ISim Standardisierung von Flugkörpersimulationen. Vortragender: Florian Peter DGLR, Braunschweig Datum: 30.
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1 ISim Standardisierung von Flugkörpersimulationen Vortragender: Florian Peter Ort: DGLR, Braunschweig Datum: 30. Mai 2017
2 Übersicht 1. Motivation 2. Rolle von ISim im Technologiefeld Flugkörper 3. ISim Baukasten 4. Nutzung des Baukastens in Projekten 5. Aktueller Stand 6. Zusammenfassung & Ausblick
3 1. Motivation Warum ist eine Standardisierung notwendig? Simulation spielt zentrale Rolle über den gesamten Entwicklungs- und Produktlebenszyklus von Flugkörpern Bisherige Simulationslandschaft der deutschen FK-Industrie (Diehl Defence, MBDA-D): Viele verschiedene (aber gleichwertige) Implementierungen Mehrere verschiedene Simulationsprogramme über die einzelnen Projektphasen in den Firmen Verschiedene Programmiersprachen (C++, Ada, Fortran, ) Hoher Aufwand für Qualitätssicherung pro Implementierung (z.b. Modultests) Hoher Aufwand für Erstellung neuer Simulation Page : 3
4 1. Motivation ISim als standardisierter Simulations-Baukasten Bedarf für eine firmenübergreifende Standardisierung: Verbesserung in Effizienz und Wirtschaftlichkeit durch Standardisierung Qualitätssteigerung durch Standardisierung Lösung: Schaffung eines nationalen Baukastens ISim (Interceptor Simulation) ISim wird unter Matlab/Simulink erstellt Alles Elemente des Baukastens sind generisch und querschnittlich nutzbar Page : 4
5 2. Rolle von ISim im Technologiefeld Flugkörper ISim im Technologiefeld Flugkörper des BAAINBW [1] Ziel des Technologiefeld Flugkörper Erarbeitung einer nationalen FK-Technologiebasis Fähigkeit zukünftige Vorhaben im Bereich FK effizient abwickeln zu können ISim ist Teil von FF034 - Standardisierung von FK-Simulation [1] BAAINBw: Bundesamt für Ausrüstung, Informationstechnik und Nutzung der Bundeswehr Page : 5
6 2. Rolle von ISim im Technologiefeld Flugkörper Wer ist an ISim beteiligt? Projektleitung: IABG Laufzeit: Über 2018: Wartung / technische Betreuung Page : 6
7 3. ISim Baukasten Grundbausteinen und Methoden des Baukastens ISim Grundbausteine Software Methoden Dokumente Alles Elemente des Baukastens sind generisch und querschnittlich nutzbar Alle Elemente sind offen und voll editierbar unter Matlab/Simulink Keinerlei zusätzliche Toolboxen notwendig Page : 7
8 3. ISim Baukasten Modell-Bibliotheken Mathematische Funktionen/Module (Quaternionen, Transformationen, EOMs, etc) Umweltmodelle (Atmosphäre, Gravitation, etc) Generische FK-Komponenten (IMU, Aktuator, SK, etc) Generische FK-Modelle Simulink-Blockbibliothek (Code-Generierung, Simulationsbeschleunigung) Page : 8
9 3. ISim Baukasten Modell-Bibliotheken Verifikation anhand standardisiertem Vorgehen Jedes Modul ist verifiziert & dokumentiert in eigenständigem Dokument Dokument des Modells umfasst: Anforderungen Technische Beschreibung Testspezifikation Testprotokoll Page : 9
10 3. ISim Baukasten Simulations Manager Matlab-seitige Ablaufsteuerung Einlesen der Input-Daten Variation der Parameter Initialisierung des Simulationsmodells (Simulink) Starten der Simulation (optional: Parallelisierung) Auslesen der Simulationsresultate & Sicherung (Reproduzierbarkeit) Aufrufen des Post Processings / Visualisierung Page : 10
11 3. ISim Baukasten Simulations Manager - Softwarekonzept Strikte Funktionale Trennung von generischen Funktionen und Simulations-spezifischer Initialisierung Definierte Schnittstellen zur Anbindung von Simulation an Simulations Manager Templates Handbuch SW-Architektur Page : 11
12 3. ISim Baukasten Designrichtlinien Definition von Koordinatensystemen Mathematische Konventionen Signal- und Variablennamen Richtlinien bei der Implementierung unter Matlab/Simulink Einheitliches Aussehen Einheitliche Nomenklatur Einfaches Zurechtfinden Definierte Schnittstellen Page : 12
13 4. Nutzung des Baukastens in Projekten Aufbau einer Flugkörpersimulation mittels ISim Page : 13
14 4. Nutzung des Baukastens in Projekten Rolle von ISim in Projekten ISim Ausgewählte vorhabensrelevante Elemente - Richtlinien/Vorschriften - Architektur - Simulationsmanager - Bibliothekselemente Vorhaben XY Projektspezifische Elemente (konkrete technische Realisierung in Abhängigkeit von spezifischen Anforderungen) Rückführen nach ISim - Anpassung Richtlinien - Anpassung/Erweiterung Architektur - Integration von Bibliothekselementen, die querschnittlich von Interesse sind - Dokumentation der Erfahrungen Integrationsprozess gem. Vorgaben ISim Vorhaben XY Flugkörpersimulation (Projektspezifisch) Realisierung Vorhaben XY, Erstellung der Flugkörpersimulation unter Nutzung von ISim Page : 14
15 4. Nutzung des Baukastens in Projekten Integration des Baukastens in den Entwicklungsprozess bei MBDA-D Schaffung der neuen Rolle des Baukastenverantwortlichen bei MBDA-D Synchronisation mit MBDA- Group und FF034, Rückflüsse Handshake-Prozess Projekthandbuch Projektverantwortlicher ISim / MBDA-weite Standardisierung Baukastenverantwortlicher Technische Unterstützung, Koordination von Rückflüssen Anwender Page : 15
16 4. Nutzung des Baukastens in Projekten Nutzung von ISim in aktuellen Entwicklungsprojekten RAM Block 2Alpha (Diehl Defence) Enforcer (MBDA-D) Auswahlentscheidung Wirkmittel (IABG) Studien Anderen Modulen im Technologiefeld Flugkörper: Adaptive Regelung (Benchmark-Modell) Online CFD-Simulation Page : 16
17 5. Aktueller Stand Status Anfang 2017 ISim-Bibliothek enthält Großteil der Modelle für Aufbau einer FK-Simulation Simulations Manager deckt sich mit Forderungen aus Projekten Arbeiten in 2017 Weitere Verbesserung des Simulations Manager (Parallelisierung, Objektorientiert?) Schaffung standardisierter Vorgehen / Schnittstellen für Integration von Simulink- Simulation in HiL- / CiL-Umgebung (Echtzeit!). Höher-aggregierte Simulationsumgebungen (ATLAS, BNS) Integration operationeller SW und Bildgenerierung Weiterer Aufwuchs der ISim-Bibliothek (GPS, Launcher, Suchkopf, etc) Page : 17
18 6. Zusammenfassung & Ausblick Zusammenfassung Nutzen von ISim für Projekte: Effizientes Erstellen von FK-Simulationen durch Nutzung vorhandener Bausteine Steigerung der Qualität von FK-Simulationen durch Nutzung verifizierter Bausteine Erhalt von Know-How über Projekte hinweg Definierte, einheitliche Nomenklatur / Koordinatensysteme / Bezeichnungen Stetige Erweiterung / Verbesserung des Baukastens durch Rückflüsse Page : 18
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