技术领域
[0001] 本
发明属于应答系统测试技术领域，特别涉及一种基于GPIB总线的应答系统的自动测试台及其测试方法。
背景技术
[0002] 应答系统主要包含
应答机、控制盒及
信号交联盒。应答机能对地面二次雷达发出的编码询问信号作出相应回答，并将解码后的信号通过发射机发出带有载机识别代码、飞行高度、危机等信息的应答信号送给地面二次雷达。同时，应答机能向控制盒发送自身自检、应答状态等信息。通过操作控制盒,能将工作模式、飞行呼号设置等信息发送给应答机。信号交联盒在整个系统中能对同频设备进行抑制，同时接受被抑制。应答系统主要用于辅助航空交通管制和机上的空中防撞系统(TCAS)。
[0003] 应答系统主要从第二次世界大战中开发的雷达敌我识别系统中演化而来。早在20世纪50年代航空界就开始使用二次雷达配合应答机进行通用航空和商用航空的航空管制。应答系统在现代信息化军事战场中发挥着巨大作用，同时也更有效的实现了
空中交通管制。不论是各国军方还是空管领域都越来越重视应答系统的发展。
[0004] 为保障应答机系统的研制、生产和日常维护活动，需要对应答机系统进行完备的功能、性能测试从而隔离系统故障。传统的测试方法主要采用专用及通用仪器进行测试环境搭建，再通过人为手动和总线控制的手段进行测试。具体为：首先，测试的
激励信号生成依赖于专用的测试仪器，甚至专用的激励信号输出设备；再通过专业测试人员(清楚应答系统工作原理并能熟练操作专用仪器)人工方式进行专用仪器和控制设备及被测设备之间复杂的
电缆连接；接着通过人工操作控制界面及仪器控制面板，反复观察被测设备上的各类指示及仪器上显示的测试结果进行人工判断，如果测试步骤出现操作错误，则又重新开始整个人工测试过程。有时如需单独测试控制盒或信号交联盒，还需要断开与应答机的连接，接上专用测试电缆，从外部单独供电，按要求输入测试信号进行人工测试。这种传统测试方法主观性强、测试效率低下、不灵活，而且大部分操作步骤复杂、耗时长，往往在耗费大量的时间、人
力和物力情况下还导致测试效率低下，由于测试人员不同，还可能造成人为测试误差，即使使用同型号的测试仪器和测试人员，也可能因为测试电缆反复测试和拧取造成电缆损耗增大甚至损坏，以致测试结果不准确，从而导致故障
定位错误。这种情况下还需有经验的测试人员反反复复检查测试，测试效率更低。若在批量测试期间，就会严重影响测试进度。
[0005] 由此，传统的测试方法中，测试仪器数量多、体积大、成本高，测试环境搭建复杂、测试项目多、测试步骤繁琐、测试方法复杂、测试人员要求高和被测设备互相制约的影响，导致测试工作效率大大降低、人工测试造成不可避免的误差以至于测试准确率得不到保障。面对日趋复杂的测试需求,如何在有效的降低测试成本
基础上，提高测试效率及测试的准确率，显得尤为重要。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于：针对传统应答系统的功能、性能测试主要依赖专业测试人员的工程经验、复杂的测试环境搭建及繁琐的测试步骤，大部分测试项全程靠人工操作、记录和分析，效率低下、成本高，特别是面临专业测试人员缺乏和批量测试时，严重影响应答系统功能、性能的测试效率和准确度的技术问题，本发明提供一种基于GPIB总线的应答系统的自动测试台。
[0007] 本发明提供的一种基于GPIB总线的应答系统的自动测试台，包括机柜及设置在机柜内部的工控计算机、直流稳压
电压、应答测试仪、S模式测试组件和控制分机；所述机柜上设置有连接工控计算机的
人机交互设备；所述工控计算机含有GPIB卡和数字示波器卡，一方面信号连接控制分机，另一方面又通过GPIB总线分别连接应答测试仪和S模式测试组件，并且所述工控计算机上运行有测试
软件；所述应答测试仪和S模式测试组件均与控制分机信号连接；所述控制分机用于将自动测试台与应答系统的各被测设备进行信号连接。
[0008] 其中，所述控制分机包括电源模
块、信号控制处理模块和天线切换
开关；所述电源模块用于连接电源并为应答系统的各被测设备提供相应工作电压；所述信号控制处理模块用于处理
控制信号；所述天线切换开关用于控制上天线、下天线通道选通。
[0009] 其中，所述工控计算机还连接有
打印机，用于打印测试结果。
[0010] 其中，所述工控计算机与控制分机通过RS232串口信号连接。
[0011] 其中，所述机柜为采用单人双工位设计的琴键式机柜。
[0012] 本发明还提供一种基于GPIB总线的应答系统的自动测试台的测试方法，所述测试方法为利用上述的自动测试台对应答系统的各被测设备进行测试，包括如下步骤：
[0013] (1)应答机的测试步骤；
[0014] (2)控制盒的测试步骤；
[0015] (3)信号交联盒的测试步骤。
[0016] 其中，应答机的测试步骤包括：
[0017] 在测试软件中根据应答机的测试要求确定测试项目；
[0018] 工控计算机通过GPIB总线输出控制信号设置应答测试仪和S模式测试组件的上电要求及工作模式要后通过上天线、下天线与应答机交联，并产生应答机工作需要的离散信号和429信号，使应答机正确应答询问；
[0019] 应答测试仪和S模式测试组件对应答机进行
数据采集，获得采集的功能、性能参数，并由工控计算机通过GPIB总线获取；
[0020] 测试软件将工控计算机获取的应答机的功能、性能参数与预先设定的合格判据进行对比分析，给出应答机的功能、性能参数是否合格的判定结果。
[0021] 其中，控制盒的测试步骤包括：
[0022] 所述测试软件设置有模拟控制盒的虚拟控制盒界面；
[0023] 操作控制盒，通过控制分机读取控制盒的输出数据；
[0024] 所述虚拟控制盒界面根据控制盒的输出数据显示控制盒的操作变化；
[0025] 通过观测控制盒的操作变化并与实际的控制盒操作对比分析得到控制盒的测试结果。
[0026] 其中，信号交联盒的测试步骤包括：
[0027] 在测试软件中根据信号交联盒的测试要求确定测试项目；
[0028] 测试软件按照测试项目模拟产生其他同频段设备工作
输出信号；
[0029] 通过控制分机检测信号交联盒的输出信号，并由工控计算机获取；
[0030] 测试软件通过工控计算机获取的信号交联盒的输出信号与预先设定的合格判据进行对比分析，给出信号交联盒是否合格的判定结果。
[0031] 其中，所述测试软件中设置有报表界面，用于通过显示屏展示被测设备的测试结果。
[0032] 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
[0033] 1、本发明以通用仪器/仪表(应答测试仪、S模式测试组件和直流稳压电源)为测量工具，配合GPIB的总线控制技术，通过GPIB总线实现了对仪器/仪表的自动控制，能同时对应答系统的应答机、控制盒和信号交联盒等配套设备进行完备的功能、性能测试，解决了传统测试中，复杂的测试环境重复搭建的繁琐，降低了搭建测试环境过程中的人力、物力、财力的成本；同时提高了对应答系统的测试效率和准确率。
[0034] 2、本发明的测试台可根据实际需求选择被测对象，并不受应答系统里其他设备制约，可以同时测试或独立测试应答系统里的被测设备。解决了生产过程或外厂维护中，配套设备不齐导致无法正常测试的情况。同时也减少了测试过程中重复搭建测试环境造成的人力、物力的损耗。
[0035] 3、本发明的测试台，测试
接口集中在控制分机面板，测试所需的信号线集成度高，大部分集成在机柜里。需要的测试电缆数量少，相对集中，标示简单明了，连接简便快捷。
附图说明
[0036] 本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
[0037] 图1是本发明的基于GPIB总线的应答系统的自动测试台的原理
框图。
[0038] 图2是本发明的机柜的背面示意图。
[0039] 图3是本发明的工控计算机测试连接框图。
[0040] 图4是本发明的应答测试仪和S模式测试组件测试连接框图。
[0041] 图5是本发明的控制分机测试连接框图。
[0042] 图6是本发明的控制分机测试原理框图。
[0043] 图7是本发明的应答机测试原理框图。
[0044] 图8是本发明的控制盒测试原理框图。
[0045] 图9是本发明的信号交联盒测试原理框图。
具体实施方式
[0046] GPIB是
控制器和可编程仪器之间通信的一种总线协议，因其使用简单、传输速率高而被广泛应用。GPIB接口是目前最常用、最成熟的智能仪器的接口。GPIB总线的关键特点表现为：高性能、高可靠性和高效率。主要应用于测试、测量与控制应用方面。可以通过一条总线互相连接若干台仪器，把多台仪器有效的组合到一起,形成一个高效的自动测试系统,监控所有设备的工作。
[0047] 本发明中的自动测试台就是利用一台工控机通过GPIB来实现对专用及通用测试仪器的功能控制，并配合控制分机工作，组成高效的自动测试系统，完成单台仪器执行不了的许多功能,实现对仪器资源的共享、控制和数据的处理及分析，实现对应答系统里不同设备的功能、性能测试，从而使我们的测试工作更快捷、简便、精确和高效，测试范围更广。
[0048] 如图1所示，本发明的提供的一种基于GPIB总线的应答系统的自动测试台，包括机柜及设置在机柜内部的工控计算机、直流稳压电源、应答测试仪、S模式测试组件和控制分机；所述机柜上设置有连接工控计算机的人机交互设备；所述工控计算机一方面信号连接控制分机，另一方面又通过GPIB总线分别连接应答测试仪和S模式测试组件，并且所述工控计算机上运行有测试软件；所述应答测试仪和S模式测试组件均与控制分机信号连接；所述控制分机用于将自动测试台与应答系统的各被测设备进行信号连接。
[0049] 以下对本发明的自动测试台的每个部分进行详细描述：
[0050] (1)机柜
[0051] 如图2所示，所述机柜为采用单人双工位设计的琴键式机柜，符合人体工程学原理。所述机柜上设置人机交互设备，包括显示屏、
键盘和
鼠标。其中，显示屏为机柜的上方左侧安装的19英寸嵌入式显示器，键盘和鼠标采用常用型号设置在机柜的面板上。机柜的右侧上方装19英寸仪表和控制分机。右侧下方设计19英寸
角柜，用于安装工控计算机和直流稳压电源。后开
门设计便于设备维护及线缆管理，并考虑
散热设计。
[0052] 本发明主要将所需的测试仪表/仪器和控制分机固定在测试台的机柜中，从机柜后面实现设备间的线缆连接。为了测试方便，选择了自带测试
台面的琴键式机柜，大大改善了测试环境的复杂程度及测试台面的整洁程度。
[0053] (2)工控计算机
[0054] 如图3所示，所述工控计算机是测试软件的驻留平台，其运行的
操作系统可以是常用的Windows操作系统，如WindowsXP。所述工控计算机还运行有
数据库，主要用来管理测试台本身和被测设备的测试参数及故障数据信息等。工控计算机的工作原理为面向测试人员，整体调动整个测试产品的工作，配合完成对被测设备的外部信号的模拟、测试数据的读取、测试流程的控制、测试结果的判定、测试数据的保存以及各项其他测试流程的调度，测试人员通过对工控计算机上测试软件的控制，来完成整个测试产品的控制，最终完成设备测试。
[0055] (3)直流稳压电源
[0056] 考虑到测试自动化设计，该直流稳压电源需具备接受GPIB控制的功能，其采用轨道式安装方式放置在机柜内，可根据使用需求拆卸利用。
[0057] (3)应答测试仪和S模式测试组件
[0058] 如图4所示，所述应答测试仪是一个以
微处理器为基础的测试设备，用于完成应答机(现代ATC应答机)的测试。S模式测试组件支持新型S模式数据链。应答测试仪和S模式测试组件两者配合可以完成S模式应答机的全面测试。本
实施例中，S模式测试组件经由应答测试仪使用IEEE-488GPIB远程控制，根据测试需要产生询问脉冲和差分
相移键控(DPSK)调制信号，进而模拟一个具有ATCRBS/S模式功能的二次监视雷达(SSR)地面站，用于完成空中交通管制雷达信标系统(ATCRBS)和S模式应答机的测试。
[0059] (4)控制分机
[0060] 如图5-6所示，所述控制分机用于提供所有被测分机的
硬件连接，可以输出符合接口协议要求的429/422格式高度信息；输出符合接口协议要求的TTL电平的故障信息、指示灯信息等；检测被测设备输出的TTL格式控制信息；检测结果通过RS232串口上报到工控计算机中测试软件的
人机界面显示。
[0061] 所述控制分机包括电源模块、信号控制处理模块和天线切换开关；
[0062] 所述电源模块用于连接电源并为应答系统的各被测设备提供相应工作电压；其中，连接的电源可以是外部交流供电或直流稳压电源。
[0063] 所述信号控制处理模块用于处理控制信号；如工控计算机产生测试所需的参数信息，通过RS232串口通信输出到控制分机的信号控制处理模块；信号控制处理模块对429或422接口协议解包后按要求产生被测设备所需的激励信号，如429信号或422信号、离散信号、TTL信号等；并对被测设备输出的响应信号进行检测并上报测试结果。
[0064] 所述天线切换开关用于控制上天线、下天线通道选通，可以实现被测设备为应答机时的信号交联。
[0065] 通过上述对本发明的自动测试台的每个部分的详细描述内容可知，各部分之间具备信号通信，应当具备相应的
通信接口，主要分类包括：上下天线TNC接口、检测接口、测试接口、通讯接口和电源接口。对外接口主要设计在控制分机前、后面板，考虑到操作方便，将除通讯接口、电源接口之外的其他接口都在控制分机前面板上，如表1、表2所示。
[0066] 表1，控制分机前面板主要接口功能简介：
[0067]
[0068]
[0069] 表2，控制分机后面板主要接口功能简介：
[0070]
[0071] 本发明还提供一种基于GPIB总线的应答系统的自动测试台的测试方法，所述测试方法为利用
权利要求1所述的自动测试台对应答系统的各被测设备进行测试，包括如下步骤：
[0072] (1)应答机的测试步骤；
[0073] (2)控制盒的测试步骤；
[0074] (3)信号交联盒的测试步骤。
[0075] 其中，测试流程主要为：
[0076] 在测试软件中根据应答系统被测设备的测试要求确定测试项目；
[0077] 工控计算机输出控制信号使应答测试仪、S模式测试组件和控制分机模拟产生被测设备在不同工作状态下所需的
射频信号、429/422/232总线信号和TTL信号，触发被测设备能够脱离应答系统单独工作；
[0078] 数字示波器卡、应答测试仪、S模式测试组件和/或控制分机对被测设备进行数据采集，获得采集的功能、性能参数，由工控计算机通过232串口获取；
[0079] 工控计算机将获取的被测设备的功能、性能参数与预先设定的合格数据进行对比分析，给出被测设备的功能、性能参数是否合格的判定结果。
[0080] 如图7所示，(1)应答机的测试步骤包括：
[0081] 在测试软件中根据应答机的测试要求确定测试项目；
[0082] 工控计算机通过GPIB总线输出控制信号设置应答测试仪和S模式测试组件的询问模式和要求后通过上天线、下天线与应答机交联，并产生应答机工作需要的离散信号和429信号，使应答机正确应答询问；
[0083] 应答测试仪和S模式测试组件对应答机进行数据采集，获得采集的功能、性能参数，并由工控计算机通过GPIB总线获取；
[0084] 测试软件将工控计算机获取的应答机的功能、性能参数与预先设定的合格判据进行对比分析，给出应答机的功能、性能参数是否合格的判定结果。
[0085] 如图8所示，(2)控制盒的测试步骤包括：
[0086] 所述测试软件设置有模拟控制盒的虚拟控制盒界面；
[0087] 操作控制盒，通过控制分机读取控制盒的输出数据；
[0088] 所述虚拟控制盒界面根据控制盒的输出数据显示控制盒的操作变化；
[0089] 通过观测控制盒的操作变化并与实际的控制盒操作对比分析得到控制盒的测试结果。
[0090] 如图9所示，(3)信号交联盒的测试步骤包括：
[0091] 在测试软件中根据信号交联盒的测试要求确定测试项目；
[0092] 测试软件按照测试项目模拟产生其他同频段设备工作输出信号；
[0093] 通过控制分机检测信号交联盒的输出信号，并由工控计算机获取；
[0094] 测试软件通过工控计算机获取的信号交联盒的输出信号与预先设定的合格判据进行对比分析，给出信号交联盒是否合格的判定结果。
[0095] 本发明的测试方法大大降低对测试人员的要求，有效的提高了测试效率和准确率，遇到批量测试，更是展现出自动测试的优势。
[0096] 为了直观显示上述应答机、控制盒和信号交联盒的测试结果，所述测试软件中设置有报表界面，用于通过显示屏展示被测设备的测试结果。同时，所述自动测试台还包括与工控计算机连接的打印机，用于打印被测设备的测试结果。需要注意的是，采集的数据以及测试结果生成的报表等可以通过工控计算机进行存储。
[0097] 为了提高安全性，可以在工控计算机的测试软件中设置用户权限管理机制和日志功能，使得测试数据可靠。
[0098] 另外，从需求和成本出发，在测试环境的组建过程中，本发明选用的采用GPIB总线与专用仪表通信，配合工控机机组建测试环境。因此也可基于虚拟仪器技术，采用基于虚拟仪器技术的模块化硬件也能进行测试环境组建，从而达到测试目的
[0099] 通过上述内容可知，本发明具有的有益效果如下：
[0100] 1、本发明以通用仪器/仪表(应答测试仪和S模式测试组件)为测量工具，配合GPIB的总线控制技术，通过GPIB总线实现了对仪器/仪表的自动控制，能同时对应答系统的应答机、控制盒和信号交联盒等配套设备进行完备的功能、性能测试，解决了传统测试中，复杂的测试环境重复搭建的繁琐，降低了搭建测试环境过程中的人力、物力、财力的成本；同时提高了对应答系统的测试效率和准确率。
[0101] 2、本发明的测试台可根据实际需求选择被测对象，并不受应答系统里其他设备制约，可以同时测试或独立测试应答系统里的被测设备。解决了生产过程或外厂维护中，配套设备不齐导致无法正常测试的情况。同时也减少了测试过程中重复搭建测试环境造成的人力、物力的损耗。
[0102] 3、本发明的测试台，测试接口集中在控制分机面板，测试所需的信号线集成度高，大部分集成在机柜里。需要的测试电缆数量少，相对集中，标示简单明了，连接简便快捷。
