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Computersysteme für die Raumfahrt


Messsysteme auf wissenschaftlichen Raumsonden liefern Datenmengen, die in der Regel nicht direkt zur Erde übertragen werden können und daher schon an Bord verarbeitet und zwischengespeichert werden müssen. Die dafür notwendigen Computersysteme werden in dieser Arbeitsgruppe speziell für den Raumfahrteinsatz entwickelt.


Computer für Raumsonden

Für wissenschaftliche Instrumente auf Raumsonden werden in dieser Arbeitsgruppe sogenannte DPUs (Data Processing Units) speziell für den Raumfahrteinsatz entwickelt, die mit SRAM-basierten Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) einen System-on-Chip (SoC) Ansatz realisieren.

Es wurden das erste Europäische Prozessorsystem auf konfigurierbaren FPGAs im All (Venus Monitoring Camera auf Venus Express, gestartet 2005) und der erste Europäische im Betrieb HW-rekonfigurierbare Computer auf einer wissenschaftlichen Raumsonde (PHI auf Solar Orbiter, geplanter Start 2020) entwickelt.

  • Entwicklung und Realisierung komplexer Prozessorsysteme
  • Implementierung von Prozessoren und Peripherie in FPGAs
  • System-on-Chip (SoC) Entwicklung in VHDL

 


Aktuelle Projekte

Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI) auf Solar Orbiter

Jovis, Amorum ac Natorum Undique Scrutator (JANUS) auf JUICE

Video Processing Unit auf Mission to the Moon, PTS

 


Halbleitermassenspeicher für Raumsonden

Raumsonden enthalten heute Systeme, die große Datenmengen erzeugen, z.B. Kameras. Andererseits ist die Datenübertragung vom Raumfahrzeug zur Bodenstation oft zeitlich oder in der Kapazität begrenzt. Um die anfallenden Datenmengen zwischenzuspeichern, auch um sie ggf. komprimieren zu können, werden große Halbleiterspeicher eingesetzt, die Kapazitäten von Festplatten realisieren und die hohe Zugriffsraten erlauben.

  • Entwicklung schneller Hardwaresteuerungen
  • Implementierung von Fehlerkorrekturschaltungen
  • Implementierung komplexer Schaltungen in VHDL

 


Aktuelle Projekte

Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI) auf Solar Orbiter

Next Generation Mass Memory Architecture (NGMMA, ESA Studie)

 


Betriebssoftware

Die entwickelten Computer benötigen eine angepasste Betriebssoftware. Dazu ist in der Arbeitsgruppe ein konfigurierbares Softwaresysteme entwickelt worden, die als leicht zu handhabende Plattform für die Entwicklung von Anwendungssoftware dient. Auf dieser Basis werden komplexe Algorithmen wie Bilddatenverarbeitung sowie DPU-Steuerungen realisiert.

Die On-board Command Language (OCL) wurde entwickelt, um die Programmierung von Weltraum-Anwendungen flexibler als bisher gestalten zu können. Herkömmliche Weltraum-Software ist fest in das System eingebettet und kann während der Mission als statisch angesehen werden, OCL erlaubt dagegen den sicheren Austausch einzelner Funktionen auch noch zur Laufzeit. Das Bodensegment des OCL-System wird dafür verwendet, aus dem C-ähnlichen Quellcode der OBCPs (On-Board Control Procedures) einen Tokencode zu erzeugen, welcher dann zum Instrument/zur Satellitenplatform geschickt werden kann. Dort wird dieser dann vom OBCP-Manager des OCL-Systems gespeichert und verwaltet. Die Ausführung von OBCPs wird durch den Token-Interpreter in virtuellen Maschinen vorgenommen, welche die OBCPs vollkommen vom übrigen System trennen, so dass die Ausführung einer OBCP nicht die Umgebung in Mitleidenschaft ziehen kann.

 


Aktuelle Projekte

Polarimetric and Helioseismic Imager (PHI) auf Solar Orbiter

Mass Spectrum Analyzer (MSA) auf BepiColombo MMO

 

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