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Tools MATLAB und Simulink helfen der NASA bei der Rückkehr zur bemannten Raumfahrt

| Redakteur: Franz Graser

Die für den bemannten Raumflug entwickelte NASA-Kapsel Orion hat am 5. Dezember 2014 einen erfolgreichen Testflug absolviert und sich dabei so weit von der Erde entfernt wie kein anderes Raumschiff in den letzten 40 Jahren. Die Navigations- und Steuerungssoftware entstand mit Hilfe der Werkzeuge MATLAB und Simulink.

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Das NASA-Logo. Bei der Rückkehr der amerikanischen Weltraumbehörde zur bemannten Raumfahrt leisteten Entwicklungswerkzeuge von MathWorks Unterstützung.
Das NASA-Logo. Bei der Rückkehr der amerikanischen Weltraumbehörde zur bemannten Raumfahrt leisteten Entwicklungswerkzeuge von MathWorks Unterstützung.
(Logo: NASA)

Der Entwurf und die Entwicklung der GN&C-Flugalgorithmen (GN&C: leit-, Navigations- und Steuerungssystem) für Orion erfolgte gemeinschaftlich bei NASA, Lockheed Martin, Draper Laboratory, MathWorks und weiteren Beteiligten. Modellnbasiertes Design unterstützte die Organisationen dabei, gleichzeitig an den GN&C-Algorithmen und der Entwicklung der Flugsoftware zu arbeiten.

Modellbasiertes Design unterstützte die NASA und die beteiligten Unternehmen dabei, gleichzeitig an den Navigations- und Steuerungs-Algorithmen und der Entwicklung der Flugsoftware zu arbeiten. Die traditionelle Entwicklung folgte dem Wasserfallmodell, durch das neue Verfahren konnten Feedback-Schleifen eingeführt werden.
Modellbasiertes Design unterstützte die NASA und die beteiligten Unternehmen dabei, gleichzeitig an den Navigations- und Steuerungs-Algorithmen und der Entwicklung der Flugsoftware zu arbeiten. Die traditionelle Entwicklung folgte dem Wasserfallmodell, durch das neue Verfahren konnten Feedback-Schleifen eingeführt werden.
(Grafik: MathWorks)

Simulink-Modelle des Raumschiffs und der Regler dienten als ausführbare Spezifikation, die es den Ingenieuren ermöglichte, die Flugsoftware auf Basis eines einheitlichen Satzes von Modellen zu entwerfen, verifizieren und automatisch zu generieren. Als Resultat arbeiteten die GN&C-Analysten direkt mit den ausführbaren Modellen für die Algorithmen anstatt mit Dokumenten, die eine Interpretation durch Softwareentwickler erfordert hätten.

Das Verbinden der Entwurfs- und Analyseumgebung mit der Flugsoftwareentwicklung ermöglichte dem gemeinsamen Team eine frühzeitige Identifizierung und Lösung von Problemen, wodurch die gesamte Entwicklungszeit verkürzt wurde.

„Die Lenkung des Raumschiffs zu einem Wasserungspunkt innerhalb einer halben Meile des Zielkorridors erforderte die vereinten Kräfte des gesamten Teams“, erklärt Mark Jackson, GN&C-Integrationsverantwortlicher für das NASA-Team bei Draper Laboratory. „Durch die Kombination von Drapers Algorithmus für den Wiedereintritt mit der Fähigkeit von MATLAB und Simulink, automatisch erstellten Code zu erzeugen, hat das Team die Ziele der NASA bezüglich Lenkung, Navigation und Steuerung für den Landevorgang erreicht.“

Wir bei MathWorks freuen uns sehr, dass wir bei der Reise der NASA zum Mars eine wichtige Rolle spielen“, sagt Jon Friedman, Manager Luft- und Raumfahrt bei MathWorks. „Das Erstellen von GN&C-Algorithmen, das Simulieren von Closed-Loop-Systemen mit MATLAB, Simulink und Stateflow und die anschließende automatische Generierung von C++-Code für die Implementierung auf dem Raumschiff boten der Mission eine erhebliche Qualitätsverbesserung und eine große Zeitersparnis.“

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