Przetwarzanie danych w przestrzeni kosmicznej
W ostatnich latach obserwujemy dynamiczny przyrost ilości danych pochodzących z naukowych, jak i komercyjnych misji kosmicznych. Od algorytmów kontrolnych po przetwarzanie, transfer i magazynowanie danych, potrzebne jest zwiększenie mocy obliczeniowych. Na znaczeniu zyskuje możliwość analizowania zgromadzonych danych przed przesłaniem ich na Ziemię, szczególnie w przypadku satelitów obserwujących planetę, gdyż pozwala to efektywnie wykorzystać przepustowość połączeń ze stacjami naziemnymi. W chwili powstania finansowanego przez UE projektu "DSP for space applications" (DSPACE) jedyny europejski DSP był już przestarzały. Jego moc obliczeniowa była dalece niewystarczająca, by spełnić wymagania przyszłych misji. To, oraz konieczność zmniejszenia zależności UE od technologii zagranicznych, legło u podstaw projektu DSPACE. Nowo opracowywany DSP musiał jednak spełnić jeszcze kilka innych wymagań. Musiał on umożliwiać łatwą adaptację i rozbudowę pod kątem konkretnych zastosowań, norm i algorytmów stosowanych w misjach przyszłości. Aby spełnić te wymagania, DSP nie był opracowywany bezpośrednio w tradycyjnym języku opisu sprzętu, ale w języku LISA (Language for Instruction Set Architectures). Język LISA umożliwił badaczom opisanie zachowania się procesorów oraz ich struktury, wraz z plikami rejestru, jednostkami wykonywania oraz interfejsem pamięci, na wysokim poziomie abstrakcji. Na podstawie opisu sprzętu przy pomocy języka LISA możliwe było stworzenie środowiska programistycznego, obejmującego asembler, konsolidator i symulator. Pozostałe elementy budulcowe DSP opracowano według tradycyjnej procedury projektowania sprzętu. Ostateczny kod zoptymalizowano pod kątem konkretnej architektury procesorowej. Aby sprawdzić działanie systemu, przy pomocy metod porównawczych opracowanych w 2008 r. przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA), uczestnicy projektu DSPACE zbudowali demonstracyjną płytkę. Końcowe wyniki porównania filtrowania, ocenionego dla rożnych typów i długości filtrów, wskazały na skuteczność zbliżoną do szybkich naziemnych DSP pod względem mocy obliczeniowej. Budowa DSPACE DSP będzie miała duże znaczenie dla szerokiej grupy naukowców, programistów i użytkowników na całym świecie. Ponadto urządzenie ma odegrać ważną rolę na światowym rynku kosmicznym. Umożliwi także zwiększenie niezależności UE w zakresie kosmicznych technologii cyfrowego przetwarzania sygnałów.
Słowa kluczowe
Procesor sygnału cyfrowego, misje kosmiczne, przetwarzanie danych, obserwacja Ziemi, satelity obserwacyjne, zastosowania kosmiczne, Language for Instruction Set Architectures, moce obliczeniowe, algorytm, kompresja obrazu, aparatura kontrolna
