Titulo Estágio
Injetor de falhas para verificação e validação de nanosatélites
Áreas de especialidade
Engenharia de Software
Local do Estágio
DEI/CISUC
Enquadramento
Pretende-se desenvolver um sistema de injeção de falhas para verificação e validação de nanosatélites, mais particularmente para CubeSats. Tratam-se de satélites de pequenas dimensões que usam normalmente hardware corrente (COTS - Commercial off the Shelf Components), que não é robusto face à radiação cósmica presente no espaço (hardware especificamente concebido para aplicações espaciais). Por isso, estes satélites tem a vantagem de usar hardware mais barato, mais atual, com melhor desempenho e com consumo mais baixo, mas têm também a importante desvantagem de serem muito suscetíveis a falhas de hardware causadas pela radiação cósmica.
Um injetor de falhas permite simular as falhas que ocorrem no espaço possibilitando avaliar o comportamento dos sistemas informáticos (computador de bordo e payload) dos satélites na presença de falhas. Isto permite verificar e validar os sistemas informáticos dos satélites, ao mesmo tempo que permite a validação de técnicas de tolerância a falhas baseadas em software.
Este trabalho está integrado no projeto ADVANCE, que é um projeto europeu H2020 (http://advance-rise.eu/), em estrita colaboração com o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais do Brasil. O projeto relaciona-se também com o projeto europeu H2020 VALU3S (https://valu3s.eu/)
Objetivo
O trabalho tem os seguintes objetivos:
1) Definir e desenhar o injetor de falhas, que deve ser genérico para qualquer board dos CubSats em desenvolvimento no INPE, desde que esses boards possuam JTAG/boundary-scan interface.
2) Desenvolver e testar o injetor de falhas, focando como primeira versão o board payload EDC (Environmental Data Collector)
3) Efetuar campanhas de injeção de falhas para avaliar o efeito das falhas provocadas pela radiação no EDC.
4) Definir e implementar algumas técnicas de SFT (software fault tolerance) para tornar o EDC mais resistente a falhas provocadas pela radiação e avaliar a eficácia dessas técnicas com uma segunda campanha de injeção de falhas.
5) Generalização do injetor de falhas para outros boards dos CubeSats em desenvilvimento no INPE.
6) Escrita de dois artigos a submeter a conferências internacionais.
Plano de Trabalhos - Semestre 1
1) Levantamento do estado da arte em injeção de falhas, focando especialmente o caso de injeção de falhas para sistemas embarcados em satélites.
2) Conceção do injetor de falhas usando JTAG/boundary-scan interface para a injeção de falhas.
3) Desenvolvimento e teste da primeira versão do injetor.
4) Escrita de um artigo apresentando o injetor de falhas e ilustrando o seu funcionamento com uma experiência preliminar no EDC.
5) Escrita do relatório intermédio.
Plano de Trabalhos - Semestre 2
2) Desenvolvimento da segunda versão do injetor incluindo mais modelos de falha e possibilidades de recolha de dados sobre o impacto das falhas.
3) Planeamento e execução de campanha de injeção de falhas para avaliar o EDC.
4) Definição de algumas técnicas de SFT (software fault tolerance) simples para tornar o EDC mais resistente a falhas provocadas pela radiação.
5) Avaliação da eficácia das técnicas de SFT no EDC com uma segunda campanha de injeção de falhas e escrita de artigo para submeter a conferência internacional sobre o robustecimento de boards de satélites usando SFT.
6) Generalização do injetor de falhas para qualquer board dos CubeSats do INPE.
7) Escrita da tese
Condições
Este estágio terá uma bolsa de licenciado de 835 euros/mês durante 6 meses, possivelmente renovável.
O estágio insere-se nos projetos europeus ADVANCE (http://advance-rise.eu/) e VALU3S (https://valu3s.eu/)
Será orientado por Henrique Madeira (DEI/CISUC), com a cooreintação de José Marcelo Duarte (INPE)
Observações
Este estágio está previamente atribuído ao aluno David Silva de Paiva, 2020178529.
Orientador
Henrique Santos do Carmo Madeira
henrique@dei.uc.pt 📩