Testing of the On-board Computer for Mars Meteorological Network Station

Abstract

The aim of this thesis was to test some of the functionalities of the MetNet Lander (MLN) lander’s On-Board Computer (OBC) test model. The Meteorological Network (MetNet) mission, led and funded by the Finnish Meteorological Institute (FMI), is a multinational project with the goal of developing a spacecraft system that could operate on the surface of Mars. Several of these landers are to form a distributed weather network, providing simultaneous global measurements that could increase the understanding of Martian climate.

The Test Model (TM), a modified version of the on-board computer, was built to make testing easier. Common-Off-The-Shelf (COTS) parts are used in place of space certified components, and the components are sparsely distributed on the breadboard. Measurements and tests were conducted on various circuits on the computer. A test software suite for operating the computer’s interfaces was built. An integrated development environment was used for programming the microcontrollers and debugging the test software. Electronics laboratory equipment, such as multimeters and oscilloscope, was used for solving problems and conducting test measurements.

As a result of this thesis, a list of changes to the OBC are proposed. Some circuits were found to be lacking. With the results from these tests, the development of a new engineering model can begin.

Insinöörityön tarkoituksena oli testata muutamia MetNet-laskeutujan ohjaustietokoneen testimallin toimintoja. MetNet on Ilmatieteen laitoksen vetämä ja rahoittama monikansallinen projekti, jonka tarkoitus on valmistaa Marsin pinnalle lähetettävä laskeutuja. Useat yhdessä toimivat MetNet-laskeutujat muodostaisivat laaja-alaisen sääasemaverkon. Samanaikaisesti monesta pisteestä suoritetut mittaukset antavat laajemman ymmärryksen Marsin ilmakehän käyttäytymisestä.

Insinöörityössä testattu laite on ohjaustietokoneen testimalli, joka on testaamisen helpottamiseksi rakennettu väljemmin. Testimallin piirilevy on rakennettu käyttäen tavallisia komponentteja avaruuskelpoisten komponenttien sijaan. Insinöörityössä suoritettiin useita testejä tietokoneen eri piireille. Testejä varten rakennettiin ensin testausympäristö, jonka avulla tietokoneen eri toimintoja pystyi ohjaamaan. Testausympäristön rakentamiseen käytettiin Freescale CodeWarrior - ohjelmistokehitysympäristöä, joka sisältää ohjelmointi- ja virheenjäljitintyökalut tietokoneessa käytetylle mikrokontrollerille. Testimittauksiin ja virheiden etsimiseen käytettiin useita työkaluja, kuten oskilloskooppia ja yleismittaria.

Insinöörityön lopputuloksena tietokoneen suunnitelmaan esitettiin muutoksia. Joistakin piireistä löydettiin puutteita. Näiden tulosten perusteella uuden insinöörimallin rakentaminen voi alkaa.