Red Inteligente de Estaciones Terrenas - ADSGS

Generalmente, el costo de las operaciones satelitales no es insignificante; especialmente para misiones de largo plazo. Una  alternativa para la reducción de costos es aumentar el nivel de automatización de los procedimientos, siempre y cuando esto  sea posible. Este libro propone un enfoque dinámico y autónomo de las redes de estaciones terrenas para el rastreo de  pequeños satelites, de tal manera que se minimicen estos costos operacionales. La solución planteada es ADSGS (Autonomous  and Dynamic System Ground Station) Sistema Autónomo y Dinámico para Estaciones Terrenas, que es un middleware  integrado con componentes de hardware y software para operar en un entorno de red distribuido en estaciones terrenas. Esta  investigación tiene en cuenta que la red SATNet, en la actualidad no tiene un componente de asignación con las características  de dinamismo y autonomía. Por el contrario, en ADSGS lo incorpora usando para esto Inteligencia Artificial a través de un  sistema experto basado en reglas. Esta propuesta plantea un agente de red ADSGS que opera de forma autónoma y dinámica la red Satnet donde se gestionan los componentes asociados a la estación. ADSGS usa una versión adaptada del algoritmo húngaro para la optimización combinatoria de problemas de asignación, el cual responde a eventos como la interrupción del servicio. Así también, el componente de hardware propuesto utiliza la tecnología COTS y Software Defined Radio (SDR),  mientras que el componente de software utiliza paquetes como Orbitron, ProEst, el sistema experto SINTA, entre otros. La  metodología responde a un estudio de caso que ilustra las principales características de ADSGS, este consiste en una pequeña  simulación en MATLAB con STK (Kit de herramientas de sistemas), dos escenarios de designación (1 a m y n a m) de estaciones  en la red Satnet a satélites mediadas por el agente ADSGS.  
  1. Jorge Enrique Espindola Diaz
    • Jorge Enrique Espindola Diaz

    • Con 17 años de experiencia en el desarrollo de estaciones terrenas para rastreo y control de satélites, el Ing. Jorge Enrique Espíndola Díaz, es Ingeniero de Sistemas de la Universidad EAN, profesor titular de la Escuela de Ingeniería de Sistemas y Computación de la UPTC seccional Sogamoso; Especialista en Telemática de la Universidad Autónoma de Colombia, con Maestría en Ciencias de la Información y las Comunicaciones de la Universidad Distrital; Doctor en Ciencias de Ingeniería y Tecnología Espacial del Instituto Nacional de Pesquisas Espaciales, INPE - Brasil; realizó su pasantía internacional en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad Ben-Gurión del Néguev, en Beersheba, Israel.

      En sus 23 años de labores la Universidad, se ha desempeñado como docente investigador, líder del grupo de investigación INFELCOM, investigador junior de Minciencias, director del Centro de Investigación y Extensión de la Facultad Seccional Sogamoso — CIFAS, así mismo se desempeñó como Decano de la Facultad y actualmente es editor de la revista Ingeniería, Investigación y Desarrollo, además, es miembro fundador del Comité Científico del Sector Aeroespacial para Colombia – COCSA, entre otros.

      jespindola@uptc.edu.co

CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN....................................................................................1

    1.1 ¿Cuál es el problema de investigación?..............................................................1

    1.2 Objetivos y resultados esperados.......................................................................2

    1.3 ¿Cuál podría ser una posible solución?..............................................................3

    1.4 Estructura del manuscrito..................................................................................4

CAPÍTULO 2. REVISIÓN DEL ESTADO DEL ARTE.........................................................5

    2.1 Red de Espacio Profundo (DSN)..........................................................................6

    2.2 Red de Control del Satélite de la Fuerza Aérea (AFSCN)....................................6

    2.3 Sistema Mercury (MERCURY).............................................................................8

    2.4 Red de Estaciones Terrenas (GSN)....................................................................12

    2.5 Comando y Control de CubeSat Móvil (MC3)..................................................15

    2.6 Red Global Educacional para Operaciones Satelitales (GENSO)......................19

    2.7 Red Abierta de Estaciones Terrenas Satelitales (SatNOGS)..............................27

CAPÍTULO 3. ARQUITECTURA Y MODELADO DE ADSGS..........................................39

    3.1 Componentes: Hardware y Software del ADSGS..............................................41

        3.1.1 Hardware ADSGS adaptado de la Estación Terrena......................................41

        3.1.2 El Software ADSGS Adaptado de la Estación Terrena....................................45

    3.2 Componentes Externos.....................................................................................48

        3.2.1 SATNet............................................................................................................48

        3.2.2 Orbitron..........................................................................................................52

        3.2.3 ProEst.............................................................................................................54

        3.2.4 Software del Módem.....................................................................................56

        3.2.5 Plan Operativo de Vuelo................................................................................57

    3.3 Componente ADSGS.........................................................................................58

        3.3.1 Interfaz de Usuario........................................................................................58

        3.3.2 Agentes..........................................................................................................59

CAPÍTULO 4. LA PROPUESTA DEL AGENTE ADSGS....................................................61

    4.1 El agente ADSGS................................................................................................61

        4.1.1 Actores que intervienen al agente ADSGS.....................................................63

        4.1.2 Implementación de sistemas basados en reglas...........................................66

    4.2 El modelado UML del agente ADSGS................................................................77

        4.2.1 Flujo detallado del trabajo del agente ADSGS...............................................78

        4.2.2 Base de datos del proyecto............................................................................82

        4.2.3 Tecnologías sugeridas para el agente ADSGS................................................83

CAPÍTULO 5. RESULTADOS DE ESTE CASO DE ESTUDIO..........................................85

    5.1 Escenario #1: 1 Satélite a n Estaciones Terrenas..............................................85

    5.2 Escenario #2: n Satélites y m Estaciones Terrenas.................,.........................88

    5.3 Escenario de simulación usando STK con MATLAB..........................................90

CAPÍTULO 6. TRABAJOS FUTUROS EN EL ÁREA Y CONCLUSIONES.............................97

    6.1 Consideraciones Finales y Conclusiones...........................................................97

    6.2 Los trabajos futuros.........................................................................................100

REFERENCIAS........................................................................................................101

APÉNDICE A. HARDWARE ADAPTADO TIPO ADSGS...............................................115

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