Untitled - MRTC

Intern realtidskommunikation i framtida Svenska satelliter sid 9
Martin Normark
1 Inledning
Rymdbolaget, eller Swedish Space Corporation, SSC, som bolaget heter på engelska, jobbar precis
som namnet antyder, med tjänster och produkter inriktade mot rymdindustrin. Som exempel kan
nämnas: Kommunikationslänkar till satelliter, service på rymdbasen Esrange strax utanför Kiruna,
experiment som utförs i viktlöst tillstånd samt utveckling av satelliter. Rymdbolagets huvudsakliga
kunder är Svenska Rymdstyrelsen och ESA, European Space Agency, men många andra kunder
förekommer.
Den senaste satelliten heter SMART-1 och får betraktas som en försökssatellit. SMART-1 är utrustad
med en nyutvecklad solcellsdriven jonmotor som skall föra satelliten från en bana nära jorden ut till
månen för att där placeras i en bana kring densamma. SMART-1 är även unik på ett annat sätt, den är
nämligen den första satellit som utrustats med CAN-bussen för sin interna kommunikation mellan
instrument och datorer ombord.
CAN, Controller Area Network, utvecklades av BOSCH 1989 och var i första hand tänkt som ett
tvåtråds-nätverk mellan diverse mikrokontrollers i bilar. Dock har standarden spridits till ett flertal
olika industriella tillämpningar och har nu även tagit steget upp i rymden. En elektronisk
nätverksstandard utvecklad för bilindustrin måste vara mycket robust och okänslig för störningar, då
en bil är en mycket svår miljö med avsevärda vibrationer, smuts, fukt och inte minst elektroniska
störningar. Dessa egenskaper har CAN, som inbyggt i protokollet har funktioner för såväl
feldetektering som felhantering, där felaktiga meddelanden automatiskt sänds om m.m.
CAN-protokollet är, i sitt grundutförande, dock behäftat med ett antal svagheter som kan medföra
problem och/eller begränsningar ombord på en satellit. Som exempel kan nämnas att CAN är ett så
kallat händelsestyrt protokoll, vilket innebär att varje nod i nätet kan försöka sända när som helst och
en på förhand fastställd prioritering avgör vilken nod som skall få sända först. Detta passar inte så bra
i ett realtidsstyrt reglersystem där det är viktigt med väl synkroniserade noder som kräver tillgång till
ett deterministiskt nätverk där det i förhand är känt vilken nod som i en given tidpunkt har tillgång till
nätverket. Vidare erbjuder CAN-protokollet endast en begränsad bandbredd, 1 Mbps, vilket kan vara
för lite för instrument som kontinuerligt sänder mycket information, t.ex. en kamera. CAN-protokollet
erbjuder heller ingen inbyggd redundans, vilket är nödvändigt ombord på en satellit. Det skall dock
tilläggas att CAN-protokollet genom att det har funktioner på en låg nivå tillåter den enskilde
designern att själv lägga till funktionalitet såsom exempelvis sändscheman, det är bland annat denna
strategi som lett till CAN´s stora framgång.
Rymdbolaget har fått i uppdrag av Rymdstyrelsen att presentera ett förslag till design för en eventuell
framtida satellit, STEAM, vars uppgift kommer att bli att mäta växthusgaser i atmosfären i en cirkulär,
solsynkron bana 700 km över jordytan. Rymdbolaget avser att i STEAM uppgradera CAN-bussen till
en buss som inte bara passar STEAM´s mission samt eliminerar ovan nämnda svagheter, utan även
kan tänkas i framtida generationer av satelliter.
Detta examensarbete avser utreda huruvida det är möjligt att delvis eller helt ersätta nuvarande CANbuss
med en alternativ buss, alternativt komplettera CAN-bussen med mjukvara, i syfte att tillgodose
framtida behov.