技术领域
[0001] 本发明涉及极地航行船舶通信导航测试技术领域，特别涉及一种极地船舶通信和导航系统的服务性能集成测试方法及系统。
相关背景技术
[0002] 在远洋运输的航行过程中，由于高纬高磁的恶劣环境，使得船岸通信存在不稳定或者中断的情况，导航定位也存在精度下降的问题，致使航行存在极大的安全隐患。船舶大多安装多种通信设备和卫星导航设备，以实现各种通信导航方式在极区应用的性能互补。
[0003] 但是目前大多都是针对设备出厂指标的测试方法，缺少针对设备在实际应用场景时服务性能的测试方法，在恶劣环境影响下设备的服务性能变化较大，船员难以实时掌握各通信导航设备的实时服务性能状况。
[0004] 同时，目前还缺乏通信和导航系统集成的测试方法。在通信系统服务性能测试方面，目前已有5G和卫星通信的融合测试方法。但在船端领域，通信方式复杂，包含AIS、ASM、VDE、北斗短报文、中频、高频、甚高频、卫星通信等8种方式。而由于极区高磁的特殊环境，极区航行船舶通常采用多种通信方式以保障船岸通信，目前暂无能够支持8类通信方式服务性能的集成测试方案。在卫星导航定位服务性能测试方面。目前的测试方法多为模拟测试和试验场测试，也缺少实际应用过程中对其服务性能的测试方法。
[0005] 因此，支撑多种船岸通信方式和卫星导航方式的服务性能周期性测试方法亟需研究。
具体实施方式
[0050] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
[0051] 如图1所示，一种极地船舶通信和导航系统的服务性能集成测试方法的流程图，[0052] 步骤S1：识别、检测设备并设置配置文件：识别船端实装的通信系统和导航系统的待测试设备的类型，所述设备的类型包括通信系统的通信方式和导航系统的卫星导航方式；检测硬件是否正常运行得到硬件检测结果，所述硬件是否正常运行的检测结果包括正常运行和未正常运行；并根据实际需求设置配置文件，所述配置文件包含：测试内容、测试周期、推荐服务阈值和最低服务阈值；
[0053] 步骤S2：依据步骤S1中所述测试周期测试待测试设备并记录测试数据；
[0054] 步骤S3：服务性能分级并生成测试简报：对步骤S2中所述的测试数据进行存储；将步骤S1所述推荐服务阈值和最低服务阈值与步骤S2中所述测试数据比对分级得到服务性能分级结果；将步骤S1所述的硬件检测结果、步骤S2所述的测试数据和所述服务性能分级结果生成表示当前周期内通信系统和导航系统的服务性能状况的测试简报，并将测试简报发回岸端中心；所述服务性能分级结果包含：推荐、达标、预警；
[0055] 步骤S4：测试简报可视化处理：将步骤S3所述的测试简报进行可视化处理，设定不同的排序指标对具体的通信方式或卫星导航方式进行排序，选择不同颜色展示步骤S3所述的服务性能分级结果：“推荐”标注绿色、“达标”标注黄色、“预警”标注红色，根据带有“预警”标注的服务性能分级结果查找到具体通信方式或卫星导航方式，将其生成为当前周期的预警信息并展示。
[0056] 如图2所示，实现步骤S1中识别、检测设备并设置配置文件的方法为：
[0057] 步骤S11：检测实装的设备类型：测试系统检测船端实装的通信系统和导航系统的设备类型，识别待测试设备支持的通信方式和卫星导航方式；
[0058] 步骤S12：判断是否一致：判断步骤S11检测结果与船端实装设备名录是否一致，不一致，标注“预警”，若一致，执行步骤S13；
[0059] 步骤S13：检测设备是否正常运行：根据输入的设备自检指令判断通信导航设备是否正常运行，未正常运行，标注“预警”，正常运行则执行步骤S14；
[0060] 步骤S14：设置步骤S1所述配置文件，所述配置文件包含：测试内容、测试周期、推荐服务阈值和最低服务阈值。
[0061] 如图3所示，实现步骤S2中周期性测试待测试设备并记录测试数据的方法为：
[0062] 步骤S21：周期性测试通信系统类型设备：依据步骤S1所述的测试周期开展周期性通信系统设备服务性能测试，所述通信系统设备服务性能测试是发送服务性能测试报文；采集并记录通信系统的测试数据；
[0063] 步骤S22：周期性测试导航系统类型设备：依据步骤S1所述的测试周期开展周期性导航系统设备服务性能测试，所述导航系统设备服务性能测试是做接收到卫星信号测试；采集并记录导航系统的测试数据。
[0064] 需要说明的是，上述的“步骤S21”、“步骤S22”是用于区别测试的设备类型的不同，而不是描述特定的顺序或先后次序。应该理解在实际应用场景下可以互换或者同时进行。
[0065] 如图4所示，在一些实施例中，实现步骤S21中通信系统周期性测试的方法为：
[0066] 步骤S211：发送测试报文：在步骤S21中所述的一个测试周期内，选择一个未测试的步骤S1中所述的通信系统的通信方式，发送测试报文；
[0067] 步骤S212：判断通信方式是否连通：通过测试报文结果判断当前通信方式是否连通，若是，转到步骤S214，若否，转到步骤S213；
[0068] 步骤S213：记录船岸通信方式未连通的第一测试数据：所述第一测试数据包括当前船位坐标、通信设备类型、当前通信设备中断情况和测试时间；
[0069] 步骤S214：记录船岸通信方式连通状态下的第二测试数据：所述第二测试数据包括当前船位坐标、通信设备类型、频段、信号强度、信号质量、网络时延、对应主基站的距离、主基站标识、基站与终端的距离；此设备若为卫星通信设备，额外记录实时链接的卫星个数；
[0070] 步骤S215：判断是否测试完所有的步骤S1中所述船岸通信方式，若是，转到步骤S3，若否，转到步骤S211。
[0071] 如图5所示，在一些实施例中，实现步骤S22中导航系统周期性测试方法为：
[0072] 步骤S221：测试导航系统：在步骤S21中所述的一个测试周期内，选择一个未测试的步骤S1中所述的卫星导航方式的导航子系统；
[0073] 步骤S222：判断导航系统是否可用：判断当前卫星导航系统是否能接收到卫星信号，若是，转到步骤S224，若否，转到步骤S223；
[0074] 步骤S223：记录不可接收卫星信号状态下的第三测试数据：所述第三测试数据包括当前卫星导航方式的类型、中断情况和测试时间；
[0075] 步骤S224：记录可接收卫星信号状态下的第四测试数据：所述第四测试数据包括当前定位信息、卫星健康信号状态、位置精度因子PDOP、可见星总数、卫星仰角、信号噪声比；若该设备支持GNSS多星座组合定位，则将其所实际支持的卫星星座信息合并统计；
[0076] 步骤S225：判断是否测试完所有的步骤S1中所述卫星导航方式，若是，转到步骤S3，若否，转到步骤S221。
[0077] 具体的，如图6所示，实现步骤S3中服务性能分级并生成测试简报的方法为：
[0078] 步骤S31：测试数据存储：将采集到的对步骤S21中所述通信系统的测试数据和步骤S22中所述导航系统的测试数据，存储至测试数据存储单元；
[0079] 步骤S32：测试数据分析评估及服务性能分级：将步骤S2所述的测试数据展开与步骤S1所述推荐服务阈值和最低服务阈值进行比较，测试数据中结果指标大于或等于推荐服务阈值标注“推荐”，结果指标小于最高服务阈值但大于或等于最低服务阈值标注“达标”，结果指标小于最低服务阈值标注“预警”；
[0080] 步骤S33：依据步骤S2中所述的测试数据，将未连通的通信方式、无信号的卫星导航方式标注“预警”；
[0081] 步骤S34：生成测试简报：根据步骤S1中所述硬件检测结果、步骤S2中所述测试数据结果和步骤S3中所述服务性能分级结果，生成当前周期的测试简报；并将测试简报发回岸端中心。
[0082] 实施例一：
[0083] 测试通信系统，以高频(HF)通信，即短波通信为例，发射基站为天津短波台站，坐标：39.00N，117.70E。
[0084] 配置文件的测试内容包括：当前船位坐标、测试时间、通信设备类型、频段、接收信号质量、接收信号强度、对应主基站的距离；
[0085] 对于阈值的设置是针对核心指标，包括：接收信号质量、接收信号强度和速率。其中推荐服务阈值为：
[0086] 接收信号质量：信噪比SNR大于20dB，接收信号强度大于15dBu，速率大于44Kbps；
[0087] 最低服务阈值为：
[0088] 接收信号质量：信噪比SNR大于10dB，接收信号强度大于0dBu，速率大于9.6Kbps。
[0089] 完成步骤S21后可得到测试数据为：
[0090] 当前船位坐标：77.48N，77.18E，
[0091] 测试时间：2022‑11‑21，
[0092] 通信设备类型：HF，
[0093] 频段：16MHz，
[0094] 接收信号质量：24.6dB，
[0095] 接收信号强度：21.2dBu，
[0096] 对应主基站的距离：4713km。
[0097] 根据得到的测试结果与所述配置文件中设置的阈值比较，均优于推荐阈值，所以在性能分级结果中标注为“推荐”。
[0098] 实施例二：
[0099] 测试导航系统，测试数据主要依据NMEA协议报文，以GPS导航服务性能测试为例。
[0100] 配置文件的测试内容包括：当前定位信息、测试时间、位置精度因子、可见星总数、最低卫星仰角、信号噪声比；
[0101] 于阈值的设置是针对核心指标，包括：位置精度因子、可见星总数、最低卫星仰角和信号噪声比。其中
[0102] 推荐服务阈值为：位置精度因子小于6，可见星总数大于8，最低卫星仰角大于15度，信号噪声比大于20dB；
[0103] 最低服务阈值为：位置精度因子小于10，可见星总数大于4，最低卫星仰角大于5度，信号噪声比大于10dB。
[0104] 完成步骤S22后可得到测试数据为：
[0105] 当前定位信息：31.17N，121.50E，
[0106] 测试时间：2023‑4‑20 12:12:52，
[0107] 位置精度因子：2.20，
[0108] 可见星总数：12，
[0109] 最低卫星仰角：24度，
[0110] 信号噪声比：21。
[0111] 根据得到的测试结果与所述配置文件中设置的阈值比较，均优于推荐阈值，所以在性能分级结果中标注为“推荐”。
[0112] 应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。
