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Unser Team von AROBS Engineering arbeitete an der Konzeption, Implementierung und Validierung einer optimierten Multicore‑Implementierung zur Onboard‑Bildkompression für die Europäische Weltraumorganisation (ESA). Das Projekt ist seit über einem Jahr kommerziell im Orbit im Einsatz und Bestandteil der UNIBAP‑Cloud‑on‑Space‑Konstellation kommerzieller Satelliten.
Wir verstehen die Herausforderungen und Besonderheiten unserer Kunden aus der Luft- und Raumfahrtindustrie. Mit unserer Unterstützung konnten sie ihre F&E‑Zyklen beschleunigen und innovative Produkte erfolgreich auf den Markt bringen.
Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) baut Europas Weltraumkapazitäten aus. Ihre Arbeit und ihre Missionen kommen den Bürgern Europas und der ganzen Welt zugute.
Zu ihren Aufgaben gehört die Erforschung der Erde, ihrer unmittelbaren Weltraumumgebung, unseres Sonnensystems und des Universums. Die ESA entwickelt zudem satellitengestützte Technologien und Dienste.
Multicore Hardwareplattformen treiben die Software moderner Raumfahrzeuge an und ermöglichen eine schnellere sowie effizientere Datenverarbeitung. Raumfahrtsoftware muss gezielt optimiert werden, um die Leistungsfähigkeit moderner Multicore Architekturen sowie niedrigschwelliger Plattformen wie RTOS (Real Time Operating Systems) voll auszuschöpfen.
Ein besonderer Fokus lag darauf nachzuweisen, dass die von uns portierten und getesteten optimierten Algorithmen auf den wichtigsten Raumfahrt Hardwareplattformen sämtliche hochwertigen Anforderungen der ESA ECSS Standards für kritische Onboard Software erfüllen.
Multispektrale und hyperspektrale Bildgebungsgeräte werden zunehmend in Weltraummissionen eingesetzt. Es erhöht die Menge der gesammelten und an die Bodenstation übertragenen Daten. Dieses ESA-Projekt hatte zwei Ziele: die Entwicklung einer optimierten Multicore-Implementierung für den Komprimierungsalgorithmus für multispektrale oder hyperspektrale Bilder und die Erstellung eines Benchmarks zur vergleichenden Messung der Leistung der validierten Implementierung.
Unser Ziel war es, die erste weltraumtaugliche Multicore Plattform und Softwarelösung zu entwickeln, zu portieren und zu validieren, die speziell für die Onboard Bildkompression optimiert ist.
Wir waren der Hauptauftragnehmer dieses unter einem ESA Programm durchgeführten Projekts. Das Design umfasste sowohl eine vollständig optimierte Multicore Implementierung als auch einen Leistungsbenchmark der validierten Lösung.
Schritte, die während der Implementierung befolgt wurden:
• Wir analysierten alle Mehrkern-Hardware und verfügbaren Softwareplattformen, um die beste Konfiguration zu ermitteln.
• Optimierung des Multicore-Designs und Implementierung eines verlustfreien Kompressionsalgorithmus (gemäß ESA-Entwurf des empfohlenen Standards CCSDS123.0-R).
• Validierung und Portierung der optimierten Implementierung auf mehreren Multicore-Hardwareplattformen:
Die ESA profitierte von unserem guten Ruf und unserer umfassenden Expertise in den Bereichen Embedded-Software-Dienstleistungen, Echtzeitbetriebssysteme, Multicore-Unterstützung und Implementierung während des gesamten Projekts.
Das optimale Design basierte auf weltraumtauglichen Betriebssystemen (PikeOS, RTEMS) sowie Multicore Hardwareplattformen (Freescale P4080 und LEON4) und wurde nahtlos in das bestehende Raumfahrzeug Software Framework integriert. Der Benchmark der validierten Implementierung lieferte hervorragende Ergebnisse und bestätigte den hohen Mehrwert des Einsatzes von Multicore Technologien in der Onboard Raumfahrtsoftware.
Nach unserem Projekt führte die ESA eine praktische Demonstration und vergleichende Analyse der Vorteile der Optimierung und Portierung strategischer Weltraumanwendungen auf Mehrkernplattformen durch.
Die ESA kann diese Informationen auch nutzen, um das Verhalten anderer Raumfahrzeugsoftware, die auf Multicore-Architekturen portiert wird, in zukünftigen Missionen zu verstehen und vorherzusagen. Dies öffnet die Tür für Multicore-Raumfahrttechnologien und verspricht eine glänzende Zukunft.
