洛·马空间系统为IRIS卫星开发基于模型设计的GN&C系统
挑战
解决方案
结果
- 开发效率翻倍
- 生成高效、无缺陷的代码
- 设计更新在一天内完成
“一个由大约4名工程师组成的团队在短短23个月内设计、集成和测试了GN&C系统。我们的效率更高了，因为我们对分析和代码开发使用了相同的工具，并生成了20,000行无缺陷的代码。对我们来说，这为基于模型的设计提供了一个令人信服的理由。”
vincent Knagenhjelm, GN&C工程师，洛·马太空系统公司
界面区域成像光谱仪(IRIS)天文台目前在地球轨道上，在那里捕捉太阳的紫外光谱和高分辨率图像。这些图像将帮助科学家更好地了解太阳大气最低层的能量和等离子体流动。
由洛·马空间系统公司设计和制造的IRIS具有0.33弧秒的有效空间分辨率，使它能够提供前所未有的太阳色球层和过渡区域的视图。为了获得这些高分辨率图像，IRIS依赖于精确制导、导航和控制(GN&C)系统，该系统由洛·马空间系统公司使用基于模型的设计和MATLAB开发®和仿真软万博1manbetx件®。
洛克希德·马丁公司GN&C首席工程师鲍勃·多尔蒂说:“基于模型的设计使我们的小团队能够按时完成飞行软件的交付期限。”“该软件在轨道上运行完美无瑕，该项目突显了我们建造低成本、低风险航天器的能力。”
挑战
在过去的类似项目中，洛克希德·马丁公司的工程师制作了大量的算法设计文档，有些甚至超过1000页。程序员根据他们对这些文档的解释手工编写代码。整个过程很慢，在手工编码过程中有时会引入缺陷。
只有23个月计划用于软件设计、集成和测试，团队需要显著加速软件交付过程。为了实现这一目标，他们试图用自文档化设计取代详细的算法设计文档，重用现有的卫星硬件植物模型，用自动代码生成取代手工编码，并使用单一环境进行分析和软件开发。
解决方案
洛·马公司的工程师使用基于模型的设计加快了IRIS GN&C飞行软件的开发。
在MATLAB和Simulink中，工程师们万博1manbetx开发了控制系统的基本模型，以分析指向性能，或航天器重新定向的精度。
为了创建一个植物模型，该团队重用了现有的Simulink和Stateflow万博1manbetx®由洛·马太空飞行器集成实验室(SVIL)开发的卫星部件模型。他们将反作用轮、磁力转矩棒、恒星跟踪器、太阳传感器和其他组件的模型与Simulink环境模型结合起来。万博1manbetx
该团队导出了他们的Simulink控制模型，使用万博1manbetxSimulink报告生成器™创建交互式web视图，并在设计评审期间进行了深入检查。
他们通过使用植物模型运行闭环模拟，并使用Simulink coverage™对模拟进行模型覆盖分析，验证了初始GN&C设计。万博1manbetx
与MathWorks飞行员工程小组合作，他们将初始飞行软件GN&C模型划分为组件，包括姿态控制器、反作用轮控制器和姿态确定模块。每个组件对应于飞行代码中的一个软件单元。
他们使用嵌入式编码器®为这些组件生成C代码，为穆格广达工程抗辐射微处理器及其执行软件添加少量手工生成的“粘合”代码。使用定制的MATLAB用户界面，该团队为每个GN&C飞行软件单元练习了各种各样的Simulink测试用例。万博1manbetx
SVIL工程师在工厂模型中添加了一个集成层，并使用Embedded Coder生成C代码，该代码部署到实时计算机上进行处理器在环测试。
在Simulink中运行实时测试和优化设计后，该团队为RAD750生产处理器生成了大约2万行代码。万博1manbetxGN&C系统已经在IRIS上运行，它已经在传输高分辨率图像和光谱数据。
结果
开发效率翻倍。GN&C软件工程师Phil Boyle说:“我们测量了每个开发人员小时的等价源代码行数，发现基于模型的设计比手工编写飞行软件的效率高两到三倍。”“这不仅适用于IRIS项目，也适用于我们使用基于模型设计的其他项目。”
生成高效、无缺陷的代码。“10年前，我们尝试使用自动代码生成，但在使用之前，代码必须进行大量的重做，”Boyle说。“相比之下，我们使用嵌入式编码器为“综合注册资讯系统”生成的程式码，不但没有缺陷，而且效率很高。”
设计更新在一天内完成。鲍伊尔说:“在IRIS投入使用后，我们发现了一些硬件的特性，这些特性在发射前是未知的。”“为了解释这种硬件行为，我们简单地更新了我们的Simulink模型，重新生成代码，并重新运行我们的单元测试和软件项目资格测试万博1manbetx。一天之内，我们就准备好了一个更新的系统。”
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