Los sensores hiperespectrales para la observación de la Tierra (OT) generan grandes volúmenes de datos que exigen una capacidad de almacenamiento y un ancho de banda elevados en el canal de transmisión del enlace de bajada de datos. Para reducir la carga sobre los recursos de los satélites, un equipo de investigadores financiado por la UE está desarrollando una nueva tecnología de procesamiento e interpretación a bordo.
Los sensores hiperespectrales adquieren imágenes en muchas bandas de
frecuencia contiguas, muy estrechas, de las zonas visible y del
infrarrojo cercano del espectro electromagnético. El tratamiento de
imágenes en banda ancha permite discriminar entre partes de la
superficie terrestre que presentan características distintas de
absorción y reflexión de la luz. En los últimos años la imaginería
hiperespectral ha abierto perspectivas innovadoras en diversas
aplicaciones, entre ellas la observación de los cambios climáticos y la
planificación urbanística.
Si bien los algoritmos que procesan los datos hiperespectrales
mapean de manera satisfactoria a los sistemas paralelos como los
clústeres de ordenadores, dichos sistemas son difíciles de adaptar para
un procesamiento a bordo. El proyecto «Quick image interpretation
system» (
QI2S) se ha puesto en marcha
para diseñar una plataforma de ese tipo, en la que se puedan integrar
componentes de poco peso y bajo consumo en la carga útil de los
satélites de OT. Con el propósito de alcanzar este objetivo tan
ambicioso, seis participantes han puesto en común sus fuerzas así como
sus conocimientos y experiencia en los componentes individuales que les
han sido asignados.
En la primera fase del proyecto, los investigadores de QI2S han
diseñado un motor de computación de múltiples núcleos basado en las
matrices de puertas programables en campo (FPGA). Además de su poco peso
y tamaño reducido, las FPGA proporcionan capacidades de computación
parecidas a un coste inferior, así como la atractiva posibilidad de
seleccionar adaptativamente el algoritmo de procesamiento de datos que
se deba aplicar. El diseño del hardware del sistema conjuga bloques de
construcción de software para el procesamiento de datos hiperespectrales
con la interpretación en lenguaje de comandos de alto nivel que permite
su reconfiguración.
Cabe esperar que el sistema QI2S facilite reducciones espectaculares
en la entrega de datos hiperespectrales a los usuarios finales en la
superficie terrestre. Se ha estimado que gracias a la ejecución a bordo
de la interpretación de las imágenes solamente será necesaria una
delgada porción del ancho de banda del canal del enlace de bajada (que
no superará unos pocos Mbit/s). De tardar días o incluso semanas, los
usuarios finales podrán recibir los datos solicitados en cuestión de
minutos. Este desarrollo despeja el camino para aplicaciones nuevas e
interesantísimas como los sistemas de alerta temprana de riesgos
naturales.
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