OHB开发用于自主编队飞行的卫星制导、导航和控制软件
挑战
解决方案
结果
- 开发时间缩短了50%
- 启用早期验证和测试重用
- 简化跨部门协作
“传统上,控制工程师使用文本和图表来指定需求,其他人来编码软件。使用基于模型的设计,我们已经消除了这一步。我们从概念到实现都有模型,我们有自动生成的代码在太空飞行。”
罗恩·诺特伯恩,OHB
计划中的太空任务通常依赖于自主编队飞行,即一个航天器接近另一个航天器或与另一个航天器一起飞行。“棱镜”项目由OHB AG (OHB)领导,与法国和德国航天局以及丹麦技术大学合作,测试和验证先进自主编队飞行的制导、导航和控制(GNC)策略。
OHB工程师使用基于模型的设计来开发GNC算法,运行系统级实时闭环模拟,并为Prisma的两颗卫星Mango和Tango生成飞行代码。通过重用MATLAB,他们在这个项目上有了一个快速的开始®和仿真软金宝app件®模型以前为探测卫星.
“我们在MATLAB中评估了不同的GNC算法概念,然后迅速转移到Simulink模型进行仿真,”OHB的首席工程师Ron Noteborn说。金宝app“这些模型演变成完整的飞行模型,我们用Simulink植物模型在闭环模拟中验证了这一点。金宝app从那里,只需点击一下鼠标,就可以生成航班代码。”
挑战
解决方案
OHB工程师使用基于模型设计的MathWorks工具对GNC系统进行建模和模拟,执行实时闭环模拟,并生成生产飞行代码。
OHB将GNC设计划分为编队飞行、交会和接近操作。他们在MATLAB中测试和分析算法思想,然后在Simulink和statflow中建模金宝app®在闭环仿真中验证算法。
OHB工程师编写MATLAB脚本,从电子表格中导入模块接口数据,并自动为每个系统模块创建具有匹配接口和信号总线的Simulink模型。金宝app脚本还用于验证完成的模块上的接口。
该团队在Simulink中运行闭环模拟来验证GNC算法。金宝app这些模拟测试了工厂模型的各个组件,以及由合作机构贡献的多个子系统组成的集成系统。
使用Simu金宝applink Coder™和嵌入式Coder®, OHB工程师从他们的GNC模型和工厂模型生成代码。他们将植物代码部署到Simulink Real-Time™,并为金宝app机载目标LEON2处理器编译GNC代码。OHB随后对Simulink Real-Time系统和LEON2控制器进行了硬件在环(HIL)测试,以验证算法的实时性。金宝app
随着卫星硬件的可用,该团队用真正的传感器和执行器替换了部分植物模型,并重新进行了模拟。这导致了一个最大飞行HIL量的测试设置,包括机载计算机和由射频信号刺激的GPS接收器。为了演练实际任务飞行操作和验证飞行命令序列,OHB在Simulink Real-Time上对植物模型进行了模拟。金宝app
OHB工程师使用MATLAB编译器™建立显示和分析卫星飞行数据的独立应用程序。即使没有安装MATLAB, OHB工作人员也可以使用这些应用程序为卫星操作做准备。
OHB的工程师们正在将Prisma模型用于第三个项目:小型地球静止轨道(Small GEO),一个通用地球静止卫星平台。
结果
开发时间缩短了50%.“使用基于模型的设计来开发和验证我们的算法比手工编码快50%,”Noteborn说。通过重用70%的SMART-1姿态控制模型,我们几乎完全省去了这些部件的开发时间。”
启用早期验证和测试重用.“我们有四个级别的验证,从Simulink的桌面模拟到使用Simulink实时的HIL测试,以及在我们的目标硬件上的飞行命令序列,”Larsson说金宝app。“我们很早就开始测试,然后在整个开发过程中重复使用这些测试。这种方法确保了一致性和可重复性。”
简化跨部门协作.“我们将其他机构的C代码作为s函数集成到我们的Simulink模拟中,这样我们就可以在整个系统中验证它们金宝app,”诺特伯恩说。“我们还与其他机构的同事交换Simu金宝applink模型。用Simulink框图理解其他工程师的设计要比用C代码容易得多。”金宝app
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