NAGIOS: RODERIC FUNCIONANDO

Design of a generic end-to-end mission performance simulator and application to the performance analysis of the FLEX/Sentinel-3 mission

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Design of a generic end-to-end mission performance simulator and application to the performance analysis of the FLEX/Sentinel-3 mission

dc.contributor.advisor	Moreno Méndez, José F.
dc.contributor.author	Vicent Servera, Jorge
dc.contributor.other	Departament de Física de la Terra i Termodinàmica	es_ES
dc.date.accessioned	2016-09-23T12:05:52Z
dc.date.available	2016-09-24T04:45:06Z
dc.date.issued	2016	es_ES
dc.date.submitted	06-10-2016	es_ES
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/10550/55080
dc.description.abstract	La Observación de la Tierra mediante técnicas de teledetección con instrumentos ópticos en satélite tiene como objetivo monitorizar los procesos bio-geofísicos en la superficie y atmósfera terrestre, adquiriendo datos a diferentes longitudes de onda del espectro electromagnético. Con el fin de asegurar el mantenimiento de las observaciones y las capacidades para entender el sistema Tierra, nuevas misiones satelitales están siendo desarrolladas por agencias espaciales nacionales e internacionales así como organizaciones de investigación. En este contexto, los simuladores de misiones espaciales (E2ES por sus siglas en inglés, End-to-End Mission Performance Simulator) ofrecen a los científicos e ingenieros un marco único para entender el impacto de la configuración del instrumento en los productos finales de la misión y, por tanto, acelerar el desarrollo de una misión desde la fase conceptual hasta el lanzamiento. Al mismo tiempo, estas herramientas permiten definir una metodología para la consolidación de los requisitos y la evaluación de la actuación de estas misiones satelitales, estableciendo criterios para la selección de una misión por las diferentes agencias espaciales. Mientras que el concepto de un E2ES es simple, el diseño de nuevos E2ES y la evolución de los ya existentes tienen una falta de guias y metodología estandarizadas, lo cual se traduce en un caro y complejo proceso de re-ingeniería. Esta tesis cubre dos objetivos principales. Por un lado, se pretende armonizar el trabajo hecho en el campo de los E2ES durante las últimas décadas y proponer una serie de guias y metodologías para desarrollas E2ES para misiones satelitales futuras con instrumentos ópticos pasivos. El primer objetivo es por tanto "Diseñar un simulador de misión genérico que pueda ser fácilmente adaptado para reproducir la mayoría de misiones satelitales, presentes y futuras, con sensores ópticos pasivos". Por otro lado, la misión FLEX/Sentinel-3 de la ESA se usa para validar, a través de la implementación de su propio E2ES, el diseño de la arquitectura genérica tratada en el punto anterior. De este modo, el E2ES para la misión FLEX permite evaluar la actuación de la misión para la obtención de la fluorescencia inducida por radiación solar emitida por la vegetación terrestre. La misión FLEX/Sentinel-3 es una candidata óptima para esta tarea de validación dada la complejidad de la misión (p.ej. vuelo en tandem, multi-plataforma/-instrumento, múltiples rangos y resoluciones espectrales, observaciones multi-angulares, sinergia de productos). El segundo objetivo de esta tesis es por tanto "Evaluar la misión FLEX para la la observación de la emisión de fluorescencia emitida por la vegetación usando un E2ES desarrollado de acuerdo con una arquitectura genérica". La razón fundamental tras esta Tesis es promocionar el uso de una arquitectura genérica común para los E2ES que permita comparar misiones satelitales en procesos de selección competitiva como los Earth Explorer de la ESA así como acelerar el análisis de los requisitos técnicos y el rendimiento de la misión a nivel científico. Particularmente, esto se muestra mediante la implementación de esta arquitectura genérica para el caso específico de la misión FLEX/Sentinel-3 demostrando que: (1) la misión es capaz de obtener con la precisión requerida la emisión de fluorescencia por la vegetación ; y (2) el concepto de esta arquitectura genérica es apto para reproducir la complejidad de la misión FLEX/Sentinel-3 y por tanto se espera que esta metodología pueda ser también aplicable para un gran abanico de misiones ópticas pasivas. Esta base lógica se consigue a partir de una categorización de varias misiones satelitales y la identificación y análisis de los elementos principales que afectan en el rendimiento de la misión e impactan en la arquitectura de un simulador de misión. La arquitectura genérica para E2ES propuesta se valida mediante la implementación del E2ES de la misión FLEX/Sentinel-3 de la ESA teniendo en cuenta ambos satélites, sus instrumentos, y evaluando con este E2ES el rendimiento de la misión FLEX. En esta Tesis, los capítulos 1 y 2 introducen los principales temas de esta Tesis y definen los conceptos básicos. Los capítulos 3 al 5 describe el diseño de la arquitectura genérica para los E2ES en misiones ópticas pasivas. Finalmente, el capítulo 6 resume los principales resultados y las conclusiones derivadas de esta Tesis.	es_ES
dc.description.abstract	Earth observation by satellite optical remote sensing aims to monitor bio-geophysical processes happening in the Earth surface and the atmosphere by acquiring data at different wavelengths of the electromagnetic spectrum. In order to ensure sustained observations and capabilities to fill scientific gaps in our current understanding of the Earth system, new satellite missions are being developed by national and international space agencies and research organisations. In this context, End-to-End Mission Performance Simulator (E2ES) tools offer scientists and engineers a unique framework to understand the impact of instrument configuration in the final mission products and to accelerate the mission development from concept to deployment. At the same time, these cost-effective and flexible tools are capable of defining a methodology for the consolidation of requirements and performance assessment of these new satellite missions, setting the criteria for mission selection by the various space agencies’ programme boards. While the concept of an E2ES is simple, the design of new E2ES and the evolution of existing ones lack from a standard methodology and guidelines, which translates into a complex and costly re-engineering process. This Thesis covers two main objectives. On the one hand, it aims to harmonize the work done in the field of E2ES during the last decades and to propose a set of guidelines or methodology to develop E2ES for future remote sensing satellite passive optical missions. The first main objective, therefore, is: ’To design a generic end-to-end mission performance simulator that can be easily adapted to reproduce most present or future passive optical spaceborne instruments’. On the other hand, the ESA’s FLEX/Sentinel-3 tandem mission is used to validate, through the implementation of its E2ES, the designed generic E2ES architecture and to evaluate the performance of the FLEX mission for the retrieval of Sun-induced fluorescence. The FLEX/Sentinel- 3 mission is optimally suitable for this validation task due to the complexity of the mission (e.g. tandem flight, multi-platform/-instrument mission, multiple spectral ranges and resolutions, multi-angular observations, synergy of products). The second main objective, therefore, is: ’To evaluate the FLEX mission for Sun-induced fluorescence retrievals using a newly developed E2ES in agreement with the designed generic E2ES architecture.’. The rationale behind this Thesis is promoting the use of a common generic E2ES architecture that allows comparing missions in competitive selection process (e.g., ESA’s Earth Explorers) and speeding-up the analysis of the mission technical requirements and scientific performances. Particularly, this is shown by implementing this generic E2ES architecture for the specific case of FLEX/Sentinel-3 mission demonstrating that: (1) the mission is capable of retrieving Sun-induced fluorescence within the required accuracy; and (2) the conceptual generic E2ES architecture is suitable toreproduce the complexity of the FLEX/Sentinel-3 tandem mission and thus it is expected to be also applicable for a wide range of passive optical missions. This rationale is achieved by categorising several satellite missions to identify and analyse the main elements that affect the mission performance and impact the simulator architecture. The proposed generic E2ES architecture is validated by implementing the ESA’s FLEX/Sentinel-3 E2ES, both satellites and their instruments, and testing it through the performance assessment of the FLEX mission products. In this Thesis, Chapters 1 and 2 introduce the main research questions and sets the background concepts. Then Chapters 3–5 describe the design of a generic E2ES architecture for passive optical missions. Finally, Chapter 6 summarizes the main results and conclusions derived in this Thesis.	en_US
dc.format.extent	206 p.	es_ES
dc.language.iso	en	es_ES
dc.subject	flex	es_ES
dc.subject	sentinel-3	es_ES
dc.subject	end-to-end mission simulator	es_ES
dc.subject	earth observation	es_ES
dc.subject	satellite	es_ES
dc.subject	passive optical instruments	es_ES
dc.subject	sun-induced chlorophyll fluorescence	es_ES
dc.title	Design of a generic end-to-end mission performance simulator and application to the performance analysis of the FLEX/Sentinel-3 mission	es_ES
dc.type	doctoral thesis	es_ES
dc.subject.unesco	UNESCO::CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO	es_ES
dc.subject.unesco	UNESCO::FÍSICA::Óptica ::Espectroscopía	es_ES
dc.subject.unesco	UNESCO::CIENCIAS TECNOLÓGICAS::Tecnología del espacio ::Satélites artificiales	es_ES
dc.embargo.terms	0 days	es_ES