CAMELEON - Sistem compact pentru achizitia de imagini si masurarea pozitiei tintelor din domeniul LEO

O componentă critică în cadrul oricărui sistem de observație (SST) este lanțul de procesare a datelor, având ca intrare date furnizate de un senzor (cum ar fi un telescop sau un radar) și ca principală ieșire determinarea orbitei pe care se bazează multe servicii (identificarea obiectelor, evitarea coliziunilor), reintrare atmosferică, fragmentare etc.). Acesta este un domeniu imens de cercetare și dezvoltare tehnologică la nivel internațional, care se adresează conservării infrastructurii spațiale. Scopul proiectului este de a configura și testa un prototip original al unui instrument de procesare a datelor în timp real pentru detectarea automată a obiectelor spațiale LEO și determinarea poziției acestora având ca imagini de intrare furnizate de un instrument optic (SST) robotizat cu câmp vizual foarte larg (FOV).

• Instrumentul de prelucrare a datelor propus va conține o placă de calcul și un pachet software, ambele dezvoltate de Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca (UTCN).
• BITNET CCSS (BITNET, partener în această propunere) va integra instrumentul de prelucrare a datelor dezvoltat de UTCN într-unul dintre senzorii săi optici SST și va testa/valida datele furnizate de instrumentul de prelucrare a datelor.

Din partea Universitatii Tehnice din Cluj-Napoca, coordonatorul proiectului, urmatoarele persoane:

• Prof.Dr.Ing. Radu Danescu - director de proiect
• Prof.Dr.Ing. Florin Oniga - cercetator postdoctoral
• S.L.Dr.Ing. Razvan Itu - cercetator postdoctoral
• As.Univ.Ing. Mircea Paul Muresan - doctorand

Partenerul industrial al proiectului, BITNET CCSS, urmatoarele persoane:

• Octavian Cristea - cercetator
• Dr. Paul Dolea
• Dr. Vlad Paul Dascal

Activitatile sunt organizate in trei etape, corespunzatoare fiecarui an.

Etapa 1: august 2020 – decembrie 2020.

1. Definirea arhitecturii sistemului de detectie LEO. Definirea arhitecturii sistemului de procesare de imagini si a aplicatiei de coordonare la distanta. Definirea arhitecturii hardware, definirea interfetelor hardware cu sistemul de testare si validare.
2. Definirea arhitecturii sistemului de testare si validare. Definirea componentelor software pentru testare si validare. Definirea arhitecturii hardware si a metodologiei de amplasare si operare.
3. Dezvoltarea sistemului de procesare a imaginilor si detectia obiectelor, partea 1 Dezvoltarea si optimizarea partiala a sistemului de procesare a imaginilor, pregatirea implementarii pe arhitectura embedded.

Etapa 2: ianuarie 2021 – decembrie 2021.

1. Dezvoltarea sistemului de procesare a imaginilor si detectia obiectelor, partea 2. Dezvoltarea si optimizarea finala a sistemului de procesare a imaginilor, implementare pe arhitectura embedded.
2. Dezvoltarea componentelor de interfatare dintre sistemele de observatie si sistemul de procesare a imaginilor. Dezvoltarea interfetelor de adaptare a informatiilor de la componentele hardware la algoritmii de procesare. Dezvoltarea componentelor software pentru interfata directa si comanda componentelor hardware.
3. Dezvoltarea aplicatiei de control la distanta pentru coordonarea observatiilor. Dezvoltarea componentelor de interfata utilizator si control a aplicatiei de control la distanta. Dezvoltarea componentelor de comunicatie a aplicatiei de control la distanta.
4. Definirea metodologiei de testare si validare. Definirea metodologiei de testare si validare.
5. Integrarea sistemului SST de achizitie a imaginilor si testarea preliminara a operatiilor. Integrarea sistemului SST. Testarea preliminara a operatiilor.
6. Diseminare rezultate preliminare. Elaborare si diseminare lucrari stiintifice in conferinte si jurnale internationale.

Etapa 3: ianuarie 2022 – iulie 2022.

1. Integrarea componentelor sistemului. Integrarea componentelor software. Integrarea componentelor hardware.
2. Testare si validare prin campanii de observare a spatiului. Asistenta in utilizarea sistemelor software in procesul de observare. Campanii de observare a spatiului.
3. Diseminare si utilizare rezultate finale. Elaborare si diseminare lucrari stiintifice in conferinte si jurnale internationale; Elaborare si depunere cerere patent.

Rezultate

Figura 1. Sistemul de achizitie si procesare complet: PC portabil, camera DSLR, lentila, dispozitivul de sincronizare bazat pe GPS (cutia transparenta din planul apropiat), dispozitivul de comunicare radio pentru transmitere rezultate (cutia neagra de langa piciorul trepiedului).


Figura 2. Traiectorii ale satelitilor detectati intr-o secventa de imagini.


Figura 3. Arhitectura hardware a sistemului de achiziție și procesare.


Video: sistemul complet.

Prezentare orala:
R. Danescu, R. Itu, M.P. Muresan, V. Turcu, O. Cristea, "Compact Solution for Low Earth Orbit Surveillance", Viewpoints in Astronomy, Astrophysics, Space and Planetary Sciences, October 28-29, 2021, parte a evenimentului "Zilele Academice Clujene 2021".

Publicatii la conferinte:
R. Danescu, R. Itu, M.P. Muresan, V. Turcu, O. Cristea, "Compact Solution for Low Earth Orbit Surveillance", IEEE Intelligent Computer Communication and Processing, Cluj-Napoca, 28-30 October, 2021.

Publicatii la jurnale:
Radu Danescu, Razvan Itu, Mircea Paul Muresan, Ana Rednic, Vlad Turcu, "SST Anywhere—A Portable Solution for Wide Field Low Earth Orbit Surveillance", Remote Sensing, Vol. 14, No. 8, 2022, Art. No. 1905.

Raport etapa 1.
Raport etapa 2.
Raport etapa 3.
Raport final.

Radu Danescu

Adresa:
Universitatea Tehnica din Cluj-Napoca
Departmentul Calculatoare,
Str. Memorandumului, Nr. 28, 400 114, Cluj Napoca
Romania

Birou: Baritiu str. 26, room 37
Telefon: +40 264 401457

E-mail:
Radu.Danescu@cs.utcluj.ro