一、方案概述

整星测试是卫星研制过程中承上启下的关键环节。本方案以卫星地面智能综合测试系统的建设为主线，阐述系统总体架构、智能测试设计与实施效果：该系统采用分布式架构与智能ICD技术，实现整星地面测试的并行化、智能化与数据集中管理。

整星集成测试覆盖星务、能源、测控、姿轨控、载荷等分系统，测试项目多、数据量大、接口关系复杂，且研制周期短、任务重，不可能采用串行流水式测试。传统模式存在测试序列开发门槛高、自动化用例固化、顺序测试效率与设备利用率低、测试数据分散难以集中分析等不足。因此，需建设并行化、智能化、标准化、集中化的通用测试系统。

关键技术包括软件动态重构（无需编码与编译即可重设界面、装配组件）、测试计划管理（测试依据文件、计划、接口关系与数字签名的版本管理与变更追踪）、分布式测试（子操作台独立测试、主操作台集中控制，两星并行可扩展）、数据管理分发、智能ICD（架构软件实现静态功能，数据库定义被测对象信息实现动态功能）与AI增强判读运维（大语言模型多参数联合判读与知识图谱推理，提供AI问答助手与脚本辅助生成）。

国科环宇以自研LXI智测终端与SmartATE软件平台为基础，可快速构建复杂装备自动化测试系统。前端采用 LXI 智测终端系列产品，覆盖1553B、RS422/RS485、AD、DA、DI、OC、CAN、DIO 等接口；SmartATE具备ICD设计管理（18000条/秒）与自动判读建模（15000条规则/秒、30 秒内生成报告），软件形成专利 15 项，已在卫星产线、卫星整星、星载/站载/弹载电子设备等场景应用。

二、总体架构

2.1 三级架构设计

卫星地面智能综合测试系统由监控中心和数据中心组成，监控中心采用三级结构：第一级为前端专用测试设备，由各分系统专用与通用测试设备组成，将系统电气信号转化为数字信号并经局域网传送至总控设备；第二级为总控设备，由主测试计算机（MTP）、数据库服务器、网络设备（万兆交换机）、操作控制台等组成，完成测试数据与指令的转发服务及辅助测试功能；第三级为总控测试应用层，由测试操作软件包构成，实现测试过程管理、数据处理与验证、实时测试控制及数据归档查询。

前端设备为分布式并联结构，前端和总控通过局域网实现时间统一与资源共享。主测试计算机（MTP）是总控设备（OCOE）的核心，负责测试前数据库准备（监显表、测试程序库、图形库、指令块定义等）、测试中数据处理与状态控制。

图 1  卫星地面智能综合测试系统框图

图 2 测控大厅效果图

2.2 系统组成

上述设备按三级架构组织：前端设备完成被测信号采集与激励，总控设备完成数据与指令的转发与集中管理，测试应用层软件实现测试过程管理、数据处理与数据归档查询。

表 1  系统组成说明表

三、智能测试设计

3.1 测试任务规划与调度

为满足多星、多级别、并行测试要求，系统对测试依据文件、测试计划调度、流程信息、接口关系及数字签名等进行版本管理，并实现需求变更追踪。

3.2 自动化测试与判读

在满足测试需求的前提下，经配置测试细则可实现一键测试及报告输出：系统根据测试序列、判读结果与诊断结果自动完成任务，对异常数据给出故障诊断报警。自动判读根据测试需求与测试模型自动生成判读模型，建模分为指令识别与判读规则提取，生成标准模型（常规判读）与误差模型（区分系统误差与产品故障）：系统误差自动多次测量取平均，产品故障交由故障诊断软件初步诊断。在此基础上，判读工具引入大语言模型（AI）能力，由单参数越限判断升级为多参数联合判读与联合分析，并结合知识图谱进行关联推理，进一步提升判读结果的全面性与准确性。

图 3  整星测试闭环工作原理

3.3 故障诊断与报告生成

系统采用专家系统方式，自动生成与测试任务对应的故障诊断策略，加载后实现测试结果的故障诊断，为异常数据处理提供初步结论，并可对异常数据定义不同报警等级。系统可根据测试结果与判读结果自动生成指定模板的测试报告，并根据预期结果与故障诊断结论自动生成诊断报告。

3.4 多星并行测试

多星并行测试是多星分布式测试平台的核心能力。随着星座组网与批产研制对测试效率提出更高要求，传统单星串行测试模式已难以满足需求。系统采用分布式并联架构，支持两颗卫星同时测试，并可通过增加测试前端扩展至六颗或更多卫星，同一时段内的测试量较传统顺序测试提高 50% 以上。

硬件方面，系统前端采用国科环宇 LXI 智测终端系列，基于标准 LXI 总线将硬件划分为独立的功能模块单元，各卫星对应独立的测试前端与硬件通道，互不干扰；终端支持单台使用与多台部署，可根据并行测试规模灵活增减，具备良好的可扩展性。

软件方面，系统参考 ABBET 标准（IEEE-1226）构建分层、模块化开放式架构，并行测试时通过调用镜像的方式复用功能模块；测试模型管理、数据分析判读、测试结果存储等均支持多任务处理。不同卫星对应各自的 ICD 与指令，用户登录后选择相应卫星的测试指令并连接对应测试前端，即可建立独立的测试任务，保证各任务相互独立，同时提供多任务间数据交互接口。

调度方面，各并行测试前端经以太网连接对应的子操作控制台，子操作台与单颗星的测试前端一一对应；主操作控制台负责统一控制与管理各前端，通过建立多个测试任务并行执行多个测试细则，实现集中管理与分散控制相结合，从而在保证测试独立性的同时大幅缩短测试周期、提高测试设备利用率。

3.5 在轨运维

在轨数据支持系统面向在轨数据管理分析，以数据中心（数据库／应用／FTP 服务器）为核心，支持在轨遥测／遥控数据的导入与存储，并与地面测试数据统一管理、集中分析，配套数据管理与挖掘分析软件。

四、实施效果

系统由整星综合测试平台、多星分布式测试平台与在轨数据支持系统三部分构成，整体部署于测试大厅（监控中心 + 数据中心），实现整星测试的并行化、智能化与数据集中管理。关键量化指标达成情况如下表所示。

表 2  系统主要量化指标

4.1 多星分布式测试平台成效

• 并行规模：由单星串行测试提升至 2 星并行，并可扩展至 6 颗或更多；同一时段内测试量较传统顺序测试提高 50%。
• 数据吞吐：单星数据流量约 1500Mbps、双星约 3000Mbps，万兆以太网余量充足。
• 设备形态：前端采用 LXI 智测终端，单设备 1U、半插宽 220mm、深度 210mm、重量不大于 1.5kg，支持单台使用与多台部署，装机密度与维护便利性显著提升。
• 机架安装：全 19 英寸标准安装，安装高度不大于 1.5m。

4.2 智能化与 AI 成效

• 一键测试与自动判读：自动判读达 15000 条规则/秒，30 秒内自动生成判读报告；ICD 数据库写入速度达 18000 条/秒。
• AI 增强判读：引入大语言模型实现多参数联合判读与联合分析，并结合知识图谱进行关联推理，判读结果更加全面、精准。
• AI 测试运维：提供测试 AI 问答助手与脚本辅助生成工具，降低操作门槛、缩短测试准备时间，提高测试实施效率。
• 系统性能：开机至正常工作 ≤30s、用户登录 ≤5s、软件支持网络节点 ≥120 个，且性能不随节点数量增加而下降。

4.3 可靠性与维修性成效

系统通过硬件备份设计、可靠性认证产品选用以及软件过程管理与特殊可靠性保证功能（高可靠性数据库、关键数据冗余备份、性能冗余、无损故障恢复），实现如下可靠性与维修性指标。

表 3  可靠性与维修性指标

五、综合效益与结论

• 效率效益：测试量提高 50%；一键测试与脚本辅助生成显著缩短测试准备时间。
• 质量效益：自动判读 15000 条规则/秒，减少人为错误；故障智能分析提升异常数据处理能力。
• 人员效益：测试序列开发无需软件编程技能，降低对测试人员的技能要求。
• 自主可控：软件形成专利 15 项，实现自主可控；LXI 测试终端实现器件级全国化。
• 在轨支持：在轨数据支持系统支持在轨遥测/遥控数据导入与存储，与地面测试数据统一管理、集中分析，形成测试数据全生命周期管理能力。

综上，系统在并行规模、测试效率、智能化水平、可靠性与自主可控等方面均达到设计要求，有效提升了整星测试的效率、质量与通用性。