برای دانلود pdf مقاله کلیک کنید

مقدمه

در توسعه و پيشرفت هر پروژه ماهواره اي تعداد کمي پارامتر

و تعداد زيادي فرض موجود است. يكي از كم هزينه ترين و

سريعترين راه حل ها براي رفع اين مشكل استفاده از توانمندی های

نرم افزاری مي باشد. از سويی با فرستادن ماهواره به فضا، ايجاد

تغييرات احتمالي بسيار دشوار مي شود لذا براي رفع اين مشكل و

چالش نيز ايده استفاده از نرم افزارها در سطح جهان مطرح مي گردد

و مقرون به صرفه می باشد.

در اين مقاله چند پارامتر زير در انتخاب  نرم افزارها بيش از پيش مد نظر است :

1- معتبر بودن نتايج

2- استقبال جهاني

3- در دسترس بودن

4- تجربه كار كردن

5- داشتن بانك اطلاعاتي قوي

از سويی نرم افزارها را نيز ، به گروه های زير تقسيم بندی نموده ايم

1- نرم افزارهاي بانك اطلاعاتي

2-نرم افزارهاي طراحي مدار مانند (Satellite Tool Kit STK)

ماهواره

3- نرم افزارهاي طراحي عمومي مانند Solid work ،CATIA

ماهواره
ماهواره

4- نرم افزارهاي طراحي مکانيزم ها مانند  Visual Nastran ،CATIA

ماهواره

5- نرم افزارهاي تحليل ANSYS ،NASTRAN ،SINDA/FLUINT ،SSPT ،TERMICA

6- نرم افزارهاي ساخت مانند CATIA

7- نرم افزار هاي مونتاژ مانند CATIA

8- نرم افزار تخمين هزينه و مديريت پروژه مانند( Small Satellite Cost Model (SSCM

9- نرم افزارهاي شبيه ساز مانند Spacecraft control Toolbox

ماهواره

تعدادی از اين نرم افزارها را شرح می دهيم و

در مقالات آينده در مورد ديگر نرم افزارها صحبت می کنيم.

در اين مجموعه بانک اطلاعاتی تمام ماهواره هايی که تاکنون به فضا

پرتاب گشته اند و يا در حال مراحل تکميل می باشند به صورت

تفکيکی جمع گرديده اند .مثلا تمام ماهواره ای مخابراتی در يک

رده و يا کليه ماهواره های جاسوسی در رده ديگر قرار گرفته اند .

اين بانک اطلاعاتی ،اطلاعاتی درباره تاريخچه ماهواره ها ،

ويژگی های پرتابگر های آنها  و يا مدار قرار گيری ماهواره در فضا

و محموله ای که با خود حمل می کند ارائه گشته است  .

نرم افزار تخمين هزينه و مديريت پروژه

ماهواره

 

نرم افزارهای زيادی در اين زمينه در سطح جهان استفاده می گردد

که به شرح هر يک می پردازيم

  • ACEIT (Automated Cost Estimating Integrated Tools)

اين نرم افزار در زمينه بازيابي و آناليز داده ها، ساخت مدل هزينه

و تخمين آن در سازمان هاي دولتي آمريكا مورد استفاده قرار مي گيرد.

  • BEST ESTIMATE

اين نرم افزار در طراحي و ساخت و بازنگري روي طرح،

قابليت هاي خوبي را دارا است.

  • Bidworx

اين نرم افزار نيز در ساختار مديريتي آمريكا مورد استفاده قرار مي گيرد.

  •  BSD SoftLink

اين نرم افزار نيز در محاسبه هزينه هاي مديريتي طرح،

هزينه هاي مهندسي و آناليز هزينه بسيار معتبر مي باشد.

بستهCOCOMO :

ماهواره

از اين نرم افزار معتبر نسخه هاي متفاوتي همراه با تصحيحات

متعدد از سال 1981 براساس كتاب

book Software Engineering Economics  نوشته Dr. Barry Boehm

بازار فرستاده شده است. مانند:

ماهواره

نرم افزاري جستجو گر براي يافتن هزينه ها مي باشد.

به كمك اين نرم افزار مي توان هزينه تمام سيكل و

دوره زندگي يك ماهواره را محاسبه نمود.

با استفاده از آن مي توان هزينه مربوط به مواد مصرفي

و كار مهندسي مورد نياز در پروژه را محاسبه نمود.

هزينه هاي مربوط به پروژه و برنامه كاري و نيازهاي عملياتي را تعيين مي كند.

هزينه هاي مربوط به طرح را مشخص مي كند.

اين نرم افزار در سازمان فضايي اروپا براي تخمين هزينه ها به كار مي رود.

  • ECOM European Space Agency (ESA) Cost Modeling Software.

اين نرم افزار در سازمان فضايي اروپا براي تخمين

هزينه هاي مربوط به مدل به كار مي رود.

به كمك اين نرم افزار مي توان مدل هاي كاربردي

موجود در اينترنت درباره تخمين هزينه ها، را دريافت نمود.

يكي از بهترين نرم افزارها براي استفاده در كشور ما،

با توجه به ساخت و طراحي ماهواره هاي كوچك، مي باشد.

از مهمترين ويژگي آن اعتبار بالا و دارا بودن بانک اطلاعاتي

پر قدرت مي باشد كه شامل ماهواره هاي كوچكي كه

در جدول زير آمده است، مي باشد.

ACE
ALEXIS
APEX
ASUSAT1
BREM-SAT
Clementine
DARPASAT
Deep Space 1
EO-1
FAST
FORTE
FREJA
Genesis
GEOLiteGFO
HETE

IMAGE
KITSAT-3

LEWIS
Lunar Prospector
MACSAT
Mars Climate Orbiter
Mars Global Surveyor
Mars Pathfinder
METEOR
Microlab (Orb View-1)
MicroSatMightySat
MightySat 2.1
Minisat-01
MITA
MSTI-1
NEAR

OERSTED

PoSAT-1

PROBA

RADCAL

REX
SAC-B

SCISAT 1
SeaStar (Orb View-2)
SNOE
Stardust
STEP 0
STEP-1
STEP-2
STEP-3
STEP-4
STEX
STRV 1
Sunsat
SWAS
TOMS-EP

بقيه نرم افزارها زير نيز عملياتي مشابه انجام مي دهند:

EMQUE’s Perfect Project   DecisionTools Suite

D4COST•2000   DOD Tools and Models Index

ForecastX  KAPES (Knowledge Aided Planning & Estimating System)

Micro Estimating Systems, Inc.  NASA/Air Force Cost Model (NAFCOM)

PACES (Parametric Cost Engineering System)

PCM   PRICE Estimating Suite  Primavera Systems, Inc.

Pulsar   RSMeans QuickCost Calculator  RACER

Space Operations Cost Model (SOCM)   SPSS Products

SYSTAT   TANK RACER   Timberline Software

TRACES (Tri-Services Automated Cost Engineering Systems)

Video Estimator   Welcom  WinEstimator, Inc. WinRACE

نرم افزارهاي شبيه ساز

ماهواره

شبيه ساز هاي زيادي که اکثرا تحت محيط MATLAB و SIMULINK

مي باشند و يا مانند آنها عمل می کنند در سطح جهان مورد

استفاده قرار می گيرند که به شرح چند نمونه از آنها می پردازيم

نرم افزار SPASIM و ROSE

در بين نرم افزار هاي شبيه سازفضا پيما، نرم افزارهايي

مانند SPASIM وROSE نقش مهمي را در شبيه سازي هاي

اجزاي فضا پيما و در نهايت خود فضا پيما و همچنين طراحي،

ساخت و توليد انبوه آن ايفا مي کنند.

نرم افزار SPASIM بيشتر در جهت شبيه سازي اجزاي مختلف

فضا پيما و ارائه پارامترهاي مربوط به هر يک از اين اجزا و

در نهايت شبيه سازي کل مجموعه فضا پيما، مورد استفاده

قرار مي گيرد و نرم افزار ROSE بيشتر در جهت طراحي،

ساخت، آزمايش و بالاخره توليد انبوه انواع مختلف فضاپيما

با اجزا و سيستم هاي متفاوت مورد استفاده واقع مي گردد.

با استفاده از اين دو نرم افزار بالاخص SPASIM به راحتي

مي توان شبيه سازي يک فضاپيما را انجام داده و

اجزاي فضا پيما را به راحتي شبيه سازي نمود،

به هر حال SPASIM نقش به سزايي در شبيه سازي

فضاپيما ها داشته و همه پارامترها و مشخصه هاي

مربوط به اجزاي فضاپيما و نيازهاي آن را عملا

با استفاده از اين شبيه ساز مي توان براي

استفاده کننده مشخص نمود. بيشتر آناليزهاي

مهم که در شبيه سازي انجام مي شود

شامل مقايسه مقادير و داده هاي در دسترس

با داده هاي موجود در سطح جهان و تغيير آنها

در جهت بهبود کار اجزاء فضاپيما مي باشد.

با توجه به شيوه كاركرد عمومي اين نرم افزارها

به توضيح چند مورد از آنها مي پردازيم.

شرح شبيه ساز SPASIM

ماهواره

در اين شبيه ساز براي تعريف کردن يک مدل،

استفاده کننده جعبه مورد نياز خود را از کتابخانه موجود

انتخاب مي کند و با کشيدن آن به محيط مدل،

آن را تعريف مي کند. سپس با وصل کردن اجزاء

مختلف مثلا توابع رياضي، توابع ديناميکي

و غيره به وسيله خطوطي که از ورودي ها

و يا خروجي هر کدام مي باشد؛ آنها را به هم مرتبط مي کند

و پس از شبيه سازي مي توان آن را اجرا و نتايج دلخواه

را مشاهد نمود. براي واضح شدن اين فرآيند بهتر است وارد محيط آن شويم.

با کليک کردن بر روي هر جزکه اصطلاحا” به آن ماسک

گفته مي شود، مي توان وارد آن شد. (که هر قسمت را در زير توضيح مي دهيم.)

SPACECRAFT BUS

به اجزاء مختلف تقسيم مي شود: جلوبرندگي

، حرارتي، قدرت، هدايت و ناوبري، کنترل، ارتباطات

، رهگيري و نگهداري و سازماندهي اطلاعات

سيستم حرارتي

 هدف اين جزء از فضاپيما نگهداشتن

اجزاء فضاپيما در يک محدوده دمايي خاص است.

سيستم جلوبرندگي:

هدف اين جزء از فضاپيما

ايجاد تراست لازم براي حفظ يا تغيير مدار يا حالت

فضاپيما مي باشد. اين جزء از دو منبع استفاده مي کند،

انرژي الکتريکي و جلو برندگي.

سيستم قدرت

هدف سيستم قدرت تامين و

ذخيره و پخش کردن انرژي الکتريکي  است.

سيستم هدايت، ناوبري و کنترل:

هدف سيستم هدايت، ناوبري

و کنترل تامين کردن محاسبات و کنترل دقيق حالات

و شرايط و نيز وضعيت مداري فضاپيما مي باشد.

سيستم ارتباطات و رهگيري

 هدف اين سيستم برقرار کردن ارتباط

با ايستگاه هاي زميني به منظور نگهداشتن

و ذخيره کردن داده ها و اطلاعات مي باشد.

در هر قسمت مي توان با دو بار کليک کردن بر روي آن جعبه مربوطه،

زير بخش هاي آن را مشاهده نمود و هر زير بخش

هم ممکن است زير بخش ديگري نيز داشته باشد

که مي توان وارد هريک شد. در آخرين زير بخش مي توان

با دو بار کليک کردن پارامترهاي موجود در جعبه را مشاهده نمود

و داده ها خود را در آن وارد نمود. براي مثال وارد

زير بخش قسمت POWER مي شويم که داراي زيربخشهاي:

Solar array که محل توليد توان در ماهواره Battery که

محل ذخيره توان در ماهواره Charge unit که محل کنترل توان است.

همچنين ممکن است علاوه بر قسمت هاي فوق

اطلاعاتي نيز براي کل بلوک لازم باشد که با کليک کردن

بر روي آن بلوک نيز مي توان اطلاعات آن را تنظيم نمود.

Payloads

ماهواره

ابزارهايي که براي تکميل ماموريت ماهواره توسط

ماهواره حمل مي شوند، در اين رده قرار مي گيرند

که در default اين شبيه ساز چهار نوع payload متفاوت موجود

مي باشد.

Spacecraft Parameters

با وارد شدن دراين قسمت مي توان تنظيماتي

را انجام داد. از آن جمله مي توان نمودارهايي

که لازم است با اجرا اين شبيه ساز از طريق

منوي  simulation→startترسيم شود را مشخص نمود

که حدود 26 نمودار از قبل در آن تعريف شده است.

Spacecraft component libarary

در اين قسمت مي توان از توابع موجود در آن

استفاده نمود و مدل جديدي ايجاد نمود.

Help

با کليک بر روي علامت سوال مي توان

وارد help کامپيوتر شد و از آن استفاده نمود.

شرح شبيه سازROSESAT

ماهواره

ROSESAT مخفف کلمه

Real Time object oriented Simulation environment

for Spacecraft Analysis and Testing  مي باشد.

شامل يک مدل گرافيکي با محيط پيشرفته،

يک شبيه ساز Real-Time و يک محيط آزمايش

و قابل تست کردن مي باشد. مدل گرافيکي با

محيط پيشرفته، ساختن يک فضاپيما را که شامل

تمام اجزا فضاپيما اعم از حرارتي، تواني، جلو برندگي،

هدايت و ناوبري و پردازش داده ها مي باشد؛ را انجام مي دهد.

اين امر به استفاده کننده اجازه مي دهد که

يک سيستم يا يک جزء سيستم را به وسيله

ترسيم اجزاء آن با استفاده از کتابخانه ها و منابع اوليه موجود توصيف نمايد.

اين شبيه ساز داراي بخش هاي زير مي باشد.

بخش رياضيات: شامل توابع رياضي لازم براي شبيه سازي

بخش ديناميکي:

  شامل بلوک هاي (objects) لازم براي شبيه سازي ديناميک ماهواره

بخش گرمايي:

براي کنترل دماي ماهواره

بخش قدرت: 

براي شبيه سازي بخش توليد توان الکتريکي

فضا پيما و سيستم پخش کننده  توان مي باشد.

بخش TM/TC: 

شامل بلوک هايي براي شبيه سازي

سيستم پردازش و انجام داده ها و اطلاعات فضاپيما مي باشد.

بخش تجهيزات on-board:

شامل بلوک هايي براي شبيه سازي کردن

رفتار تجهيزات مختلف فضاپيما از جمله سنسور ها، actuator  ها و GPS ها

بخش نرم افزار on-board:

شامل بلوک هايي براي شبيه سازي

سيستم هاي کنترلي، مانند سيستم کنترل مداري و حالات شرايط فضا پيما مي باشد.

اين نرم افزار نيز داراي کتابخانه مي باشد که با

انتخاب بلوک هاي لازم مي توان مدل خود را شبيه سازي نمود

و ورودي هاي خود را در آن وارد نمود.

پروژه ها

به کمک اين شبيه ساز پروژه هاي زير نيز به

انجام رسيده است که حکايت از اعتبار اين

نرم افزار در پروژهاي ساخت ماهواره مي کند.

1- در آژانس فضايي اروپا اين سيستم به عنوان

يک شبيه ساز وسيله نقليه فضايي بوده و از آن

در توليد انبوه و طراحي وسايل نقليه فضايي

يا سيستم اتوماتيک استفاده شده است.

2- در دانشگاه کارتون درکانادا، دانشجويان

با استفاده از ROSESAT مي توانستند يک ماهواره کوچک طراحي نمايند.

3- در  سيستم فضايی وجا در آلمان از ROSESAT به

منظور نشان دادن يک شبيه ساز Real-Time براي اهداف اجرايي استفاده مي شود.

جعبه ابزار Spacecraft control Toolbox

اين جعبه ابزار که از امکانات جانبي نرم افزار مطلب مي باشد،

به طور وسيع در طراحي و شبيه سازي و آناليز

سيستم هاي کنترل ماهواره بکار مي رود که با تجربه بيش از 20 سال بر روي طرح هاي همچون

Mars Observer, GGS Polar, Inmarsat 3 and GPS IIR.

به کار رفته است اين جعبه ابزار از بيش از 500

زير برنامه كامل (ام فايل نرم افزار متلب) تشکيل شده است؛که داراي امکانات زير مي باشد.

1- مدل کردن ديناميک جسم و کنترل آن (attitude control and dynamics)

2- مدل کردن هندسي جسم (cad modeling)

3- ديناميک و سينماتيک مدار(orbital dynamics and kinematics)

4-تقويم نجومی (ephemeris)

5- مدل کردن سنسورها (actuator and sensor modeling)

6- سيستم حرارتي(thermal)

7- توابع رياضي (mathematics operations)

که بيشتر اين توابع مي توانند به طور جداگانه

مورد استفاده قرار بگيرند مگر در چند مورد خاص.

در اين نرم افزار جامع در هر قسمت مدل هايي موجود است

(demo) که ورودي دريافت نمي کنند

و با اجراي آن مي توان احساسي در مورد طرح مورد نظر بدست آورد.

همچنين در هر جعبه موجود در کتابخانه پارامترهايي به صورت پيش زمينه به عنوان شرايط اوليه موجود

مي باشد؛که کاربر مي تواند از آنها استفاده نمايد و يا آنها را تغيير بدهد.

شبيه سازهاي ديگر

شرکت هاي ساخت سيستم هاي ماهواره شبيه ساز هاي

زيادي را بر پايه زبان فرامين فضاپيما طراحي و گسترش داده اند

که اين خود شامل برنامه هاي فضايي شبيه سازي زير مي شود.

شبيه ساز ماهواره GEOSAT     FOLLOW-ON(gfo)

شبيه ساز ماهواره gfo به منظور تامين کردن ملاحظات

و ارزشيابي هاي قبل از پرواز به طور عملي مورد استفاده واقع مي شود

شبيه ساز ماهواره  EARTHWATCH     QUICKBIRD

اين شبيه ساز براي آموزش هدايت کننده ها

و کاربران فضاپيما ها به منظور هدايت کردن فضاپيما

به طور کاملا بي خطر و موثر به کار مي رود.

شبيه ساز ماهواره SBIRS

اين شبيه ساز داراي قابليت متوسط بوده

و داراي فرامين closed-loop و همچنين شبيه ساز تله متري مي باشد.

شبيه ساز تاکتيکي محيط  A2C2S

اين شبيه ساز، شبيه سازي پيام هاي

ديجيتالي را به وسيله فرامين نيرو زميني و

ساير اطلاعات کنترلي به انجام مي رساند.

نتيجه گيري:

استفاده از نرم افزارهای فضايی نه تنها باعث کاهش

هزينه زمانی می گردد بلکه در مديريت پروژه ها و

مراحل تست ، مونتاژ نيز به طور گسترده به کار می رود

که به طور کلی باعث تسهيل در امر طراحی و ساخت  می گردد .

#علیرضا_نوروزی #آشیانه_ققنوس_ایرانیان #فونیکس_رویاهات باش #فونیکس #هوش_هوافضا #پهپاد

برای دانلود pdf مقاله کلیک کنید

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *