ナノサットMOフレームワーク
ナノサットMOフレームワーク
原作者欧州宇宙機関とグラーツ工科大学
リポジトリ
プラットフォーム小型衛星
タイプソフトウェアフレームワーク
Webサイトnanosat-mo-framework .github .io

NanoSat MO Framework (NMF) は、CCSDS ミッション運用サービスに基づく小型衛星用のオープンソース ソフトウェアフレームワークです。

このフレームワークは、地上から操作可能なアプリ形式の宇宙ソフトウェアの開発をサポートします。NanoSat MOフレームワークは、衛星ミッションにおけるアプリの開発、配布、展開を容易にすることで、ミッションをサポートします。[ 1 ]

NanoSat MOフレームワークは、衛星の監視と制御を容易にし、ソフトウェア管理のための一連のサービスも提供し、搭載アプリを地上から遠隔でインストール、アンインストール、アップグレードすることを可能にします。[ 2 ]

ナノサットMOフレームワークは現在、ESAのOPS-SATミッションに搭載されており、ESAのPhi-Sat-2ミッションと統合されています。[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]

歴史

ナノサットMOフレームワークの開発は、欧州宇宙機関（ESA）が小型衛星の開発と運用を支援するための標準化されたソフトウェアフレームワークの必要性を認識した2014年後半に開始されました。このプロジェクトの当初の目標は、今日のスマートフォン技術に着想を得たCCSDSミッション運用サービスに基づくナノサット用ソフトウェアフレームワークを構築し、これらの衛星を軌道に乗せるために必要な時間とコストを削減することでした。この研究開発は、欧州宇宙機関（ESA）がグラーツ工科大学と共同で実施しました。[ 2 ]

その後数年間にわたり、NanoSat MOフレームワークは、宇宙産業と学術界の幅広い関係者からの意見を取り入れながら、大幅な開発とテストが行​​われました。このフレームワークはモジュール式で柔軟性の高い設計となっており、宇宙ミッションにおいて、それぞれの要件に合わせて容易にカスタマイズすることが可能です。2017年には、NanoSat MOフレームワークの最初のバージョンがオープンソースソフトウェアとしてリリースされ、宇宙産業と学術界が自由に利用できるようになりました。[ 6 ]

NMFは、2019年12月18日に打ち上げられた欧州宇宙機関（ESA）のOPS-SATミッションに搭載され、初めて宇宙に打ち上げられました。OPS-SATは、宇宙ミッションの新技術をテストし、宇宙システムの検証と妥当性確認のためのテストベッドとして機能するように設計されたキューブサットです。OPS-SATミッション中、NMFは、宇宙船上でソフトウェアアプリを展開して実行する機能、他の搭載システムやセンサーと対話する機能、データの取得、保存、ダウンリンク転送を実行する機能など、さまざまな機能を実証するために使用されました。ミッションは成功し、NMFは宇宙ソフトウェアと運用のエンドツーエンドのオーケストレーションにおける有効性と有用性を実証しました。[ 7 ]

2020年、NanoSat MOフレームワークが、ESAの次期Phi-Sat-2ミッションでの利用に選定されました。このミッションでは、地球観測を目的として、衛星上で直接人工知能（AI）を実行します。NanoSat MOフレームワークは、AIアプリの開発を促進し、開発、展開、運用を含むライフサイクル全体をサポートします。[ 5 ]

アーキテクチャ仕様

NanoSat MOフレームワークはCCSDSミッション運用サービスアーキテクチャ上に構築されているため、トランスポート非依存、マルチドメイン、プログラミング言語非依存といったCCSDSの特性を継承しています。さらに、特定の衛星プラットフォームにも依存しません。[ 3 ]

ソフトウェアフレームワークには5つのMOサービスセットが含まれています。最初の3つはCCSDSによって標準化されており、残りの2つはカスタムインターフェースです。[ 2 ]

  • COMサービス
  • 共通サービス
  • 監視および制御サービス
  • プラットフォームサービス
  • ソフトウェア管理サービス
  • ミッションプランニングサービス[ 8 ]

NanoSat MOフレームワークは2つのセグメントに分かれています。1つ目は、従来の宇宙船システムと同様に「地上セグメント」です。2つ目は「NanoSatセグメント」です。これは宇宙セグメントに相当しますが、フレームワークの対象が小型衛星であるため、より専門的な名前が付けられています。NMFコンポジットは、特定の目的のために特化され、NanoSatセグメントまたは地上セグメントに展開される相互接続されたサービスで構成されるソフトウェアコンポーネントです。NMFコンポジットは、既存のサービスを再利用し、それらを組み合わせて高度なソリューションを構築することを推奨するSOAのサービス構成可能性設計原則に基づいています。NMFコンポジットの命名規則は、<セグメント> MO <目的>です。[ 2 ]

定義された NMF 複合セットは次のとおりです。

  • ナノサットMOモノリシック
  • ナノサットMOスーパーバイザー
  • NanoSat MOコネクタ
  • 地上MOアダプター
  • 地上MOプロキシ

NMF コンポジットの目的は、エンドツーエンドのシナリオで相互運用可能な新しいソフトウェア ソリューションを迅速に開発できるようにする、事前に構築されたコンポーネントを提供することです。

NanoSat MOフレームワークは、NMFアプリをNanoSat MOフレームワークに基づくオンボードソフトウェアアプリケーションとして定義しています。NMFアプリは、NanoSat MOコネクタコンポーネントをソフトウェアアプリケーションに統合することで開発できます。NMFアプリは、NanoSat MOスーパーバイザーコンポーネントによって起動、監視、停止、および/または強制終了できます。[ 2 ]

Javaでのリファレンス実装

Java実装
開発者欧州宇宙機関とグラーツ工科大学
初回リリース2017年12月18日[ 6 ] ( 2017-12-18 )
リポジトリ
プラットフォームジャワ
ライセンス欧州宇宙機関パブリックライセンス - v2.0 [ 9 ]
Webサイトgithub.com / esa

このリファレンス実装は、 NanoSat MOフレームワークの仕様をJavaプログラミング言語で具体的に実装したものです。インターフェースにおける問題、エラー、曖昧さを発見するために使用されました。実装は成熟しており、最初のバージョンはオンラインで公開されています。[ 2 ]

NanoSat MOフレームワークに基づくソフトウェア開発を容易にするために、ソフトウェア開発キット（SDK）が用意されています。NMFアプリはJava（プログラミング言語）で記述されており、Apache Mavenが前提条件となっています。[ 10 ]プロジェクトのソースコードといくつかのリリースバージョンはGitHubから入手できます。

Javaでのリファレンス実装は現在、欧州宇宙機関によってメンテナンスされており、オープンソースの欧州宇宙機関パブリックライセンスの下で無料でオンライン（ GitHub上）で入手可能です。 [ 11 ] [ 9 ]

NMF SDK

NanoSat MOフレームワークソフトウェア開発キット（NMF SDK）は、NanoSat MOフレームワークを使用したアプリケーションの作成を容易にする開発ツールとソフトウェアソースコードのセットです。[ 12 ]

構成は次のとおりです。

  • NMF Groundソフトウェア開発のデモ
  • NMFアプリのデモ
  • 消費者テストツール（CTT）
  • NMF パッケージ アセンブラ
  • NMFプレイグラウンド（衛星シミュレータ付き）
  • ドキュメント

NMF SDK は、NMF を使用してアプリケーションを開発したいソフトウェア開発者にとっての出発点となります。

衛星ミッション

NanoSat MOフレームワークは、高度なモジュール性と柔軟な構成性を備えており、様々なミッションの特定のニーズに合わせてカスタマイズできます。また、相互運用性も考慮されており、様々な衛星プラットフォームと連携できます。

通常、NMFをミッションに統合するための開発活動には、特定のミッション向けのプラットフォームサービスの実装と、NanoSat MOスーパーバイザーのカスタマイズが含まれます。地上とのカスタムまたはカスタマイズされたデータ交換（トランスポート）を使用する場合は、トランスポートバインディングを実装する必要があります。[ 2 ]

次のミッションは NanoSat MO フレームワークを使用しています (または使用する予定です)：Phi-Sat-2、およびOPS-SAT。

ファイサット2

Phi-Sat-2は、欧州宇宙機関（ESA）の資金提供を受け、Open Cosmosによって開発された小型衛星ミッションです。Phi-Sat-2ミッションの特徴の一つは、衛星に搭載された人工知能プロセッサを使用することです。このプロセッサは、衛星搭載カメラで撮影された地球の画像を処理するために使用されます。

Phi-Sat-2ミッションは、ミッション運用にNanoSat MOフレームワークを使用しています。このフレームワークは、AIソフトウェアをAIアプリとしてバンドルしており、地上から容易に開発、展開、運用できます。NanoSat MOフレームワークの使用により、Phi-Sat-2ミッションチームは開発プロセスを合理化し、ミッションの科学的目標に集中することができます。[ 5 ]

OPS-SAT

ESAのOPS-SATミッション向けの実装は、ソフトウェアフレームワークの飛行検証を目的として開発されました。OPS-SATは、欧州宇宙機関（ESA）が製造し、2019年12月に打ち上げられたCubeSatで、衛星がより強力な搭載コンピュータを搭載することで実現するミッション制御機能の向上を実証することを目的としています。[ 13 ]例えば、OPS-SATの実験者は、NMF SDKを使用して、地上および/または宇宙で実行可能なソフトウェアを迅速に開発できます。NanoSat MOフレームワークアプリは、テレメトリの公開、テレコマンドの受信、OPS-SATのGPSデバイスへのアクセスが可能です。[ 13 ]

ソフトウェアシミュレータ

ソフトウェアシミュレーターは実際のミッションではありません。NMFアプリの開発およびテスト段階でシミュレーションデータを提供するために、NMF SDKの一部として開発されました。

参考文献

  1. ^ Coelho, Cesar; Koudelka, Otto; Merri, Mario (2017). 「NanoSat MOフレームワーク：OBSWがアプリになるとき」. 2017 IEEE Aerospace Conference . pp.  1– 8. doi : 10.1109/AERO.2017.7943951 . ISBN 978-1-5090-1613-6. S2CID  9033794 .
  2. ^ a b c d e f g Coelho, César (2017). 「CCSDSミッション運用サービスに基づくナノ衛星向けソフトウェアフレームワークとESAのOPS-SATミッション向けリファレンス実装」博士論文. 2018年1月10日閲覧。
  3. ^ a bコエーリョ、セザール;クーデルカ、オットー。メリ、マリオ (2016)。 「NanoSat MO フレームワーク: オンボード ソフトウェアの移植性の実現」。SpaceOps 2016 カンファレンス。土井: 10.2514/6.2016-2624。ISBN 978-1-62410-426-8。{{cite book}}:|journal=無視されました (ヘルプ)
  4. ^ Coelho, César; Merri, Mario; Koudelka, Otto; Sarkarati, Mehran (2016-09-09). 「NanoSat MOフレームワークによるOPS-SAT実験のソフトウェア管理」 . AIAA Space 2016.バージニア州レストン：アメリカ航空宇宙学会. doi : 10.2514/6.2016-5301 . ISBN 978-1-62410-427-5。
  5. ^ a b c [1]、Phi-Sat-2：地球観測のための搭載AIアプリ - SPACE AND ARTIFICIAL INTELLIGENCE 2021 カンファレンス
  6. ^ a b [2]、NanoSat MOフレームワークの最初のリリース
  7. ^ [3]、 OPS-SAT-2光学宇宙実験室：現状、課題、機会
  8. ^ 「ミッションプランニングサービス — Nanosat MO Framework 2.1.0-SNAPSHOTドキュメント」 . nanosat-mo-framework.readthedocs.io . 2022年5月7日閲覧。
  9. ^ a b "LICENSE" . GitHub . 2017年12月31日閲覧。
  10. ^ NanoSat MO Framework、欧州宇宙機関、2022年4月30日、 2022年5月7日閲覧
  11. ^ NanoSat MO Framework、欧州宇宙機関、2022年9月13日、 2022年10月3日閲覧
  12. ^ 「NanoSat MOフレームワーク：CCSDSミッション運用サービスを使用してナノ衛星のプラットフォームを詳細に調査する」第68回国際宇宙会議（IAC） 2017年。 2018年1月10日閲覧。
  13. ^ a b "ESAW 2017" (PDF) . ESA . 2017年6月20日. 2017年12月23日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。 2017年12月19日閲覧。
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