Telecommand and Telemetry Implementation of Aalto-2 CubeSat Project

Abstract

This thesis work concentrates on the development of telecommand and telemetry handler software for a 2 kg Aalto-2 nanosatellite, currently scheduled for launch in October 2016. The satellite is part of the international QB50 termosphere mission and it is developed by Aalto University in Espoo, Finland. The telecommand and telemetry (TC/TM) handler, in charge of communications, is one of the most important systems of satellite software, which is executed by On Board Computer (OBC). In this thesis, the TC/TM handler subsystem is designed, giving it a special attention in maintaining simplicity and reliability. The design process is started with the derivation of requirements and constraints. The software is implemented for FreeRTOS, an open-source real-time operating system, which is selected as operation environment of the satellite OBC software. The designed software uses a Concatenative Language approach and complies with ECSS-PUS standard. It features different libraries that provide capabilities for on-board data handling needs, the most notable of which is the Dyncall library. The library provides functions of dynamic function call in C. The UHF driver handles incoming and outgoing low-level communications protocols, and the Coffee File System implements storage management. The work gives an overview of small satellite communication architectures and relevant standards and interfaces.

Esta tésis se centra en el desarrollo de sistemas de telecontrol y software controlador de telemetría para el nanosatélite Aalto-2, cuyo lanzamiento está previsto para octubre de 2016. El satélite forma parte de la misión internacional QB50 termosphere y ha sido desarrollado por la Universidad de Aalto en Espoo, Finlandia. El controlador de telecomando y telemetría (TC/TM), a cargo de las comunicaciones, es uno de los sistemas más importantes del software del satélite. Este software es ejecutado por el Ordenador de abordo (OBC). El proceso de diseño se inicia con la derivación de los requisitos y limitaciones. El software está implementado para FreeRTOS, un sistema operativo en tiempo real de código abierto, que es seleccionado como entorno operativo del software del OBC. El software diseñado utiliza un enfoque de programación concatenativa y cumple con la norma de ECSS-PUS. Cuenta con diferentes librerias que proporcionan capacidades de datos de abordo necesidades de manipulación, el más notable de los cuales es la libreria Dyncall. Esta proporciona funciones de llamada dinámica en C. Los drivers de la UHF maneja los protocolos de comunicación de bajo nivel de entrada y salida, y el sistema de archivo es implementado por el Coffe File System o CFS. El trabajo ofrece una visión general de las arquitecturas de comunicaciones de nanosatélites, las normas pertinentes y las interfaces.

Aquesta tési es centra en el desenvolupament de sistemes de telecontrol i programari controlador de telemetria per al nanosatèl·lit Aalto-2, el llançament del qual està previst per octubre del 2016. El satèl·lit forma part de la missió internacional QB50 termosphere i ha estat desenvolupat per la Universitat d'Aalto a Espoo, Finlàndia. El controlador de telecomandament i telemetria (TC / TM), se'n fa càrrec de les comunicacions i és un dels sistemes més importants del programari del satèl·lit. Aquest és executat per l'ordinador d'abord (OBC). El procés de disseny s'inicia amb la derivació dels requisits i limitacions. El programari està implementat per FreeRTOS, un sistema operatiu en temps real de codi obert, que és seleccionat com a entorn operatiu del OBC. El programari dissenyat utilitza un enfocament de programació concatenada i compleix amb la norma de ECSS-PUS. Compta amb diferents llibreries que proporcionen capacitats de dades d'abordo necessitats de manipulació, el més notable dels quals és la llibreria Dyncall. Aquesta proporciona funcions de crida dinàmica en C. Els drivers de la UHF controla els protocols de comunicació a baix nivell d'entrada i sortida, i el sistema d'arxiu és implementat pel Coffe File System o CFS. El treball ofereix una visió general de les arquitectures de comunicacions de nanosatèl·lits, les normes pertinents i les interfícies.