功能可重构卫星载荷测试评估方法

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1、功能可重构卫星载荷测试评估方法　　摘要载荷测试评估是卫星载荷研制的重要组成部分，贯穿了卫星整个研制过程。本文基于功能可重构卫星载荷具有软件定义功能和功能可重构的特点，重点研究载荷测试评估方法，提出了具有针对性的测试流程和基于模糊数学理论的效能评估算法，并以某类功能可重够载荷为例，对测试流程和效能评估算法的使用进行了说明。文章最后对效能评估算法的优化和改进提出了想法和思路。　　【关键词】功能可重构卫星载荷测试流程效能评估　　功能可重构卫星载荷是以高度的模块化和系统结构的层次化为基础，采用开放化的系统架构和总线结构，最大限度地复用同类型的模块、部件

2、和元器件，强调多功能协同工作，各项指标平衡，通过数据融合达到综合应用性能指标最优。本文将重点研究功能可重构载荷指标测试流程的设计和效能评估方法。指标测试流程是基于对功能可重构载荷不同类型指标进行分类，分别映射入地面测试阶段、在轨测试阶段，要求映射关系准确、测试逻辑紧密。效能评估算法是基于模糊数学理论的模糊综合评价方法。本文最后，以某类功能可重构载荷为例，对设计出的指标测试流程和效能评估算法进行了说明，并对评估算法的改进提出了思路想法。　　1测试评估方案　　1.1测试评估环境组成　　测试评估环境由通用测试仪器、目标与环境模拟器、在轨配试系统、测试

3、评估软件四部分组成。测试评估环境各设备间通过通信总线相连，由测试软件控制完成载荷自动测试。测试评估环境组成如图1所示。测试评估环境各部分功能如表1所示。　　1.2测试流程设计　　对于在轨功能可重构的综合化卫星载荷，其测试内容应分为：载荷物理指标测试、载荷功能指标测试、载荷功能重构指标测试三类。测试流程应按照指标类型和测试场景两个维度进行分析。　　1.2.1按指标类型分析　　物理设备被不同功能软件调用，是功能实现的基础，所以物理指标测试应先行与其它测试。被测试的物理指标包括：天线指标（天线形式、工作频率、带宽、极化方式、EIRP、G/T、瞬时带宽

4、、灵敏度、波束覆盖范围等）；信号传输信道及交换指标（传输速率、误码率、通道幅度一致性、相位一致性、交换网络规模、交换容量、端口速率、传输时延等）；信号及数据处理指标（硬件架构、软件架构、输入＼输出能力、浮点运算能力等）；管理控制指标（系统监控能力、任务调度能力、数据存储能力等）；电源能力（充电功率、放电功率、充电时间、放电时间、输出电压、充放电循环次数、热耗等）。　　当物理设备经测试达到指标要求时，可开展载荷功能指标测试。功能实体是部署于物理设备上的功能软件，通过软件算法和功能管控借助不同载荷硬件实现用户需求的某类功能。被测试的功能指标包括例如

5、：信号侦查类功能指标（对象类型、瞬时带宽、定位精度）；微波成像类指标（系统灵敏度、分辨率/幅宽、定位精度）；通信、网络类功能（信息传输速率、传输体制、路由表容量、路由交换能力、支持协议类型、同时接入用户数量等）。　　当不同功能经测试达到指标要求时，可开展功能重构指标测试。功能重构过程由系统管控控制，涉及功能软件上注、功能软件卸载、功能软件加载、蓝图部署等内容。功能重构指标包括（任务调度种类、任务指令解译响应时间、任务切换响应时间等）。载荷指标测试流程―按指标类型分类如图2（a）所示。　　1.2.2载荷指标测试流程―按测试场景分类　　载荷指标测试

6、按测试场景划分为：地面有线测试、地面无线测试段、在轨测试。地面有线测试成本低、代价最小，原则上应对载荷物理、功能、重构等所有指标进行测试，及时发现软件、硬件问题，调整设计方案。地面无线测试基于对载荷在轨工作无线信道环境和配试对端状态的模拟，应重点对载荷天线指标、功能指标、功能重构指标进行测试。在轨测试关注点一是载荷功能指标，系统管控收集并下传各功能信号处理前、信号处理后、数据处理后等阶段遥测数据至地面中心，地面中心对数据进行分析、对比，及时更新、升级功能软件算法并上注至载荷。另外，在轨测试应验证载荷功能重构指标。载荷指标测试流程―按测试场景分类

7、如图2（b）所示。　　1.2.3?d荷指标与测试场景映射关系　　通过1.2.1和1.2.2节描述，可将不同类型指标测试映射入不同测试场景。其中，物理指标测试重点安排在地面有线和地面无线测试过程，是否需要在轨测试可由项目总体决定。功能指标测试重点安排在地面有线、地面无线测试和在轨测试。其中，地面有线测试通过信号直接注入方式测试功能算法有效性和系统管理控制能力。功能重构指标是由载荷管控硬件能力、任务调度算法、天地测控回路数传能力共同决定的，因此该指标测试应安排在全部测试场景。不同类型待测指标与测试场景的映射关系如图3所示。　　1.3效能评估算法　　

8、本文提出一种基于模糊数学理论的模糊综合评价方法，以量化的隶属度作为功能的效能评估值，通过对不同功能隶属度向量的加权计算得出系统效能评估结果。对系统进行