Hispanopedia WikiEl NanoSat MO Framework (NMF) es un marco de software de código abierto para pequeños satélites basado en los servicios de Operaciones de Misión de CCSDS .
El marco de trabajo admite el desarrollo de software espacial en forma de aplicaciones que pueden operarse desde tierra. El marco de trabajo NanoSat MO apoya las misiones facilitando el desarrollo, la distribución y el despliegue de aplicaciones en misiones satelitales. [ 1 ]
El marco NanoSat MO facilita la monitorización y el control del satélite y también proporciona un conjunto de servicios para la gestión del software, lo que permite instalar, desinstalar y actualizar las aplicaciones a bordo de forma remota desde tierra. [ 2 ]
El marco NanoSat MO está actualmente a bordo de la misión OPS-SAT de la ESA y se está integrando con la misión Phi-Sat-2 de la ESA . [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]
Historia
El desarrollo del marco NanoSat MO comenzó a finales de 2014, cuando la Agencia Espacial Europea reconoció la necesidad de un marco de software estandarizado para apoyar el desarrollo y las operaciones de pequeños satélites. El objetivo inicial del proyecto era crear un marco de software para nanosatélites basado en los servicios de Operaciones de Misión CCSDS, inspirado en las tecnologías de los teléfonos inteligentes actuales, con el fin de reducir el tiempo y el coste necesarios para poner estos satélites en órbita. La investigación y el desarrollo fueron realizados por la Agencia Espacial Europea en colaboración con la Universidad Tecnológica de Graz . [ 2 ]
Durante los años siguientes, el marco NanoSat MO experimentó un desarrollo y pruebas significativas, con la participación de una amplia gama de interesados de la industria espacial y el ámbito académico. El marco se diseñó para ser modular y flexible, lo que permite a las misiones espaciales personalizarlo fácilmente según sus requisitos específicos. En 2017, se publicó la primera versión del marco NanoSat MO como software de código abierto, poniéndolo a disposición de la industria espacial y la comunidad académica de forma gratuita. [ 6 ]
El NMF voló por primera vez al espacio a bordo de la misión OPS-SAT de la Agencia Espacial Europea , lanzada el 18 de diciembre de 2019. OPS-SAT es un CubeSat diseñado para probar nuevas tecnologías para misiones espaciales y servir como banco de pruebas para la verificación y validación de sistemas espaciales. Durante la misión OPS-SAT, el NMF se utilizó para demostrar diversas capacidades, incluyendo la capacidad de implementar y ejecutar aplicaciones de software en la nave espacial, interactuar con otros sistemas y sensores a bordo, y realizar transferencias de datos de adquisición , almacenamiento y enlace descendente. La misión fue un éxito, y el NMF demostró su eficacia y utilidad en la orquestación integral de software y operaciones espaciales. [ 7 ]
En 2020, el marco NanoSat MO fue seleccionado para su uso en la próxima misión Phi-Sat-2 de la ESA . La misión ejecutará inteligencia artificial directamente a bordo con fines de observación de la Tierra. El marco NanoSat MO facilitará el desarrollo de las aplicaciones de IA y brindará soporte durante todo su ciclo de vida, incluyendo el desarrollo, la implementación y las operaciones. [ 5 ]
Especificaciones de arquitectura
El marco NanoSat MO se basa en la arquitectura de servicios de operaciones de misión CCSDS y, por lo tanto, hereda sus propiedades, como ser independiente del transporte, multidominio e independiente del lenguaje de programación. Además, es independiente de cualquier plataforma satelital específica. [ 3 ]
El marco de software incluye cinco conjuntos de servicios MO. Los tres primeros están estandarizados por el CCSDS y los otros dos son interfaces personalizadas: [ 2 ]
- Servicios COM
- Servicios comunes
- Servicios de monitoreo y control
- Servicios de plataforma
- Servicios de gestión de software
- Servicios de planificación de misiones [ 8 ]
El marco NanoSat MO se divide en dos segmentos. Primero, el "Segmento Terrestre", al igual que en cualquier sistema de nave espacial tradicional. Segundo, el "Segmento NanoSat", que es el equivalente del segmento espacial, pero dado que el objetivo del marco son los satélites pequeños, tiene un nombre más especializado. Un NMF Composite es un componente de software que consta de servicios interconectados especializados para un propósito determinado y que se implementa en el segmento NanoSat o en el segmento Terrestre . Los NMF Composites se basan en el principio de diseño de componibilidad de servicios de SOA , que fomenta la reutilización de servicios existentes y su combinación para construir una solución avanzada. La convención de nomenclatura para los NMF Composites es: <Segmento> MO <Propósito>. [ 2 ]
El conjunto definido de compuestos NMF es:
- NanoSat MO Monolítico
- Supervisor de NanoSat MO
- Conector NanoSat MO
- Adaptador MO de tierra
- Proxy terrestre MO
El objetivo de NMF Composites es proporcionar componentes prefabricados que permitan el desarrollo rápido de nuevas soluciones de software interoperables en escenarios de extremo a extremo.
El marco NanoSat MO define una aplicación NMF como una aplicación de software integrada en dicho marco. Una aplicación NMF se puede desarrollar integrando el componente NanoSat MO Connector en la aplicación de software. Las aplicaciones NMF pueden iniciarse, supervisarse, detenerse y/o finalizarse mediante el componente NanoSat MO Supervisor. [ 2 ]
Implementación de referencia en Java
La implementación de referencia proporciona una implementación concreta de las especificaciones del marco NanoSat MO en el lenguaje de programación Java. Se utilizó para detectar problemas, errores y ambigüedades en las interfaces. La implementación es madura y la primera versión está disponible en línea. [ 2 ]
Existe un kit de desarrollo de software (SDK) para facilitar el desarrollo de software basado en el marco NanoSat MO. Las aplicaciones NMF están escritas en Java (lenguaje de programación) y requieren Apache Maven . [ 10 ] El código fuente del proyecto y varias versiones de lanzamiento están disponibles a través de GitHub .
La implementación de referencia en Java es mantenida actualmente por la Agencia Espacial Europea y está disponible en línea de forma gratuita (en GitHub ) bajo la Licencia Pública de la Agencia Espacial Europea de código abierto. [ 11 ] [ 9 ]
SDK de NMF
El kit de desarrollo de software del marco NanoSat MO (NMF SDK) es un conjunto de herramientas de desarrollo y código fuente de software que facilitan la creación de aplicaciones con el marco NanoSat MO. [ 12 ]
Está compuesto por:
- Demostraciones para el desarrollo de software NMF Ground
- Demostraciones de aplicaciones NMF
- Herramienta de prueba para el consumidor (CTT)
- Ensamblador de paquetes NMF
- NMF Playground (con simulador de satélite)
- Documentación
El SDK de NMF es el punto de partida para un desarrollador de software que desee desarrollar aplicaciones con NMF.
Misiones satelitales
El marco NanoSat MO está diseñado para ser altamente modular y configurable, lo que permite adaptarlo a las necesidades específicas de diferentes misiones. Además, está diseñado para ser interoperable, lo que significa que puede funcionar con diversas plataformas satelitales.
Por lo general, las actividades de desarrollo para integrar el NMF en una misión incluyen la implementación de los servicios de la plataforma para la misión específica y la adaptación del Supervisor MO de NanoSat. Si se utiliza un intercambio de datos (transporte) personalizado o adaptado con tierra, entonces se debe implementar el enlace de transporte. [ 2 ]
Las siguientes misiones utilizan (o utilizarán) el marco NanoSat MO: Phi-Sat-2 y OPS-SAT .
Phi-Sat-2
Phi-Sat-2 es una misión de satélite pequeño financiada por la Agencia Espacial Europea y desarrollada por Open Cosmos. Una de las características únicas de la misión Phi-Sat-2 es el uso de un procesador de inteligencia artificial a bordo del satélite, que se utiliza para procesar las imágenes de la Tierra captadas por la cámara del satélite.
La misión Phi-Sat-2 utiliza el marco NanoSat MO para sus operaciones. Este marco integra el software de IA en forma de aplicaciones que pueden desarrollarse, implementarse y operarse fácilmente desde tierra. El uso del marco NanoSat MO permite al equipo de la misión Phi-Sat-2 optimizar su proceso de desarrollo y centrarse en los objetivos científicos de la misión. [ 5 ]
OPS-SAT
Se desarrolló una implementación para la misión OPS-SAT de la ESA con el fin de validar el marco de software en vuelo. OPS-SAT es un CubeSat construido por la Agencia Espacial Europea (ESA) y lanzado en diciembre de 2019, y tiene como objetivo demostrar las mejoras en las capacidades de control de misión que surgen cuando los satélites pueden transportar computadoras a bordo más potentes. [ 13 ] Por ejemplo, los experimentadores de OPS-SAT pueden usar el SDK de NMF para el desarrollo rápido de software capaz de ejecutarse en tierra y/o en el espacio. Las aplicaciones del marco NanoSat MO pueden publicar telemetría, recibir telecomandos o acceder al dispositivo GPS en OPS-SAT. [ 13 ]
Simulador de software
El simulador de software no es una misión real. Sin embargo, se desarrolló como parte del SDK de NMF para proporcionar datos simulados a las aplicaciones NMF durante las fases de desarrollo y prueba.
Referencias
- ↑ Coelho, Cesar; Koudelka, Otto; Merri, Mario (2017). "Marco NanoSat MO: Cuando OBSW se convierte en aplicaciones". Conferencia Aeroespacial IEEE 2017. págs. 1–8 . doi : 10.1109/AERO.2017.7943951 . ISBN 978-1-5090-1613-6. S2CID 9033794 .
- 1 2 3 4 5 6 7 Coelho, César (2017). "Un marco de software para nanosatélites basado en los servicios de operaciones de misión CCSDS con implementación de referencia para la misión OPS-SAT de la ESA" . Tesis doctoral . Recuperado el 10 de enero de 2018 .
- 1 2 Coelho, César; Koudelka, Otto; Merri, Mario (2016). "NanoSat MO Framework: lograr la portabilidad del software a bordo". Conferencia SpaceOps 2016 . doi : 10.2514/6.2016-2624 . ISBN 978-1-62410-426-8.
{{cite book}}:|journal=ignorado ( ayuda ) - ↑ Coelho, César; Merri, Mario; Koudelka, Otto; Sarkarati, Mehran (09/09/2016). "Gestión de software de los experimentos OPS-SAT con el marco NanoSat MO" . AIAA Space 2016. Reston, Virginia: American Institute of Aeronautics and Astronautics. doi : 10.2514/6.2016-5301 . ISBN 978-1-62410-427-5.
- 1 2 3Phi -Sat-2: Aplicaciones de IA a bordo para la observación de la Tierra - Conferencia ESPACIO E INTELIGENCIA ARTIFICIAL 2021
- 1 2La primera versión del marco NanoSat MO
- ↑Laboratorio Óptico Espacial OPS -SAT-2: Estado, desafíos y oportunidades.
- ↑ "Servicios de planificación de misiones: documentación de Nanosat MO Framework 2.1.0-SNAPSHOT" . nanosat-mo-framework.readthedocs.io . Consultado el 7 de mayo de 2022 .
- 1 2 "LICENCIA" . GitHub . Consultado el 31/12/2017 .
- ↑ Marco de trabajo NanoSat MO , Agencia Espacial Europea, 30 de abril de 2022 , consultado el 7 de mayo de 2022.
- ↑ Marco de trabajo NanoSat MO , Agencia Espacial Europea, 13 de septiembre de 2022 , consultado el 3 de octubre de 2022.
- ↑ "Marco de Operaciones de Misión para NanoSat: Analice en detalle la plataforma de su nanosatélite utilizando los servicios de Operaciones de Misión de CCSDS" . 68.º Congreso Internacional de Astronáutica (IAC) . 2017. Consultado el 10 de enero de 2018 .
- 1 2 "ESAW 2017" (PDF) . ESA . 20 de junio de 2017. Archivado del original (PDF) el 23 de diciembre de 2017 . Recuperado el 19 de diciembre de 2017 .
Enlaces externos
- Sitio web oficial
- Comité Consultivo para Sistemas de Datos Espaciales (CCSDS) en http://www.ccsds.org
- Tecnología de vuelos espaciales
- Agencia Espacial Europea
- Software libre programado en Java.
- Herramientas de desarrollo Java