NASA AMES Research Center开发了用于月球大气尘埃环境探险家的飞行软件

挑战

为Lade Spacecraft开发车载飞行软件

解决方案

使用基于模型的设计来模拟控制系统和航天器,生成26,000行的C代码,执行HIL和PIL测试,并创建一个任务培训模拟器

结果

  • 模型重复用于培训和命令验证
  • 飞行软件在轨道​​上无缝更新
  • 正式的代码检查过程流线型

“与使用基于模型的设计相比,手工编码飞行软件将持续更长时间,并使合作更加困难。经理和硬件子系统工程师了解Simulink型号,使得达成共识很容易,因为每个人都知道软件中发生了什么。“金宝app

纳萨·甘迪 - 布鲁德博士,美国宇航局艾梅研究中心
艺术家在月球表面附近的美国宇航局养老船航天器的翻译。图片礼貌NASA。

NASA的农历尘埃尘埃环境探险家(Ladee)航天器被启动以收集有关农尘环境的密度,构图和可变性的信息。板载光谱仪和其他仪器收集的数据和月球粉尘,帮助研究人员了解太阳系中的月亮和其他机构。

为了在项目成本和时间限制内开发宇宙飞船的飞行软件,美国宇航局AMES研究中心的工程师采用了基于模型的设计支持的低成本,快速原型的方法。金宝app

“模拟中的建模和模拟高级航天器控制功能,然后从型号中生成C代码的C代码最小化算法设计师和软件开发人员之间的通信错误,”在美国宇航局AME金宝appS的Ladee Flight Software Lead博士博士说。“基于模型的设计也使得早期原型设计,以及在开发的早期阶段期间的验证和验证。”

挑战

在设计和使命的生活中,Ladee面临了几个挑战。首先,Ladee有各种可能的发射轨迹。其次,特派团的仪器需要高度准确的指向,月球环境条件将要求航天器在轨道上进行频繁滚动和翻转。

为了解决这些挑战,美国宇航局的工程师希望在开发过程中提早模拟许多任务情景和故障情况。为了帮助满足软件开发的NASA程序要求,他们需要在需求,模型,测试和测试结果之间建立双向可追溯性。

解决方案

NASA AMES使用Matlab使用基于模型的设计开发了Lade SpaceCraft的车载飞行软件®和模拟金宝app®。开发完成在一系列构建周期中,每个版本包括建模,仿真,代码生成和测试。

在Simulink工作金宝app,美国宇航局AMES工程师为飞行软件开发了模型,包括姿态控制,电源管理,热控制,导航,通信和指挥处理的独立型号。该团队还开发了一种Ladepacraft的Simul金宝appink模型,包括其推进系统,环境和重力领域。这些模型确保飞机软件可以快速和现实的环境开发。

使用Simu金宝applink Check™,该团队核实他们的模型符合来自MAAB(Mathworks汽车咨询委员会)指南的自定义建模指南。

在Simulink中运行单位级模拟以验证子系统是否满足其要求,该团队使用了Sim金宝appulink Coder™和嵌入式编码器®从其Simulink控制器模型生成超过26,000行的C代码。金宝app

要捕获任何设计错误,工程师使用PolySpace Bug Finder™和PolySpace Code Prover™进行生成的代码的静态分析。

使用Sim金宝appulink编码器,他们从他们的工厂模型中生成代码,用于处理器 - 循环(PIL)和硬件循环(HIL)测试。它们与NASA的核心飞行执行(CFE)和核心飞行系统(CFS)软件包集成了他们的控制器代码,并将其部署到广泛的PowerPC处理器。

该团队进行了许多实时,系统级的PIL和HIL测试,包括月球轨道插入,激活序列,科学操作和故障管理方案。

该团队在整个项目中使用了Si金宝appmulink报告生成器,按照NPR 7150法规跟踪每个要求的要求和测试结果。

他们按计划完成了软件开发,并符合成本估算。

结果

  • 模型重复用于培训和命令验证。“我们使用了衍生自Simulink模型的模拟来训练自己的任务操作,”Gund金宝appy-Burlet说。“此外,我们使用模型的模拟来验证命令信号是否完成了他们在向航天器发送到航天器之前没有负面意外的后果。”

  • 飞行软件在轨道​​上无缝更新。“在特派团期间,我们发现了宇宙飞船的明星跟踪器和一些小软件问题的问题,”Gundy-Burlet说。“我们在Simulink中更新了我们的状态估计模型,以考虑这些问题,重新生成的代码,金宝app在新软件上运行了目标测试套件,并将其上传到航天器,该航天器不再识别出额外的月份。”

  • 正式的代码检查过程流线型。“PolySpace代码箴言在我们生成的代码中确定了死了代码以及我们手写代码中的问题”Notes Gundy-Burlet。“它还确定了没有错误的代码,以及需要密切关注的代码。结果使我们能够在正式检查过程中对代码进行有针对性的评估。“