通用化卫星半物理自动化测试系统及测试方法与流程

1.本技术属于卫星半物理测试领域，具体涉及一种通用化卫星半物理自动化测试系统及测试方法。


背景技术：

2.目前，现有的卫星姿轨控半物理测试系统都是采用专用化设计，测试流程相对固定，测试对象只能面向同一型号的卫星，面对多型号卫星的测试需求时，需要进行针对性的测试系统改建，导致测试成本增加，影响测试进度；虽然，部分现有技术中已经提出对卫星遥测数据的自动判读和数据处理方法，但是，仍无法解决多型号卫星自动化测试系统通用化问题。


技术实现要素：

3.为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本技术提供了一种通用化卫星半物理自动化测试系统及测试方法。
4.根据本技术实施例的第一方面，本技术提供了一种通用化卫星半物理自动化测试系统，其包括地面测试设备和自动化测试模块；
5.所述地面测试设备包括半物理测试工控机、服务器子系统、交换机和通讯接口转换器；所述半物理测试工控机、服务器子系统、通讯接口转换器和自动化测试模块均与所述交换机连接，构成测试系统局域网；所述半物理测试工控机和通讯接口转换器均与所述姿轨控星上单机连接；
6.所述自动化测试模块用于产生规则表，并通过所述地面测试设备对姿轨控星上单机进行自动化测试。
7.上述通用化卫星半物理自动化测试系统中，所述半物理测试工控机包括动力学模型目标机、数据采集板卡和通讯板卡；所述姿轨控星上单机包括卫星姿轨控计算机、卫星姿轨控敏感器单机和卫星姿轨控执行机构单机；
8.所述动力学模型目标机采用通用机箱系统控制器，所述通用机箱系统控制器上运行有动力学模型，所述动力学模型用于模拟卫星在轨运动特性，以产生模拟卫星在轨运动的仿真信号；所述数据采集板卡采用通用采集板卡，其用于采集所述卫星姿轨控敏感器单机和卫星姿轨控执行机构单机的模拟量数据，并将采集到的模拟量数据发送给所述服务器子系统；所述通讯板卡采用标准、通用串口/总线接口板卡，其用于实现所述卫星姿轨控计算机与动力学模型目标机之间的双向通讯。
9.进一步地，所述服务器子系统采用通用服务器主机，所述通用服务器主机中部署有遥控遥测中转软件、遥测数据包解析软件以及遥测数据包存储软件，所述遥控遥测中转软件用于对测试发控台发送到卫星姿轨控单机的遥控指令包和卫星姿轨控单机下传的遥控遥测数据包进行中转，遥测数据包解析软件用于实时解析遥测数据包，遥测数据包存储软件用于将解析后的遥测数据存储到数据库。
10.更进一步地，所述自动化测试模块采用通用pc机，其上部署有自动化测试软件，所述自动化测试软件的架构包括ui界面接口层、规则表生成层、规则表管理层和遥控遥测接口层；
11.所述ui界面接口层用于设计excel格式文件导入接口；
12.所述规则表生成层采用对外接口通用化设计，用于接收测试人员输入的excel格式测试细则文件，并根据测试细则文件自动识别文件内容进而生成规则表；
13.所述规则表管理层包括遥控注数子线程、遥测查询子线程、遥测判读子线程和定时器子线程，其用于管理规则表内容的执行，合理调度遥测查询子线程、遥测判读子线程和遥控注数子线程；所述遥控注数子线程用于将遥控指令发送到卫星姿轨控计算机，所述遥测查询子线程用于对目标遥测数据进行实时查询，所述遥测判读子线程用于判读目标遥测数据；
14.所述定时器子线程用于控制所述遥控注数子线程、遥测查询子线程和遥测判读子线程之间的执行时序。
15.更进一步地，所述ui界面接口层使用qt的qobject的子类qaxobject类将excel格式的测试细则导入qt工程，界面添加qpushbutton按钮，通过qt的signals/slots机制实现测试人员一键导入操作。
16.更进一步地，所述规则表生成层包括文件内容识别模块和生成规则表模块，当excel文件导入qt工程后，所述文件内容识别模块使用qaxobject类对excel文件中每行每列单元格进行内容识别，所述生成规则表模块根据识别到的每个标志进行遥控遥测/定时器操作的分类，并自动生成遥控遥测/定时器操作函数的变量，进而自动生成规则表。
17.更进一步地，所述遥控注数子线程、遥测查询子线程和遥测判读子线程通过重载qt的子线程类qthread实现，所述规则表中触发相应信号后，通过qt的signals/slots机制执行相应子线程；所述定时器子线程使用qtimer类实现，根据接收的定时信号对遥控注数子线程、遥测查询子线程和遥测判读子线程的执行时间以及三者之间的时序进行约束。
18.根据本技术实施例的第二方面，本技术还提供了一种通用化卫星半物理自动化测试方法，其包括以下步骤：
19.新建测试细则文件；
20.将测试细则文件导入自动化测试模块，以生成规则表；
21.启动测试，通过qt自带的信号与槽功能设计实现一键启动测试，测试执行流程按照规则表正常流程进行遥控遥测/定时器子线程的调用，遇到异常测试情况，进行人工干预处理。
22.上述通用化卫星半物理自动化测试方法中，所述启动测试的具体过程为：
23.启动自动化测试软件，自动化测试软件自动读取规则表；
24.识别遥控指令，具体为识别遥控指令是遥控注数任务还是遥测判读任务；如果是遥控注数任务，则执行完遥控注数任务后执行遥测判读任务；否则，直接执行遥测判读任务；
25.利用查询的遥测数据和遥测判读持续的时长对遥测结果进行对比分析，得到对比分析结果；
26.判断对比分析结果是否为真，如果是，则进一步判断是否执行规则表中的下一条
规则；否则，执行异常处理子线程；
27.执行异常处理子线程时，判断是否继续进行测试，如果是，则进行人工遥控注数，进而判断注数是否完成，如果完成，则执行遥控判读任务；否则，重新识别遥控指令。
28.进一步地，所述执行遥控注数任务的具体过程为：
29.识别遥控指令，进而识别是否需要延时注数，如果是，则先识别延时时间再发送遥控指令；否则，直接发送遥控指令；
30.发送完遥控指令后判断注数是否完成，如果是，则直接执行遥测判读任务；否则，重新识别遥控指令；
31.所述执行遥测判读任务的具体过程为：
32.识别遥测波道，然后进行遥测数据查询，同时判断是否进行延时判读，如果是，则识别延时时间后进行此段时长的连续判读；否则，直接进行一次判读即可。
33.根据本技术的上述具体实施方式可知，至少具有以下有益效果：本技术提供的通用化卫星半物理自动化测试系统能够实现多型号卫星的测试场景通用化部署条件，节省系统改建花费的人力、财力和时间。本技术提供的通用化卫星半物理自动化测试方法能够实现遥测查询的快速操作、异常情况下结合人工注数的方式同步进行自动判读以及遥控注数/遥测判读操作的自动化，有效地提高测试效率。
34.应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本技术所欲主张的范围。
附图说明
35.下面的所附附图是本技术的说明书的一部分，其示出了本技术的实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本技术的原理。
36.图1为本技术具体实施方式提供的一种通用化卫星半物理自动化测试系统的结构示意图。
37.图2为本技术具体实施方式提供的一种通用化卫星半物理自动化测试系统中自动化测试模块的结构示意图。
38.图3为本技术具体实施方式提供的一种通用化卫星半物理自动化测试系统的原理图。
39.图4为本技术具体实施方式提供的一种通用化卫星半物理自动化测试系统中自动化测试模块的工作流程图。
40.附图标记说明：
41.1、姿轨控星上单机；
42.2、地面测试设备；21、半物理测试工控机；22、服务器子系统；23、交换机；24、通讯接口转换器；
43.3、自动化测试模块；31、ui界面接口层；32、规则表生成层；33、规则表管理层；34、遥控遥测接口层。
具体实施方式
44.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细
叙述清楚说明本技术所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本技术内容的实施例后，当可由本技术内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本技术内容的精神与范围。
45.本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，但并不作为对本技术的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。
46.关于本文中所使用的“第一”、“第二”、
…
等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本技术，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。
47.关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
48.关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。
49.关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。
50.某些用以描述本技术的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本技术的描述上额外的引导。
51.qt是为开发图形用户界面应用程序所提供的一套完整的c++软件开发框架，良好的封装机制使qt的模块化程度非常高，可重用性较好，对于用户开发来说非常方便；qt提供了一种称为signals/slots的安全类型，使得各个元件之间的协同工作变得十分简单，qt可以对应用程序实现一次编写随处编译，在不同的平台下无需更改程序便可以完美地运行，为自动化测试软件通用化开发提供完美的开发环境。
52.如图1所示，本技术实施例提供了一种基于qt的通用化卫星半物理自动化测试系统，其用于对姿轨控星上单机1进行自动化测试，包括地面测试设备2和自动化测试模块3。
53.其中，姿轨控星上单机1包括卫星姿轨控计算机、卫星姿轨控敏感器单机和卫星姿轨控执行机构单机。
54.地面测试设备2包括半物理测试工控机21、服务器子系统22、交换机23和通讯接口转换器24。
55.具体地，半物理测试工控机21包括动力学模型目标机、数据采集板卡和通讯板卡，其中，动力学模型目标机采用通用机箱系统控制器，通用机箱系统控制器上运行有动力学模型，动力学模型用于模拟卫星在轨运动特性，以产生模拟卫星在轨运动的仿真信号。数据采集板卡采用通用采集板卡，其用于采集姿轨控星上单机1的模拟量数据，并将采集到的模拟量数据发送给服务器子系统22。通讯板卡采用标准、通用串口/总线接口板卡，其用于实现卫星姿轨控计算机与动力学模型目标机之间的双向通讯。
56.服务器子系统22采用通用服务器主机，通用服务器主机中部署有遥控遥测中转软件、遥测数据包解析软件以及遥测数据包存储软件，所述遥控遥测中转软件用于对测试发控台发送到卫星姿轨控单机的遥控指令包和卫星姿轨控单机下传的遥控遥测数据包进行中转，遥测数据包解析软件用于实时解析遥测数据包，遥测数据包存储软件用于将解析后的遥测数据存储到数据库。
57.交换机23用于连接半物理测试工控机21、服务器子系统22、通讯接口转换器24以及自动化测试模块3，以搭建测试系统局域网，实现半物理测试工控机21、服务器子系统22、
通讯接口转换器24以及自动化测试模块3两两之间的双向通讯。具体地，交换机23采用通用交换机主机。
58.通讯接口转换器24采用标准、通用串口/总线协议转换器，用于连接卫星姿轨控计算机与交换机23之间的硬件接口，实现双向通讯。
59.如图2所示，自动化测试模块3采用通用pc机，其上部署有自动化测试软件，自动化测试软件的架构包括ui界面接口层31、规则表生成层32、规则表管理层33和遥控遥测接口层34。
60.ui界面接口层31用于设计excel格式文件导入接口，使用qt的qobject的子类qaxobject类将excel格式的测试细则导入qt工程，界面添加qpushbutton按钮，通过qt的signals/slots机制实现测试人员一键导入操作。
61.规则表生成层32采用对外接口通用化设计，用于接收测试人员输入的excel格式测试细则文件，并根据测试细则文件自动识别文件内容进而生成规则表。规则表生成层32包括文件内容识别模块和生成规则表模块，当excel文件导入qt工程后，文件内容识别模块使用qaxobject类对excel文件中每行每列单元格进行内容识别；生成规则表模块根据识别到的每个标志进行遥控遥测/定时器操作的分类，并自动生成遥控遥测/定时器操作函数的变量，进而自动生成规则表。
62.规则表管理层33包括遥控注数子线程、遥测查询子线程、遥测判读子线程和定时器子线程，其用于管理规则表内容的执行，合理调度遥测查询子线程、遥测判读子线程和遥控注数子线程。遥控注数子线程用于将遥控指令发送到卫星姿轨控计算机，遥测查询子线程用于对目标遥测数据进行实时查询，遥测判读子线程用于判读目标遥测数据。定时器子线程用于控制遥控注数子线程、遥测查询子线程和遥测判读子线程之间的执行时序。
63.遥控注数子线程、遥测查询子线程和遥测判读子线程都是通过重载qt的子线程类qthread来实现的，规则表中触发相应信号后，通过qt的signals/slots机制执行相应子线程。
64.根据收到的遥控指令信号，遥控注数子线程通过遥控遥测接口层34的遥控包发送接口执行对目标ip/端口的遥控指令上注并实时记录发送指令名称和时间。根据收到的查询信号，遥测查询子线程通过遥控遥测接口层34的遥测数据查询接口执行对目标数据表中相应遥测数据的快速查询并将查询的遥测数据返回至遥测判读子线程。遥测判读子线程根据收到的遥测数据进行判读并返回判读结果。定时器子线程使用qtimer类实现，根据接收的定时信号对遥控注数子线程、遥测查询子线程和遥测判读子线程的执行时间以及三者之间的时序进行严格的约束。
65.如图3所示，自动化测试模块3根据规则表内容识别遥控指令和目标地址并通过交换机23发送到服务器子系统22内的遥控遥测中转软件。遥控遥测中转软件接收遥控指令后通过交换机23实时转发到通讯接口转换器24，进而发送到卫星姿轨控计算机，实现姿轨控遥控数据包上注。卫星姿轨控计算机接收遥控数据包，实现相应的动作执行；卫星姿轨控计算机定时进行姿轨控遥测数据包下传；遥测数据包通过遥控遥测中转软件下传到服务器子系统22，遥测数据包解析软件接收到遥测数据包后进行解析，遥测数据包解析后实时进行姿轨控遥测数据存储，自动化测试模块3根据规则表内容识别到遥测查询任务后，对目标遥测进行实时查询和自动判读。
66.本技术提供的通用化卫星半物理自动化测试系统能够实现多型号卫星的测试场景通用化部署条件，节省系统改建花费的人力、财力和时间。
67.本技术提供的通用化卫星半物理自动化测试系统将自动化测试软件进行通用化设计，使测试人员只需要按照测试文件模块进行测试项目编写即可，对外通讯接口使用通用网口进行通讯，使得自动化测试系统不再拘束于一种卫星型号的测试场景，能够满足多型号卫星的测试场景通用部署条件。
68.基于本技术实施例提供的通用化卫星半物理自动化测试系统，本技术还提供了一种通用化卫星半物理自动化测试方法，其包括以下步骤：
69.s1、新建测试细则文件；
70.测试人员按照通用模板excel格式文件编写测试细则文件，在测试细则文件中建立测试工况对应的关系。
71.s2、将测试细则文件导入自动化测试模块，以生成规则表。
72.s3、启动测试，通过qt自带的信号与槽功能设计实现一键启动测试，测试执行流程按照规则表正常流程进行遥控遥测/定时器子线程的调用，遇到异常测试情况，进行人工干预处理，如图4所示，其具体过程为：
73.s31、启动自动化测试软件，自动化测试软件自动读取规则表。
74.s32、识别遥控指令，具体为识别遥控指令是遥控注数任务还是遥测判读任务；如果是遥控注数任务，则执行完遥控注数任务后执行遥测判读任务；否则，直接执行遥测判读任务。
75.当执行遥控注数任务时，其具体过程为：
76.识别遥控指令，进而识别是否需要延时注数，如果是，则先识别延时时间再发送遥控指令；否则，直接发送遥控指令。
77.发送完遥控指令后判断注数是否完成，如果是，则直接执行遥测判读任务；否则，重新识别遥控指令。
78.当执行遥测判读任务时，其具体过程为：
79.识别遥测波道，然后进行遥测数据查询，同时判断是否进行延时判读，如果是，则识别延时时间后进行此段时长的连续判读；否则，直接进行一次判读即可。
80.s33、利用查询的遥测数据和遥测判读持续的时长对遥测结果进行对比分析，得到对比分析结果。
81.s34、判断对比分析结果是否为真，如果是，则进一步判断是否执行规则表中的下一条规则；否则，执行异常处理子线程。
82.如果执行规则表中的下一条规则，则重新读取规则表；否则，结束。
83.s35、执行异常处理子线程时，判断是否继续进行测试，如果是，则进行人工遥控注数，进而判断注数是否完成，如果完成，则执行遥控判读任务；否则，重新识别遥控指令。
84.对于遥测数据查询，根据卫星遥测数据固定格式的特性提出了一种快速搜索方法，卫星遥测数据内容格式是固定不变的，在进行遥测解析后，服务器子系统存储的遥测数据表内容格式也是固定的。
85.excel文件内容操作通过qt的qaxobject类实现，快速搜索包括以下两步骤：
86.①
遥测查询子线程对每个遥测名增加属性(在遥测数据表中的具体行/列)，当遥
测查询子线程进行遥测查询时，根据接收到的遥测名信号可以自动识别在遥测数据表中具体的行/列，可以在庞大的几十万行/列数据表中将目标定位到某一行/列。
87.②
通过qt的signals/slots机制，向触发槽函数遥测查询子线程的信号中传递当前时间变量，遥测查询子线程根据这一时间变量去将当前行/列的范围缩短到具体某一单元格，从而实现对目标遥测数据的快速、精准查询。
88.本技术提供的通用化卫星半物理自动化测试方法能够自动化地实现遥测查询的快速操作、异常情况下结合人工注数的方式同步进行自动判读以及遥控注数/遥测判读操作，从而有效地提高测试效率。
89.本技术提供的通用化卫星半物理自动化测试方法中，根据姿轨控遥测数据格式固定这一特性，对每个遥测名附带具体行/列属性，利用qt信号与槽特性机制，传递时间变量给查询函数，实现在十几万行/列的大量数据中对目标遥测快速定位，保证判读的实时性，完成目标遥测快速搜索方法的设计。
90.本技术提供的通用化卫星半物理自动化测试方法中，对判读结果与规则表判据不符合的情况进行异常操作，不再是直接将自动化测试中断，而是结合人工遥控注数方式与遥测自动判读同步进行，可以通过异常情况前状态和异常情况处理操作后状态进行对比分析对姿轨控星上方案进行问题定位和优化，并且对异常情况操作后可以继续执行规则表剩余内容。
91.以上所述仅为本技术示意性的具体实施方式，在不脱离本技术的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本技术保护的范围。