Разработка бортового программного обеспечения космического аппарата

Использование операционной системы реального времени на КА позволяет быстро разрабатывать и эффективно отлаживать прикладное ПО, а также иметь возможность повторного использования кода в последующих проектах. К тому же программное обеспечение может быть верифицировано (всесторонне, с использованием формальных методов и моделей проанализировано и протестировано) на Земле с использованием математических моделей сколь угодно высокой точности.

Описанный в настоящей работе КА «Канопус-В» №1 в настоящее время успешно выполняет целевую задачу на околоземной орбите. Концепции заложенные при разработке его ПО позволяют использовать до 90 процентов его кода в бортовом разрабатывающегося в настоящее время ПО КА «Михайло Ломоносов», запуск которого запланирован на 2013 год.

Разработка программного обеспечения больших проектов всегда представляет трудную инженерную задачу. В настоящее время при разработке космических аппаратов широко применяются хорошо зарекомендовавшие себя аппаратные разработки. До 80 процентов приборов установленных на КА являются частично модифицированными, либо применяются без изменений. В таких условиях написание бортового модульного ПО является жизненно необходимым. Часто аппаратно космический аппарат готов к запуску задолго до окончания разработки ПО. Использование ОСРВ позволяет существенно снизить временные затраты на разработку бортового программного кода.

В настоящей работе приведены качественные и количественные аргументы в пользу выбора операционной системы VxWorks. Правильность выбора подтверждена созданием и эксплуатацией космических аппаратов «Канопус-В» и БКА, а также использованием созданной базовой платформы в процессе создания КА «Михайло Ломоносов».

Список сокращений

БВС - Бортовая вычислительная система

ПО - программное обеспечение

АСН - автономная система навигации

СОС - система ориентации и стабилизации

СУДН - система управления движением и навигацией

СД - Слово данных

ОЗУ - оперативное запоминающее устройство

БОИ - Блок обработки информации

НКУ - Наземный комплекс управления

КПИ - Командно-программная информация

КА - Космический аппарат

ДМ - Двигатель-маховик

ОСРВ - Операционная система реального времени

БКУ - Бортовой комплекс управления

ИСЗ - Искусственный спутник Земли

МКО - Мультиплексный канал обмена (шина MIL-STD-1553)

CAN - Controller Area Network (шина CAN)

Список источников

Микрин Е.А. Бортовые комплексы управления космическими аппаратами и проектирование их программного обеспечения.-М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. - 336с.

Getting Started With RTEMS 4.10.2 http://www.rtems.org

RTEMS C User's Guide 4.10.99.0 http://www.rtems.org

An Architectural Overview Of QNX ISBN 1-88046-42-1

Операционная система реального времени QNX Neutrino 6.3. Системная архитектура: Пер. с англ. - СПб.:БХВ-Петербург, 2006 - 336с.

Таненбаум Э. Современные операционные системы. 3-е изд. - СПб:Питер, 2010. - 1120с.

Dr. Jurgen Sauermann, Melanie Thelen - Realtime Operating Systems. Concepts and Implementation of Microkernels for Embedded Systems

Сулейманова А.М. Системы реального времени: учебное пособие - Уфимск. Гос. авиац. техн. ун-т. - Уфа, 2004. - 292 с.

И.Б. Бурдонов, А.С. Косачев, В.Н. Пономаренко - Операционные системы реального времени www.ispras.ru/ru/preprints/docs/prep_14_2006.pdf

Таненбаум Э., Вудхалл А. Операционные системы. Разработка и реализация. Классика CS. 3-е изд. - СПб:Питер, 2007. - 704с.

Васильев В.Н. Космические аппараты дистанционного зондирования Земли - М.: ФГУП «НПП ВНИИЭМ», 2009. - 310 с.

http://www.windriver.com/products/product-overviews/PO_WB_1110.pdf

Б.Е. Черток, Ракеты и люди. Том 1. - М:РТСофт, 2006г. - 384с.

Christof Wehner, Tornado and VxWorks. ISBN 978-3833410697.

http://www.windriver.com/products/product-overviews/PO_VE_DO-178_0109.pdf

Таненбаум Э., Архитектура компьютера.5-е изд. - СПб:Питер, 2007 - 844с.

ГОСТ Р 52070-2003 Интерфейс магистральный последовательный системы электронных модулей. - Введ. 2003-06-05. М: Издательство стандартов

Бровкин А.Г., Бурдыгов Б.Г., Гордийко С.В. и др. Бортовые системы управления космическими аппаратами: Учебное пособие - М.: Изд-во МАИ-ПРИНТ 2010. - 304с.

http://www.sparc.com/standards/V8.pdf

Б.В. Раушенбах, Е.Н. Токарь. Управление ориентацией космических аппаратов. М: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1974, 600с.

В.В. Белецкий. Движение искусственного спутника относительно центра масс. М: Наука, 1965. 416с.

http://www-cdfonline.fnal.gov/daq/computing/vxworks/Vx53Guide.pdf

https://lwn.net/Articles/146861/

https://rt.wiki.kernel.org/index.php/CONFIG_PREEMPT_RT_Patch

Брукс Ф, Мифический человеко-месяц, или Как создаются программные системы. - М: Символ-плюс, 2007. 304с.

Робачевский А., Немнюгин С., Стесик О. Операционная система UNIX. - СПб:БХВ-Петербург, 2010, 656с.

http://www.acmesystems.it/download/libri/Pro%20Linux%20Embedded%20Systems.pdf

http://esd.cs.ucr.edu/webres/can20.pdf

http://www.ssau.ru/files/resources/sotrudniki/rts2008.pdf

Гома Х. UML Проектирование систем реального времени, распределенных и параллельных приложений., М:ДМК Пресс, 2011. -700с.

http://www.digilife.be/quickreferences/QRC/Doxygen%20Quick%20Reference.pdf

Коллектив авторов - Космический комплекс оперативного мониторинга техногенных и природных чрезвычайных ситуаций «Канопус-В» с космическим аппаратом «Канопус-В» №1 - М: ФГУП «НПП ВНИИЭМ», 2011. - 110с.

Размещено на Allbest.ru