Apresentação Artigo: SatSim

Artigo

SatSim Resul-tados

Mode- los

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Con- clusões

Informações sobre a Missão

V&V

A2

SATSIM – Simulador Multi-Satélites para Teste e Validação de Projetos de Formação em Voo

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$ ↘Swedish National Space Board ↘DLR (Agência Espacial Alemã) ↘DTU (Universidade Técnica da Dinamarca) ↘CNES (Centro Nacional de Pesquisas Espaciais) - França

Os principais objetivos da missão PRISMA são realizar demonstrações de GNC e experimentos com sensores para missões futuras onde rendezvous e formação em voo sejam pré-requisitos. [1,2]

↘Main - MANGO ↘Target – TANGO [2]

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PRISMA: Prototype Research Instruments and Space Mission technology Advancement

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MANGO ↘ Dimensões: 750 x 750 x 820 mm; ↘ Massa: 145 kg; ↘ Estabilização: 3 eixos; ↘ Rodas de Reação e MTR; ↘ Faz manobras;

Figura 1: MANGO. [3] Figura 2: TANGO. [3]

TANGO ↘ Dimensões: 570 x 740 x 295 mm; ↘ Massa: 40 kg; ↘ Estabilização: 3 eixos; ↘ Magnetômetro; ↘ Não faz manobras;

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Figura 3:Diagrama de blocos do MANGO. [4]

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Figura 4:Diagrama de blocos do TANGO. [4]

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3 tecnologias serão verificadas: - Sensores, estratégias e algoritmos usados para formação em voo e

rendezvous; - Propelente não-tóxico - Motor de micro propulsão

Foi lançado em 15/06/2010.

Realizou todos os experimentos.

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Figura 5:Exemplo de formação em voo. [5]

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Figura 6: Exemplo de formação em voo. [5]

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Figura 7: Exemplo de operações de proximidade. [5]

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Figura 8: Processo de Verificação. [5]

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$

↘ Foi desenvolvido para validar o GNC e o OBSW em um ambiente simulado. ↘ Tem como principais características simular sensores, atuadores, a dinâmica espacial, RTUs (microprocessador), distúrbios ambientais, condições de iluminação solar, eclipse. [2]

↘ Em comparação com outras soluções, sobretudo a FCT (Formation Control Testbed), da NASA, o SATSIM é um ambiente de teste mais barato, flexível e escalonável. [1]

Projetar uma versão genérica de um simulador permite que ele possa ser utilizado e configurado para diferentes atividades em diversas fases da missão.

↘ Facilita a substituição de hardware por modelos simulados. ↘Permite simulação com hardware-in-the-loop.

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↘ Simulador de tempo real; ↘ Foi implementado usando MATLAB/Simulink; ↘O código é gerado automaticamente para o hardware.

Figura 9:Exemplo da dinâmica do satélite implementada no Simulink. [1]

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Modelo Autocode xPC

Target

Figura 10: xPC Target. [6]

HW1

HW2

HWn

HUT

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↘O controle de solo é feito através do RAMSES (Rocket and Multi Satellite EGSE System). [1]

↘Através dele é possível: executar script de procedimento, codificar e monitorar telecomandos, decodificar receber e armazenar telemetrias, monitorar alarmes. ↘O mesmo telecomando enviado ao satélite é enviado ao simulador. ↘ SATSIMIF: interface que torna possível controlar o SATSIM através do RAMSES.

Figura 11: Controle de Solo. [1,7]

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↘ Foi projetado para tornar possível o reuso para diferente tipos de teste através da reconfiguração de parâmetros. [1]

Tabela 1: Configurações do Simulador. [1]

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GAS ↘GAS: GNC e ACS Simulation;

↘Objetivo: Validação dos algoritmos de GNC e cronograma operacional;

↘Não contém hardware externo;

Figura 12: Exemplo de simulação na configuração GAS.. [1]

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SATLAB ↘ Simulação em tempo real; ↘HIL; ↘RTU são simuladas enquanto os computadores de bordo estão conectados ao simulador;

Figura 13: Esquema de simulação para configuração SATLAB. [1]

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AIT

↘ Simulação em tempo real; ↘HIL; ↘RTUs (simuladas e reais) conectadas ao computador de bordo do satélite; ↘Os sensores e atuadores são simulados pela PUSIMs;

Figura 14:Esquema de simulação para configuração AIT. [1]

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AIT

↘ Simulação em tempo real; ↘HIL; ↘RTUs (simuladas e reais) conectadas ao computador de bordo do satélite; ↘Os sensores e atuadores são simulados pela PUSIMs;

Figura 14:Esquema de simulação para configuração AIT. [1]

Figura 15:Configuração AIT. [1]

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GSS

↘GSS: GPS Signal Simulator ↘GPS e antenas são adicionados à configuração AIT; ↘Objetivo: Testar e validar o hardware e software que será usado na formação em voo, rendezvous e manobras de proximidade.

Figura 16:Esquema de simulação para configuração GSS. [1]

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OPSIM ↘ OPSIM: Operational Simulation; ↘ Usado para validação operacional; ↘ Somente uma RTU é real enquanto as outras são simuladas; ↘ Essa configuração inclui simulador de FFRF (Formation Flying with Radio Frequency); ↘ Objetivo: Validação do cronograma operacional e scripts antes serem carregados no satélite. ↘ Pode ser utilizado para treinamento operacional e desenvolvimento de procedimentos de voo antes do lançamento

Figura 17: Esquema de simulação para configuração GSS. [1]

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Tabela 2: Principais características dos modelos de simulação. [1]

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↘A experiência na fase operacional verificou a capacidade do SATSIM para simular e validar uma gama de cenários e experimentos com alta fidelidade.

↘O mesmo procedimento utilizado na simulação do LEOP (Launch and Early Orbit Phase) foi o mesmo utilizado durante o LEOP real, e deu à equipe a sensação de que estavam realizando mais uma simulação.

↘Os resultados das simulações dos cenários de formação em voo e navegação de proximidade com GPS foram confirmados durante a operação

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↘ Consumo de DeltaV durante 5 dias. O modelo apresenta erro de 2,5%.

Figura 18: Consumo de DeltaV. [1]

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↘ SATSIM foi usado com sucesso em todas as fases de teste e validação da missão PRISMA; ↘Os modelos com alto nível de confiança tornam possível a execução das funções em solo antes de enviar ao satélite; ↘A equipe de operação pode executar procedimentos com antecedência usando o OPSIM; ↘Pode ser usado para testar os segmento espacial, mas também, para treinar a equipe operacional e ajudar no desenvolvimento de procedimentos de voo; ↘Pode ser utilizado em todas as fases do projeto de um satélite: do teste do software embarcado a um teste com todos os modelos de voo em malha; ↘Pode ser adaptado para futuras missões; ↘Os planos futuros é para atualizar o SATSIM de modo que ele rode somente num PC. Esta configuração deverá conter a maior parte do software do satélite e será importante para as fases iniciais da missão quando não há hardware disponível.

↘ [Figura da Capa da Apresentação] ‘Green’ satellite fuel designed to make space safer. http://www.spacefellowship.com/news/art19118/-green-satellite-fuel-designed-to-make-space-safer.html. Aceso em 30 de Novembro de 2014.

↘ [1] Bodin, Per; Nylund Matti; Battelino Milan. SATSIM — A real-time multi satellite simulator for test and validation in formation flying projects. 2012

↘ [2] PRISMA (Prototype Research Instruments and Space Mission technology Advancement).

https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/p/prisma-prototype . Acesso em 30 de Novembro de 2014.

↘ [3] PRISMA. http://www.ohb-sweden.se/prisma. Acesso em 30 de Novembro de 2014.

↘ [4] PRISMA Satellites. http://www.lsespace.com/about-prisma.aspx. Acesso em 30 de Novembro de

2014.

↘ [5] About PRISMA. http://www.prismasatellites.se/node/11#TheProjectPhases. Acesso em 30 de Novembro de 2014.

↘ [6] MathWorks – xPC Target. http://www.mathworks.com/videos/introduction-to-xpc-target-and-xpc-target-turnkey-68908.html. Acesso em 01 de Dezembro de 2014.

↘ [7] Carlsson, Anna; Carlstedt-Duke, Theresa. RAMSES – A General Control System for both Sounding Rockets and Satellites.

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Obrigado!