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Hardware- und Software- Kompatibilitätstests für den Bordrechner eines Kleinsatelliten
(2013) Fritz, Michael; Röser, Hans-Peter (Prof. Dr. rer. nat.)
Die Universität Stuttgart hat in Kooperation mit industriellen Partnern im Jahr 2010 das Konzept eines neuartigen Bordrechners für Satelliten vorgestellt. Dieser Bordrechner nutzt modernste Prozessor- und Datenbustechnik. Er wird beim sich am Institut für Raumfahrtsysteme der Universität Stuttgart in Entwicklung befindenden Kleinsatelliten Flying Laptop erstmals eingesetzt. Ein solcher Bordrechner muss im Betrieb fehlerfrei funktionieren. Auch die auf dem Bordrechner laufende Bordsoftware darf keine systematischen Fehler haben. Fehler in Hardware oder Software können zu einem Komplettausfall des Satelliten führen. Um dieses Risiko zu minimieren, sind während der Entwicklung des Satelliten eine Vielzahl an Bordrechnertests nötig. Für den Bordrechner des Flying Laptops wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Prüfstand entwickelt, mit dem ein Großteil der geforderten Tests möglich ist. Durch diesen Prüfstand wurde die Entwicklung der Bordsoftware beschleunigt und deren funktionale Verifikation ermöglicht. Außerdem konnte verifiziert werden, dass die von verschiedenen Herstellern entwickelten Baukomponenten des Bordrechners zueinander kompatibel sind. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass die Schnittstellen zwischen Bordrechner und Bordkomponenten sowie zwischen Bordrechner und Missionskontrollsystem ordnungsgemäß funktionieren. Schließlich wurde die gesamte Kommandierungskette vom Missionskontrollsystem über den Bordrechner hin zu exemplarisch gewählten Bordkomponenten erfolgreich getestet. Die vorliegende Dissertation beschreibt außerdem, welche Planungs- und Entwicklungsarbeiten notwendig waren, um einen solchen Prüfstand aufzubauen. Die dabei aufgetretenen Probleme werden erläutert und dazu erarbeitete Lösungen dargestellt. Für die durchgeführten Bordrechnertests wurden unterschiedliche Konfigurationen des Prüfstands entwickelt und genutzt. Die Konfigurationen und deren jeweiliger Zweck werden beschrieben. Für jede Konfiguration wird anhand eines Anwendungsbeispiels veranschaulicht, wie sich die damit durchgeführten Tests gestalteten. Die erhaltenen Ergebnisse werden dargestellt und bewertet. Geplante Konfigurationen für die nächsten Schritte der Entwicklung werden erläutert. Abschließend wird die weitere Verwendbarkeit des Prüfstands bei der Entwicklung des Kleinsatelliten Flying Laptop diskutiert.