Технология Plug-and-Play для микроспутников экспериментально отработана

Специалисты компании «Спутникс» в рамках работ по сознанию микроспутниковой платформы «ТаблетСат» собрали и протестировали аппаратуру бортового комплекса управления (БКУ), созданную на основе спецификаций Space Plug-and-Play Architecture (SPA). Данный набор открытых стандартов был разработан Американским институтом астронавтики и аэронавтики (American Institute of Aeronautics and Astronautics, AIAA) совместно с Американской исследовательской лабораторией ВВС США (U.S. Air Force Research Laboratory, AFRL).

Бортовой комплекс управления (БКУ) – аппаратно-программный комплекс, который служит на борту спутника для объединения служебных систем и полезной нагрузки в единую информационную систему. В микроспутниковой платформе «ТаблетСат» бортовой комплекс управления объединяет служебные системы (ориентации и стабилизации, телеметрии и телекоманд, GPS-навигатор, управления энергопитанием), полезную нагрузку и высокоскоростной передатчик полезной нагрузки с использованием последовательной шины SpaceWire.

На основе рекомендаций SPA в компании «Спутникс» был разработан собственный набор спецификаций Sputnix Plug-and-Play Architecture (SxPA). SxPA — это Plug-and-Play архитектура, основным назначением которой является быстрое агрегирование и конфигурирование подсистем микроспутников с использованием принципа Plug-and-Play. Данный принцип обеспечивает возможность подключать устройство к системе без его предварительной подготовки и подготовки самого БКУ, т.е., когда обеспечивается автоматизированный процесс распознавания устройств и обмена данными между ними.

Главное отличие SPA от SxPA в том, что стандарт от «Спутникс» упрощает ряд подходов SPA-архитектуры, делая ее менее требовательной к аппаратно-программным ресурсам SpaceWire-сетей; тем самым она оптимально подходит под круг задач, решаемых микроспутниками класа «ТаблетСат» массой 10..50 кг. Стандарт оптимизирован для использования в сетях SpaceWire и CAN, но позволяет также интегрировать в систему устройства с I2C и UART-интерфейсами, используя стандартные миниатюрные и малопотребляющие адаптеры.

В состав функционального БКУ входят один или несколько процессоров-менеджеров SxPA-сети, сеть мультипортовых SpaceWire-маршрутизаторов с подключенными к ним неограниченным числом устройств-абонентов или шлюзов в другие не-SpaceWire-подсети. Функции Plug-and-Play поддерживаются в БКУ на аппаратном и программном уровне.

Для отработки технологии SxPA специалистами «Спутникс» был создан стенд, состоящий из основных компонент инфраструктуры БКУ, объединенных в сеть, и ряда подключаемых к этой сети SxPA-совместимых абонентов и их симуляторов (до 50).

Суть проверки состояла в подключении и отключении на «лету» абонентов сети и контроля процесса их распознавания/деинсталляции менеджером, обмена данными между ними. Эксперимент показал, что система работает как ожидалось, при этом пропускная способность SpaceWire-сети составляла не менее 30 Мбит/сек, энергопотребление всех компонент БКУ было в пределах нескольких ватт.

«Полученный результат крайне важен для нас, поскольку он подтверждает правильность выбранной нами концепции построения микроспутниковой платформы, а также выбранных аппаратно-программных решений для реализации космического Plug-and-Play. Следующий шаг – доработка ПО до получения полнофункциональной летной системы распознавания подключаемых служебных устройств и полезной нагрузки», - рассказал Станислав Карпенко, технический директор «Спутникс».

В ближайшем будущем разработанное в «Спутникс» SxPA-программное обеспечение, написанное на языке ANSI C, предполагается распространять в исходных кодах с открытой BSD-лицензией. Сами же SxPA-спецификации доступны уже сейчас, они находятся в открытом доступе на сайте компании. Там же приведены спецификации SxPA-совместимых служебных систем, разрабатываемых в «Спутникс» для оснащения микроспутниковых платформ «ТаблетСат».