The role of computational steering in space engineering activities assisted by modelling and simulation

• Main Author: Leandro Toss Hoffmann
• Other Authors: Leonel Fernando Perondi
• Language: English
• Published: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) 2014
• Online Access: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21b/2014/09.24.16.28

Nowadays, computational simulation has a fundamental role on supporting engineering activities across the life cycle of a space mission. As a consequence, the pursuit for leaner processes and flexible tools has been the focus of numerous investigations in the system engineering and simulation fields. In this direction, the current work presents a novel approach for designing and conducting scenario of spacecraft simulation, envisaging the improvement of space engineering practices by employing computational steering methods. In the context of a scientific application, steering is a technique to enhance the level of user interaction in a computational system in order to allow a specialist to actively guide the course a simulation, by on-line changing model parameters and visually monitoring the effects on the scenario. In order to achieve such level of interactivity, in this work, an advanced simulation facility is proposed to combine state of art concepts on satellite simulation and the most relevant features of computational steering. The benefits of applying these concepts in the development of space systems are demonstrated in case studies inspired in real life problems, such as the verification and validation of a piece of flight software, commonly adopted to determine the direction of Sun on-board the spacecraft. The results have shown that the improvement of user interactivity in the spacecraft simulation is a promising approach to deal with geometrically complex scenarios and problems with high number of parameters, thereby contributing to streamline manifold space engineering processes. === Hoje em dia, a simulação computacional tem um papel fundamental no apoio às atividades de engenharia ao longo de todo o ciclo de vida de uma missão espacial. Como consequência, a busca por processos mais enxutos e ferramentas flexíveis tem sido o foco de inúmeras investigações nas áreas de engenharia de sistemas e simulação. Neste sentido, o presente trabalho apresenta uma nova abordagem para a concepção e condução de cenários de simulação de plataformas orbitais, visando à melhoria das práticas de engenharia espaciais por meio do emprego de métodos de esterçamento computacional. No contexto de aplicações científicas, esterçamento é uma técnica para melhorar o nível de interação do usuário em um sistema computacional de modo a permitir que um especialista possa guiar ativamente o curso de uma simulação, alterando parâmetros de modelos em tempo de execução e monitorando visualmente os efeitos no cenário. De maneira a atingir tal nível de interatividade, neste trabalho um ambiente avançado de simulação é proposto para combinar conceitos do estado da arte em simulação de satélite e as características mais relevantes de esterçamento computacional. Os benefícios da aplicação desses conceitos no desenvolvimento de sistemas espaciais são demonstrados em estudo de casos inspirados em problemas reais, tais como a verificação e validação de um artefato de software de voo, comumente empregado na determinação da direção do Sol a bordo da espaçonave. Os resultados mostraram que a melhoria da interatividade do usuário na simulação de satélites é uma abordagem promissora para se lidar com cenários geometricamente complexos e problemas com elevado número de parâmetros, contribuindo assim para tornar mais ágeis diversos processos de engenharia espacial.