Performance of the Data Handling Pipeline of the SIXS X-Ray Spectrometer onboard BepiColombo

Thumbnail Image

Files

master_Esko_Eero_2017.pdf (6.59 MB)

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Perustieteiden korkeakoulu | Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2017-12-11

Department

Major/Subject

Computer Science

Mcode

SCI3042

Degree programme

Master’s Programme in Computer, Communication and Information Sciences

Language

en

Pages

46 + 8

Series

Abstract

Satellites are used for numerous commercial, military and scientific purposes. Space borne scientific instruments may be used for observations that are not possible on ground. Data from space instruments is mostly processed on ground as part of the activities of the ground segment. The SIXS data handling pipeline was written by the author of this thesis to process raw binary format telemetry data downlinked from the BepiColombo spacecraft into a format suitable for scientific analysis and archival. The software system handles the processing of the data produced by the X-ray and particle spectrometers of the SIXS instrument to the format required for data analysis and the generation of the metadata required for archiving. This thesis presents the pipeline and performance measurement of the pipeline. First an overview of the pipeline structure followed by detailed description of the individual pipeline components. The performance measurement consists of timing the individual pipeline components on several hardware platforms using multiple test data sets as well as the profiling of the components. The runtime of the pipeline was measured and the pipeline was found to perform adequately in nominal use cases. A bug causing data corruption was found in one of the software libraries used by the pipeline. A workaround for the bug is devised. Profiling identified an implementation issue adversely affecting performance in one of the pipeline components. The issue is trivial to fix. This thesis shows that the software system the author developed is suitable for its intended purpose in regard to its performance.

Satelliitteja käytetään moniin kaupallisiin, sotilaallisiin ja tieteellisiin tarkoituksiin. Avaruudessa toimivilla tiedeinstrumenteilla voidaan tehdä havaintoja jotka eivät ole mahdollisia maan pinnalla. Avaruusinstrumenttien tiededata käsitellään pääosin maan pinnalla osana maasegmentin toimintaa. Kirjoitin SIXS-instrumentin tietojenkäsittelyjärjestelmän muuntamaan BepiColombo-satelliitilta vastaanotetun raakamuotoisen binääridatan tieteelliseen analyysiin ja arkistointiin sopivaan muotoon. Ohjelmistojärjestelmä käsittelee SIXS-instrumentin röntgen- ja hiukkasspektrometrien tuottaman datan spektrianalyysin vaatimaan muotoon sekä tuottaa arkistointiin tarvittavan metadatan. Tämä diplomityö esittelee tiedonkäsittelyjärjestelmän sekä sen suorituskyvyn mittauksen. Aluksi esitellään järjestelmän rakenne ja sen jälkeen tarkempi kuvaus yksittäisistä järjestelmän osista. Suorituskykymittaus koostuu järjestelmän komponenttien suoritusajan mittauksista useilla laitteistoalustoilla ja testidataseteillä. Lisäksi komponentit profiloitiin. Ohjelmistojärjestelmän suoritusaika mitattiin ja järjestelmän suorituskyvyn havaittiin olevan normaaleissa käyttötapauksissa riittävä. Yhdestä järjestelmän käyttämistä ohjelmistokirjastoista löytyi datan korruptiota aiheuttava virhe, jonka kiertämiseen löydettiin keino. Profiloinnilla löydettiin yhdestä järjestelmän komponentista suorituskykyyn heikentävästi vaikuttava toteutustapa. Toteutuksen korjaaminen on triviaalia. Tämä diplomityö osoittaa että kehittämäni ohjelmistojärjestelmä on suorituskyvyltään soveltuva sen aiottuun käyttötarkoitukseen.

Description

Supervisor

Hirvisalo, Vesa

Thesis advisor

Huovelin, Juhani

Keywords

X-ray, spectrometer, data processing, pipeline, performance

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201712187993

Collections

[dipl] Perustieteiden korkeakoulu / SCI