陈宝林，孙永明，次晓峰

（1.中华通信系统有限责任公司河北分公司，石家庄 050200；2.河北省中小企业发展促进中心，石家庄 050071）

随着我国北斗导航系统的建设，目前国内导航接收机种类繁多，不同型号接收机的技术水平参差不齐[1]。通过测试证明，导航接收机（即用户机）在功能、性能以及可靠性等情况下，显示出测试不完整、评估有偏差等方面的问题，所以用户机的性能测试越来越多的受到了高度重视。其中以美国的GPS接收机测试系统最具代表性[2]，该系统在室内能够模拟接收机在各种环境条件下接收的导航信号，实现对导航接收机的全面高精度测试评估。因此，需要建立一套较高自动化测试水平、具备评估的接收机测试评估系统，在接收机应用之前对其进行全面、准确、标准的测试与评估，以确保其性能指标与相应的技术要求相符合，保障接收机可以正常的运行。导航接收机自动化测试控制与实时评估技术为解决这一问题提供了一些新的思路和方法。

1 总体设计方案

试验控制与评估软件是整个测试系统的控制中心[3]，对数据仿真软件、导航信号模拟器（内含数据仿真软件）、测试转台、通用测试设备等各个分系统进行控制，自动完成了对上述设备的统一、协同管理，以确保各个组成部分间同步、协调的运行，完成对接收机的功能、性能等指标的自动测试控制与实时评估分析。

1.1 硬件的组成和工作的原理

用户机测试系统的组成如图1所示。

图1 用户机测试系统组成

试验控制与评估软件就像用户机测试系统的“大脑”，是用户机与使用者之间的交互接口，应用层方面，由大量的数据库以及人机交互界面组成。自动测试控制方面，完成了系统自动检测控制、数据仿真控制、射频信号仿真控制、转台控制、仪器设备控制、用户机测试模式选择等方面控制。实时评估分析方面，包括误码率评估、测距精度评估等功能。

数据仿真软件能够仿真导航接收机在多种运动状态和条件下，接收到不同星座、许多频点的多种观测数据[4]，其中包含着星座的仿真、动态轨迹的仿真和观测数据的仿真等，为导航信号模拟器提供数据源，为自动测试控制与实时评估提供了评估的标准。

导航信号模拟器能够把数据仿真出来的观测数据，形成射频信号（模拟）[5]。射频信号能够仿真卫星产生的信号，思量多普勒效应的时候，应始终保持载波相位和伪码相位的相关性。

接口适配单元完成对导航输出信号的耦合监测信号输出，同时对一路主用信号经过射频开关切换后，分别送微波暗室内天线部分。

2 导航接收机自动测试控制和实时评估的工作原理

自动测试控制与实时评估软件的自动化测控制功能主要运用在用户机测试任务的自动化运行方面。用户根据相应的试验模板，完成测试前的配置工作后，测试控制与评估软件即按照模板中规定的试验项目及测试参数自动完成所有项目的测试和分析评估以及报表生成。测试过程信息分类以日志文件形式进行保存，试验测试数据存储入数据库。自动化测试控制功能序列图如图2所示。

图2 自动化测试控制功能序列图

自动化测试控制方面关键要实现，在系统自动运行的同时，还要保证系统可靠和稳定的运行，设计该系统时，考虑了异常捕获机制，对可能出现的问题作出了相应的处理，防止系统在自动运行中出现错误。

该控制与评估软件有实时评估的能力，能够实时对测试数据进行解析、校对，完成对RDSS、RNSS等测试项目进行评估，评估完成后自动生成测试报告。该软件能够根据被测用户机的测试结果，与数据仿真软件中相同仿真时间下的仿真数据进行比对，用特定的数学处理算法，将测试结果与仿真数据做比对和计算，实时作出评估结论。每个项目测试完成自动给出处理报告。

3 导航接收机自动测试控制设计

试验控制与评估软件结合自动化运行控制、脚本化编辑、异常处理机制等技术实现了测试控制的自动化。

用户选择测试任务的自动化测试开始后，试验控制与评估软件读取试验项目模板获取相应的试验项目信息。根据试验项目列表顺序进行每一个单项试验项目的自动化运行。单项试验项目在自动化运行过程中如果遇到异常，则提示相应的错误信息并退出当前试验项目进入下一个试验项目的自动化运行。每一个单项试验项目自动化运行结束后自动测试控制函数检查试验项目列表指针是否为列表尾，如果不为试验项目列表尾则读取下一个试验项目ID开始下一项目的单项试验项目的自动化运行，如果试验项目列表指针指向列表尾则表示所有测试已经结束，测试自动化已运行完成，等待用户的下一步操作[6]。测试控制自动化运行流程如图3所示。

图3 测试控制自动化运行流程图

脚本化的测试项目模板是实现软件自动化运行的关键之一[7]。软件自动化测试就是自动执行试验脚本的步骤及内容的过程，在整个自动化测试的实现流程中，选择一种灵活可靠的试验脚本来进行自动化测试就成了其重要内容。测试项目模板使用脚本化的xml文件将试验项目的步骤和测试参数保存下来。它是软件实现自动化运行的基础。

试验控制与评估软件具备各分部分及设备的实时控制功能。在开放式试验环境中，试验控制与评估软件可以对每个部分及设备进行参数设置。实现独立控制每个分系统及设备的功能，并实时获得各分系统和设备的相应状态信息。系统实时控制的主要设备为：仿真信号源、被测导航接收机、转台等。

4 导航接收机评估方法分析

试验控制与评估软件根据用户机的功能和性能指标，深刻理解各个指标的涵义，依据每个指标的特点，选择科学、合理、准确的算法，保证评估算法的准确性[8]。

4.1 误码率和灵敏度的评估方法

误码率和灵敏度测试的核心问题是测试接收机在不同信号电平下导航电文接收误码率的问题[9]，因此，对于此项测试，软件解决的重点即是导航电文的解调和比对。测试开始后，测试控制模块接收用户机和数据仿真软件上报的电文信息，在处理数据的时候，先将导航电文传递给分析评估模块（接收机和数仿分系统上报的电文），接下来开始处理接收机上报的导航电文，然后对该帧电文里面的周内秒计数以及子帧编号进行解调处理，此时，也解调数据仿真软件形成的导航电文，找到与用户机上报电文相同的子帧，进行导航电文比对，按位处理，计算用户电文的误码率，最后把计算结果存储到数据库中，并按报表格式生成误码率测试报表，误码率和灵敏度的评估过程图如图4所示

图4 误码率和灵敏度实时评估过程图

4.2 测距精度的评估算法

测试启动后，测试控制模块接收数仿软件和接收机上报数据信息，该数据信息包含通道号、历元的伪距测量值、卫星号、接收机钟差等，分析评估模块在系统调度下启动，处理使用通道历元的伪距测量值，根据接收机报上来的接收机钟差以及历元信息，运用内插算法，计算出理论伪距值；并开始统计每个通道的伪距测量结果；然后计算各通道的伪距测量精度，最后完成评估结果的存储和测试报表的生成，测距精度的评估过程图如图5所示。

各个通道上报的伪距测算精度计算方法：

设接收机上报的伪距值为xi，j，i是通道号，j是采样时刻。

通常是第一个通道的伪距值作为基准，在采样时刻相同时，其余各个通道的观测值与基准通道里的伪距值分别做差，计算出来的结果，再减去通道间伪距差值。

式中，n为i通道和一通道伪距采样时刻相同的数量。

4.3 其他的实时评估方法

输出秒信号精度、双向零值、BPSK相位调制偏差和载波抑制、和单向设备时延的实时评估采用对样本值取均值，并把均值和指标要求进行比较的评估方法。

带外辐射功率、首次捕获时间和失锁重捕时间的实时评估对测试数据取最大值，并把最大值和指标要求进行比较。

5 结束语

导航接收机自动测试控制和评估技术的分析，依据测试项目不同，完成了接收机各项功能、性能的测试，并可以评估接收机各项指标是否合格，并自动生成测试报告。通过该研究，能够推动实现导航接收机测试更加标准和规范，为以后研制导航接收机以及生产导航接收机等提供有力保障，促进提升我国接收机技术水平及质量，从而有效确保装备的战斗力[10]。