一种用于卫星测试的通用综合测试方法及系统

技术领域

本发明涉及空间技术领域。更具体地，涉及一种用于卫星测试的通用综合测试方法及系统。

背景技术

卫星的测试工作贯穿于卫星的研制和生成全过程，其中，测试时间直接决定了卫星的研制和生产周期。随着我国航天事业的稳步发展，航天器的数量越来越多，这就需要在确保航天器测试质量的同时提高测试效率。一般地，按照项目规划，2-3年内完成总装、集成与测试(AIT)，这对卫星的测试效率提出了非常高的要求。按照传统的卫星测试技术，一颗卫星至少需要几个月时间才能完成生产和测试，已逐渐不能满足紧迫的研制和生产周期要求。

为了提高卫星的测试效率，国外航天器快速AIT已发展多年且颇具成效，已逐渐由试验验证向实际应用转变。例如，在美国“快速响应太空”(ORS)计划中提出的快速AIT中，针对ORS卫星的测试需求，进行了一系列的快速AIT演示试验。在AIT试验流程中，快速AIT平均耗时约22h。由于采用自动化测试，测试的时间较稳定，且自动化测试效率被大大提高。同时，总装操作流程的描述图形化，配以尽可能少的文字，比用很多文字描述操作步骤的文档更能提高总装效率。但是，在自动化测试中，受人员训练程度及总装队伍技术水平的影响而非卫星配置改变的影响，总装操作时间波动比较大。

因此，急需开展小卫星快速测试技术研究，提出一种用于卫星测试的通用综合测试方法及系统，达到卫星快速集成、测试和发生的目的。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于卫星测试的通用综合测试方法，以达到卫星快速集成、测试和发生的目的。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于卫星测试的通用综合测试方法，所述方法包括：

待测卫星中的自测试系统对待测卫星进行自测试，得出自测试结果；

地面测试系统对所述待测卫星进行地面测试，得出地面测试结果；及

基于所述地面测试结果对所述自测试结果进行验证，获取所述待测卫星的综合测试结果。

可选地，所述地面测试系统对所述待测卫星进行地面测试包括：

待测卫星获取遥测参数；

待测卫星将所述获取的遥测参数发送至地面测试系统；及

地面测试系统进行对所述遥测参数进行判读，获取所述地面测试结果。

可选地，所述基于所述地面测试结果对所述自测试结果进行验证，获取所述待测卫星的综合测试结果包括：

将所述自测试结果作为参考综合测试结果；及

所述待测卫星接收所述地面测试结果，并判断所述参考综合测试结果与所述地面测试结果是否一致，其中，若所述参考综合测试结果与所述地面测试结果一致，则将所述参考综合测试结果为所述综合测试结果。

进一步可选地，若所述参考综合测试结果与所述地面测试结果不一致，则将所述地面测试结果作为所述综合测试结果。

可选地，所述若所述参考综合测试结果与所述地面测试结果不一致，则判断测试失败，并重新进行测试。

可选地，所述待测卫星中的自测试系统对待测卫星进行自测试之前，所述方法还包括：

对待测卫星进行卫星组件和分系统质量鉴定试验，其中所述质量鉴定试验中采用合格的组件、标准的接口、模块化的结构和可重复的流程。

可选地，当所述待测卫星包括多个时，所述待测卫星中的自测试系统对待测卫星进行自测试之前，所述方法还包括：

基于需求判断所需质量鉴定试验的类型；

选定所述多个待测卫星中的一个待测卫星作为标准待测卫星；

对所述标准待测卫星进行所有类型的质量鉴定试验，得到标准质量鉴定模板；及

基于所述标准质量鉴定模板对所述待测卫星中除所述标准待测卫星之外的其他待测卫星进行质量鉴定试验。

可选地，所述方法还包括：

分别建立所述待测卫星的部件或系统的等效器；及

测试时，用所述等效器替换对应的部件或系统。

本发明的一个目的在于提供一种用于卫星测试的通用综合测试系统。

一种用于卫星测试的通用综合测试系统，所述系统包括：

自测试系统，所述自测试系统位于待测卫星上，被配置于对所述待测卫星进行自测试，得出自测试结果；

地面测试系统，被配置于对所述待测卫星进行地面测试，得出地面测试结果；及

综合测试系统，被配置于基于所述地面测试结果对所述自测试结果进行验证，获取所述待测卫星的综合测试结果。

可选地，所述地面测试系统包括：

获取单元，被配置于待测卫星获取遥测参数；

发送单元，被配置于将所述获取的遥测参数发送至地面测试系统；及

判断单元，被配置于对所述遥测参数进行判读，获取所述地面测试结果。

本发明的有益效果如下：

本申请中，针对小卫星快速集成、快速测试需求，总结国内外卫星快速测试技术研究现状分析，结合工程的实际情况，研究卫星测试流程优化技术，提出内测和外测相结合的快速测试方法和系统，完成卫星快速测试系统总体方案论证，明确卫星快速测试系统的组成和技术途径，为实现卫星的快速测试提供技术支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本发明实施例中一种通用综合测试方法流程图。

图2示出本发明实施例中一种通用综合测试系统结构框图。

图3示出本发明实施例中一种通用综合测试系统硬件系统结构示意图。

图4示出本发明实施例中一种通用综合测试系统总体组成连接图。

图5示出本发明实施例中一种通用综合测试系统测试软件组成及系统数据流。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

目前，我国卫星测试周期(从单机齐套到完成整星集成测试)普遍较长，测试过程经常出现反复，出现故障后故障定位比较困难，测试周期一般长达几个月。我国近几年开始关注航天器快速响应体系和航天器快速测试技术方面的研究，但相关研究处于起步阶段。

本申请主要基于当前发展状态下，针对小卫星快速集成、快速测试需求，总结国内外卫星快速测试技术研究现状分析，结合工程的实际情况，研究卫星测试流程优化技术，提出内测和外测相结合的快速测试方法和系统，完成卫星快速测试系统总体方案论证，明确卫星快速测试系统的组成和技术途径，为实现卫星的快速测试提供技术支撑。具体地，本申请从航天器设计理念和设计体系上开展快速响应概念和快速AIT研究，通过地面测试系统的自动化、通用化等满足航天器快速测试和处理的要求。

如图1所示，本申请中，提供了一种用于卫星测试的通用综合测试方法。该方法包括：待测卫星中的自测试系统对待测卫星进行自测试，得出自测试结果；地面测试系统对待测卫星进行地面测试，得出地面测试结果；及基于地面测试结果对自测试结果进行验证，获取待测卫星的综合测试结果。

本申请中，针对微小卫星快速测试这一前沿问题，提出内测和外测相结合的卫星快速测试新思路和新方案，并结合测试流程优化技术和自动化测试技术，为卫星批量生产和快速测试提供技术支撑。

本申请中，通过文献调研和走访交流，对国内外的航天器快速测试技术进行深入调研和分析。其中，国外的重点调研对象是美国的快速响应空间计划和Space X研发的系列火箭和卫星；国内的重点调研单位是哈尔滨工业大学卫星所和上海卫星工程研究所，调研后形成卫星快速测试技术国内外现状分析报告。

传统的卫星测试中，卫星本身没有数据判读能力，需要将所有遥测参数发送到地面设备，由地面设备进行判读。同时由于遥测下行链路速率较低，阻碍了卫星快速测试。针对上述情况，要实现卫星的快速测试，一方面需要卫星本身具有强大的自测试能力，另一方面需要地面测试系统支持快速测试。本申请中借鉴飞机的测试体系，提出针对卫星的快速测试体系。

飞机作为飞行器中的重要组成部分，其测试时间远远低于卫星测试所需时间。借鉴飞机测试的思路，构建内测和外测相结合的卫星快速测试体系。需要说明的是，由于卫星内测涉及卫星本身的设计，因此本申请中不对内测技术本身进行研究，只是从内测和外测的体系结构上进行研究。

在一个可选实施例中，地面测试系统对待测卫星进行地面测试包括：待测卫星获取遥测参数；待测卫星将获取的遥测参数发送至地面测试系统；及地面测试系统对遥测参数进行判读，获取地面测试结果。

在又一个可选实施例中，基于地面测试结果对自测试结果进行验证，获取待测卫星的综合测试结果包括：将自测试结果作为参考综合测试结果；及待测卫星接收地面测试结果，并判断参考综合测试结果与地面测试结果是否一致。

根据判断结果，确定综合测试结果包括：

1)若参考综合测试结果与地面测试结果一致，则将参考综合测试结果为综合测试结果。

2)若参考综合测试结果与地面测试结果不一致，则将地面测试结果作为综合测试结果。

在一个可选示例中，若参考综合测试结果与地面测试结果不一致，则判断测试失败，并重新进行测试。

本申请中，通过对自测试结果和地面测试结果的综合验证，既提高了测试效率，又保证了测试的准确性。

为了达到快速测试的目的，传统的卫星测试流程需要得到优化。美国在这方面做了很多探索和尝试，并得到了实际验证。其核心思想可以归纳如下：1)提前完成卫星组件和分系统质量鉴定试验，然后按照要求使用合格的组件、标准的接口、模块化结构和可重复流程来集成和测试一颗卫星，可以大大减少AIT时间。2)对于系列化、批量化微小卫星，对于第一颗星，建议按照标准进行所有的质量鉴定实验，在获取相同卫星生产经验后，可以适当的缩减后续卫星的测试流程，以达到快速生产和快速测试卫星的目的。3)建立卫星部件或系统等效器，这些等效器可以对真实的部件或系统进行等效替换，这样可以在更换某个卫星部件或分系统的情况下测试整个系统的参数，从而达到快速测试该卫星部件或系统的作用。

基于以上，本申请中提出了以下可选实施例。

在一个可选实施例中，待测卫星中的自测试系统对待测卫星进行自测试之前，方法还包括：对待测卫星进行卫星组件和分系统质量鉴定试验，其中质量鉴定试验中采用合格的组件、标准的接口、模块化的结构和可重复的流程。

在又一个可选实施例中，当待测卫星包括多个时，待测卫星中的自测试系统对待测卫星进行自测试之前，方法还包括：基于需求判断所需质量鉴定试验的类型；选定多个待测卫星中的一个待测卫星作为标准待测卫星；对标准待测卫星进行所有类型的质量鉴定试验，得到标准质量鉴定模板；及基于标准质量鉴定模板对待测卫星中除标准待测卫星之外的其他待测卫星进行质量鉴定试验。

在又一个可选实施例中，该方法还包括：分别建立待测卫星的部件或系统的等效器；及测试时，用等效器替换对应的部件或系统。

如图2所示，本申请中，提供了一种用于卫星测试的通用综合测试系统。该系统包括：自测试系统，自测试系统位于待测卫星上，被配置于对待测卫星进行自测试，得出自测试结果；地面测试系统，被配置于对待测卫星进行地面测试，得出地面测试结果；及综合测试系统，被配置于基于地面测试结果对自测试结果进行验证，获取待测卫星的综合测试结果。

在一个可选实施例中，地面测试系统包括：

获取单元，被配置于待测卫星获取遥测参数；

发送单元，被配置于将获取的遥测参数发送至地面测试系统；及

判断单元，被配置于对遥测参数进行判读，获取地面测试结果。

在本申请中，在快速测试技术现状调研和快速测试体系研究的基础上，开展卫星快速测试系统总体方案论证，明确卫星快速测试系统总体架构和系统组成，规划各系统技术实现途径。综上所述，由于卫星快速测试技术涉及卫星本身、卫星外部测试设备和卫星测试流程，因此要实现卫星快速测试，是一个体系性的系统工作。

下面将根据系统功能需求分析，通用综合测试系统依据通用化、自动化、标准化设计原则，采用分布式硬件体系结构，以适应多种型号卫星的测试需求，针对快速测试主要介绍。

I.系统硬件总体方案设计

如图3所示，根据系统功能需求分析，通用综合测试系统主要由供电系统、通用测控、通用测试组合(总线测试)、激励系统、负载模拟系统、总线监视、专项系统组成。

通用综合测试系统依据通用化、自动化、标准化设计原则，采用分布式硬件体系结构，以适应多种型号卫星的测试需求。在整个系统中总控系统负责整个地面综合测试平台数据流的维护、辅助测试人员完成测试工作并管理其它测试设备(如供电系统、通用测控、总线监视等)。网络环境通过标准的测试通讯协议连接总控设备和各分系统测试设备，组成一个完成的卫星地面综合测试平台，从而形成统一指挥和调度的卫星通用电气综合测试体系。

按照任务要求，经过总体规划，通用综合测试系统由总控监测系统、云存储、便携云、供电系统、通用测控系统、通用测试组合、激励系统、负载模拟系统、专项系统、总线监视及内部电缆网构成，通过局域网链路互联的分布式通用综合测试系统，设备构成总体框图如图4所示。通用综合测试系统的总控设备和各分系统测试设备之间通过内部测控以太网互联，测控以太网采用千兆网组成(千兆以太网为主万兆光纤为辅)，总控设备和各分系统测试设备之间依据通用综合测试系统内部通信协议进行数据交换。

在图3中，除信号转接组合外，其它设备均按通用化的原则进行设计。不同型号卫星的信号和定义各不相同，通过设计不同的信号转接组合和测试电缆进行匹配。

在结构上，通用综合测试系统拟采用组装箱结构。除数据中心外，总控监测分系统、供电系统、通用测试组合，总线监视系统、专项系统、通用测控系统等等可以构成一个相对独立的组装箱。采用组装箱结构有利于设备之间的灵活组合，且方便运输和搬运。

II.系统软件总体方案设计

图5给出了卫星综合测试系统数据流。卫星测试软件运行在总控服务器和各分系统控制器上，主要包括总控软件、数据采集与控制软件、数传数据处理软件等。各软件实现的功能如下。

(1)总控软件，总控软件运行在总控监测系统的服务器内，总控软件的功能包括：对各分系统软件进行控制调动，接收应答数据并显示；对遥控指令进行配置，生成测试任务和序列并发送；对遥测数据进行接收与解析处理、数据显示发布等服务；具有用户管理、测试系统管理、测试序列自动生成、自动化测试、测试数据存储与管理功能。

(2)数据采集与控制软件，数据采集与控制软件运行在通用测试组合控制器上，该软件主要用于控制通用测试组合中的仪器板卡，通过有线测试的方式完成卫星综合测试。自动测试软件提供测试项目管理、系统初始化、测试执行、星地通讯、板卡驱动、数据管理、仪器管理等功能，可实现测试硬件设备的虚拟化和可重构配置。技术实现途径：借鉴了IEEE中的Test Description规范，结合物理硬件实体的交互方法和指令特性，设计具有可配置能力的测试过程管理软件。

(3)数据处理和分析软件，主要功能是利用各类不同的数据模型方法，分析卫星测试过程中各分系统、单机的工作状态，以近实时和极速响应能力对卫星各项性能指标进行在线监视。技术实现途径：利用数据驱动的分析和计算方法，通过机器智能、科学计算可视化、内存建模、内存计算等高性能计算方法予以实现。

(4)数据监视及发令终端软件，主要功能是作为系统的监视窗口，为测试工程师或设计师提供一整套数据可视化方法，帮助窥探卫星复杂测试过程中的任意信息。技术实现途径：结合数据可视化的方法，将卫星测试环节中的数据特点与可视化技术特点融合起来，将Pro-E，3DMax，TeeChart，BCGChart等综合展示能力嵌入到系统软件中，实现数据的全维度呈现。

(5)故障诊断软件，主要功能是帮助设计师和工程师在海量测试数据中深入挖掘有价值的数据，区别于浅层次的判读手段，以一种更加深入、彻底的诊断分析能力应用于卫星的各项测试环节中。技术实现途径：采用开放式框架设计思想，融合专家知识、物理模型和数据驱动方法，结合分布式云计算技术，在提供的安全沙盒环境中进行推演和迭代，实现故障的检测、定位和预警。

上述实施例中的集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在上述计算机可读取的存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在存储介质中，包括若干指令用以使得一台或多台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。

在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的客户端，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。