Verifikation von Navigations- und Regelungssystemen
Navigations- und Regelungssysteme von Raumfahrzeugen können vor dem Einsatz auf der Erde nur mit Einschränkungen bezüglich der Freiheitsgrade und der Genauigkeit der Dynamik getestet werden. Aus diesem Grund hat es sich durchgesetzt, dass die Dynamik von Raumfahrzeugen mit Hilfe von Computern numerisch simuliert wird und anhand von simulierten Zuständen die zu testenden Sensoren und Systeme stimuliert werden. Dabei wird die an Bord verwendete Hardware eingesetzt, so dass das Zusammenspiel von Sensoren, Rechnern und Aktuatoren überprüft werden kann.
Die Abteilung Navigations- und Regelungssysteme verfügt über mehrere Labore und Anlagen, in denen komplette Navigations- und Regelungssysteme von Satelliten und Raumfahrzeugen oder Teile von Navigations- und Regelungssystemen für Raumtransportsysteme getestet werden können.
Diese Hardware-in-the-Loop-Tests können in zwei Stufen erfolgen:
- In der ersten Stufe wird lediglich der On-Board-Rechner der Mission getestet. Dazu wird ein Simulationsrechner benötigt, der in Echtzeit Signale liefert, wie sie von echten Sensoren erzeugt werden würden. Darüber hinaus muss dieser Rechner auch die Ausgabesignale des On-Board-Rechners aufnehmen und in die Dynamiksimulation einfließen lassen.
- In der zweiten Teststufe werden vom Simulationsrechner in Echtzeit Signale erzeugt, die Stimulatoren für Sensoren ansteuern. Diese Stimulatoren ermöglichen die Einbeziehung von Sensoren in die Tests. Dazu sollen auch die Geräte für den Test von GPS- und Inertialsensoren in die Simulation integriert werden. Des Weiteren können auch Aktuatoren einbezogen werden. Hierbei müssen die Aktionen der Aktuatoren in Echtzeit gemessen und durch die Simulation verarbeitet werden.
Da die meisten Schnittstellen für Sensoren und Aktuatoren standardisiert sind, ist es möglich, ein System zusammenzustellen, mit dem sehr viele Bahn- und Lageregelungssysteme von Raumfahrtmissionen getestet werden können. Zur Anpassung an die jeweilige Mission sind diese Schnittstellen dann genau zu konfigurieren bzw. die Protokolle für digitale Schnittstellen entsprechend den verwendeten Sensoren und Aktuatoren zu programmieren.