Weltraumbasierte Verarbeitung
In den letzten Jahren sind die Datenraten und -volumen im Zusammenhang mit wissenschaftlichen und kommerziellen Raumfahrtmissionen exponentiell gewachsen. Bereiche wie Ausführungskontrolle und Datenverarbeitung aber auch Datentransfer und Datenspeicherung erfordern immer größere Rechenfähigkeiten und -geschwindigkeiten. Bordseitige Analysen von Daten, die gesammelt werden, bevor sie an die Erde geschickt werden, sind entscheidend, insbesondere für die Überwachungssatelliten zur Erdbeobachtung, um die Bandbreite zu den Bodenstationen effektiv zu nutzen. Der einzige, für Weltraummissionen geeignete, europäische DSP wurde überflüssig als das EU-finanzierte Projekt "DSP for space applications" (DSPACE) vorgeschlagen wurde. In der Vergangenheit wurde dies als ausreichend erachtet. Zukünftige Missionen werden jedoch eine wesentlich größere Rechenleistung erfordern. Diese Anforderung und die Erfordernis, die Abhängigkeit von entscheidenden Technologien von außerhalb Europas zu reduzieren, waren die Motivation der DSPACE-Teams. Es gab jedoch noch zahlreiche andere Verpflichtungen, die bei der Entwicklung des DSP berücksichtigt werden mussten. Er sollte einfach anzupassen und zu erweitern sein, um den Anforderungen an Anwendungen, Normen und Algorithmen zukünftiger Missionen zu entsprechen. Um diese Erfordernisse zu erfüllen, wurde der DSP nicht direkt in einer herkömmlichen Hardwarebeschreibungssprache entwickelt. Stattdessen wählte das Team die Language for Instruction Set Architectures (LISA). LISA ermöglichte es DSPACE, das Verhalten des Prozessors sowie seine Struktur zu beschreiben, darunter die Registrierung von Dateien, die Ausführung von Units und Speicherschnittstellen auf einem hohen Abstraktionsgrad. Aus der LISA-Beschreibung der Gerätehardware könnte eine Softwareentwicklungsumgebung erstellt werden, die aus Assembler, Binder und Simulator besteht. Der Rest der DSP-Bausteine wurde gemäß dem herkömmlichen Hardwaredesignflow entwickelt. Der abschließende Code wurde für die spezielle Verarbeitungsarchitektur optimiert. Um die Leistung des Systems zu bewerten, entwickelte DSPACE unter Verwendung der im Jahr 2008 von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) eingerichteten Benchmarks eine Experimentierplatte. Die ersten Ergebnisse nach der Benchmark-Filterung, bewertet nach unterschiedlichen Filtertypen und -längen, ergab hinsichtlich der Rechenleistung eine Leistung, die den schnellen Boden-DSPs entspricht. Die Veröffentlichung von DSPACE DSP wird in erster Linie eine große Gemeinschaft von Forschern, Entwicklern und Anwendern weltweit beeinflussen. Darüber hinaus wird erwartet, dass die Projektergebnisse eine große Gemeinde auf dem Weltraummarkt beeinflussen werden. Dies könnte einen großen Beitrag zur europäischen "Nicht-Abhängigkeit" und "Unabhängigkeit" im Bereich der digitalen Signalverarbeitungstechnologie leisten.
Schlüsselbegriffe
Digitaler Signalprozessor, Weltraummissionen, Datenverarbeitung, Erdbeobachtung, Überwachungssatelliten, Weltraumanwendungen, Language for Instruction Set Architectures, Rechenleistung, Algorithmus, Bildkompression, Gerätesteuerung