系统测试方法（精选12篇）
系统测试方法 篇1
0 引言
下一代广播电视网(Next Generation Broadcast, NGB)目标是向用户提供高清、标清、数字视音频、高速数据接入和话音等三网融合服务，对于促进信息和文化产业发展和提高国民经济和社会信息化水平具有重要意义。而HINOC技术适用于有线电视体系楼宇内的无源同轴电缆网络，可在现有的分支分配器和同轴电缆线路上提供高速的数据接入，对户内现有的有线电视网络布线改动较小，因此是理想的三网融合“最后一公里”接入网的实现方案。
HINOC作为一种新提出的具有我国自主知识产权的接入技术，目前还没有相关的测试技术研究和测试设备。国内网络测试领域起步较晚，技术相对落后，大部分网络测试市场被国外一些知名的测试设备公司，如安捷伦、安立、福禄克等占领。因此，为促进HINOC技术研究的进一步深入，推动产业发展，对HINOC测试技术进行深入研究并研发测试设备势在必行。
1 HINOC技术原理简介
HINOC系统利用现有的有线电视同轴电缆网络，实现高性能的宽带双向数据传输。HINOC系统采用OFDM技术，将单个频率选择性衰落信道划分为若干个相互正交的平坦子信道，并在每个符号前插入循环前缀作为时域保护间隔[1]。HINOC系统的单信道带宽为16MHz，单信道速率可达112Mbps。在750MHz～1006MHz的频率范围内(在不干扰现有有线电视频段基础上，初步选择此频段，实际使用中，HINOC完全可向低频段兼容)支持16个子信道，物理层频带利用率高达7bit/s/Hz。HINOC系统支持自适应调制模式，有九种可选的数字调制方式，最高调制方式为1024QAM。它采用高编码效率的BCH截短码，可以达到10-9以下的误码性能[2]。HINOC系统的其它性能包括能够支持邻信道信号传输，信号可跨越分支分配器，传输距离大于100米等[3]。
2 HINOC测试指标分析
HINOC系统初步设计实现工作在750MHz～1006MHz的频率范围，因此射频指标的测试必不可少，射频参数测试指标主要包括：最大输出功率、最小输出功率、占用带宽(OBW, Occupied BandWidth)、频谱发射模板、相邻频道泄露功率比 (Adjacent Channel Leakage Ratio) 。其中占用带宽指在所分配的信道频率为中心的发射频谱内99%的积分功率所对应的频宽带宽，这个测试用于验证发射频谱是否集中在所要求的带宽内。相邻频道泄露功率比是指信道工作中心频率处的平均功率与相邻信道中心频率处平均功率的比值，是抑制信号在频域里对其他信道或用户干扰的重要指标。综合以上测试指标，易知射频参数的测试需要频率范围广、信号动态范围大、灵敏度高的测试仪器。
物理层参数指标测试一般包括：子载波信噪比测试、载波频率偏差测试、采样时钟频率偏差测试、信道幅频响应测试、信道相频响应测试、星座图误差矢量幅度(Error Vector Magnitude, EVM)测试、误码率测试。由于HINOC需要支持256QAM甚至1024QAM的调制方式，因此提出了较高的物理层参数指标。HINOC系统需要提供35d B以上的信噪比，可以克服-125k Hz～+125k Hz的载波频率偏差以及-200ppm～+200ppm的采样时钟频率偏差测试。因此物理层参数测试需要高信噪比、高频率精度的测试仪器。
3 基于NI的HINOC测试设备开发
3.1 NI虚拟仪器原理
NI (National Instruments，美国国家仪器)的基带数字采集卡具有14bit的量化位数，100MS/s的采集速度。射频板卡支持250k Hz～2.7GHz的变频范围，涵盖了整个HINOC通信频带，同时NI的各个板卡均具备40d B以上的高信噪比，为测试仪器的精度和性能提供了保证，因此HINOC的射频参数和物理层参数测试主要基于NI的板卡开发。
NI的虚拟仪器 (VI, Virtual Instrument) 设备是测控行业的专业级板卡，可以满足HINOC系统的各项指标，并且支持较灵活的创新开发。虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。只有同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分，才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、集成出色的优势。
基于NI虚拟仪器开发的测试仪，主要用于支持研发的验证测试和支持检测的实验室认证测试。NI测试仪的实现原理如图1所示。HINOC的系统核心算法运行在Matlab或者Verilog平台，可编程性和移植性强且方便维护。程序的核心代码为虚拟仪器驱动语言，它既负责与算法核心接口，又负责驱动底层NI硬件，同时提供友好的图形化控制界面支持用户方便地进行测试操控。NI测试仪器的硬件结构框架如图2所示，由控制器模块、数字信号处理模块、上变频模块、下变频模块、时钟模块和显示模块所组成。
3.2 基于NI的HINOC标准信号源设计
HINOC标准信号源产生HINOC信号，该信号通过信道后，可以用来测试HINOC接收设备的解调性能。HINOC接收设备可以通过PC机观察内部寄存器的参数、通过示波器观察解调信号的特征，从而分析出HINOC接收设备的各项指标。测试场景如图3所示。
HINOC标准信号源可以配置：信号发射功率、信号载波中心频率、发送帧类型、发送帧间隔、数据帧的OFDM符号数、调制格式、BCH编码模式、载波频偏预纠正参数、采样时钟频率偏差预纠正参数、信道幅频响应预纠正参数、信道相频响应预纠正参数等参数。灵活的可配参数功能可以构建各种测试用例。
3.3 基于NI的HINOC信号分析仪设计
HINOC信号分析仪可以作为测试HINOC射频指标、物理层调制参数及信道响应的工具。测试场景如图4所示。
HINOC信号分析仪可以测量：信号功率、OBW、频谱发射模板、ACLR、子载波信噪比、载波频率偏差、采样时钟频率偏差、信道幅频响应、信道相频响应、星座图EVM等参数。
3.4 NI实现MAC一致性测试
MAC协议一致性测试利用一组测试例序列，在一定的测试环境下，对被测实现IUT (Implementation Under Test)进行黑盒测试，通过比较被测实现的实际输出与预期输出的异同，判定被测实现是否与协议描述相一致。如图5所示，MAC一致性协议分析仪负责测试例的生成以及MAC测试结果分析。NI测试仪负责提供一个物理层通道，承载MAC层数据。NI设备与MAC协议分析之间用网线连接，被测HINOC设备通过同轴电缆与NI测试仪相连接。
MAC一致性测试包括HB (HINOC Bridge)和HM (HINOC Modem)的一致性测试。HB的一致性测试内容包括：指定频率网络搜索测试、HB和NHM三次握手测试、HB到NHM方向的下行信道参数报告交互测试、NHM到HB方向的上行信道训练测试、NHM到HB方向的上行信道参数报告交互测试、稳态测试、广播信道参数发布测试、异常和差错处理的测试、处于稳态的HB对不期望帧的处理测试。HM的一致性测试内容包括：HM上电网络搜索测试、NHM三次握手测试、交互下行信道训练报告测试、上行信道训练测试、交互上行信道训练报告测试、处理拒绝帧的测试、异常和差错处理的测试、对不期望帧的处理。
MAC一致性协议分析仪采用了ISO(国际标准化组织)推荐，将同时也是在许多重要的系统协议(如GSM, 3G, DSL等)测试中都采用的TTCN (Tree Tabular Combine Notation，数表结合表示法)作为协议测试的通用描述语言和测试方法，并采用通用的TTCN开发和执行平台(TTworkbench)来进行HINOC测试设备的开发。
手持测试仪和工厂测试仪同样可以完成MAC的一致性测试，只不过物理层通道分别由HINOC芯片和FPGA芯片提供，MAC协议分析软件运行在嵌入式CPU上。
3.5 NI实现MAC互操作性测试
MAC互操作性测试是一致性测试的补充，目的在于进一步提高协议实现互操作性的置信度。互操作性测试是以验证同一协议的不同实现之间或同一类协议的不同实现间的互操作能力为目的的测试活动，它必须针对两个或两个以上的协议实现进行测试。
如图6所示，当HM与HB交互时，NI测试仪作为一个侦听器，将整个交互过程全部记录下来。然后将记录下的数据用TTCN进行协议分析，完成MAC层互操作性测试。
4 手持设备实现MAC性能测试
虽然NI测试仪器支持MAC的一致性测试、互操作性测试，但考虑到实际中使用的方便和便捷，更多的是使用手持测试仪和工厂测试仪进行MAC的测试。MAC的性能测试主要采用手持测试设备实现。
手持测试设备主要用于现网的安装调试测试以及设备验货测试，图7展示了手持测试设备的主界面。
MAC的性能测试通过对网络进行监控和测量，发现网络的物理连接和系统配置中的问题，确定网络瓶颈，发现其他网络问题。网络的吞吐量、丢包率等特性一般由MAC性能测试完成。图8展示了手持测试仪的硬件原型样机。
5 NI与手持测试设备联合实现抗干扰测试
抗干扰测试是通信系统测试中必不可少的一个环节。HINOC系统中主要考虑高斯白噪声干扰、单频干扰、脉冲干扰、邻带干扰对HINOC终端通信的影响。测试的方法为黑盒测试，如图9所示。手持测试设备作为HINOC HB或者HINOC HM与另外一个HINOC终端进行通信。NI测试设备作为一个干扰源在手持测试设备与HINOC终端之间的信道中加入干扰，手持测试设备在干扰通信情况下，统计系统的吞吐量、丢包率等参数，完成HINOC系统的抗干扰测试。
6 HINOC工厂测试设备
工厂测试设备的基本原理与手持测试仪相同。不同之处在于：手持测试设备使用HINOC的芯片进行集成开发，体积小、便携性高。工厂测试仪使用FPGA和嵌入式CPU实现，保证测试系统的升级方便，可移植性和可维护性高。
7 结论及展望
本文针对HINOC系统的射频参数测试、物理层参数测试、MAC一致性测试、MAC互操作性测试、MAC性能测试和系统抗干扰测试进行了研究和总结。设计了与测试需求相匹配的一系列HINOC测试设备，包括NI测试设备、手持测试设备、工厂测试设备，抛砖引玉地给出了HINOC系统测试的全套解决方案，对于自主研发与HINOC系统类似的通信测试设备具有较强的参考价值。
参考文献
[1]邱智亮.HINOC技术研究总体设计方案.
[2]高性能同轴电缆接入网 (HINOC) 物理层传输模式及媒质接入控制协议 (面向NGB电缆接入技术的建议方案) .2010.
[3]郎波等译.千兆以太网技术与应用.机械工业出版社, 2000.
[4]徐辉.HINOC系统MAC协议设计与性能仿真.西安电子科技大学, 2008 (1) .
系统测试方法 篇2
摘要：介绍了数据采集系统通道间串扰的成因。根据JJF1048-1995《数据采集系统校准规范》分别对直流信号对直流通道、交流信号对直流通道以及交流信号对交流通道的串扰能力进行测试、计算和评价，对实验结果进行了分析和总结。研究结果表明了对数据采集系统通道间串扰评价的重要性。
关键词：数据采集系统;通道间串扰;评价方法
引言
多路数据采集系统(模块)能够通过不同的传感器将相应的测量信号转为电信号[1]，从而实现对温度、电信号、压力、位移等参数的测量和处理，是连接模拟世界和数字世界的桥梁。所以，对数据采集系统的定期校准是必不可少的。目前，国内对数据采集系统的检测项目一般包括电压、电流等信号的示值误差。随着工业设备的不断升级和改造，数据采集系统的采集通道数量也在不断增加，这将不可避免地引起通道间串扰。例如在功率测量过程中，电流和电压通道之间产生的串扰会影响功率计算的准确性[2]。
所以，在一定的情况下，有必要对数据采集系统的通道间串扰能力进行评价。现行的JJF1048-1995《数据采集系统校准规范》[3]对数据采集系统的通道间串扰提供了校准依据。它描述了利用直流电压源作为干扰信号源，对相邻通道的读数进行测量的方法，并以串扰抑制比SCRR作为评价结果。然而，数据采集系统的应用范围并非局限于直流信号，例如，传统功率测量就需要采集50Hz/60Hz的交流信号。所以，在数据采集系统通道串扰项目的校准中，仅仅考虑直流信号对直流通道产生的串扰是不全面的。本文首先介绍通道间串扰产生的原因和影响，再扩展JJF1048-1995中的要求，对不同信号产生的通道间串扰进行测量和计算，并对结果进行分析和总结。
1通道间串扰产生的原因
数据采集系统通常采用多路模拟开关按照一定的时序对各个通道进行循环采集，再通过时分复用的方式进行量化。然而，由于集成化程度的不断提高，与多路模拟开关输入端相连接的相邻导线或引脚之间必然存在寄生电容。电容具有通交流阻直流、通高频阻低频的特点，所以对于交流信号，必定会通过寄生电容对相邻通道产生干扰。而对于直流信号，在模拟开关的循环切换过程中，切换动作会引起一定时间内的电压抖动。由于该抖动为交流信号，所以也会通过寄生电容影响相邻通道[4]。
2通道间串扰的影响
大型设备由于接入数据采集系统的信号数量和类型较多，更容易产生通道间串扰，如焓差试验台中的直流电压和电阻信号，风洞试验中的交流电压和直流电压等。由于寄生电容的作用，干扰信号会与采样信号发生叠加，从而产生不必要的.噪声，这在一定程度上影响采样信号的准确性。这种情况在干扰源频率较高时尤为明显。另外，对于直流信号而言，由多路模拟开关的切换产生的电压抖动虽然会在短时间内恢复，但在高采样频率条件下，如果受到串扰的信号没有在A/D转换器采样之前恢复，势必会影响采样而造成转换误差[5]，降低数据采集系统的准确度。
3通道间串扰的评价
3.1测试方法参照JJF1048-1995，采用如图1的接线方法，就数据采集系统直流信号对直流通道、交流信号对直流通道和交流信号对交流通道的通道串扰能力进行实验。将通道CHn与多功能校准器相连接，将相邻通道CHn+1与1kΩ标准电阻R0相连接。此外，干扰通道选取最大量程，相邻的采样通道选取最小量程，参照JJF1048-1995中第12节的要求进行试验。
3.2直流信号对直流通道的串扰能力干扰信号源采用多功能校准器输出标准直流电压，干扰通道和采样通道都按照各自量程切换为直流电压测量模式。测量结果如表1所示。
3.3交流信号对直流通道的串扰能力干扰信号源采用多功能校准器输出不同频率的标准交流电压，干扰通道和采样通道都按照各自量程分别切换为交流电压测量模式和直流电压测量模式。这里参考JJF1048-1995中12.6节公式(29)的形式进行评价。交流电压信号“零位”幅值选取为0.1V，按照式(1)计算通道间串扰抑制比SCRR。
3.4交流信号对交流通道的串扰能力干扰信号源采用多功能校准器输出不同频率的标准交流电压，干扰通道和采样通道都按照各自量程分别切换为交流电压测量模式。根据式(1)计算串扰抑制比SCRR，结果如表3所示。
4结果分析
理想情况下，干扰通道和采样通道的信号互不干扰。然而，由于数据采集系统本身设计的局限性以及导线分布的影响，通道间串扰不可避免。通过对比，直流通道对直流信号的串扰抑制能力最强，因为在这种情况下，串扰主要原因是模拟多路开关切换造成的电压抖动，而电压抖动本身能量较小，持续时间也较短，所以通道串扰能力最小。直流通道对交流信号的串扰抑制能力其次，虽然交流信号本身能够通过寄生电容对相邻通道产生影响，但由于直流通道本身对交流信号具有抑制能力，所以该情况下的通道串扰增大得并不明显。
最后，交流通道对交流信号的串扰抑制能力最差，这是因为采样通道本身采集的就是交流信号，所以会接收大部分的干扰信号，从而严重降低串扰抑制能力，此时的串扰噪声较大。而在干扰源同为交流电压信号的情况下，随着频率的增加，通道串扰抑制比降低，这说明高频信号更容易对相邻通道产生串扰。所以在高频场合使用的数据采集系统应该视情况对通道间串扰进行评价和检测。
5结语
系统测试方法 篇3
【关键词】校园；打字测试刺痛；加密
进入新世纪以来，无论是国有经济，还是私有经济都在高速发展，对于各类公司引进具有高素质的工作人员就显得尤为重要，而且随着企业间竞争越来越大，企业整体素质就作为各类企业生存发展的根基。总体来说，在这个工作节奏的不断加快的社会工作节奏下，各行各业都在向办公自动化靠近。利用计算机网络在公司内部之间收发文件，成为具有完整管理机制的大型公司最基本的办公环节，然后不管是收发文件，还是生成文件，都离不开计算机打字，所以每所高校都将计算机文化基础纳入所有专业必须学习的专业基础课，而计算机打字便是计算机文化基础最重要的组成部分，所以对所有高等教育受教育人群进行计算机打字考核势在必行，同时具有一定的文字录入速度也成为了当代大学生必须具备的技能之一。
1.各大打字练习以及测速软件的现状
目前社会上的打字教程以及测试软件很多，有单机版，网络版甚至还有付费版，从安装率，使用率以及反馈来看，这些打字系统基本上得到了社会公公众的普遍认可，他们的特点基本一致，都可以进行，英文单词，语句，中文拼音以及五笔的单字，语句，文章的整体录入以及相关的速度测试，有的还将打字教程与打字游戏结合，寓教于乐，充分的使学员打好基础，提高速度，提高准确率。
2.现有打字系统不适合作为校园打字测试系统的原因
各级校园进行打字训练的目的基本相同，那就是提升学生录入速度，准确率以及使学生掌握一种甚至几种适合自己的文字录入方法。但是就目前现有的打字训练系统而言都有一个缺点，各类打字速度测试的文章都会在计算机本身磁盘中找到，网络版打字训练系统的文章也可以在各大专业语言编程网站与论坛中找到源代码，那么学生就可以利用找到的文字进行简单的粘贴与复制，如此一来就不能使学生真正的录入速度展现在教师面前，教师的教学计划也有可能被打乱。
3.基于VB的中文录入测试系统的评估
很多打字训练系统，不管是B/S，C/S还是单机版或者网络版，无论从框架结构还是模块设计都大致相同，所以接下来作者就以基于VB的中文录入测试系统进行系统的有机性评估，从而大致展现出目前市场上的打字训练产品的基基本框架，结构与模式。
3.1系统主要功能
（1）中文打字。人性化设计，全屏广角度显示，采用不同颜色实现对于不同数据类型的提示，包括重点，错误，同时允许删除打错的字，自动化过滤半角字符，提供五笔，全拼，双拼以及编码录入模块，用户可以实时进行翻页操作等一些列功能。
（2）速度测试。提供英文单词，语句，文章已经中文单字，语句以及整体文章的录入速度测试。
（3）成绩排序。考核程序被保存到B/S的基础服务器中，为教师提供自动成绩排序功能。
3.2系统实现要点
（1）人性化交互界面设计。VB是一种可以在各类操作系统上运行人机交互界面设计工具。本系统主要采用Visual Basic FoxPro 6.0，同时采用SQL server 2000作为后方支持平台，保证网络实时传输的畅通性。
（2）定义测试时间进行处理。允许测试时间在1min～30min之间，系统默认为10min，在用户输入测试时间后，要对输入的系统不识别值按下Esc或者取消进行处理，设置后要将时间显示在用VB编写的窗体中，同时将分钟转化为秒。
（3）实时处理录入过程。系统在用户输入的第一个字符开始计时，若测试时间未到，但文章录入结束则需要给出提示。若录入满一屏，则需要将Label1 Caption和Label2 Caption初始化为空串然后继续从TestDate中读取数据，显示下一屏。
（4）分析统计。主要功能为显示已逝时间以及当测试时间到时计算总字数，错字数，平均速度，将结果写入数据库中。
4.校园打字测试系统加密的对策与方法
就目前市场是正在运行的打字训练系统而言，版本不同源代码编写语言也不同，所以针对这种状况，作者针对B/S结构的打字测试系统为例阐述了进行系统机密的对策与方法。Java语言是一种目前比较流行的高级编程语言，其很好的交互性以及便捷，易懂的特点得到了全世界范围内计算机专业人才的推崇，接下来我们就用java语言进行几种系统加密的方法。
4.1在文章的源代码中随意添加字符。当我们在本地磁盘或者网络上搜索到被测试文章的源代码之后，我们可以使用java语言在文章的源代码中添加一个隐形的DIV层，那么即使学生从PC端找到被测试的文章的原代码之后，进行简单的粘贴与复制是复制是很难实现的。另外需要注意的是，在我们改变文章源代码时，只能添加而不能删除或者改变，这样会使文章在输出设备上出现乱码等错误现象。
4.2Applet方法。Appler是JAVA语言的另外一种形式，一般写个Applet程序，先写个子类继承Applet类然后重写init等方法，实现一些接口如action listener（按钮监听器），然后利用一些布局如gridlayout（网格布局），但是由于其复杂度较高，且具有较高的语言编写难度以及语言冗余，所以很多网络公司开发的浏览器现在已经不支持Applet，所以在目前的Java程序编写中已经用不到它。
4.3AJAX方法。AJAX的工作原理是通过调用XmlHttpRequest对象，向网络服务器发送异步请求。服务器处理接到的请求，在服务器处理用户的请求时，用户依然可以在远页面进行各种操作。PC端通过检查XmlHttpRequest的各种状态来查看服务器是否完成请求，当服务器完成请求时，将实时动态传回客户端。
目前，很多网络公司开发的浏览器原生平台都已经支持AJAX，AJAX已经成为和VB，Html，PHP在地位上不相上下的主流Web应用技术。很多有地位和影响力的网络公司已经在人力和资金上大手笔的推动该项技术的发展。
AJAX技术的主要使用范围包括数据校验，按照客户的需求取数据以及自动更新页面得过几个方面。采用这种方法读取出来的文章，在源代码中不会出现，这就相当于为文章进行了实质上的加密。
结束语
综上所述，作者整理出了几种对打字测试系统加密的方法，相信不久的将来更多实用，有效的，能够真正反映打字速度的软件面市。
参考文献：
[1]王颖.校园打字测试系统文章加密显示方法的研究[J].消费电子，2013，（4）：96.
[2]李金山，张文丽.基于VB的中文录入测试系统的设计与实现[J].太原师范学院学报（自然科学版），2007，6（1）：33-35.
油田照明系统节能测试方法研究 篇4
辽河油田是一个集油气勘探与生产、石油工程技术服务、矿区后勤服务等多种产业于一体的跨国、跨地区经营的大型国有企业。近年来, 绿色照明技术在辽河油田得到了广泛应用, 但国内部分标准仅对照明系统的照度、亮度及功率密度等性能指标进行评价, 没有对照明系统的节能效果进行评价, 通过对照明系统节能测试方法的研究, 来探讨照明系统节能效果的计算方法。
1 照明系统性能指标确定
为了衡量照明系统的性能指标, 需要分别对平均照度、照度均匀度、照明功率密度进行评价, 并参照GB/T 5700《照明测量方法》中的计算方法进行计算【1】。
1.1 平均照度计算
中心布点法的平均照度按式 (1) 计算:
式中:
Eav——平均照度, lx;
Ei——在第i个测点上的照度, lx;
M——纵向测点数;
N——横向测点数。
四角布点法的平均照度按式 (2) 计算:
式中:
Eθ——测量区域四个角处的测点照度, lx;
E0——除Eθ外, 四条外边上的测点照度, lx;
E——四条外边以内的测点照度, lx。
1.2 照度均匀度计算
照度均匀度按式 (3) 和式 (4) 计算:
式中:
U1——照度均匀度 (极差) ;
Emin——最小照度, lx;
Emax——最大照度, lx;
U2——照度均匀度 (均差) 。
1.3 照明功率密度计算
照明功率密度按式 (5) 计算:
式中:
LPD——照明功率密度, W/m2;
Pi——被测量照明场所中的第i单个照明灯具的输入功率, W;
S——被测量照明场所的面积, m2。
2 照明系统节能测试方法确定
在计算照明系统节能效果时, 参照SY/T 6422《石油企业节能产品节能效果测定》中的计算方法[2], 分别对原态工况与节态工况有效照度单耗进行计算, 并得出照明系统的节电率, 以此反映照明系统的节能效果。
2.1 有功节电率计算
式中:
ξjy——有功节电率, %;
W1——应用节能产品前单位照度下有功耗电量, k W/lx;
W2——应用节能产品后单位照度下有功耗电量, k W/lx。
单位照度下有功耗电量为系统输入功率与平均照度之比。
2.2 无功节电率计算
式中:
ξjw——无功节电率, %;
Q1——应用节能产品前单位照度下无功耗电量, k W/lx;
Q2——应用节能产品后单位照度下无功耗电量, k W/lx。
单位照度下无功耗电量为系统输入功率与平均照度之比。
2.3 综合节电率计算
式中:
ξ——综合节电率, %;
Kq——无功经济当量, k W/kvar。
Kq的取值应符合GB/T12497的规定。
3 应用实例分析
为了探讨照明系统节能测试方法, 以辽河油田沈阳采油厂矿区为例, 对比分析道路照明系统更换前后的节能效果, 原态工况为250 W的高压钠灯, 节态工况为100 W的LED节能灯。
3.1 照明系统测试参数
照明系统的现场测试与计算按照GB/T 5700《照明测量方法》中的测试要求进行测试计算[1]。照明系统的性能参数及测试参数见表1。
3.2 照明系统节能效果测试计算
3.2.1 照明系统有功节电率
依据表1的测试参数, 按照公式 (6) 计算:
3.2.2 照明系统无功节电率
依据表1的测试参数, 按照公式 (7) 计算:
3.2.3 照明系统综合节电率
依据表1的测试参数, Kq取值为0.03, 按照公式 (8) 计算如下:
3.3 节能效益分析
为了计量数据的统一性, 通过千克标准煤来衡量项目的节约能力, 设备日运行时间按10 h计算, 依据GB/T2589《综合能耗计算通则》中电力当量值的折标煤系数0.122 9 kg/k Wh计算[3], 年节约实物量为320.73 kg (标煤) 。
4 结论
1) 通过对照明系统测试方法的总结分析, 明确照明系统各项性能指标评价方法, 便于评价照明系统的节能效果。
2) 研究确定照明系统综合节能率的计算方法, 为进一步计算企业节能量提供依据。
参考文献
[1]国家发展和改革委员会.GB/T 5700—2008照明测量方法[S].北京:中国标准出版社, 2008.
[2]中国石油工业节能节水专业标准化委员会.SY/T6422—2008石油企业节能产品节能效果测定[S].北京:石油工业出版社, 2008.
系统测试方法 篇5
【关键词】相控阵雷达;天线;多任务;测试系统;设计方法
近场天线测试系统作为相控阵雷达天线性能测试的主要手段，该系统随着相控阵天线技术的完善，其测试效率也不断提升。基于应用需求，近场天线测试系统实现多任务测试是发展的主要趋势，目前该系统也已经被广泛的推广应用。
一、相控阵雷达天线概述
相控阵雷达包括有源电子扫描阵列雷达、无源电子扫描阵列雷达，其主要是通过改变天线表面的阵列波束合成形式，进而改变波束扫描方向的雷达。此类型的雷达天线的侦测范围较为广泛，利用电子扫描，能够快速的改变波束方向，精准的测量目标信号。
二、近场天线测试系统建设功能需求分析
近场天线测试系统设计，需要做好软件需求分析，此系统功能需求如下：1）要能够满足全测试周期可配置，以及软件通用化需求。此功能需求的实现，责任需要构建众多数据源输入接口，配置通信协议以及软件界面等，面向各类相控阵天线测试，进而达到通用化需求目标。2）实现多任务测试。相控阵雷达天线的不断发展，使得传统的单任务测试方法，已经难以满足天线测试需求，基于此进行多任务测试方法设计，在测试探头单独扫描条件下，采取高密度测试方法，即多个频率与波束等，实现高效测试。
三、相控阵雷达天线近场多任务测试系统设计方法
多任务测试系统主要是利用软件，进行测试参数预设，包括测试频率、波束角度、扫描架运用范围等。利用数据处理软件，进行分解转换测试，计算各采样点数据，获取天线方向图性能参数，最后显示图像。3.1架构设计方法相控阵雷达天线近场多任务测试系统架构设计，其是基于构件化设计思想，利用软件构成元素，由标准接口负责提供特定服务，以支持系统开发。系统架构中的构件库，主要分为数据采集类、三维扫描控制补偿类、方向图与数据处理类，构件存在形式为COM、dll等，使用构件管理工具，则能够进行动态加载与管理，进而在系统开发过程中，进行构件注册与复制，实现版本控制。利用GetTypes静态方法，来获取Assembly内的构件类型，判断构件类型，看其是否为构件接口所派生的，若是则运用Activator动态方法，即CreateInstan函数，来获取构件，实现动态加载[1]。3.2多任务设计方法相控阵雷达天线近场多任务测试系统设计时，需要进行多任务设计。相控阵天线的各波束状态，主要是天线波控分系统控制，天线接收波控指令包，由波控分系统进行分解处理，对天线上的波束扫描进行控制。近场天线多任务测试设计，其核心思想是实现天线实时扫面测试，同时控制天线频率与波束等的切换，进而实现实时同步切换。多任务测试系统运行的过程中会产生大量的数据，因此为了避免数据访问冲突，则采取创建多线程的方法，进行数据处理，将其分为数据处理与显示型、接收机测试型、伺服控制型线程。线程创建后，将会独立运行，各线程将会在其自身的时间段内，使用CPU，实现轮流执行与并发执行。3.3系统接口设计方法相控阵雷达天线近场多任务测试系统功能实现，数据源要与数据服务层实现交互，同时还需要确保数据服务层和客户端实现交互。天线近场测试系统主要是利用数据源插件，来封装底层API驱动或者通讯协议，基于标准函数，形成动态链接库，以实现测试的实时性。系统数据服务层的功能为插件容器，当系统运行时能够实现快速配置查找，动态的将插件放入系统构架中，或者从构架中取出，实现系统功能配置。利用TCP网络通信，实现数据服务层和客户端的信息交互，用户可以登录账号，通过身份验证后，完成界面文件下载，由客户端负责发送TCP连接请求，基于通讯协议，进而实现交互。3.4控制器设计相控阵雷达天线近场多任务测试系统控制器设计，主要包括雷控信号仿真电路、GPIB接口电路、信号转换电路与电源等。系统运行前，控制器通过GPIB接口电路，来接收系统中心的指令，记录测试所需要的频率码与波位码等，将其传送给雷控信号仿真电路，基于定时协议，实现解码与缓存。开始测试后，信号电路接收外触发信号，基于各测试点，将雷控与定时信号传送给天线，实现波位切换，同时而仿真电路能够和雷控信号、定时信号协调发出信号。最后协调控制天线测试所需要的各种信号，实现多任务测试[2]。3.3结束语相控阵雷达天线近场多任务测试系统设计，需要合理设计系统架构，以及多任务测试功能、接口设计等，以确保系统能够实现多任务测试与可拓展性，提高天线测试的效率。
参考文献
系统软件测试中的测试需求分析 篇6
关键词：系统软件测试；测试；需求；分析
中图分类号：TP311
1 什么是测试需求
简单来说，测试需求就是确定在项目中需要测试什么。测试需求描述测试的目标，特别是描述了产品的质量需求，测试需求分析目的是帮助定义测试对象和测试范围，发现软件需求中不完善和不明确的地方并加以完善以节省测试时间的投入，便于软件需求基线化和跟踪业务需求的变更。
一条有用的测试需求是唯一的、精确的、有边界的、可测试的。例如：软件产品可能有这样一个测试需求“系统主要事务的响应时间能满足系统要求”。这就是一个不符合要求的测试需求，怎样的指标是“满足”？系统的要求又是什么都不清晰，测试就无法开展。
一个完整清晰的可测试的软件测试需求是这样的：在1G内存和1.73兆主频的计算机上在25个并发用户执行插入、更新和删除操作时端到端的响应时间在3秒时间内。符合标准的测试需求是存在一个明确的可预知的结果，可以通过某种方法对这个结果进行判断和验证
测试需求应覆盖已经定义的业务流程，功能及非功能方面的需求。
2 为什么要做测试需求分析
测试需求是测试计划的基础与依据，我们在测试活动中，首先需要明确测试需求（What），才能决定怎么测（How），测试时间（When），需要多少人（Who），测试的环境是什么（Where）。是衡量测试覆盖率的重要指标。
确立测试需求是为了保证测试质量与进度，测试需求越详细精准，表明对所测软件的了解越深，对所要进行的任务内容就越清晰，就更有把握保证测试的质量与进度。在软件工程项目中，存在一些普遍的现象例如：需求阶段的问题，到测试的最后阶段才被发现；开发、测试、市场等不同角色的人员对软件功能细节存在理解歧义。确立测试需求可以避免这些问题的产生。
3 什么时候开始做测试需求分析
软件生存期的各个阶段都可能产生错误。而软件需求分析、设计和实现阶段是软件的主要错误来源。因此一旦软件需求确定后，即可开始进行测试需求分析。
4 如何做测试需求分析
做测试需求分析有两个关键词，一个是“测试需求”，一个是“分析”，下面我从以下几个步骤来说明如何做测试需求的分析。
4.1 对软件需求说明书进行需求验证
一个良好的软件需求应当具有一下特点：（1）清晰性；（2）组织和完整性；（3）一致性；（4）可修改性；（5）可跟踪性；（6）可检验性；（7）接口：界面、接口的说明；（7）质量、性能属性；（8）可靠性；（9）软硬件；（10）特殊问题。
4.2 搜集和提取测试需求（包括隐性的需求）
测试需求并不等同于软件需求，它是从测试的角度出发并根据软件需求整理出一个测试列表，作为该软件的主要测试内容。提取测试需求要以软件需求说明书及规格说明书为依据，以业务功能为中心，深刻理解业务规则和隐式需求，通过与客户深入沟通，明确测试范围和质量目标，达到测试分析和设计全面、无遗漏。隐形需求包括：用户隐式的需求如业务规则；行业规范；编写人员的技术能力所限等。提取方法可通过列表的方式对软件开发需求进行梳理，先提取出所有的需求点。这些需求点可能存在重复和冗余，再根据项目的功能模块进行组织归类，删除重复的需求、细化测试粒度太大的需求、合并相关联的需求，最后根据业务规则及相关文档等，对测试需求进行检查和完善。测试需求主要通过以下途径来收集：（1）与待测软件相关的各种文档资料。如软件需求规格、Usecase、界面设计、项目会议或与客户沟通时有关于需求信息的会议记录、其他技术文档等。（2）与客户或系统分析员的沟通。（3）业务背景资料。如待测软件业务领域的行业标准及知识等。（4）正式与非正式的培训。（5）其他途径。
4.3 根据测试阶段和重点，整理测试需求
测试处于不同的阶段，测试的重点也是不同的，例如集成测试阶段主要是检验程序单元或部件的接口关系；系统测试阶段，重点是为了验证和确认系统是否达到了其原始目标，通过与系统的需求定义做比较，发现软件与系统定义不符合或与之矛盾的地方。因此确立测试阶段和重点，才能在测试需求分析时，做到方向正确、目标明确。除了需要确保要求实现的功能正确，还要考虑软件的特性。银行/财务软件更强调数据的精确性，网站强调服务器所能承受的压力，ERP强调业务流程，驱动程序强调软硬件的兼容性。在做测试分析时需要根据软件的特性来选取测试类型，并将其列入测试需求当中。关注测试的焦点。测试的焦点是指根据所测的功能点进行分析、分解，从而得出的着重于某一方面的测试，如界面、业务流、模块化、数据、输入域等。系统功能测试需求分类：（1）业务功能测试需求；（2）可靠性测试需求；（3）安全性测试需求；（4）易用性测试需求；（5）可移植性测试需求；（6）可维护性测试需求。
5 测试需求评审
测试需求的评审是质量保证的必须步骤，通过评审可保证测试需求获得相关干系人的认可，做到有据可依。测试需求评审的内容包括完整性审查和准确性审查。完整性审查是检查测试需求是否覆盖了所有的软件需求、以及软件需求的各项特征，关注功能要求、数据定义、接口定义、性能要求、安全性要求、可靠性要求、系统约束、行业标准等。同时还要关注系统隐含的用户需求。准确性审查是检查测试需求是否清晰、没有歧义、描述准确，是否能获得评审各发的一致理解，在测试需求之间以及与开发需求没有矛盾和冲突，每一项测试需求都可以作为设计测试用例的依据。
测试需求评审的形式没有固定的要求，有条件可以采用正式的小组会议形式进行评审，在评审之前确定好参会人员的各个角色和相关的责任，确保评审之前参会人员已经拿到了评审材料并有了足够的了解，评审结束时以签名及会议纪要的方式把评审结果通知相关单位及人员。此方式的优点是有计划有组织地进行，评审更加有效和权威，缺点是需要协调相关人员时间及会议场地等，在很多实际项目中有较大难度。测试需求评审还可以采取非正式的走查和轮查形式，将需要评审的内容发给相关人员，收集他们的意见，并把统一意见修改确立后的测试需求再发给相关评审人员进行确认。这种方式的优点是方便有效，缺点是少了多方人员的讨论和沟通。对于大型的重要项目，可能还会采取正式审查方式进行评审，包含了制定评审计划、组织会议、会后跟踪分析审查结果等。参与测试需求评审的人员至少要包含：项目经理、开发负责人、测试负责人、系统分析人员、相关开发和测试人员。测试需求评审通过以后，才可以跟进测试需求来制定测试计划及编写测试用例。
6 测试需求维护
在实际的软件工程中，软件需求的变更是很常见的，甚至频繁变更软件需求。如果一直使用初始的测试需求来指导我们的测试工作，必然造成测试的结果存在错误和差异。因此必须及时维护测试需求，适应实际工作的需要。在需求变化频繁的情况下，作为测试人员，最重要的就是要搞清楚以下几点：（1）哪些需求发生了变化；（2）这些需求变化后，对测试工作会产生哪些影响。包括会不会影响测试用例，如果影响，会对哪些用例产生影响。当发生较大改动时，还要明确是不是影响到了测试需求？（3）明确这些变化，会对自己的工作进度产生多大的影响。（4）对于必须更改的测试需求变化，要及时更新测试方案和用例。
软件测试需求分析是做好软件测试工作的重要条件，好的需求分析可以为后面的工作指引方向，带来便利。
系统测试的外部质量评价方法研究 篇7
关键词：功能点分析法,软件质量评价,软件度量
1 引言 (Introduction)
软件质量难以量化, 寻找客观、可量化的软件评价方法是软件工程研究的方向之一。软件的定量研究难度大, 被认为是“寻找不可能的圣杯”[1]而测量学却认为“凡是不能测量的, 便是不能对其进行控制的”[1], 所以软件测量的标尺只能采用折中、平衡和约定性的。Allan Albrecht提出了功能点分析法 (Function Point Analysis, FPA) [1,3]被国际软件行业逐渐认可。本文提出基于FPA的软件评价计算模型, 该模型可用于软件的外部质量评价, 对软件质量评价量化提供参考。
2 软件度量 (Software metrics)
2.1 软件度量分类
在软件生存周期中对软件质量的度量方式主要分为三种:内部、外部和使用质量度量[4]。内部质量度量是从设计和开发的角度进行, 外部质量基于规格说明, 使用度量则是从真实世界的需求角度来考虑。本文仅对外部质量度量进行讨论。
2.2 软件度量过程
软件度量过程大体可以分为四步:需求分析、设计、执行、分析结果。度量需求分析是有效构造软件质量客观评价的前提。度量需求分析的依据通常是需求规格说明。其次确定产品的类型, 最后选择相应的软件质量模型。
设计包括:选择度量类型、确定定量定级水平[5]、确定评价规则。软件的质量特性无法直接度量, 因此需定义各质量特性的等级、各质量特性标识, 确定定量定级水平。
执行过程是收集和分析测试数据的过程。采集的数据应该基于正确定义的度量和模型, 从而保证数据的正确性、准确性和精度;因此, 在收集数据之前, 应当设定数据采集的目标, 并且定义有意义的问题。同时必须详细规定使用的数据分类计划, 避免脱离度量采集无用信息。
收集到数据后, 必须选择合适的度量指标, 采用一种适当的方式对数据进行分析处理, 得出度量结果[6]。
3 软件外部质量评价模型 (Software evaluationmodel of external quality)
根据ISO/IEC 14598的要求, 定量测量的结果需映射到标度上[4], 为了便于理解, 我们采用百分制的标度, 根据计算结果, 将评估结果分为不合格、合格、良好、优秀四个等级。
3.1 确定软件质量特性权重
(1) 软件外部质量特性分类
按照ISO/IEC 9126中对软件外部质量度量特性的要求, 将软件外部质量特性分为功能性、可靠性、易用性、效率、维护性和可移植性[2]。
(2) 软件外部质量特性权重
软件外部质量特性的权重是指软件外部质量特性占软件整体质量的比重, 反映各质量特性对软件产品质量的影响大小。权重的确定由项目的技术委员会确定, 技术委员会成员由项目干系方及行业专家组成, 由多方确定的结果保障了模型计算结果的合法、有效性。
一般情况下, 功能是软件的根本, 非功能特性本质是功能的延伸, 因而功能在软件质量特性中权重最高, 外部质量的度量可将非功能性折算为FPA。权重矩Wi (其中∑Wi=1) [5], Wi= (W1, W2, W3, W4, W5, W6) T= (功能性, 可靠性, 可靠性, 易用性, 维护性, 可移植性) T。
3.2 软件问题的量化
(1) 软件问题评分规则的确定
质量评价中, 软件问题是重要的评分依据, 通常对软件问题进行分级, 分别是致命、严重、一般、微小和其他[7]。
在该评价模型中, 问题严重性的定义由高到低, 1级问题为最严重问题, 以此类推。为了使问题等级的划分清晰、便于计算, 我们将赋予问题等级相应的计分值, 形成问题等级矩阵Ki= (1, 2, 3, 4, 5) = (不合格, -3, -2, -1, -1) 。
(2) 软件问题计分值的确定
在对软件进行测试时, 对各软件特性设计测试用例, 对相应类型的软件问题形成问题矩阵Tij (i:问题等级, j:软件特性) , 形成如下的矩阵:
在问题等级矩阵Ki和问题矩阵Tij都明确后, 我们可以计算得出计分值矩阵Fi=|Ki*Tij|。
3.3 综合得分的计算
(1) 计分比值的确定
在计算得出Fi后, 定义用例矩阵Yi= (功能性用例数, 效率用例数, 可靠性用例数, 易用性用例数, 维护性用例数, 可移植性用例数) , 为了把非功能质量因素转化为FPA, 这里将效率用例的转换系数设置为a, 可靠性用例的转换系数设置为b, 易用性用例的转换系数设置为c, 维护性用例的转换系数设置为d, 可移植性用例的转换系数设置为e。
Yi= (Y1, aY2, bY3, cY4, dY5, eY6)
通过矩阵Fi和Yi我们可以得出计分比值的矩阵Bi, 矩阵Bi中的值为矩阵Y与矩阵F相减后除以矩阵Y相应位置的值得到。
(2) 综合得分值的确定
获取Bi后 , 我们就可 以得出最 终的综合 得分Z=Bi*Wi*100。
4 实例应用 (Example)
4.1 需求分析及采样
某政府部门的业务系统, 系统为本级及下级单位提供服务, 这类业务具有极高的相似度, 适合于本评价模型进行评价。在该项目实例中, 设计的测试用例总数为355 (个) , 其中功能性211, 效率11, 可靠性102, 易用性15, 维护性12, 可移植性4。此外问题情况是 (个) :功能性58, 效率2, 可靠性19, 易用性3, 维护性0, 可移植性1。
4.2 模型计算
(1) 软件外部质量特性权重
按照技术委员会的确定, 软件外部质量特性权重矩阵W= (0.4, 0.25, 0.15, 0.1, 0.05, 0.05) T= (功能性, 效率, 可靠性, 易用性, 维护性, 可移植性) T。
(2) 软件问题评分规则
软件问题评分规则矩阵K= (不合格, -3, -2, -1, -1) 。
(3) 软件问题计分值
对软件问题个数进行确认, 则获取到的软件问题矩阵:
按照上面给出的计算模型, 可以计算出结果并存放到矩阵中, F=| (-89, -4, -5, -2, -1, -1) |= (89, 4, 5, 2, 1, 1) 。
(4) 计分比值
为计算方便, 将a、b、c、d、e的值均取为1, Yi= (Y1, Y2, Y3, Y4, Y5, Y6) , Y= (211, 11, 102, 15, 12, 4) , 可计算出计分用例比, 计算值存放到矩阵B中, 则B= (0.58, 0.64, 0.95, 0.87, 0.92, 0.75) 。
(5) 综合得分值
最终的综合得分值Z=B*W*100=70.4, 计算过程如下所示, 系统的评价结论为合格。
Z=B*W*100= (0.58, 0.64, 0.95, 0.87, 0.92, 0.75) * (0.4, 0.25, 0.15, 0.1, 0.05, 0.05) T*100=0.704*100=70.4
5 结论 (Conclusion)
软件评价结果的直观性是软件测试人员和用户的追求, 解决好软件量化问题以及提供简便易行的计算方法成为该领域重点研究方向之一, 本文所提出的软件质量评估计算模型简便易行, 同时评估过程严谨, 为工程实践提供了高可靠、可行性强的评价解决方法。
参考文献
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[5]Roger S.Pressman (美) .Software Engineering A Practitioner's Approach:333-344;483-492.
[6]曹济, 温丽.软件项目功能点度量方法与应用[M].北京:清华大学出版社, 2012:23-44.
系统测试方法 篇8
·插入损耗和带内波动;
·电压驻波比;
·端口 (系统) 隔离度;
·功率容限;
· 无源互调抑制。
其中互调抑制包括无源三阶互调、无源二阶互调和无源组合互调。下面对这些指标一一探讨。
1 插入损耗和带内波动
插入损耗和带内波动是所有室分器件的基本指标之一, 测试方法比较简单。把这两个指标放在一起的原因是这两个指标通常情况下是一同测试出来的。
插入损耗是指在器件输出端接收到的功率与输入端输入功率的比值, 计算公式为Li=- 10lg (Po/Pi) , Li为插入损耗, Po为输出功率, Pi为输入功率。
带内波动R是指器件该通路在其工作频段内信号上下起伏的范围, 由工作频带内插入损耗的最大最小值相减得到, 计算公式为R=Li, max-Li, min。插入损耗和带内波动的测试方法见图1。
网络分析仪校准完毕后将仪表1 口接待测通路的输入端, 2 口接待测通路的输出端, 其余端口均接标准负载。设置仪表频率范围为该通路的频率范围, 读取参数为S12 或S21 分别测试该通路的上下行插入损耗。通过仪表的marker功能可以在插损曲线上添加标记来读取最大插损值。同时打开statistic可以读取插损曲线的峰峰值p-p, 该值即为带内波动。
2 电压驻波比
电压驻波比也可叫做驻波比, 同样也是室分器件的基本指标之一。
POI的输出口和下一级设备连接时, 由于两级设备阻抗不能完全匹配, 电磁波在通过这一端面时会发生反射, 反射波与入射波叠加之后就会形成驻波, 驻波电压峰值与谷值之比就是电压驻波比。电压驻波比与回波损耗意义相近, 只是电压驻波比是从电压角度考量的指标, 而回波损耗是从功率角度考量的指标。电压驻波比的计算公式略微复杂, 可记为RVSWR= (1 +|Г|) / (1 - |Г|) , Г 为反射系数, Г = (Z - Z0) / (Z + Z0) 其中Z为传输线阻抗, 而Z0为测试频点的阻抗。移动通信系统中传输线阻抗一般为50 Ω, 若某一频点阻抗正好为50 Ω, 则此频点阻抗完全匹配, 通过公式计算可得反射系数 Г = 0, 功率无反射, 驻波比RVSWR= 1。根据公式我们可以计算一下Z0= 0 和Z0=∞两种情况:Z0=0时, Г=1, 能量全反射;而Z0=∞时, Г=-1, 能量同样全反射。这两种情况下RVSWR=∞。上面计算的三种情况是非常重要的三种状态:完全匹配、短路和开路。
电压驻波比的测试方法如图2 所示。
网络分析仪校准完毕后将仪表1 口接待测通路的输入端, 其余端口均接标准负载。设置仪表频率范围为该通路的频率范围, 读取参数为S11, format调为SWR (驻波比) , 同样也可以通过仪表的marker功能读取曲线上的最大值。
3 端口 (系统) 隔离度
端口 (系统) 隔离度测试方法、原理和插入损耗相似, 是指在器件某一输入端口接收到的功率与另一输入端口输入功率的比值, 计算公式为Iso= P - Po。
端口 (系统) 隔离度测试方法如图3 所示。
测试方法和插入损耗相似不再赘述。需要注意的一点是, 一般隔离度指标都很高 (大于80 d B) , 而网络分析仪的默认设置状态下, 仪表底噪可能不到80 d B, 此时需要把仪表的中频带宽IF降低, 根据仪表性能调到合适值 (如1 k Hz) , 这样才能读取到正确的测试值。
4 功率容限
功率容限指标是近几年室分器件中新提出的指标, 该指标主要考察室分器件承受大功率的能力。功率容限的测试方法很多包括平均功率容限和峰值功率容限, 而平均功率容限又分为连续波测试和调制波测试。测试环境又分为常温测试和高温测试。对于生产企业来说, 严格的检测方法可以筛选出质量最好的产品, 在此, 本实验室通过大量测试数据给出一个较为严格的测试方法。
1) 环境温度:建议在50 ℃或更高的温度下进行测试, 高温环境更能模拟出线网中的实际环境也更容易造成器件内部打火等现象。
2) 波形:实际线网线路中传输的都是调制波, 所以建议使用载波测试。载波的数量越多则载波的联合峰均比越高, 测试条件越严酷;每个载波的带宽越窄, 该载波的功率谱密度就越高, 测试条件越严酷。考虑到3G和4G的调制波形带宽都很宽, 并不能提供较高的功率谱密度, 所以建议测试波形选用4 个频率连续的EDGE (增强型数据速率) 信号, 每个载波1/4 额定功率 (详见中国移动无源器件测试规范) 。
3) 测试频点:建议选择最大插损所在频点附近。
功率容限测试方法如图4所示。
信号源输出相应系统的调制波形, 经功率平台放大至要求功率并输入POI的相应待测端口。POI的输出端口接通过式功率计并接大功率负载, 加电加信号测试30 min, 通过式功率计检测系统电压驻波比的变化或者是否出现驻波告警 (门限1.5) 来判断是否有打火、烧毁等情况。
5 无源互调抑制
无源互调抑制指标是POI标准中最重要的指标, 该指标不仅包括了传统无源三阶互调的测试更是创新性的提出了无源二阶互调和无源组合互调两个新指标, 二阶互调和组合互调也可统称为系统间互调。该指标的提出提高了POI产品的准入门槛, 同时也暗示了对产品质量关注的重点所在。
互调的产生主要是因为系统的非线性造成的。当两个或两个以上不同频率的信号通过一个非线性系统时就会产生互调。以两个不同频率的信号f1和f2为例, 当f1和f2同时输入一个非线性系统时会产生互调电平, 如在|f1±f2| 处会产生二阶互调, 在2f1- f2和2f2- f1处会产生三阶互调等。一般情况下, 随着互调阶数的增高, 互调电平会越来越小。互调分为无源互调和有源互调。因为POI是无源器件, 在其内部产生的互调均为无源互调。无源互调是由于材料的非线性和金属件的接触不紧密而产生的, 因而其无法像有源互调一样通过提高系统间隔离度来降低, 这也是为什么需要测试系统间互调的重要原因。下面分类探讨无源互调的测试方法。
5.1 三阶互调
当f1和f2两个频率通过非线性系统则会产生互调电平, 而奇数阶 (如三阶、五阶、七阶) 互调频率很有可能落在本系统频段内, 从而对本系统内部的有用信号造成严重影响。随着阶数增高, 互调电平一般是降低的, 所以三阶互调一直都是无源器件关注的重点。由于三阶互调一般会落在本系统内, 单系统无源器件也是十分关注这个指标的, 所以测试方法相对成熟完善, 可直接通过购买无源三阶互调仪测试, 主流无源三阶互调仪操作也很简单。三阶互调测试方法如图5 所示 (所有连接线及器件均为低互调件, 系统残余互调小于- 170 d Bc) 。
将互调仪的输出端直接接在POI待测系统的输入端口, 在POI的各输出端口均接入低互调负载, 所有连线连接时均应使用力矩扳手按照N头:10 ~ 15 N;DIN型射频同轴连接器接头:15 ~ 20 N的力矩拧紧从而保证连接可靠, 连接完毕后即可对互调进行测试。互调仪一般提供了点频、扫频等多种测试模式供选择。需要注意的是:在保证各系统隔离度没有问题的情况下, 可以仅在输出端接低互调负载、其余输入端口置空, 否则应在隔离度不够的端口加接大功率负载。
5.2 二阶互调
相比于三阶互调, 大多数生产企业和检验机构对二阶互调的概念要陌生得多。其实早在2G时代, 就有二阶互调的概念。GSM使用900 MHz/1 800 MHz双频段, 当f1、f2均在900 MHz时二阶互调电平f1+ f2有可能落在1 800 MHz造成寄生干扰, 但由于900 MHz处产生的二阶互调并不会落在1 800 MHz的使用频点, 所以二阶互调并没有开展大范围测试。但由于POI包含的通信频段众多, 二阶互调的影响就不可忽略了。某公司POI标准中列出了部分二阶互调干扰如表1 所示。
可见, 在POI系统中若二阶互调抑制无法做好, 会造成严重的系统间干扰。二阶互调的测试方法如图6 所示 (所有连接线及器件均为低互调件, 系统残余互调小于- 170 d Bc) 。
两个信号源产生对应频段 (CDMA800) 的CW (连续波) 信号经功放放大后合路并输入POI的测试端口, 受干扰频段所在端口 (移动DCS/ 联通SDR) 接频谱仪, 同三阶互调一样, 所有连线均应使用力矩扳手可靠连接, 连接完毕后设置频谱仪Res BW为10 Hz或更低, trace max hold, 根据两个信号源设置的频率计算出相应二阶互调电平所在频率并在频谱仪上读取互调电平。
5.3 组合互调
组合互调和二阶互调一样都属于系统间互调, 但组合互调的组合搭配非常多, 而且互调电平产生端口有可能是输入电平所在端口, 所以测试方法不仅需要类似于二阶互调的传输法测试同样也需要像三阶互调一样的反射法测试。某公司POI标准中列出了部分组合互调干扰如表2 所示。
以联通L1.8 加移动TD-F, 受干扰频段为联通LTE2.1 的组合互调为例, 搭建的传输法测试系统如图7 所示 (所有连接线及器件均为低互调件, 系统残余互调小于- 170 d Bc) 。
两个信号源产生对应频段 (联通L1.8、移动TD-F) 的CW信号经功放放大后分别输入POI的两测试输入端口, 受干扰频段所在端口 (联通WCDMA、电信LTE2.1 等) 接频谱仪, 所有连线均可靠连接, 连接完毕后设置频谱仪Res BW为10 Hz或更低, trace max hold, 读取相应频点的互调电平。
以联通L1.8 加移动TD-F, 受干扰频段为联通LTE1.8 的组合互调为例, 搭建的反射法测试系统如图8 所示 (所有连接线及器件均为低互调件, 系统残余互调小于- 170 d Bc) 。
测试方法同传输法, 但需要注意的是, 接联通LTE1.8 端口的功放中间需要串联一个双工器, 频谱仪通过双工器的另一端口读取相应的反射互调电平。
医疗定位系统的精度测试方法研究 篇9
利用计算机医学图像处理及三维可视化技术的空间三维定位导航系统已成为计算机辅助治疗领域热门研究。通过该系统可对进入人体的医疗器械进行精确定位,显著提高诊断及治疗效果[1,2]。
介入式医疗定位系统最核心性能指标就是定位精度。在患者体内高风险部位,很微小偏差都将可能造成非常严重后果[3]。为了对系统核心指标进行验证、判断其定位精度是否满足临床手术需要,本研究设计了测试算法及平台,用于系统精度测试。
1 精度测试原理
医疗定位系统能够在指定范围内精确定位,将与系统配套感应器放置于该范围内,可获取坐标信息,并将该数据发送回系统。利用坐标信息便可分析整个系统稳定度和精度。本研究分别通过基于平板和球面两种方式进行精度性能评价。其中,平板测试用于评价整个定位范围内精度性能 ;球面测试用于评价空间不同角度可能对精度产生影响。此外,通过在定位范围内放置常规手术器械,以模拟手术室环境,来评价环境对医疗定位系统影响[4]。
2 测试方案设计
2.1 平板测试
2.1.1测试装置本研究设计测试方法针对医疗定位系统平面定位精度进行分析与评价,于定位精度测试平板上加工打孔5×5方阵,共计25个孔,编号依次为1-25,见图1。为了尽可能减小测试误差,采用激光校准方式,测量出小孔两两之间距离,准确度等级MPE(maximum permissible error)为 ±4.5μm。此组距离值将作为平板测试过程中真值。
使用50cm厚垫块3块(其厚度取决于精度范围),置于测试平板下,可测试空间不同层高定位精度。2.1.2测试步骤将定位精度测试平板置于一块50cm高垫块上,感应器置于编号为1孔内,通过软件采集第一个标测点 , 采样单位为100个数据。根据获取坐标信息,计算并显示出该点100个数据稳定度SD,设Xs为采集100个数据在X方向上标准差,Ys为采集100个数据在Y方向上标准差,Zs为采集100个数据在Z方向上标准差,则有下列计算公式 :
其中,
Ys2和Zs2计算公式同(2)式,Ym与Zm计算公式同(3)。
将感应器放置至编号为2孔内,通过软件采集第二个标测点,软件将自动计算并显示出第二个标测点稳定度。
依次类推,完成25个标测点采集,软件将自动计算并显示出所有采集点稳定度。
根据所记录每个标测点坐标值,可计算出各点两两之间距离D,计算公式为 :
将计算所得到距离值与定位精度测试平板激光校准所得到距离真值做比较,计算出两者之间偏差,便可判断整个医疗定位系统于50cm高处定位准确性。分别加高一层和两层垫块,重复以上标测点采集,可测得医疗定位系统于100cm和150cm高处定位准确性。
本测试采用自编数据采集与计算软件实现以上数据采集及稳定度与精度计算,同时输出测试报告。测试所得到数据用于评估医疗定位系统可达到精度。
2.2 球面测试
2.2.1测试装置本测试采用半球上有50个深插孔,如图2,每一个深插孔旁固定距离有一个浅插孔。使用带两个插杆分别装有传感器盖子,可将一个长插杆插入半球某一个深插孔内,另一个短插杆同时插入深插孔旁短插孔内,用于锁紧使得盖子和半球不能相对旋转移动。盖子上带有光学显影点,可通过光学定位装置获得光学显影点坐标值。此组坐标值将作为半球测试过程中真值。
2.2.2测试步骤将球面置于磁场范围内,定位系统运行正常。将一个盖子固定于球面上某一特定孔内作为参考点,另一个盖子插入标有编号为1孔内,采集数据。将盖子移至标有编号为2孔内并采集数据。以此类推,直至48个数据采集完成。
运行校准算法程序,计算定位系统平均定位误差。
2.2.3校准算法设计将一个盖子插入某一个孔内,通过长短插杆将其锁定,使其相对半球无移动,作为参考点Sensor1,同时可以获得参考点感应器Sensor148组三维坐标,记为{Ci}。通过光学定位装置获得另一个盖子上光学显影点坐标,得到48个三维坐标值作为半球孔相关真值坐标,记为{pi},i1,...48 ;盖子内带有Sensor2用于采集实时变化位置坐标,手动将装有Sensor2盖子依次插入48个插孔,通过感应器得到48组三维坐标,记为{Si},i1,...48。
盖子上光学显影点相对于Sensor2有一个固定坐标,记为{ri},i1,2,3。光学显影点相对于电磁定位系统零点坐标为{Sir },而相对于Sensor1坐标为
如果光学显影点相对Sensor2坐标{ri}已知,{pi} 与{pi}之间刚性变换X ={R, T} 可以被直接计算出来。由于{ri}未知,需要通过寻优算法求解[5]。寻优算法求解过程如下 :
(1)先赋予{ri}一个初始值,计算X ,X={R, T}计算方法如下 :
假设两组对应点{pi}和{pi} , i 1,2,...N(pi和pi是31列向量 ),
R是33旋转矩阵, T是3 1平移向量, ni是3 1噪音向量。 R和T通过最小二乘法求解。要优化目标函数为
优化通过以下步骤完成 :
b)计算33 矩阵H :
t标识矩阵转秩。
c)将H进行奇异值分解 :
U和V是33 正交矩阵, D是对角矩阵。
d)计算R :
e)计算行列式值| R| 。如果R1,则旋转矩阵计算正确。如果R1,则R为镜像变换。如果某一个奇异值3为0,则正确旋转矩阵为R VUt,V是将V第三列改变符号结果。如果H奇异值都不为0,则说明需要更多数据来进行求解。
f)计算T :
(2)通过(1)得到X值,可计算得到变换误差之后通过在6个方向上搜索 }r{i邻域 }r{i ,并重新计算6个方向上得到X和e,找到e值最小方向,以此为新起点继续以上搜索过程,直到e不再减小。此算法收敛后,将得到估算出 }r{i与X ,同时得到收敛后e。
收敛后e包含了光学定位系统误差、电磁定位系统误差及每次进行插孔误差。考虑到光学定位系统误差远小于电磁定位系统误差,插孔与插杆之间配合紧密且通过两根插杆固定,因此误差e基本可以反映电磁定位系统误差。
2.3 环境因素对精度影响测试
由于医疗定位系统在手术室环境中使用,该环境中不可避免地会存在金属材料手术器械或其他设备。最安全方法就是避免金属干扰物在医疗定位系统附近,但这使得其在医学领域应用受到很大限制,因此需要评价手术器械对其精度影响[6,7,8]。
定位失真不仅与金属类型有关,还与它大小、形状、位置和角度有关。因此,仅针对某一种典型情况作分析[9,10]。通过放置各种手术刀和大金属薄板,分别模拟一般手术室普遍存在手术器械和手术床,将各种金属器材放置于医疗定位系统附近,重复2.1测试,并与未放置手术器械时测试结果进行对比。
3 测试及结果分析
3.1 平板测试
将感应器依次放置于25个孔内,在每一层高度采集得到25组数据,计算得到系统稳定度与距离偏差均值,结果如下表1所示 :
由以上数据可知,随着高度增加,稳定度和距离偏差性能指标均有一定程度下降,但完全可接受。测试结果表明该系统定位精度指标满足接收标准SD<=0.2和D<=1mm。
3.2 基于球面校准算法
使用半球测试工装,固定一个Sensor在某一小孔作为参考,另一个盖子依次遍历半球工装上所有小孔,采集得到48组数据,计算其与真值间平均配准误差Avg = 0.646mm,表明该系统定位精度指标满足接收标准Avg<=1mm,与平板测试结果基本一致。
3.3 环境因素影响测试
在精度测试范围内放置金属物,重复2.1测试,高度设置为150mm,得到数据为无金属物环境 :稳定度0.038,距离偏差0.459mm ;放置金属物环境 :稳定度0.042,距离偏差0.959mm。
金属干扰测试选择高度为150mm位置,该位置为磁场精度范围内最差位置,即测得结果为最坏情况下能够达到精度。测试数据结果表明,金属物对定位精度有一定影响,但仍然满足SD<=0.2和D<=1mm接收标准。
4 结论
本研究设计了医疗定位系统精度测试方法,通过两种方式对医疗定位系统稳定度和精度进行了分析评价,一种为基于寻优算法设计球面校准测试方法,另一种为基于平板测试方案,两者结果基本一致。
通过上述测试结果分析,可知医疗定位系统自身精度非常高,平均定位误差小于1mm,能够满足SD<=0.2和D<=1mm接收标准。通过环境因素测试,得知手术器械对医疗定位系统精度干扰可接受,该系统完全适用于手术环境。其他大型医疗设备对其精度影响需要作进一步地研究分析。
摘要：利用计算机医学图像处理及三维可视化技术的空间三维定位导航系统已成为计算机辅助治疗领域的热门研究,该系统可对进入人体的医疗器械进行精确定位。为了对系统的核心指标定位精度进行验证,提出了定位系统的精度测试方法。通过平面和空间球面两种测试装置,分别使用平面测试算法和基于寻优算法设计的球面校准算法,自动计算定位系统的精度,从而实现全方位的性能评价。实验结果表明,定位系统的平均定位误差小于1mm。该测试方法有效可行。
系统测试方法 篇10
目前, 骨干传送网和城域网主要是10Gbit/s和40Gbit/s速率基准的光密集波分复用系统(DWDM)。随着数据流量需求的不断增长,各运营商正在加紧建设新一代的传送网,当前技术最先进的100Gbit/s速率的波分系统已成为网络建设的主流。
光信噪比(OSNR)是衡量DWDM传输质量的关键参数,是工程建设验收和网络运营维护中评估传输性能的主要指标。OSNR(Optical Signal Noise Ratio)是指光通道有效带宽内信号功率和噪声功率的比值,可间接提供系统误码率的有关信息,OSNR的大小决定了信号质量的优劣。因此,准确测量波分系统的OSNR具有非常重要的意义。
2 带外插值法(IEC法)
2.1 IEC-61280-2-9 关于OSNR的定义
其中:Pi是第i个通道的信号功率;Br是参考光带宽,通常取0.1nm;Bm是噪声等效带宽;Ni是等效噪声带宽Bm范围内的噪声功率,如图1 所示。
2.2 带外插值法基本原理
IEC-61280-2-9 中定义的插值法, 是一种传统的OSNR测试方法,该方法通过测量信道间噪声等效为信道内噪声从而计算出OSNR。具体而言,该方法要求在两个相邻信道波峰的中间点测量噪声水平,并进行线性插值,从而估算波峰下方的噪声。如图1 所示,中心波长处的峰值功率是信号功率Pi与噪声功率Ni之和,中心波长左右△ λ 处的平均功率等效为信道内噪声功率Ni。
由峰值功率(Pi+Ni)和噪声功率Ni可得到信号功率Pi,进而计算出通道OSNR。
2.3 带外插值法的局限性
这种以信道间噪声等效信道内噪声的测试方法得到了广泛应用,多数仪表厂商的光谱分析仪都将此法作为标准测试方法。不过,传统的带外插值法隐含了两个假设,其一是假设噪声在整个分析波段内是平坦的,其二是假设通道间的信号光谱降低到噪声水平。对于传统波分系统的10G及以下速率而言,大多采用NRZ编码方式,信号光谱较窄,噪声主要来源于自发辐射噪声(ASE),因此这种假设是成立的。
然而,在新一代的DWDM系统中,采用了可重构光分插复用器(ROADM) 来提高传输效率和灵活性,使得网络能够远程改变快速路径上分/ 插的波长数量来优化带宽。ROADM的核心是波长可选的交换机(WSS),用于选择在任意给定时间各个波长的去向。经过WSS的自发辐射噪声会被过滤,取代它的则是滤波器本身的噪声。图2是ROADM系统10G信号光谱图,通道12~15 信号经过ROADM滤波处理后的通道间噪声明显低于处理前ASE噪声的级别,即带外插值法测得的OSNR将被严重高估。
由于大多数长距离和城域网均已采用50 GHz的通道间隔,出于兼容的考虑,在应对更高速率时需要保留该间隔。但是,当信号速率越高时,其光谱就越宽,使得光通道间的间隔越小。对于40 G及更高速率系统而言,信号光谱的展宽将使相邻通道部分重叠甚至重合,从而掩藏了信号之间的噪声。图3 中C_011~ C_016 的多个40G通道信号光谱重叠使通道间按带外插值法(IEC法)测得的噪声明显高于真实的ASE噪声的级别,即带外插值法测得的OSNR将被严重低估。
3 偏振带内法
上述分析可见,在ROADM系统或40G及更高速率系统中使用带外插值法无法得到真实的噪声水平,因此,必须采用测量带内噪声的方法。目前测量带内OSNR的典型方法是基于信号和噪声偏振特性差异的检测方法。该方法根据信号光基本是偏振光而噪声光基本是非偏振光的特征,把具有偏振态的信号光从无偏振的噪声光中分离出来,通过光学和算法手段来实现OSNR测量。
3.1 偏振归零法
运用偏振技术测量带内OSNR的基础方法是偏振归零法。假设信号为完全偏振光,而噪声为无偏信号,并假设整个信号带宽中PMD(偏振膜色散)的消偏振效应可以忽略不计。如图4,在光路中安装一个偏振控制器(PC),其输出单一偏振态的信号光(对应某一通道)。经过偏振分束器(PS)后,偏振传输信号分离成两个正交偏振状态(SOP-1 和SOP-2),而噪声平均分配到两个正交的偏振方向上。首先,对PC进行调整,直到检测到的光功率达到最小值Pmin,该功率与0.5PN(PN是噪声功率)成比例。接着再对PC进行调整,直到检测到的光功率达到最大值Pmax,该功率与(Psig + 0.5 PN)成比例。则通道内信噪比可按如下公式计算:
3.2 偏振归零法的改进方案
偏振归零法的假设条件较为理想化,实际的光网络环境往往并不完全满足。该方法最大的缺陷就是它对PMD敏感,如果链路上的PMD不能足够小,将导致信号的偏振态(SOP)会因其光谱宽度不同而存在较大的差异,使得被测通道内的光信号部分产生明显局部消偏振现象。由于该方法假设噪声功率与检测到的非偏振光成比例,因此可能会对噪声功率值估计过高,从而造成OSNR结果过低。此外,当传输速率很高(如大于20 Gbaud)时,二阶PMD可能是其它消偏振的主要来源。如果光学噪声并非完全非偏振的(比如光链路的偏振相关损耗很高),测量的结果也可能不正确。
为了准确而可靠测量带内OSNR,针对上述缺陷,业界提出了一些很好的改进方案。
EXFO公司提出一种差分光谱响应(DSR)法,它假设噪声N(λ) 与实际信号S(λ) 的偏振特性不同,但是不要求噪声是完全非偏振或信号是完全偏振。假定S(λ)拥有较大的偏振度(DOP),比如大于50%。假设噪声是明显消偏振的,即DOP低于S(λ),并假设在S(λ) 曲线下方,它不会因波长不同而存在显著差异。这种差分光谱响应方法结合了差分偏振响应(D-Pol)以及差分RBW响应(D-RBW)两种方案,前者是根据通道内的信号和噪声在偏振方面的表现有所不同,后者是根据通道内的信号和噪声在光谱测量的分辨率带宽方面的表现有所不同。
JDSU公司也提出了一种新的光偏振分束(OPS) 法等,它克服了偏振归零法的缺点,即偏振传输信号的抑制取决于传输信号和偏振分束器之间偏振状态的匹配。该方案使用一个集成可变偏振控制器,将输入信号的偏振调整到与偏振分束器相匹配。
3.3 偏振带内法测试实例(与IEC法对比分析)
图5 是一个取自ROADM输出的(10G+40G)15 通道光谱,表1 分别给出了用带内法和IEC法测试OSNR的数据。通过分析对比发现,由于ROADM滤波效应的影响,有些通道IEC法测得的OSNR值与带内法相比明显偏大。
4 关断积分法
4.1 100G波分传输信号
波分传输系统通过光放大器来延长中继传输距离,但光放大器在放大信号功率的同时也引入了噪声。随着传输速率提升,光接收带宽和噪声功率随之增加,从而使OSNR容限提升。相比现有的10G和40G速率波分系统,由于单信道速率的提升,在不改变传输码型的前提下,100G波分系统对OSNR的要求分别提高了10d B和4d B。为了降低对OSNR的要求,在100G波分系统中引入了偏振复用正交相位调制方式(PDM-QPSK)、高效FEC、相干检测等关键技术。
偏振复用格式的PDM-QPSK信号如图6,信源自身包含两个正交的偏振信号,不是线偏振光,所以,对偏振复用信号不能采用偏振带内法进行OSNR测试。关于带内方法,ITU-T G.697 建议标准做出了如下说明:“对于偏振复用信号来说,每个正交偏振上都有一个独立的信号,所以不能使用偏振射束分裂器来消除该信号。同样,不能使用这种OSNR测量方法来测量这些信号。”
4.2 CCSA关于偏振复用OSNR定义
CCSA在YD/T 2147-2010 中对偏振复用系统光信噪比定义如下:
4.3 带外关闭激光器积分计算法
目前,偏振复用系统OSNR的成熟测试方法是关断激光器积分法。按CCSA定义中的变量分别测量相应的功率,通过积分运算得出光信噪比的测试结果。其测试步骤如下:
(1)连接好光谱分析仪,设置分辨率带宽小于0.1nm;
(2)调整波长测试范围,将测试目标锁定到测试通道(图7 中第3 波)脉冲的峰值处,设置当前测试通道的光功率积分带宽为0.4nm,选择该波长光功率积分带宽为当前通道间隔,测试并记录中心波长±0.2nm区间的功率(0.4nm带宽内信号和噪声)值P1(mw);
(3)关闭当前测试通道的光源(图8),在相同光功率积分带宽下测试并记录中心波长 ±0.2nm区间的功率(0.4nm带宽内噪声)值P2(mw);
(4)设置当前测试通道的光功率积分带宽为0.2nm,测试并记录中心波长 ±0.1nm区间的功率(0.2nm带宽内噪声)值Pa(mw);
则该通道光信号的OSNR(d B) 计算值为:
说明:取0.2nm带宽内噪声比取0.1nm带宽内噪声计算出的OSNR更精确,因为其把信号峰值左右更宽范围的噪声平均化了,0.2 nm带宽被认为比0.1 nm带宽更能代表噪声水平。比较常见的做法是按照0.1 nm的参考噪声带宽来报告OSNR值,因此公式中的噪声功率被归一化到0.1 nm。
(5)打开当前测试通道的光源,依次选择下一通道,重复上述步骤。
4.4 关断积分法特点
关断积分法不考虑测试信号是否偏振信号,对所有调制码型的信号都适用,而且测试结果准确。但这种方法过程相对复杂,而且需要反复关断被测通道的信号光源,所以仅适用于网络开通、验收、排查故障,不适用于在网运行通道的在线维护测试。
4.5 按IEC 61282-12 标准定义OSNR的关断积分测试方法
IEC 61282-12 将OSNR定义为:信号的时间平均功率谱密度和自发辐射噪声(ASE)的功率谱密度的频谱积分比,然后将其归一化到选定的参考带宽,以d B为单位的OSNR为10log(R)。
其中,R值计算公式如下:
EXFO光谱仪设计了一种方案和算法可方便实现这一过程。
首先,打开所有光通道进行数据采集并保存测试曲线。然后,一次关闭一个通道,逐一进行数据采集,保存m条有关通道关闭的曲线(m = 通道数)。可以非常容易地从通道关闭的曲线上计算 ρ(λ),而s(λ) 则可以通过从给定波长的信号和噪声和(通道打开的曲线)减去将相同波长的脉冲噪声(通道关闭的曲线)得到。接下来,计算每个无限小的频谱范围的局部OSNR。最后,计算整个通道带宽范围(从 λ1到 λ2,在50 GHz栅格时为0.4nm)上的积分,并将其归一化到0.1 nm。
5 结束语
高校专业英语测试方法探讨 篇11
【关键词】专业英语测试 任务型测试 真实性
一、引言
专门用途英语(English for Specific Purposes,简称ESP)是指与某种特定职业或学科相关的英语, 是根据学习者的特定目的和特定需要而开设的英语课程(Hutchinson and Waters 1987),现高校中普遍开设的专业英语,如商务英语、法律英语、医学英语等均属于专门用途英语的范畴。从80年代至今,ESP教学在中国逐步受到重视,蔡基刚(2004)在《ESP 与我国大学英语教学发展方向》一文中指出大学英语应该朝着专门用途英语的方向发展,由此可见,专门用途英语教学的前景是很好的。但随着教学的开展,专门用途英语如何进行测试的问题也将接踵而来(唐雄英,2004)。本文针对高校教师应如何设计专业英语测试进行探讨,并通过对专门用途英语测试的定义分析,得出任务型测试是专业英语测试的有效形式。本文也指出教师在设计考试任务时应该注意的问题,以便考试更加有效。
二、高校专业英语测试现状
国外测试专家的个案研究指出了教师自行设计的测试中存在的问题:(1)测试太难或太容易;(2)测试内容与课堂教授内容或大纲详述的内容脱节;(3)测试未能测出学生的水平。同样,中国高校中的专业英语测试也有某些与之类似的问题,比如测试过于容易、不能反映学生的水平。笔者搜集了西南地区部分高校的试题,从中可看出专业英语测试中存在以下问题:1. 题型单一,许多测试中出现的题型很少,有的甚至通篇只有翻译一种题型。2. 题目简单,综合性题目较少,效度低。3. 没测试任务不够真实,某些题型,如术语解释,是真实的生活或工作当很少会出现的,考试无法体现学生的交际能力。
三、专业英语测试方法探讨
专业英语测试应该采用什么方法?我们不妨从专门用途英语的定义中来找答案。套用Douglas(2000)对专门用途语言测试的定义,专门用途英语测试可定义为:ESP测试是语言测试的一个分支,它的测试内容和测试方法是基于对专门用途英语使用情景的分析,测试任务和内容能够真实地反映现实中英语的使用情况。由此可以得出专门用途英语测试的精髓是“真实的任务”,采用任务型测试不乏是专业英语测试的有效形式。
唐雄英(2004)也指出,任务型语言测试的发展和完善为更好实现专门用途英语测试的真实性创造了很好的前景。任务型测试的主要特点是以类似于真实生活情景的任务作为测试的中心项目,以完成具体任务的形式来考查学生的交际语言能力,使得测试能更加直接地反映受试在具体语言情境中使用专门用途英语的能力。这一测试方法也为专门用途英语能力测试指明了方向(唐雄英:2004)。
教师在测试任务的设计上应注意哪些问题呢?首先应保证任务的真实性。大部分专业英语教师对自己领域中英语的真实使用者在目的语真实使用环境中应具备什么样的语言能力,什么样的专业知识,完成什么样的语言任务都是比较了解的,如果不了解,就需要做需求分析或采集这一专业领域专家的意见。任务的描述可以采用Bachman & Palmer 的任务清单(1996:108)。但是有了任务清单并不能说明我们就能很轻易地把目的语使用任务完全列出来,这是不现实的,也是不可能的,我们只能对任务进行抽样。测试任务的选择和设计在目的语言使用任务样本之上,依据标准是测试任务和目的语使用任务一致性原则。任务分析完毕后,教师可将任务归类:口头任务和笔头任务。当前高校中的评估基本都采用形成性评估,故教师可在平时课堂上考核学生的听说能力,比如听相关领域的国际会议、小组讨论辩论、模拟商务谈判等。期末纸笔测试可考核学生的其他诸如读、写、译的能力。阅读测试可根据所选取英语报刊、产品说明书书设计信息沟,让学生完成相关任务;写作测试可选择具有典型性、代表性和真实性的写作任务,如让学生写英文邮件等。翻译测试也可以采用真实的翻译任务、如翻译合同、文献等。
四、结语
本文通过对专业英语测试样卷的分析发现了测试中的某些问题,并探讨了专业英语测试有效方法。由于大部分教师对测试并不是很了解,故在出题方面尚存在许多不足,如何科学、合理地将任务型测试有机地融入专业英语测试中,还需进一步实践。
【参考文献】
[1]Bachman, L.F. & Palmer, A.S. (1996). Language Testing in Practice [M]. Shanghai: Shanghai Foreign Language Teaching Press.
[2]Douglas,D(2000). Assessing Languages for Specific Purposes :Theory and Practice[M]. Cambridge :Cambridge Universiy Press.
[3]Hutchinson,T.&Waters.(1987). English for Specific Purposes [M]. Shanghai: Shanghai Foreign Language Education Press.
[4]蔡基剛. ESP与我国大学英语教学发展方向[J] . 外语界, 2004(1).
[5]韩宝成. 语言测试的新进展: 基于任务的语言测试[J]. 外语教学与研究, 2003(3).
电子战数字测试系统的设计方法 篇12
本文设计了一种电子战数字测试系统, 对与电子战有接口关系的网络节点的数据信息进行模拟。可模拟高密度大批量的雷达威胁目标信息来检验电子战系统的信息处理、综合显示、目标分配等战术功能;可应用于电子战接口调试、测试、系统功能检验等不同场合, 满足不同的需求;可检测电子战系统在各种威胁环境下的反应时间;构建模拟作战环境, 用于测试电子战系统的数据融合等功能。
1 数字测试系统的体系结构
数字测试系统采用了灵活的模块化设计方法。把每个相关网络节点设计为一个基本模块, 包括侦察模块、干扰模块、指挥控制模块等;基本模块之间相互独立, 每个基本模块各自与被检系统相连, 能够独立完成网络报文的收发、处理、显示、解析和应答功能。在基本模块基础上设计高层模块, 包括反应时间检测、多目标处理能力检测、目标库管理、战情设置与演练等。高层模块调用基本模块提供的接口函数, 实现对被检系统各项战术功能的检测。这种设计方法使测试系统具有良好的开放性和可扩充性。
数字测试系统的体系结构见图1。
图1中, 基本模块基于UDP协议/TCP协议与被检系统进行网络通信。UDP是一个面向数据报的传输层协议, UDP协议的优点是提供了两种特有的传送数据的方式:广播与组播。通常情况下, 一个数据报仅发往单个目的主机, 也就是点对点 (Unicast) 报文。当需要将报文同时送到网上所有其它主机时, 可使用广播 (Broadcast) , 而不必同一条报文连续发送若干次, 从而有效降低了网络负荷。当需要把报文送往某些节点, 而不是全部节点, 则可以使用组播 (Multicast) , 以最大限度降低对该报文不感兴趣的节点的处理负荷。基于UDP协议通信, 通过应用层的超时重发机制来保证报文收发的可靠性。
与UDP协议对应的是, TCP协议提供一种面向连接的可靠的字节流服务, 并通过下列机制来保证传输的可靠性:在传输层实现应答超时重发;在TCP报文头包含“校验和”信息, 若收方检测后发现“校验和”有误, 则丢弃该报文段而要求重发;TCP连接的每一方都有固定大小的缓冲区, 接收端只允许另一端发送其缓冲区所能接纳的数据。
2 基本模块的设计
基本模块实现某一相关网络节点数据信息的模拟。
每个基本模块提供相应的人机界面, 示意图见图2。用户首先对需要发出信息的参数进行设置, 然后点击“发出报文”菜单, 弹出一个子菜单, 其中列出该模块所有可发报文的名称。点击子菜单, 完成发出信息的操作。
报文参数的设置方式大致有3种类型。参数比较多、比较复杂的报文, 用表格方式, 比如报文1, 在一个表格中列出若干批目标的参数, 用户可根据需要用鼠标选中1批或多批目标, 作为发出信息 (表中的数据来源于相关联的目标数据库) 。比较简单的报文, 比如报文2和报文4, 用户直接在文本框中输入数据, 或直接选择复选框中的1个或多个状态即可。还有一种特殊的报文需要用简单的态势图来表示, 比如报文3, 给两个9管发射架装填弹种, 设置炮管为不同颜色来表示相应弹种。
基本模块的工作流程见图3。
基本模块的输入包括用户命令、高层模块调用和网络报文接收三类。
对于用户命令, 根据用户操作类型调用各自的流程进行处理:1、针对“开关机”命令, 进行节点状态初始化, 包括人机界面初始化、通信控件初始化等;2、针对“发出报文”命令, 根据用户选择的报文名称和输入的参数进行报文编辑、发出, 并记录发出时戳, 最后显示报文。
对于高层模块调用, 根据函数调用中的参数设置, 选择报文进行编辑、发出、显示, 并把报文发出时戳返回给高层模块。
对于网络报文接收, 记录下收到报文的时戳, 然后根据报文命令码进行识别。非法报文予以剔除, 合法报文则判断数字测试系统的应答方式:若是自动应答方式, 则组织报文进行应答。最后对接收的报文进行解析、显示。
3 高层模块的设计
3.1 目标库管理模块
目标库管理模块是一个重要的辅助模块, 用于实现对系统中各种目标库的数据管理功能。
数字测试系统建有多个目标库, 分别为各基本模块提供目标数据 (例如图2中的报文1) 。各目标库中预生成若干批目标参数。当基本模块开机时, 对应目标库中的数据就被载入模块的目标表中。
目标库管理模块提供了查看和修改库中数据的功能, 使目标参数符合用户的需求。
3.2 多目标处理能力检测模块
多目标处理能力检测模块通过下发命令到侦察模块, 控制侦察模块在瞬间发出大批量的侦察目标信息。侦察模块根据此命令, 从目标表中提取相应数量的目标参数, 组成ESM侦察信息, 发送给被检系统。在被检系统上观察信息处理结果, 同时在数字测试系统的干扰模块观察目标引导结果, 可检测被检系统多目标处理的能力。
3.3 反应时间检测模块
反应时间检测模块通过控制侦察模块向被检系统发出一批ESM侦察信息, 并提取发出报文的时戳;当干扰模块收到来自被检系统的目标引导, 则提取收到报文的时戳;通过比对时戳, 实现检测反应时间的功能。
3.4 战情设置与演练模块
战情设置与演练模块可用于检测电子战系统的数据融合等功能。
该模块的设计思路是:构建模拟战区, 设置作战区域, 设置我方平台和目标平台的初始位置 (经度、纬度) 、运动轨迹、速度等;目标平台所携带的辐射源类型包括ESM信息等。把这些辐射源信息按一定的数据格式和数据频率发送, 目标方位信息随运动时间而变化。考虑目标与我方平台的距离:当目标进入我方侦察系统探测范围时, 控制侦察模块发送ESM信息;当目标飞出侦察系统探测范围时, 控制侦察模块发送目标消失信息。把上述设置的战情态势数据保存到预案库中。战情演练时, 从库中调用预案, 在模拟时钟的控制下, 执行预案并控制各模块发送相应信息。
战情设置与演练模块中, 战情演练是其中的核心部分。战情演练的过程由模拟时钟控制。时钟在战情演练命令下发时即初始化归零, 此后按照模拟步长周期性触发, 统一各平台的解算步骤。平台位置解算是后续参数解算的基础。根据预案中对敌我双方平台的运动轨迹设置, 依据时钟计算当前时刻各运动平台的位置, 进而解算目标平台至我方平台的方位和距离。下一步进行侦收与探测判别。判断侦察系统对敌方辐射源的侦收情况, 对辐射源信号中不可接收到的部分进行过滤, 降低处理密度。主要通过频率判别和距离判别进行处理。根据侦收判别的结果, 控制侦察模块发出ESM信息或目标消失信息, 指挥控制模块发出目标航迹信息, 等。
此时, 在被检系统观察对各种数据进行融合处理的结果, 并与战情设置与演练模块设置的数据进行比对, 完成对被检系统数据融合功能的评估。
4 结语
电子战数字测试系统采用模块化设计思路, 分两个层次进行软件模块设计, 具有较好的开放性和可扩充性。该数字测试系统成功解决了电子战系统接口测试困难、检验缺乏手段等问题。
参考文献
[1]张永顺, 童宁宁, 赵国庆.雷达电子战原理[M].北京:国防工业出版社, 2007.