Satellite constellations are becoming more common as the prices for satellite launches drops. These constellations have different purposes such as communications, navigation or Earth-observation. Earth-observation constellations can be used to detect natural disasters such as wildfires, floods and landslides. Many of these events occur in remote areas that are hard to reach. This means that detecting that they have occurred can take a long time and the delayed response can have serious consequences for the area. Forest wildfires for example spread quickly and a delayed response can lead to the fire growing out of control. These events can be detected using satellite imagery from Earth-Observation satellites. One issue is that even if it’s detected, satellites orbit Earth approximately once every 90 minutes in low Earth orbit, which for fast spreading disasters might not be fast enough. Another issue is that downlinking large amounts of data in the form of images often requires large, powerful and expensive satellites. The processing on the ground also takes time. This means that by the time the event has been detected it can already be to late. Combining the satellite sensors with software that can detect the critical events in-orbit, eliminates the need to downlink all images and only send the needed information. Instead it can be processed on-board the satellites, enabling smaller, less expensive satellites. When a satellite detect an event there is no certainty that it is above a ground station. The information can’t be sent to until it has line of sight of one. Having many ground stations spread across the world would increase cost and is limited by the availability of antennas. The information can instead be shared with the other satellites in the constellation via Inter-Satellite Links to reduce the latency of the information. The AlertSat constellation from the Swedish company PandionAI aims to do this. With it’s twin concept constellation design it will be able to do autonomous tasking, change detection and decision control using small, specialized satellites. When for example a wildfire is detected an Alert will be generated and quickly be sent through the constellation to a satellite within line of sight of a ground station so that it reaches the end user who can respond. This thesis aims to answer the question of how Inter-Satellite Links can be used ii | to reduce latency for the AlertSat constellation. It will identify the parameters, limits and trade offs that the communication has. Inter-Satellite Links have limits due to the distance that the satellites in orbit have to each other. The satellites are also limited in size and power which needs to be quantified for us to be able to see how much data that can be sent, while the link can still be closed. / Satellitkonstellationer blir ett mer vanligt fenomen då priset för satellit uppskjutningar sjunker. Dessa konstellationer har olika syften så som kommunikation, navigation och jordobservation. Jordobservationkonstellationer kan användas för att upptäcka naturkatastrofer så som skogsbränder, översvämmningar och jordskred. Många av dessa naturkatastrofer händer i avlägsna områden som är svåråtkomliga. Det betyder att upptäckten av de kan ta lång tid och den försenade responsen kan få allvarliga konsekvenser för området. Skogsbränder till exempel sprider sig snabbt och en sen respons kan leda till att branden sprider sig utom kontroll. Dessa händelser kan upptäckas genom att använda satellitbilder från jordobservationssatelliter. Ett problem är dock att även när en händelse observaras så är tiden för en satellit i låg omloppsbana runt jorden ungefär 90 minuter, vilket för vissa naturkatastrofer inte är snabbt nog. Ett annat problem är att nedlänka stora mängder data i formen av bilder vilket ofta kräver stora, kraftfulla och dyra satelliter. Att processera den här mängden data på jorden tar också tid. Det betyder att när en händelse blir upptäckt är det redan försent. Genom att kombinera satellitsensorer med mjukvara för att upptäcka dessa kritiska händelser i omloppsbanan kan man ta bort behövet att nedlänka alla bilder utan bara skicka den allra nödvändigaste informationen. Bilderna analyseras istället ombord själva satelliterna vilket möjliggör mindre, billigare satelliter. När en satellit upptäcker en händelse finns det ingen garanti för att den befinner sig ovanför en markstation. Informationen kan därför inte skickas förrens markstationen och satelliten har siktlinje av varandra. Att ha flera markstationer spridda över världen skulle öka kostnaden och är dessutom begränsad av antennernas tillgänglighet. Informationen kan istället delas med de andra satelliterna i konstellationen via inter-satellit länkar för att reducera latenstiden för informationen. AlertSat konstellationen från det svenska bolaget PandionAI har som mål att göra detta. Med sitt tvillingkoncept på konstellationen kommer den kunna utföra autonoma uppgifter, förändringsdetektering och beslutskontroll med hjälp av små, specialiserade satelliter. När till exempel en skogsbrand upptäcks kommer en varning bli genererad och snabbt skickas genom konstellationen till en satellit ovanför en markstation så att den kan nå den slutgiltiga användaren som kan agera. Den här uppsatsen har som mål att svara på hur inter-satellitlänkar kan användas för att reducera latensetiden för AlertSat konstellationen. Den ska också identifiera vilka parametrar, begränsningar och avvägningar som den här kommunikationen har. Eftersom satelliterna är begränsade i storlek och kraft behöver dessa kvantifieras så att det går att se hur mycket data som kan skickas medans länken fortfarande kan stängas.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-347830 |
| Date | January 2024 |
| Creators | Söderman, Emil |
| Publisher | KTH, Skolan för elektroteknik och datavetenskap (EECS) |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EECS-EX ; 2024:118 |
Page generated in 0.0038 seconds