Space debris survey algorithms

Pedro Matos Raimundo Duarte

Key information

Authors:

Pedro Matos Raimundo Duarte (Pedro Matos Raimundo Duarte)

Supervisors:

Mário Rui Melício da Conceição (Mário Rui Melício da Conceição); Duarte Pedro Mata de Oliveira Valério (Duarte Pedro Mata de Oliveira Valério)

Published in

November 28, 2023

Abstract

A presente investigação resulta de estudos anteriores sobre a implementação de uma câmara num satélite. Os detritos espaciais ameaçam as atividades espaciais, exigindo observação e deteção contínua pela Space Surveillance Network (SSN) de modo a proteger as órbitas terrestres. Visto que os detritos espaciais aparecem em imagens astronómicas sob a forma de linhas (streaks), nesta dissertação são desenvolvidas e testadas duas versões de um algoritmo de deteção de streaks com a finalidade de serem implementados num Star-Tracker a bordo de um satélite. Uma das versões necessita de um GPU para um processamento eficiente a nível de tempo. A outra é uma variação do mesmo algoritmo, ignorando o passo que consome mais tempo e energia, de modo a tornar o algoritmo mais eficiente. O primeiro algoritmo é posteriormente comparado com um algoritmo simples e Open-source chamado ASTRiDE e é verificada a disponibilidade para ser implementado num satélite. Ambos os algoritmos propostos são sujeitos a testes de desempenho, ao nível da capacidade de não só detetar os detritos, como também localizá-los na imagem e, por fim, perceber a sua eficiência energética.Durante este trabalho foi publicado um artigo com o objetivo de comparar uma versão inicial dos algoritmos com o ASTRiDE. This research stems from previous studies on the implementation of a camera on a satellite. Space debris threatens space activities, requiring continuous observation and detection by the Space Surveillance Network (SSN) in order to protect Earth’s orbits. Since space debris appears in astronomical images in the form of streaks, this dissertation develops and tests two versions of a streak detection algorithm to be implemented in a Star-Tracker on board a satellite. One of the versions requires a GPU for time-efficient processing. The other is a variation of the same algorithm but ignores the step that consumes more time and energy, in order to make the algorithm more efficient. The first algorithm is then compared with the open-source low-memory algorithm ASTRiDE and checked for availability for implementation on a satellite. Both proposed algorithms are subjected to performance tests, in terms of their ability not only to detect debris, but also to accurately track its coordinates in the image and, finally, to understand their computational efficiency. During this work, an article was published with the aim of comparing an initial version of the algorithms with ASTRiDE.