Logiciel de vol, watchdog, FDIR, redondance et mode sûr

9 — Dossier de référence : ce qu’un vrai projet doit encore prendre en compte

Cette partie va volontairement plus loin que le calcul d’introduction. Elle relie le concept aux interfaces, aux pannes, aux essais, à la durée et à la maintenance afin que le cours puisse servir de chapitre de référence et pas seulement de fiche de révision.

Le logiciel de vol est une machine à états

Un logiciel spatial robuste décrit explicitement des modes et transitions : initialisation, nominal, manœuvre, communication, mode sûr, récupération, etc. Chaque transition possède des conditions d’entrée et des actions. Cette approche réduit les comportements implicites qui deviennent difficiles à tester. Une commande qui est valide en croisière peut être interdite pendant une manœuvre. Les machines à états rendent ces règles visibles et facilitent la vérification des chemins rares.

Watchdog : surveiller le surveillant

Un watchdog est un mécanisme qui attend un signe périodique prouvant que le logiciel ou un processeur fonctionne. Si ce signe disparaît, il peut déclencher un reset ou une reconfiguration. Mais un watchdog mal conçu peut provoquer des redémarrages inutiles ou ne rien détecter lorsqu’un logiciel tourne mais produit de mauvaises décisions. Il faut donc définir ce qui est réellement surveillé : simple activité du processeur, respect d’un délai, cohérence de données ou combinaison de plusieurs critères.

FDIR : détecter, isoler et récupérer

FDIR signifie Fault Detection, Isolation and Recovery. Détecter répond à « quelque chose est-il anormal ? ». Isoler répond à « où est la cause probable ? ». Récupérer répond à « quelle action permet de continuer ou de se mettre en sécurité ? ». Ces trois étapes sont différentes. Couper immédiatement un équipement à la première mesure suspecte peut transformer une fausse alarme en vraie perte de mission. À l’inverse, tolérer trop longtemps une anomalie peut propager le défaut.

Mode sûr : survivre n’est pas accomplir la mission

Le mode sûr réduit souvent les objectifs pour préserver énergie, température, attitude et communication minimale. Il doit être suffisamment simple pour rester disponible lorsque le reste du système est douteux. Mais il n’est pas magique : un mode sûr exige toujours des capteurs, de l’énergie, du logiciel et des actionneurs. Il faut donc analyser quelles pannes peuvent empêcher même son activation et prévoir des chemins de récupération appropriés.

Redondance logicielle et cause commune

Deux ordinateurs exécutant exactement le même code peuvent prendre exactement la même mauvaise décision si l’erreur est dans l’algorithme ou les données. On distingue redondance matérielle et diversité de conception. Dans certains cas, une fonction de sauvegarde volontairement plus simple peut être plus robuste qu’une copie complète. Mais la diversité coûte en développement, vérification et maintenance. Le bon choix dépend de la criticité et des scénarios crédibles.

Tester les cas rares avant qu’ils ne deviennent réels

Les pannes critiques apparaissent justement dans des combinaisons peu fréquentes : capteur en défaut pendant une manœuvre, communication perdue durant un redémarrage, batterie froide lors d’une transition, etc. La simulation, le software-in-the-loop puis le hardware-in-the-loop permettent d’injecter des anomalies et de tester les réactions. On vérifie aussi les temporisations, les courses entre tâches et les transitions après reset. Une campagne de test qui ne couvre que le nominal donne une confiance trompeuse.

Mise à jour logicielle loin de la Terre

Un logiciel peut nécessiter une correction après le lancement. Mettre à jour un véhicule lointain exige une image validée, un protocole de transfert robuste, une copie de secours et un moyen de revenir à l’ancienne version si la nouvelle ne démarre pas. Le délai radio impose parfois d’exécuter l’opération avec une grande autonomie locale. Pour une base martienne, conserver outils de compilation, signatures, procédures et compatibilités devient une question de souveraineté technique autant que de maintenance.