NUWA / SISP — constellations de satellites auto-réparatrices
2e sur 193 équipes au hackathon international IEEE AESS Sustainability, avec un détecteur d'anomalies validé sur des télémétries de l'ESA à 0,99 de précision.
Parce que le ciel ne devrait pas attendre que quelqu'un au sol vienne le réparer.
- 273/273
- Assertions validées
- 94.3 %
- Amélioration RMSE
- 0.99
- Précision du détecteur
- 9 dB
- Marge de liaison à ~1000 km
- 100 %
- Reconstruction de charge utile
Contexte
L'orbite terrestre basse compte plus de 1,2 million de débris de plus d'un centimètre, et 41,3 % des petits satellites lancés entre 2000 et 2016 ont connu une défaillance totale ou partielle. Une station sol unique n'obtient que deux à quatre contacts exploitables par jour, de quelques minutes chacun.
Alors quand un capteur se dégrade, l'engin attend. Il est souvent déclassé prématurément — et devient lui-même un débris, aggravant le problème. Le postulat de NUWA est que le correctif appartient au logiciel déjà en orbite, et non à du matériel de secours supplémentaire lancé pour le remplacer.
Approche
- Correction — un filtre médian-Kalman pondéré par DEGR répare les mesures dégradées sur place, si bien qu'un instrument partiellement défaillant fournit encore des données exploitables.
- Relais — les données vitales transitent par des voisins sains lorsque la liaison directe vers le sol est indisponible.
- Emprunt — un capteur défaillant est entièrement contourné en diffusant à sa place les mesures saines d'un satellite voisin.
- Les trois services sont gouvernés par DEGR, un score de confiance de 0 à 15 qui détermine le poids d'un satellite dans le consensus — de la pleine participation à l'exclusion, en passant par un poids réduit puis quasi nul.
En clair
Un moyen pour un groupe de petits satellites de détecter que l'un d'eux perd la vue et de compenser — en corrigeant ses mesures, en relayant ses données ou en lui prêtant leurs propres capteurs — au lieu de le laisser devenir un débris spatial.
Le chemin de données
La télémétrie entre à gauche, le détecteur la note, et ce score devient le poids que lit chaque service en aval. Le courant parcourt le chemin actif : des capteurs à la détection puis à la machine à états, et redescend vers les trois services qu'elle gouverne.
Cinq satellites de DEGR 1 à 15, de sain à défaillance critique. En dessous, le pipeline d'anomalies SVD et la pile protocolaire ; à droite, les bandes de confiance qui déterminent si les données d'un nœud comptent encore dans le consensus.
Santé de la constellation, matrice de liens et journal de protocole en direct, avec injection à l'exécution de scénarios de panne, de basse énergie et de liaison sol. Validé sur le jeu de données de télémétrie OPSSAT-AD de l'Agence spatiale européenne.