Computador de ACDH para a PMM: de Volta à Concepção Original

Superando adversidades: grupo de Supervisão de Bordo do DEA fala sobre seu histórico de realizações

Computador de ACDH para a PMM: de Volta à Concepção Original

Por Grupo de Supervisão de Bordo – DEA/ETE/INPE

Em um satélite, o Subsistema de Controle de Atitude e Supervisão de Bordo (Attitude Control and Data Handling, ACDH) é o responsável pelo gerenciamento do sistema, controle da atitude e da órbita.

O computador de bordo é o elemento central do subsistema ACDH. 

Por ele implementar toda a lógica de controle, é comum confundi-lo com o subsistema em si, o que não é verdade; além do computador o subsistema possui sensores (Receptor GPS, Sensor de Estrelas, Sensores Solares, Magnetômetros, Giroscópios) e atuadores (Rodas de Reação, Barras de Torque Magnético e um conjunto de Propulsores).

Em um satélite, o Subsistema de Controle de Atitude e Supervisão de Bordo (Attitude Control and Data Handling, ACDH) é o responsável pelo gerenciamento do sistema, controle da atitude e da órbita.
O computador de bordo é o elemento central do subsistema ACDH. Por ele implementar toda a lógica de controle, é comum confundi-lo com o subsistema em si, o que não é verdade; além do computador o subsistema possui sensores (Receptor GPS, Sensor de Estrelas, Sensores Solares, Magnetômetros, Giroscópios) e atuadores (Rodas de Reação, Barras de Torque Magnético e um conjunto de Propulsores).

O COMAV e o Computador Único de ACDH para a PMM
Em 2000, foi iniciado pelo Grupo de Supervisão de Bordo  (SUBORD) da Divisão de Eletrônica Aeroespacial (DEA) do Inpe o projeto de um novo computador de supervisão de bordo (On-Board Data Handling, OBDH) para missões futuras do Inpe. O desenvolvimento desse computador foi iniciado como um projeto de P&D interno à DEA, chamado Computador Avançado (COMAV). 

O projeto COMAV contempla o desenvolvimento de hardware, software de supervisão de bordo, bem como hardware e software do equipamento de testes para o computador.
O COMAV possui uma arquitetura funcional modular com redundância interna. Isso significa que, caso um módulo do computador falhe, é acionada a redundância apenas daquele módulo – e não do computador inteiro, como em outras missões do INPE. Os demais módulos continuam operando em suas unidades nominais.

Com relação ao software de bordo, padrões internacionais CCSDS e ECSS orientaram o seu projeto, o que propicia maior reúso entre missões, maior facilidade de operação do satélite e mais flexibilidade para lidar com eventuais falhas durante a missão.
Com a participação do SUBORD no programa da Plataforma Multimissão (PMM) a partir de 2001, o conceito desse novo computador evoluiu para o de um computador único para o subsistema ACDH, solução que já se observava como uma tendência mundial. Foi esse conceito que serviu como base para a especificação original do computador de ACDH da PMM.

No que diz respeito ao controle de atitude e órbita, o COMAV fornece interface com todos os sensores e atuadores, capacidade computacional e, em termos de software, disponibiliza os dados adquiridos e provê meios para atuação pelos aplicativos de controle. 

Durante todo o seu ciclo de desenvolvimento, o COMAV vem concorrendo por recursos humanos com os programas prioritários do Inpe. A fabricação de um protótipo ganhou força em 2005, com a entrada de dois novos servidores. Adicionalmente, em 2006 o grupo passou a fazer parte do projeto Sistemas Inerciais para Aplicação Aeroespacial (SIA), que tinha entre seus objetivos o desenvolvimento de um computador de ACDH. Nesse momento o COMAV foi incorporado ao SIA, recebendo aporte financeiro e de recursos humanos externos ao INPE.

O Subsistema ACDH para o Amazonia-1
Ao final de 2008 o Inpe firmou contrato com a empresa argentina INVAP, para o fornecimento do subsistema ACDH completo para a primeira missão da PMM, o satélite de sensoriamento remoto Amazonia-1. Diferentemente da concepção original, esse subsistema possui dois computadores, um de OBDH e um de controle de atitude e órbita (Attitude and Orbit Control, AOC).

Como o contrato com a INVAP previa a realização de on-job training por parte de servidores do Inpe, membros do SUBORD participaram, a partir de 2009, do acompanhamento e desenvolvimento do computador de OBDH dessa missão, atividade que ocorreu em paralelo à fabricação do protótipo do COMAV internamente ao Instituto. 

Atividades Recentes e Status Atual do Projeto
Um protótipo completo e funcional do COMAV foi concluído em 2011. Desde então esse protótipo vem sendo usado para o exercício e refinamento do software de supervisão de bordo, o de comunicação com outros equipamentos, e o software de testes.
Ao final desse mesmo ano, o projeto SIA firmou um contrato com a indústria nacional para a fabricação de um Modelo de Engenharia (ME) desse computador.

Ainda em 2011, foi iniciado um projeto financiado pelo CNPq com o principal objetivo de identificar adequações necessárias ao COMAV para atender a outra missão da PMM, o satélite científico Lattes, tendo como base os requisitos da plataforma do Amazonia-1.
Com a entrega do ME, prevista para o final de 2013, e a adaptação do software (embarcado e de testes) já desenvolvido, será encerrado o atual ciclo de desenvolvimento. 

Validação do COMAV em Ambientes de Teste de ACDH
Pretende-se integrar o ME do COMAV, em um primeiro momento, a um conjunto de sensores e atuadores de controle adquiridos pelo projeto SIA.
Em um segundo momento, há a intenção de integrá-lo ao ambiente de testes de ACDH do próprio satélite Amazonia-1, demonstrando assim a capacidade de processamento e interfaces de comunicação equivalentes aos computadores de OBDH e AOC dessa missão. 
A adoção do COMAV para o subsistema ACDH do próximo satélite baseado na PMM, algo ainda não definido, significaria um retorno à concepção original da Plataforma. Isso implica em menor massa, menor volume, menor consumo elétrico, menos cablagem e gerenciamento sistêmico mais simples, quando comparado ao ACDH do Amazonia-1.

Sobre o Grupo de Supervisão de Bordo

O SUBORD foi criado em 1982 tendo como objetivo inicial o projeto, fabricação e teste dos computadores do programa MECB, tecnologia até então não dominada pelo país.
Além dos computadores da série SCD, foram desenvolvidos os computadores das séries CBERS e SACI. O grupo também participou de projetos como o FBM, ISS e participa atualmente, além do CBERS, do programa Amazonia-1.
O grupo chegou a contar com 13 servidores na década de 1980. Atualmente é composto por apenas seis servidores, a maioria deles já próximos da aposentadoria. Conta ainda com o suporte de sete bolsistas para a consecução de suas atividades.

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