關(guān)于MATLAB 和 Simulink 在空間系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用分析和介紹

MATLAB 和 Simulink 使航空航天工程師能夠加快開發(fā)流程，改善團(tuán)隊(duì)間的溝通。系統(tǒng)和子系統(tǒng)工程師可以使用 MATLAB 和 Simulink 執(zhí)行以下操作：

在時(shí)域中執(zhí)行基于要求的任務(wù)驗(yàn)證

使用多學(xué)科航天器模型運(yùn)行系統(tǒng)級統(tǒng)計(jì)模擬方法 (Monte-Carlo) 仿真

執(zhí)行權(quán)衡研究，以進(jìn)行航天器定型和硬件選擇

分析航天器遙測和有效載荷數(shù)據(jù)

設(shè)計(jì)詳細(xì)的制導(dǎo)、導(dǎo)航和控制 (GNC) 算法

創(chuàng)建光伏 (PV) 發(fā)電子系統(tǒng)模型并設(shè)計(jì)電力電子元件

分析射頻和數(shù)字通信子系統(tǒng)以及在 FPGA 上部署算法

生成符合航天工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式 C 和 C++ 代碼

執(zhí)行飛行軟件驗(yàn)證和確認(rèn)

技術(shù)資源

太空任務(wù)中的機(jī)器學(xué)習(xí)：

視覺傳感技術(shù)的顛覆者

下載白皮書，了解視覺傳感技術(shù)與機(jī)器學(xué)習(xí)融合對航天工業(yè)產(chǎn)生的影響，包括：

視覺傳感技術(shù)成為提高航天器自主性的有力推動(dòng)因素

太空站運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí)的趨勢如何影響航天器人工智能 (AI)

如何利用 MATLAB和 Simulink程序以專注于高抽象層設(shè)計(jì)

制導(dǎo)、導(dǎo)航和控制 (GNC)

借助 MATLAB 和 Simulink，控制工程師可以在實(shí)施前使用受控對象模型測試其控制算法，因此無需借助昂貴的原型，也能開發(fā)出復(fù)雜的設(shè)計(jì)?？梢葬槍Χ鄠€(gè)物理配置（如衛(wèi)星設(shè)計(jì)的公共總線架構(gòu)）進(jìn)行設(shè)計(jì)。工程師可以在同一個(gè)環(huán)境內(nèi)開展以下工作：

構(gòu)建并共享 GNC 模型

對控件和機(jī)械設(shè)計(jì)更改的系統(tǒng)級效果進(jìn)行整合和仿真

復(fù)用生成的飛行代碼和測試用例

使用現(xiàn)有設(shè)計(jì)和工具整合新的設(shè)計(jì)

動(dòng)力系統(tǒng)

動(dòng)力系統(tǒng)工程師可以使用 MATLAB 和 Simulink 執(zhí)行多種任務(wù)，例如，運(yùn)行仿真以進(jìn)行任務(wù)動(dòng)力曲線分析，預(yù)測電池老化對系統(tǒng)造成的影響，以及執(zhí)行電氣元件（如 DC-DC 變流器）的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。

使用提供的模塊，或者根據(jù)設(shè)計(jì)需求創(chuàng)建自定義模塊，可以快速創(chuàng)建電氣元件和系統(tǒng)（如太陽能電池陣列和電壓調(diào)節(jié)器）模型。工程師便可對模型進(jìn)行仿真，求解相關(guān)的復(fù)雜方程組，而無需編寫低級代碼，而且還能夠立即查看結(jié)果。另外，還可以在模型中添加熱效應(yīng)和姿態(tài)效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)在一個(gè)環(huán)境中執(zhí)行多域仿真。

通信系統(tǒng)

通信系統(tǒng)工程師將 MATLAB 和 Simulink 作為一個(gè)通用設(shè)計(jì)環(huán)境，在其中開發(fā)、分析和實(shí)施航天器的通信系統(tǒng)。工程師可以使用 MATLAB 和 Simulink 創(chuàng)建信號鏈元件（包括射頻、天線和數(shù)字元件）原型。然后將多個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作組合成一個(gè)系統(tǒng)級可執(zhí)行模型。

工程師能快速了解系統(tǒng)級缺陷，并檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室中難以出現(xiàn)的假設(shè)情況。隨著設(shè)計(jì)的成熟，工程師可以自動(dòng)針對嵌入式處理器生成 C 代碼或針對 FPGA 生成 HDL 代碼。

系統(tǒng)工程

系統(tǒng)工程師使用 MATLAB 和 Simulink 執(zhí)行動(dòng)態(tài)分析。他們可以使用可執(zhí)行的多域航天器和地面系統(tǒng)模型進(jìn)行要求確認(rèn)和驗(yàn)證，提供有關(guān)系統(tǒng)級行為和性能的信息，而這僅靠靜態(tài)分析是無法實(shí)現(xiàn)的。

系統(tǒng)工程師能夠跟蹤高級規(guī)格的要求，監(jiān)測要求在設(shè)計(jì)中的詳細(xì)執(zhí)行情況，以及在自動(dòng)生成的源代碼中跟蹤要求。能夠?qū)⒁笥成涞綔y試用例，并在執(zhí)行測試用例時(shí)自動(dòng)測量要求的覆蓋范圍。

另外，系統(tǒng)工程師還能針對設(shè)計(jì)文檔和測試創(chuàng)建定制的自動(dòng)化報(bào)告。

航空軟件工程標(biāo)準(zhǔn)遵從性

航空航天和軟件工程師需要遵循其流程適用的各種標(biāo)準(zhǔn)。借助 MATLAB 和 Simulink，工程師能夠遵循世界各地采用的標(biāo)準(zhǔn)，如 NPR 7150.2（NASA 軟件工程要求）和 ECSS-E-40（歐洲空間標(biāo)準(zhǔn)化合作組織、空間工程軟件）。

工程師可以運(yùn)行基于要求的單元測試，并通過自動(dòng)化建模標(biāo)準(zhǔn)檢查確保飛行軟件算法已準(zhǔn)備就緒。然后，可以自動(dòng)從模型生成 C 和 C++ 代碼，并使用靜態(tài)代碼分析、形式方法和代碼審查功能檢查是否遵循 MISRA 等標(biāo)準(zhǔn)。

另外，還可以證明不存在運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤，并自動(dòng)執(zhí)行代碼檢查。工程師可以在每一步自動(dòng)生成認(rèn)證工件，包括軟件設(shè)計(jì)文檔、指標(biāo)和要求。

對 CubeSat 衛(wèi)星進(jìn)行建模、仿真和可視化

利用 Aerospace Blockset的 CubeSat 仿真庫，您可以對 CubeSat 衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力學(xué)進(jìn)行建模、仿真、分析和可視化。要開始進(jìn)行 CubeSat 仿真，您可以使用該庫準(zhǔn)備就緒的仿真示例或模型模板。在 MATLAB 桌面的附加功能資源管理器中使用搜索詞“CubeSat”查找并安裝該庫。