Detecting and avoiding errors during processing system over-the-air updates of a small satellite

Abstract

I januar 2022, ble satellitten HYPSO-1 som er utviklet på NTNU SmallSat labben skutt opp i bane. Hensikten med satellitten er å overvåke alge utvikling langs den norske kysten. Nyttelasten tar bilder med det hyperspektrale kameraet, bildene blir prosessert på satellitten og nedlastet til bakkestasjonen. Oppdateringer av nyttelast systemet kan utføres av personell på bakken mens satellitten er i bane. Oppdateringene trengs å testes grundig ut ifra risikoen de utgjør for oppdraget. Ved å bruke den operasjonelle satellitten HYPSO-1 som utgangspunkt har denne avhandlingen som mål å analysere de ulike feil scenarioene som blir utløst under oppdatering av systemet og finne måter å identifisere og minske risikoen for at de ulike feil scenarioene utløses. Analysen utføres ved a studere arkitekturen til systemet, og bruke test oppsettet i SmallSat labben til å utforske dens egenskaper. Målsetningen er å identifisere feil scenarioer, forbedre test strukturen og designet til systemet og minske risikoen for at de vil ha en betydelig innvirkning på oppdraget. I tillegg vil resultatet av analysen hjelpe med å planlegge for hvordan den neste satellitten knyttet til oppdraget HYPSO-2 skal bli utviklet og testet.

In January 2022, the CubeSat HYPSO-1 developed at NTNU SmallSat Lab was launched into orbit. The purpose of the satellite is to surveil algae bloom on the Norwegian coast. The payload captures images with the hyperspectral imager, and the images are processed onboard the satellite and then down-linked to the ground. While the satellite is operative, updates can be performed on the payload processing system initiated by an operator on the ground. These updates need to be tested thoroughly according to the risk they pose to the mission. Using the operational CubeSat HYPSO-1 as a test case, this paper aims to analyze the possible failure scenarios triggered when updating the processing system and find ways to identify and mitigate the risk of such failures occurring. The analysis is performed by studying the architecture of the processing system and using the testing setup of the SmallSat Lab to explore the properties of the reconfigurable system. The study aims to discover failure modes, improve the testing structure and design of the processing system updates, and lower the risk of mission failure due to system failure. In addition, the lessons learned will help plan the mission and operation of HYPSO-2, the CubeSat currently being developed at the SmallSat Lab.