Trivector验证Ares I Rocket的时间延迟

挑战

分析了NASA的健康和状态信息的时间延迟,NASA的ARES I Rocket

解决方案

使用Si万博1manbetxmulink和Simevents来模拟分组级通信,运行离散事件模拟,并评估端到端延迟

结果

  • 要求持续一年
  • 未发现时序规范问题
  • 延迟分析结果可视化传达

“我们的战神I SimEvents模型可以在多个总线上跟踪大约每秒20,000包的交付时间,使我们能够在硬件设计之前验证需求,并识别时间需求的问题。”

克里亚历山大,Trivector Services
美国宇航局的Ares我是火箭。

我的火箭是美国国家航空航天局的星座计划任务,到国际空间站,月球,火星和太阳系。ARES I:在第一阶段,可重复使用的固体火箭助推器在发射期间将ORION船员驶向低地轨道,然后再与ARES I分离。在上阶段,单个J-2X发动机推动ORION轨道。两级,猎户座和地面系统的航空电子系统之间的沟通对于每次发射的成功至关重要。

为了支万博1manbetx持NASA,Trivector Services团队分析了十多个ARES通信总线的时间。通过使用Simulink执行ARES I分组级通信的离散事件仿真万博1manbetx®,stateflow.®和simevents.®,工程师在开发任何硬件或软件之前评估了对公共汽车的网络延迟和验证要求。

TriVector公司的高级工程师克里·亚历山大解释说:“战神I型巴士将健康和状态信息从航空电子传感器传送到飞行计算机、猎户星座和地面系统。”“有了SimEvents,我们进行了模拟,跟踪每个数据包从源头到目的地,并验证了它在NASA要求的时间范围内被交付。”

挑战

ARES I元素 - 具有J-2X引擎的第一阶段和上阶段 - 具有将飞行计算机连接到远程终端(RTS)的冗余总线,从而收集航空电子传感器数据。NASA的顶级要求指定,一旦RT获取数据,数据必须在指定时间内传送到ORION或地面系统;较低级别的要求指定元素到元素数据传递的时间。

为了分析时间和验证需求,TriVector工程师需要对Ares I通信系统体系结构建模,并模拟组件之间的事务。模型必须包括每个RT、总线和它们的互连。该团队必须在微秒级运行模拟,然后对结果进行后处理以测量延迟。最后,他们需要用图形表示分析结果,以证明可以满足时序要求。

由于硬件尚未开发出来,工程师必须仅根据要求模拟系统。

解决方案

TriVector的工程师使用Simulink和S万博1manbetximEvents来模拟整个战神I的包级通信,并分析运行状况和状态信息的端到端延迟。

他们基于NASA的数据I/O配置文件建立了一个上层巴士和RTs的模型,其中包括一个数据时间表,定义了飞行计算机何时会在亚秒的时间片内请求RTs的数据。

他们使用最初的SimEvents模型,其中包括一个RT、一个飞行计算机、一个总线和系统时钟,来模拟特定时间片上的数据传输。然后他们添加了RTs和其他组件,直到他们建立了Upper Stage低速率数据总线的模型。

利用SimEvents,工程师们通过比较数据包从RT发出的时间和数据包到达目的地的时间来计算每个数据包的延迟。

使用状态流,工程师在上阶段飞行终端系统中建模信号逻辑,用于在紧急情况下销毁火箭。

TriVector与MathWorks咨询服务合作,实现了大规模建模的最佳实践。他们基于SimEvents块构建了一个参数化的、可重用的组件库,使模型更容易修改,并缩短了仿真时间。

使用Simulink编码器,该团队进一步加速了模拟万博1manbetx创建独立可执行文件。

该团队使用了MATLAB®后处理模拟结果并创建数据包延迟的曲线。

TriVector服务团队已经完成了战神一号的初始时间分析,包括第一阶段和上层阶段的总线。该团队现在使用Simulink Requir万博1manbetxements™来跟踪在Microsoft中捕获的需求®单词®到模型。

结果

  • 要求持续一年。“通过使用SimEvents建模离散事件,我们能够在硬件可用之前熟悉数据包级别交易,”亚历山大说。“如果美国宇航局首先建造硬件,则验证时间要求可能会延迟一年。”

  • 未发现时序规范问题。“我们的SimEvents模型提供了整个系统的图片以及使用电子表格无法获得的详细时间结果,”亚历山大说。“这种方法使我们能够向NASA报告缺少的预感要求。”

  • 延迟分析结果可视化传达。“我们创建了Matlab Plot,使您更容易可视化和传达我们的结果,”亚历山大指出。“例如,我们在五秒模拟中为特定总线上的每个数据包的时间延迟要求作为红线;在相同的图表中,我们为这些数据包绘制了实际延迟。当所有数据包都在红线下方时,我们知道系统达到了特定的要求。“