Kichik sun'iy yo'ldosh loyihasi uchun real vaqtda operatsion tizimni amalga oshirish ijobiy va salbiy tomonlarning keng ro'yxatiga EGA

Kichik sun'iy yo'ldosh loyihasi uchun real vaqtda operatsion tizimni amalga oshirish ijobiy va salbiy tomonlarning keng ro'yxatiga ega. Haqiqiy vaqtda operatsion tizimning ko'p tarmoqli tuzilishi missiya maqsadlarining muvaffaqiyatini qo'llab-quvvatlash uchun ko'proq parvoz imkoniyatlari va konfiguratsiya imkoniyatlari bilan murakkab dasturiy ta'minot tizimini loyihalash imkoniyatini beradi. Ko'p qirralilik va moslashuvchanlikning oshishi xotiraning oqishi, rejalashtirishning kechikishi va xabarlar navbatining bir vaqtda kelishi kabi muhim xatolar xavfining oshishi bilan birga keladi. Keyingi munozarada Drag va Neytral Density Explorer dasturining real vaqt rejimidagi dasturiy taʼminot arxitekturasi hamda ushbu tizimni yakuniy integratsiyalashuvi va sinovdan oʻtkazish jarayonida yuzaga kelgan afzalliklar va asosiy muammolar koʻrib chiqiladi.

Kirish
Drag and Atmospheric Neytral Density Explorer (DANDE) 2007-yilda Kolorado kosmik grantlari konsorsiumida talaba NanoSatellite loyihasini ishlab chiqqanida boshlangan. DANDE missiyasi kichik sun'iy yo'ldosh platformasida kosmik ob-havo va atmosfera tortilishining ta'sirini o'rganishdir. Bu termosferadagi neytral zarrachalarning ta'sirini sun'iy yo'ldoshning kosmosdagi harakati bilan bog'lash uchun neytral massa spektrometri va 6 o'qli akselerometr tizimi tomonidan ishlab chiqarilgan ma'lumotlarni birlashtirishni o'z ichiga oladi. DANDE sakkizta elektr quyi tizimlaridan iborat, ya'ni neytral massa spektrometri (NMS), akselerometr tizimi (ACC), buyruq va ma'lumotlarni qayta ishlash (CDH), elektr quvvat tizimlari (EPS), issiqlik tizimlari (THM), munosabatni boshqarish tizimlari (ADC) , aloqa (COM) va ajratish mexanizmlari (SEP). Buyruqlar va ma'lumotlarni qayta ishlash tizimlari real vaqtda operatsion tizim sifatida amalga oshiriladi. Haqiqiy vaqtda operatsion tizim vazifalarni rejalashtirishning ilg'or usullaridan va jarayonlarning ko'p bosqichli bo'lishiga imkon beruvchi preemptiv yadrodan foydalanadi. Bu ketma-ket funksionallik yoki ba'zi oddiy operatsion tizimlar kabi uzilish usullaridan ko'ra vazifani bajarish vaqtining aniqligiga juda bog'liq. Bu funksiya a uchun imkon beradi. tizimda amalga oshirilgan dasturiy ta'minotning ko'proq qobiliyatlari va ko'p qirraliligi. Dasturiy ta'minot tizimining aloqa "avtobusi" ma'lumotlarni to'plash va sun'iy yo'ldoshdagi barcha quyi tizimlarga ko'p bosqichli jarayonlardan foydalangan holda ma'lumotlarni uzatish imkonini beradi. Tizim jarayonlariga o'rnatilgan yaqin tsiklli algoritm sun'iy yo'ldoshning munosabatini nazorat qiladi, bu aniq fan ma'lumotlarini to'plash uchun juda muhimdir. Ma'lumotlarni qayta ishlash DANDE ning Linux avr32 protsessorida ham amalga oshiriladi, u qayta ishlangan ma'lumotlarni erga yuborish uchun Zmodem uzatish tizimi bilan birlashadi. Operatsion tizim shuningdek, parvozda yuzaga kelishi mumkin bo'lgan muhim xatolarni avtomatlashtirilgan tuzatish imkonini beruvchi tizim holatini tekshirishning keng ko'lamli tartibiga ega.
Ushbu tizim arxitekturasi tizimning imkoniyatlari va ko'p qirraliligini oshirsa-da, murakkablik muhim tizim xatolarining paydo bo'lishini oshiradi. Tizimni ro'yxatga olish va disk raskadrovka qilish uchun keng qamrovli vositalar joriy etilgandan so'ng, tizim jarayonida xotira oqishlari va tizim xabar almashish arxitekturasida bir vaqtdalik kabi muhim missiyaga tahdid soladigan xatolar aniqlandi. Kichkina sun'iy yo'ldosh platformasida mavjud bo'lgan juda cheklangan xotira va ishlov berish quvvati bilan tizim holati ma'lumotlarining chastotasi va hajmi juda katta bo'lib chiqdi, hatto missiya muvaffaqiyatiga erishish uchun ishlab chiqarilgan ilmiy ma'lumotlarning katta miqdorini hisobga olmaganda. Unix-ning oddiy buyruqlari bilan bog'liq muammolar, masalan, kataloglar ro'yxati, hatto tizimdagi barqarorlikning muhim xatolarining manbai bo'ldi.
DANDE real vaqt rejimida ishlaydigan tuzilmasi kichik sun'iy yo'ldosh platformasi uchun noyobdir. Ko'p miqdorda CubeSats va NanoSats-da missiya maqsadlariga erishish uchun oddiyroq operatsion tizimni qo'llash mumkin. Operatsion tizim tuzilmalarining keng tarqalgan turlari oddiy boshqaruv tsikli yoki uzilishga asoslangan boshqaruv tizimidir. Bunday tizimlar CDH tomonidan boshqariladigan alohida quyi tizimlarning proshivka tuzilishini o'z ichiga oladi. Misol uchun, issiqlik va akselerometr tizimlarini oddiy boshqaruv tsikllari deb hisoblash mumkin. Ularda uzluksiz uzluksiz tsiklda ishlaydigan ma'lumotlarni yig'ish va hisobot berishning alohida vazifasi bor, bu esa ba'zi hollarda bir qator pastki dasturlarni ham chaqiradi. Jarayon butunlay ketma-ket va hech qanday bilimli rejalashtirishni o'z ichiga olmaydi. EPS tizimi proshivka operatorlari yanada murakkab uzilishlar bilan boshqariladigan tizimda ishlaydi. Mikrodastur ketma-ket vazifalar to'plamini bajaradigan bitta asosiy uzluksiz tsiklga ega, lekin ayni paytda ushbu ketma-ket vazifalar to'plamini belgilangan yuqoriroq ustuvor hodisalar to'plami bilan to'xtatish qobiliyatini o'z ichiga oladi. Bunday hodisalarga CDH qo'riqchini qayta tiklash yoki favqulodda haddan tashqari kuchlanish bilan ishlov berish kiradi. Ushbu yuqori ustuvor vazifalar bajarilgandan so'ng, ketma-ket tsikl keyingi uzilish zarur bo'lgunga qadar davom etadi. Ushbu tizimlar turli xil vazifalarni bajarish qobiliyatiga ega, ammo CDH tizimi ishlaydigan ko'p qirralilik darajasiga ega emas. Ko'p tarmoqli va oldindan ko'ra ko'p vazifali xususiyatlarga ega CDH tizimi bir vaqtning o'zida katta hajmdagi vazifalarni bajarishga qodir, oddiyroq operatsion tizim ularni osonlikcha hal qila olmasligi mumkin. shuningdek, ushbu ketma-ket vazifalar to'plamini belgilangan yuqoriroq ustuvor hodisalar to'plami bilan to'xtatish qobiliyatini ham o'z ichiga oladi. Bunday hodisalarga CDH qo'riqchini qayta tiklash yoki favqulodda haddan tashqari kuchlanish bilan ishlov berish kiradi. Ushbu yuqori ustuvor vazifalar bajarilgandan so'ng, ketma-ket tsikl keyingi uzilish zarur bo'lgunga qadar davom etadi. Ushbu tizimlar turli xil vazifalarni bajarish qobiliyatiga ega, ammo CDH tizimi ishlaydigan ko'p qirralilik darajasiga ega emas. Ko'p tarmoqli va oldindan ko'ra ko'p vazifali xususiyatlarga ega CDH tizimi bir vaqtning o'zida katta hajmdagi vazifalarni bajarishga qodir, oddiyroq operatsion tizim ularni osonlikcha hal qila olmasligi mumkin. shuningdek, ushbu ketma-ket vazifalar to'plamini belgilangan yuqoriroq ustuvor hodisalar to'plami bilan to'xtatish qobiliyatini ham o'z ichiga oladi. Bunday hodisalarga CDH qo'riqchini qayta tiklash yoki favqulodda haddan tashqari kuchlanish bilan ishlov berish kiradi. Ushbu yuqori ustuvor vazifalar bajarilgandan so'ng, ketma-ket tsikl keyingi uzilish zarur bo'lgunga qadar davom etadi. Ushbu tizimlar turli xil vazifalarni bajarish qobiliyatiga ega, ammo CDH tizimi ishlaydigan ko'p qirralilik darajasiga ega emas. Ko'p tarmoqli va oldindan ko'ra ko'p vazifali xususiyatlarga ega CDH tizimi bir vaqtning o'zida katta hajmdagi vazifalarni bajarishga qodir, oddiyroq operatsion tizim ularni osonlikcha hal qila olmasligi mumkin. Ushbu yuqori ustuvor vazifalar bajarilgandan so'ng, ketma-ket tsikl keyingi uzilish zarur bo'lgunga qadar davom etadi. Ushbu tizimlar turli xil vazifalarni bajarish qobiliyatiga ega, ammo CDH tizimi ishlaydigan ko'p qirralilik darajasiga ega emas. Ko'p tarmoqli va oldindan ko'ra ko'p vazifali xususiyatlarga ega CDH tizimi bir vaqtning o'zida katta hajmdagi vazifalarni bajarishga qodir, oddiyroq operatsion tizim ularni osonlikcha hal qila olmasligi mumkin. Ushbu yuqori ustuvor vazifalar bajarilgandan so'ng, ketma-ket tsikl keyingi uzilish zarur bo'lgunga qadar davom etadi. Ushbu tizimlar turli xil vazifalarni bajarish qobiliyatiga ega, ammo CDH tizimi ishlaydigan ko'p qirralilik darajasiga ega emas. Ko'p tarmoqli va oldindan ko'ra ko'p vazifali xususiyatlarga ega CDH tizimi bir vaqtning o'zida katta hajmdagi vazifalarni bajarishga qodir, oddiyroq operatsion tizim ularni osonlikcha hal qila olmasligi mumkin.
Ushbu uslubdan foydalanish RTOSni amalga oshirishni qiyin muhandislik qaroriga aylantiradigan ko'plab ijobiy va salbiy tomonlarga ega. Ushbu tizimning imkoniyatlari keng bo'lib, tizim arxitekturasida boshqalar ta'minlay olmaydigan katta hajmdagi moslashuvchanlik va modullikni ta'minlaydi. Bu funksionallik, albatta, qimmatga tushadi. Ushbu amalga oshirish ko'p miqdorda keraksiz qo'shimcha xarajatlarni keltirib chiqaradi, bu DANDE missiyasi maqsadlariga RTOS-dan foydalanmasdan ham erishish mumkin bo'lganligini ko'rsatadi. Quyidagi munozaralar DANDE tizimi arxitekturasini integratsiyalash va yakuniy sinovdan o'tkazish tajribasini tasvirlaydi, kichik sun'iy yo'ldosh platformasida RTOSning qiyinchiliklari va mukofotlari haqida tushuncha beradi.

1.