programa nacional de observacion de la tierra por satelite

Jorge Lomba Ferreras / Jefe del Departamento de Industria de la Ciencia y Espacio (21/09/2011)

Programa Nacional de Observación de la TierraPrograma Nacional de Observación de la Tierrapor Satélite - PNOTSpor Satélite - PNOTS

XIV Congreso Asociación Española Teledetección

(21 de septiembre de 2011)


1.1. PNOTS – Plan Nacional de Observación de la Tierra por SatélitePNOTS – Plan Nacional de Observación de la Tierra por Satélite

2.2. Satélite SEOSAT/IngenioSatélite SEOSAT/Ingenio

3.3. Satélite PAZSatélite PAZ

4.4. Segmento terrenoSegmento terreno

ÍNDICEÍNDICE


Desarrollo coordinado para el desarrollo, financiación y explotaciónde un satélite Óptico (INGENIO) y un satélite SAR (PAZ).

OBJETIVO GENERAL

• Dos satélites: SEOSAT/Ingenio (tecnología óptica) & SEOSAR/PAZ (tecnología radar - SAR).• Primer Programa europeo público con ambas tecnologías: óptica y radar (SAR).• Operador gubernamental español: HISDESAT/INTA.• Segmento terreno común: INTA.• Autonomía e independencia para España en la obtención de datos de satélite.• Uso dual (civil y militar).• Participación de España con activos propios en programas internacionales (GMES, MUSIS).

OBJETIVO GENERAL Y CARACTERÍSTICASOBJETIVO GENERAL Y CARACTERÍSTICAS PNOTS


INGENIO/SEOSATINGENIO/SEOSAT• Sistema dual, contribución a GMES.Sistema dual, contribución a GMES.• Operativo en 2014Operativo en 2014• 1 banda PAN y 4 bandas MS (RGB, NIR)1 banda PAN y 4 bandas MS (RGB, NIR)

– imágenes de 60 x 60 kmimágenes de 60 x 60 km– resolución PAN: 2.5 mresolución PAN: 2.5 m– resolución MS: 10mresolución MS: 10m– nº de imágenes diarias: ~500nº de imágenes diarias: ~500

• LTDN ± 10:30 horasLTDN ± 10:30 horas• Acceso lateral ±35°Acceso lateral ±35°• Ciclo repetición: 38 díasCiclo repetición: 38 días• Mínimo tiempo de revisita: 3 días (con Mínimo tiempo de revisita: 3 días (con

ángulo de visión de 35º)ángulo de visión de 35º)• Masa: ± 750 kgMasa: ± 750 kg

PAZPAZ• Sistema dual, contribución a GMESSistema dual, contribución a GMES• Operativo en 2012Operativo en 2012• Modos de adquisición Modos de adquisición

– Spot ( 10 X 5 km @ 1m)Spot ( 10 X 5 km @ 1m)– Scan ( 100 km @ 15m)Scan ( 100 km @ 15m)– Stripmap ( 30 km @ 3m)Stripmap ( 30 km @ 3m)

• Más de 200 imágenes al díaMás de 200 imágenes al día

SEGMENTO TIERRASEGMENTO TIERRA

• Segmento terreno común ubicado en el INTA.Segmento terreno común ubicado en el INTA.

PRINCIPALES CARACTERÍSTICASPRINCIPALES CARACTERÍSTICAS PNOTS






ÍNDICEÍNDICE


IMAGIMAG

Gestión técnica

Gestión del Programa Asesor

Comunidad de Comunidad de usuarios y usuarios y científicacientífica

GESTIÓN DEL PROGRAMAGESTIÓN DEL PROGRAMA SEOSAT / Ingenio


FASES DEL PROGRAMAFASES DEL PROGRAMA

FASE DE

CONSOLIDACIÓNREQUISITOS ~A2

FASES DE IMPLEMENTACIÓN

B/C/D/E1

2007 2008–2014

2006

NEGOCIACIÓNACUERDOCDTI/ESA

NEGOCIACIÓNACUERDOCDTI/ESA

ELABORACIÓN MRD

EspecificacionesEstudios Viabilidad Nacionales

EspecificacionesConcurso de Fabricación del Satélite

Resolución espacial 2.5 m (PAN); 10 m (MS) 2.5 m (PAN); 10 m (MS)

Ancho de escena 30 Km 60 Km

Nº imágenes/día 100 (máximo) 273 (mínimo)

Tiempo de revisita 5-6 días (35º acceso lateral) 2-3 días (35º acceso lateral)

Tiempo revisita nominal 76 días (<5º) 40 días (<5º)

Coberturas anuales de España 4 8-9

Cifrado NO TC/TM&housekeeping TM

Vida útil 5 años 7 años (en vez de 5 años)

SEOSAT / Ingenio


• Elaboración del MRD (Mission Requirements Document). Elaboración del MRD (Mission Requirements Document). ¿Que contiene?¿Que contiene?

• 1. Objetivos y usuarios de la misión:1. Objetivos y usuarios de la misión: para qué se desarrolla. para qué se desarrolla. Usuarios principales nacionales e internacionales.Usuarios principales nacionales e internacionales.

• Objetivo: “Objetivo: “Provide to Spain the autonomous capability to obtain, process, Provide to Spain the autonomous capability to obtain, process, distribute and commercialise space earth imagesdistribute and commercialise space earth images””

• Descripción de las necesidades de los usuarios españoles en relación con Descripción de las necesidades de los usuarios españoles en relación con la teledetección. la teledetección.

REQUISITOS DE REQUISITOS DE MISIÓN (MRD)MISIÓN (MRD)

DEFINICIÓN DE REQUISITOSDEFINICIÓN DE REQUISITOS


• El MRD requiere:El MRD requiere:– Un conocimiento detallado del uso que se le va a dar al sistema Un conocimiento detallado del uso que se le va a dar al sistema

(necesidades de los usuarios) y del escenario internacional.(necesidades de los usuarios) y del escenario internacional.– El conocimiento de la tecnología disponible para definir un El conocimiento de la tecnología disponible para definir un

sistema útil y no establecer requisitos inalcanzables. sistema útil y no establecer requisitos inalcanzables.

• El MRD El MRD es la referencia fundamental durante todo el es la referencia fundamental durante todo el desarrollo: desarrollo: debe permanecer establedebe permanecer estable. .

REQUISITOS DE REQUISITOS DE MISIÓN (MRD)MISIÓN (MRD)



• El Documento de Requisitos de sistema (SRD)El Documento de Requisitos de sistema (SRD)

– El SRD contiene los requisitos necesarios para el diseño derivados del MRD. El SRD contiene los requisitos necesarios para el diseño derivados del MRD. – Ejemplo: Ejemplo:

MRD SRD• Resolución de las imágenes (SSD)<2,5 m

• Nº de coberturas anuales sobre España: 4

• “Overlap” de las imágenes: 5 km

• Swath>60km

• SEOSAT tendrá un segmento terreno localizado en España.

• El segmento terreno estará compuesto por un centro de control y un centro de recepción de imágenes.

• Estaciones nominales del segmento terreno en Madrid-Torrejón y Maspalomas.

• No establece requisito sobre la masa total • Establece que la masa total no exceda de 750 kg.

REQUISITOS DE REQUISITOS DE SISTEMA (SRD)SISTEMA (SRD)



• El SRD establece los requisitos de todos los subsistemas del satélite:El SRD establece los requisitos de todos los subsistemas del satélite:– Primary PayloadPrimary Payload– StructureStructure– MechanismsMechanisms– Thermal controlThermal control– AOCSAOCS– PropulsionPropulsion– Electrical and powerElectrical and power– Command Control and Data handling.Command Control and Data handling.– On board SWOn board SW– CommunicationsCommunications– Satellite EnvironmentSatellite Environment– CommunicationsCommunications– Satellite Environment Satellite Environment – Satellite budgets (mass and power)Satellite budgets (mass and power)

• El SRD establece también los requerimientos de Verificación y ensayos, así como la filosofía El SRD establece también los requerimientos de Verificación y ensayos, así como la filosofía de modelos.de modelos.

REQUISITOS DE REQUISITOS DE SISTEMA (SRD)SISTEMA (SRD)



HITOS DEL DESARROLLOHITOS DEL DESARROLLO

Fases de desarrollo de acuerdo a los estándares de la ESA- SRR: marzo 2009

- PDR: marzo de 2010-CDR: marzo de 2012

SEOSAT / Ingenio


S/S Comunicaciones

S/S Potencia S/S Manejo de datos

Validación aviónicaApoyo a CPSoftware a bordo

Contratista principal

Análisis de misión

Apoyo en diseño ópticoIntegración y ensayos

Electrónica

Instrumento principal

ESQUEMA INDUSTRIAL SEGMENTO VUELO (CORE TEAM)ESQUEMA INDUSTRIAL SEGMENTO VUELO (CORE TEAM)SEOSAT / Ingenio


• Sistema dual (civil-militar)• Vida útil: 7 años. Masa: ± 750 kg. Potencia: 800W MAX• Imágenes de alta resolución (2.5m PAN – 10m MX:R, G, B, NIR)• Ancho de barrido en suelo 60 km• Órbita polar heliosíncrona. Altura ~670Km.• LTDN ± 10h

• Acceso lateral ±35°• Ciclo de repetición: 38 días• Mínimo tiempo de revisita: 3 días (con ángulo de visión de 35º)

DESCRIPCIÓN TÉCNICA (I): PRINCIPALES PRESTACIONESDESCRIPCIÓN TÉCNICA (I): PRINCIPALES PRESTACIONESSEOSAT / Ingenio


DESCRIPCIÓN TÉCNICA (II): PRINCIPALES PRESTACIONESDESCRIPCIÓN TÉCNICA (II): PRINCIPALES PRESTACIONES

• Compresión y encriptación.• Capacidad de memoria> 500 Gbit, velocidad de bajada≥ 150 Mbps.• >500 Imágenes al día. Cobertura anual: >800 Millones km2.• 8-9 coberturas de España al año.• Toma de imágenes continua entre 83°N y 56°S.• Geo-localización < 2,5m (nivel 1c, con puntos de control).• Precisión de apuntamiento < 200 m ↔ / 1 km↑. • TTC desde estaciones en España (Torrejón, Maspalomas).• Descarga de datos en Torrejón, Maspalomas y estaciones polares.

SEOSAT / Ingenio


DESCRIPCIÓN TÉCNICA (III): ELEMENTOS DEL SATÉLITEDESCRIPCIÓN TÉCNICA (III): ELEMENTOS DEL SATÉLITE

9 5 0

84

0

X s /c

Y s /c

OBC

ISBT

TRSP

X Band

RIU

MAG 1&2

GPS Rx

Bat. 1&2

PCDCOMECI

MTQ Z

MTQ X

RW

SEOSAT / Ingenio


DESCRIPCIÓN TÉCNICA (IV): LANZADORDESCRIPCIÓN TÉCNICA (IV): LANZADOR

1 000

42 . 2

42 . 2

X s /c

Y s /c

22

00V

EG

A

1975

MINIMUM

2100

ROCKOT

11

55

28

40

85

25

0

13

50

17

00

Y s /c

Z s /c

2 9 00PS L V

5 candidatos:• VEGA• SOYUZ • ROCKOT• PSLV• DNPER

SEOSAT / Ingenio


• Dos TorresDos Torres

• Objetivo: Diseñar un dosímetro miniaturizado

para uso operacional.

• Análisis de los efectos de la radiación espacial en los

materiales

• Dimensiones < 10 cm.

DOS TORRESDOS TORRESCARGA ÚTIL COMPLEMENTARIACARGA ÚTIL COMPLEMENTARIA


• SensosolSensosol– Identificar la dirección en la que se encuentra el sol para facilitar Identificar la dirección en la que se encuentra el sol para facilitar

la orientación del satélite. la orientación del satélite. – Método simple y barato.Método simple y barato.– Orientado al desarrollo de un elemento operacional. Orientado al desarrollo de un elemento operacional.

θi

θh

L

Glass

Sun

W

Photodiode 1 Photodiode 2d1 d2

c-Si

window

Metal

Lp

SENSOSOLSENSOSOLCARGA ÚTIL COMPLEMENTARIACARGA ÚTIL COMPLEMENTARIA


ESTADO ACTUAL DEL DESARROLLOESTADO ACTUAL DEL DESARROLLO

Modelo térmico/estructural en instalaciones de EADS-Casa espacio

SEOSAT / Ingenio






ÍNDICEÍNDICE


• Sistema SAR en banda X basado en una antena nueva de 320 subarrays con polarización dual (HH, VV, HV, VH)

• Plataforma Terrasar-X• Órbita polar heliosíncrona: ~514 km• LTDN ± 06:00h.• Ciclo de repetición: 5 días• Acceso lateral 15º-60º• Mínimo tiempo de revisita: 5 días• Compresión y encriptación• Capacidad de memoria 256 Gbits• Velocidad de bajada: 300 Mbps• Mínimo 200 imágenes diarias

SEOSAR / PAZ

DESCRIPCIÓN TÉCNICA (I): PRINCIPALES PRESTACIONESDESCRIPCIÓN TÉCNICA (I): PRINCIPALES PRESTACIONES


• Sobre la tecnología radar: Sobre la tecnología radar: – Al contrario que los sensores ópticos de Ingenio el instrumento de Paz ilumina el terreno con Al contrario que los sensores ópticos de Ingenio el instrumento de Paz ilumina el terreno con

un haz, con dos polarizaciones. un haz, con dos polarizaciones. – La polarización define la orientación del haz radar respecto al terreno, que responde de La polarización define la orientación del haz radar respecto al terreno, que responde de

forma distinta según la polarización según esta sea vertical u horizontal.forma distinta según la polarización según esta sea vertical u horizontal.– El instrumento recoge las señales y las convierte en imágenes a partir de las perturbaciones El instrumento recoge las señales y las convierte en imágenes a partir de las perturbaciones

sufridas en la superficie. sufridas en la superficie. – La textura de la imagen en los diferentes terrenos depende de su rugosidad y capacidad de La textura de la imagen en los diferentes terrenos depende de su rugosidad y capacidad de

absorción de la señal.absorción de la señal.

SEOSAR / PAZ

DESCRIPCIÓN TÉCNICA (II): MODOS DE ADQUISICIÓNDESCRIPCIÓN TÉCNICA (II): MODOS DE ADQUISICIÓN


SEOSAR / PAZ

DESCRIPCIÓN TÉCNICA (III): MODOS DE ADQUISICIÓNDESCRIPCIÓN TÉCNICA (III): MODOS DE ADQUISICIÓN

STRIPMAPSingle Polarization: 30 km @ 3mDual Polarization: 15 km @ 6m

SCANSAR100 km @ 15m

SPOTLIGHTSingle Polarization: 10 km x 10 km @ 2m

5 km x10 km @ 1m

Dual Polarization: 10km x 10 km @ 4m






ÍNDICEÍNDICE


– Operado por Hisdesat y el INTA– Común para antenas TTC y banda X– Centros de procesado separados para PAZ

e INGENIO– Herramientas comunes de archivo, catálogo

y explotación– Dos centros: Torrejón (Madrid) y

Maspalomas (Islas Canarias)– Estándares comunes– Interoperables

Maspalomas

Torrejón

SEGMENTO TERRENOSEGMENTO TERRENO


• Objetivos para la fase de Explotación: Objetivos para la fase de Explotación: – Satisfacer las necesidades de los usuarios españoles y de la Satisfacer las necesidades de los usuarios españoles y de la

comunidad internacional. comunidad internacional. – Máxima utilización del satélite. Máxima utilización del satélite. – Asegurar fuentes de ingresos que garanticen la Asegurar fuentes de ingresos que garanticen la

autosostenibilidad del programa. autosostenibilidad del programa. – Promover la industria de teledetección en España. Promover la industria de teledetección en España.

• El mercado de Observación de la Tierra crece a un ritmo constante El mercado de Observación de la Tierra crece a un ritmo constante

pero el volumen aún es bajo y el riesgo alto para iniciativas pero el volumen aún es bajo y el riesgo alto para iniciativas comerciales. comerciales.

FASE DE EXPLOTACIÓNFASE DE EXPLOTACIÓN


• Garantía de suministro: Garantía de suministro: – La falta de garantía de continuidad en las misiones dificulta la inversión en La falta de garantía de continuidad en las misiones dificulta la inversión en

sistemas de procesamiento. sistemas de procesamiento. • Precisión: Precisión:

– La geolocalización es fundamental. P.ej: La geolocalización es fundamental. P.ej: • Cartosat 2B (India): 150 m. Spot 5: 8m. SEOSAT objetivo 2,5m.Cartosat 2B (India): 150 m. Spot 5: 8m. SEOSAT objetivo 2,5m.

– Factor de coste muy importante en la fabricación de los sistemas.Factor de coste muy importante en la fabricación de los sistemas.• Información espectralInformación espectral

– Clave para derivar información en usos medioambientales.Clave para derivar información en usos medioambientales.• Tiempo de revisita Tiempo de revisita

– Muchas aplicaciones necesitan que los datos se tomen con regularidad para su Muchas aplicaciones necesitan que los datos se tomen con regularidad para su aplicabilidad: agricultura, seguimiento de desastres, …aplicabilidad: agricultura, seguimiento de desastres, …

• ResoluciónResolución– Tendencia a resoluciones muy altas en aplicaciones clave: agricultura de precisión, Tendencia a resoluciones muy altas en aplicaciones clave: agricultura de precisión,

cartografía, uso del suelo, defensa y seguridad. cartografía, uso del suelo, defensa y seguridad.

FACTORES CRÍTICOS PARA LA COMERCIALIZACIÓNFACTORES CRÍTICOS PARA LA COMERCIALIZACIÓN


MUCHAS GRACIASMUCHAS GRACIAS

programa nacional de observacion de la tierra por satelite

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