MISIÓN CORE C3

Fecha de Inicio de Actividades: 10 de enero de 2012

Fecha de Fin de Actividades: Primer ciclo finalizado en 05 de Junio de 2012, Actualmente se trabaja en el Segundo ciclo

Fecha de Lanzamiento: 05 de Junio de 2012

Hora de Lanzamiento: de 14:30 a 18:20 GMT - 5

Lugar de Lanzamiento: Marandúa - Vichada Colombia

Integrantes de la Misión:

GRUPO MOOSAS-C3

Departamento de Ingeniería de Sistemas y Computación.

  • Director de Misión: Phd. Ing.Sist Dario Ernesto Correal Torres, Profesor Asistente
  • Líder de Misión: Rolando Andrés Amarillo Pérez Ing.Sist (EST)
  • Líder de Equipo: M.Sc. Ing.Sist Gilberto Pedraza García, Dr (EST)
  • Líder de Equipo: Ing.Sist. Juan Sebastián Urrego Escobar, M.Sc (EST)
  • Ingeniero Investigador: Ing.Mec Santiago Felipe Arteaga Martín, Ing.Sist (EST)
  • Ingeniero Investigador: Bernardo Jose Macias Lamprea Ing.Sist, Ing.Ind (EST)
  • Ingeniero Investigador: Pedro Guillermo Feijoo Garcia Ing.Sist, Ing.Mec (EST)

Objetivos Generales:

Diseñar, especificar e implementar una arquitectura de los componentes significativos de un sistema de monitoreo, transmisión y control remoto de misiones aeroespaciales no tripulada del Proyecto Uniandino Aeroespacial (PUA).

El resumen de los objetivos específicos de este ciclo del proyecto son:

  1. Identificar y especificar las variables significativas (jerarquía, rangos, frecuencias, amplitudes, canales, etc.) del fenómeno mecánico durante las misiones aeroespaciales que permitan monitorear o controlar un vehículo o misión.
  2. Generar un documento arquitectural que especifique los motivadores de negocio, las restricciones, los escenarios de operación, atributos de calidad, puntos de vistas arquitecturales, experimentos y demás aspectos relevantes para una correcta respuesta del sistema durante su ejecución.
  3. Diseñar, especificar y ejecutar experimentos tecnológicos (prototipos) que permitan integrar con respecto a los atributos de calidad identificados el Hardware y Software disponibles en las misiones PUA con el fin de satisfacer las necesidades referentes a los Stakeholders.
  4. Implementar como primera etapa del sistema, un prototipo funcional basado en la arquitectura propuesta que automatice y sistematice el proceso de experimentación de motores en el banco de pruebas PUA y la plataforma en tierra de manera segura, remota y en tiempo real.

Desarrollo del Proyecto:

Las soluciones actuales para el problema de manejo de información en las diferentes etapas de la misión (pre-vuelo, vuelo y pos-vuelo) son sistemas que combinan equipos físicos en los vehículos y fuera de ellos como también diversos componentes lógicos implementados dentro de computadores y controladores electrónicos [16, 17].

Objetivos para el Lanzamiento

Los objetivos específicos del proyecto son los siguientes:

  1. Optimizar el monitoreo y control de los indicadores físicos característicos de una Misión Aeroespacial.
  2. Permitir un alto nivel de seguridad frente a la información procesada y trasmitida en la ejecución de la misión
  3. Ofrecer una alta disponibilidad de recursos computacionales frente al monitoreo de informas e imprevistos de ejecución.

Diseño y Simulaciones

El sistema de comando y control de misión del grupo PUA es un proyecto universitario que busca automatizar, sistematizar, mejorar el tiempo en la recopilación de información, el monitoreo, control y la toma de decisiones de críticas de procesos y protocolos experimentales en las misiones.

El sistema se divide básicamente en tres partes principales:

La primera sección comprende la instrumentación y las computadoras a bordo de los vehículos de prueba y misiones realizadas. Estos recopilarán y transmitirán información del ambiente (velocidad de viento, temperatura, nivel de ruido, etc.), monitorearán el estado de los componentes (válvulas, tubería, cableado, etc.) y controlarán los periféricos necesarios para el cumplimiento de los objetivos de la misión (ignición de motor, control de válvulas, corte de potencia a los componentes, etc.). Además de recopilar la información sustancial para los objetivos de los experimentos (presión de cámara, temperatura de combustión, velocidad de flujo, fuerza de empuje, altura de vuelo, etc.).

La segunda sección del sistema está instalada en la base de lanzamiento o plataforma en tierra, que será utilizada como una de varias estaciones intermedias para la información que va y viene entre el vehículo y el centro de comando. Aparte de esto, las plataformas en tierra monitorearán y procesarán la información de las condiciones del área de lanzamiento y del propio vehículo dándole al personal cercano la información necesaria para el correcto desarrollo de las misiones.

Por último está la sección del centro de comando, que recibe la información de la plataforma en tierra, del vehículo de pruebas y de otros lugares (lecturas de radar en tierra, informes meteorológicos, informes de vigías, etc.) y las despliega a los diferentes controladores y al jefe de misión, de tal manera que puedan utilizar ésta información para seguir el protocolo experimental y cumplir con los objetivos de la misión. Por otra parte, el centro de comando sirve como centro de difusión de información a invitados y otras entidades tales como canales de televisión, estaciones de radio, portales de internet y otras instituciones universitarias que estén interesados en seguir el desarrollo de las misiones.

Además, la conexión entre estas cuatro secciones del sistema (vehículo experimental, plataforma en tierra y centro de comando, instituciones externas) debe ser principalmente de naturaleza inalámbrica, de carácter simultáneo, seguro y controlado de tal forma que permita una correcta ejecución de las misiones de manera sistemática y repetitiva, poniendo por encima la seguridad de los controladores, personal en tierra e invitados a la plataforma de lanzamiento.

De la misma manera el jefe de misión, los controladores y el personal en tierra deberán recibir la información pertinente para cada uno de ellos de manera oportuna (vía radio, video u otro tipo despliegue de información), lo que les permitirá tomar decisiones y acciones que contribuyan al buen desarrollo de la misión.

Por último debido a la sensibilidad de la información transmitida y persistida por el sistema, este debe generar y mantener bitácoras de procesos, archivos de monitoreo e informes experimentales de manera segura y acorde a las regulaciones y leyes locales (Diagrama explicativo presente en la Ilustración).

Diagrama explicativo del sistema a realizar.

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Implementación y ejecución

La plataforma en tierra es solamente un medio de comunicación entre el vehículo y el centro de control y comando, y la razón de por qué su funcionamiento debe ser lo más simple posible es porque cualquier procesamiento adicional puede influir en los tiempos de respuesta que recibe el C3. Por esto la plataforma debe estar soportada en un hardware lo suficientemente robusto con capacidades altas. En este caso se usó un computador portátil de 9GB de memoria RAM y un procesador de 2.9GHz. Por otra parte, el medio de comunicación con el C3 se estableció a través de protocolo TCP-IP y por tanto es esencial que se cuente con acceso a Internet en el lugar de lanzamiento. De no ser así, la información solo es almacenada aunque no sea desplegada visualmente.

También el desacoplamiento con el componente de interacción con el vehículo permite que éste pueda ser replicado N veces por cada antena receptora con la que se cuente. Solamente que cada uno de los componentes receptores deben ser capaces de mantener comunicación con la plataforma en tierra, representando un inconveniente significativo al saber que entre cada uno hay cientos de metros de distancia. Por esta razón se planteó la posibilidad de armar una red LAN lo suficientemente amplia, delegando la tarea a hardware especializado para esto, con el que aún no se cuenta. Hay que recalcar que todo el poder computacional está centrado en el C3, que es el que recibe la información desde la plataforma en tierra y responde a peticiones de agentes sobre el estado de la misión. En la Universidad de los Andes fue destinado un servidor con esta tarea.

La plataforma de software sobre la que fue implementado todo el sistema fue una combinación entre Python 2.7 y 3.2 de 32-bits, donde como trabajo futuro, algunas partes críticas de sus componentes podrían migrar a un lenguaje de menor nivel para aumentar su eficiencia. También en la primera iteración, el componente receptor fue implementado en Labview 2010 de 32-bits, mostrando que la arquitectura puede integrar diferentes tecnologías.

Finalmente para organizar las actividades primordiales del sistema distribuido se identifican tres componentes principales del sistema (Centro de Comando, Plataforma en Tierra, Sistema de Abordo) y cuatro actividades básicas en su ejecución (Adquisición/Monitoreo de Información, Procesamiento de Información, Despliegue/Trasmisión de Información y Control/Monitoreo de Información). El árbol de utilidad optimizado para ello es el siguiente.

Árbol de Utilidad Optimizado para en centro de comando y control.

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Registro Audiovisual:

Despliegue de equipos en la zona de lanzamiento

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Toda la instrumentación, controles y telemetría fue diseñada, construida y administrada por la misión SATURN FASE-I del grupo DIEE-CMUA.

Todos los vehículos experimentales, motores y componentes fueron diseñados, construidos y manufacturados por las misiones SENECA II y SENECA III del grupo LATEMM-GEAA.

Prueba del motor PUA L1-6S-2000N.

Prueba de motor visto desde la cámara 1:

Prueba estática de motor

Vídeos del lanzamiento Ainkaa-II.

Lanzamiento del vehículo visto desde la cámara 1:

Video lanzamiento No. 1

Lanzamiento del vehículo visto desde la cámara 2:

Video lanzamiento No. 2

Vídeo del lanzamiento Ainkaa-III.

Lanzamiento del vehículo visto desde la cámara 1:

Video lanzamiento No. 1

Lanzamiento del vehículo visto desde la cámara 1 extendido:

Video lanzamiento No. 2

Resultados y Conclusiones:

La arquitectura de software implementada en el prototipo, cumple con criterios de flexibilidad propuestos como atributo principal en el diseño, esto conlleva a tener una capacidad de adaptación e integración de componentes nuevos o existentes de manera rápida y eficiente.

El medio ambiente del sitio de despliegue en donde se realizan los lanzamientos no favorece la tecnología que sustenta el sistema. Los dispositivos Hardware (Equipos, antenas, etc.) se ven afectados por la temperatura, humedad y aire portador de partículas que afectan la electrónica y el desempeño de los dispositivos, por lo que es necesaria la adquisición de equipos más robustos, como también la adaptación de un centro de comando remoto que proteja las tecnologías fabricadas y utilizadas en la zona de lanzamiento.

Frente a los resultados planteados se observa que los inconvenientes revelados no surgen a partir de los componentes diseñados, sino producto de la conectividad entre ellos mediante intermediarios externos, El lugar de lanzamiento de vehículos posee una cobertura mínima e inestable a la red de telecomunicaciones comerciales, por lo que se requiere restructurar la arquitectura de red y fortalecer los métodos de comunicaciones en este lugar con el propósito de poseer una conectividad de punto a punto mas robusta y cumplir con requerimientos de disponibilidad y accesibilidad a la información.

Referencias:

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Patrocinadores:

Esta es una lista de las organizaciones y empresas que han ayudado y hecho posible la realización de esta misión:

  • Universidad de los Andes.

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  • Indumil.

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  • Fuerza Aérea Colombiana.

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  • Fundación Natibo.

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misiones/mision7.txt · Última modificación: 2012/08/26 00:50 por sa-artea
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