Scheduler design for a satellite simulator and other software improvements

Abstract

The main objective of this work is contributing into the development of one satellite missions’ simulator. Specifically, the main part to work in is the scheduler, the task manager that decides how the simulator must behave during the full mission. Other software improvements will be done too. The scheduler is the internal logic that the on-board computer/s of a satellite must follow in order to satisfy the mission objectives. It takes into account the requirements and constrains of the power, thermal and data budgets. Depending on the state of the budgets it evaluates if the different satellite subsystems must be: active, inactive or must change the way that they are operating. So it can take action using commands if is needed because it works in a fully-independent-way. This work will improve the current scheduler of a satellite simulator, making him more efficient, resistant and customizable. Different working modes will be implemented in the simulator in order to avoid the collapse of the budgets. The mode changes logic and the capabilities of each one of the working modes will be the key of improving the scheduler. Previous to the code implementation, a theoretical research will be done in order to understand the different components that play a roll into the different budgets. The other software improvements are functionalities added to the simulator to make him more realistic and useful for a huger range of space mission. A precision “submode” is implemented for example. Also some satellite parameters are studied in order to see its affectation to the three budgets. Examples could be the chassis paint affectation or the overvoltage of the subsystems. During the report, lots of plots and maps obtained from the simulator will be showed to the reader to see how the different improvements affect. Finally, a 90 days mission simulation will be done in order to comment the obtained results.

L‟objectiu principal d‟aquest treball és contribuir al desenvolupament d‟un simulador de missions per satèl·lit. En concret, la part principal a treballar és el planificador, el gestor de tasques que decideix com ha de comportar-se el simulador durant la missió completa. També es faran altres millores en el programari. El planificador és la lògica interna que han de seguir els ordinadors de bord d'un satèl·lit per satisfer els objectius de la missió. Té en compte els requisits i limitacions dels pressupostos d'energia, de calor i de dades. Depenent de l'estat dels pressupostos, avalua si els diferents subsistemes de satèl·lit han de ser: actius, inactius o han de canviar la manera en què funcionen. Per tant, pot actuar fent servir ordres si cal, perquè funciona de manera totalment independent. Aquest treball millorarà el planificador actual d'un simulador de satèl·lits, fent-lo més eficient, resistent i personalitzable. S‟implementaran diferents modes de funcionament al simulador per evitar el col·lapse dels pressupostos. La lògica dels canvis de mode i les capacitats de cadascun dels modes de treball seran la clau per millorar el planificador. Prèviament a la implementació del codi, es farà una investigació teòrica per entendre els diferents components que apareixen els diferents pressupostos. Les altres millores de programari són funcionalitats afegides al simulador per fer-lo més realista i útil per a una àmplia gamma de missions espacials. Per exemple, s‟implementa un "submode" de precisió. També s‟estudien alguns paràmetres de satèl·lit per veure la seva afectació als tres pressupostos. Alguns exemples podrien ser l‟afectació de la pintura de xassís o la sobretensió dels subsistemes. Durant l‟informe, es mostraran al lector moltes gràfiques i mapes obtinguts del simulador per veure com afecten les diferents millores. Finalment, es farà una simulació de missió de 90 dies per comentar els resultats obtinguts.