Emulación de las funciones básicas de un computador de a bordo de un nanosatélite utilizando un computador embebido COTS

Abstract

El presente trabajo de titulación realiza la emulación de las funciones básicas de un computador de a bordo (OBC) de un nanosatélite utilizando un computador embebido COTS. El computador de a bordo es esencialmente el cerebro del nanosatélite, ya que es el responsable de controlar los diferentes subsistemas, ejecutar las acciones enviadas por la estación terrestre y procesar los datos de los diferentes subsistemas. Para cumplir con las funciones básicas, el OBC debe tener un sistema operativo de tiempo real, sobre el que se ejecuta el sistema de control de misión. Este último permite monitorear y controlar los dispositivos de hardware del satélite de manera coordinada, así como proporciona una interfaz de programación para las aplicaciones. Las aplicaciones seleccionadas para el presente proyecto incluyen el monitoreo de las variables de altitud, inercia y temperatura del satélite. Adicionalmente se requiere de una aplicación de telemetría para enviar la información procesada a la estación terrestre. La configuración del hardware y software del OBC obedece a una estructura por capas, correspondiéndole una metodología de desarrollo, implementación y validación del proyecto también por capas. En el proceso de selección de software se optó por sistemas de código abierto que pueden ejecutarse en diferentes plataformas de hardware. Así se tuvo mayor versatilidad en la selección del computador embebido, que debía tener bajo consumo de potencia y bajo costo. De esta manera, la implementación del sistema inició con la instalación del sistema operativo RTEMS sobre el computador embebido Beaglebone Black. Sobre este se configuró el sistema de control de misión cFS - NASA. Posteriormente se diseñaron e implementaron las aplicaciones del nanosatélite y la aplicación de usuario del sistema terrestre para emular la comunicación de los segmentos. Una vez terminada la implementación del sistema, se procedió a validar las funcionalidades del sistema y se midió su desempeño en cuanto a consumo de potencia y al alcance del enlace de comunicaciones.