无线电台精益测试管理系统设计*

郭元兴，李建国，杨 鹏

（中国电子科技集团公司第三十研究所，四川 成都 610041）

无线电台精益测试管理系统设计*

郭元兴，李建国，杨 鹏

（中国电子科技集团公司第三十研究所，四川 成都 610041）

在我军“信息主导”的信息化建设中，以短波、超短波电台等无线通信设备为核心的通信系统构成了我军重要的信息交换平台。然而，目前的测试系统广泛存在手动测试依赖度高、耗时费力、测试精度、测试完备性和无线信道组网仿真难等问题。为此，构建了一套精确、规范、高效的无线电台的精益测试管理系统，以满足测试流程平台化、测试节点网络化和测试数据集中化的设计要求，为通信装备的设计验证、生产调试、系统联试、出厂验收、培训演练和入网测试等各个环节提供有效的综合保障手段，满足仪器使用效率的最大化，并可扩展更多测试应用，有利于无线通信设备的质量控制。

无线通信设备；精益测试；测试流程平台化；测试节点网络化；测试数据集中化

0　引 言

无线通信设备测试主要用于对无线电台整机射频、音频、功耗等性能进行自动测试。当前，电台的大部分测试普遍存在以下不足。

（1）测试自动化程度较低。当前主要通过手动进行电台灵敏度、杂散响应、倒易混频、天调不可调谐点及电压驻波比等测试，每次测试、更改连接都需要对相关器件的连接路径进行损耗校准，需要耗费大量的人力，且测试效率、仪表使用效率都不高。

（2）测试精度有待提高。对于如干扰测试、杂散测试等，需要多台仪表同时进行测试；手动测试需要连接相关的射频组件。由于每个测试人员操作的熟练程度、射频器件连接的紧密程度等因素影响，导致测试的准确性和一致性不高。

（3）测试数据时效性不高。测试过程数据主要通过人工手动进行记录，缺乏即时性和可靠性，不能直接应用于科研生产管控，产品研制过程的部分测试记录数据、测试仪器状态等都无法追溯。

（4）测试体系有待持续提升。目前，已有的多种测试数据都是分布存储，需要通过先进的软硬件采集技术对程控设备进行实时、自动、客观、准确地监控和数据采集，以实现数据的集中存储，提供灵活的接口，满足未来“智能数据分析管理平台”的配置、系统监控等一系列完善的管理及数据分析。

因此，为加速无线通信设备的研发周期，提高设备测试效率、精度以及一致性，需设计一套基于无线电台的精益测试管理系统，以满足未来多种待测产品、应用场景和测试仪器的测试需求，兼具测试数据管理和分析等应用，最终提高测试一致性、精度、效率，从而降低对操作人员熟练程度的要求［1-3］。

1　系统概述

该系统融合了多学科、高性能的软硬件测试技术，提供较强的无线通信设备自动测试和无线信道组网仿真的快速验证能力。具体的，需满足如下要求。

（1）精细化现场数据采集。可对多种无线产品（器件、模块、组件、分系统及整机）的摸底测试、常温测试、高低温筛选测试的测试数据采集。

（2）系统网络化和平台化。实现网络化的测试节点管理和基于网络数据库的测试程序、测试指标、测试结果等数据的共享能力。用户可针对不同类型产品，实现测试数据、测试指标上下限、测试程序脚本、报表模板等在基础平台上进行配置定义。

（3）实现测试信息管理。具备对待测产品状态、测试指标、测试程序、测试执行过程、测试数据、测试结果、测试仪表以及测试报告等测试信息的集中存储管理能力。

（4）数据处理和分析。提供测试结果查询，支持第三方软件的统计分析，并通过不断积累，与所存储产品的原始数据一起，形成各类产品的经验数据，逐步形成各类产品的组织资产。

（5）系统扩展与集成。模块化设计，方便系统不断升级。另外，提供扩展接口，方便日后其他各个业务系统的无缝集成［4］。

2　基于泛型测试的ATS设计

2.1 系统架构设计

该系统采用泛型测试思想，将所有被测产品共性的内容做出固定的平台，将变化的内容进行封装和配置，并根据不同用户角色进行角色区分设计，使系统在灵活性和应用性方面达到最佳平衡［5］。

系统包括无线通信设备自动测试系统和无线信道组网仿真系统两部分。自动测试系统可快速实现其他产品的自动测试扩展，满足超短波、微波和无线收发监听等设备测试，覆盖3～30 MHz、30～300 MHz、300 MHz～3 GHz频段多种测试功能项，也可作为平台推广到网络、安全等其他产品测试。

系统融入柔性生产、仪表物联和协同管理等先进理念，采用泛型测试技术、脚本引擎技术以及通用仪器驱动库技术，通过GPIBLAN串口等仪器总线、业务终端和数据中心服务器等，实现不同环境条件的自动化测试。如图1所示，系统主要分为物理设备层、设备驱动层、自动测试应用层、数据存储/服务层和智能数据分析平台层。

（1）物理设备层：满足提供各类测试仪器、射频交换矩阵和信道仿真等设备；信道仿真设备也可独立实现无线组网测试。

（2）设备驱动层：提供各类仪器的设备驱动、控制及接口调用等。

（3）自动测试应用层：通过各种基础平台和配置终端完成测试用例、流程等的设计和配置，并提供基于ATML的编程接口来满足二次开发的需求。

（4）数据存储服务层：完成数据、配置脚本文件、即时质量监控服务的数据存储，提供相应的数据查询和编辑服务。

（5）智能数据分析平台：除具有基本的数据分析功能，还支持第三方软件分析模型、报表模板等的设计扩展［4］。

图1　系统架构

2.2 测试系统硬件平台设计

该测试系统实现被测电台的主要功能和性能测试，采用两台电台对通方式进行整机测试，通用仪器实现，可快速满足未来模块、部件级的测试扩展。硬件设计的框图，如图2所示。

主控计算机是测试管理软件的运行平台，可采用标准的货架产品，作为整个系统的主控中枢，实现测试仪器的程控、测试流程的配置与执行、被测电台及部件等程控和激励。

标准仪表包括两类仪表：—类用于测试的标准仪表，包括信号源、电台综合测试仪、示波器、频谱分析仪、信道仿真仪和电源等；另一类是用于功率校准的标准仪表，如功率计等。

信号切换控制箱用于建立标准测试仪表与被测电台和陪测电台间的射频通道、音频通道、电源通道、PPT控制通道以及同步指示通道。

电台控制器接受主控计算机控制，实现对被测电台和陪测电台进行接口的适配控制，还具备DA和IO控制激励功能，能够扩展适配复杂多样的控制和激励接口，满足被测整机和部件的扩展应用［6-8］。

2.3 测试系统管理软件设计

测试管理软件设计框图，如图3所示。

软件将共性的用户界面设计、数据存储方式、测试执行等内容设计为统一平台；将每个产品特有的测试数据、测试指标门限、测试用例等信息设计为一个配置终端，用户将不同产品的差异化信息以配置的方式设置到系统中；自动根据配置的信息进行测试用例执行、数据采集、合格判定。

软件提供通用驱动程序库和ATML方法库，并采用VISA库和设备厂商提供的驱动库相结合的开发方法，实现对不同仪器厂商、型号的仪器调用。

在分布式网络中实现数据的集中存储，提供基础框架、用户/权限管理、系统参数管理、驱动管理和数据库访问等服务，满足自动测试、手动调试、自动校准和报表与数据分析等应用［9-10］。

图2　硬件设计框

图3　软件设计框

3　精益测试管理系统的特性

3.1 应用场景多样化

精益测试管理系统为科研、生产和检测验收提供多种应用，如图4所示。

图4　系统应用

例如，可对多种产品（器件、模块、组件、分系统及整机）的摸底测试、常温测试、环境和可靠性筛选测试、交验测试等数据进行采集；在加电老练、环境和可靠性等试验中，可通过该系统设置试验计划，对试验过程中的试验设备和仪器进行自动控制，实现实时数据采集和设备监控；支持异常时的自动断电与告警；满足试验过程无人值守和远程监控等需求。

3.2 测试配置平台化设计

系统能够实现对各种类器件、模块、组件、分系统及整机产品自动测试数据的采集，统一存储管理、信息共享、数据分析应用的平台化要求。

（1）提供测试脚本开发环境，用于对测试用例脚本及产品驱动脚本编辑、测试脚本调试等，并提供对脚本的编译和语法检查功能，以及支持API函数的辅助定义功能。驱动脚本配置、调测试项配置、自动校线项配置等模块都引用该基础功能模块。

（2）用户可针对不同类型产品实现对测试数据、测试指标上下限、测试程序脚本、调试方法、测试工位、线损、设备、提示图片（测试连线图）信息、开关矩阵链路设置信息、报表模板等的配置定义。

（3）用户可通过配置终端灵活配置测试指标、自动测试用例脚本、测试流程等信息；用户可以通过搭积木式的方式，快速配置产品的自动测试用例和测试指标；数据中心实现产品的合格性判断，提供即时数据报表和安全管理。

（4）测试用例的执行系统，提供一键式的自动测试用例执行系统。系统自动执行测试用例，获取测试数据并自动进行指标合格性判断。

（5）具备测试仪表通用驱动库和设备管理功能，可实现测试仪表设备的兼容和互换，提高仪表设备的有效利用率。

3.3测试节点网络化部署

支持局域网分布式部署，实现网络数据共享能力，通过各种终端进行远程网络登录访问，满足自动测试、手动调试、老化监控、自动校线和信道组网仿真等需要。自动测试工位和分析工位，组成局域网络；所有与产品相关的测试程序、测试指标、测试结果等信息，均储存于网络服务器；用户可通过联网报表终端或数据分析终端，查询和下载数据。

3.4 测试数据集中化处理

采集的数据以结构化的方式统一存储到后台数据库，提供产品的状态、测试指标、测试程序、测试执行过程、测试数据、测试结果、测试仪表以及测试报告、不合格品及维修信息等查询、统计和精细化管理能力。同时，系统提供专门的测试报告模板编辑和测试数据查询界面，自动生成对所有测试数据的查询及测试报告。

构建整机到模块产品的数字化追溯体系，为产品优化和质量改善提供数据积累；形成各类产品的经验数据，逐步形成各类产品的组织资产。

3.5 自动校准技术

提供自动校线功能，利用开关矩阵和测试仪器自动完成仪器和线损的校准，保证功率准确度，使频谱分析仪、电台综测仪测量精度和信号源输出功率达到功率计技术指标。

3.6 测试对象灵活适配及扩展技术

为满足被测对象的灵活适配和快速扩展，提供如下四种方式：

（1）在架构上采用虚拟仪器的方式，能够很好地满足传统独立仪器和模块化仪器的接入；

（2）为适配被测对象差异化信号，配置电台控制盒，可通过控制盒满足被测对象差异化信号的控制和激励；

（3）系统通过主控计算机、交换机、GPIB级联电缆和转接设备等，能够很好适应通用仪器总线GPIB、LAN、COM和PXI等的接入，如图5所示。

（4）提供第三方软件接口，方便用户进行功能增加和修改，方便第三方信息管理软件的统一监控、管理，并可作为MDC（制造数据采集系统）满足未来ERP（企业资源计划系统）和MES（制造执行系统）等信息建设接入，如图5所示。

图5　系统扩展关系

4　结 语

基于无线电台的精益测试管理系统具有的可追溯性、可重复性和可衡量性，在通信装备的测试中进行了普遍应用，具有很好的通用性、稳定性和可扩展性。不仅提高了仪器使用效率的最大化，还能快速满足网络、安全、通信领域等设备的测试，方便自动测试系统的技术统型，实现标准化、规范化和通用化的发展。

该系统解决了手动测试耗时费力、测试精度、测试完备性和无线信道组网仿真难等问题，将开发和测试工程师从简单重复的测试/试验执行操作中解放出来，做更有价值的测试数据分析和故障定位工作，保证无线通信设备在开发、研制、验证测试和出厂检验验收测试的一致性，有利于无线通信设备质量控制，也必将产生良好的社会效益、经济效益和军事使用价值［11］。

［1］ GB/T 6933-1995.短波单边带发射机电性能测量方法［S］.北京：中国标准出版社，2004. GB/T 6934-1995.Methods of Measurement of Electronic Performance for Short Wave Single-side Band Transmitters［S］.Beijing：Standards Press of China，2004.

［2］ GB/T 6934-1995.短波单边带接收机电性能测量方法［S］.北京：中国标准出版社，2004. GB/T 6934-1995.Methods of Measurement of Electronic Performance for Short Wave Single-side Band Receivers［S］.Beijing：Standards Press of China，2004.

［3］ GJB 318A-1997.战术调频电台通用规范［S］.北京：中国标准出版社，1997.GB/T 318A-1997.General Specification for Tactical FM Radio［S］.Beijing：Standards Press of China，2004.

［4］ 于劲松.下一代自动测试系统体系结构与关键技术［J］.计算机测量与控制，2005，13（01）：1-3，17. YU Jin-song.Architecture and Key Technologies of Next Generation Automatic Test System［J］.Computer Measurement & Control，2005，13（01）：1-3，17.

［5］ 郭荣斌.自动测试系统的发展趋势［J］.国外电子测量技术，2014，33（06）：1-4. GUO Rong-bin.Development Tendency of Automatic Testing System［J］.Foreign Electronic Measurement Technology，2014，33（06）：1-4.

［6］ 高晓宇，杨龙剑.高速串行通信的信号完整性问题分析［J］.通信技术，2013，46（06）：44-47. GAO Xiao-yu，YANG Long-jian.Analysis of Signal Integrity of High-speed Serial Communication［J］. Communication Technology，2013，46（06）：44-47.

［7］ 周志波，王石记，孟汉城.AXIE标准研究［J］.计算机测量与控制，2011，19（06）：1414-1418. ZHOU Zhi-bo，WANG Shi-ji，MENG Han-cheng. Study of AXIE Standard［J］.Computer Measurement & Control，2011，19（06）：1414-1418.

［8］ 许剑锋.基于AXIe总线的自动测试系统设计［J］.电子科技，2011，24（09）：134-135，159. XU Jian-feng.Design of Automatic Test System based on AXIe Bus［J］.Electronic Technology，2011，24（09）：134-135，159.

［9］ 朱旖.国外军用电子自动测试系统发展综述［J］.电子测量技术，2008，31（08）：1-3. ZHU Yi.Review on the Development of Automatic Testing System of Foreign Military Electronic［J］. Electronic Measurement Technology，2008，31（08）：1-3.

［10］ 刘颖.便携电台测试仪软件设计与实现［D］.成都：电子科技大学，2011. LIU Ying.Design and Realization of Portable radio Tester Software［D］.Cheng Du：University of Electronic Science and Technology of China，2011.

［11］ 黄松子.通用电台自动测试系统软件设计［D］.成都：电子科技大学，2010. HUANG Song-zi.Design of General Radio Testing System Software［D］.Cheng Du：University of Electronic Science and Technology of China，2011.

郭元兴（1980—），男，学士，工程师，主要研究方向为装备测试与通用自动测试系统等；

李建国（1987—），男，硕士，工程师，主要研究方向为装备测试与装备保障；

杨 鹏（1989—），男，学士，工程师，主要研究方向为装备测试与装备保障。

Design of Radio Lean Test Management System

GUO Yuan-xing， LI Jian-guo， YANG Peng
（No.30 Institute of CETC， Chengdu Sichuan 610041， China）

In the information-led information construction of our army equipments system， short wave radio and ultra-short wave radio played a great role on the information exchange and commutation platform. However， the field of radio equipments test and maintenance is faced with high level of manual operation，long maintenance time， low test precision， no effective integrality and the difficulty of invalid radio channel networking. So we urgently need to build a lean radio test management system， which is highly effective，standard， and precise. This system can meet the requests of the platform for testing process， networking for test nodes and centralization for test data. It also provided effective comprehensive support methods for the phases of design， production， joint debugging， delivery inspection and so on， maximized measuring instruments use efficiency， and extended test application fields to improve the quality of radio commutation equipments.

radio communication equipment； lean test； testing process platform； test node network； test data contralization

TP336

A

1002-0802（2016）-10-1408-07

10.3969/j.issn.1002-0802.2016.10.027

2016-06-17；

2016-09-25

data：2016-06-17；Revised data：2016-09-25