Design and implementation of modules for a Distributed Satellite Systems simulator
Tutor / Supervisor
Ruiz-de-Azúa Ortega, Joan Adrà
Student
Pagès Esbri, Joan
Document type
Bachelor thesis
Date
2021
rights
Open Access
Publisher
Universitat Politècnica de Catalunya
UPCommons
Abstract
During the last years, satellite systems have evolved from monolithic spacecraft to distributed architectures. These new architectures are based on a group of satellites that works to achieve a common goal or mission. Among the different distributed architectures, the Federated Satellite System concept is the more promising one for Earth Observation. This novel concept aims at establishing win-win collaborations between the satellites to share unallocated resources, such storage capacity or downlink opportunities. The deployment of this concept requires the development of new technologies and the necessary equipment to perform it. In particular, a simulation engine that represents the interaction between the satellites becomes a crucial facility. Among the different simulation engines, no one is able to integrate satellite dynamics and communications interaction. These two features are essential to correctly represent the interaction of the satellites in a federation. For this reason, a dedicated simulator was developed by the NanoSat Lab research group in UPC. This engine provides a simulation framework in which satellites can be defined with different modules that represents the satellite resources, and the corresponding protocols to interact between them. The simulator remains still under development, and new features must still be implemented. Among the different ones, the development of a viewer that is able to represent the status of the interactions in the satellite trajectory becomes an interesting feature to understand the nature of federations. This dissertation addresses this new feature, implementing a dedicated viewer using current technologies. The development has addressed the different challenges associated to integrating a new viewer in the simulator, and in the standard visualization tool. The resulting implementation is able to represent the satellite interaction using a temperature representation in which more transmission heat the communication link. This resulting viewer will contribute in the future research associated to the Federated Satellite Systems.
En els últims anys, els sistemes de satèl·lits han evolucionat, passant de ser naus monolítiques a tractar-se d'arquitectures distribuïdes. Aquestes noves arquitectures es basen en grups de satèl·lits que treballen en poder assolir un objectiu o missió comuna. Entre els diferents tipus d'arquitectures distribuïdes, el concepte de les Federated Satellite System és el més prometedor de cara a l'Observació terrestre. Aquest concepte innovador mira d'establir col·laboracions win-win entre els satèl·lits i compartir d'aquesta manera recursos que no es troben en ús, tals com l'emmagatzematge o l'opció de Downlink. El desplegament d'aquest concepte requereix el desenvolupament de noves tecnologies i d'un equipament necessari per a realitzar-ho. En particular, un simulador que representi la interacció entre satèl·lits esdevé un bé fonamental. Entre els diferents sistemes de simulació, cap és capaç d'integrar dinàmiques dels satèl·lits i comunicacions. Aquestes dos característiques són essencials per a representar correctament la interacció entre satèl·lits en una FSS. Per aquest motiu, un simulador dedicat estava sent desenvolupat pel grup de recerca del NanoSat Lab de la UPC. Aquest motor proporciona un entorn de simulació en el qual els satèl·lits poden ser definits amb diferents mòduls que representin els seus recursos, i els corresponents protocols per a poder interactuar entre ells. El simulador és encara en fase de desenvolupament, i noves característiques necessiten ser implementades. Entre aquestes característiques, el desenvolupament d'un visor que permeti representar l'estat de les interaccions en la trajectòria d'un satèl·lit és una característica que pot ser important de cara a entendre el funcionament de les federacions de satèl·lits. Aquesta dissertació tracta aquesta nova característica, implementant un visor dedicat utilitzant tecnologies actuals. El desenvolupament enfoca diferents reptes associats a integrar una now viewer en el simulador, i en l'estàndard de visualització. La implementació resultada és capaç de representar la interacció entre satèl·lits mostrant en una escala de calor l'activitat d'un enllaç. Aquesta viewer contribuirà en el futur de la recerca associada a les Federated Satellite Systems..
Participating teacher
- Ruiz-de-Azúa Ortega, Joan Adrà