用户故事

洛克希德·马丁空间系统公司采用基于模型的设计为IRIS卫星开发GN&C系统

挑战

为接口区域成像光谱仪(IRIS)观测卫星开发制导、导航和控制(GN&C)系统

解决方案

使用MATLAB和Simulink基于模型的设计对GN&C系统和IRIS卫星的金宝app组件进行建模,运行闭环和处理器在环仿真,并生成生产代码

结果

  • 开发效率翻倍
  • 生成高效、无缺陷的代码
  • 在一天内完成设计更新

一个由四名工程师组成的团队在短短23个月内设计、集成并测试了GN&C系统。我们的效率更高,因为我们使用相同的工具进行分析和代码开发,并生成了20,000行无缺陷代码。对我们来说,这为基于模型的设计提供了一个引人注目的案例。”

Vincentz Knagenhjelm, GN&C工程师,洛克希德·马丁空间系统公司
虹膜天文台。

界面区域成像光谱仪(IRIS)目前在地球轨道上,它在那里捕捉太阳的紫外线光谱和高分辨率图像。这些图像将帮助科学家更好地了解太阳大气最低层的能量和等离子体流动。

IRIS由洛克希德·马丁空间系统公司设计和建造,有效的空间分辨率为0.33弧秒,使其能够提供前所未有的太阳色球层和过渡区域的视图。为了获得这些高分辨率的图像,IRIS依赖于精确的制导、导航和控制(GN&C)系统,该系统由洛克希德·马丁空间系统公司使用基于模型的设计和MATLAB开发®和仿真软金宝app件®

洛克希德·马丁公司GN&C首席工程师Bob Dougherty表示:“基于模型的设计使我们的小团队能够在严格的期限内完成飞行软件的交付。“该软件在轨道上运行完美,该项目突显了我们建造低成本、低风险航天器的能力。”

挑战

在过去的类似项目中,洛克希德·马丁公司的工程师们制作了大量的算法设计文件,有些文件长达1000多页。程序员根据他们对这些文档的解释手工编写代码。整个过程很慢,有时在手工编码过程中会引入缺陷。

由于软件设计、集成和测试只需23个月,团队需要大大加快软件交付过程。为了实现这一目标,他们试图用自文档化设计取代详细的算法设计文档,将现有的工厂模型用于卫星硬件,用自动机取代手工编码ic代码生成,并使用单一环境进行分析和软件开发。

解决方案

洛克希德·马丁公司的工程师通过基于模型的设计加速了IRIS GN&C飞行软件的开发。

在MATLAB和Simulink中,工程师们金宝app开发了控制系统的基本模型,以分析指向性能,或航天器重新定向的精度。

为了创建一个工厂模型,团队重用了现有的Simulink和statflow金宝app®洛克希德·马丁航天器集成实验室(SVIL)开发的卫星组件模型。他们将反作用轮、磁矩棒、星体跟踪器、太阳传感器和其他组件的模型与Simulink环境模型相结合。金宝app

该团队导出了他们的Simulink控制模型,使用金宝appSimulink Report Generator™创建一个交互式的web视图,该视图在设计审查期间被深入检查。

他们通过使用电厂模型运行闭环仿真,并使用Simulink覆盖率对仿真进行模型覆盖率分析,验证了初始GN&C设计™.金宝app

他们与MathWorks Pilot Engineering Group合作,将其初始飞行软件GN&C模型划分为多个组件,包括姿态控制器、反作用轮控制器和姿态确定模块。每个组件对应于飞行代码中的一个软件单元。

他们使用嵌入式编码器®要为这些组件生成C代码,需要为Moog宽泛工程抗辐射微处理器及其执行软件添加少量手工生成的“胶水”代码。使用定制的MATLAB用户界面,团队为每个GN&C飞行软件单元执行了各种Simulink测试用例。金宝app

SVIL工程师在工厂模型中添加了集成层,并使用Embedded Coder生成C代码,部署到实时计算机中进行处理器在环测试。

在Simulink中运行实时测试和优化设计后,团队为生产的RAD750处理器生成了大约20000行代码。GN&C系统在金宝appIRIS上运行,IRIS已经提供高分辨率图像和光谱数据。

结果

  • 开发效率翻倍.GN&C软件工程师Phil Boyle说:“我们测量了开发人员每小时的等效源代码行数,发现基于模型的设计比手工编写飞行软件的效率要高两到三倍。”“这不仅适用于IRIS项目,也适用于我们使用基于模型设计的其他项目。”

  • 生成高效、无缺陷的代码.博伊尔说:“10年前,我们尝试使用自动代码生成,但在使用之前,代码必须重做。”“相比之下,我们使用Embedded Coder为IRIS生成的代码不仅没有缺陷,而且效率很高。”

  • 在一天内完成设计更新. “IRIS投入运行后,我们发现了一些在发射前未知的硬件特性,”博伊尔说。“为了解释这种硬件行为,我们只需更新Simulink模型,重新生成代码,并重新运行单元测试和软件项鉴定测试。一天之内,我们就准备好了更新的系统。”金宝app