Description du segment sol de la mission PLEIADES

PLEIADES est un système satellitaire d’observation de la terre très haute résolution. Un premier lancement est prévu pour la fin de l’année 2011 et l’exploitation de la mission doit permettre de recueillir des données de cartographie fine pouvant compléter la photographie aérienne. Ce satellite doit fournir, entre autres, un support aux missions de défense et de sécurité civile.

Les opérateurs de PLEIADES, comme pour toute autre mission satellitaire, doivent acquérir des connaissances et compétences de détection de pannes et des connaissances sur les activités à mener dans ces cas de panne avant d’être autorisés à surveiller une mission satellitaire (ce prérequis a été décrit dans le chapitre 3).

1.1 Contexte d’une mission satellitaire

La Figure 114 décrit les différentes entités composant un système satellitaire selon le standard ECSS-E- 70C (European Cooperation for Space Standardization, 2008) :

- Le segment spatial concerne le satellite. Il est composé d’une partie plateforme et d’une partie charge utile. La partie plateforme a pour fonctions de maintenir le satellite à poste en prenant en charge les éléments vitaux du satellite comme la batterie et la gestion des panneaux solaires. La partie charge utile a pour fonction d’effectuer les opérations définies par la mission. Ces deux parties sont composées d’éléments matériels, électroniques et logiciels.

- Le segment sol comprend une ou plusieurs stations de télécommunications ainsi qu’un ou plusieurs centres de commande et contrôle. Il comprend aussi un centre d’exploitation des données de la mission.

Pour cette étude de cas, nous nous intéressons au système sol de contrôle des opérations. Cette entité est chargée de maintenir le satellite en opérationnel afin que la mission de récupération de données de cartographie dans notre cas puisse être accomplie.

Figure 114. Les différentes entités d’un système satellitaire

1.2 Opérations dans un centre de commande et contrôle

Un centre de commande et contrôle des opérations (présenté comme « Système de Contrôle Opérations » sur la Figure 114) contient des systèmes informatiques et divers équipements électroniques dédiés à :

- La réception des informations en provenance du satellite et transitant par la station sol de télécommunication, appelée télémesure ou TM.

- L’archivage de ces informations.

Un satellite est dit en période de visibilité lorsque sa position par rapport à la station sol de communication permet de recevoir des télémesures ou de transmettre des télécommandes. L’intervalle temporel de réception des télémesures est plus grand que l’intervalle temporel d’envoi des télécommandes.

Dans ces centres de contrôle, les opérateurs sont chargés de surveiller l’état de la plateforme du segment spatial, en examinant régulièrement plusieurs paramètres tels que la tension des générateurs de courant, le mode du satellite et l’état du lien de communication. L’objectif principal des opérateurs est de maintenir le satellite dans un mode nominal, de manière à ce que la mission puisse être accomplie sans retard.

Lorsqu’un incident se produit, le satellite peut automatiquement changer de mode de fonctionnement et passer dans un état appelé « survival mode ». Cette transition est aussi appelée « passage en survie » et indique que seules les fonctions vitales de gestion de l’énergie et de communication restent actives mais que la mission est interrompue. Un des objectifs des opérateurs est d’éviter ce changement de mode, excepté si ce changement permet d’éviter de perdre le satellite. Lorsqu’un opérateur détecte un incident (généralement un échec du système), il/elle doit tenter de comprendre et résoudre cet incident. Si l’incident est plus compliqué à comprendre, l’opérateur doit informer immédiatement l’équipe afin d’initier une investigation collaborative.

Afin d’aider les opérateurs dans leurs tâches quotidiennes de routine, maintenance et résolution de problème, des procédures opérationnelles sont définies pour chaque mission et fournissent des lignes directives pour interagir avec le satellite via l’application segment sol de commande et contrôle. Ces procédures opérationnelles contiennent la spécification textuelle des tâches à effectuer par l’opérateur et des commandes à entrer dans le système selon les activités de routine, de maintenance ou de résolution de pannes. Certaines parties de ces procédures sont automatisées et stockées sous forme de fichiers de télécommandes exécutables par certaines applications segment sol.

1.3 Caractéristiques et propriétés des applications segment sol

de commande et contrôle

Les applications segment sol de commande et contrôle fournissent des informations aux opérateurs : - L’état des paramètres de surveillance de la partie plateforme du satellite.

- L’état des paramètres de surveillance de la partie charge utile du satellite. - L’état des paramètres de surveillance des stations de communication.

- L’état des paramètres de surveillance de l’infrastructure réseau et applicative des centres de commande et contrôle.

Le nombre total de l’ensemble de ces paramètres dépasse le millier.

Les applications segment sol de commande et contrôle permettent aux opérateurs de planifier et d’effectuer des procédures de routine, de maintenance et de résolution de problèmes. Le nombre total de l’ensemble de ces procédures se chiffre en centaine et ces procédures peuvent être combinées pour des besoins particuliers de maintenance et de résolution de pannes.

Une application segment sol possède donc les caractéristiques suivantes :

- Elle est interactive et complexe car elle permet de surveiller et contrôler divers éléments matériels, électroniques et logiciels distribués entre le segment sol et le segment spatial.

- Elle est critique car le coût de la perte d’un satellite en termes de matériels de mission et de sécurité, ne doit pas dépasser le coût de son développement. Les opérateurs sont formés et qualifiés avant d’être assignés sur une mission.

De par ses caractéristiques, une application segment sol doit remplir les propriétés suivantes : - Elle doit être fiable pour prévenir la perte de la mission temporaire ou définitive.

- Elle doit être utilisable et permettre aux opérateurs d’opérer le système avec efficacité et efficience pour mener à bien leur mission.

- Son opérabilité doit pouvoir être garantie avant utilisation.

Une application segment sol de commande et contrôle d’une mission satellitaire est donc une candidate idéale pour démontrer la faisabilité de l’approche proposée dans cette thèse.