MATLAB と Simulink には航空宇宙産業のエンジニアが開発プロセスを加速し、チーム間のコミュニケーションを改善する機能が用意されています。MATLAB と Simulink を活用することで、以下が可能になります。
- 時間領域で要件ベースのミッションの検証を行う
- 複数分野をまたぐ宇宙機モデルを用いて、システムレベルのモンテカルロ シミュレーションを実行する
- 宇宙機のサイジングやハードウェアの選択のためにトレードスタディを実施する
- 宇宙機のテレメトリとペイロードのデータを解析する
- 詳細なGNC (誘導、航法、制御) アルゴリズムを設計する
- 太陽光発電 (PV) 電力サブシステムをモデル化し、パワー エレクトロニクス コンポーネントを設計する
- RF とデジタル通信のサブシステムを解析し、FPGA でアルゴリズムを展開する
- 宇宙産業の標準に沿った組み込み用の C や C++ コードを生成する
- 飛行制御ソフトウェアの検証と妥当性確認を実行する
「MATLAB を活用すれば、チームは非常に正確な OpNav アルゴリズムの開発とデバッグを加速させることができます。たとえば、OSIRIS-REx ミッションでは、中心検出アルゴリズムの精度が 30 センチメートル以内、または小惑星の直径の約 0.06% であり、ミッションのナビゲーション運用概念 (ConOps) の予測精度よりも大幅に優れています。」
誘導、航法、制御 (GNC)
MATLAB と Simulink を活用すると、実装前にプラントモデルで制御アルゴリズムをテストできるため、コストのかかるプロトタイプを使用することなく複雑な設計が可能になります。人工衛星の設計における一般的なバスアーキテクチャなど、複数の物理的な構成対して設計を行うことができます。単一環境内で、以下を行うことができます。
- GNC モデルの構築と共有
- 制御および機械設計の変更によるシステムレベルの影響の統合とシミュレーション
- 自動的に生成されたフライトコードとテストケースの再利用
- 従来の設計やツールと新規の設計との統合
電力システム
MATLAB と Simulink は、ミッション電力プロファイル解析のためのシミュレーションの実行、バッテリーの経年劣化によるシステムへの影響の予測、DC-DC コンバーターなどの電気部品の詳細設計の実行などのタスクに使用できます。
MATLAB と Simulink では、提供されたブロックを使用して、太陽電池アレイや電圧レギュレーターなどの電気部品やシステムを迅速にモデル化したり、設計に必要なカスタムブロックを作成したりすることができます。さらに、モデルをシミュレーションして、低水準コードを記述することなく基となる複雑な方程式系を解くことができ、結果を即座に可視化できます。また、モデルに熱や姿勢の影響を含めて、単一の環境でマルチドメイン シミュレーションを実行することもできます。
通信システム
MATLAB と Simulink は、宇宙機通信システムを開発、解析、実装するための共通の設計環境として使用できます。衛星軌道をモデル化して可視化し、リンク解析やアクセス計算を実行することができます。MATLAB と Simulink を活用すれば、RF、アンテナ、デジタル関連の要素を含む信号チェーン要素のプロトタイプを作成して、複数のチームの作業をシステムレベルの実行可能なモデルとして統合することができます。
不完全な要素をシステムレベルで調査し、実験室では再現が難しい事象でも what-if シナリオで分析することができます。設計が成熟するにつれて、組み込みプロセッサ用の C コードや FPGA 用の HDL コードを自動的に生成できます。
システムズ エンジニアリング
System Composer を使用すると、宇宙と地上のシステム アーキテクチャを作成して、インターフェイスを定義し、トレードスタディを実行して、設計を評価できます。要件とアーキテクチャのレベル間をトレースして、要件の割り当てを実行できます。
MATLAB と Simulink を使用して実行可能なモデルをアーキテクチャに挿入することで、衛星やコンスタレーションの軌道を伝播して可視化し、LOS (見通し) アクセスの計算などのミッション解析を実行できます。また、実行可能なマルチドメインの宇宙機と地上システムのモデルを用いて、基礎となるシステム動作の忠実度を高めることで、要件の検証と妥当性確認を行うことができます。これにより、静的解析だけでは得られないシステムレベルの動作と性能に関する知見を得ることができます。
システム設計が進むにつれて、要件をテストケースにマッピングし、テストケースの実行時に要件のカバレッジを自動的に測定することで、アーキテクチャモデルをさらに調整できます。System Composer を使用すると、要件とアーキテクチャのレベル間をトレースし、設計内の要件の詳細な実装を監視し、自動的に生成されたソースコード内の要件を追跡できます。また、設計文書とテスト向けにカスタマイズした自動レポートを作成することもできます。
宇宙ソフトウェア エンジニアリング
MATLAB と Simulink を使用すると、さまざまな宇宙標準への準拠を維持しながら、設計ワークフローを自動化できます。プラントモデリングや飛行制御ソフトウェア向けに、モデルから C および C++ コードを自動生成してテストできます。設計文書、メトリクス、要件など、各段階でソフトウェアレポートとアーティファクトを生成できます。
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