La
conception du CMP
Les fonctions du CMP
L'architecture
matérielle et logicielle du CMP
Les échanges
Le satellite SPOT 4 est destiné à assurer, à partir de 1998, la continuité de la
mission d'Observation de la Terre de la filière SPOT, commencée en 1986 avec SPOT 1.
Comme ses prédécesseurs, SPOT 4 sera géré par l'établissement de Toulouse du CNES,
tant en ce qui concerne la mise en œuvre de la plate-forme et des passagers que la
programmation des deux instruments de prise de vue constituant la charge utile du
satellite.
C'est au Centre de Mise et Maintien à Poste (CMP) qu'incombera la mission de
"piloter" le satellite : de sa mise sur orbite à son exploitation qui doit
durer 5 ans.
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Le CMP a été conçu et développé par le CNES, à partir des exigences communes aux
satellites utilisant la même plate forme que SPOT 4. Elles se retrouvent dans ses
caractéristiques générales :
- le CMP est bi-satellite, c'est-à-dire capable de contrôler simultanément deux
satellites de la famille SPOT.
- en routine il est opéré par un seul opérateur et, pour ce faire, il intègre un haut
niveau d'automatisme.
- ses composants, matériels et logiciels, ont une pérennité de 13 ans.
Les développements logiciels ont démarré en 1990. Ils ont été délégués par le
CNES à des industriels français, italiens et belges.
Les logiciels du CMP ont été développés en langages C, C++, FORTRAN et en ADA. Au
total cela représente l'écriture de 600 000 instructions.
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Trois entités aux attributions différentes composent le CMP :
- reçoit du satellite la télémesure de servitude,
c'est-à-dire la valeur télémesurée de paramètres de surveillance (courants, tensions,
températures, états, etc...) et contrôle, après transformation, leur valeur physique
par rapport à des plages de variation aux limites ou à des états autorisés,
- visualise ces paramètres sur des écrans de contrôle, les synoptiques, sous forme de
valeurs physiques, courbes ou représentations symboliques et signale leur état de
surveillance (normal ou non) par un codage de couleur,
- reçoit les mesures de localisation effectuées par les stations
de contrôle, c'est à dire les mesures de distance, d'angle ou d'effet Doppler ;
elles serviront à calculer la position du satellite,
- envoie des commandes au satellite destinées à
programmer les équipements de prises de vue, à ajuster son attitude et sa position sur
orbite, ou à gérer les équipements.
Le CCS est conçu pour effectuer ces actions simultanément.
Exemples de synoptiques
(cliquez sur les images pour un agrandissement ; environ 60 koctets)
Les synoptiques permettent de surveiller l'état
des équipements.
(cliquez sur l'image pour une animation. 808 koctets)
- le Centre de Gestion des Servitudes
(CGS) est chargé des traitements en temps différé. Il est composé de plusieurs
sous-systèmes logiciels chargés d'analyser les données recueillies et archivées lors
des passages en visibilité et de préparer en conséquence les commandes pour les
passages suivants. Les tâches assurées sont les suivantes :
- le contrôle de l'orbite et de l'attitude du satellite : le rôle
essentiel de ce sous-système consiste à déterminer et réactualiser les paramètres de
l'orbite à partir des mesures de localisation et de
programmer en conséquence les équipements de contrôle d'attitude
du satellite. Il surveille l'évolution de l'orbite pour prévoir et calculer les
manœuvres nécessaires à son maintien à
poste.
A partir des paramètres d'orbite réajustés, il génère quotidiennement les
éphémérides prédites (couples position-vitesse du satellite calculés toutes les 3
minutes) nécessaires pour la préparation de la programmation des missions embarquées,
et les dates des prochains passages en visibilité des stations de contrôle et de
commande.
C'est également ce sous-système qui, à partir des données de télémesure, établit la
correspondance entre l'horloge du calculateur de bord et le temps universel pour la
datation des commandes du satellite.
Les paramètres d'orbite et les information de correspondance des temps sont diffusées à
toutes les entités du système SPOT au rythme de deux fois par
jour.
- le suivi des équipements du satellite et de ses logiciels. C'est le
sous-système le plus critique du CGS dans le sens où il est le seul capable de créer
les commandes nécessaires à la remise en état des équipements et du logiciel de vol du satellite
(investigation de pannes sur des équipements, basculement sur des équipements
redondants, gestion des mémoires du calculateur bord, modification du logiciel de vol).
Il intervient très peu quand tout fonctionne bien, mais il est vital dès qu'une
opération critique est engagée. Il nécessite un niveau de validation très important.
- l'exploitation d'une banque de données technologiques recueillant
toutes les données et permettant le suivi du satellite pendant toute sa vie. Ce
sous-système assure un archivage de toute la télémesure reçue, de toutes les commandes
envoyées au satellite et de toutes les activités réalisées par le CMP depuis le
lancement. Il est doté de moyens de consultation de toutes ces données et de traitements
sophistiqués des paramètres de la télémesure. Mensuellement, il élabore un bilan de
fonctionnement de tous les équipements bord (utilisation sur le mois écoulé,
utilisation depuis le tir, extrapolation à des horizons divers : 1 an, 5 ans,....). C'est
la mémoire technique de la vie de l'exploitation.
- la génération des commandes des prises de vue des instruments optiques.
En routine d'exploitation, le programme de travail de la charge utile HRVIR est élaboré
quotidiennement pour le lendemain par le Centre de Programmation
et transmis au CMP. Ce sous-système est chargé de son contrôle vis à vis des
ressources de la charge utile et de ses règles de bon fonctionnement (respect des modes
de prises de vue, incluant les modes d'utilisation de PASTEL, de
leur enchaînement, et respects des règles d'utilisation des équipements,...).
Dans certains cas particuliers (investigations technologiques typiquement) il est capable
d'élaborer lui-même un programme de travail, toujours dans le respect des règles de
fonctionnement des équipements de la charge utile. Il produit également le plan de
réception des images associé au plan de travail de la charge utile. Enfin, de façon à
assurer un suivi à court et long terme de l'utilisation de la charge utile, il réalise
des bilans statistiques de son fonctionnement.
- le contrôle de l'acquisition des prises de vue programmées. Ce
sous-système recueille toutes les informations de toutes les entités participant à
l'acquisition de chaque prise de vue : de sa programmation au Centre
de Programmation, à son exécution à bord du satellite, jusqu'à sa réception par
les stations de réception des
images et enfin à son archivage au centre de pré
traitement. Ainsi, par comparaison entre les prises de vue programmées (prévues) et
les prises de vues réellement archivées, il peut identifier les causes de
dysfonctionnement dans le système (panne en station, panne satellite,...). Le Centre de
Programmation en est averti et peut alors reprogrammer la prise de vue en défaut.
- le contrôle et la programmation des passagers de SPOT 4. Les passagers embarqués sur SPOT 4 nécessitent une prise en compte
plus ou moins complexe par le CMP.
Ainsi, les passagers DORIS et POAM III
sont exploités par un segment sol dédié chargé de leur programmation et le CMP n'a
qu'un rôle de contrôle et de surveillance à assurer.
PASTEL, ESBT, PASTEC
et le répondeur radar sont constitués d'équipements nécessitant une mise en œuvre
plus ou moins complexe et sont contrôlés comme les autres équipements du satellite.
Cependant PASTEL de par sa vocation est intégré comme ressource dans la programmation de
la charge utile HRVIR. A ce titre le CMP rentre dans la boucle de réservation et de
programmation de cette ressource.
Il en est de même pour ESBT considéré comme ressource supplémentaire de transmission
de la télémesure de servitude pour les besoins propres du CMP. A ce titre le CMP rentre
dans la boucle de programmation de la ressource ESBT.
PASTEC recueille les enregistrements de plusieurs expériences. Le rôle du CMP consiste
alors à programmer ces expériences en tenant compte des possibilités d'enregistrement
et de transmission des données. L'ensemble nécessite une prévision de l'activité sur
plusieurs jours.
Un sous-système spécifique assure pour DORIS, POAM, PASTEL et ESBT les interfaces avec
les segments sols correspondants (envoi des données de contrôle, gestion des prévisions
d'activités, contrôle des commandes reçues).
- le Centre de Programmation de la charge utile Végétation (CPV) est chargé de la programmation de l’instrument
Végétation.
En cohérence avec l’opérateur du système Végétation,
le CPV élabore quotidiennement les commandes de prises de vue de l’instrument, en
tenant compte des exigences de programmation de la mission, des éventuelles demandes de
programmation technologiques et des capacités du système.
Il définit également avec précision le plan de travail de la station
principale de réception (Kiruna en Suède) pour le vidage de la mémoire embarquée.
L'ensemble de ces fonctions conduisent le CMP à échanger des données avec les
nombreux centres distants composant le système SPOT 4 :
- le Centre de Programmation HRVIR, mis en œuvre par l'opérateur commercial Spot
Image,
- les Stations de Réception des Images SPOT en France près de Toulouse et au nord de la
Suède à Kiruna,
- la Station de réception des images Végétation de Kiruna,
- les Centres d'Archivage et de Pré Traitement de Toulouse et Kiruna,
- les centres de contrôle des passagers embarqués sur SPOT 4 : DORIS et PASTEC
(Toulouse), PASTEL (à Redu en Belgique) et POAM (à Albuquerque aux USA),
- le Centre de Traitement des Images Végétation et l’opérateur du système
Végétation (à Mol en Belgique).
Les entités fonctionnelles décrites ci-dessus s'appuient sur deux sous-systèmes
supplémentaires qui ont une importance vitale pour le CMP :
- le premier assure le fonctionnement des communications entre les entités, le pilotage
centralisé et automatique de toutes les activités, la gestion du temps, ...,
- une base de données, basée sur le logiciel ORACLE, contient la description des
informations échangées avec le satellite (la télémesure, les commandes et les
logiciels de vol) et les descriptions des traitements à effectuer pour interpréter ces
données (conditions de surveillance, lois de calcul de paramètres,...).
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Le Centre de Contrôle Satellite (CCS)
L'architecture matérielle du CMP s'appuie sur des calculateurs UNIX de la gamme Hewlett-Packard 9000.
Tous les calculateurs sont reliés au moyen d'un réseau Ethernet.
Le CCS tourne sur un calculateur HP
9000/735. Il est géré au moyen d'un terminal X (pilotage de l'émission des
commandes et de la réception de télémesure). Quatre terminaux X supplémentaires
permettant chacun de visualiser les paramètres télémesurés sur 1 à 4 synoptiques
peuvent être connectés à ce CCS. Dans le cas du CCS SPOT 4, un terminal suffit pour
permettre aux ingénieurs de l'équipe opérationnelle le suivi des activités.
Un second calculateur CCS de même configuration est prêt
à pallier les pannes éventuelles du calculateur nominal.
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Le Centre de Gestion des Servitudes (CGS)
Le CGS est composé de trois calculateurs :
- un calculateur HP 9000/K250 dédié aux activités de
routine des différents sous-systèmes. Sur ce calculateur, un moniteur d'enchaînement de
travaux pilote de manière automatique toutes les machines du CMP. Ce moniteur
d'enchaînement est programmé quotidiennement via un terminal X.
- un calculateur HP 9000/735 dédié aux activités
hors-routine. 5 terminaux X sont à la disposition des spécialistes du satellite ou de
l'orbitographie pour la préparation d'opérations particulières.
- Un troisième calculateur, un HP 9000/K250, est prêt à
pallier les pannes éventuelles de l'un ou de l'autre ou en cas d'opérations de
maintenance.
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Le Centre de Programmation Végétation (CPV)
Le CPV est composé de deux calculateurs :
- un calculateur HP 9000/735 dédié aux activités
opérationnelles et aux études de mission. Il est opéré au moyen de 2 terminaux X,
- un second calculateur CPV de même configuration est prêt
à pallier les pannes éventuelles du calculateur nominal. Il est en outre utilisé pour
assurer la diffusion des paramètres télémesurés traités au CCS.
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La connexion des CCS au réseau des stations 2 GHz est faite au moyen de deux lignes
X25 à 19200 bauds.
Les échanges de données entre les machines du CMP se font au moyen de NFS.
Tous les échanges avec les centres distants du système SPOT 4 se font via un
protocole de communication commun qui s'appuie sur FTP.
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page mise à jour le
06 June 2000
