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Test et validation du logiciel de commande d'un nanosatellite

Publié : 06 janvier 2014

 L'équipe ARAPAIMA de l'Embry-Riddle Aeronautical University. 

Des étudiants en ingénierie de l'Embry-Riddle Aeronautical University (ERAU) et de l'Université d'Arkansas coopèrent sur une mission de recherche et de développement ayant pour objectif la conception et la construction d'un nanosatellite. Les étudiants utilisent un système dSPACE comprenant un simulateur dSPACE Mid-Size pour la simulation Hardware-In-the-Loop (HIL), des cartes processeurs, des outils de développement Ethernet et les modèles ASM Satellite de dSPACE.

Concours Nanosatellite

Le projet nanosatellite fait partie d'un concours sponsorisé par le Air Force Office of Scientific Research et le Space Vehicles Directorate of the Air Force Research Laboratory. En tout 10 universités américaines participent à ce concours voué à l'innovation technique et à l'enseignement.

« Nous formons les futurs professionnels de l’aérospatiale au développement de systèmes aérospatiaux en leur proposant une expérience sur le terrain » dit Dr. Bogdan Udrea, professeur assistant d'ingénierie aérospatiale à l'Embry-Riddle. « L'un des principaux avantages de ce programme est que les étudiants tirent très tôt des enseignements difficiles, avant de débuter dans l'industrie. »

ARAPAIMA

Les étudiants ont nommé leur projet « Application for RSO Autonomous Proximity Analysis and IMAging, » ou abrégé ARAPAIMA.

L'objectif de ce projet est de concevoir, construire et déployer un nanosatellite comprenant un sous-système de télécommunications. Ce satellite sera utilisé pour procéder à la surveillance et à l'imagerie infrarouge, visible et 3D d'objets spatiaux résidents (RSOs).

Dr. Udrea a expliqué que l'orbite terrestre basse actuelle est encombrée de débris spatiaux et de centaines de satellites qui mettent en danger le succès des missions spatiales à venir. Il espère que le projet ARAPAIMA aidera à résoudre ce problème en déterminant des technologies nanosatellites à risque faible et abordables qui pourront être utilisées pour supprimer efficacement les RSOs.

Intégration d'outils dSPACE

D'après Dr. Udrea, les étudiants projettent d'utiliser les ASM Satellite de dSPACE comme « ossature » de leur logiciel intégré.

« Nous ‘donnons vie’ à cette ossature en lui ajoutant nos propres modèles du satellite (appelés installation) qui comprennent des capteurs, des actionneurs, l'environnement et les contrôleurs que nous développons également. Nous projetons aussi d'utiliser TargetLink de dSPACE lors des prochaines étapes de la mission afin de générer automatiquement le code source pour les contrôleurs. »

Afin de faciliter la gestion des différents styles de programmation et de documentation pas toujours compatibles entre les membres de l'équipe, Dr. Udrea dit qu'ils utilisent les définitions d'interface des ASM Satellite de dSPACE.

De plus, Dr. Udrea dit que les étudiants prévoient d'utiliser un système temps réel dSPACE comme cœur de leur simulateur (voir Figure 1).

« Nous avons élaboré un plan d'achat des modèles de qualification d'ingénierie (modèles de laboratoire) pour la plupart des composants de la détermination d'attitude et de commande, de puissance, de propulsion et des sous-systèmes de communication, » dit-il. Nous les connecterons aux ordinateurs embarqués dont dépendront les contrôleurs. Le système dSPACE exécutera les modèles du nanosatellite (plant). » 

Support de K-12 STEM

 Figure 1 : Ce diagramme schématique représente le banc d'essai temps réel pour le projet ARAPAIMA.

Pendant que les membres de l'équipe construisent leur nanosatellite, ils sont également connectés à des élèves du secondaire (K-12) avec qui ils partagent leurs expériences de projet et leur intérêt pour la science et l'ingénierie.

Les membres de l'équipe rendent visite aux écoles locales et s'entretiennent avec les élèves sur la technologie des satellites. Ils permettent également aux étudiants plus jeunes de lancer des modèles et des fusées à eau. Les membres de l'équipe invitent aussi les élèves du secondaire à venir visiter leur laboratoire de développement spatial où ils peuvent alors voir comment le projet nanosatellite prend forme. Le nanosatellite est construit en six étapes – 1) conception du système, 2) identification des exigences du système, 3) conception préliminaire, 4) conception critique, 5) qualification du prototype et 6) démonstration du matériel de vol.

L'équipe gagnante sera désignée en janvier 2015. Cette équipe sera récompensée d'un prix supplémentaire destiné à la construction et au lancement de leur satellite. Bonne chance à l'Embry-Riddle et à l'Université d'Arkansas!

Bogdan Udrea

Professeur assistant
Aerospace Engineering Department
Embry-Riddle Aeronautical University
Daytona Beach, Florida, USA