空中客车防务和空间模拟木星冰卫星探测任务数据流
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 App Designer创建可配置的事件驱动模型并运行多日任务模拟
结果
- 超出仿真速度要求
- 减少30%的开发时间
- 模拟关键任务场景
“我们相信使用SimEvents基于事件的模拟快速原型的好处，我们决定应用同样的方法来验证下一代地球观测航天器的新操作概念。”
亚历山大·科蒂埃，空中客车防务与航天公司
木星系统JUICE的渲染图。
木星冰卫星探测器(JUICE)计划于2022年发射，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、磁力计、干涉仪、高度计和光谱仪在内的仪器将对木星及其三颗卫星——木卫三、木卫四和木卫二——进行详细观察。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
JUICE仪器产生的数据流将在传输到地球之前存储在固态大容量存储器(SSMM)中。由于所使用的各种仪器、所收集数据的相对优先级以及传输通道施加的限制，从仪器到存储和下行链路的数据流可能很复杂。
空客防务和航天公司的工程师使用Simulink创建的事件驱动模型金宝app®和SimEvents™来模拟这些数据流，并评估板载数据延迟、数据存储容量和下行链路错误率的影响。
“我们决定选择MATLAB、Simulink和SimEvents金宝app来开发我们的仿真模型，直接受到这些产品的稳健性、可扩展性和灵活性的影响，”空客防务与航天公司的研发工程师Alexandre Cortier说。下载188bet金宝搏使用SimEvents对基于事件的系统进行快速原型设计，使我们能够在初步设计审查之前验证JUICE计划的新操作概念，并降低系统后续实施的风险。”
挑战
为JUICE任务计划的每台仪器产生多达四个数据流，数据速率随时间而变化。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频段传输到地球。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的目录数量和每个目录的下行优先级，增加了系统的复杂性。这种复杂性使得操作架构师很难预测各种参数配置和子系统之间的交互如何影响系统性能。
空中客车防务和航天公司希望创建一个模型，使架构师能够运行模拟来验证他们的操作概念，并根据分配的优先级调整参数，以满足文件延迟(机载采集和地面完全接收之间的时间)的任务要求。该模型需要在JUICE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分钟的时间内运行一个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
空客防务和航天工程师开发了一种事件驱动模型，用于使用SimEvents模拟JUICE科学数据流。
他们创建了三个离散事件组件块:一个设备块，用于模拟仪器行为;一个SSMM目录管理器块，用于模拟目录管理逻辑;一个下行链路管理块，用于模拟传输控制逻辑。
这些模块具有操作架构师可以调整的参数，以探索各种配置和模拟场景。参数包括仪器数量、每个仪器的流数量、目录数量、目录大小和优先级、下行传输速率和错误率。
该团队从各个组件块中组装了一个参考系统模型，其中包括10个设备块，一个SSMM目录管理器块和两个下行链路频带管理块，一个用于ka波段，一个用于x波段传输。
实现团队使用SimEvents DES块开发了模拟器。他们使用MATLAB应用程序设计器构建了一个图形界面，使操作架构师和其他用户可以轻松地配置和运行模拟并分析结果。
操作架构师使用这个离散事件模型来模拟具有代表性的任务场景，并对各种系统配置进行假设分析。
由于JUICE项目中事件驱动模型的积极经验，空客防务和航天工程师已经为内部项目开发了类似的模型，以验证新的操作概念。
结果
- 超出仿真速度要求。“我们的要求是，操作架构师必须能够在不到10分钟的时间内模拟15个任务天，”Cortier说。”由于我们与SimEvents的合作，我们开发的JUICE模型对此类任务的模拟时间不到5分钟。”
- 减少30%的开发时间。“我们在几周内就开发出了最初的模型和用户界面，”Cortier说。“在即将到来的项目中，我们希望能够通过重用我们的用户界面和直接从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接口的运营架构师告诉我们，他很欣赏这种针对特定关注点快速运行代表性模拟的能力。”该模型已经在多种场景中使用，并帮助有效载荷仪器管理人员更好地了解JUICE数据存储和下行系统，并调整他们负责的配置参数。”
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