Architecture de traitement configurable, de faible latence et faible consommation pour les systèmes de navigation des satellites LEO par le suivi des étoiles

Description

Les systèmes de navigation par satellite nécessitent des dispositifs à faible latence et faible consommation. Le guidage des satellites utilise, en plus des récepteurs GPS, des mécanismes alternatifs basés sur des images, nommés « suivi des étoiles ». Une solution purement logicielle, tandis que flexible, ne fournit pas la puissance de traitement requise par les satellites LEO. De plus, le traitement continu des données ne peut pas être efficacement réalisé par des processeurs à usage général comme les GPPs en termes de consommation d’énergie et de performance de calcul. Des processeurs spécialisés tels que les ASICs (Application Specific Integrated Circuits) sont optimisés pour fournir les meilleures performances, mais à un coût de développement élevé et avec une flexibilité restreinte. Également, les architectures de traitement parallèle SIMD ne sont pas une alternative appropriée en raison de la forte consommation d’énergie et les dépendances de données des algorithmes. Dans des systèmes temps réel embarqués, ces paramètres sont indispensables, tout particulièrement lorsque la latence des applications est critique, devant réagir rapidement à des événements entrants. Nous avons développé une architecture systolique P2IP pour soutenir un ensemble d’opérateurs de base pour le traitement d’images, facilement configurable par une application logicielle. Cette architecture combine une faible latence, une faible une consommation et des temps de compilation réduits, à des performances élevées. Ainsi, P2IP peut atteindre jusqu’à 121fps en Full HD 1080p, et 30 fps en 4K 2160p, dans une mise en œuvre à base de FPGAs ce qui convient pour les applications haute définition modernes. Dans ce contexte, les objectifs de la thèse seront : d’évaluer les algorithmes de calcul de trajectoire par « suivi des étoiles » en termes de puissance de traitement, complexité, besoins en mémoire et consommation d’énergie, et de proposer une nouvelle approche capable d’étendre P2IP pour les applications de suivi des étoiles. Seront aussi élaborés un ensemble d’opérateurs optimisés, nécessaires pour soutenir la fonctionnalité configurable de l’application logicielle.