應(yīng)答器生產(chǎn)測試系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

趙偉宏+閆熠+肖茂波

摘 要：文章基于SUBSET 085的標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)計研制了一種應(yīng)答器生產(chǎn)過程中的測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)將測試設(shè)備與自動測試軟件有機(jī)結(jié)合，快速完成應(yīng)答器性能指標(biāo)的全面測試工作。實(shí)際應(yīng)用表明，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠，易擴(kuò)展，在很大的程度上提高了應(yīng)答器生產(chǎn)過程中的測試效率。

關(guān)鍵詞：應(yīng)答器；測試系統(tǒng)；SUBSET 085

1 概述

應(yīng)答器是一種基于點(diǎn)式信息的安全傳輸系統(tǒng)，被廣泛的應(yīng)用于高速鐵路和地鐵線路的線路參數(shù)、進(jìn)路參數(shù)和臨時限速等信息的地-車信息傳遞，是高速鐵路和地鐵線路信號控制系統(tǒng)的重要組成部分。為實(shí)現(xiàn)車間生產(chǎn)測試的自動化，根據(jù)應(yīng)答器的測試項(xiàng)目，研制開發(fā)出一套適應(yīng)企業(yè)需要的應(yīng)答器產(chǎn)品測試軟件。實(shí)現(xiàn)了自動生成測試流程、單步測試項(xiàng)提示信息、燒寫程序自動下載、測試記錄管理，自動生成電子記錄等。

2 測試原理及測試內(nèi)容

應(yīng)答器是一種基于電磁耦合原理實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑O(shè)備，當(dāng)列車接近應(yīng)答器時，應(yīng)答器得到來自天線單元磁場強(qiáng)度的不斷加強(qiáng)，當(dāng)磁場強(qiáng)度大到足夠激活應(yīng)答器時，應(yīng)答器被激活，開始向上發(fā)送上行鏈路信號。

（1）應(yīng)答器諧振測試是因?yàn)榱熊嚨撞康腂TM天線始終向下[1]發(fā)送27.095M射頻能量信號，用于激活應(yīng)答器，所以應(yīng)答器諧振在27.095M左右時應(yīng)答器產(chǎn)生的感應(yīng)電流最大，應(yīng)答器現(xiàn)場運(yùn)行狀態(tài)最好。

（2）應(yīng)答器I/0特性測試主要是測試天線輻射不同的磁通量時，環(huán)繞應(yīng)答器基準(zhǔn)區(qū)域線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小。當(dāng)天線輻射到應(yīng)答器基準(zhǔn)區(qū)的總磁通量超過？準(zhǔn)d1時，應(yīng)答器被激活并以固定的傳輸方式開始工作。此時，來自應(yīng)答器的磁場強(qiáng)度應(yīng)高于電流IU1所代表的磁場強(qiáng)度。當(dāng)天線輻射到應(yīng)答器基準(zhǔn)區(qū)的總磁通量超過？準(zhǔn)d2時，此時，來自應(yīng)答器的磁場強(qiáng)度[2]應(yīng)高于電流IU2所代表的磁場強(qiáng)度。當(dāng)天線輻射的磁通量增大時，應(yīng)答器以飽和方式運(yùn)行，上行鏈路的磁場強(qiáng)度大體恒定不變。具體參數(shù)如表1：

（3） 應(yīng)答器接口測試主要是測試不同的接口性能，如接口A信號特性，接口C（LEU設(shè)備通信接口）信號特性。

（4） 應(yīng)答器啟動時間測試是應(yīng)答器接收到足夠強(qiáng)的能量信號時，開始啟動發(fā)送上行連續(xù)信號的時間小于150us。

3 測試系統(tǒng)的設(shè)計

根據(jù)測試原理及測試內(nèi)容，并考慮到整個系統(tǒng)設(shè)計的思想和生產(chǎn)人員自動化測試便捷性，該系統(tǒng)的主要功能如下：

系統(tǒng)具有應(yīng)答器頻點(diǎn)測試、啟動時間測試、IO測試、27M諧振測試、應(yīng)答器報文讀寫測試、有源應(yīng)答器功能測試等。

系統(tǒng)對LEU設(shè)備和應(yīng)答器讀寫設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格的時間控制，完成激勵信號的發(fā)出到測試數(shù)據(jù)采集的閉環(huán)處理。

系統(tǒng)具有對測試過程的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，運(yùn)算、處理、保存等功能，對實(shí)際測試結(jié)果與預(yù)期結(jié)果相比較發(fā)現(xiàn)測試對象是否正確，并生成相應(yīng)的測試報告。

系統(tǒng)應(yīng)嚴(yán)格按照測試計劃來進(jìn)行，避免測試的隨意性，建立完善的任務(wù)調(diào)度功能。使用多線程技術(shù)，基于任務(wù)的同步與異步的通訊方式使系統(tǒng)達(dá)到并發(fā)同步的環(huán)境，并提高系統(tǒng)的容錯能力和自恢復(fù)能力。應(yīng)具有可靠性，采用易于擴(kuò)展的軟硬件配置，便于系統(tǒng)的維護(hù)和升級。

系統(tǒng)有硬件和軟件兩大部分組成。硬件是系統(tǒng)工作的基礎(chǔ)，主要完成對測試信號的生成、應(yīng)答器上傳信號的采集、傳輸?shù)?。軟件是系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)軟件主要實(shí)現(xiàn)儀表的控制、數(shù)據(jù)采集處理和計算等功能。

4 測試系統(tǒng)硬件環(huán)境

測試系統(tǒng)的硬件構(gòu)成如圖1所示，由測試天線、功率計、矢量分析儀、信號發(fā)生器、濾波器等組成。

5 測試系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件模塊化是本測試系統(tǒng)軟件設(shè)計開發(fā)的思想，結(jié)合面向?qū)ο笏枷?，系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計模式，使得整個軟件的功能模塊相對獨(dú)立，有利于系統(tǒng)軟件的擴(kuò)展和維護(hù)并且也提高了軟件的可靠性和可復(fù)用性。系統(tǒng)軟件設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖，軟件以算法根本對硬件設(shè)備儀表進(jìn)行實(shí)時控制和數(shù)據(jù)采集。利用強(qiáng)大的計算機(jī)處理能力和分析能力來實(shí)現(xiàn)對整個產(chǎn)品測試流程的自動化。

總體架構(gòu)：

按照系統(tǒng)的功能要求，測試系統(tǒng)軟件設(shè)計包括用戶管理層、邏輯執(zhí)行層和驅(qū)動層3個層次，如圖2所示，采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，每個模塊完成不同功能。

（1） 用戶管理層是組織好用戶界面與邏輯執(zhí)行層之間的關(guān)系，用戶使用系統(tǒng)的唯一入口，首先用戶界面必須將系統(tǒng)中的一些相關(guān)信息進(jìn)行展示，這些信息可能包括，用戶登錄、提示信息、權(quán)限管理、測試項(xiàng)目、參數(shù)設(shè)置等。并將通過使用者的操作指令下達(dá)到邏輯執(zhí)行層。

（2） 邏輯執(zhí)行層的功能是按照定制的算法執(zhí)行應(yīng)答器測試項(xiàng)目，通過控制具體儀器或者設(shè)備，完成測試所需的激勵信號，同時對返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理、分析，并生成測試報告。

（3）驅(qū)動層即硬件測試環(huán)境中的儀器設(shè)備驅(qū)動，主要是將執(zhí)行層的控制命令轉(zhuǎn)化為儀器設(shè)備可識別的指令通過總線傳遞給儀器設(shè)備，再將儀器的測試結(jié)果返回給執(zhí)行層用于數(shù)據(jù)分析。

6 應(yīng)用與結(jié)論

本文提出的應(yīng)答器生產(chǎn)測試系統(tǒng)，能夠基于SUBSET-085的測試要求，自動完成應(yīng)答器生產(chǎn)過程中的各種性能測試工作。該系統(tǒng)具有測試實(shí)時性、可靠性強(qiáng)、自動化程度高的特點(diǎn)，系統(tǒng)的使用有利于生產(chǎn)效率的提高，并為產(chǎn)品的質(zhì)量提供了技術(shù)保障。同時測試過程和結(jié)果表明，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。

參考文獻(xiàn)

[1]SUBSET-036-v241.FFFIS for Eurobalise[S].2007.

[2]SUBSET-085-v222.FFFIS for Eurobalise[S].2007.