Sistem Multiprocesor în Timp Real pentru Managementul Datelor de la Panourile Solare ale Unui Nanosatelit

Acest articol propune descrierea unui sistem multiprocesor in timp real pentru managementul datelor provenite de la panourile solare ale unui nanosatelit folosind două microprocesoare redundante.

Un prim microprocesor este dedicat achizitionarii de curenti, temperaturi si tensiuni, masurate de la panourile solare, care isi controleaza direct propriile conversii analog – digitale, precum şi depozitarile in memorie. Celalalt microprocesor citeste datele salvate de catre primul microprocesor si estimeaza directia soarelui pe baza unui model matematic dedicat (panourilor solare), oferind rezultatele microprocesorului principal.

Această metoda permite eliberarea microprocesorului principal din functia de control a datelor de la panourile solare, crescand astfel timpul disponibil al acestuia.

In cazul unei defectari partiale sau totale a unuia dintre microprocesoare, celalalt va prelua controlul si va asigura functiile necesare cu eficienta redusa, dar precisa. Deasemenea, sistemul poate sa upgradeze software-ul la cererea statiei de la pamant.

Aceasta metoda a fost implementata pe satelitul “IRECIN”, produs si dezvoltat in Italia, aflat perioada de fabricatie si de testare.

Arhitectura satelitului IRECIN

Satelitul IRECIN este o prisma constituita din 16 parti externe, avand 22 cm latime, 9,7 cm in inaltime, cantarind mai putin de 1 kg si compus din 3 placi interne de aluminiu. Panourile solare realizate din celule solare de siliciu sunt montate pe toate partile externe ale satelitului. Subsistemul de alimentare foloseste baterii NiMH. Altitudinea este determinată cu ajutorul a doua magnetometre redundante cu trei axe si prin intermediul datelor obtinute de la panoul solar. Controlul este asigurat de un sistem magnetic activ (si anume, prin intermediul bobinelor magnetice). Antenele omni sunt distribuite pentru a spori capacitatile de comunicare in timpul misiunii.

Puterea generata de panourile solare este, de asemenea, folosita pentru determinarea atitudinii, eliminand astfel nevoia unui senzor de soare, folosit, de obicei, pentru determinarea altitudinii navei. Reducerea în greutate, precum si reducerea consumului de energie, datorita introducerii sistemului multiprocesor determina deasemenea cresterea puterii de calcul si capacitatii de stocare, folosite pentru determinarea avantajoasa a altitudinii.

Algoritmul pentru evaluarea directiei soarelui se bazeaza pe un model matematic specific, care include influenta temperaturii, precum efectele degradarii spatiale ale radiatiei asupra caracteristicilor electrice, dar si efectele pe care le determina soarele prin miscarea sa.

Cele trei placi interne sunt prevazute pentru a gazdui urmatorul subsistem satelit :

- Receptor – emitator - TNC (RX-TX). Acest subsistem realizeaza comunicare cu statiile de la sol. Rata de transfer a datelor este de 9.6 Kbps.

- Unitatea de control a puterii (PU). Acesta include panourile solare, bateriile si electronica necesara pentru a genera si distribui energia necesara (5 volti) la toate subsistemele. Bateriile reincarcabile NiMH asigura o densitate de energie foarte ridicata, reducand astfel volumul si greutatea sistemului. Aceste baterii sunt caracterizate de asemenea, printr-o plaja larga de temperaturi, permitand astfel un design termic mai simplu.

- Procesoarele principale: Acest subsistem coordoneaza toate activitatile satelitului. El comunica cu toate celelalte subsisteme prin intermediul unui bus IC. Are posibilitatea de porni / opri fiecare subsistem pentru a putea controla consumul de putere si de a comunica cu statia de la sol.

- Telemetrie. Preia toate valorile de la senzorul IRECIN.