端

測控終端是作為測控前端接收遙測數(shù)據(jù)的分發(fā)展示的節(jié)點，同時也是用戶可以直接操作進行遙控指令加工并發(fā)送給測控前端的節(jié)點。測控終端提供一個良好的用戶界面，可同時部署多臺PC機，供不同分系統(tǒng)衛(wèi)星測試測試人員使用，各節(jié)點用戶均可實時監(jiān)測衛(wèi)星完整遙測，或者查詢歷史遙測及日志信息等，但是對不同用戶設(shè)置不同指令發(fā)送權(quán)限，只有管理員以上權(quán)限才能加工指令并發(fā)送衛(wèi)星，限制多用戶同時上注，防止沖突。

2.2 測控前端

測控前端主要是作為后臺程序運行的平臺，可處理大量的星上下傳的不同通道的遙測數(shù)據(jù)，并可以分發(fā)給不同的測控終端軟件進行顯示，同時可以接收不同終端發(fā)過來的遙控指令，經(jīng)過加擾、編碼等處理后發(fā)送給測控綜合地檢設(shè)備。因此測控前端軟件需要運行在具備較高性能的PC機上，才能保證所有測試數(shù)據(jù)收發(fā)的連續(xù)性。

2.3 非相干及高速測控地檢設(shè)備

非相干及高速設(shè)備是測控測試系統(tǒng)中重要的地面測試設(shè)備，包含兩個獨立通道，每個通道均具有非相干調(diào)制模塊、高速測量調(diào)制模塊、上變頻模塊、測量計算模塊、非相干解調(diào)模塊、高速測量解調(diào)模塊、下變頻模塊，均可以通道加載配置文件的方式快速切換地面設(shè)備的工作體制，包括非相干擴頻星地測控、非相干擴頻中繼測控、測量數(shù)傳測控3種工作模式。其中測量數(shù)傳測控與非相干測控模式進行切換時，需要切換相應(yīng)的調(diào)制、解調(diào)器，完成對不同體制中頻信號的調(diào)制、解調(diào)。另外不同工作模式下，頻點、碼組、幀格式都需要調(diào)用對應(yīng)的配置，對應(yīng)切換上、下變頻器，偽碼生成模塊、幀同步模塊的配置，從而適應(yīng)不同體制測控信號的收發(fā)。非相干、高速測控綜合地檢設(shè)備原理如圖3所示。非相干模式測控上下行數(shù)據(jù)速率要求支持最大32 Kbps，高速測控要求支持262 Kbps和1 Mbps兩檔數(shù)據(jù)速率。

圖3 非相干、高速測控綜合地檢設(shè)備原理圖

測控綜合地檢設(shè)備還具有原子鐘模塊，可外部時鐘參考及GPS信號進行時鐘同步，GPS天線放置于室外，通過射頻電纜將GPS信號傳給原子鐘，地檢設(shè)備接收解析GPS時間并同步測控地檢當前系統(tǒng)時間，在地檢接收到一幀完整遙測后會根據(jù)當前系統(tǒng)時間打上時間戳。星上也通過GPS天線信號進行時間同步后，通過測試每幀遙測自帶的星上時間和地檢所打的時間戳之差可計算星地時延[13]。

2.4 擴跳頻測控地檢設(shè)備

擴跳頻測控地檢設(shè)備具有DS/FH上行信號產(chǎn)生，下行信號接收處理等功能[14]。由中頻調(diào)制器、上變頻器、偽碼生成單元、測量計算單元、中頻接收機、下變頻器及時碼和頻率參考單元組成。中頻調(diào)制器接收網(wǎng)口遙控數(shù)據(jù)，并依次進行組幀及信道編碼、直擴調(diào)制/測量、跳頻變頻、上變頻后生成上行遙控信號。下行射頻輸入信號依次經(jīng)過下變頻、干擾抑制、捕獲、跟蹤、信道譯碼、數(shù)據(jù)同步后生成遙測數(shù)據(jù)并通過網(wǎng)口發(fā)出。偽碼生成單元負責生成直擴偽碼和跳擴偽碼序列。測量計算模塊接收上下行測量采樣信息，解算得到測距、測速結(jié)果。擴跳頻地檢也具有自閉環(huán)測試功能，可以查看指令上注情況，上注指令碼字，信號調(diào)制、解調(diào)等正確性。擴跳頻測控地檢設(shè)備原理組成如圖4所示。

圖4 擴跳頻測控地檢設(shè)備原理圖

2.5 中間鏈路

中間鏈路主要是星上應(yīng)答機與測控地檢設(shè)備之間的射頻通路，由高頻電纜、合路器、環(huán)形器、可調(diào)衰減器、天線等設(shè)備組成。其中可調(diào)衰減器用于調(diào)節(jié)上下行信號的強度，測試一體化應(yīng)答機、擴跳頻測量數(shù)傳一體機接收機入口在靈敏下，中強電平情況下的接收功能、性能指標，下行接收信號不同強度下遙測接收功能、性能及誤碼率測試情況。地面天線旋向、頻率使用范圍一般與星上對應(yīng)天線指標一致。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

衛(wèi)星測控系統(tǒng)地面測試平臺的軟件主要包括位于前端機上的前端處理軟件、位于測控終端機上的測控終端處理軟件、加解密軟件等。軟件之間交互接口關(guān)系如圖5所示，接口標準化，具有通用性好，擴展性強等優(yōu)點[15]。

圖5 衛(wèi)星測控系統(tǒng)地面測試平臺軟件原理圖

其中前端處理軟件主要完成與地測串口連接、完成星務(wù)串口數(shù)據(jù)收發(fā)，與測控地檢設(shè)備網(wǎng)絡(luò)連接、與加解密軟件網(wǎng)絡(luò)連接、TCP/IP數(shù)據(jù)傳輸，同時具備編碼/譯碼、加擾/解擾、組幀/解幀、遙測解包等功能。

加解密軟件是作為獨立的軟件運行于終端電腦上，并通過網(wǎng)線連入綜測系統(tǒng)局域網(wǎng)中，加解密軟件一般作為服務(wù)器運行，由終端處理軟件發(fā)起連接申請，連接成功后，加解密軟件可完成對遙控數(shù)據(jù)的加密，并將加密數(shù)據(jù)返回給終端處理軟件，同時可以接收前端處理軟件傳過來的加密遙測進行解密操作，解密后數(shù)據(jù)發(fā)送給終端處理軟件進行顯示。

終端處理軟件是集成了用戶界面、網(wǎng)絡(luò)通訊、數(shù)據(jù)庫管理、實時數(shù)據(jù)處理、回放等技術(shù)的復(fù)雜軟件，具有包含用戶管理、遙控指令加工、遙測數(shù)據(jù)實時處理、歷史日志數(shù)據(jù)查詢等功能。該軟件主要由初始化模塊、遙控處理模塊、遙測處理模塊、自主測試模塊、數(shù)據(jù)庫存儲查詢模塊和圖形操作界面組成。

3.1 初始化模塊

初始化模塊為整個程序最初執(zhí)行的程序，初始化程序設(shè)計主要包括系統(tǒng)初始化(包括地面時間，遙測保存文件，網(wǎng)絡(luò)配置，配置文件等)數(shù)據(jù)庫連接。

3.2 遙控模塊

遙控模塊基于衛(wèi)星相關(guān)遙控指令數(shù)據(jù)格式，根據(jù)指令格式生成要求不同，具備直接指令、間接指令、注入數(shù)據(jù)、星間數(shù)據(jù)等幾種格式，支持CCSDS協(xié)議、AOS幀協(xié)議格式要求，生成指令碼并發(fā)送到測控前端處理軟件，由測控前端處理軟件發(fā)送到對應(yīng)通道地檢設(shè)備或轉(zhuǎn)接盒，并具備日志存儲功能。

3.3 遙測模塊

遙測模塊的任務(wù)是實時接收來自測控前端處理軟件接收到的數(shù)據(jù)并進行要測量解析顯示等操作，包括衛(wèi)星星務(wù)計算機通過地測通道下發(fā)到串口盒的遙測數(shù)據(jù)、經(jīng)非相干擴頻測控通道下發(fā)到測控綜合地檢設(shè)備的非相干遙測數(shù)據(jù)、經(jīng)擴跳頻通道下發(fā)到擴跳頻地檢的遙測數(shù)據(jù)等，并對數(shù)據(jù)進行實時處理與分列顯示，同時支持回放原始遙測及地測數(shù)據(jù)。

3.4 自主測試模塊

自主測試模塊主要功能是預(yù)先設(shè)定測試方案，包括每一步需要發(fā)送的指令，發(fā)送間隔，發(fā)送條件等，各環(huán)節(jié)需要監(jiān)視的遙測量值及統(tǒng)計狀態(tài)預(yù)期結(jié)果。自主測試模塊可用于衛(wèi)星測控功能軟件項目測試中，包括遙控、遙測誤碼率測試、多幀上注測試、指令遍歷測試、時鐘穩(wěn)定度測試等，需要大量重復(fù)機械性性的發(fā)送指令，判斷遙測狀態(tài)，通過軟件自主測試可以大幅提高策略效率，同時減輕測試人員的工作量并提高測試可靠性。

舉例說明，遙測誤碼率測試過程需要實時統(tǒng)計下發(fā)遙測幀中固定字段的誤碼情況，顯示并保存誤碼情況及已統(tǒng)計的數(shù)據(jù)量。星地時延測試過程需要實時顯示并記錄遙測幀中的星上當前幀時間信息、地檢通過原子鐘GPS同步后打的當前時間戳信息、及兩者之差即為(星地時差)，通過連續(xù)統(tǒng)計星地時差隨時間漂移情況可以計算星上時鐘穩(wěn)定度。

自主測試模塊自動化監(jiān)測統(tǒng)計功能包括遙控指令執(zhí)行判讀監(jiān)測和遙測數(shù)據(jù)正確性自主監(jiān)測正確性，處理流程如圖6所示。

圖6 自主判讀模塊處理流程圖

3.5 數(shù)據(jù)庫存儲查詢模塊

使用對象數(shù)據(jù)庫進行衛(wèi)星數(shù)據(jù)格式庫設(shè)計，并基于此進行通用化的衛(wèi)星測試軟件設(shè)計[16-17]，基于數(shù)據(jù)庫的衛(wèi)星通用測試軟件具有良好的通用性，能夠滿足不同衛(wèi)星項目的設(shè)計和測試需求，支持數(shù)據(jù)格式的快速變動和修改，實現(xiàn)衛(wèi)星測試系統(tǒng)的快速開發(fā)，并具有良好的應(yīng)用外延[18]。數(shù)據(jù)庫存儲查詢模塊主要處理數(shù)據(jù)包括遙控遙測相關(guān)配置表和歷史數(shù)據(jù)記錄。

衛(wèi)星指令包括固定參數(shù)指令和可變參數(shù)指令，其中指令碼、參數(shù)等格式內(nèi)容均儲存在數(shù)據(jù)庫中，便于快速更新，變參指令需要編寫對應(yīng)的變參函數(shù)來實現(xiàn)相應(yīng)指令參數(shù)生成功能。遙測數(shù)據(jù)幀格式、包格式、遙測量解析方法也是以標準化格式存在數(shù)據(jù)庫中，除一些復(fù)雜遙測解析方法需要專門寫函數(shù)去實現(xiàn)，其它遙測解析均可通過數(shù)據(jù)庫進行配置。

數(shù)據(jù)庫存儲查詢模塊還支持查詢分析歷史遙測數(shù)據(jù)及接收情況，軟件能夠根據(jù)用戶需要調(diào)取數(shù)據(jù)庫中對應(yīng)時間段的遙測幀數(shù)據(jù)、包數(shù)據(jù)、關(guān)鍵遙測量的歷史信息數(shù)據(jù)，包括遙測幀、包數(shù)據(jù)連續(xù)性、校驗情況、遙測量數(shù)據(jù)具體解析前源碼，解析后值、遙測范圍等信息、并根據(jù)要求繪制圖形及數(shù)據(jù)曲線進行顯示，方便用戶分析和排查問題。

3.6 圖形操作界面

測控終端軟件為測控人員提供一個友好的圖形操作界面，用戶可便捷的實時查看各分系統(tǒng)遙測狀態(tài)同時可根據(jù)自己需求自定義遙測界面，最大化滿足不同分系統(tǒng)測試人員特定的測試需求。同時軟件能夠比較方便的調(diào)用不同分系統(tǒng)測控指令，同時根據(jù)各用戶需求預(yù)先制定好指令清單并保存。軟件還采用豐富的圖形顯示控件，既可在實時接收遙測數(shù)據(jù)時繪制實時遙測變化的曲線，也可在查詢的歷史數(shù)據(jù)時對遙測量進行繪曲線的方式進行顯示。圖形界面主要由遙測、遙控、測試、歷史等子頁面組成。

3.6.1 遙測子頁面

測控終端處理軟件測試操作界面遙測子頁面如圖7所示，遙測子頁面功能主要是查看星上各分系統(tǒng)的遙測量狀態(tài)，按不同傳輸通道傳下來的遙測數(shù)據(jù)分列進行顯示，包括地測、非相干、擴跳頻、測量數(shù)傳等通道，并且可以自定義關(guān)鍵要測量頁面，將各分系統(tǒng)中關(guān)鍵遙測保存到一個頁面上，方便監(jiān)視和判讀。

圖7 遙測狀態(tài)監(jiān)測頁面

3.6.2 遙控子頁面

遙控子頁面支持直接指令、間接指令、注入數(shù)據(jù)、自定義數(shù)據(jù)等不同數(shù)據(jù)類型指令的加工生成能力。不同類型指令生成指令碼可保存清單、并支持調(diào)用、插入、更新、刪除、調(diào)整順序等功能。根據(jù)不同通道的指令發(fā)送需求，可以選擇發(fā)送通道，包括地測、非相干、擴跳、測量數(shù)傳、星間等通道，軟件可根據(jù)對應(yīng)通道的數(shù)據(jù)格式要求進行相應(yīng)的組幀、送加解密軟件進行加密等操作。

圖8 指令編制發(fā)控頁面

3.6.3 測試子頁面

測控終端處理軟件測試操作界面測試子頁面如圖9所示，主要功能是實現(xiàn)自動化測試及統(tǒng)計功能，實現(xiàn)了預(yù)設(shè)指令發(fā)送邏輯設(shè)定及判讀功能，遙控指令發(fā)送邏輯設(shè)定包括單指令連續(xù)發(fā)送、發(fā)送間隔設(shè)定，指令清單序列讀取發(fā)送，間隔設(shè)定，不同指令執(zhí)行效果自主判讀設(shè)定等功能。同時軟件支持對遙測幀、包信息自主檢驗，遙測量范圍的自動統(tǒng)計，將統(tǒng)計結(jié)果存成日志文件并保存到數(shù)據(jù)庫中，特別在模飛測試過程中，自動化測試統(tǒng)計可以自動對每次入境測控功能進行自動統(tǒng)計保存，比較實用。

圖9 自動化測試頁面

3.6.4 歷史子頁面

測控終端處理軟件測試操作界面歷史子頁面如圖10所示，主要功能負責建立不同登錄用戶、通過不同通道發(fā)送遙控指令的歷史記錄存儲管理及不同通道下發(fā)的遙測數(shù)據(jù)歷史記錄管理，方便用戶形成測試總結(jié)及分析測試問題。

圖10 歷史數(shù)據(jù)查詢頁面

4 試驗驗證

衛(wèi)星多體制測控地面測試平臺已作為通用化測試平臺應(yīng)用在多個衛(wèi)星型號地面測試系統(tǒng)中，具體如下。

4.1 整星聯(lián)試

整星聯(lián)試是星上單機設(shè)備以單機形式在綜測廠房桌面進行展開或者裝星后，通過低頻、高頻等電纜進行連接。多體制地面測控測試系統(tǒng)以高頻電纜有線方式與星載應(yīng)答機相連，模擬衛(wèi)星地面測控系統(tǒng)及中繼星發(fā)送衛(wèi)星單機測試指令，接收衛(wèi)星下發(fā)的遙測數(shù)據(jù)，測試星上單機功能、性能及接口等指標滿足情況及長時間模飛測試考核整星工作模式工作正確性。

4.2 整星環(huán)模試驗

整星環(huán)境試驗包括力學(xué)試驗[19]、EMC試驗[20]、熱真空試驗[21]、磁試驗，其中力學(xué)試驗和熱真空試驗主要考核衛(wèi)星對力學(xué)、熱真空的環(huán)境耐受能力，EMC試驗主要驗證衛(wèi)星各單機部件協(xié)同工作的相容性，磁試驗主要分析衛(wèi)星磁特性及對姿控磁特性單機的影響。多體制地面測控測試系統(tǒng)與衛(wèi)星建立上下行或中繼前返向鏈路，通過上注指令對衛(wèi)星進行控制，同時實時接收衛(wèi)星遙測進行狀態(tài)監(jiān)測，是環(huán)境試驗測試中的重要部分。

圖11 衛(wèi)星地面試驗系統(tǒng)連接關(guān)系

4.3 對接試驗

對接試驗主要是與三亞、佳木斯等地面站測控設(shè)備及中繼星開展對接試驗，測試衛(wèi)星非相干擴頻、中繼、擴跳頻、測量數(shù)傳等體制的功能、性能指標及與地面站及中繼星之間的接口匹配情況。多體制地面測控測試系統(tǒng)與衛(wèi)星建立上下行或中繼前返向鏈路，作為設(shè)置和監(jiān)測衛(wèi)星狀態(tài)的重要手段，在對接前的自檢、對接過程中的狀態(tài)監(jiān)測等過程中都是必要的，發(fā)揮著重要作用。

衛(wèi)星典型無線狀態(tài)地面測試系統(tǒng)連接關(guān)系如圖11所示，各分系統(tǒng)測試終端設(shè)備通過TCP/IP連入相同綜測局域網(wǎng)，測控、星間、數(shù)傳等分系統(tǒng)終端設(shè)備通過天線輻射射頻信號方式接入衛(wèi)星系統(tǒng)。有線狀態(tài)情況下，無測控、數(shù)傳、星間、GNSS等天線，衛(wèi)星與地面測試系統(tǒng)終端設(shè)備是直接通過高頻電纜相連，其它設(shè)備連接關(guān)系與有線完全一樣。

在衛(wèi)星各項測試及試驗過程中通過地測、對地、中繼、擴跳、測量數(shù)傳等通道分別累計上注直接指令不小于1 000條，間接指令不小于3 000條，通過測量數(shù)傳高速測控通道進行了多次星上軟件上注測試，合計成功上注超過10 000幀重構(gòu)代碼和指令數(shù)據(jù)，星上接收指令執(zhí)行均正確，驗證了地面測試平臺的多體制遙控上注功能。各通道連續(xù)接收下行遙測幀均不少于5 000幀，地面測試系統(tǒng)接收解析正常，驗證了地面測試系統(tǒng)多體制遙測接收解析功能。在模飛測試情況下，衛(wèi)星最長連續(xù)10天保持加電運行，地面測試系統(tǒng)連續(xù)工作正常，數(shù)據(jù)記錄完整，驗證了軟件長期運行可靠性。在整星聯(lián)試和對接測試中均對測控加解密功能測試、誤碼率功能測試、幀包連續(xù)性自動化統(tǒng)計、星地時差等功能進行了充分測試，驗證了正確性。衛(wèi)星多體制測控地面測試系統(tǒng)功能測試覆蓋性如表2所示。

衛(wèi)星多體制測控地面測試系統(tǒng)在各項試驗中均進行了充分測試，系統(tǒng)功能正常，處理結(jié)果符合要求，運行穩(wěn)定可靠，驗證了測控系統(tǒng)測試平臺多體制兼容能力及可靠性。

表2 衛(wèi)星多體制測控地面測試系統(tǒng)功能測試覆蓋性

5 結(jié)束語

衛(wèi)星多體制測控地面測試平臺將非相干擴頻對地測控、中繼測控、擴跳頻測量、測量數(shù)傳測控地面測試功能整合，僅需切換地檢配置即可支持多體制測控地面測試，且支持多通道相互備份。同時，采用多通道通用化、自動化測試軟

件設(shè)計方法，測控終端軟件通過配置數(shù)據(jù)庫的方式可以快速更新修改，通用性好。平臺軟件具有自動化測試能力，可自定義指令發(fā)送序列及發(fā)送要求，自動監(jiān)測遙測狀態(tài)，平臺軟件還可自主判讀測控入境幀、包、遙測接收正確性，可減少測試人員重復(fù)勞動，有助于及早發(fā)現(xiàn)問題，同時可提高測試可靠性。

該地面測試平臺經(jīng)過的某型號研制、試驗等過程的驗證，結(jié)果表明具有良好的使用效果，可為其它衛(wèi)星地面測控測試系統(tǒng)提供參考。