一种深空探测器射频测试系统自检装置及其测试方法与流程

本发明涉及航天器测试技术领域，具体地，涉及一种深空探测器射频测试系统自检装置及其测试方法。

背景技术：

充分而全面的地面测试是航天器成功发射和正常在轨运行的重要保证，在航天器地面测试过程中，测试安全性是最基本要求。保证测试安全性的一方面要求就是要避免地面测试设备造成的安全性问题，为此，在将航天器与地面测试系统互连之前需要对地面测试系统进行充分的自检，保证航天器与地面测试系统之间的接口安全，同时也保证地面测试系统功能正常。地面测试系统自检的一个重要方面就是对其中的射频测试系统部分进行自检。

随着我国航天事业的繁荣发展，航天任务趋向多元化，航天器探测任务逐渐向深空领域拓展，某些深空探测器因重量、体积、功耗等方面的严格研制条件，器载应答机采用了测控数传一体化的设计方案，其地面射频测试系统相应地采用了测控体制和数传体制相融合的结构，以往的射频测试系统自检装置的测控自检功能和数传自检功能分别通过不同的设备实现，测控自检功能和数传自检功能互相分立隔离，无法对其射频测试系统进行充分全面的自检。

经过对现有技术的检索，申请公布号为cn107453800a的发明专利公开了一种参数可调的卫星测控系统等效装置及其测试方法，该等效装置包括：用于承载各模块信息交互的pxi总线，用于实时遥测组帧的服务端软件，用于设置参数及采集状态的主控模块，用于下变频遥控信号的下变频模块，用于解调中频遥控信号的解调模块，用于调制遥测基带数据调制模块，用于上变频中频遥测信号的上变频模块。该装置无法模拟深空探测器测控数传一体化应答机的功能和器载计算机的指令响应功能。

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技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种深空探测器射频测试系统自检装置及其测试方法。

根据本发明提供的一种深空探测器射频测试系统自检装置，包括，

仿真监控模块：通过cpci总线与下变频模块、中频接收模块、遥控信号处理模块、测距信号处理模块、基带数据处理模块、中频调制模块及上变频模块相连，控制各个功能模块的运行，并对各个功能模块的工作状态进行监控；

cpci总线：用于仿真监控模块与控制下变频模块、中频接收模块、遥控信号处理模块、测距信号处理模块、基带数据处理模块、中频调制模块及上变频模块之间的互连，承载各模块之间的数据交互；

下变频模块：将装置外输入的上行遥控、测距信号，处理为中频pm调制信号后发送至中频接收模块；

中频接收模块：将接收到的中频pm调制信号解调成遥控副载波发送给遥控信号处理模块，将接收到的中频pm调制信号解调成测距音信号发送给测距信号处理模块；

遥控信号处理模块：将中频接收模块输出的遥控副载波信号处理后发送给仿真监控模块；

测距信号处理模块：将中频接收模块输出的测距音信号处理后发送给中频调制模块；

基带数据处理模块：将仿真监控模块输出的模拟遥测数据处理后发送至中频调制模块；

中频调制模块：将基带数据处理模块发出的模拟遥测数据和测距信号处理模块转发的测距音信号处理成中频调制信号发送至上变频模块；

上变频模块：将中频调制模块输出的中频调制信号进行上变频，输出下行遥测、测距或数传信号。

进一步地，所述中频调制模块包括数传调制单元、遥测调制单元和pm调制单元，具有数传和测控两种分时进行的工作模式；在数传工作模式下，数传调制单元接收基带数据处理模块的输出数据，进行调制后，输出70mhz中频bpsk或qpsk调制信号；在测控工作模式下，遥测调制单元和pm调制单元联合工作，遥测调制单元接收基带数据处理模块的输出数据，形成psk调制形式的遥测副载波信号，pm调制单元接收遥测副载波信号和测距信号处理模块转发的测距音信号，进行pm调制，输出70mhz中频pm调制信号。

进一步地，所述遥控信号处理模块对接收的遥控副载波信号进行解调，并对解调出的遥控数据进行bch解码、解扰处理后发送给仿真监控模块；所述基带数据处理模块对接收的模拟遥测数据进行信道编码、加扰处理后发送给中频调制模块；所述中频调制模块对接收的遥测数据进行数传调制后输出数传调制信号，或对遥测数据进行遥测调制后形成遥测副载波信号，并对遥测副载波信号和测距信号处理模块转发的测距音信号进行pm调制后输出pm调制信号。

进一步地，所述仿真监控模块接收到遥控信号处理模块输出的遥控数据后，提取遥控帧、对遥控帧进行crc校验、对遥控帧进行格式解析、提取遥控帧中包含的遥控包，并模拟深空探测器对遥控指令的响应功能。

进一步地，所述仿真监控模块模拟深空探测器对遥控指令的响应功能，模拟方法是根据接收到的遥控包内容，从本地配置的遥控指令号提取对应的指令号，从遥控包内容和遥测包的映射表中提取对应的遥测包，仿真监控模块将对应的指令号进行显示，将对应的遥测包封装为遥测帧后发送给基带数据处理模块。

进一步地，当下变频模块、中频接收模块、遥控信号处理模块和测距信号处理模块在仿真监控模块的控制下联合工作时，所述自检装置能够模拟测控数传一体化应答机对采用统一载波测控体制的上行遥控信号和测距信号的接收和处理功能；当基带数据处理模块、中频调制模块和上变频模块在仿真监控模块的控制下联合工作，所述自检装置能够模拟测控数传一体化应答机对下行遥测信号、测距信号和数传信号的的处理和输出功能。

进一步地，当基带数据处理模块、中频调制模块和上变频模块在仿真监控模块的控制下联合工作，且中频调制模块工作于测控模式时，所述自检装置能够模拟测控数传一体化应答机对采用统一载波测控体制的下行遥测信号和测距信号的处理和输出功能；当基带数据处理模块、中频调制模块和上变频模块在仿真监控模块的控制下联合工作，且中频调制模块工作于数传模式时，所述自检装置能够模拟测控数传一体化应答机对下行数传信号的处理和输出功能。

本发明还提供一种上述所述的深空探测器射频测试系统自检装置的测试方法，其包括以下步骤：

s1、在深空探测器射频测试系统建立完成后，将所述自检装置接入深空探测器射频测试系统中；

s2、将深空探测器射频测试系统设置为“上行发送遥控和测距信号，下行接收遥测和测距信号”工作模式；并根据射频测试系统的工作状态，对所述自检装置进行相应的工作参数设置，其中的中频调制模块工作于测控模式；

s3、所述自检装置启动工作，深空探测器射频测试系统发送上行遥控信号和上行测距信号；

s4、在所述自检装置的仿真监控模块中查看上行遥控信号和上行测距信号的状态；若异常，则重新检查所述自检装置的下变频模块、中频接收模块、遥控信号处理模块、测距信号处理模块和仿真监控模块的工作参数设置是否与深空探测器射频测试系统的工作状态相匹配；

s5、深空探测器射频测试系统查看其对所述自检装置发送的下行遥测信号和下行测距信号的状态；若异常，则重新检查所述自检装置的仿真监控模块、基带数据处理模块、中频调制模块和上变频模块的工作参数设置是否与深空探测器射频测试系统的工作状态相匹配；

s6、若所述自检装置对深空探测器射频测试系统的上行遥控信号和上行测距信号的接收及处理正常，并且深空探测器射频测试系统对下行遥测信号和下行测距信号的接收及处理正常，则深空探测器射频测试系统“上行发送遥控和测距信号，下行接收遥测和测距信号”工作模式自检完毕；

s7、所述自检装置停止工作，将深空探测器射频测试系统设置为“上行发送遥控信号，下行接收数传qpsk调制信号”工作模式，并根据射频测试系统的工作状态，对所述自检装置进行相应的工作参数设置，其中的中频调制模块工作于数传qpsk模式；

s8、所述自检装置启动工作，深空探测器射频测试系统发送上行遥控信号；

s9、在所述自检装置的仿真监控模块中查看上行遥控信号的状态；若异常，则重新检查所述自检装置的下变频模块、中频接收模块、遥控信号处理模块和仿真监控模块的工作参数设置是否与深空探测器射频测试系统的工作状态相匹配；

s10、深空探测器射频测试系统查看其对所述自检装置发送的下行数传qpsk调制信号的状态；若异常，则重新检查所述自检装置的仿真监控模块、基带数据处理模块、中频调制模块和上变频模块的工作参数设置是否与深空探测器射频测试系统的工作状态相匹配；

s11、若所述自检装置对深空探测器射频测试系统的上行遥控信号的接收及处理正常，并且深空探测器射频测试系统对下行数传qpsk调制信号的接收及处理正常，则深空探测器射频测试系统“上行发送遥控信号，下行接收数传qpsk调制信号”工作模式自检完毕；

s12、至此，所述自检装置对深空探测器射频测试系统的自检完毕。

进一步地，所述步骤s1中，将所述自检装置接入深空探测器射频测试系统中，包括将遥控上行信号电缆接入本装置的射频信号输入口、将遥测下行信号电缆接入本装置的射频信号输出口。

进一步地，所述步骤s2中，对所述自检装置进行相应的工作参数设置，包括配置遥控指令号、遥控包内容和遥测包的映射表，以及对仿真监控模块、下变频模块、中频接收模块、遥控信号处理模块、测距信号处理模块、基带数据处理模块、中频调制模块和上变频模块的工作参数进行设置；所述步骤s7中，对所述自检装置进行相应的工作参数设置，包括配置遥控指令号、遥控包内容和遥测包的映射表，以及对仿真监控模块、下变频模块、中频接收模块、遥控信号处理模块、基带数据处理模块、中频调制模块和上变频模块的工作参数进行设置。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明的深空探测器射频测试系统自检装置，能够模拟深空探测器测控数传一体化应答机的功能和器载计算机的指令响应功能，在深空探测器与地面射频测试系统互连之前对地面射频测试系统进行自检，检查深空探测器与其射频测试系统的工作协调性、接口匹配性，避免在深空探测器测试过程中，因地面射频测试系统设置不当而导致的深空探测器与地面射频测试系统之间通信异常和深空探测器的安全隐患。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明深空探测器射频测试系统自检装置的组成框图；

图2为本发明深空探测器射频测试系统自检装置的测试方法流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明公开了一种深空探测器射频测试系统自检装置包括：cpci总线，用于各功能模块的互连，承载各模块之间的数据交互；仿真监控模块,用于控制各个功能模块的运行，并对各个功能模块的工作状态进行监控；下变频模块，用于接收x频段射频信号，下变频到70mhz中频信号；中频接收模块，用于接收中频pm调制信号，进行载波捕获与跟踪、pm解调；遥控信号处理模块，用于对遥控副载波信号进行解调，并对解调出的遥控数据进行bch解码、解扰处理；测距信号处理模块，用于对测距音信号进行转发，并可以进行距离模拟和速度模拟；基带数据处理模块，用于对模拟遥测数据进行信道编码、加扰等处理；中频调制模块，用于对遥测数据进行遥测调制后形成遥测副载波信号，并对遥测副载波信号和测距信号处理模块转发的测距音信号进行pm调制后输出pm调制信号，或用于对遥测数据进行数传调制后输出数传调制信号；上变频模块，用于将70mhz中频调制信号进行上变频，输出x频段射频信号。

本发明能够模拟深空探测器测控数传一体化应答机的功能和器载计算机的指令响应功能，在深空探测器与地面射频测试系统互连之前对地面射频测试系统进行自检，检查深空探测器与其射频测试系统的工作协调性、接口匹配性，避免在深空探测器测试过程中，因地面射频测试系统设置不当而导致的深空探测器与地面射频测试系统之间通信异常和深空探测器的安全隐患。

接下来对本发明做详细描述。

如图1所示，一种深空探测器射频测试系统自检装置，包括cpci总线、仿真监控模块、下变频模块、中频接收模块、遥控信号处理模块、测距信号处理模块、基带数据处理模块、中频调制模块和上变频模块。

仿真监控模块：通过cpci总线与各功能模块相连，控制各个功能模块的运行，并对各个功能模块的工作状态进行监控；具体为，与下变频模块相连，设置下变频模块的工作参数并采集下变频模块的工作状态信息；与中频接收模块相连，设置中频接收模块的工作参数并采集中频接收模块的工作状态信息；与遥控信号处理模块相连，设置遥控信号处理模块的工作参数并采集遥控信号处理模块的工作状态信息，以及接收遥控信号处理模块处理后的遥控数据；与测距信号处理模块相连，设置测距信号处理模块的工作参数并采集测距信号处理模块的工作状态信息；与基带数据处理模块相连，设置基带数据处理模块的工作参数并采集基带数据处理模块的工作状态信息，以及向基带数据处理模块发送模拟遥测数据；与中频调制模块相连，设置中频调制模块的工作参数并采集中频调制模块的工作状态信息；与上变频模块相连，设置上变频模块的工作参数并采集上变频模块的工作状态信息。

cpci总线：用于仿真监控模块与控制下变频模块、中频接收模块、遥控信号处理模块、测距信号处理模块、基带数据处理模块、中频调制模块及上变频模块之间的互连，承载各模块之间的数据交互。

下变频模块：与仿真监控模块相连，接收仿真监控模块的控制，并通过cpci总线上报模块状态信息；与中频接收模块相连，将接收装置外输入的x频段射频pm调制信号，下变频到70mhz中频信号，发送至中频接收模块。

中频接收模块：与仿真监控模块相连，接收仿真监控模块的控制，并通过cpci总线上报模块状态信息；与遥控信号处理模块相连，将接收到的中频pm调制信号进行载波捕获与跟踪、pm解调，然后将解调出的遥控副载波发送给遥控信号处理模块；与下变频模块相连，接收下变频模块输出的中频pm调制信号；与测距信号处理模块相连，将解调出的测距音信号发送给测距信号处理模块。

遥控信号处理模块：与仿真监控模块相连，接收仿真监控模块的控制，并通过cpci总线上报模块状态信息，以及发送遥控数据给仿真监控模块；与中频接收模块相连，接收中频接收模块输出的遥控副载波信号，对遥控副载波信号进行解调，并对解调出的遥控数据进行bch解码、解扰处理。

测距信号处理模块：与仿真监控模块相连，接收仿真监控模块的控制，并通过cpci总线上报模块状态信息；与中频接收模块相连，接收中频接收模块输出的测距音信号，对测距音信号进行转发，并可以进行距离模拟和速度模拟；与中频调制模块相连，向中频调制模块转发测距音信号。

基带数据处理模块：与仿真监控模块相连，接收仿真监控模块的控制，并通过cpci总线上报模块状态信息，同时接收仿真监控模块输出的模拟遥测数据，并对模拟遥测数据进行信道编码、加扰等处理；与中频调制模块相连，输出经过信道编码、加扰等处理的模拟遥测数据给中频调制模块。

中频调制模块：与仿真监控模块相连，接收仿真监控模块的控制，并通过cpci总线上报模块状态信息；与测距信号处理模块相连，接收测距信号处理模块转发的测距音；与基带数据处理模块相连，接收基带数据处理模块处理后的模拟遥测数据，并对遥测数据进行数传调制后输出数传调制信号，或对遥测数据进行遥测调制后形成遥测副载波信号，并对遥测副载波信号和测距信号处理模块转发的测距音信号进行pm调制后输出pm中频调制信号，发送至上变频模块。

上变频模块：与仿真监控模块相连，接收仿真监控模块的控制，并通过cpci总线上报模块状态信息；与中频调制模块相连，接收中频调制模块输出的中频调制信号，对70mhz中频调制信号进行上变频，输出x频段射频信号，即下行遥测、测距或数传信号。

在本发明自检装置，中频调制模块包括数传调制单元、遥测调制单元和pm调制单元，具有数传和测控两种工作模式，在仿真监控模块的控制下，两种工作模式分时进行：在数传工作模式下，数传调制单元接收基带数据处理模块的输出数据，进行调制后，输出70mhz中频bpsk或qpsk调制信号；在测控工作模式下，遥测调制单元和pm调制单元联合工作，遥测调制单元接收基带数据处理模块的输出数据，形成psk调制形式的遥测副载波信号，pm调制单元接收遥测副载波信号和测距信号处理模块转发的测距音信号，进行pm调制，输出70mhz中频pm调制信号。

在本发明自检装置，所述仿真监控模块接收到遥控信号处理模块输出的遥控数据后，能够提取遥控帧、对遥控帧进行crc校验、对遥控帧进行格式解析、提取遥控帧中包含的遥控包，并能够模拟深空探测器对遥控指令的响应功能，模拟方法是根据接收到的遥控包内容，从本地配置的遥控指令号提取对应的指令号，从遥控包内容和遥测包的映射表中提取对应的遥测包，仿真监控模块将对应的指令号进行显示，将对应的遥测包封装为遥测帧后发送给基带数据处理模块。

本发明自检装置能够模拟深空探测器测控数传一体化应答机的功能，当下变频模块、中频接收模块、遥控信号处理模块和测距信号处理模块在仿真监控模块的控制下联合工作时，能够模拟测控数传一体化应答机对采用统一载波测控体制的上行遥控信号和测距信号的接收和处理功能；当基带数据处理模块、中频调制模块和上变频模块在仿真监控模块的控制下联合工作，且中频调制模块工作于测控模式时，能够模拟测控数传一体化应答机对采用统一载波测控体制的下行遥测信号和测距信号的处理和输出功能；当基带数据处理模块、中频调制模块和上变频模块在仿真监控模块的控制下联合工作，且中频调制模块工作于数传模式时，能够模拟测控数传一体化应答机对下行数传信号的处理和输出功能。

在应用于深空测试系统射频测试系统自检时，本发明自检装置在仿真监控模块、下变频模块、中频接收模块、遥控信号处理模块、测距信号处理模块、基带数据处理模块、中频调制模块和上变频模块同时工作，且中频调制模块工作于测控模式时，可以模拟深空探测器测控数传一体化应答机“上行接收遥控和测距信号，下行发送遥测和测距信号”工作模式；在仿真监控模块、下变频模块、中频接收模块、遥控信号处理模块、基带数据处理模块、中频调制模块和上变频模块同时工作，且中频调制模块工作于数传qpsk模式时，可以模拟深空探测器测控数传一体化应答机“上行接收遥控信号，下行发送数传qpsk调制信号”工作模式。

如图2所示，本发明还提供一种上述所述的深空探测器射频测试系统自检装置的测试方法，其包括以下步骤：

s1、在深空探测器射频测试系统建立完成后，将所述自检装置接入深空探测器射频测试系统中，包括将遥控上行信号电缆接入本装置的射频信号输入口、将遥测下行信号电缆接入所述自检装置的射频信号输出口；

s2、将深空探测器射频测试系统设置为“上行发送遥控和测距信号，下行接收遥测和测距信号”工作模式；所述自检装置加电开机，并根据射频测试系统的工作状态，对所述自检装置进行相应的工作参数设置，包括配置遥控指令号、遥控包内容和遥测包的映射表，以及对仿真监控模块、下变频模块、中频接收模块、遥控信号处理模块、测距信号处理模块、基带数据处理模块、中频调制模块和上变频模块的工作参数进行设置，其中的中频调制模块工作于测控模式；

s3、所述自检装置启动工作，深空探测器射频测试系统发送上行遥控信号和上行测距信号；

s4、在所述自检装置的仿真监控模块中查看遥控信号的接收解调状态以及遥控帧crc校验结果、遥控帧格式解析结果、遥控包内容和遥控指令号等遥控数据处理结果，并查看测距信号的接收和转发状态；若遥控信号解调异常、遥控数据处理结果有误或者测距信号的接收和转发状态异常，则重新检查本装置的下变频模块、中频接收模块、遥控信号处理模块、测距信号处理模块和仿真监控模块的工作参数设置是否与深空探测器射频测试系统的工作状态相匹配；

s5、深空探测器射频测试系统查看其对所述自检装置发送的下行遥测信号的接收解调状态以及遥测帧解析、遥测波道显示等遥测数据处理结果，并查看下行测距信号的接收状态和测距结果；若异常，则重新检查本装置的仿真监控模块、基带数据处理模块、中频调制模块和上变频模块的工作参数设置是否与深空探测器射频测试系统的工作状态相匹配；

s6、若所述自检装置对深空探测器射频测试系统的上行遥控信号和上行测距信号的接收及处理正常，并且深空探测器射频测试系统对下行遥测信号和下行测距信号的接收及处理正常，则深空探测器射频测试系统“上行发送遥控和测距信号，下行接收遥测和测距信号”工作模式自检完毕；

s7、所述自检装置停止工作，将深空探测器射频测试系统设置为“上行发送遥控信号，下行接收数传qpsk调制信号”工作模式，并根据射频测试系统的工作状态，对本装置进行相应的工作参数设置，包括配置遥控指令号、遥控包内容和遥测包的映射表，以及对仿真监控模块、下变频模块、中频接收模块、遥控信号处理模块、基带数据处理模块、中频调制模块和上变频模块的工作参数进行设置，其中的中频调制模块工作于数传qpsk模式；

s8、所述自检装置启动工作，深空探测器射频测试系统发送上行遥控信号；

s9、在所述自检装置的仿真监控模块中查看遥控信号的接收解调状态以及遥控帧crc校验结果、遥控帧格式解析结果、遥控包内容和遥控指令号等遥控数据处理结果；若遥控信号解调异常或遥控数据处理结果有误，则重新检查本装置的下变频模块、中频接收模块、遥控信号处理模块和仿真监控模块的工作参数设置是否与深空探测器射频测试系统的工作状态相匹配；

s10、深空探测器射频测试系统查看其对所述自检装置发送的下行数传qpsk调制信号的接收解调状态以及遥测帧解析、遥测波道显示等遥测数据处理结果；若异常，则重新检查本装置的仿真监控模块、基带数据处理模块、中频调制模块和上变频模块的工作参数设置是否与深空探测器射频测试系统的工作状态相匹配；

s11、若所述自检装置对深空探测器射频测试系统的上行遥控信号的接收及处理正常，并且深空探测器射频测试系统对下行数传qpsk调制信号的接收及处理正常，则深空探测器射频测试系统“上行发送遥控信号，下行接收数传qpsk调制信号”工作模式自检完毕；

s12、至此，所述自检装置对深空探测器射频测试系统的自检完毕。

本发明适用于采用测控数传一体化方案的深空探测器射频测试系统自检，能够模拟深空探测器测控数传一体化应答机的功能和器载计算机的指令响应功能，即能够对深空探测器x频段统一载波体制的测控测试系统进行自检，也能够对x频段qpsk或bpsk调制解调方式的数传测试系统进行自检。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。