@PhDThesis{Pessotta:2018:EsTrFa,
author = "Pessotta, Fernando Antonio",
title = "Uma estrat{\'e}gia para tratamento de falhas sist{\^e}micas
(FDIR) em ACDHs de sat{\'e}lites de pequeno e m{\'e}dio porte",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2018",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2018-05-24",
keywords = "tratamento de falhas, FDIR, diagnose, modos de fal{\^e}ncia,
ACDH, failure handling, diagnosis, failure mode.",
abstract = "O objetivo deste trabalho {\'e} propor uma estrat{\'e}gia para o
tratamento de falhas sist{\^e}micas (FDIR Detec{\c{c}}{\~a}o,
Isola{\c{c}}{\~a}o/Identifica{\c{c}}{\~a}o e
Recupera{\c{c}}{\~a}o de Falhas) baseada na an{\'a}lise da
arquitetura funcional do sat{\'e}lite, o que permite adiantar o
projeto do FDIR para o in{\'{\i}}cio da Fase B do Ciclo de Vida
de sat{\'e}lites de pequeno e m{\'e}dio porte, quando ainda
{\'e} poss{\'{\i}}vel que as considera{\c{c}}{\~o}es de FDIR
tenham um impacto mais efetivo no projeto dos subsistemas e do
sat{\'e}lite como um todo. Para tanto, a arquitetura funcional
{\'e} decomposta e os modos de fal{\^e}ncia mais significativos
das fun{\c{c}}{\~o}es, assim como suas causas e efeitos s{\~a}o
identificados por meio de uma FMEA (An{\'a}lise dos Modos de
Fal{\^e}ncia e seus Efeitos) funcional. O comportamento
cinem{\'a}tico do sistema {\'e} descrito por meio de grafo
temporizado e os efeitos monitor{\'a}veis s{\~a}o identificados.
Uma l{\'o}gica inversa para a isola{\c{c}}{\~a}o e/ou
identifica{\c{c}}{\~a}o dos modos de fal{\^e}ncia ativos {\'e}
ent{\~a}o definida com base: a) na compatibilidade dos mapas de
Karnaugh de causa e efeito; b) na assinatura dos modos de
fal{\^e}ncia no dom{\'{\i}}nio espacial (generaliz{\'a}vel
para os dom{\'{\i}}nios temporal e informacional). A
estrat{\'e}gia {\'e} aplicada em um ACDH (Subsistema de Controle
de Atitude e Tratamento de Dados) t{\'{\i}}pico, que tem como
refer{\^e}ncia o ACDH em desenvolvimento para a PMM (Plataforma
Multimiss{\~a}o) e o sat{\'e}lite Amaz{\^o}nia. A arquitetura
funcional do subsistema, definida com base nos documentos
dispon{\'{\i}}veis, {\'e} decomposta em doze
fun{\c{c}}{\~o}es e cada uma dessas fun{\c{c}}{\~o}es {\'e}
decomposta em dois n{\'{\i}}veis funcionais. A estrat{\'e}gia
{\'e} aplicada {\`a} fun{\c{c}}{\~a}o Fornecer tempo de
bordo\‟ do ACDH considerando os modos de fal{\^e}ncia
N{\~a}o fornece tempo de bordo\‟ e Fornece tempo de bordo
fora de especifica{\c{c}}{\~a}o\‟. L{\'o}gicas inversas
para detec{\c{c}}{\~a}o e diagnose com base na assinatura
espacial dos modos de fal{\^e}ncia s{\~a}o propostas e
repetidamente simuladas em diferentes condi{\c{c}}{\~o}es para
avalia{\c{c}}{\~a}o de seu desempenho. Em conclus{\~a}o, o
trabalho prop{\~o}e uma abordagem funcional que pode ser aplicada
nas fases iniciais de desenvolvimento, antecipando o tratamento de
falhas sist{\^e}micas da miss{\~a}o e permitindo a
ado{\c{c}}{\~a}o de solu{\c{c}}{\~o}es que podem melhorar o
desempenho do FDIR, o que pode, de acordo com a literatura,
aumentar a autonomia e facilitar o tratamento de falhas em
sistemas complexos/altamente integrados. O trabalho reinsere o
tratamento de falhas em sat{\'e}lites como {\'a}rea de pesquisa
no {\^a}mbito do Grupo de Supervis{\~a}o de Bordo (SUBORD) da
Divis{\~a}o de Eletr{\^o}nica Aeroespacial (DEA) do INPE.
ABSTRACT: This work proposes a strategy for the treatment of
systemic failures (FDIR Fault Detection Isolation/Identification
and Recovery) based on satellite functional architecture analysis,
which allows to bring forward the FDIR project to the beginning of
small and medium satellites Phase B Life Cycle, when it is still
possible that FDIR considerations have a more effective impact on
subsystem and satellite design. For this, the functional
architecture is decomposed and the most significant functions
failure modes, as well as their causes and effects, are identified
through a functional FMEA (Failure Mode and Effects Analysis). The
kinematic behavior of the system is described by means of a timed
graph and the monitorable effects are identified. An inverse logic
for the isolation and / or identification of active failure modes
is then defined based on: a) the compatibility of cause and effect
Karnaugh maps; b) the signature of the failure modes in the
spatial domain (generalizable for the temporal and informational
domain). The strategy is applied on a typical ACDH (Attitude
Control and Data Handling Subsystem) subsystem, based on the ACDH
under development for the PMM (Multimission Platform) and the
Amazon satellite. The subsystem functional architecture, defined
based on available documents, is decomposed in twelve functions
and each of these functions is decomposed in two functional
levels. The strategy is applied to the Provide on-board time'
function considering the failure modes Do not provide on-board
time\‟and Provide on-board time outside
specification\‟. Inverse logics based on failure modes
spatial signatures are proposed and repeatedly simulated in
different conditions for performance evaluation. In conclusion,
the work proposes a functional approach that can be applied on
initial development phases, anticipating the mission systemic
failures treatment and allowing the adoption of solutions that
improve FDIR performance, which may, according to the literature,
increase autonomy and facilitate failures management in
complex/highly integrated systems. The work reinserts satellite
failures treatment as a research area within the Onboard
Supervision Group (SUBORD) of INPE Aerospace Electronic Division
(DEA).",
committee = "Santos, Walter Abrah{\~a}o dos (presidente) and Souza, Marcelo
Lopes de Oliveira e (orientador) and Loureiro, Geilson and
Moreira, Fernando Jos{\'e} de Oliveira and Paiva, Henrique
Mohallem",
englishtitle = "A strategy for treatment of systemic faults (FDIR) in ACDHS of
small and medium size satellites",
language = "pt",
pages = "289",
ibi = "8JMKD3MGP3W34R/3R9KC5P",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34R/3R9KC5P",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "10 maio 2024"
}