空中客车公司防务和航天可模拟木星冰月探测器使命的数据流

挑战

使JUICE任务的有效载荷仪器提供商能够在各种任务场景中模拟科学数据的生成、存储和下行

解决方案

使用Si金宝appmulink、SimEvents和MATLAB应用程序设计器创建可配置的事件驱动模型并运行多天任务模拟

结果

  • 超过仿真速度要求
  • 启用了开发时间减少30%
  • 模拟主要任务场景

“基于SimEvents的基于事件的模拟的快速原型设计的优点使我们确信,我们决定在下一代地球观测航天器上应用相同的方法来验证新的操作概念。”

亚历山大·科蒂尔,空中客车国防与航天公司

在Jovian系统中呈现果汁。


计划于2022年发射的木星冰卫星探测器(JUICE)将携带11个科学仪器进行为期8年的木星之旅,木星是太阳系中最大的行星。一旦到达那里,包括照相机、磁力仪、干涉仪、高度计和光谱仪在内的仪器将对木星及其三个卫星——木卫三、木卫四和木卫二——进行详细的观测。该任务的主要目标是深入了解支持行星形成和生命出现的条件。金宝app

由果汁仪器产生的数据流将被发送到地球之前被存储在固态大容量存储器(SSMM)。从仪器到存储和下行数据流可能是复杂的,由于所使用的各种仪器,由传输信道所施加收集到的数据,和限制的相对优先级。

空客公司防务和航天工程师使用使用Simulink创建的事件驱动模型金宝app®和SimEvents™来模拟这些数据流和评估板载数据等待时间,数据存储容量,和下行链路误码率的影响。

“我们决定选择MATLAB,Simulink和SimEvents金宝app我们的仿真模型的发展直接通过稳健性,可扩展性,而这些产品的灵活性的影响,”亚历山大Cortier,R&d工程师空中客车公司防务和航天说。下载188bet金宝搏“与SimEvents基于事件的系统的快速原型设计使我们能够验证计划JUICE新的作战概念的初步设计审查之前好,以减少后续的系统实现的风险。”

挑战

为JUICE任务计划的每个仪器产生多达4个数据流,数据率随时间变化。每个流都链接到一个包含文件的SSMM目录,这些文件将通过X或Ka频带传输到地球。如果文件在下行过程中损坏,地面站将请求重传。只有在确认传输成功后,文件才会被删除。

系统变量,包括分配给每个仪器和每个目录的下行优先目录的数量,增加了系统的复杂性。这种复杂性使得它难以操作建筑师预测如何将各种参数配置和交互子系统之间可能会影响系统性能。

空中客车防务与航天公司希望创建一个模型,使架构师能够运行仿真来验证他们的操作概念,并根据指定的优先级调整参数,以满足文件延迟(机载获取到地面完全接收之间的时间)方面的任务需求。模型需要在果汁初步设计审查之前准备好。一个关键的要求是模拟时间:模拟器必须能够在不到10分钟的时间内运行15天的任务,以允许架构师运行大量具有代表性的模拟。

解决方案

空中客车公司防务和航天工程师开发用于模拟JUICE科学数据的事件驱动模型使用SimEvents流。

他们创造了三个离散事件组件块:一个设备块模式仪器的行为,一个SSMM目录管理块车型目录管理逻辑,下行带外管理块模式传输的控制逻辑。

这些块具有操作建筑师可以调整探索各种构造和模拟场景参数。参数包括仪器的错误率的数量,流的每个仪器的数量,目录,目录大小和优先事项的数量,和下行链路的传输速率和。

该小组从包括10块的设备,一个SSMM目录管理器块,和两个下行链路带外管理块,一个为Ka波段,一个用于X波段传输的各个组件块组装的参考系统模型。

实现团队使用SimEvents DES块开发了模拟器。他们用MATLAB应用程序设计器建立了一个图形界面,方便操作架构师和其他用户配置和运行模拟并分析结果。

操作建筑师用这种离散事件模型来模拟代表任务的情景,并进行假设分析各种系统配置的分析。

由于他们在JUICE项目中使用事件驱动模型的积极经验,空中客车防务和空间工程师已经为一个内部项目开发了类似的模型,以验证新的操作概念。

结果

  • 仿真速度要求超出。“我们的要求说,操作建筑师们能在不到10分钟,以模拟15天的任务,” Cortier说。“我们开发的JUICE模型对这类任务的模拟时间不到5分钟,这多亏了我们与SimEvents的合作。”
  • 减少30%的开发时间启用。Cortier说:“我们在几周内就开发出了最初的模型和用户界面。”“在未来的项目中,我们希望能够通过重用用户界面和直接从UML模型生成MATLAB代码来减少大约30%的开发时间。”
  • 模拟关键任务场景。Cortier说:“使用SimEvents模型及其MATLAB接口的操作架构师告诉我们,他很欣赏针对特定问题快速运行代表性模拟的能力。”“该模型已经在多个场景中使用,并帮助载荷仪器管理人员更好地理解JUICE数据存储和下行系统,并调整他们负责的配置参数。”