Desenvolvimento e simulação da lógica embarcada para manobras de rendezvous e docking da plataforma orbital recuperável SARA

• Ano de defesa: 2010
• Autor(a) principal: Jonas Gentina
• Orientador(a): Ijar Milagre da Fonseca, Paulo Moraes Junior
• Banca de defesa: Waldemar de Castro Leite Filho
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Mecânica Espacial e Controle
• País: BR
• Resumo em Inglês: In this work, it was analysed the possibilities of becoming computationally viable the space rendezvous and docking maneuvers implementation between the recoverable SARA satellite and another permanent orbital segment. More specifically, the software needs and the flight algorithms that have to be developed to accomplish procedures like this were raised. Besides the reviews about procedures and technologies approaches involving that kind of maneuver, it was also developed a simulation architecture made by a distributed virtual environment, capable to supply integrated simulation in near real time, together with another environment for controlling and monitoring which was implemented by interpreted language, in order to ease its using as a software tool for space engineers and space software engineers. Based on that virtual simulation environment, it was also developed some algorithms that simulate the embedded logic in each vehicle acting on the scenario and also the remote operation and monitoring routines that reside on tracking ground stations. That communication methodology between two simulated environments is capable to run a simulation scenario in a totally interactive way and easy understanding to the user, because 3-D graphical outputs are generated showing all the simulation execution evolution. The results showed that the rendezvous and docking scenario development inside that kind of architecture turns the embedded software procedure analysis more precise and dymanic, without the need to develop simulators or virtual environments from scratch. All of those subjects were related to their respective applications within the SARA Project, addressing to the development principles of an embedded software prototype to be implemented onboard the mission vehicles computational subsystems that will accomplish the referred maneuvers.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m19@80/2010/02.13.15.13

Neste trabalho foram analisadas as possibilidades de se viabilizar computacionalmente a implementação de manobras de rendezvous (encontro) e docking (acoplamento) espacial entre o Satélite de Reentrada Atmosférica (SARA) e um segmento orbital permanente. Mais especificamente, foram levantadas as necessidades de software e os algoritmos de vôo que devem ser desenvolvidos para procedimentos desse tipo. Além das revisões sobre as abordagens de procedimentos e tecnologias envolvendo este tipo de manobra, foi desenvolvida uma arquitetura de simulação constituída por um ambiente virtual distribuído, capaz de fornecer simulação integrada em tempo quase-real, juntamente com outro ambiente de controle e monitoramento implementado em linguagem interpretada para facilitar sua utilização como uma ferramenta de software para engenharia de sistemas e engenharia de software espaciais. Com base neste ambiente virtual de simulação, foram também desenvolvidos algoritmos que simulam a lógica embarcada em cada veículo atuante no cenário e também as rotinas de operação remota e monitoramento existentes nas estações de rastreio em solo. Esta metodologia de comunicação entre dois ambientes simulados é capaz de executar um cenário de simulação de forma totalmente interativa e de fácil entendimento para o usuário, pois são geradas saídas gráficas em 3-D exibindo toda a evolução durante sua execução. Os resultados mostraram que o desenvolvimento de cenários de rendezvous e docking dentro deste tipo de arquitetura tornam as análises de procedimentos de software embarcado mais precisas e dinâmicas, sem a necessidade do desenvolvimento de simuladores ou ambientes virtuais a partir do início. Todos esses conceitos foram relacionados às suas respectivas aplicações dentro do Projeto SARA, correspondendo ao princípio de desenvolvimento de um protótipo de software embarcado a ser implementado nos subsistemas computacionais de bordo dos veículos da missão que irão executar as referidas manobras.