Software design for the avionics of the second stage of a sounding rocket

Abstract

[ES] El objetivo de este Trabajo Fin de Grado es la elaboración del software de la aviónica desarrollada por el equipo Faraday Rocketry UPV, perteneciente al programa de Generación Espontánea. Esta aviónica, de diseño modular, se situará en la ojiva de un cohete sonda bietapa, debiendo ser capaz de monitorizar el estado del cohete, encender el motor de la segunda etapa y dar la señal de eyección del paracaídas. Con este propósito, el software deberá ser capaz de leer la información proporcionada por los sensores inerciales, barométricos y de posición GNSS; fusionar y filtrar esos datos; guardarlos en memoria; enviarlos a tierra, y controlar el estado de vuelo del cohete, realizando las acciones que considere pertinentes. Para ello, estará dividido en la parte perteneciente a la Placa de Sensorización y en la relativa a la Placa de Control. En este TFG se abordarán también las dificultades que provienen de adoptar un diseño modular, como puede ser la comunicación entre procesadores, así como los nuevos retos que surgen al incorporar redundancia de sensores. Asimismo, el desarrollo del software se centrará en la reutilización del máximo código posible para poder incorporarlo en futuras iteraciones de la aviónica o en nuevos diseños y proyectos. Todo el sistema se probará en vuelo en un cohete de 10 km de apogeo, para poder ser volado posteriormente en uno de 120 km.

[EN] This End of Degree Project aims to develop software for the avionics designed by Generación Espontánea’s team, Faraday Rocketry UPV. These avionics, of modular design, will sit in the nose cone of a two-stage sounding rocket and should be able to ignite the second-stage motor and the parachute ejection system. To this end, the software must be capable of reading the information provided by the inertial, barometric, and GNSS position sensors, fusing and filtering that data, saving it to memory, transmitting it to the ground, and controlling the flight status by taking the necessary actions. For this purpose, it shall be split into the Sensor Board software and the Control Board software. In addition, this project will discuss the difficulties of adopting a modular design, such as the communication between the processors, as well as address the new challenges derived from sensor redundancy. Furthermore, software development will focus on maximizing code reusability for future implementations in forthcoming iterations of avionics or new designs and projects. The whole system will be flight-tested on a 10 km apogee rocket to be later used on a 120 km one.

[CA] L’objectiu d’este Treball Final de Grau és l’elaboració del programari de l’aviònica desenvolupada per l’equip Faraday Rocketry UPV, pertanyent al programa de Generació Espontània. Esta aviònica, de disseny modular, se situarà en l’ogiva d’un coet sonda bietapa, havent de ser capaç de monitorar l’estat del coet, encendre el motor de la segona etapa i donar el senyal d’ejecció del paracaigudes. Amb este propòsit, el programari haurà de ser capaç de llegir la informació proporcionada pels sensors inercials, baromètrics i de posició GNSS; fusionar i filtrar eixes dades; guardar-los en memòria; enviar-los a terra, i controlar l’estat de vol del coet, realitzant les accions que considere pertinents. Per a això, estarà dividit en la part pertanyent a la Placa de Sensorització i en la relativa a la Placa de Control. En este TFG s’abordaran també les dificultats que provenen d’adoptar un disseny modular, com pot ser la comunicació entre processadors, així com els nous reptes que sorgixen en incorporar redundància de sensors. Així mateix, el desenvolupament del programari se centrarà en la reutilització del màxim codi possible per a poder incorporar-ho en futures iteracions de l’aviònica o en nous dissenys i projectes. Tot el sistema es provarà en vol en un coet de 10 km d’apogeu, per a poder ser volat posteriorment en un de 120 km.