組織介紹 │ 飛行控制組

組務

飛行控制組的主要任務包含:(1)執行本中心衛星任務計畫之姿態控制與飛行軟體兩個次系統的發展工作、(2)建立衛星姿態控制與飛行軟體兩個次系統的基礎能量、(3)進行關鍵導航與控制元件的研製、及(4)建立航太製作工藝與測試能量。

組織圖


▲ 組織圖

工作執掌

飛行軟體部門:
飛行軟體部門主要工作執掌包含:

1.飛行軟體之需求分析、設計、開發、測試及維護 (Flight software requirement analysis, design, implementation, test and maintenance)

2.飛行軟體功能驗證測試平台(Functional Validation Bench)發展及維護 (Flight software Functional Verification Bench (FVB) development and maintenance)

3.飛行軟體開發工具發展及維護 (Flight Software development tool development and maintenance)

4.在軌福衛系列衛星之飛行軟體維護與任務操作支援 (On-orbit FORMOSAT series satellites flight software maintenance and mission operations support)

姿態控制部門:
姿態控制部門主要工作執掌包含:

1.衛星姿態控制系統的需求訂定、設計、分析與驗證 (AOCS requirement definition, design, analysis, and validation)

2.姿控元件特性測試 (AOCS component characteristics test)

3.姿控測試器發展 (AOCS EGSE development)'

4.即時閉迴路姿控次系統驗證 (Validation of the real-time closed-loop AOCS)

5.在軌福衛系列衛星之姿態控制次系統維護與任務操作支援 (On-orbit FORMOSAT series satellites AOCS maintenance and mission operations support)

環測與元件發展部門:
環測與元件發展部門主要工作執掌包含:

1.製作與測試任務所需之飛行線束與測試線束 (Manufacture and testing of flight harness and test harness for space mission)

2.執行電磁相容測試與天線量測,及維護相關之儀器與設施 (Conduct EMC test and antenna measurement, and maintenance of the related equipment and facility )

3.執行任務相關之電氣測試與準備工作 (Conduct mission related electrical tests and preparation)

4.關鍵導控元件研製 (Development of the key navigation/control components)

實驗室及設備介紹

飛行軟體架構:

飛行軟體運行於衛星電腦上,二者共同組成衛星之神經中樞,且扮演著衛星大腦的角色。衛星整體之關鍵系統功能運作,均仰賴飛行軟體之規劃/協調/執行/監控。基本上衛星是一套極其複雜的系統,而其所處之工作環境是在太空中,一個非常嚴苛的物理環境(高度真空、急遽溫度變化、大量電磁輻射)。圖一為太空中心自主衛星系統飛行軟體之基線架構(Baseline Configuration)。


▲ 圖一:太空中心自主發展衛星飛行軟體之基線架構。

飛行軟體驗證:

為了要確保飛行軟體能完全正確無誤執行系統控制之核心工作,飛行軟體的各個發展過程,從需求分析、軟體設計、程式碼開發及驗證測試等各個環節皆需遵循最嚴格的品質規範,其中最重要的是飛行軟體的驗證測試。基本上,飛行軟體必須通過至少三階段之測試考驗,才能真正用於衛星任務。 第一階段為軟體模組測試(圖二),此時龐大之飛行軟體被化為單一或數個相關軟體功能模組,個別的進行局部功能及界面測試。測試過程中,將儘可能運用白箱測試之方式,即軟體模組程式碼執行狀態可為測試人員掌握,如此可充分確認個別程式模組與所屬設計規範為一致且正確。


▲ 圖二:使用Cantata應用軟體進行軟體模組測試。

第二階段為次系統功能層級之功能驗證測試(圖三),其代表者為姿態與軌道控制次系統軟體控制功能之驗證。利用特殊之「軟體功能驗證平台」,將待測之飛行軟體功能模組與獨立發展之軟體姿軌控制模擬器結合,進行高精度之軟體模擬測試、功能檢查、除錯與驗證等工作。「軟體功能驗證平台」主要由三層軟體工具環境組合而成,此三層工具環境分別為上層的姿軌控制飛行軟體模組,中層的通用環境與資料介面層,以及底層的姿軌控制模擬器。這其中最重要的是通用環境層工具環境,它可提供一套完整飛行軟體作業系統執行核心及IO模擬環境。該模擬環境可在一般的電腦平台上運行(例如:Windows /LINUX/UNIX),提供高階飛行軟體應用程式的執行環境。從軟體功能測試目的而言,此平台不僅可以節省購置真實衛星電腦硬體環境的高昂成本,且可以提供軟體變數資料的檢查與輸出介面,可支援精確的測試數據分析,大幅降低功能驗證平台、軟體測試驗證平台與衛星工程體軟體驗證測試時除錯的困難與複雜度。


▲ 圖三:次系統功能驗證測試