CBL - Campus del Baix Llobregat

Projecte llegit

Títol: Simulator for the Stratosens Project: Trajectory and Imagery Generation, and Ground Processing Chain for a HAPS Payload

Estudiants que han llegit aquest projecte:

Director/a: CASAS PIEDRAFITA, OSCAR

Departament: EEL

Títol: Simulator for the Stratosens Project: Trajectory and Imagery Generation, and Ground Processing Chain for a HAPS Payload

Data inici oferta: 13-01-2026     Data finalització oferta: 13-09-2026


Estudis d'assignació del projecte:
    DG ENG AERO/SIS TEL
    DG ENG AERO/TELEMÀT
    DG ENG SISTE/TELEMÀT
Tipus: Individual
 
Lloc de realització: Fora UPC    
 
        Supervisor/a extern: Clément Jeanbart
        Institució/Empresa: AIRBUS DS GEO SG SA
        Titulació del Director/a: Nginyeria Mecànica i Elèctrica.
 
Paraules clau:
HAPS, payload simulation, synthetic image generation, georeferencing, INS/GNSS, GPU image processing, remote sensing
 
Descripció del contingut i pla d'activitats:
Desenvolupar un entorn de simulació i testing integrat per al software dissenyat dins del projecte Stratosens que permeti validar i verificar el comportament del sistema de navegació INS-GNSS del payload en escenaris realistes de vol en plataformes HAPS (High Altitude Platform Station). L'entorn permetrà també visualitzar la projecció d'imatges geolocalitzades a partir dels paràmetres de la càmera i la localització del HAPS, basant-se en una base de dades d'imatges precarregada.

2. Objectius específics
' Disseny de l'arquitectura del sistema de simulació: o Definir els mòduls principals del simulador, així com les diferents interfícies que intervenen, especificació de l'arquitectura de capes.
' Desenvolupament del motor de simulació de navegació: o Implementar models dinàmics del vehicle (HAPS) i del payload (posicionament i orientació de la càmera). o Simulació de maniobrabilitat i restriccions de control d'actitud del HAPS. ' Desenvolupament del motor de simulació INS-GNSS: o Simulació de receptors GNSS amb múltiples constel·lacions (GPS, Galileo, GLONASS'). o Modelat d'efectes atmosfèrics (retard ionosfèric i troposfèric). o Generació de mesures pseudorrange i Doppler.
' Desenvolupament del motor de simulació de geoprojecció d'imatges: o Realitzar les transformacions de coordenades necessàries entre sistemes de referència geodèsics, ECEF i locals. o Construir la projecció de la càmera a partir dels seus paràmetres.
' Gestió de base de dades d'imatges: o Dissenyar un esquema de metadades per a les imatges. o Implementar un mecanisme d'accés adient a les imatges per a poder carregar i processar les imatges necessàries per a la projecció de manera eficient.
' Desenvolupament de la interfície de visualització i control (GUI): o Implementar un dashboard interactiu per a la configuració de missions i paràmetres de simulació.

3. Metodologia i activitats previstes
' Revisió de l'estat de l'art actual: o Estudi de simuladors GNSS i marcs de simulació INS existents. o Revisió de biblioteques de processament d'imatges, geolocalització i transformació de coordenades (GDAL, OpenCV').
' Recopilació de requeriments tècnics: o Especificació de quins són els inputs i outputs requerits pel simulador, per tal d'assegurar la seva modularitat dins del projecte Stratosens.
' Arquitectura general del simulador: o Diagrama de components del sistema. o Definició de les interfícies i protocols de comunicació entre mòduls. o Especificació d'interfícies entre components (APIs, protocols de comunicació, formats de dades).
' Desenvolupament i prototipatge: o Implementació dels motors de simulació (INS-GNSS, dinàmica HAPS, geoprojecció) i de la o Implementacio de eines per la gestió de la base de dades d'imatges per realizar simulacions de missions
 
Overview (resum en anglès):
This bachelor's thesis pursues two objectives, both developed for the STRATOSENS project in collaboration with Airbus GeoTech: a training simulation environment for the HAPS payload, and a GPU-accelerated ground image processing pipeline. Together they let the payload software and the ground segment be developed and validated on the bench, without flying the HAPS or exercising the real flight hardware.

The simulation environment synthesises aerial imagery from the aircraft pose, projecting georeferenced basemap and terrain data into the sensor perspective view, and streams INS-GNSS navigation telemetry to the OBC in the same NMEA-0183 format as the real unit. The synthetic frames are delivered to the ground over the same real datalink as the payload, so the ground segment receives imagery exactly as it would in flight. This lets simulated operations run alongside the real OBC while remaining transparent to the ground segment.

This thesis covers the full design of the training simulator, including the synthetic image generation pipeline, the HAPS trajectory generator, and the real-time telemetry and image delivery path. It also presents the design and implementation of the architecture and functions of the GPU-accelerated ground image processing pipeline that decompresses, post-processes, and georeferences the received imagery, together with the integration and validation of the complete system.

© CBLTIC Campus del Baix Llobregat - UPC