@MastersThesis{Almeida:2021:CoOpMo,
author = "Almeida, Danilo Pallamin de",
title = "Conops2M: Concept of operations modelling for CubeSat-based space
missions",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2021",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2021-01-29",
keywords = "concept of operations, modelling \& simulation, model based
systems engineering, CubeSat, CONOPS, modelo, MBSE.",
abstract = "The increasing accessibility to space provided by small
satellites, especially the Cube- Sat standard, with lower costs
and shorter development time, has stimulated many new missions and
possibilities. As a measure to reduce CubeSat mission failure
rates, which are comparatively high, there is a need to tailor
Systems Engineering practices and methodologies to fit the time
and cost budgets of these kinds of missions. Throughout the entire
life-cycle of space missions, modelling and simulation play a
large role in supporting the engineering and operation activities.
Early stage design activities, such as feasibility and performance
analyses, trade-off studies, and requirement specifications, are
commonly performed based on concurrent engineering practices in
design offices, such as Concurrent Engineering Centers, and
benefit from modelling and simulation. In this dissertation, the
author proposes and demonstrates a modelling process, called
Conops2M, that guides the construction of an initial mission
architecture focused on the concept of operations, preparing for
the simulation of operation scenarios to be used in early phase
design trade-studies, through automatic model transformation and
code generation. Conops2M transforms mission operation objectives
and requirements into functions realized by the missions Space and
Ground Segments, highlighting the interactions and dependencies
among them. Conops2M is demonstrated through an instantiation for
a generic CubeSat mission, and then applied for the NanosatC-Br2,
a scientific CubeSat mission developed by Brazils National
Institute for Space Research (INPE) and the Federal University of
Santa Maria (UFSM). An example trade study analysis is conducted
comparing the simulation of different operation scenarios
generated using Conops2M, and the results are discussed. RESUMO: A
crescente acessibilidade ao espa{\c{c}}o providenciada por
pequenos sat{\'e}lites, em especial do padr{\~a}o CubeSat, com
menores custos e per{\'{\i}}odos de desenvolvimento mais curtos,
tem estimulado v{\'a}rias novas miss{\~o}es e possibilidades.
Como uma medida para reduzir as taxas de falhas em miss{\~o}es
CubeSat, que s{\~a}o comparativamente altas, h{\'a} uma
necessidade de adaptar as pr{\'a}ticas e metodologias de
Engenharia de Sistemas para as adequar {\`a}s disponibilidades de
recursos financeiros e cronogramas deste tipo de miss{\~a}o. Ao
longo de todo o ciclo de vida de miss{\~o}es espaciais, modelagem
e simula{\c{c}}{\~a}o t{\^e}m um grande papel em apoiar as
atividades de engenharia e opera{\c{c}}{\~o}es. Atividades de
projeto iniciais, como an{\'a}lises de viabilidade e performance,
estudos de trade-off, e especifica{\c{c}}{\~a}o de requisitos,
s{\~a}o comumente feitos baseados em pr{\'a}ticas de engenharia
simult{\^a}nea em escrit{\'o}rios de projetos, como Centros de
Engenharia Simult{\^a}nea, e se beneficiam de modelagem e
simula{\c{c}}{\~a}o. Nesta disserta{\c{c}}{\~a}o, o autor
prop{\~o}e e demonstra um processo de modelagem, denominado
Conops2M, que guia a constru{\c{c}}{\~a}o de uma arquitetura
inicial de miss{\~a}o focada no conceito de
opera{\c{c}}{\~o}es, preparando para a simula{\c{c}}{\~a}o de
cen{\'a}rios operacionais ser utilizada em estudos de trade-off
em est{\'a}gios iniciais de projeto, atrav{\'e}s de
transforma{\c{c}}{\~a}o autom{\'a}tica de modelo e
gera{\c{c}}{\~a}o autom{\'a}tica de c{\'o}digo. Conops2M
transforma objetivos e requisitos operacionais de miss{\~a}o em
fun{\c{c}}{\~o}es realizadas pelos segmentos Espacial e Solo da
miss{\~a}o, destacando as intera{\c{c}}{\~o}es e as
depend{\^e}ncias entre eles. Conops2M {\'e} demonstrado
atrav{\'e}s de uma instancia{\c{c}}{\~a}o para uma miss{\~a}o
CubeSat gen{\'e}rica, e em seguida {\'e} aplicado para o
NanosatC-Br2, uma miss{\~a}o CubeSat cient{\'{\i}}fica
desenvolvida pelo Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
e pela Universidade Federal de Santa Maria (UFSM). Um exemplo de
an{\'a}lise de um estudo de trade-off {\'e} conduzido comparando
a simula{\c{c}}{\~a}o de diferentes cen{\'a}rios ope-racionais
gerados usando Conops2M, e os resultados s{\~a}o discutidos.",
committee = "Santos, Walter Abrah{\~a}o dos (presidente) and Francisco, Maria
de F{\'a}tima Mattiello (orientadora) and Sousa, Fabiano Luis de
(orientador) and Ambrosio, Ana Maria and V{\"o}r{\"o}s,
Andr{\'a}s",
englishtitle = "Conops2M: Modelagem do conceito de opera{\c{c}}{\~o}es para
miss{\~o}es espaciais baseadas em CubeSats",
language = "en",
pages = "75",
ibi = "8JMKD3MGP3W34R/447TRJB",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34R/447TRJB",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "11 maio 2024"
}