Daniel Dec - Odnaleźć się w nanokosmosie

Odnaleźć się w

nanokosmosie

Daniel Dec

“Unexplored paths lead to undiscovered treasures” ― Constance Chuks Friday

„It's human nature to stretch, to go, to see, to understand. Exploration is not a choice, really; it's an

imperative.”

— Michael Collins

2.05.2023

2

Człowiek odkrywca

Podstawowe elementy Struktura/szkielet Panele słoneczne Czujniki BaterieKrytyczne podsystemy EPS (Electronic Power System) PDM (Power Distrubution Module) Moduł komunikacji – nadajnik, odbiornik (Comms) ADCS (Attitude Determination and Control

System) On-Board Computer (OBC)

2.05.2023

3

Cubesat

Niska orbita – LEO Wysoki współczynnik wydajności do mocy Dostępność - COTS (commercially-off the-shelf) Krótkie misje Mniejsze ryzyko – większe możliwości

QB50 - konstelacja CubeSat as a service – sieć oczu

2.05.2023

4

Charakterystyka cubesatów

5

Rewolucja kosmiczna – Moore`s law

2.05.2023

2.05.2023

6

Moore`s law

Wybierz miejsce i naciśnij przycisk: http://book.rocketlabusa.com/

2.05.2023

7

Moore`s law

2.05.2023

8

Kosmobiznes

Analiza korzyści misji Metop-SG – budżet 808 milionów

2.05.2023

9

Kosmobiznes – obserwacja ziemi

SigfoxGlobalizacja IoT – cały świat połączony – stacje naziemne, satelity, swój protokół komunikacji

SpireMonitorowanie transportu wodnego, prognozy pogody, system wczesnego ostrzegania

2.05.2023

10

Kosmobiznes – sieć oczu

2.05.2023

11

Określenie położenia: Star tracker GPS antena Detektor słońca Magnetometr Żyroskop

Kontrola: Silnik Koła reakcyjne Drążek reakcyjny (magnetorquer) Kontrola systemu (ADCS) – np. algorytm TRIAD

2.05.2023

12

Czujnik słońca - ADCS

2.05.2023

13

Projekt czujnika słońca

2.05.2023

14

OBC - Plan misji

2.05.2023

15

OBC - Plan misji

Akceptacja

Integracja

HIL

SIL

AIL

2.05.2023

16

Piramida testów?

Środowisko

Zasoby

AIL – Algorithm in the loop SIL – Software in the loop HIL – Hardware in the loop

2.05.2023

17

Podstawowe rodzaje testów

Python Bitstring Pyserial Adafruit GPIO FT232H Unittest + ddt

2.05.2023

18

Przykładowe środowisko testowe

Sun SensorSPI

UART

PC

FTDI FT2322

H

FT232R

USB

USB

USB

2.05.2023

19

Przykładowe środowisko testowe

2.05.2023

20

Integracja – testy funkcjonalne

Środowiskowe: Promieniowanie Temperatura Próżnia Wibracje podczas startu

Zasoby Pamięć Energia Pasmo komunikacji

2.05.2023

21

Ograniczenia

2.05.2023

22

Akceptacja – testy systemowe

Wibracyjne Różnica częstotliwości drgań własnych mierzona w

dwóch próbach rezonansowych przed i po teście wibracyjnym powinna być mniejsza niż 5%.

OBC Zweryfikuj, że OBC wysyła komendy aktywacyjne

do odpowiednich modułów (np. panele, antena) nie wcześniej niż 30 minut po aktywacji przełącznika umieszczenia satelity na orbicie

Termiczne Test powinien przejść jeżeli nie ma cieplnego

uszczerbku w strukturze po wykonanej próbie termicznej oraz gdy sumaryczny spadek masy jest mniejszy niż 1%.

2.05.2023

23

Przykładowe kryteria akceptacyjne

Budżet mocy Budżet połączenia (wysyłanie, odbieranie) Budżet masy

Termiczno-próżniowe (gorące i zimne) Testy odporności na promieniowanie (sprzęt) Testy wibracyjne Testy obciążeniowe

2.05.2023

24

Inne rodzaje testów

Akceptacja

Integracja

HIL

SIL

AIL

2.05.2023

25

Zabezpieczenia

Środowisko

Zasoby

Akcje Fault-avoidance Fault-tolerance Fault-removal Fault-forecasting

2.05.2023

26

Zabezpieczenia - FDIR

Mechanizmy Ograniczenie dostępu do krytycznych i

niezaimplementowanych obszarów Timeout na szynie danych podczas dostępu I/O do

urządzeń Obsługa typów błędu (kody błędy kategoryzujące

błędy) Sprawdzanie cyklicznych zależności Głosowanie co do kopii pamięci danych Kontrola parzystości adresów, danych i szyny Watchdog

2.05.2023

27

Zabezpieczenia - FDIR

Procesor przestaje odpowiadać w przypadkowych sytuacjach (zawiesza się)

Jesteśmy na granicy pamięci

???Wspólna pamięć kodu

i danych2.05.2023

30

Przygoda #1

Odbierane wartości nie zgadzają się z oczekiwanymi

???Kolejność bajtów

(endianness)Ułożenie danych

2.05.2023

31

Przygoda #2

Wysyłam poprawną ramkę, suma kontrolna się nie zgadza

???Implementacja CRC

pod procesor

2.05.2023

32

Przygoda #3

A ja mówię, mówię, mówię …@$$@ … i on też mówi, mówi, mówi

???Obey your master

Master - Slave

2.05.2023

33

Przygoda #4

2.05.2023

34

Przygoda #5 Są i lasery

Architektura procesorów Sposób przechowywania danych w pamięci,

adresowanie i kolejność Sumy kontrolne Nie przerywaj kiedy mówię Brak specjalistycznych narzędzi != brak testów Gdy pomysłów brak …

2.05.2023

35

Lessons Learnt

2.05.2023

36

… na oscyloskop przyszedł czas

Czekają na Ciebie nowe wyzwania

Pamiętaj o zmianie środka ciężkości

Kop głębiej

2.05.2023

37

Podsumowanie

2.05.2023

38

Quality Excites!

24 kwietnia 2016

2.05.2023

39

Źródła http://www.wired.co.uk/news/archive/2013-09/17/viva-los-cubesats https://en.wikipedia.org/wiki/Low_Earth_orbit#/media/File:Orbitalaltitudes.jpg http://www.wired.co.uk/news/archive/2013-02/25/strand-1-phone-satellite http://www.pe0sat.vgnet.nl/ http://www.forbes.com/sites/robertvamosi/2014/11/11/big-data-is-stopping-maritime-pirates-from-space/ http://www.cosmic.ucar.edu/ro.html http://www.wmo.int/pages/prog/sat/meetings/documents/PSTG-3_Doc_11-04_MetOP-SG.pdf https://tk.parp.gov.pl/files/74/575/590/729/16731.pdf https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions http://digitalcommons.usu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1124&context=smallsat http://www.descarteslabs.com/ http://postscapes.com/global-real-time-asset-tracking-spire https://www.ardusat.com/ https://www.seriouswonder.com/wp-content/uploads/ai-space.png https://www.youtube.com/watch?v=aZvsXojvZZM http://www.kirj.ee/public/proceedings_pdf/2014/issue_2S/Proc-2014-2S-222-231.pdf https://www.youtube.com/watch?v=u3k4puJZNRk http://www.esa.int/esapub/bulletin/bullet111/chapter21_bul111.pdf