“金宝appSimulink、Simscape Multibody和Simulink Coder使我们能够自动地将MRO车辆的精确CAD模型转换为实时运行的C代码。”
吉姆·查普尔，洛克希德·马丁太空系统公司的
火星上的水是否存在了足够长的时间以提供支持生命的环境?金宝app2006年，当火星勘测轨道飞行器(MRO)开始向科学家们发送高分辨率的图像和其他数据时，科学家们将离这个问题更近一步。这些数据是由有史以来发送到这颗红色星球上的最先进的仪器和相机收集的。
为了提供一个稳定的平台，以获得前所未有的清晰图像，洛克希德·马丁空间系统公司使用MathWorks工具进行基于模型的设计，以开发一种制导、导航和控制(GN&C)系统，同时将高增益天线对准地球，利用太阳能电池板跟踪太阳，收集电力，并将摄像机对准火星的地表特征。
洛克希德·马丁空间系统公司的首席姿态控制工程师吉姆·查普尔博士说:“MRO的设计是基于用MathWorks工具编写的模块库，自上世纪90年代火星全球勘测计划以来，我们一直在发展这些模块。”“我们可以放心地在项目中重用经过验证的模块，这在降低开发成本方面是一个很大的优势。”
MRO相机的表面分辨率只有25厘米，可以探测到火星表面一个篮球大小的物体。为了支金宝app持这种高分辨率成像，MRO的GN&C系统必须提供一个极其精确和稳定的相机平台，同时不断重新定位其太阳能电池板和3米高增益天线。
为了验证控制设计，MRO团队需要开发航天器的精确模拟。“因为MRO是一个多体系统，所以为MRO的动力学写出封闭形式的方程是非常复杂的。为了进行有效的模拟，我们需要自动化这些运动方程的开发，”查普尔博士解释道。“我们希望通过可重复、可靠和自动化的过程，将用CAD软件开发的航天器机械模型转化为精确的机械动力学模型。”
洛克希德·马丁公司的工程师使用MathWorks工具为MRO设计和模拟GN&C系统，并自动开发航天器的实时仿真模型，该模型来源于CAD机械模型。
该团队使用MATLAB和Simulink为MRO的金宝appGN&C系统开发算法和相关参数，该系统整合了来自传感器的输入，包括惯性测量单元、恒星跟踪器和太阳传感器，并驱动反作用轮和万向节来指向航天器及其附件。
在过去的几年中，该团队使用Simulink和Simscape Multibody™组装了航天器金宝app执行器、传感器、控制算法和车辆动力学的模型库。他们利用这个库快速开发了MRO航天器的高保真模型，包括伸缩和燃料晃动模式。由于MRO航天器模型和控制器模型都在Simulink中，因此该团队可以有效地模拟控制系统，确定各种任务阶段和操作场景的数千个控制参金宝app数。在Simulink中开发的控制参数直接加载到航天器参数数据库中。金宝app
洛克希德·马丁公司的工程师还使用Simulink、Simscape Mu金宝appltibody和Simulink Coder™开发轨道飞行器试验台(OTB)，用于MRO的实时、半实物(HIL)仿真。工程师在发射前使用OTB HIL测试来验证飞行软件，并在操作期间继续使用OTB来验证所有命令和序列。
该团队已经在MSC中自动化了机械模型的生成过程。ADAMS从CAD模型。由于ADAMS中对身体、关节和坐标系统的标准多体动力学描述与Simscape multibody的建模描述相匹配，洛克希德·马丁公司很容易通过Simscape multibody将ADAMS模型转化为Simulink。金宝app然后他们使用Simulink 金宝appCoder从他们的Simulink模型中自动生成C代码，以在OTB HIL测试中实现高保真的动态模型。
在7个月的火星之旅和整个任务期间，洛克希德·马丁公司的工程师使用OTB来验证GN&C的性能。该团队还使用Signal Processing Toolbox™分析来自MRO上进行的校准和抖动测试的加速度计数据。
航天器指向仿真在几天内建模．“使用MathWorks工具和我们的库模块，我们可以在不到一周或几天的时间内建立一个相当精确的航天器指向仿真模型。MRO的稳定性和指向能力都在使用我们最初模型的原始估计范围内，”查普尔说。“这些图书馆加快了我们的开发进度，并为我们提供了对最终结果的高度信心。”
Interorganization沟通改进．查普尔报告说:“因为我们都在使用MathWorks工具，所以我们可以与我们的主要客户NASA喷气推进实验室交换模型和分析工具。”
自动生成的高效代码．Chapel指出:“使用Simscape Multibody金宝app和Simulink Coder自动化开发OTB HIL仿真的过程，使我们能够生成高保真仿真，所需时间小于10毫秒OTB HIL仿真帧的1毫秒。”
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