Simulation und Test eines Flugsteuerungssystems mit CAN-Bus

Case Study
Simulation und Test eines Flugsteuerungssystems mit CAN-Bus
Der Kunde
Das Studierendenprojekt IFSys (Intelligentes Fliegendes
System) vom Fachgebiet für Flugmechanik, Flugregelung
und Aeroelastizität der TU Berlin entwickelt ein UAS (Unmanned Aerial System), bestehend aus dem unbemannten
Fluggerät Alexis (Airborne laboratory for experiments on
inflight systems) und einer zugehörigen Bodenstation zur
Missionsüberwachung und -steuerung. Das Projekt bietet
Studierenden verschiedener Fachgebiete die Möglichkeit
ihr in Vorlesungen erworbenes Fachwissen in der Praxis
anzuwenden und zu vertiefen.
Die Herausforderung
Implementierung eines zuverlässigen Bussystems
Der Flugversuchsträger ist mit einem automatischen Flugsteuerungssystem ausgestattet. Dieses muss aus Zulassungsgründen so ausgelegt sein, dass zu jeder Zeit die Kontrolle
über die Aktuatoren von einem Sicherheitspiloten am Boden
übernommen werden kann. Das Bussystem überträgt neben
den Stellkommandos des Flugsteuerungsrechners FCC (Flight
Control Computer) noch weitere Größen wie Stellflächenausschlag, Stromverbrauch, Spannung und Fehlermeldungen der
Aktuatoren. Dafür wird ein störunanfälliges, schnelles und
robustes Bussystem benötigt. Für Entwicklung, Simulation,
Analyse und Test der Kommunikation ist ein ausgereiftes
Softwarewerkzeug notwendig.
V1.0 6/2012 PON_CS_TU_Berlin_IFSys_DE
Die Lösung
Bus-Kommunikation mit einem vielseitigen Entwicklungswerkzeug simulieren, analysieren und testen
Die Aktuatoren kommunizieren über einen CAN-Bus mit dem
FCC. Dieser Bus erfüllt die Anforderungen an ein sicherheitskritisches System. Gegenüber anderen Bussystemen, die z.B. auf
EIA-485 aufbauen, ist der CAN-Bus mit seinen in der CAN-Hardware umgesetzten Lösungen zum Ausschluss von Bus-Kollisionen und zur Fehlerdetektion überlegen. Gleichzeitig ist dieser Bus sehr unempfindlich gegenüber elektromagnetischen
Ihr Ansprechpartner bei Vector:
Dr. Arne Bremer
[email protected]
www.avionics-networking.com
Störungen. Für Simulationen und zum Testen des Systems hat
sich als leistungsfähiges Werkzeug CANoe.CANaero bewährt.
Der Zugriff auf den CAN-Bus erfolgte zuverlässig über die Interface Hardware CANcaseXL.
Die Vorteile
Effizient zu verlässlichen Entwicklungsergebnissen
Für Simulationen und Tests wurde ein Testaufbau (Iron Bird)
entwickelt, der dem realen Flugzeug nachempfunden und mit
dem Flugsteuerungssystem ausgerüstet ist. Mit CANoe.CANaero
führten die Projektteilnehmer an diesem Aufbau umfangreiche
Untersuchungen durch, um die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von Flugsteuerungssystem und CAN-Bus nachzuweisen:
Bodentests und Simulationen der Flugsteuerung konnten
erfolgreich abgeschlossen werden.
Die grafische Darstellung der in den CAN-Botschaften übertragenen Variablen ermöglicht die schnelle Analyse der Systemkommunikation.
Der gesamte Entwicklungsprozess konnte durch den Einsatz von CANoe.CANaero erheblich verkürzt werden. Dies führte zu einer spürbaren Einsparung von personellen und finanziellen Ressourcen.
Das Studierendenprojekt ist weiterhin sehr an einer engen Zusammenarbeit mit Vector interessiert, bspw. um mit dem Entwicklungs- und Testwerkzeug CANoe.CANaero die autonome
Flugsteuerung direkt an Bord des Fluggerätes zu überwachen.