Piko Uydu İçin İşletim Sistemine Görev Entegrasyonu

Abstract

Bu tez çalışmasında, son yıllarda üniversitelerin üzerinde durduğu uydu yapımı konusunun en önemli bölümlerinden biri olan, ana bilgisayar içinde koşturulacak gerçek zamanlı işletim sistemi (GZİS) seçimi ve seçilen işletim sistemine uydunun görevlerinin entegre edilmesi amaçlanmıştır. İ.T.Ü Uçak ve Uzay Bilimleri Fakültesi bünyesinde gerçekleştirilmekte olan “ITU-pSAT-I” projesi temel alınarak GZİS seçilmiş ve yine bu piko uydunun görev yükleri göz önünde tutularak GZİS’ ne görev entegrasyonu yapılmıştır. Piko uydunun görev yükleri başlıca 3 tanedir. Birincisi düşük çözünürlüklü kameradır. İkincisi güç sistemi, sensörler ve pasif manyetik dengeleyiciyi barındıran yapıdır. Üçüncü sistem ise dünyadaki yer istasyonu ile irtibat sağlayan modem sistemi olarak kabul edilebilir. Uydu içinde yukarıda belirtilen görev yükleri ana bilgisayar ile 2 çeşit veri yolu kullanarak haberleşmektedir. Bu veri yolları I²C ve RS232 dir. RS232 veri yolu, ana bilgisayar ile modem arasında kullanılırken, I²C veri yolu, ana bilgisayar ile kamera sistemi ve ikinci görev yükü arasında kullanılmaktadır. Yukarıda kısaca özetlenen piko uydunun ana bilgisayarında kullanılacak olan GZİS olarak SALVO işletim sistemi seçilmiştir. İşletim sistemi oluşturulurken üç temel iş için ayrı ayrı üç görev oluşturulmuştur. En yüksek öncelik durumu dünya ile haberleşmeye atanmıştır. Daha sonra kamera işlemleri ve güç sistemi ile sensör sisteminin ana bilgisayar ile etkileşim görevleri oluşturulmuştur. İşletim sistemi doğrudan uydunun üzerinde koşacak şekilde hazırlanmıştır. Ancak tezin hazırlanması sürecinde, gerçek donanımların hepsi tümleşik halde bulunmamaktadır. Bundan ötürü görev yükleri, bilgisayar ve mikro işlemciler ile benzetim yapılmıştır. Uydu ana bilgisayarı ile tezde kullanılan mikro işlemci birebir aynıdır. Aynı şekilde veri yolu yapılarına da sadık kalınmıştır. Yapılan çalışmalarda ana bilgisayar içinde koşturulan işletim sisteminin ve benzetim elemanlarının görevlerini başarıyla yaptığı görülmüştür. Sistem piko uydu üzerinde gerçekleştirildiği için aşırı karmaşık bir yapı seçilmemiştir. Bununla birlikte geliştirmeye açık olup sonraki süreçlerde daha karmaşık yapıların uygulanması mümkündür.

Satellite design has become one of the most popular subjects among the universities during the last years. In this aspect, operating system selection and software have gained importance. In this piece of written research, a real time operating system (RTOS) selection and integration of pico-satellite functions into the RTOS are aimed. Students of Istanbul Technical University, Faculty of Aeronautics and Astronautics have been designing a pico-satellite. RTOS has been selected, based on ITU-pSAT-I project. Additionally, missions have been integrated by considering payloads. The pico-satellite has mainly three blocks. The first one is a low resolution camera system. The second block consists of a power supply, sensors and a passive magnetic stabilizer. The third one is as a modem system that provides communication with the ground station. Two types of data buses are used for communication on the pSAT. These data buses are called I²C and RS232. RS232 data bus is used between on-board computer and modem while I²C data bus is used between on-board computer and the camera system and also the second system. SALVO operating system has been selected as RTOS of the pico-satellite. During the operating system design, three jobs have been assigned seperately in order to execute the three main functions. The highest priority has been assigned for communication with ground station. After that, interconnection functions between the camera systems, power supply, sensors and on-board computer were defined. Operating system has been prepared as directly running on the pico-satellite. Unfortunately, during the thesis study, real components have not been integrated in one system. So that, payloads have been simulated as personal computer and microprocessors. Main flight computer (MSP430) is the same as satellite main flight computer. And data busses have been used with original structure as satellite. It is seen that, the operating system running on the main flight computer and simulation components were successful. Since the system is operating on a pico satellite, a very complex structure was not be used. Also for the future considerations, it is possible to develop the system in order to use it on more complex designs.