APP下载

船用通信综合检测系统的设计与实现∗

2018-02-07胡田笛黎

舰船电子工程 2018年1期
关键词:话音自动测试船用

王 胡田 笛黎 楚

(1.中国船舶重工集团公司第七二二研究所 武汉 430205)(2.文华学院 武汉 430074)

1 引言

随着船用通信系统的发展,其设备繁多、集成度高、组成复杂等特性使维护人员的工作量和难度急剧增加。而缺乏针对通信系统的自动化测试手段,使得采用传统测试方法,操作繁琐、耗时费力、专业性强;导致适航准备期间功能性能检测时间较长,效率不高;并缺乏有效的手段收集无线信道设备性能指标等信息。这样,维护人员无法及时详细了解通信系统设备的性能变化情况和健康状态,因此需要设计一套船用通信综合检测系统,对现有维护方式升级。

2 ATS技术背景

2.1 ATS技术介绍

ATS是一套能够调配自动测试设备按照预定义的测试方式对被测设备进行检测、故障诊断,对检测和诊断的结果进行处理,并以适当的方式输出的系统;一般以计算机为系统核心[1],其体系结构设计需注意开放性和通用性的考虑[2]。

2.2 通用ATS系统构成

系统通常由自动测试设备(Automatic Test Equipment,ATE)、测试程序集(Test Program Set,TPS)以及测试环境(Test Environment,TE)三部分组成。如图1所示。

图1 自动测试系统组成

ATE主要由测试硬件和相应的OS资源构成。各种总线式测量虚拟仪器是ATE硬件系统的核心(如PXI射频发生器、PXI开关组件、PXI频谱分析仪等),而各类总线是组成ATE的基础。计算机通过软件实现对总线上的各类硬件资源(如信号源、开关、测量模块、被测设备等)进行控制,使这些ATE能够输出激励信号、测量被测对象的响应输出、切换信号通路等[1]。

TPS与被测对象以及测试要求密切相关的。典型的TPS由测试程序、测试接口适配器以及测试程序集三部分组成[3]。测试程序一般用成熟通用的语言编写,用于控制硬件设备进行各种测试模式和参数的切换,并直接接收和处理的硬件响应信息;测试接口适配器是被测对象与ATE进行通信相关的接口设备,主要包括对通路的切换、对负载的控制、对控制信号的转换等。测试文档主要包括对测试程序的说明和一些辅助资料,如测试过程中不方便提及的信息、设备的连接信息及版本信息、操作人员的注意事项等[4]。

TE是开发测试程序等软件、描述仪器功能、控制仪器等相关内容的集成环境,也包含系统初期校准相关软硬件环境和提供流程图、源代码管理等编程辅助工具。

各种不同类型自动测试系统的应用环境和具体功能各不相同,且系统的规模和构建方法也有所差异;通过对各种不用应用类型的自动测试系统的研究,结合领域内已有的相关标准和技术,可以大致给出一个自动测试系统的体系结构如图2所示[5]。

图2 ATS体系结构图

3 综合检测系统

3.1 系统需求

船用通信综合检测系统需采用分级检测体制,提供对通信设备和系统的综合检测手段,实现日常维护中的快速巡检;并根据检测结果,生成自定义的检测报告。同时能对整个系统在某中连接方式下所能开展的业务功能及性能等方面进行验证性检测;能自定义检测的内容和方式,形成一套检测计划并存储,可以用于以后重复检测,同时检测结果也能完整记录,并以一定的有效方式呈现。

3.2 系统组成及功能流程

船用通信综合检测系统由综合检测系统服务器(综合检测系统软件和数据库软件)、综合检测管理终端、业务自动测试模块等设备组成,系统组成关系如图3所示。

图3 船用通信综合检测系统组成图

1)综合检测服务器

综合检测服务器提供综合检测系统软件功能的运行平台,通过管理网口接入船内IP传输网,实现系统检测、检测结果处理及告警提示;对外提供各类数据的访问、存储等数据服务功能。

2)综合检测管理终端

为用户提供综合检测系统管理的操作平台和人机交互平台,通过以太网口与综合检测系统软件进行信息的交互。用户能在该终端上自定义检测内容和形式,查看检测状态、进度和结果等信息。

3.3 综合检测功能流程

船用通信网综合检测系统在日常维护中,实现对船用综合通信系统的综合检测,其工作流程如图4所示。

图4 船用通信综合检测系统工作流程

在日常维护中,船用通信综合检测系统为船用综合通信网提供业务检测,实现日常维护中的系统快速巡检。用户根据检测需求,编辑检测计划,并将检测计划下载给本系统及通信综合管理等分系统的相关设备。用户通过向导式的方式启动自检,船用通信综合检测系统分类进行业务功能检测。业务检测完成话音、专用格式报文、数据及视频通信业务服务状态的检测,并进行自检结果的呈现。检测完成后,船用通信综合检测系统可根据用户需要生成检测报告,实现对船用综合通信系统设备、有线/无线通道及系统的综合评估。

3.4 主要功能实现原理

3.4.1 检测计划制定和下发

船用通信综合检测系统提供检测计划的制定和编辑等操作平台,供用户编辑业务检测计划,并进行检测计划下发。其实现原理如图5所示。

图5 检测计划制定和下发实现原理图

用户编辑业务检测计划,包括检测业务类型和检测对象(检测的通信业务);然后用户选择下载检测计划,通过综合检测系统服务器将检测计划采用SNMP协议下发给综合测试单元,通过本船通信管理服务器将检测计划下发给用户终端、业务服务器和网络交换控制设备[7]。

3.4.2 业务级检测

业务检测支持对话音、报文、数据、视频业务的测试功能。以话音业务、专用格式报文业务、数据业务及视频业务几个典型业务测试为例,实现原理描述如图6。

图6 话音业务测试实现原理图

以话音业务为例,综合检测系统服务器向话音终端发送检测命令,话音终端收到综合检测系统服务器发送的业务检测命令后,依托船内有线IP网络、业务服务器、网络交换控制设备和无线信道设备等建立话业务通信链路;业务服务器将链路状态上报综合检测系统服务器。话音终端发出模拟业务信息,该信息除了经过正常流程发出,还会通过船内IP传输网给综合检测终端发送一份;业务服务器和网络交换控制设备上的监测模块会将监测的信号回传一份给综合监测终端;然后综合监测系统会对比收到这三份信号,是否有失真现象来判定,本次业务测试是否成功。综合检测系统话音终端重复上述步骤,直到所有话音业务检测完毕;最后综合检测系统服务器还对收到的链路状态信息进行综合分析,得出检测结果。

4 实验验证

针对本文中设计的综合检测方案,选取了业务检测的实验,作为验证文中的设计方案所能达到的预期效果。

4.1 设备配置和环境配置

实验使用通用计算机一台(Windows 7),综合业务终端、内含监测模块的交换控制设备和业务服务器各一台;数据库软件使用Oracle 11g、综合检测系统软件v1.0、Chrome V56.0。综合检测系统服务器部署在通用计算平台中,实现系统检测、检测计划和结果存储等功能。

4.2 测试框图

图7 话音业务测试连接图

4.3 测试方法和判据

综合检测终端上登录的综合检测系统管理界面如图8所示。

图8 综合检测系统界面图

测试方法:

在业务检测编辑界面,选择要检测的通信业务,并保存;然后将生成的检测计划发送至通信综合控制管理系统、话音通信系统;待综合检测管理终端收到下载成功信息后,执行检测;待检测完成后,根据界面能否正常显示话音业务的状态,来判断话音业务检测是否正常。

4.4 实验结果

为减小随机误差,对每种业务重复十次测试,并计算其测试时间的平均值记录在如下表中,形成对比(单位:s)

试验序号 备注测试话音业务1话音业务2话音业务3报文业务1报文业务2数据业务6数据业务7视频业务8视频业务9视频业务10传统方法准备180 172 160 162 165 176 170 190 187 179 5 6 4.5 4.7 5.1 5.9 9.7 8.5 7.5 7.7综合检测系统3.5 4.1 3.8 3.4 3.5 4.2 7.3 6 5.4 5.3

备注:传统方法中准备时间为技术人员设置线路和参数的时间

由表中实验数据可以看到,传统方法准备阶段耗时很长,而且测试中部分结果由人根据标准值来判定,从而导致传统方法明显比综合监测系统进行检测慢很多。测试结果表明该系统明显加快船用通信系统中的设备及系统的检测速度,另外在实验过程中可以发现,传统方法需2~3名技术人员配合,而使用该系统后只需1人即可完成。

5 结语

船用综合检测系统能较好的实现对船上大部分通信相关设备的健康状况自动检测,相对传统人工方法效率有了较大的提升;实现了对现有装备系统的测试诊断方法进行集成和扩展,提供系统性的装备自动检测以及从通信终端到无线信道设备船内链路的故障诊断能力。另外值得注意的是系统的初期准备中,需要投入较多的时间去初始化并校准和鉴定,保证系统中关键设备达到计量标准。其精度不低于目前系统校验所用的仪表是此系统发挥其作用的基础,所以系统布置后必须根据具体布置情况对无源器件引入的插损进行校准,并与设备级指标进行比对,保证系统的精度。在使用过程中,还需通过定期校准的方式,保证测量结果的可信度。

[1]杨远秋.超短波电台通用自动测试系统软件平台的设计与实现[D].北京:北京化工大学,2012:2-3.

[2]黄考利.军用自动测试系统(ATS)体系结构及智能故障诊断方法研究[D].南京:南京理工大学,2004:1-2.

[3] Junbin duan,Pengcheng fu,Xiaoyan leng.Design of Soa-based Universal Automatic Test System(ats) Soft⁃ware Architecture[C]//Proceedings of 2014 International Conference on Industrial Electronics and Engineering(iciee 2014),2014:65-68.

[4]Wang chengcheng YCXNAEI2.Research of Ats Architec⁃ture Based on Information Path[C]//Proceedings of Ieee 2011 10th International Conference on Electronic Mea⁃surement&Instruments(icemi’2011) Vol.01,2011:123-127.

[5]Cornish M,Brown M,Jain A,et al.An open source soft⁃ware framework for the implementation of the an open sys⁃tems architecture run-time system [A].IEEE AU⁃TOTESTCON.14.California,2012:209-214.

[6]钟天云.面向信号的ATS软件平台研究—系统建模工具与运行时服务设计[D].成都:电子科技大学,2013:22-28.

[7]张若时.面向信号的ATS软件平台研究[D].成都:电子科技大学,2012:20-26.

[8]刘正升,万程亮,蒋志忠,等.自动测试系统中新技术的发展及应用[J].中国测试,2009,35(4):58-61.

[9]吕晓峰,马羚,冯小南.ATS软件平台的通用性研究与设计[J].计算机测量与控制,2012,20(2):538-540.

[10]刘琪,何玉珠.基于信号的通用ATS软件框架设计[J].电子测量技术,2012,35(12):46-49,86.

[11]冯明德,苟新禹,刘万俊.ATS软件的面向对象框架开发[J]. 计算机测量与控制,2008,19(9):1339-1341,1347.

[12]Qian Feng,Meng Chen,Luo Jin.ATSSoftware Architec⁃ture Based on Function Interface[C]//The Eighth Inter⁃national Conference on Electronic Measurement and In⁃strument.2007:283-287.

[13]李宝安,李行善.自动测试系统(ATS)软件的发展及关键技术[J].测控技术,2003,22(1):1-4.

猜你喜欢

话音自动测试船用
故障录波装置自动测试系统设计与实现
基于CANoe的商用车SAE J1939网络自动测试方法
直升机某型舵机自动测试系统设计分析
船用燃油辅锅炉炉膛爆燃分析
船用锚链发展及标准化现状
船用灭火器维护保养经验与建议
液晶显示器及其电源适配器能效自动测试系统的研制
CDMA移动通信系统网上话音问题浅析
LTE系统电路域回落话音解决方案
地空话音组网系统的应用及前景分析研究