Универсальный модульный бортовой комплекс управления OBCARM G2 NANO для космических аппаратов нанокласса
DOI:
https://doi.org/10.31489/2025N3/101-110Ключевые слова:
бортовой комплекс управления, программируемая логическая матрица, процессор, интерфейсный модуль, CubeSatАннотация
Разработана универсальная модульная бортовая система управления OBCARM G2 NANO для космических аппаратов нанокласса 3U-12U, предназначенных для связи, дистанционного зондирования Земли и Интернета вещей. OBCARM G2 NANO состоит из интерфейсного и процессорного модулей на отдельных печатных платах. Процессорный модуль на базе Zynq Ultrascale+ SoC обеспечивает поддержку управления телеметрией модуля на базе ARM TMS470 и необходимую периферию, включая 500 МБ оперативной памяти DDR4 для центрального процессора, 125 МБ оперативной памяти для программируемой логической матрицы, 125 МБ QSPI Flash для хранения полетного программного обеспечения и 128 ГБ eMMC Flash в качестве постоянного запоминающего устройства. Интерфейсный модуль содержит линии питания модулей OBC, интерфейсы системы управления и передатчика/приемника данных полезной нагрузки, а также драйверы, обеспечивающие преобразование и буферизацию данных полезной нагрузки. В OBCARM G2 NANO используется операционная система реального времени QNX для выполнения программных операций и высокопроизводительная шина AXI для взаимодействия процессорной системы с программируемой логической интегральной схемой. Для обеспечения работы подсистем космического аппарата в единой сети используется шина CAN. Габариты механического оборудования OBCARM G2 NANO, включая набор датчиков температуры и тепловой мост для отвода избыточного тепла от горячих точек, составляют 95 мм x 95 мм x 35 мм.
Библиографические ссылки
Brycetech (2025) Smallsat by the numbers. Available at: https://brycetech.com/reports/report-documents/smallsats-2025/
Kulu E. (2022) Nanosatellite Launch Forecasts 2022 - Track Record and Latest Prediction. Available at: https://digitalcommons.usu.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=5166&context=smallsat
Alipbayev K., Sarsenbayev Y., Mussina А., Nurgizat Y. (2022) Development of Onboard Control System Architecture for Nanosatellites. Eurasian Physical Technical Journal, 19, 4(42), 58 – 66. https://doi.org/10.31489/2022No4/58-66. DOI: https://doi.org/10.31489/2022No4/58-66
Sarsenbaev Y.Y., Mussina A.A., Ismailov U.M., Bychkov A.N. (2021) Patent for Utility Model, Republic of Kazakhstan № 6912, 27.12.2021.
Kulu E. (2024) Nanosats Database. Available at: https://www.nanosats.eu/
Furano G., Menicucci A. (2017) Roadmap for On-Board Processing and Data Handling Systems in Space. Springer eBooks (pp. 253–281). https://doi.org/10.1007/978-3-319-54422-9_10 DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-54422-9_10
Space Micro. Proton-600k Multi-Core Computer (2024). Available at: https://www.spacemicro.com/ products/digital-systems.html
KP Labs. Antelope (2024). Available at: https://kplabs.space/antelope/
Space Inventor. Z7000-P4 (2024). Available at: https://space-inventor.com/modules/z7000
Bogatin E. (2020) Bogatin’s Practical Guide to transmission line design and characterization for signal Integrity applications. Available at: https://ieeexplore.ieee.org/document/9118790/
Xilinx (2018) UltraScale Architecture Soft Error Mitigation Controller v3.1. PG187, San Jose, CA, USA, Available at: https://docs.amd.com/r/en-US/pg187-ultrascale-sem
Tambara L.A., Kastensmidt F.L., Medina N.H., Added N., Aguiar V.a.P., Aguirre F., Macchione E.L.A., Silveira M.a.G. (2015) Heavy Ions Induced Single Event Upsets Testing of the 28 nm Xilinx Zynq-7000 All Programmable SoC. IEEE Radiation Effects Data Workshop (REDW), 1–6. https://doi.org/10.1109/redw.2015.7336716 DOI: https://doi.org/10.1109/REDW.2015.7336716
Perez A., Otero A., De La Torre E. (2018) Performance Analysis of SEE Mitigation Techniques on Zynq Ultrascale + Hardened Processing Fabrics. Proceeding of the NASA/ESA Conference on Adaptive Hardware and Systems (AHS), 51–58. https://doi.org/10.1109/ahs.2018.8541490 DOI: https://doi.org/10.1109/AHS.2018.8541490
Anderson J.D., Leavitt J.C., Wirthlin M.J. (2018) Neutron Radiation Beam Results for the Xilinx UltraScale+ MPSoC. IEEE Radiation Effects Data Workshop (REDW), 1–7. https://doi.org/10.1109/nsrec.2018.8584297 DOI: https://doi.org/10.1109/NSREC.2018.8584297
Larouche B.P. (2008) Design, simulation, and testing of the structural separation system for the CanX-3 CanX-4/-5 nanosatellite missions. Toronto. Available at: http://hdl.handle.net/1807/119907
Brewer C., Franconi N., Ripley R., Geist A., Wise T., Sabogal S., Crum G., Heyward S., Wilson C. (2020) NASA SpaceCube Intelligent Multi-Purpose system for enabling remote sensing, communication, and navigation in mission architectures. Available at: https://ntrs.nasa.gov/api/citations/20205005819/downloads/SSC20-VI-07-SC_Mini_Submitted.pdf
Raje S.M., Goel A., Sharma S., Aggarwal K., Mantri D., Kumar T. (2019) Development of on board computer for a nanosatellite. Proceeding of the 68th International Astronautical Congress (IAC). https://doi.org/10.48550/arxiv.1911.11225
AAC Clyde Space (2025) SIRIUS-OBC-LEON3FT. Available at: https://www.aac-clyde.space/what-we-do/space-products-components/command-data-handling/smallsat-sirius-obc
GOMSpace (2025) Versatile Onboard Computer for Cube, Nano and Microsat missions. Available at: https://gomspace.com/shop/subsystems/command-and-data-handling/nanomind-a3200.aspx
