¿Qué algoritmos de compresión de datos se han utilizado con éxito en naves espaciales?

Los datos de imagen normalmente se comprimen utilizando algoritmos de compresión de imagen estándar. Por ejemplo, el Formato Nacional de Transmisión de Imágenes , MIL-STD-2500C, define un formato estándar extensible para la transmisión de datos de imágenes dentro del ejército. El estándar llama a varios tipos de compresión de imágenes que cumplen con el estándar (como JPEG).

Los datos de telemetría a menudo no se comprimen en absoluto. Una razón es que a menudo son varios órdenes de magnitud menos datos que los que genera la carga útil (ya sean imágenes, comunicaciones o datos de otro tipo de instrumento o sensor) y, por lo tanto, en el esquema general de las cosas, no vale la pena comprimir . La telemetría también se envía a menudo como un flujo de datos (en lugar de un archivo), lo que limita los tipos de esquemas de compresión que podrían usarse.

De hecho, las señales de radiofrecuencia a menudo se aumentan intencionalmente en tamaño a través de técnicas como la corrección de errores de reenvío (FEC) y la codificación de convolución , que son medios para agregar datos redundantes a una señal para hacer que la transmisión sea más robusta frente a los errores de transmisión endémicos de los enlaces de comunicación espacial.

Dicho esto, existen estándares para la compresión sin pérdida y con pérdida de datos de naves espaciales. El Comité Consultivo para Sistemas de Datos Espaciales (CCSDS) ha publicado un conjunto de estándares para enlaces de comunicación espacial. Actualmente hay cuatro estándares publicados que analizan la compresión de datos sin pérdidas y la compresión de datos de imagen.

Me centraré en los satélites meteorológicos. Son un excelente ejemplo de satélites que miden grandes cantidades de datos (y uno con el que tengo experiencia personal). La conclusión es: en realidad no comprimen los datos, pero pueden degradarlos/limitarlos. Una propiedad específica de los satélites meteorológicos es que los usuarios quieren los datos rápidos , por lo que podría marcar la diferencia en comparación con otros tipos de satélites.

El radiómetro avanzado de muy alta resolución (AVHRR) es un generador de imágenes meteorológicas que ha volado en satélites meteorológicos de NOAA y EUMETSAT desde 1979. Toma imágenes de toda la Tierra con una resolución de 1 km en cinco canales operados simultáneamente. Esta resolución es tan alta que el tiempo relativamente corto durante el cual tiene una conexión de enlace descendente no es suficiente para que los satélites de la NOAA descarguen todos los datos. Por lo tanto, descargan datos globales solo en un formato especial conocido como cobertura de área global.(GAC): se promedian 4 píxeles adyacentes y se ignoran 2 de 3 líneas de exploración. Podría decirse que se trata de una especie de compresión con pérdida. Los usuarios que necesitan los datos de resolución completa para su propia región pueden descargarlos directamente del satélite (y las agencias meteorológicas nacionales lo hacen), o solicitar datos de resolución completa para regiones específicas (pero no a nivel mundial).

Tres propiedades están limitadas:

1. banda ancha
2. almacenamiento
3. potencia de cálculo

Con suficiente poder de cómputo, los satélites de la NOAA podrían comprimir todos los datos y descargarlos. Por desgracia, la serie NOAA KLM data de 1999 y no tienen el poder computacional. Desde entonces, las tres propiedades antes mencionadas han crecido y, en lo que respecta a los satélites meteorológicos, parece que el ancho de banda y el almacenamiento han crecido más que la potencia computacional. Por lo tanto, no creo que haya ninguna compresión avanzada para las grandes cantidades de datos medidos por los satélites meteorológicos.

Por supuesto, existen otros satélites que también recopilan grandes cantidades de datos. No tengo experiencia en eso, pero tal vez otras personas puedan contribuir con respuestas relevantes.