Kerr, Murray and Tonetti, Stefania and Cornara, Stefania and Bravo, Juan-Ignacio and Hinz, Robert and Latorre, Antonio and Membibre, Francisco and Ramos, Alexis and Moron, Alvaro and Solimini, Chiara and Wiehle, Stefan and Breit, Helko and Günzel, Dominik and Mandapati, Srikantha and Tings, Björn and Balss, Ulrich and Koudelka, Otto and Teschl, Franz and Magli, Enrico and Bianchi, Tiziano and Migliorati, Andrea and Motto Ros, Paolo and Caon, Michele and Martina, Maurizio and Freddi, Riccardo and Milani, Fabio and Curci, Guido and Fraile, Silvia and Marcos, Cecilia (2021) A Novel Architecture for the Next Generation of Earth Observation Satellites Supporting Rapid Civil Alert. The 35th Annual Small Satellite Conference - SSC, 2021-08-07 - 2021-08-12, Logan, USA - virtual.
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Official URL: http://digitalcommons.usu.edu/smallsat/2021/all2021/191
Abstract
The EO-ALERT European Commission H2020 project proposes the definition, development, and verification and validation through ground hardware testing, of a next-generation Earth Observation (EO) data processing chain. The proposed data processing chain is based on a novel flight segment architecture that moves EO data processing elements traditionally executed in the ground segment to on-board the satellite, with the aim of delivering EO products to the end user with very low latency. EO-ALERT achieves, globally, latencies below five minutes for EO products delivery, and below one minute in realistic scenarios. The proposed EO-ALERT architecture is enabled by on-board processing, recent improvements in processing hardware using Commercial Off-The-Shelf (COTS) components, and persistent space-to-ground communications links. EO-ALERT combines innovations in the on-board elements of the data chain and the communications, namely: on-board reconfigurable data handling, on-board image generation and processing for the generation of alerts (EO products) using Machine Learning (ML) and Artificial Intelligence (AI), on-board AI-based compression and encryption, high-speed on-board avionics, and reconfigurable high data rate communication links to ground, including a separate chain for alerts with minimum latency and global coverage. This paper presents the proposed architecture, its hardware realization for the ground testing in a representative environment and its performance. The architecture’s performance is evaluated considering two different user scenarios where very low latency (almost-real-time) EO product delivery is required: ship detection and extreme weather monitoring/nowcasting. The hardware testing results show that, when implemented using COTS components and available communication links, the proposed architecture can deliver alerts to the end user with a latency below five minutes, for both SAR and Optical missions, demonstrating the viability of the EO-ALERT architecture. In particular, in several test scenarios, for both the TerraSAR-X SAR and DEIMOS-2 Optical Very High Resolution (VHR) missions, hardware testing of the proposed architecture has shown it can deliver EO products and alerts to the end user globally, with latency lower than one-point-five minutes.
| Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/145079/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Document Type: | Conference or Workshop Item (Speech) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Additional Information: | to cite the paper from the USU archive: Kerr, M. et al. 2021. “A Novel Architecture for the Next Generation of Earth Observation Satellites Supporting Rapid Civil Alerts,” Proceedings of the Conference on Small Satellites, Technical Session 8: Advanced Technologies II, SSC21-VIII-07. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Title: | A Novel Architecture for the Next Generation of Earth Observation Satellites Supporting Rapid Civil Alert | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Authors: |
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| Date: | August 2021 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Refereed publication: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | No | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Page Range: | pp. 1-7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Keywords: | Synthetic Aperture Radar, SAR, FPGA, onboard processing, ship detection, civil alert, earth observation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Event Title: | The 35th Annual Small Satellite Conference - SSC | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Event Location: | Logan, USA - virtual | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Event Type: | international Conference | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Event Start Date: | 7 August 2021 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Event End Date: | 12 August 2021 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Research field: | Aeronautics, Space and Transport | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program: | Space | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program Themes: | Earth Observation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research area: | Raumfahrt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Program: | R EO - Earth Observation | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research theme (Project): | R - SAR methods | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Location: | Bremen , Oberpfaffenhofen | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institutes and Institutions: | Remote Sensing Technology Institute > SAR Signal Processing | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited By: | Kaps, Ruth | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited On: | 02 Nov 2021 12:31 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Last Modified: | 24 Apr 2024 20:44 |
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