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CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher
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http://www.inpe.br/ci-2018/
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Nome: Simuladores de Satél...
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Prof. Dr. Christopher Shneider Cerqueira
Divisão de Engenharia Aeronáutica e Aeroespacial do ITA
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Pós-GraduaçãoConceitos Simuladores no
Ciclo de Vida
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é um conjunto de
instruções, regras,
equações e restrições que
nos permite gerar
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Simuladores
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que pode executar um
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comportamento. O termo
simulado...
Computation: Models and Simulations
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build?
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Usos de simulação no Ciclo de Vida da
Engenharia Espacial:
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Simulação de Conceitos
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Lógico: Simulador de Análise de Missão
Objetivo:
i. analisar, verificar durante as fases iniciais da missão, soluções para...
Lógico: Simulador fim-a-fim de missões
(Mission Performance Simulator)
Objetivo:
estudar conceitos e viabilidade da missão...
Lógico: Simulador de Tempo-real
Software de Supervisão de bordo
Objetivos:
Pode conter os modelos de dinâmica de voo e mod...
Lógico: Simulador de Tempo-Real
Controle de Órbita e Atitude
Objetivo:
analisar e testar soluções de AOCS, calibrar sensor...
Simulador para Previsão de
Comportamentos acoplados e dinâmicas
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Lógico: Simulador elétrico
Objetivo:
Permite estudar o sistema para prevenir possíveis interferências entre módulos. Consi...
Lógico: Simulador Térmico
Objetivo:
analisar a distribuição de temperatura e o fluxo de calor nos subsistemas e equipament...
Lógico: Simulador Estrutural
Objetivo:
analisar a estrutura geral do satélite, a melhor distribuição dos equipamentos dent...
Lógico: Simulador de Tempo-real
Avionic Test Bed ou Avionic Test Bench Simulator
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CursodeInverno2018-SimuladoresdeSaté...
Físico: Simuladores térmicos
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Modelo Térmico de satélite japonês
Modelo de Engenharia do Satélite CBERS-3
Modelo Te...
Físico: Simuladores radioelétricos e
comunicação
RF Suitcase dos satélites SCD-1 e SCD-2
Modelo RADIOELÉTRICO do CBER-3
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Lógico: Simulador Operacional
Objetivos:
validar o Segmento Solo completo e em particular, validar os procedimentos de ope...
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SIMS – to the
SCDs
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Tudo OK?
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INPE-PG
Astrofísica
Engenharia e Tecnologia
Espaciais
Mecânica Espacial e
Controle (CMC)
Combustão e Propulsão
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Ciênc...
Linhas de pesquisa da área de
concentração CSE
Engenharia e gerenciamento de Sistemas espaciais
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Simulação
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Divisão de Engenharia Aeronáutica e Aeroespacial do ITA
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  1. 1. 9:13 CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher 1 http://www.inpe.br/ci-2018/ Ficha: Nome: Simuladores de Satélites Local: INPE Data: 2018-07-11 – 8h15-9h15 Público Alvo: Alunos de Graduação - Multidisciplinares
  2. 2. Simuladores de Satélites Prof. Dr. Christopher Shneider Cerqueira Divisão de Engenharia Aeronáutica e Aeroespacial do ITA christopher@cscerqueira.com.br / cscerqueira.com.br9:132 Profa. Dra. Ana Maria Ambrosio aambrosio27@gmail.com
  3. 3. Roteiro 9:13 CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher 3 Pós-GraduaçãoConceitos Simuladores no Ciclo de Vida
  4. 4. 9:13 4 é um conjunto de instruções, regras, equações e restrições que nos permite gerar resultados semelhantes aos gerados pelo comportamento do sistema real. CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher
  5. 5. Simuladores 9:13 5 é usualmente um sistema que pode executar um modelo para reproduzir seu comportamento. O termo simulador pode se referir a software, hardware ou ambos. CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher
  6. 6. Computation: Models and Simulations 9:13 6 Engineering? Modelling and auto- build? CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher
  7. 7. CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher Usos de simulação no Ciclo de Vida da Engenharia Espacial: Fase 0 – Concepção Fase A – Viabilidade Fase B – Projeto Preliminar Fase C – Projeto Detalhado Fase D – Produção e Qualificação Fase E – Operação Fase F – Descarte 9:13 7 Simuladores são usados em todas as fases do ciclo de vida
  8. 8. Simulação de Conceitos 9:13 CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher 8
  9. 9. Lógico: Simulador de Análise de Missão Objetivo: i. analisar, verificar durante as fases iniciais da missão, soluções para satisfazer a missão ii. proporcionar facilidades para análise da órbita e trajetória do satélite, análise de orçamento (potência necessária, variação térmica), estrutura. 9:13 9 Satellite Simulator for Verification of Mission Operational Concepts in Pre-Phase A Studies Ronan A. J. Chagas, Arcélio C. Louro, Fabiano L. de Sousa, Willer G. dos Santos CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher
  10. 10. Lógico: Simulador fim-a-fim de missões (Mission Performance Simulator) Objetivo: estudar conceitos e viabilidade da missão para atender seu uso finalístico. Este tipo de simulador é capaz de reproduzir todos os processos e passos significativos que impactam a performance da missão e gerar produtos de dados finais simulados.9:13 10 CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher
  11. 11. Lógico: Simulador de Tempo-real Software de Supervisão de bordo Objetivos: Pode conter os modelos de dinâmica de voo e modelos dos subsistemas com os quais o OBDH interfaceia. Simulador de Tempo real pode conter Hardware-in-the-loop – quando o simulador inclui o hardware do computador de bordo, o simulador deve tratar os protocolos de comunicação entre os equipamentos dentro do satélite. Exemplo destes protocolos são: MIL-STD-1553, SpaceWire, PacketWire, UART. 9:1311 CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher
  12. 12. Lógico: Simulador de Tempo-Real Controle de Órbita e Atitude Objetivo: analisar e testar soluções de AOCS, calibrar sensores e atuadores Tipos de análises realizadas: margem de erro de apontamento, trade-off de diferentes soluções de projeto, performances do AOCS (análise paramétrica), degradações de performance devido à falha total ou parcial de componentes do subsistema de controle de órbita e atitude. Composição: modelos de dinâmica de voo, ambiente espacial, inclui distúrbios. Pode conter sensores e atuadores em hardware e/ou software. 9:13 12 CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher
  13. 13. Simulador para Previsão de Comportamentos acoplados e dinâmicas 9:13 CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher 13
  14. 14. Lógico: Simulador elétrico Objetivo: Permite estudar o sistema para prevenir possíveis interferências entre módulos. Considera-se voltagem, potência, corrente, conversores de corrente-voltagem, geradores de sinais que rastreiam um sinal de controle, indutores, resistências, capacitores, linha de transmissão, transformadores, transistores, sensores de voltagem, etc. 9:1314 CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher
  15. 15. Lógico: Simulador Térmico Objetivo: analisar a distribuição de temperatura e o fluxo de calor nos subsistemas e equipamentos do satélite, através da definição de cenários de piores-casos. SindaFluente, PCTer (INPE) 9:13 15 CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher
  16. 16. Lógico: Simulador Estrutural Objetivo: analisar a estrutura geral do satélite, a melhor distribuição dos equipamentos dentro do satélite, etc.. Ex.: Solid Works, Nastran e Ansys 9:13 16 CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher
  17. 17. Lógico: Simulador de Tempo-real Avionic Test Bed ou Avionic Test Bench Simulator 9:13 CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher 17 Objetivo: prover funções em tempo real para validar o sistema com o hardware no loop, ou com um emulador do processador para rodar o software de bordo real.
  18. 18. Físico: Simuladores térmicos 9:13 18 Modelo Térmico de satélite japonês Modelo de Engenharia do Satélite CBERS-3 Modelo Termo-estrutural do CBERS-2B Modelo de Voo do satélite CBERS-2B CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher
  19. 19. Físico: Simuladores radioelétricos e comunicação RF Suitcase dos satélites SCD-1 e SCD-2 Modelo RADIOELÉTRICO do CBER-3 Simula a transmissão e recepção de sinais em RF dos satélites SCD-1 e SCD-2, para teste das antenas das estações terrenas. 9:13 19 CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher
  20. 20. Lógico: Simulador Operacional Objetivos: validar o Segmento Solo completo e em particular, validar os procedimentos de operação de voo (procedimentos operacionais) treinar equipes de controle da missão e equipes de estações terrenas. Focam principalmente na simulação das estações terrenas e dos satélites. Ref.: Larry B. Rainey - Space Modeling and Simulation – roles and applications throughout the System Life Cycle. 2004. 9:13 20 Sim Virtual ~= CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher
  21. 21. 9:13 CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher 21 SIMS – to the SCDs •1991 •Fortran •High Fidelity •High User Satisfaction SIMC – To the CBERS • 1998 • C++ • Medium Fidelity • Medium User Satistaction FBMSIM – To the FBM • 2002 • C++ • Medium Fidelity • User satisfaction not evaluated
  22. 22. Tudo OK? 9:13 CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher 22
  23. 23. INPE-PG Astrofísica Engenharia e Tecnologia Espaciais Mecânica Espacial e Controle (CMC) Combustão e Propulsão (PCP) Ciência e Tecnologia de Materiais e Sensores (CMS) Engenharia e Gerenciamento de Sistemas Espaciais (CSE) Geofísica Espacial Computação Aplicada Meteorologia Sensoriamento Remoto Ciência do Sistema Terrestre Áreas de concentração 9:13 CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher 23
  24. 24. Linhas de pesquisa da área de concentração CSE Engenharia e gerenciamento de Sistemas espaciais 9:13 24 Segmento Espacial Segmento Solo Concepção Especificação Arquitetura e Gerenciamento Garantia de Missão e de Produto Verificação, Validação, Modelagem e Simulação Obs.: A M&S relacionado a controle/térmica/ mecânica orbital é realizado no curso do CMC CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher
  25. 25. Profa. Dra. Ana Maria Ambrosio 9:13 CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher 25 Modelos de Simulação Redes Neurais para Emulação do Comportamento Térmico dos Cenários de Operação Modelos evolutivos com feedback de informações reais durante operação. Modelos paramétricos para geração automática de cenários de simulação Verificação e Validação aambrosio27@gmail.com Métricas para avaliação de auditorias de software crítico Processo de garantia de qualidade de sw espacial desenvolvido por pequenas empresas Redução do esforço de teste de sw embarcado em nanosatelites com aplicação de teste baseado em modelos.
  26. 26. 9:13 26 Christopher Shneider Cerqueira Divisão de Engenharia Aeronáutica e Aeroespacial do ITA christopher@cscerqueira.com.br / cscerqueira.com.br CursodeInverno2018-SimuladoresdeSatélites-Christopher Ana Maria Ambrosio Docente do Curso de Engenharia e Gerenciamento de Sistemas Espaciais – ETE - INPE aambrosio27@gmail.com Italo Pinto Rodrigues Doutorando do Curso de Engenharia e Gerenciamento de Sistemas Espaciais – ETE - INPE italoprodrigues@gmail.com

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