O documento descreve o SatSim, um simulador multi-satélites desenvolvido para testar e validar projetos de formação em voo espacial. O SatSim foi usado com sucesso para simular a missão PRISMA, que testou tecnologias como sensores para formação em voo e rendezvous. O SatSim pode simular diferentes configurações e cenários com alta fidelidade para validar software, hardware e procedimentos operacionais em diferentes fases de uma missão espacial.

1. Apresentação Artigo: SatSim

2. Artigo
SatSim Resul-
tados
Mode-
los
1
Con-
clusões
Informações sobre a
Missão
V&V

3. A2
SATSIM – Simulador Multi-Satélites para Teste e
Validação de Projetos de Formação em Voo
2

4. $
↘Swedish National Space Board
↘DLR (Agência Espacial Alemã)
↘DTU (Universidade Técnica da Dinamarca)
↘CNES (Centro Nacional de Pesquisas Espaciais) - França
Os principais objetivos da missão PRISMA são realizar
demonstrações de GNC e experimentos com sensores para
missões futuras onde rendezvous e formação em voo sejam
pré-requisitos. [1,2]
↘Main - MANGO
↘Target – TANGO [2]
3
PRISMA: Prototype Research Instruments and Space Mission technology Advancement

5. 4
MANGO
↘ Dimensões: 750 x 750 x 820 mm;
↘ Massa: 145 kg;
↘ Estabilização: 3 eixos;
↘ Rodas de Reação e MTR;
↘ Faz manobras;
Figura 1: MANGO. [3] Figura 2: TANGO. [3]
TANGO
↘ Dimensões: 570 x 740 x 295 mm;
↘ Massa: 40 kg;
↘ Estabilização: 3 eixos;
↘ Magnetômetro;
↘ Não faz manobras;

6. 5
Figura 3:Diagrama de blocos do MANGO. [4]

7. 6
Figura 4:Diagrama de blocos do TANGO. [4]

8. 7
3 tecnologias serão verificadas:
- Sensores, estratégias e algoritmos usados para formação em voo e
rendezvous;
- Propelente não-tóxico
- Motor de micro propulsão
Foi lançado em 15/06/2010.

Realizou todos os experimentos.

9. 8
Figura 5:Exemplo de formação em voo. [5]

10. 9
Figura 6: Exemplo de formação em voo. [5]

11. 10
Figura 7: Exemplo de operações de proximidade. [5]

12. 11
Figura 8: Processo de Verificação. [5]

13. 12
$
↘Foi desenvolvido para validar o GNC e o OBSW em um
ambiente simulado.
↘ Tem como principais características simular sensores,
atuadores, a dinâmica espacial, RTUs (microprocessador),
distúrbios ambientais, condições de iluminação solar, eclipse. [2]
↘Em comparação com outras soluções, sobretudo a FCT
(Formation Control Testbed), da NASA, o SATSIM é um ambiente
de teste mais barato, flexível e escalonável. [1]
Projetar uma versão genérica de um simulador permite que ele
possa ser utilizado e configurado para diferentes atividades em
diversas fases da missão.
↘Facilita a substituição de hardware por modelos simulados.
↘Permite simulação com hardware-in-the-loop.

14. 13
↘Simulador de tempo real;
↘Foi implementado usando MATLAB/Simulink;
↘O código é gerado automaticamente para o hardware.
Figura 9:Exemplo da dinâmica do satélite implementada no Simulink. [1]

15. 14
Modelo Autocode
xPC
Target
Figura 10: xPC Target. [6]
HW1
HW2
HWn
HUT

16. 15
↘O controle de solo é feito através do RAMSES (Rocket and
Multi Satellite EGSE System). [1]
↘Através dele é possível: executar script de procedimento,
codificar e monitorar telecomandos, decodificar receber e
armazenar telemetrias, monitorar alarmes.
↘O mesmo telecomando enviado ao satélite é enviado ao
simulador.
↘ SATSIMIF: interface que torna possível controlar o SATSIM
através do RAMSES.
Figura 11: Controle de Solo. [1,7]

17. 16
↘Foi projetado para tornar possível o reuso para diferente
tipos de teste através da reconfiguração de parâmetros. [1]
Tabela 1: Configurações do Simulador. [1]

18. 17
GAS
↘GAS: GNC e ACS Simulation;
↘Objetivo: Validação dos algoritmos de GNC e cronograma
operacional;
↘Não contém hardware externo;
Figura 12: Exemplo de simulação na configuração GAS.. [1]

19. 18
SATLAB
↘Simulação em tempo real;
↘HIL;
↘RTU são simuladas enquanto os computadores de bordo
estão conectados ao simulador;
Figura 13: Esquema de simulação para configuração SATLAB. [1]

20. 19
AIT
↘Simulação em tempo real;
↘HIL;
↘RTUs (simuladas e reais) conectadas
ao computador de bordo do satélite;
↘Os sensores e atuadores são
simulados pela PUSIMs;
Figura 14:Esquema de simulação para configuração AIT. [1]

21. 20
AIT
↘Simulação em tempo real;
↘HIL;
↘RTUs (simuladas e reais) conectadas
ao computador de bordo do satélite;
↘Os sensores e atuadores são
simulados pela PUSIMs;
Figura 14:Esquema de simulação para configuração AIT. [1]
Figura 15:Configuração AIT. [1]

22. 21
GSS
↘GSS: GPS Signal Simulator
↘GPS e antenas são adicionados à configuração AIT;
↘Objetivo: Testar e validar o hardware e software que será usado na
formação em voo, rendezvous e manobras de proximidade.
Figura 16:Esquema de simulação para configuração GSS. [1]

23. 22
OPSIM
↘ OPSIM: Operational Simulation;
↘ Usado para validação operacional;
↘ Somente uma RTU é real enquanto as outras são simuladas;
↘ Essa configuração inclui simulador de FFRF (Formation Flying with Radio
Frequency);
↘ Objetivo: Validação do cronograma operacional e scripts antes serem
carregados no satélite.
↘ Pode ser utilizado para treinamento operacional e desenvolvimento de
procedimentos de voo antes do lançamento
Figura 17: Esquema de simulação para configuração GSS. [1]

24. 23
Tabela 2: Principais características dos modelos de simulação. [1]

25. 24
↘A experiência na fase operacional verificou a capacidade do SATSIM
para simular e validar uma gama de cenários e experimentos com alta
fidelidade.
↘O mesmo procedimento utilizado na simulação do LEOP (Launch and
Early Orbit Phase) foi o mesmo utilizado durante o LEOP real, e deu à
equipe a sensação de que estavam realizando mais uma simulação.
↘Os resultados das simulações dos cenários de formação em voo e
navegação de proximidade com GPS foram confirmados durante a
operação

26. 25
↘Consumo de DeltaV durante 5 dias. O modelo apresenta erro de 2,5%.
Figura 18: Consumo de DeltaV. [1]

27. 26
↘SATSIM foi usado com sucesso em todas as fases de teste e validação
da missão PRISMA;
↘Os modelos com alto nível de confiança tornam possível a execução das
funções em solo antes de enviar ao satélite;
↘A equipe de operação pode executar procedimentos com antecedência
usando o OPSIM;
↘Pode ser usado para testar os segmento espacial, mas também, para
treinar a equipe operacional e ajudar no desenvolvimento de
procedimentos de voo;
↘Pode ser utilizado em todas as fases do projeto de um satélite: do teste
do software embarcado a um teste com todos os modelos de voo em malha;
↘Pode ser adaptado para futuras missões;
↘Os planos futuros é para atualizar o SATSIM de modo que ele rode
somente num PC. Esta configuração deverá conter a maior parte do
software do satélite e será importante para as fases iniciais da missão
quando não há hardware disponível.

28. ↘ [Figura da Capa da Apresentação] ‘Green’ satellite fuel designed to make space safer.
http://www.spacefellowship.com/news/art19118/-green-satellite-fuel-designed-to-make-space-
safer.html. Aceso em 30 de Novembro de 2014.
↘ [1] Bodin, Per; Nylund Matti; Battelino Milan. SATSIM — A real-time multi satellite simulator for test
and validation in formation flying projects. 2012
↘ [2] PRISMA (Prototype Research Instruments and Space Mission technology Advancement).
https://directory.eoportal.org/web/eoportal/satellite-missions/p/prisma-prototype . Acesso em 30
de Novembro de 2014.
↘ [3] PRISMA. http://www.ohb-sweden.se/prisma. Acesso em 30 de Novembro de 2014.
↘ [4] PRISMA Satellites. http://www.lsespace.com/about-prisma.aspx. Acesso em 30 de Novembro de
2014.
↘ [5] About PRISMA. http://www.prismasatellites.se/node/11#TheProjectPhases. Acesso em 30 de
Novembro de 2014.
↘ [6] MathWorks – xPC Target. http://www.mathworks.com/videos/introduction-to-xpc-target-and-xpc-
target-turnkey-68908.html. Acesso em 01 de Dezembro de 2014.
↘ [7] Carlsson, Anna; Carlstedt-Duke, Theresa. RAMSES – A General Control System
for both Sounding Rockets and Satellites.
27

29. Obrigado!