با کوتاه‌شدن مداوم چرخه‌های توسعه ماهواره و افزایش نیازها به کنترل وضعیت با دقت بالا و قابلیت اطمینان، روش‌های شبیه‌سازی آفلاین سنتی دیگر برای برآورده‌کردن الزامات توسعه مدرن ماهواره در زمینه اعتبارسنجی بلادرنگ کافی نیستند. راهکار شبیه‌سازی بلادرنگ کنترل وضعیت ماهواره با بهره‌گیری از فناوری شبیه‌سازی سخت‌افزار در حلقه (HIL)، دینامیک ماهواره در مدار و سامانه‌های کنترل وضعیت را در محیط آزمایشگاهی بازتولید می‌کند و پشتیبانی قابل‌اعتمادی برای بهینه‌سازی سیستم و ارزیابی عملکرد فراهم می‌آورد.

این سیستم از دو زیرسامانهٔ اصلی تشکیل شده است: سامانهٔ شبیه‌سازی رایانهٔ روی‌برد و محیط شبیه‌سازی HIL خارجی. سیستم شبیه‌سازی رایانهٔ روی‌برد با استفاده از Simulink نرم‌افزار AOCC را مدل می‌کند تا محاسبات کنترل وضعیت و مدار را انجام دهد. محیط شبیه‌سازی HIL خارجی تمامی عملکردهای خارجی فراتر از رایانهٔ روی‌برد را شامل سیگنال‌های حسگر، پاسخ‌های عملگر، دینامیک مدار ماهواره، تزریق خطا و شرایط مرزی شبیه‌سازی می‌کند. تعامل حلقهٔ بسته میان این زیرسامانه‌ها امکان بازتولید کامل حرکت ماهواره در مدار و منطق کنترل آن را فراهم می‌آورد و امکان تأیید هم‌زمان نرم‌افزار و رابط‌های سخت‌افزاری رایانهٔ روی‌برد را در زمان واقعی فراهم می‌کند.

از نظر نیازمندی‌های عملیاتی، این پلتفرم امکان نمونه‌سازی سریع شبیه‌سازی‌های کامپیوتری درون‌سامانه را فراهم می‌کند و محیطی در زمان واقعی برای تأیید الگوریتم‌های کنترل وضعیت و عملکرد رابط ارائه می‌دهد. این سیستم همچنین از طریق کتابخانه‌های رابط خارجی قابل پیکربندی و ماژول‌های تزریق خطا در زمان واقعی، پشتیبانی از تأیید تشخیص خطا را فراهم می‌کند و به کاربران اجازه می‌دهد پاسخ‌های سامانه را در شرایط غیرعادی آزمایش و بهینه‌سازی کنند.

یک مزیت کلیدی این راه‌حل، معماری HIL مبتنی بر HRT آن است که با سیستم‌عامل بلادرنگ VxWorks و پردازنده‌های قدرتمند PowerPC ترکیب شده و نرخ به‌روزرسانی حلقه کنترل ۱۰ میلی‌ثانیه‌ای را محقق می‌کند. کاربران می‌توانند مدل‌ها را در Simulink طراحی کنند، در حالی که سیستم به‌طور خودکار کد هدف را تولید می‌کند و تلاش کدنویسی دستی را کاهش می‌دهد. این پلتفرم همچنین رابط کاربری گرافیکی مانیتورینگ، تنظیم پارامترها به‌صورت آنلاین و ذخیره‌سازی داده‌های بلادرنگ را فراهم می‌کند و کنترل فرآیند و قابلیت اطمینان را تضمین می‌نماید. علاوه بر این، کارت‌های هوشمند رابط سریال با درایورهای VxWorks امکان یکپارچه‌سازی بی‌وقفه بین محیط HIL خارجی و رایانهٔ روی‌برد را فراهم می‌کنند.

از نظر عملکردی، این سیستم می‌تواند دستورات کنترل از راه دور را به‌صورت بلادرنگ پردازش کند، خروجی‌های کنترل وضعیت و مدار را محاسبه نماید و بر اساس آن موتورهای جت و عملگرها را به کار گیرد. محیط شبیه‌سازی خارجی وضعیت ماهواره و تغییرات مدار را پایش می‌کند و داده‌های اندازه‌گیری را به مدل‌های کینماتیکی و دینامیکی بازخورد می‌دهد تا کنترل حلقه بسته محقق شود. این پلتفرم از نمونه‌سازی سریع، شبیه‌سازی در محیط آزمایشگاهی (HIL) و تست چندین مدل ماهواره پشتیبانی می‌کند و روشی کارآمد، قابل تکرار و قابل اعتماد برای اعتبارسنجی توسعه ماهواره فراهم می‌آورد.

در کاربرد، این راهکار به سازمان‌های طراحی و توسعه ماهواره خدمت می‌کند و در تمامی مراحل توسعه سامانه کنترل وضعیت، از جمله نمونه‌سازی سریع، اعتبارسنجی در محیط آزمایشگاهی (HIL) و آزمون تزریق خطا، پشتیبانی ارائه می‌دهد. این پلتفرم به تیم‌های توسعه امکان می‌دهد عملکرد سامانه کنترل وضعیت و مدار ماهواره را به‌طور کامل در یک محیط زمینی تأیید کنند، که توسعه را تسریع کرده و قابلیت اطمینان و ایمنی سامانه را افزایش می‌دهد.

در خلاصه، راهکار شبیه‌سازی بلادرنگ کنترل وضعیت ماهواره، یک بستر آزمایشی با دقت بالا، قابل‌اعتماد و قابل‌توسعه برای توسعه و اعتبارسنجی سامانه‌های کنترل ماهواره فراهم می‌کند و آن را به ابزاری ضروری در پژوهش و توسعه مدرن ماهواره‌ای تبدیل می‌نماید.