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There and back again
a data's tale : a look into uVie-IfA's data processing
Johannes Seelig
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Geowissenschaften, Geographie und Astronomie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Astronomie
Betreuer*in
Franz Kerschbaum
Mitbetreuer*in
Roland Ottensamer
DOI
10.25365/thesis.63944
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-27765.07839.953268-0
Link zu u:search
(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Der ESA Solar-wind-Magnetosphere-Ionosphere-Link-Explorer Satellite ist eine drei-
jährige Mission, welche die Wechselwirkung zwischen dem Magnetfeld der Erde und
der solaren Strahlung beobachtet und deren globale Auswirkungen analysieren soll.
SMILE wird vier Instrumente beinhalten: der soft X-ray imager (SXI), welcher die
Magnetopause beobachten wird, eine UV Kamera (UVI), welche das Spitzenmagnet-
feld beobachten wird, einen Magnetometer (MAG), der sowohl die Stärke als auch
Richtung des lokalen Magnetfelds miessen wird, und den Light Ion Analyser (LIA),
der die Geschwindigkeitsverteilung der Ionen von dem solaren Wind aufzeichnen wird.
Diese Arbeit befasst sich mit den Datensimulationen, der on-board Analyse und der
Event-Detektion durch den SXI. Die dazugehörigen Algorithmen wurden in Python und
C geschrieben.
Der Datensimulator muss in Echtzeit laufen können, und gleichzeitig anpassungsfähig
genug sein, um bestimmte Sonderfälle austesten zu können. Außerdem muss er modu-
lar aufgebaut sein, damit er ohne großen Aufwand bei zukünftigen Missionen adaptiert
werden kann. Dafür müssen die Events, das Rauschen, und die Detektoreigenschaften
leicht änderbar sein, aber dennoch eine Ausführungszeit aufweisen, die geringer als
die erwartete Belichtungszeit ist (für SMILE: 4 Sekunden). Wegen der Natur von we-
icher Röntgenstrahlung, ist die Eventerkennung ein essenzieller Teil in der Datenverar-
beitungskette. Diese Eventerkennung beginnt in der Front-End-Electronic (FEE). Hier
wird wegen dem begrenzten on-board Speicherplatz lediglich ein 5×5 Pixel-Paket an
die Data-Processing Unit (DPU) weitergegeben. Sowohl FEE als auch DPU folgen
gewissen Regeln, mit denen unterschieden wird, ob es sich bei dem Signal tatsäch-
lich um ein magnetosphärisches Event, Hintergrundröntgenstrahlung oder kosmische
Strahlung handelt. Sobald das Signal als ein Event bestätigt worden ist, wird es zu
dem On-Board-Computer (OBC) weitergeleitet und bis zum nächstmöglichen Down-
load archiviert. Diese Arbeit soll als ein detaillierter Einblick in die SMILE-Mission
dienen und die Struktur des Simulators DaSi, die daraus entstandenen Testdaten und
die restliche vom Institut für Astronphysik der Universität Wien entwickelte Datenver-
arbeitungskette von SMILE aufzeigen.
Abstract
(Englisch)
ESA’s Solar-wind-Magnetosphere-Ionosphere-Link-Explorer (SMILE) satellite is a three
year mission which aims to observe the dynamic response of the Earth’s magnetosphere
to the solar wind and the global impact of that response. SMILE is planned to launch
with four instruments: the soft X-ray imager (SXI) which observes the magnetopause,
a UV imager (UVI) which observes the earths magnetic cusps, a magnetometer (MAG)
that measures the strength and direction of the local magnetic field, and a Light Ion
Analyser (LIA) that records the velocity distribution of solar wind ions. This thesis
concentrates on the data simulations as well as consequent on-board data analysis and
event-detection specifically as it pertains to the SXI. The algorithms were written in
both Python and C.
The data simulator needs to run in real time, and be adaptable enough to test various
scenarios, as well as be modular so as to be implementable in future missions. This
means being able to easily change event types, noise, and detector properties, while
still having the simulation run in less than the expected integration time (for SMILE:
4 seconds). Due to the nature of X-Ray observations, event detection is a key step in
the data processing chain of SMILE. This starts in the Front-End Electronics (FEE).
With the limited on-board memory, only a 5×5 pixel package of an event is passed on
from the FEE to the Data Processing Unit (DPU). Both the FEE and the DPU have a
specific set of rules to determine whether a signal is an actual magnetosphere event,
background X-Ray, or a cosmic ray. Once an event is confirmed, it is passed on to
the On-Board-Computer (OBC) archive until the next earth-download. This thesis will
take an in-depth look at the SMILE mission, the structure of the created simulator DaSi,
cases of benchwork data created by DaSi, as well as the rest of the data processing chain
developed for SMILE by the Institute of Astronomy at the University of Vienna.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Smile Simulation Space Instruments Data Processing Optimization
Schlagwörter
(Deutsch)
Smile Simulation Weltrauminstrumentation Datenverarbeitung Optimierung
Autor*innen
Johannes Seelig
Haupttitel (Englisch)
There and back again
Hauptuntertitel (Englisch)
a data's tale : a look into uVie-IfA's data processing
Paralleltitel (Deutsch)
Hin und wieder zurück : eine Geschichte über Daten : ein Einblick in die uVie-IfA Datenprozessierung
Publikationsjahr
2020
Umfangsangabe
viii, 123 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Franz Kerschbaum
Klassifikationen
39 Astronomie > 39.12 Astronomische Instrumente ,
54 Informatik > 54.52 Software engineering
AC Nummer
AC15763678
Utheses ID
56726
Studienkennzahl
UA | 066 | 861 | |