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采用 dSPACE ASM 卫星进行高性能纳米卫星控制软件测试和验证

 安柏瑞德航空航天大学 ARAPAIMA 团队。 

安柏瑞德航空航天大学 (ERAU) 和阿肯色大学工程类学生就设计并构建纳米卫星的研发任务共同合作。学生们利用 dSPACE 系统,此系统包括用于硬件在环 (HIL) 仿真的 dSPACE 中型仿真器、处理器板、以太网开发工具以及 dSPACE ASM 卫星软件。

纳米卫星比赛

此纳米卫星项目是由空军科学研究处以及空军研究实验室航天运载指挥部共同赞助的比赛的一部分。共有 10 所美国大学参与本次侧重于教育和技术创新的比赛。

“通过传授实践经验,我们将在航天系统开发方面培训未来的航天专业人员,”安柏瑞德航空航天工程系助理教授 Bogdan Udrea 博士说到。“此计划的主要优势在于学生们能够在涉足此行业之前较早地学习到这一高难度的课程。”

ARAPAIMA

学生们将其项目命名为“RSO 自主接近度分析和成像应用,”或简称 ARAPAIMA。

此项目的目标是构建、设计并部署纳米卫星,包括电信子系统。此卫星将用于对寄居太空目标 (RSO) 执行三维可视的红外成像和监测。

Udrea 博士解释道,目前的近地轨道布满了将会威胁未来航天任务的太空垃圾以及数百个卫星。他希望 ARAPAIMA 项目能够通过确定可用于有效移除 RSO 的低风险经济实惠纳米卫星技术,从而帮助解决这一问题。

整合 dSPACE 工具

据 Udrea 博士称,学生们计划使用 dSPACE ASM 卫星作为其板载软件的“骨骼”。

“我们正通过添加我们自己的卫星模型(称为工厂)来“充实”骨骼,其中包括传感器、执行器、环境以及我们同样正在开发的控制器。我们也计划在接下来的项目阶段使用 dSPACE TargetLink 以自动生成控制器的源代码。”

为了帮助管理团队成员之间总是不兼容的不同的编程和记录样式,Udrea 博士表示他们正使用 dSPACE ASM Satellite 的界面定义以简化一切。

此外,Udrea 博士表示学生们计划使用 dSPACE 的实时系统作为模拟器的核心(请参阅图 1)。

“我们计划购买绝大多数姿态确定和控制、电力、推进和通信子系统元件的工程合格模型(实验室模型),”他说道。我们会将这类模型与即将运行控制器的板载计算机连接。dSPACE 系统将运行纳米卫星的模型(工厂)。

支持 K-12 STEM

图 1:此示意图展示了 ARAPAIMA 项目的实时测试台。

作为构建纳米卫星的团队成员,他们也会向 K-12 学生分享项目经验,同时激发学生对科学和工程学的兴趣。

团队成员造访当地院校,与学生们共同谈论卫星技术。他们也为较低年级的学生提供发射模型和水火箭的机会。团队成员也邀请 K-12 学生参观他们自己的宇宙飞船开发实验室,学生们能够在此了解有关如何启动此纳米卫星项目的一手资料。纳米卫星分六个阶段构建 – 1) 系统概念设计,2) 系统要求确认,3) 初步设计,4) 关键设计,5) 原型资格审核以及 6) 飞行器演示。

获胜的团队将于 2015 年 1 月公布。获胜团队还将获得用于其卫星构造和发射的后续资金。祝安柏瑞德航空航天大学与阿肯色大学好运!

Bogdan Udrea
助理教授
航空航天工程系
安柏瑞德航空航天大学
美国佛罗里达州代托纳比奇

Published: January 6, 2014