odnaleźć się w nanokosmosie

Odnaleźć się w nanokosmosie

TestWarez / 2015.10.08 / Daniel Dec

Odnaleźć się w nanokosmosie TestWarez / 2015.10.08 / Daniel Dec

Człowiek odkrywca

“Unexplored paths lead to undiscovered treasures” ― Constance Chuks Friday

„It's human nature to stretch, to go, to see, to understand. Exploration is not a choice, really; it's an imperative.”

— Michael Collins


Rewolucja kosmiczna – Moore`s law


Moore`s Law

http://www.itu.int/en/ITU-R/space/workshops/2015-prague-small-sat/Presentations/Spire.pdf


Moore`s law► Wybierz miejsce i naciśnij guzik: http://book.rocketlabusa.com/


Kosmobiznes► Analiza korzyści misji Metop-SG – budżet 808 milionów


Kosmobiznes – obserwacja ziemi


Rewolucja Internetu Rzeczy


IoT i kosmos – czy to się łączy?► SigfoxGlobalizacja IoT – cały świat połączony – stacje naziemne, satelity, swój protokół komunikacji► SpireMonitorowanie transportu wodnego, prognozy pogody, system wczesnego ostrzegania.


Co to jest cubesat► (dziś) Low orbit► (w przyszłości) – misje deep space?► Wysoki współczynnik wydajności do mocy► COTS (commercially-off the-shelf)► Krótkie misje► Mówi się już o klastrach cubesatów (konstelacjach) – QB50► CubeSat as a service – sieć oczu

"The average satellite up there today is a 486 PC running Windows 95," he jokes. "[…] If you start to treat satellites in much the same way [as smartphones], you can get rapidly improving satellites up there really quickly."

http://en.wikipedia.org/wiki/Intel_80486


Składowe nanosatel ityPodstawowe elementy► Struktura/szkielet► Panele słoneczne► Czujniki► BaterieKrytyczne podsystemy► EPS (Electronic Power System)► Moduł komunikacji – nadajnik, odbiornik (Comms)► ADCS (Attitude Determination and Control System)► PDM (Power Distrubution Module)► On-Board Computer (OBC)


Określanie i kontrola położenia - ADCSOkreślenie położenia:► Star tracker► GPS antena► Detektor słońca► Magentometr► Żyroskop

Kontrola:► Silnik► Koła reakcyjne► Drążek reakcyjny (magnetorquer)► Kontrola systemu (ADCS) – np. algorytm TRIAD


LituanicaSAT-2


Projekt czujnika słońca


Projekt czujnika słońca - komunikacja► UART► SPI► Ramka


Rodzaje testów► AIL – Algorithm in the loop► SIL – Software in the loop► HIL – Hardware in the loop


Przykładowy scenariusz OBC► Sprawdź czy EPS dostarcza napięcie do modułu OBC► Sprawdź czy OBC ma zasilanie i czy odbiera komendy przez przewód startowy► Zweryfikuj, że OBC transmituje (odpowiada) dane do modułu COMM► Zweryfikuj, że OBC odbiera i zachowuje dane w pamięci od modułu

komunikacyjnego COMM► Zweryfikuj, że OBC ma dostęp do odczytu zapisanych danych w pamięć► Zweryfikuj, że OBC może czytać, zapisywać i odsyłać dane pochodzące z

czujników do modułu COMM► Zweryfikuj, że OBC wysyła komendy aktywacyjne do odpowiednich modułów (np.

panele, antena) nie wcześniej niż 30 minut po aktywacji przełącznika umieszczenia satelity na orbicie

► Zweryfikuj, że OBC aktywowało nadajniki RF nie wcześniej niż 30 minut po aktywacji przełącznika umieszczenia satelity na orbicie


Ograniczenia środowiskowe► Promieniowanie► Temperatura► Próżnia► Dostępna energia► Wibracje podczas startu

TestWarez / 2015.10.08 / Daniel DecOdnaleźć się w nanokosmosie

Inne rodzaje testów► Budżet mocy► Budżet połączenia (wysyłanie, odbieranie)► Budżet masy► ADCS► C&DH► Termiczno-próżniowe (gorące i zimne)► Testy odporności na promieniowanie (sprzęt)► Testy wibracyjne► Testy obciążeniowe► FDIR – (Fault detection, isolation and recovery) -> Smart-FDIR


Przykładowe kryteria akceptacyjne testów wibracyjnychPass/fail criteria

► The pass criteria for resonance survey test is that lowest natural frequency of the CubeSat shall

be > 90 Hz.

► A common pass criteria for vibration test campaign is that the variation of natural frequencies measured in the two resonance surveys before and after vibration test campaign shall be lower than 5%.

TestWarez / 2015.10.08 / Daniel DecOdnaleźć się w nanokosmosie

Inne rodzaje testów - FDIRAkcje► Fault-avoidance► Fault-tolerance► Fault-removal► Fault-forecasting

Mechanizmy► Ograniczenie dostępu do krytycznych i niezaimplementowanych obszarów► Timeout na szynie danych podczas dostępu I/O do urządzeń► Obsługa typów błędu (kody błędy kategoryzujące błędy)► Sprawdzanie cyklicznych zależności► Głosowanie co do kopii pamięci danych► Kontrola parzystości adresów, danych i szyny► Watchdog


ADCS TestBed

Air‐Bearing Shape


Środowisko testowe i narzędziaPython► Bitstring► Pyserial► Adafruit GPIO FT232H► Unittest + ddt

Sun SensorSPI

UART

PC

FTDI FT2322

H

FT232R

USB

USB

USB


Przygoda #1► Procesor przestaje odpowiadać w przypadkowych sytuacjach (zawiesza się)► Jesteśmy na granicy pamięci

???

Wspólna pamięć kodu i danych


Przygoda #2► Odbierane wartości nie zgadzają się z oczekiwanymi

???

Kolejność bajtów (endianness)Ułożenie danych


Przygoda #3► Wysyłam poprawną ramkę, suma kontrolna się nie zgadza

???

Implementacja CRC pod procesor


Przygoda #4► A ja mówię, mówię, mówię …@$$@► … i on też mówi, mówi, mówi

???

Miszcz jest tylko jeden


Przygoda #5 Są i lasery


Lessons Learnt► We can do it! ► Architektura procesorów► Sposób przechowywania danych w pamięci, adresowanie i kolejność► Sumy kontrolne► Poczekaj na mnie! Dochodzę!► Brak specjalistycznych narzędzi != brak testów► Gdy pomysłów brak …


… na oscyloskop przyszedł czas


Standardy ESASpace product assurance ECSS‐Q‐ST‐80C – dokument wysokopoziomowy► zapewnianie jakości procesu► zapewnianie jakości produktu

Space engineering - Software ECSS‐E‐ST‐40C (software testing)► Software

management/requirements/design/validation/delivery/verification/operation/maintenance proces

(wzorowane na ISO/IEC-12207)

Space eningeering – Testing ECSS‐E‐ST‐10‐03C(Integration, Alignment, Leak/proof pressure, Mechanical [Static load test, sinusoidal,acoustic, random, modal survey, shock], EMC conducted, EMC radiated/auto‐compatibility/RF, Thermal (TB/TV test), Functional and performance test, Final preparation)


Przyszłość?Co dalej?► Testy degradacji matryc ► Niezawodny StarTracker► Obserwacja ziemi

Cubesats:► Oprogramowanie i przetestowanie komputera pokładowego?► Środowisko programistyczne?► Narzędzia do testowania? Framework testów funkcjonalnych?

(… to be continued …)


Deep Space - Rosetta

http://giant.gfycat.com/FabulousSevereHarrierhawk.gif


Źródła► http://www.wired.co.uk/news/archive/2013-09/17/viva-los-cubesats► https://en.wikipedia.org/wiki/Low_Earth_orbit#/media/File:Orbitalaltitudes.jpg► http://www.wired.co.uk/news/archive/2013-02/25/strand-1-phone-satellite► http://www.pe0sat.vgnet.nl/► http://www.forbes.com/sites/robertvamosi/2014/11/11/big-data-is-stopping-

maritime-pirates-from-space/► http://www.cosmic.ucar.edu/ro.html► http://www.wmo.int/pages/prog/sat/meetings/documents/PSTG-3_Doc_11-

04_MetOP-SG.pdf► https://tk.parp.gov.pl/files/74/575/590/729/16731.pdf► https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions► http://digitalcommons.usu.edu/cgi/viewcontent.cgi?

article=1124&context=smallsat► http://www.descarteslabs.com/► http://postscapes.com/global-real-time-asset-tracking-spire► https://www.ardusat.com/► https://www.seriouswonder.com/wp-content/uploads/ai-space.png► https://www.youtube.com/watch?v=aZvsXojvZZM► http://www.kirj.ee/public/proceedings_pdf/2014/issue_2S/Proc-2014-2S-222-

231.pdf► https://www.youtube.com/watch?v=u3k4puJZNRk► http://www.esa.int/esapub/bulletin/bullet111/chapter21_bul111.pdf

https://www.youtube.com/watch?v=u3k4puJZNRk

https://www.youtube.com/watch?v=u3k4puJZNRk

Dziękuję za uwagęTestWarez / 2015.10.08 / Daniel Dec