Software de control de vuelo reutilizable y confiable para una misión de Cubesat a prueba de fallos y rentable: diseño e implementación
Autores: Latachi, Ibtissam; Rachidi, Tajjeeddine; Karim, Mohammed; Hanafi, Ahmed
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Software de control de vuelo reutilizable y confiable para una misión de Cubesat a prueba de fallos y rentable: diseño e implementación
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Nanosatélites
Software de vuelo
Misiones Cubesat
Masat-1
Sistema operativo en tiempo real
Arquitectura de tolerancia a fallos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
Aunque no existe un marco riguroso para desarrollar software de vuelo para nanosatélites, este manuscrito tiene como objetivo explorar y establecer procesos para diseñar una arquitectura de software de vuelo confiable y reutilizable para misiones de Cubesat de estudiantes rentables, como Masat-1. Masat-1 es un CubeSat de 1 Unidad, desarrollado utilizando un enfoque de ingeniería de sistemas, componentes comerciales y herramientas de software de código abierto. Nuestro objetivo era utilizarlo como una plataforma de prueba y como una referencia inicial para el desarrollo de software de vuelo de Cubesat en Marruecos. El sistema de comando y manejo de datos elegido para Masat-1 es una computadora embebida en módulo que ejecuta freeRTOS. Se utilizó un sistema operativo en tiempo real para simplificar la gestión a bordo en tiempo real. Para garantizar la confiabilidad del diseño del software, la modularidad, la reutilización y la extensibilidad, nuestra solución sigue un patrón arquitectónico orientado a servicios en capas, y se basa en una máquina de estados finitos en la capa de aplicación para ejecutar las funcionalidades de la misión de manera determinista. Además, se eligió un modelo cliente-servidor para asegurar la comunicación entre procesos y el acceso a recursos, utilizando APIs uniformes para mejorar el intercambio de datos entre plataformas. También se implementó una arquitectura jerárquica de tolerancia a fallos después de una evaluación sistemática de los riesgos de la misión Masat-1 utilizando diagramas de bloques de confiabilidad (RBD) y análisis de modos de falla funcional, efectos y criticidad (FMECA).
Descripción
Aunque no existe un marco riguroso para desarrollar software de vuelo para nanosatélites, este manuscrito tiene como objetivo explorar y establecer procesos para diseñar una arquitectura de software de vuelo confiable y reutilizable para misiones de Cubesat de estudiantes rentables, como Masat-1. Masat-1 es un CubeSat de 1 Unidad, desarrollado utilizando un enfoque de ingeniería de sistemas, componentes comerciales y herramientas de software de código abierto. Nuestro objetivo era utilizarlo como una plataforma de prueba y como una referencia inicial para el desarrollo de software de vuelo de Cubesat en Marruecos. El sistema de comando y manejo de datos elegido para Masat-1 es una computadora embebida en módulo que ejecuta freeRTOS. Se utilizó un sistema operativo en tiempo real para simplificar la gestión a bordo en tiempo real. Para garantizar la confiabilidad del diseño del software, la modularidad, la reutilización y la extensibilidad, nuestra solución sigue un patrón arquitectónico orientado a servicios en capas, y se basa en una máquina de estados finitos en la capa de aplicación para ejecutar las funcionalidades de la misión de manera determinista. Además, se eligió un modelo cliente-servidor para asegurar la comunicación entre procesos y el acceso a recursos, utilizando APIs uniformes para mejorar el intercambio de datos entre plataformas. También se implementó una arquitectura jerárquica de tolerancia a fallos después de una evaluación sistemática de los riesgos de la misión Masat-1 utilizando diagramas de bloques de confiabilidad (RBD) y análisis de modos de falla funcional, efectos y criticidad (FMECA).