Gestione dei dati di bordo per il rilevamento remoto

I sensori iperspettrali acquisiscono immagini in numerose bande di frequenza contigue ed estremamente strette nelle porzioni visibili e del vicino infrarosso dello spettro elettromagnetico. L’imaging a banda larga consente di discriminare le caratteristiche sulla superficie terrestre che presentano alcune differenze in termini di assorbimento e di riflessione della luce. Negli ultimi anni, le tecnologie basate su immagini iperspettrali hanno aperto interessanti prospettive in numerose applicazioni, tra cui l’osservazione dei cambiamenti climatici e la pianificazione urbanistica.

Sebbene gli algoritmi per elaborare i dati iperspettrali si adattino bene ai sistemi paralleli quali i cluster di computer, essi risultano difficilmente adattabili all'elaborazione a bordo. Il progetto QI2S (“Quick image interpretation system”) è stato concepito allo scopo di progettare una piattaforma rispondente a queste caratteristiche che consente di integrare componenti dal peso ridotto e a basso consumo energetico nel carico utile dei satelliti di osservazione della Terra. Per raggiungere questo ambizioso obiettivo, sei partner hanno unito le forze e condiviso le proprie esperienze nei singoli componenti assegnati.

Durante la prima fase del progetto, i ricercatori di QI2S hanno ideato un motore computazionale many-core basato su reti di porte programmabili dall’utilizzatore (FPGA). Oltre al peso e alle dimensioni ridotti, questi sistemi offrono prestazioni computazionali simili a costi inferiori, nonché l’allettante possibilità di selezionare in modo adattivo l’algoritmo di elaborazione dei dati da applicare. La componente hardware del sistema integra blocchi software per l’elaborazione e l’interpretazione dei dati iperspettrali con un linguaggio di comando di alto livello che ne rende possibile un’eventuale riconfigurazione.

La tecnologia QI2S garantirà drastiche riduzioni nell’invio di dati iperspettrali agli utenti finali localizzati sulla Terra. L’interpretazione delle immagini eseguita a bordo richiederà l’utilizzo di una piccolissima porzione di banda larga del canale downlink (di soli pochi Mbit/sec). Gli utenti finali potranno così ricevere le informazioni richieste relative a interi giorni o addirittura settimane nel giro di pochi minuti. Questa tecnologia spianerà la strada a nuove interessanti applicazioni future, tra cui sistemi di allerta immediata nel corso di disastri naturali.