Análisis de confiabilidad del núcleo IP SHyLoC CCSDS123 para compresión de imágenes hiperespectrales sin pérdidas utilizando FPGAs COTS
Autores: Aranda, Luis Alberto; Sánchez, Antonio; Garcia-Herrero, Francisco; Barrios, Yubal; Sarmiento, Roberto; Maestro, Juan Antonio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Análisis de confiabilidad del núcleo IP SHyLoC CCSDS123 para compresión de imágenes hiperespectrales sin pérdidas utilizando FPGAs COTS
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Palabras clave
Imágenes hiperespectrales
Compresión sin pérdida
SHyLoC
Aplicaciones espaciales
Análisis de confiabilidad
Protección tolerante a fallos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 38
Citaciones: Sin citaciones
Las imágenes hiperespectrales pueden comprender cientos de bandas espectrales, lo que significa que pueden representar un gran volumen de datos difícil de gestionar con los recursos disponibles a bordo. Las soluciones de compresión sin pérdida son interesantes para reducir la cantidad de información almacenada o transmitida mientras se preserva al mismo tiempo. El Compresor Hiperespectral sin Pérdidas para aplicaciones espaciales (SHyLoC), que forma parte de la biblioteca de núcleos IP de la Agencia Espacial Europea (ESA), ha demostrado cumplir con los requisitos de las misiones espaciales en cuanto a eficiencia de compresión, baja complejidad y alta velocidad de procesamiento. Actualmente, hay una tendencia a utilizar dispositivos electrónicos comerciales fuera de la estantería (COTS) en satélites pequeños. Además, se han utilizado en varios de ellos matrices de puertas programables en campo (FPGAs) comerciales. Por lo tanto, se requiere un análisis de confiabilidad para garantizar la robustez de las aplicaciones ante Eventos Únicos de Falla (SEUs) en la memoria de configuración. En este trabajo, presentamos un análisis de confiabilidad de este módulo de compresión de imágenes hiperespectrales como primer paso hacia el desarrollo de técnicas de protección tolerantes a fallas ad hoc para el núcleo IP de SHyLoC. El análisis de confiabilidad se realiza utilizando una configuración experimental basada en inyección de fallas en la que se prueba una implementación de hardware del estándar de compresión sin pérdidas Consultative Committee for Space Data Systems (CCSDS) 123.0-B-1 contra errores en la memoria de configuración en un System-on-Chip Xilinx Zynq XC7Z020. Los resultados obtenidos para las versiones no endurecidas y protegidas con redundancia del módulo se ponen en perspectiva en términos de consumo de área/potencia y disponibilidad/cobertura de protección obtenida para proporcionar información sobre el desarrollo de esquemas de protección basados en conocimientos más eficientes.
Descripción
Las imágenes hiperespectrales pueden comprender cientos de bandas espectrales, lo que significa que pueden representar un gran volumen de datos difícil de gestionar con los recursos disponibles a bordo. Las soluciones de compresión sin pérdida son interesantes para reducir la cantidad de información almacenada o transmitida mientras se preserva al mismo tiempo. El Compresor Hiperespectral sin Pérdidas para aplicaciones espaciales (SHyLoC), que forma parte de la biblioteca de núcleos IP de la Agencia Espacial Europea (ESA), ha demostrado cumplir con los requisitos de las misiones espaciales en cuanto a eficiencia de compresión, baja complejidad y alta velocidad de procesamiento. Actualmente, hay una tendencia a utilizar dispositivos electrónicos comerciales fuera de la estantería (COTS) en satélites pequeños. Además, se han utilizado en varios de ellos matrices de puertas programables en campo (FPGAs) comerciales. Por lo tanto, se requiere un análisis de confiabilidad para garantizar la robustez de las aplicaciones ante Eventos Únicos de Falla (SEUs) en la memoria de configuración. En este trabajo, presentamos un análisis de confiabilidad de este módulo de compresión de imágenes hiperespectrales como primer paso hacia el desarrollo de técnicas de protección tolerantes a fallas ad hoc para el núcleo IP de SHyLoC. El análisis de confiabilidad se realiza utilizando una configuración experimental basada en inyección de fallas en la que se prueba una implementación de hardware del estándar de compresión sin pérdidas Consultative Committee for Space Data Systems (CCSDS) 123.0-B-1 contra errores en la memoria de configuración en un System-on-Chip Xilinx Zynq XC7Z020. Los resultados obtenidos para las versiones no endurecidas y protegidas con redundancia del módulo se ponen en perspectiva en términos de consumo de área/potencia y disponibilidad/cobertura de protección obtenida para proporcionar información sobre el desarrollo de esquemas de protección basados en conocimientos más eficientes.