洛克希德·马丁空间系统开发出GN&C系统IRIS卫星与基于模型的设计

挑战

开发的指导,导航和控制(GN&C)的界面区域成像光谱仪(IRIS)天文台卫星系统

使用基于模型的设计与MATLAB和Simulink到处理器在环仿真的GN&C系万博1manbetx统和卫星IRIS的模型组件,运行闭环和,并生成生产代码

结果

  • 开发效率倍增
  • 产生有效的,无缺陷的代码
  • 在一天完成设计更新

“A队约四工程师设计,集成和测试,在短短23个月GN&C系统。我们更有效,因为我们使用相同的工具既分析和代码开发,并产生2万行的无缺陷的代码。对我们来说,这使得基于模型的设计令人信服的理由“。

Vincentz Knagenhjelm,GN&C工程师,洛克希德·马丁空间系统
该IRIS天文台。

界面区域成像光谱仪(IRIS)天文台是目前在地球轨道上,在那里它被捕获太阳光谱的紫外线和高分辨率的图像。这些图像将帮助科学家更好地了解能源和等离子的太阳大气中的最低水平流动。

设计和洛克希德·马丁空间系统公司建造,IRIS有0.33角秒的有效空间分辨率,使其能够提供前所未有的太阳色球层和过渡区的意见。为了获得这些高分辨率的图像,IRIS依靠精确制导,导航与控制(GN&C)系统,洛克希德·马丁空间系统使用基于模型的设计与开发的MATLAB®和Sim万博1manbetxulink®

“基于模型的设计使我们的小团队,以满足飞行软件积极交货期限,”鲍勃·多尔蒂,在洛克希德·马丁公司牵头GN&C工程师说。“该软件已在轨道上表现堪称完美,并且该项目已凸显我们打造低成本,低风险的航天器的能力。”

挑战

在过去类似的项目,洛克希德·马丁公司的工程师产生了广泛的算法设计文件,有的超过1000页。程序员根据他们对这些文件的理解手工编写的代码。整个过程是缓慢的,并且缺陷手编码期间有时引入。

只需23个月定于软件设计,集成和测试,球队需要显著加速软件交付过程。为了达到这个目标,他们试图用一个自文档的设计取代了详细的算法设计文档,再利用现有的工厂模型卫星的硬件,更换手自动代码生成编码,并使用一个单一的环境进行分析和软件开发。

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

MATLAB和Simulink的工作中,工程万博1manbetx师们开发了控制系统的基本模型来分析指向性能,或航天器如何能准确地重新定位。

要创建一个对象模型,球队重用现有的Simulink和Stateflow万博1manbetx®卫星部件的模型由洛克希德·马丁航天器集成实验室(SVIL)开发。他们结合反作用轮,磁扭矩杆,一星敏感器,太阳传感器和其他组件的型号与环境的Simulink模型。万博1manbetx

该团队出口他们的Simulink的控制模型,利用万博1manbetxSimulink报告生成器™创建于深度在设计评审过程检查交互式Web视图。

他们通过与工厂模型运行闭环仿真和执行上利用Simulink覆盖™仿真模型覆盖分析证实了最初的GN&C设计。万博1manbetx

与MathWorks公司先导工程组工作,他们划分它们的初始飞行软件GN&C模式进入组件,包括姿态控制器,反应轮控制器和姿态确定模块。每个组件对应的软件单元的航班代码。

他们用嵌入式编码®以产生用于这些组件的C代码,加入的手产生的“胶水”代码少量用于穆格广泛覆盖工程抗辐射加固的微处理器及其执行的软件。使用自定义MATLAB用户界面,团队行使各种Simulink的测试用例对每个GN&C飞行软件单元。万博1manbetx

SVIL工程师加入一个集成层到工厂模型并用于嵌入式编码以产生C代码,将其部署到用于处理器在环测试实时计算机。

运行实时测试和优化在Simulink设计之后,产生的团队,为生产RAD750处理器大约20,000行代码。万博1manbetx的GN&C系统处于搭乘IRIS,这已经提供高分辨率的图像和光谱数据的操作。

结果

  • 开发效率倍增。“我们测量的每个开发人员每小时代码等效电源线和发现,基于模型的设计是两到三倍比手工编码飞行软件更高效,”菲尔·博伊尔,GN&C软件工程师说。“这不仅对IRIS项目,但对我们使用基于模型的设计等项目是真实的。”

  • 产生有效的,无缺陷的代码。“我们试图在10年前使用自动代码生成,但已有代码进行大量返工,可以使用它之前,”博伊尔说。“相比之下,我们使用嵌入式编码IRIS生成的代码不仅是免费的缺陷,这也是有效的。”

  • 在一天完成设计更新。“IRIS投产后,我们发现了一些特点与那名在发射前未知的硬件,”博伊尔说。“为了解决这个硬件问题,我们只是更新了Simulink模型,重新生成代码,并重新运行单元测试和软件项目资格测试。万博1manbetx在某一天,我们已经准备好了一个更新的系统。”