Kuupsatelliidi juhtmooduli arenduse peamine eesmärk on luua terviklik ja võimekas süsteem, mis suudab käitada tehisintellekti mudeleid ning sisaldab tarkvaralist raadiot (SDR), sobides kasutamiseks nii nano- kui ka mikroformaadis kuupsatelliitides.
Edasise arenduse käigus on võimalik seda prototüüpi rakendada mitte ainult tulevastel Tudengisatelliidi kuupsatelliidi platvormidel, vaid ka paljudes orbiidile saadetavates Kuupsatelliitides. Juhtmooduli SDR-funktsionaalsus võimaldab luua suure jõudlusega sideühenduse Maaga, samas kui võimas pardaarvuti loob eeldused tipptasemel masinõppe- ja tehisintellekti algoritmide kasutamiseks. See omakorda suurendab märkimisväärselt kosmoseaparaadi autonoomsust ja töökindlust.
Juhtmoodul koosneb mitmest omavahel tihedalt seotud alamsüsteemist:
- Sidesüsteem (COM): põhineb tarkvaralisel raadiol, mille raadio kasutajaliides võimaldab nii signaalide vastuvõttu kui edastamist; analoogsignaalide töötlemine toimub RF SoC digitaal-analoogmuundur- ja analoog-digitaalmuundurite abil.
- Käsu- ja andmetöötlussüsteem (CDHS): on süsteemikiibil põhinev moodul, mis suudab käitada Linuxi operatsioonisüsteemi ning täita tehisintellekti algoritme, tagades kosmoseaparaadi tõhusa ja autonoomse töö.
- Elektritoitesüsteem (EPS): tagab vajaliku energiavarustuse, toetades nii raadiosageduslikku vastuvõtmist ja võimendamist, kui ka RF-süsteemikiibil põhinevat käsu- ja andmetöötlussüsteemi.
Arendatav Juhtmoodul erineb tavapärasest kosmoseaparaadi avioonikasüsteemist selle poolest, et see ei sisalda asendi määramise ja juhtimise alamsüsteemi (ADCS) ega kogu platvormi toita suutvat elektritoitesüsteemi (EPS). Sellepärast, et mõlemad skaleeritakse vastavalt konkreetsele missioonile. Moodulisse integreeritav EPS on mõeldud üksnes juhtmooduli enda, mitte kogu satelliidi energiaga varustamiseks. Juhtmoodul ei sisalda raadioside võimsusvõimendit. Selleasemel võimaldab Juhtmoodul ühendust välise võimendiga. Vajalik võimendus sõltub missiooni nõuetest ning seda saab kohandada vastavalt iga konkreetse missiooni või kosmoseaparaadi vajadustele.
Juhtmooduli alamsüsteemid
Raadioside alamsüsteem COM
Projekti esimene eesmärk on arendada SDR-i toimimiseks vajalik raadiosideahel. Ahel koosneb kolmest loogilisest komponendist:
- Raadiosagedussignaali üles- ja allkonverteerimise moodulid,
- RFSoC, mis sisaldab kõrge näidissagedusega analoog-digitaal- ja digitaal-analoogmuundureid (ADC ja DAC),
- Täpne ostsillaator, mis on süsteemi referentssignaal.
CDHS ja COM alamsüsteemid asuvad füüsiliselt samas SoC-is ning jagavad teatud ressursse. Kui COM alamsüsteem ei ole hetkel aktiivses tööolekus, st, et SoC ootab käske, eraldatakse ressursid kosmoseaparaadi autonoomseks toimimiseks ja vastupidi.
Käsu- ja andmetöötluse alamsüsteem
Kaasaegsete satelliitide käsu- ja andmetöötlussüsteemidel (CDHS) on tavaliselt limiteeritud arvutusvõimsus, selle tõttu ka vähene autonoomsus. Seepärast toetuvad süvakosmose missioonid käskude edastamisel ja navigatsioonil süvakosmose sidevõrgustikule DSN (ingl. k. Deep Space Network). See tähendab, et neil on vaja ühendust maajaamaga. Ajapikku on DSN muutunud üha enam ülekoormatuks suurte kosmoseagentuuride missioonide tõttu, ning praegu puuduvad skaleeritavad tehnilised lahendused kasvava nõudluse haldamiseks. Selle probleemi lahendamiseks on projekti teine eesmärk integreerida juhtmoodulisse võimekas süsteemikiip (SoC). SoC toimib satelliidi pardaarvutina, suurendades selle autonoomsust.
Elektritoite alamsüsteem EPS
Projekti kolmas eesmärk on arendada juhtmoodulile töökindel toitesüsteem, mis tagab pideva töö isegi kosmose karmides keskkonnatingimustes. See süsteem peab varustama raadioahelaid, transiiverit ja arvutusmoodulit piisava ning stabiilse toitega. Lisaks peab see olema energiatõhus, usaldusväärne, suuteline jälgima komponentide energiatarbimist ning omama sisseehitatud kaitsemehhanisme elektritoite katkestamiseks liigkoormuse või muude rikete korral.
Valmistatav kuupsatelliidi juhtmoodul koosneb elektritoite, käsu- ja andmetöötluse ning sidesüsteemi alamsüsteemidest. Juhtmoodul on kavandatud nii, et see toitub ja toimib iseseisvalt, jättes välised komponendid iga missiooni ja satelliidi jaoks skaleeritavaks. Tänu sellele muutub juhtmoodul universaalseks lahenduseks, mida saavad kasutada kõik kuupsatelliitide arendajad, mitte ainult Eesti Tudengisatelliidi Sihtasutus.
Jälgige kindlasti meie peagi ilmuvaid blogipostitusi, milles käsitleme põhjalikumalt juhtmooduli arendust ja selle erinevaid aspekte. Järgmisel kuul räägime kuupsatelliidi Juhtmooduli riistvara arhitektuurist.
Suur tänu veelkord juhtmooduli arendusmeeskondadele panuse ja abi eest!
Jäta vastus