Press Releases

Das IMA4Space-Projekt wurde von der ESA als Ergebnis einer Arbeitsgruppe im Herbst 2007 zwischen Astrium, Thales Alenia Space, CNES und ESA-ESTEC initiiert, um gemeinsam die "Nutzerbedürfnisse" in Bezug auf die bordseitige "Zeit- und Raumaufteilung" (Time and Space Partitioning, TSP) zu entwickeln, die durch den erfolgreichen Einsatz von IMA in der Luftfahrtindustrie inspiriert wurde.

Das Konzept der Integrierten Modularen Avionik (IMA) wurde in den frühen 90er Jahren entwickelt, um die große Anzahl einzelner elektronischer Geräte in der Avionik zu überwinden. Ziel war es also, die Anzahl der Computer in einem Flugzeug zu verringern. Da aber gleichzeitig die erforderliche Softwarekomplexität stark zunimmt, wurden neue Techniken und ein internationaler Standard ARINC 653 entwickelt, um eine sichere Ausführung mehrerer Softwareanwendungen auf derselben Hardwareplattform zu ermöglichen.

Die von der Arbeitsgruppe durchgeführte erste Analyse der TSP-Merkmale ergab folgende potenzielle Vorteile für die Raumfahrt-Avionik:

• Erhöhte Zuverlässigkeit der Software an Bord, indem verhindert wird, dass sich Fehler in einer bestimmten Funktion der Software auf andere Funktionen ausbreiten; dies ermöglicht auch die Trennung hochkritischer Funktionen von Funktionen mit geringerer Kritikalität und die Anwendung unterschiedlicher Testniveaus, ohne die Gesamtzuverlässigkeit zu verringern.
• Erhöhte Effizienz des Softwarevalidierungs- und -qualifizierungsprozesses, wodurch die typische Situation vermieden wird, in der eine kleine Änderung in einer Funktion dazu führen kann, dass umfangreiche Nicht-Regressionstests der gesamten Onboard-Software durchgeführt werden müssen.
• Geringerer Aufwand für die Integration von Softwaremodulen; die Implementierung von Funktionen (Funktionsketten) kann mit weniger Aufwand und Risiko erfolgen.

Der natürliche nächste Schritt war die Definition der IMA-SP-Plattform, einer Computing-Plattform, die die Nutzung der an die Anwendungen exportierten Ressourcen steuert, um die Aufteilung von Zeit und Raum zu gewährleisten. Das IMA4Space-Projekt wurde ins Leben gerufen, um diese Plattform zu implementieren, die auf einem "TSP Abstraction Layer" (TSAL) basiert, einem ARINC 653 Subset, das in RTEMS, einem von der ESA verwendeten Open Source RTOS, integriert ist.

"Das IMA4Space-Projekt ist eine der Schlüsselinitiativen der ESA, um den Anforderungen zukünftiger Raumfahrtanwendungen gerecht zu werden", erklärt Dr. Martin Hiller, Technischer Direktor der ESA. "Die ESA kann auf eine lange Erfolgsgeschichte zurückblicken, wenn es darum geht, neue Technologien innovativ zu implementieren und die Sicherheit zu gewährleisten, die für die Entwicklung einer neuen Generation von Lösungen erforderlich ist. Wir sind sehr zufrieden mit dem Ergebnis des IMA4Space-Projekts und mit den Beiträgen der Konsortiumsmitglieder wie SYSGO."

SYSGO war an der Evaluierung des IMA-SP-Paradigmas beteiligt, indem es das ARINC 653 konforme PikeOS RTOS auf demselben Plattformknoten als Software unter Verwendung von PikeOS Native und RTEMS Guest OS zur Implementierung von TSAL für zwei Ziele (LEON2/MMU und LEON3/MMU) und deren Simulatoren bereitstellte.

SYSGO trug zur TSAL-Spezifikation bei, um eine drastische Komplexitätsreduzierung zu erzwingen, was eine Optimierung ermöglichte, die die Leistung steigerte und letztendlich die Gesamtkosten reduzierte.

"Wir waren stolz darauf, Teil des IMA4Space-Projekts zu sein", erklärt Jacques Brygier, VP Marketing von SYSGO. "Wir sind der Meinung, dass das zertifizierte RTOS PikeOS von SYSGO, das bereits in verschiedenen großen Verkehrsflugzeugen eingesetzt wird, ein entscheidender Vorteil für das Projekt war. Die sichere Virtualisierungsfähigkeit von PikeOS wurde bereits in einem früheren und verwandten ESA-Projekt, SecPar, genutzt. Die Tatsache, dass PikeOS sowohl Safety- als auch Security-Anforderungen erfüllt, in Kombination mit seiner Flexibilität, macht es zu einer wertvollen Lösung für die Anforderungen der Raumfahrt."

Mehr zum IMA4Space-Projekt

Das IMA4Space-Projekt begann im Juli 2010 und endete erfolgreich im März 2013. Die Mitglieder des Konsortiums waren: Astrium, GTD, GMV, Spacebel, Scisys, SYSGO, Universidad Politécnica de Valencia und Thales Alenia Space. Das Projekt ist Teil eines allgemeineren Programms der ESA, das darauf abzielt, eine TSP-Lösung (Time and Space Partitioning) zu definieren, die den Anforderungen der ESA für künftige Weltraumausrüstungen entspricht.

Der erste Schritt war das SecPar-Projekt (Securely Partitioning Spacecraft Computing Resources): Ziel war es, die Anwendung sicherer Zeit- und Raumpartitionierungstechnologien zu untersuchen, um Mehrfachnutzungsmissionen von einer einzigen Plattform aus zu ermöglichen. Der zweite Schritt war das IMA4Space-Projekt mit dem Ziel, ein "IMA for Space"-System zu definieren, zu entwickeln und zu demonstrieren. Eine wichtige Voraussetzung dafür war, dass das System auf bestehenden Standards und Komponenten wie ARINC 653, modernsten Space-Grade-Prozessoren (Leon3/MMU und Leon2/MMU), Avionik-Datenverbindungen (1553, Spacewire) und bestehender OBSW (On-Board SoftWare) sowie den entsprechenden Validierungseinrichtungen aufbaut.

Mehr über PikeOS

PikeOS ist ein RTOS (Real-Time Operating System), das auf der Safe and Secure Virtualization (SSV) Technologie aufbaut, die es mehreren Betriebssystemschnittstellen, den so genannten Gastbetriebssystemen (Guest OS), ermöglicht, sicher und geschützt auf getrennten Ressourcen innerhalb einer einzigen Maschine zu arbeiten. PikeOS hat die größte Auswahl an unterstützten Gastbetriebssystemen auf dem Markt, einschließlich PikeOS Native, ARINC 653, Linux, POSIX®, Certified POSIX®, Android™, RTEMS, AUTOSAR, iTRON und andere. Die PikeOS-Mikrokernel-Architektur ermöglicht den Einsatz in kostensensiblen, ressourcenbeschränkten Geräten ebenso wie in großen, komplexen Systemen. Die Einfachheit und Kompaktheit des PikeOS-Designs führt zu einer Echtzeitleistung, die mit herkömmlichen proprietären RTOS-Lösungen konkurrieren kann.

PikeOS unterstützt Single- und Multi-Core-Prozessorarchitekturen. Die Unterstützung von Multi-Core bietet dem Benutzer einen flexiblen Ansatz, der ein Ausführungsmodell von reinem AMP (Asymmetric Multi Processing) bis hin zu vollständigem SMP (Symmetric Multi-Processing) wählen kann. PikeOS kann nach Sicherheitsstandards wie DO-178B/C, IEC 61508, EN 50128, IEC 62304 oder ISO 26262 zertifiziert werden, ist MILS-konform und nimmt derzeit an verschiedenen Projekten zur Zertifizierung nach dem Sicherheitsstandard Common Criteria EAL teil.

Mehr Informationen unter www.sysgo.com/pikeos