In real-time and high-resolution Earth observation imagery, Low Earth Orbit (LEO) satellites capture images that are subsequently transmitted to ground to create an updated map of an area of interest. Such maps provide valuable information for meteorology or environmental monitoring, but can also be employed in near-real time operation for disaster detection, identification, and management. However, the amount of data generated by these applications can easily exceed the communication capabilities of LEO satellites, leading to congestion and packet dropping. To avoid these problems, the Inter-Satellite Links (ISLs) can be used to distribute the data among the satellites for processing. In this paper, we address an energy minimization problem based on a general satellite mobile edge computing (SMEC) framework for real-time and very-high resolution Earth observation. Our results illustrate that the optimal allocation of data and selection of the compression parameters increase the amount of images that the system can support by a factor of 12 when compared to directly downloading the data. Further, energy savings greater than 11% were observed in a real-life scenario of imaging a volcanic island, while a sensitivity analysis of the image acquisition process demonstrates that potential energy savings can be as high as 92%.


翻译:在实时和高分辨率地球观测图像中,低地球轨道卫星捕获的图像随后被传送到地面,以绘制一个感兴趣的区域的最新地图。这些地图为气象或环境监测提供了宝贵的信息,但也可用于近实时的灾害探测、识别和管理操作。然而,这些应用产生的数据量很容易超过低地轨道卫星的通信能力,导致拥堵和投放袋。为避免这些问题,可使用卫星间链接(ISLs)在供处理的卫星之间传播数据。在本文件中,我们根据用于实时和甚高分辨率地球观测的一般卫星移动边缘计算(SMEC)框架,解决了尽量减少能源的问题。我们的结果表明,数据的最佳分配和压缩参数的选择使系统能够支持的图像量比直接下载数据增加12倍。此外,在对火山岛进行成像的真实生活中观察到超过11%的节能,而对图像获取过程的敏感性分析表明,潜在的节能率可能高达92%。

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