Within this thesis a new philosophy in monitoring spacecrafts is presented: the
unification of the various kinds of monitoring techniques used during the
different lifecylce phases of a spacecraft.
The challenging requirements being set for this monitoring framework are:
- "separation of concerns" as a design principle (dividing the steps of logging
from registered sources, sending to connected sinks and displaying of
information),
- usage during all mission phases,
- usage by all actors (EGSE engineers, groundstation operators, etc.),
- configurable at runtime, especially regarding the level of detail of logging
information, and
- very low resource consumption.
First a prototype of the monitoring framework was developed as a support library
for the real-time operating system
RODOS. This prototype was tested on dedicated hardware platforms relevant for
space, and also on a satellite demonstrator used for educational purposes.
As a second step, the results and lessons learned from the development and usage
of this prototype were transfered to a real space mission: the first satellite
of the DLR compact satellite series - a space based platform for DLR's own
research activities. Within this project, the software of the avionic subsystem
was supplemented by a powerful logging component, which enhances the traditional
housekeeping capabilities and offers extensive filtering and debugging
techniques for monitoring and FDIR needs. This logging component is the major
part of the flight version of the monitoring framework. It is completed by
counterparts running on the development computers and as well as the EGSE
hardware in the integration room, making it most valuable already in the
earliest stages of traditional spacecraft development.
Future plans in terms of adding support from the groundstation as well will lead
to a seamless integration of the monitoring framework not only into to the
spacecraft itself, but into the whole space system. / Im Rahmen dieser Arbeit wird eine neue Philosophie der Überwachung
von Raumfahrzeugen vorgestellt: die Vereinigung der verschiedenen Arten von
Überwachungstechniken, die während der verschiedenen Entwicklungsphasen
eines Raumfahrzeuges verwendet werden.
Die Anforderungen an dieses Monitoring Framework sind:
- "Separation of Concerns" als Designprinzip,
- Nutzung während aller Missionsphasen,
- Nutzung durch alle beteiligten Akteure,
- Konfigurierbarkeit zur Laufzeit, insbesondere in Bezug auf die Detailebene der
Protokollierung, und
- sehr niedriger Ressourcenverbrauch.
Zunächst wird ein Prototyp des Frameworks als Support-Bibliothek für das
Echtzeit-Betriebssystem RODOS entwickelt. Dieser Prototyp wurde auf dedizierten
Raumfahrt-relevanten Hardware-Plattformen und auf einem Satelliten-Demonstrator
getestet.
In einem zweiten Schritt werden die Ergebnisse und Erfahrungen aus der
Entwicklung und Nutzung dieses Prototypen auf eine echte Weltraummission
übertragen: den ersten Satelliten der DLR Kompakt-Satelliten-Serie. Im Rahmen
dieses Projektes wird die Software des Avionik-Subsystems durch eine
leistungsstarke Logging-Komponente ergänzt, die das traditionelle Housekeeping
erweitert und umfangreiche Filter- und Debugging-Techniken für die Überwachung
und Analyse bereitstellt. Diese Logging-Komponente bildet den Hauptteil der
Flug-Version des Frameworks. Sie wird ergänzt durch entsprechende Auswerte- und
Konfigurations-Software, die auf den jeweiligen Entwicklungscomputern bzw. dem
EGSE-Equipment im Integrationsraum ausgeführt wird. Hierdurch kommt das
Unified Monitoring Framework bereits in sehr frühen Phasen der Entwicklung
eines Raumfahrzeuges zum Einsatz.
Zukünftige Pläne in Bezug auf die Einbettung der bodengebundenen Bestandteile
des Frameworks in die Infrastruktur der Bodenstation führen letztlich zu einer
nahtlosen Integration in das operationelle Szenario.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:11593 |
| Date | January 2015 |
| Creators | Dannemann, Frank |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/de/deed.de, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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