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DSP for Space Applications

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Elaborazione spaziale impegnativa

Un approccio di progettazione mista adottato da aziende e ricercatori finanziati dall’UE ha permesso di compiere un primo passo nella creazione di un processore del segnale digitale (DSP) ad alte prestazioni europeo in grado di soddisfare le necessità delle future missioni spaziali.

Economia digitale

Recentemente, le percentuali e i volumi dei dati prodotti sia dalle missioni scientifiche che da quelle commerciali sono aumentati in maniera esponenziale. Sono quindi necessarie una capacità di calcolo e una velocità migliore, dall’esecuzione dei comandi all’elaborazione dei dati, e dal trasferimento dei dati alla loro conservazione. Le analisi eseguite a bordo dei dati raccolti prima del loro invio sulla Terra è diventato importante, in particolare per i satelliti di sorveglianza terrestri per sfruttare efficacemente la larghezza di banda per le stazioni a terra. L’unico DSP europeo adatto alle missioni spaziali è diventato obsoleto quando è stato proposto il progetto DSPACE (“DSP for space applications”), finanziato dall’UE. In passato era considerato sufficiente, ma le missioni future necessiteranno di potere computazionale maggiore. Questo requisito, insieme al bisogno di ridurre la dipendenza da tecnologie vitali da fonti extra europee, è stata la motivazione del team di DSPACE. Tuttavia, ci sono molti altri obblighi che hanno dovuto essere soddisfatti dallo sviluppo del DSP. Deve essere facilmente adattabile e prorogabile per affrontare i requisiti delle applicazioni, gli standard e gli algoritmi delle missioni future. Per soddisfare questi requisiti, il DSP non è stato sviluppato direttamente in un linguaggio di descrizione dell’hardware tradizionale. Il team ha scelto invece il linguaggio LISA (Language for Instruction Set Architectures). LISA ha permesso al progetto DSPACE di descrivere il comportamento del processore e anche della sua struttura, tra cui i file registrati, le unità di esecuzione e l’interfaccia di memoria a un livello di astrazione elevato. Dalla descrizione di LISA dell’hardware del dispositivo, ha potuto essere generato un ambiente di sviluppo software, che consiste nell’assemblatore, nel collegamento e nel simulatore. Il resto dei blocchi che costituiscono il DSP è stato sviluppato secondo il flusso di progettazione hardware tradizionale. Il codice finale è stato ottimizzato per l’articolazione di elaborazione specifica. Per convalidare le prestazioni del sistema, utilizzando gli standard stabiliti nel 2008 dall’Agenzia spaziale europea (ESA), DSPACE ha sviluppato una scheda dimostrativa. I primi risultati sugli standard di filtraggio, valutati per tipi e lunghezze del filtro diversi, hanno mostrato prestazioni simili ai DSP di massa veloce, in termini di potere computazionale. Il rilascio di DSPACE DSP avrà innanzitutto un impatto sulla estesa comunità di ricercatori, sviluppatori e utilizzatori di tutto il mondo. Inoltre, si prevede che i risultati del progetto avranno un forte impatto sulla comunità del mercato spaziale. Ciò potrebbe offrire un importante contributo alla “non dipendenza” e “indipendenza” dell’Europa nel campo della tecnologia dell’elaborazione del segnale digitale.

Parole chiave

Processore di segnale digitale, missioni spaziali, elaborazione dei dati, osservazione della Terra, satelliti di sorveglianza, applicazioni spaziali, Lingua per architetture serie di istruzioni, potere computazionale, algoritmo, compressione dell’immagine

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