Навигация:

Главная Случайная страница Обратная связь ТОП Интересно знать Избранные Новые материалы

Топ:

Особенности труда и отдыха в условиях низких температур: К работам при низких температурах на открытом воздухе и в не отапливаемых помещениях допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие...

Процедура выполнения команд. Рабочий цикл процессора: Функционирование процессора в основном состоит из повторяющихся рабочих циклов, каждый из которых соответствует...

Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...

Интересное:

Влияние предпринимательской среды на эффективное функционирование предприятия: Предпринимательская среда – это совокупность внешних и внутренних факторов, оказывающих влияние на функционирование фирмы...

Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...

Уполаживание и террасирование склонов: Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Варианты использования оврагов для градостроительных целей...

Дисциплины:

Автоматизация Антропология Археология Архитектура Аудит Биология Бухгалтерия Военная наука Генетика География Геология Демография Журналистика Зоология Иностранные языки Информатика Искусство История Кинематография Компьютеризация Кораблестроение Кулинария Культура Лексикология Лингвистика Литература Логика Маркетинг Математика Машиностроение Медицина Менеджмент Металлургия Метрология Механика Музыкология Науковедение Образование Охрана Труда Педагогика Политология Правоотношение Предпринимательство Приборостроение Программирование Производство Промышленность Психология Радиосвязь Религия Риторика Социология Спорт Стандартизация Статистика Строительство Теология Технологии Торговля Транспорт Фармакология Физика Физиология Философия Финансы Химия Хозяйство Черчение Экология Экономика Электроника Энергетика Юриспруденция

Систематизация задач и выбор схемы построения бортового управляющего комплекса

2020-04-01

123

0.00 из 5.00 0 оценок

Заказать работу

Стр 1 из 9Следующая ⇒

Содержание

Список сокращений

Введение

1 Систематизация задач и выбор схемы построения бортового управляющего комплекса

1.1 Анализ типовых функций БКУ сверхмалой космической платформы

1.2 Обоснование схемы построения и выбор элементной базы реализации БКУ

1.3 Выбор способа кроссплатформенной программной реализации функций БКУ

2. Разработка кроссплатформенной программной реализации бортового управляющего комплекса

2.1 Разработка SF-модели алгоритма приема и обработки командно-программной информации

2.2 Разработка SF-модели алгоритма сбора и обработки телеметрической информации

2.3 Разработка SF-модели алгоритма управления системой энергоснабжения

3. Практическая реализация бортового управляющего комплекса в базисе ПЛИС FPGA

3.1 Создание лабораторного макета БКУ сверхмалой космической платформы

3.2 Автоматическая генерация кода конфигурации ПЛИС на базе модели БКУ

3.3 Верификация кода конфигурации по технологии Model-Based Design

Заключение

Список использованных источников

Список сокращений

АБ	- аккумуляторная батарея
БКУ	- бортовой комплекс управления
БРТК	- бортовой радиотехнический комплекс
КА	- космический аппарат
КИА	- контрольно-измерительная аппаратура
НКУ	- наземный комплекс управления
ПЛИС	- программируемая логическая интегральная схема
ПН	- полезная нагрузка
ПО	- программное обеспечение
РК	- разовые команды
САПР	- система автоматизированного проектирования
СБ	- солнечная батарея
СМКА	- сверхмалый космический аппарат
СЭС	- система энергоснабжения
ТМ	- телеметрия
ТМИ	- телеметрическая информация
ASIC	- Application Specific Integrated Circuit (интегральная схема специального назначения)
CCSDS	- Consultative Committee for Space Data Systems (Международный Консультативный Комитет по космическим системам передачи данных)
GMSK	- Gaussian Minimum Shift Keying (Гауссова модуляция с минимальным сдвигом частоты)
HIL	- Hardware-in-the-Loop (аппаратное тестирование в петле)
FIL	- FPGA-in-the-Loop (тестирование FPGA в петле)
FPGA	- Field Programmable Gate Array (программируемая логическая интегральная матрица)
IP-core	- Intelligent Property Core (ядро интеллектуальной собственности)
MIL	- Model-in-the-Loop (модельное тестирование в петле)
MPPT	- Maximum Power Point Tracking (отслеживатель максимальной силовой точки)
RTOS	- Real Time Operation System (операционная система реального времени)
RTW	- Real Time Workshop (мастерская реального времени)
SIL	- Software-in-the-Loop (программное тестирование в петле)
SF	- Stateflow (диаграмма состояний)

Введение

Разработка и верификация программного обеспечения для бортовых комплексов управления космических аппаратов является сложной многоуровневой задачей, выполнение которой в настоящее время занимает годы. Существует возможность значительно уменьшить это время за счет автоматизации разработки программного обеспечения на базе средств и методов компании MathSoft, обеспечивающих процесс автоматической генерации программных кодов для выбранных аппаратных платформ из визуальных моделей Stateflow и Simulink среды MATLAB. Разработка ПО сводится, таким образом, к построению визуальных моделей управляющих алгоритмов, проверке их адекватности с использованием моделей источников сигналов и генерации программного кода, оптимизированного под особенности аппаратной платформы (процессоры, контроллеры, ПЛИС).

С учетом новизны предлагаемого подхода для отечественных разработчиков и наличия определенной степени недоверия к технологии Model-based Design со стороны заказчиков ПО, актуальным является подтверждение функциональности автоматически сгенерированного в среде MATLAB ПО.

Целью работы является выбор концепции построения бортового управляющего комплекса научно-образовательной микроспутниковой платформы, а также его программная реализация по технологии Model-Based Design. Для достижения поставленных целей в работе решаются следующие задачи: выбор схемы построения на основе анализа распространено-используемых, разработка имитационной модели в среде Simulink и Stateflow, автоматическая генерация HDL кода и его верификация, отработка кода конфигурации на лабораторном макете.

В первом разделе решается задача выбора схемы построения бортового управляющего комплекса наноспутника и способа программной реализации.

бортовой управляющий комплекс космический

Во втором разделе решаются задачи разработки кроссплатформенной программной реализации бортового управляющего комплекса на базе Stateflow -моделей трех его подсистем: приема и обработки командно-программной информации, сбора и обработки телеметрической информации и управления системой энергоснабжения.

В третьем разделе решается задача практической реализации созданного программного обеспечения для работы бортового управляющего комплекса в базисе ПЛИС. Проводится верификация моделей по технологиям Model-Based Design с использованием лабораторного макета. Также рассматривается вопрос о проблемах автоматической генерации HDL -кода из имитационной модели Simulink.

Материалы работы прошли апробацию на всероссийских научно-технических конференциях "Молодежь. Техника. Космос" и "Инновационный арсенал молодежи", опубликованы в сборниках "Молодежь. Техника. Космос: труды IV Общероссийской молодежной науч. - техн. конф. / Балт. гос. техн. ун-т. - СПб.; 2012. (Библиотека журнала "ВОЕНМЕХ. Вестник БГТУ", № 15)"; "Инновационный арсенал молодежи: труды III науч. - техн. конф. / ФГУП "КБ "Арсенал"; Балт. Гос. Техн. ун-т. - СПб.; 2012".

Заключение

Цель работы - выбор концепции построения бортового управляющего комплекса научно-образовательной микроспутниковой платформы, а также его программная реализация по технологии Model-Based Design - достигнута.

Обоснование и выбор схемы построения бортового комплекса управления выполнены в полном объеме. В результате обзора типичных схем реализации БКУ наноспутников была выбрана централизованная как наиболее компромиссная и простая в реализации. На основе результатов исследования эксплуатируемых КА было принято решения отказаться от использование операционной системы реального времени в пользу концепции построения БКУ на основе конечных автоматов. В соответствии с этим было принято решение о использовании технологии Model-Based Design для разработки программного обеспечения на базе ПЛИС FPGA, поскольку она обеспечит необходимую многозадачность и компактность реализации узлов БКУ.

Поставленная задача разработки имитационной модели в среде Simulink и Stateflow выполнена полностью. В результате была разработана визуальная модель трех подсистем БКУ: приема и обработки командно-программной информации, сбора и обработки телеметрической информации и управления энергоснабжением.

Автоматическая генерация HDL кода выполнена в полном объеме. Успешно проведена верификация на основе технологий Software-in-the-Loop и FPGA-in-the-Loop, подтвердившая функциональность сгенерированного кода VHDL. Был создан лабораторный макет на основе отладочной платы с ПЛИС Xilinx Spartan 6 и платы с датчиками, используемыми на платформе "Синергия". На основе результатов автоматической генерации кода с помощью программы Xilinx ISE был получен код конфигурации ПЛИС. Впоследствии он был загружен в память отладочной платы лабораторного макета и успешно автономно проверен.

Результаты работы внедрены при разработке бортового радиотехнического комплекса микроспутниковой платформы "Синергия" ООО "Лаборатория "Астрономикон".