Team: Prozessorentwicklung



 Die Messung von Spurengaskonzentrationen mittels Atmosphärensensoren auf EO-Satelliten.
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 Die Prozessierung für Daten von Atmosphärensensoren auf EO-Satelliten – Level 0-1 und Level 1-2 (UPAS).
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Operationelle Prozessoren im Bodensegment einer Erdbeobachtungsmission haben die Aufgabe, aus Messdaten kontinuierlich und schnell exakt definierte Produkte zu erzeugen. Sie arbeiten in einer konfigurationskontrollierten Umgebung und müssen weitgehend ohne interaktive Eingriffe funktionieren. Dies stellt hohe Anforderungen an die benutzte Software, die niemals off-the-shelf Eigenschaften besitzen kann, sondern das Endprodukt einer langen Entwicklungskette ist. An deren Beginn stehen Algorithmen, die an die Erfordernisse des Bodensegments angepasst werden müssen. Handelt es sich um die Entwicklung eines Level 1-Prozessors, stammen solche Algorithmen oftmals aus dem Umfeld der Bodenkalibrierung. Bei Level 2-Prozessoren ist wissenschaftlicher Retrievalcode der Ausgangspunkt. Gerade in diesen Fällen muss der oftmals komplexe Algorithmus soweit optimiert werden, dass er zwar immer noch Ergebnisse mit der geforderten Genauigkeit liefert, jedoch dabei weit weniger Ressourcen (Zeit, Bedienpersonal) erfordert. Hinzu kommt bei beiden Prozessorarten, die Schnittstellen miteinander kommunizierender Module effektiv zu gestalten und schließlich Kontroll- und Überwachungsfunktionen mittels externer Bodensegmentkomponenten zu erlauben. Insofern unterscheidet sich die Entwicklung operationeller Prozessoren von wissenschaftlichen Datenverarbeitungssystemen. Im Idealfall werden neue Kalibrierverfahren oder Retrievalmethoden zunächst im Rahmen wissenschaftlicher Systeme eingesetzt, und nachdem sie sich als sinnvoll erwiesen haben, in die operationelle Umgebung überführt.

Operationelle Prozessoren werden benötigt für die Erzeugung von Daten in naher Echtzeit (Near Realtime - NRT) oder im Offline-Modus bei größtmöglich erreichbarer Genauigkeit. Es gibt Fälle, in denen der algorithmische Kern beider Prozessoren weitgehend identisch ist, aber auch solche, bei denen aufgrund der strengen Zeitanforderungen des NRT-Betriebs modifizierte Algorithmen zum Einsatz kommen. Zu Test- und Entwicklungszwecken entsteht neben den Spezifikationen für die operationellen Prozessoren für jedes Prozessierungsniveau ein Prototyp, der interaktive Steuerungen erlaubt und so - falls erforderlich – eingehende Untersuchungen einzelner Prozessorschritte ermöglicht. Welche Algorithmen in den Prozessoren verwendet werden, wird detailliert im Algorithm and Technical Baseline Document (ATBD) beschrieben. Diese ATBDs, zusammen mit weiteren Spezifikationen, dienen dem Missionsbetreiber als Grundlage für die industrielle Umsetzung der schließlich im Bodensegment zu installierenden Prozessorsoftware. Hierzu ist eine intensive Kooperation zwischen unseren Algorithmenexperten, Missionsbetreiber und der Industrie erforderlich. Dies schließt Prozessortests mit ein, für die während der Entwicklung geeignete Testszenarien und -daten erstellt werden müssen. Schließlich findet die industrielle Umsetzung mit dem Factory Acceptance Test (FAT) ihr Ende, bevor die Produkte der neu installierten Prozessoren mit echten Messdaten verifiziert bzw. validiert werden.

Prozessoren und die zugrundeliegenden Algorithmen entwickeln sich im Verlauf einer Mission weiter. Mit zunehmender Missionsdauer verbessern sich die Kalibrierung des Instruments sowie die Fähigkeit, aus den Messdaten bereits definierte oder sogar neue geophysikalische Parameter zu extrahieren. Im Idealfall werden die gesamten Messdaten deshalb in regelmäßigen Abständen einer Reprozessierung unterzogen, die jeweils die in operationelle Software umgesetzten aktuellen state-of-the-art Algorithmen benutzt. Insofern bedeutet die IMF-AP übertragene Verantwortung im Bereich Algorithmen und Prozessoren ein langfristiges Engagement, das eine Mission von der Phase C/D bis über den Betrieb im Orbit hinaus begleitet.


Kontakt
Dr. Diego Loyola
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)

Institut für Methodik der Fernerkundung

Tel: +49 8153 28-1367

Fax: +49 8153 28-1446
URL dieses Artikels
http://www.dlr.de/eoc/desktopdefault.aspx/tabid-5418/9377_read-18065/