SCILAB : Applications dans le domaine spatial

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1 Séminaire / Atelier SCILAB : Applications dans le domaine spatial Lundi 26 novembre 2012 (10h00-16h15) Institut Aéronautique et Spatial (IAS) 23 Avenue Edouard Belin, Toulouse, cedex 4 *** Scilab ( est un logiciel "open source" gratuit pour le calcul numérique qui est de plus en plus utilisé pour les études liées au domaine spatial. Ce séminaire a pour objectif de montrer un certain nombre d'utilisations de Scilab. C'est l'occasion pour les utilisateurs de Scilab d'échanger sur leurs expériences concrètes. 10h00-12h00 13h15-16h15 Titre Présentateur Organisme Introduction Philippe Marchal CNES Scilab : présent et futur Claude Gomez Scilab Entreprises Outil pour le pré-dimensionnement mécanique des lanceurs Frédéric Pauliac ASTRIUM - Les Mx Alex : outil d'analyse des lanceurs en exploitation Sylvain Leroy CNES - DLA Scilab & Celestlab : Contexte et exemples d'utilisation Cyrille Tourneur ASTRIUM - Tlse Integrating Java libraries into Scilab Simon Billemont CNES / TU Delft Bocop, boîte à outils en commande optimale Pierre Martinon INRIA Scilab dans la préparation de la mission ATV Anthony Combes CNES / ATOS 3D objects modelling and application in RADAR image analysis Nathalie Védie ESA Scilab pour la restitution d'orbite et la localisation Flavien Mercier CNES Analyse de mission avec Scilab Alain Lamy CNES Si ce séminaire vous intéresse, inscrivez-vous sur le site :

2 Programme : 09h45-10h00 10h00-10h05 Accueil Café Introduction Philippe Marchal (CNES) 10h05-10h35 Scilab présent et futur Claude Gomez (Scilab Entreprises) Scilab Enterprises est aujourd hui la structure officielle, issue du Consortium Scilab, qui développe et diffuse le logiciel Scilab. De plus elle fournit tous les services associés à l utilisation du logiciel, à la fois pour le monde académique et pour le monde industriel. Nous présenterons d abord l organisation et le modèle économique de Scilab Enterprises dans le cadre de la diffusion d un logiciel gratuit et «Open Source» professionnel. Ensuite, nous ferons le point sur les nouveautés de la version actuelle du logiciel Scilab et nous présenterons les évolutions futures. 10h35-11h05 Développement d un outil Scilab pour le pré-dimensionnement mécanique des lanceurs, une première étape vers la réalisation d une plateforme multi-outils pour la conception mécanique des lanceurs en avant-projet Frédéric Pauliac (Astrium Les Mureaux) Afin de préparer l avenir des lanceurs spatiaux européens et pour améliorer sa compétitivité dans un environnement de plus en plus concurrentiel, Astrium s est lancé dans un programme d amélioration de ses outils d avant-projet. L objectif de cette démarche est double : améliorer la qualité des résultats qui seront fournis aux clients et réduire les délais nécessaires à leurs obtentions. Du point de vue de la société, cela ira dans le sens d une meilleure transmission des informations en interne et une meilleure capitalisation de l expérience, ce qui est hautement désirable. Pour répondre à ce besoin, le Bureau d Etude Mécanique Lanceur travaille à la réalisation d un environnement logiciel organisé autour de trois outils interconnectés et développés dans une logique commune : un pour la conception d architectures de lanceurs, un pour le calcul des charges mécaniques et le dernier pour le prédimensionnement. Une première version de l outil de pré-dimensionnement a été réalisée et validée en interne avec Scilab. Un prototype de d interface graphique a aussi été conçu avec l assistance de Scilab Entreprises. L outil incluant moteur de calcul et interface graphique est maintenant en cours d industrialisation chez Scilab Entreprises. En parallèle, les travaux continuent sur les deux autres outils. L outil de calcul des efforts sera principalement une adaptation, et un portage sous Scilab, d un code existant. Pour ce qui est de l outil de conception d architecture, il s agit d un outil intégrant une forte dimension graphique qui devra pouvoir dialoguer avec les deux précédents et gérer des modèles de données en arborescence. La spécificité de l outil étant qu il devra pouvoir s adapter à la grande variété de lanceurs qui peuvent être étudiés. Les réflexions et les travaux de prototypage de cet outil sont en cours, avec l assistance de Scilab Entreprises.

3 11h05-11h25 Présentation du logiciel ALEx (Analyse des Lanceurs en Exploitation) Sylvain Leroy (CNES - DLA) ALEx est un outil en cours de développement au CNES/DLA dont l'objectif est la capitalisation de l'exploitation des mesures réalisées lors de chaque vol des lanceurs en exploitation. Il accepte en entrée soit des données déjà traitées (par des outils spécifiques) soit des mesures brutes - dans ce cas le traitement est réalisé dans le logiciel ALEx. Il améliore notablement le processus d'exploitation de niveau 0 des vols en permettant de situer rapidement un vol particulier par rapport à une famille de vols ou par rapport à un domaine qualifié. Cet outil, developpé sous Scilab, incorpore aujourd'hui les principaux métiers du secteur mécanique. Son extension aux autres domaines techniques (propulsion, contrôle de vol ) devrait permettre de favoriser les exploitations transverses multidisciplinaires qui rendront possible la réalisation rapide d'un diagnostic "système" du vol. 11h25-11h55 Scilab & Celestlab : contexte et exemples d utilisation chez Astrium Cyrille Tourneur (Astrium Toulouse) La présentation fera un point sur l'utilisation de Scilab pour les analyses de mission à Astrium- Toulouse: - Contexte d'utilisation chez Astrium - Quelques illustrations typiques pour donner un aperçu de l'usage - Quelques feedbacks "utilisateur" - Quelques propositions d'amélioration de Celestlab 11h55-13h15 Pause - Déjeuner (repas à l IAS) 13h15-13h45 Integrating Java libraries into Scilab Simon Billemont (CNES / TU Delft) For any software platform, it is vital that interfaces to alternative platforms are defined, allowing the integration with existing tools and solutions. For Scilab, the default installation provides several interfaces to link to existing solutions such as loading shared libraries (for c/c++, fortran). However in recent years, JVM based languages such as Java have gained popularity, and thus provide excellent additions to the Scilab codebase. This presentation addresses the techniques of accessing this subset of JVM languages from Scilab. Additionally, an approach to integrating new or existing Java libraries into a Scilab toolbox will be presented.

4 13h45-14h15 Bocop, boîte à outils en commande optimale Pierre Martinon (INRIA) Depuis 2010, l'équipe COMMANDS d'inria Saclay développe Bocop, une boîte à outils pour la résolution de problèmes de contrôle optimal. Ce logiciel open source est à destination d'utilisateurs aussi bien académiques qu'industriels. Bocop utilise une méthode "directe": le problème de contrôle est discrétisé en temps, donnant un problème d'optimisation non linéaire. Le noyau Bocop est écrit en C/C++, et repose sur le solveur Ipopt, les dérivées étant calculées par différentiation automatique (AdolC / Colpack). L'interface Scilab permet de définir le problème, de construire le point initial, de lancer l'optimisation, et de visualiser les résulats. Bocop peut fournir une initialisation pour une méthode indirecte, via la correspondance entre multiplicateurs et états adjoints. Les fonctionnalités du logiciel seront illustrés sur une sélection de problèmes de contrôle. 14h15-14h35 Scilab dans la preparation de la mission ATV Anthony Combe (CNES / ATOS) Dans le cadre de la planification de la mission ATV, divers calculs sont réalisés par l équipe FDS («Flight Dynamics Segment») du centre de contrôle de Toulouse, afin de planifier la mission. La spécificité d une mission de rendez-vous avec l ISS est le besoin de recalculer de façon itérative les dates de lancement, ainsi que les ouvertures et fermetures des créneaux temporels d amarrage à la station («docking»), et de désamarrage («undocking»). Scilab est alors un outil particulièrement adapté à ces calculs récurrents, contrairement aux outils opérationnels, utiles seulement lorsque la mission est parfaitement définie. A partir de données prévisionnelles fournies tous les 3 mois par le centre de planification de l ISS (NASA/TOPO), la bibliothèque Scilab utilisée par le FDS permet d obtenir rapidement les informations nécessaires à la planification de la mission. La présentation faite au CCT permettra de comprendre de quelle façon Scilab intervient dans la préparation des opérations, et quels sont les types de traitement réalisés par le logiciel. 14h35-14h50 Pause Café 14h50-15h10 3D objects modeling and its application in RADAR image analysis Nathalie Védie (ESA) Three European cargo vehicles (ATV) have been successfully launched and deorbited in the past five years. The ATV antenna boom is used for communication during the rendezvous with the International Space Station and its correct deployment is important for the mission. In case of an on-board contingency of the boom deployment system, a ground tool that simulates the image of ATV based on 3D vehicle geometric and attitude models, as viewed from a ground RADAR station, has been developed at the ATV Control Centre. This tool can be used to compare real and simulated images to assess the optimal attitude for boom visibility and check the boom deployment angle.

5 15h10-15h30 Utilisation de Scilab dans les applications de restitution d orbite Flavien Mercier (CNES) Scilab est utilisé d une part pour l analyse des résultats de restitution d orbite (grosse quantité de données, tracés spécifiques) et d autre part pour maquetter diverses applications (filtrage). En particulier, une boîte à outils (EPO / GPTO) spécifique au traitement des mesures GPS a été développée. Cette boîte à outils utilise divers scripts Scilab et des exécutables UNIX pour réduire les temps de calcul. Un exemple d application sur des mesures réelles sera montré. 15h30-16h00 Scilab pour les analyses de mission préliminaires au CNES Alain Lamy (CNES) Scilab est largement utilisé au CNES pour les études de mécanique spatiale. Les analyses de mission des avant-projets ont des caractéristiques particulières liées à leur durée courte (impliquant un besoin de moyens fiables et de référence) et à leur nature exploratoire (impliquant un besoin de flexibilité). Une solution basée sur CelestLab et sur des bibliothèques et outils de plus haut niveau a été mise en place et est utilisée quotidiennement. La présentation s attachera à montrer comment cette solution répond aux spécificités des avant-projets. Différentes illustrations concrètes et démonstrations seront également montrées. 16h00-16h15 Discussion (éventuelle), conclusion

6 Informations pratiques : Le séminaire se déroule à l IAS à deux pas de l entrée principale du CNES (sur la gauche) -> voir plan. The workshop takes place at IAS (see address below). To get there, take the road on the left at the roundabout just outside CNES main entrance. Pour des raisons de logistique, il est préférable de s inscrire à l avance (que vous soyez membre d un CCT ou non), sur l un des liens suivants : For logistic reason, please register on one of the following link : - soit via le site des CCT : /cctinfo/programme.htm (suivre le lien «pour s inscrire à une animation») - soit directement sur : Institut Aéronautique et Spatial (IAS) 23 Avenue Edouard Belin, Toulouse, cedex 4