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DSP for Space Applications

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Soluciones para el procesamiento complejo de datos en el espacio

A partir de un diseño mixto, un equipo de investigadores y empresas financiado por la Unión Europea ha dado el primer paso para crear en Europa un procesador digital de señales (DSP) fiable, de alto rendimiento y adecuado a las necesidades de las futuras misiones al espacio.

Economía digital

En los últimos años, los volúmenes y la velocidad de los datos generados por las misiones espaciales, tanto científicas como comerciales, han aumentado de manera exponencial. Se precisa una mayor rapidez y capacidad de cálculo para llevar a cabo operaciones de control, procesamiento, transferencia y almacenamiento de datos. El análisis de los datos antes de su envío a la Tierra se ha convertido en una cuestión de vital importancia, especialmente para que los satélites de vigilancia de observación de la Tierra puedan aprovechar al máximo el ancho de banda en sus transmisiones a las estaciones terrestres. Cuando se propuso el proyecto «DSP for space applications» (DSPACE) el único DSP europeo adecuado para misiones espaciales había quedado obsoleto. En el pasado cumplía adecuadamente su función, pero para las misiones del futuro se necesitará una capacidad de computación mucho mayor. Esta carencia, unida a la necesidad de reducir la dependencia de tecnologías estratégicas no europeas, motivó el proyecto DSPACE. El DSP debía además cumplir otras exigencias: ser adaptable y ampliable para satisfacer los requisitos de las aplicaciones, normas y algoritmos de las misiones venideras. A tales efectos, para diseñar el DSP no se utilizó directamente el lenguaje de descripción de hardware tradicional, sino el lenguaje de arquitecturas de repertorios de instrucciones (Language for Instruction Set Architectures, LISA). Gracias al uso de LISA, el equipo pudo describir con un alto grado de abstracción el comportamiento del procesador y su estructura, incluidos archivos de registro, unidades de ejecución e interfaz de memoria. A partir de la descripción LISA del hardware del dispositivo se generó un entorno de desarrollo de software consistente en un ensamblador, un enlazador y un simulador. El resto de elementos del DSP se desarrollaron siguiendo los métodos tradicionales de diseño de hardware. El código resultante se optimizó para la arquitectura de procesamiento específica. A fin de validar el sistema con arreglo a los criterios de referencia establecidos por la Agencia Espacial Europea (ESA) en 2008, DSPACE desarrolló un panel de demostración. Los primeros resultados en cuanto a referentes de filtrado, obtenidos mediante la evaluación de filtros de distintos tipos y longitudes, muestran una potencia de computación similar a la de los DSP terrestres veloces. El lanzamiento de los DSP de DSPACE influirá sobremanera a un amplio colectivo de investigadores, desarrolladores y usuarios en todo el mundo. Se espera que los resultados tengan una gran repercusión, concretamente, en un amplio sector del mercado espacial. Ello podría suponer una importante aportación en pro de la «no dependencia» y la independencia de Europa en el ámbito de la tecnología de procesado digital de señales espaciales.

Palabras clave

Procesador digital de señales, misiones espaciales, procesamiento de datos, observación de la Tierra, satélites de vigilancia, aplicaciones espaciales, lenguaje de arquitecturas de repertorios de instrucciones, capacidad de computación, algoritmo

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