北斗导航卫星地面综合测试系统研究与设计

2022-09-11

北斗卫星导航系统是我国自主研发的、拥有自主知识产权的卫星导航系统, 也是全球导航卫星系统的重要组成部分, 在俄罗斯的GLO-NASS和美国的GPS之后诞生的卫星导航系统。北斗卫星导航系统不仅改变了我国长期缺乏高精度、实时定位手段的技术缺陷, 同时打破了俄罗斯和美国的垄断地位[1]。北斗卫星导航系统组成设备较多, 部署的软硬件非常复杂, 因此为了能够更好地应用北斗卫星导航系统, 需要构建一个自动化水平高、可扩展性强、通用性较高的测试系统, 以便能够实时评估北斗卫星导航系统功能和性能指标[2]。

本文通过文献资源阅览, 归纳了当前国内外研发和应用的卫星导航测试工具, 发现以IEEE488测试总线为基础的卫星导航测试系统、FY-2卫星综合测试系统、CX-1星载计算机性能测试系统等, 发现这些测试系统虽然得到了应用和普及, 但是依然存在很多问题, 比如测试系统可靠性不高、适应性不够, 测试过程配置复杂, 测试花费较高, 不利于测试工程师学习和掌握[3]。因此, 为了解决上述问题, 本文提出设计一个地名综合测试系统, 该系统使用图形化交互接口进行操作, 方便配置测试数据和查看测试结果, 能够准确检测卫星导航系统的各个组件, 便于卫星导航的部署和优化。

一、北斗导航卫星地面综合测试系统分析

北斗导航卫星地面综合测试系统需要满足分布式、可配置、高响应、多主机等功能处理, 主要功能包括三个方面: (1) 前端测试设备, 主要包括系统专用和通用的测试设备, 能够将北斗导航卫星系统的电气信号转换为数据信号, 然后可以通过光纤网络传输到总控设备; (2) 总控设备, 能够有效地的计算数据库服务器、监控计算机、计算机MTP、局域网设备等, 可以准确的完成测试数据的处理转发, 确保各类型的测试设备管理命令及操作指令转发服务, 实现设备的辅助测试; (3) 测试应用层, 能够为测试工程师提供一个前台交互界面, 这个界面可以实现逻辑业务输入和输出操作, 还可以实时的进行北斗导航系统的测试控制, 并且可以将测试数据及测试结果保存到数据库, 以便后期测试工程师查询。

二、北斗导航卫星地面综合测试系统设计

(一) 硬件设计

北斗导航威胁地面综合测试系统的硬件组成设备非常多, 主要包括有线控制前端设备、通信前端设备和总控设备。

(1) 有线控制前端设备。这些设备可以通过有线电缆与被测卫星进行连接, 通过综合测试转接线盒为卫星供电, 然后将信号转接至前端设备, 记录各类型的被测信号。

(2) 通信前端设备。这些设备的关键功能是利用内置以太网板块建立主测试计算机, 同时与不同分系统前端测试设备进行通信传输, 实现前端测试设备功能, 为前端测试设备提供冗余备份。

(3) 总控设备。总控设备包括数据库服务器、监控显示计算机、音频设备、时间基准源、局域网设备、输入输出设备和操作控制计算机。总控设备可以完成数据库准备、测试过程管理, 完成数据验证操作, 实时的控制测试状态。

(二) 软件设计

北斗导航威胁地面综合测试系统软件采用了分布式体系架构, 可以将系统划分为三个层次, 分别是接口控制软件、服务器软件和监控软件, 系统以数据为中心, 支持多个前端机同时采集数据, 多监控终端显示测试状态内容, 该系统采用接口进行连接, 因此易于集成和扩展, 如图1所示。

综合测试系统具有成熟度高、自动化能力强、通用性好、可扩展性强等先进特点。综合测试系统软件可以完成测试程序的准备工作, 包括准备硬件代理服务器程序、数据库程序等, 完成测试执行过程, 利用人机交互接口实现指令的输入与测试结果的显示。综合测试系统软件实现卫星供电的控制、卫星设备开关, 设置各类型的测试参数, 自动的配置测试脚本程序, 这样就可以大幅度降低数据判断工作量, 提高北斗导航卫星测试的效率。

三、结束语

北斗导航卫星地面综合测试系统可以有效地完成卫星控制、信号测试、数据收集、信息加工和处理操作, 这样既可以检验卫星导航系统功能, 分析卫星导航系统的性能指标, 完成各类型导航场景的信号操作和仿真, 同时利用图形化接口将测试结果输出, 这样就可以大幅度提升卫星导航测试便捷性和友好性, 更加有效地发现卫星导航存在的缺陷, 以便在使用中进行改进, 支撑北斗导航卫星的发射和运行。

摘要：北斗导航卫星地面综合测试是研发和设计过程中一个重要环节, 传统的测试方法操作流程复杂, 人力、物力和财力投入较大, 自动化水平和流程不完整, 因此本文提出开发一个综合测试系统, 该系统集成了多业务功能, 包括信息通信、实时控制、数据处理、业务分析等, 能够测试北斗导航系统的软硬件组成部分, 更好地发现北斗导航系统的缺陷, 及时的提高系统处理效率。

关键词：北斗导航卫星,综合测试系统,实时控制,数据处理