雷达整机/分机自动测试方法设计

肖苏飞，童颖飞，赖一成

(中国船舶重工集团公司第七二四研究所，南京 211153)

雷达整机/分机自动测试方法设计

肖苏飞，童颖飞，赖一成

(中国船舶重工集团公司第七二四研究所，南京 211153)

为提高雷达整机/分机的调测效率，设计了雷达整机/分机的自动测试方法。针对雷达整机/分机的测试需要，结合自动化测试技术，设计了一套覆盖整机/分机各项指标的自动化测试方法，为不具备自动化测试条件的指标增加了手动录入接口，保证测试指标的全覆盖。应用情况表明，相对于原有的手动测试，该系统的测试效率可提高90%以上，并保证了测试数据的准确性、完整性和可追溯性。

雷达；整机/分机；自动化；测试方法

0 引 言

在雷达产品调测过程中，装备整机和各分机在不同环节均需要进行大量繁琐的电性能指标测试。[1]目前，雷达装备检验过程中制约调测周期的因素有以下两方面：人工手动检验装备消耗的时间长，效率低，严重影响雷达装备的生产进度；[2]测量数据均为原始值，需要人工进行大量的数据处理工作。[3]现有的检测手段严重制约了装备的科研生产进度，研制适用于雷达整机/分机调测的自动测试系统需求迫切。针对测试需要，国内已开展了大量的自动测试系统研究[4]，但被测件主要针对T/R组件等模块级设备。该类别自动测试系统中核心的自动测试方法不适用于整机/分机调测，需设计适用于整机/分机调测的自动测试方法。

本文设计了适用于雷达整机/分机高效测试的自动测试方法，基于通用测试平台[4]开发相应的自动测试程序，实现大部分雷达电性能指标的自动化测试。同时，增加手动录入结果的程序接口，实现雷达整机/分机测试指标的全覆盖。在此基础上，开发了雷达整机/分机信息化管理软件，实现雷达整机/分机测试任务、测试数据的信息化管理。该系统极大地提高了雷达整机/分机的调测效率，并保证测试数据的准确性、完整性和可追溯性。

1 通用测试平台

通用测试开发平台是面向一般的微波/射频设备复杂系统的自动化测试工具软件平台。系统软件采用Microsoft Visual Studio作为开发工具，基于.NET Framework 4.0平台，采用Microsoft Access 2003以及Microsoft SQL Server 2008作为数据库，可以运行于Windows XP及以上的平台。

雷达性能指标调测在通用测试平台基础上通过软件化处理方法集成信号源、频谱仪、示波器和功率计等仪器仪表，通过RS485、TCP/IP、USB等通信协议与测试仪器仪表互联互通，实现雷达性能指标的实时测试、采集和管理。通用测试平台系统组成示意图如图1所示。

图1 通用测试平台系统组成示意图

2 雷达整机/分机自动测试方法

2.1 自动测试方法研究

雷达整机/分机测试项目的测试方式主要分为仪器测试和数字采集测试两大类。仪器测试指标的测试原理为通过波控设置被测整机/分机的工作状态和工作频点，自动控制测试系统内的相应仪器对被测整机/分机进行自动测试，并对测试数据进行相应的处理；数字采集测试的测试原理为通过波控设置被测整机/分机的工作状态和工作频点，通过网络编程读取雷达发出的网络报文，进行数据处理得到最终的测试结果。

2.2 自动测试流程设计

2.2.1 功率测试

通过功率计获取的输出功率为测试原始值，需叠加测试路径上的插损才是最终的功率结果值。功率测试路径的插损唯一来源为雷达信号输出端的耦合器。然而，耦合器只会给出部分频点的插耗值，无法覆盖所有的测试频点。由于耦合器在两个频点间的线性度较好，可根据耦合器的在各频段的线性度计算得到对应频点的插损值。具体方法如下：

耦合器给出的频率点频率从小到大分别为F0、F1、…、Fi、…、Fn，对应的插损值分别为IL0、IL1、…、ILi、…、ILn。

当测试频点Ftest

(1)

当测试频点Ftest>Fn时，测试频点对应的插损ILtest可通过下式得出：

(2)

当测试频点F0

(3)

功率测试的具体步骤如下：

(1) 设置信号源为第1个测试频点，并设置好初始功率，并将信号发射置为OFF；

(2) 设置功率计的工作方式为radar方式，设置载频、x：start、x: scale、y：max、y: scale、触发电平；

(3) 通过通信协议控制发射机定时器，控制产生工作方式1的周期和脉宽；

(4) 根据工作方式的脉宽来设置功率计的Gate start和Gate length；

(5) 设置信号源为第1个测试频点，将信号发射置为ON；

(6) 通过功率计读取当前频点的平均功率值；

(7) 根据耦合器的各频段的线性度，计算耦合器在当前测试频率的插损值；

(8) 根据功率计读值和耦合器的插损值，计算当前频点的输出功率，并将功率单位由dBm换算成kW。计算公式如下：

Ptr=Pme+ILi

(4)

式中，Ptr为输出脉冲功率，单位dBm；Pme为峰值功率计的直接读数，单位dBm；ILi为耦合器的插损，单位dB。

(9) 设置信号源频点，切换至下一个测试频点，循环步骤5至步骤8；

(10) 关闭定时器的定时信号；

(11) 设置定时器为下一个工作方式，循环步骤3和步骤10。

2.2.2 气象强度测试

气象强度测试通过分别控制信号源频率、波控频率、信号源功率，使得被测整机/分机工作在指定状态，通过网络编程获取被测整机/分机发出的数据报文，进而通过数据分析和处理获得各测试点的强度值、与期望强度差值、最大误差及均方根误差。具体测试步骤如下：

(1) 手动完成气象强度校准；

(2) 读取气象强度期望值文件，获取所有通道、所有功率值下的期望强度值；

(3) 设置信号源测试频率对应第1个标定距离测试，并设置开关为OFF；

(4) 设置波控频点为第1个测试频点，对应第1个标定距离的第一个通道；

(5) 设置信号源功率为第1个功率点，并设置开关为ON；

(6) 通过编程读取气象数据报文，进而数据处理获取当前标定距离、当前通道、当前功率下的强度值；

(7) 获取当前标定距离、当前通道、当前功率下的期望强度值；

(8) 计算当前标定距离、当前通道、当前功率下的实际强度值Iai和期望强度值Iei的差值IΔi：

IΔi=Iai-Iei

(5)

(9) 切换信号源功率，循环步骤5至步骤8；

(10) 功率点测试完成后，从所有IΔi中提取当前标定距离、当前通道最大误差值IΔmax。

(11) 计算当前标定距离、当前通道，N个功率点下的气象强度的均方根误差IΔRMS：

(6)

(12) 设置波控切换至其他测试频点，对应其他通道，循环步骤4至步骤11。

(13) 设置信号源至其他频点，对应其他标定距离，循环步骤3至步骤12。

2.2.3 重复周期测试

重复周期测试需要判断输出信号中的周期集合是否满足期望要求，通过波控控制被测整机/分机工作在指定工作方式下，进而产生相应的重复周期信号。通过示波器获取一定时间跨度内的脉冲周期集合，并通过滤波、去重得到最终的实际测试周期集合，通过判断实际测试周期集合和期望周期集合是否一致来判断测试是否合格。具体测试步骤如下：

(1) 读取重复周期测试期望结果文件，获取各工作方式下的期望周期集合{Te1，Te2，…，Tem}；

(2) 设置示波器xscale,并设置TimeDelay为0，并将示波器设置为单次触发；

(3) 通过波控命令使被测整机/分机工作在方式1；

(4) 判断当前工作方式是否为加密工作方式，若为加密工作方式则向被测整机/分机发送加密报文；

(5) 示波器单次触发等待直至获取输出重复周期信号；

(6) 循环设置示波器TimeDelay从Time1至Time2，切换间隔1 ms，并保证Time1至Time2能够覆盖信号中所有的周期的脉冲，通过示波器读取不同TimeDelay下的信号周期Ti；

(7) 对采集的所有周期值做滤波、去重处理，得到最终的实际测试周期集合{Ta1，Ta2，…，Tan}；

(8) 判断实际测试周期集合{Ta1，Ta2，…，Tan}与期望周期集合{Te1，Te2，…，Tem}的元素个数和元素值是否完全一致，若一致则合格，否则不合格；

(9) 判断当前工作方式是否为加密工作方式，若为加密工作方式，则向被测整机/分机发送删除加密报文；

(10) 通过波控命令使被测整机/分机工作在其他工作方式，循环步骤3至步骤9。

2.3 自动测试软件设计实现

自动测试软件主要基于通用测试平台的图形化测试开发环境进行设计，并在通用测试平台基础上增加手动录入功能，从而实现雷达整机/分机测试数据的全覆盖。硬件系统配置完成后，根据雷达产品的技术要求对测试方法进行设计。雷达整机/分机测试系统软件是整个系统指挥控制的调度中心，通过接口总线，对被测整机/分机和测试仪器进行初始化，进而发出被测整机/分机和各类仪器的动作控制及数据读取命令。同时，接收系统中被测整机/分机和测试仪器的返回信息，并对其进行分析处理，从而迅速地完成雷达整机/分机的全过程测试及相应的数据处理，并按照指定格式生产最终的测试报表。

通过通用测试开发平台的测试程序开发，将雷达整机/分机测试方法按设计好的测试时序添加测试系统硬件资源节点或者逻辑控制节点，并通过可视化界面设置各个节点的动作和属性。测试方法编辑完成后，通过测试程序执行平台执行测试流程。方法流程执行到每个节点时按照设置好的动作或者属性控制对应的测试资源，并在显示面板上实时显示测试结果，最后保存至数据库中。通过雷达整机/分机测试系统导出的测试报表可直接提交作为检验报告，省略了数据处理和人工记录的时间。测试软件的控制流程如图2所示。

图2 测试软件控制流程图

雷达整机/分机调测过程中存在部分不具备自动化测试条件的指标，如重量、组成、绝缘电阻等。这些指标的测试设备不存在程控接口，无法自动化获取测试结果。雷达整机/分机测试系统针对不具备自动测试条件的测试项目增加了手动录入的接口，根据技术条件将结果录入分为合格性输入和数值输入两种形式。对于合格性输入，提供“合格”和“不合格”选择；对于数值输入，可输入数字和时间两种参数形式。录入完成后，系统自动将手动输入数据存储至数据库中。用户可实现项目令号的添加、编辑和删除，通过读取测试数据，自动获取当前令号的测试进度和测试结果。获取的测试信息包括计划开始时间、计划结束时间、开始时间、结束时间、任务状态、任务进度、合格性、负责人、测试人等信息。

3 应用实例

下面就某型号雷达的应用情况对雷达整机/分机自动测试方法的可靠性加以论证说明。测试结果取自动测试及手动测试10次结果的RMS值作比较，以手动测试结果为基准。表1和表2分别为功率和气象强度的自动测试和手动测试的差值结果。表3为手动测试和自动测试的测试时间对比。

表1 功率测试比对结果

表2 气象强度(RMS值)的测试比对结果

表3 测试时间比对结果

从表中不难看出，自动测试的数据相对于手动测试数据的误差均在0.2 dB以内。该精度能满足雷达整机/分机的测试要求，说明雷达整机/分机自动测试方法具有较高精度和可靠性。经统计，该型号雷达的单次手动测试时间大约为3 280 min，而自动测试时间只需85 min，测试效率提高90%以上。同时，自动测试方法包含了对数据的分析和处理，节约了人工手动记录时间和数据处理时间，极大地提高了工作效率。通过应用结果证明，设计的雷达整机/分机自动测试方法能够高效地完成雷达整机/分机的调测工作。

4 结束语

针对雷达整机/分机调测效率低的特点，设计了适用于雷达整机/分机调测的自动测试方法，可准确快速地测试雷达整机/分机的各项指标，缩短了雷达整机/分机的调测周期，对科研生产工作的顺利开展具有重要的技术支撑作用。

[1] 邓斌.雷达性能参数测量技术[M].北京:国防工业出版社,2010.

[2] 龙晓云.雷达发射机自动测试系统设计[J].科技展望,2016,26(14):125-127.

[3] 姜智,王耀华,宋东,等. 雷达分机自动测试系统设计[J].电子设计工程,2015(1):126-129.

[4] 童颖飞,吴小强，宋云,肖苏飞.一种通用数字T/R组件自动测试系统[J].雷达与对抗,2016(1):64-68.

Design of an automatic test method for radar system/subsystems

XIAO Su-fei, TONG Ying-fei, LAI Yi-cheng

(No.724 Research Institute of CSIC, Nanjing 211153)

An automatic test method of the radar system/subsystems is designed to improve the debugging and testing efficiency. In view of the test requirements of the radar system/subsystems, in combination with the automatic test technique, an automatic test method is designed for all the indexes of the radar system/subsystems. In addition, the manual input interface is added for some indexes without the automatic test condition to ensure the overall coverage of the test indexes. The application condition indicates that compared with the original manual test, the test efficiency of the automatic test system can improve by over 90%, and the accuracy, integrity and traceability of the test data can also be ensured.

radar; system/subsystems; automatic test method

TN757.52

A

1009-0401(2017)04-0066-05

2017-09-28；

2017-10-22

肖苏飞(1989-)，男，工程师，硕士，研究方向：仪器仪表自动化测试、软件设计；童颖飞(1989-)，男，工程师，硕士，研究方向：软件工程、自动化仪器仪表;赖一成(1988-)，男，工程师，硕士，研究方向：仪器仪表自动化测试、软件设计。