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AWS Ground Station – 衛星データの取り込み処理の準備完了

去年の秋、AWS Ground Station について話をし、衛星からのデータをダウンリンクするために取るべきステップのプレビューにこっそり触れました。最初の 2 つの地上ステーションが現在稼働中で、 AWS Ground Station を今すぐ利用できます。

AWS Ground Station の利用
当時述べたように、最初のステップは、衛星の NORAD ID やその他の情報を当社と共有することで、お客様の AWS アカウン衛星を追加することです。

オンボーディングプロセスには通常数日かかります。テストのため、Ground Station チームは私のアカウントに次の 3 つの衛星を追加しました。

  • Terra (NORAD ID 25994) – この衛星は 1989 年に打ち上げられ、高度 705 km で周回しています。同衛星は地球の表面を調べるように設計された 5 つのセンサーを搭載しています。
  • Aqua (NORAD ID 27424) – この衛星は 2002 年に打ち上げられ、高度 705 kmで周回しています。同衛星は地表水を調べるように設計された 6 つのセンサーを搭載しています。
  • NOAA-20 (NORAD ID 43013) – この衛星は 2017 年に打ち上げられ、高度 825 km で周回しています。同衛星は土地と水の両方を観察する 5 つのセンサーを搭載しています。

オンボーディングプロセスが進行中の間、次のステップは自分のデータを受信するのに使用する地上ステーションを選択することです。これは、衛星が地球を周回するときの衛星の軌道と、データを受信したい時間によって異なります。最初の 2 つの地上ステーションはオレゴン州とオハイオ州にあり、他の場所の地上ステーションは建設中です。各地上ステーションは隣接する AWS リージョンに関連付けられているため、事前にそのリージョンに AWS インフラストラクチャを設定する必要があります。

このブログ記事では米国東部 (オハイオ) リージョンを使用します。AWS Ground Station ユーザーガイドの指示に従って、CloudFormation テンプレートを使用して VPC 内にインフラストラクチャを設定します。

スタックには、EC2 インスタンス、3 つの Elastic Network Interface (ENI)、必要な IAM ロール、EC2 セキュリティグループなどが含まれます。

EC2 インスタンスは Kratos DataDefender (ロスレス UDP 転送メカニズム) をホストします。このインスタンスを使用して、受信データストリームを処理するコードをホストすることもできます。DataDefender は受信データストリームを Unix ドメインソケットのポート 55892 で利用でできるようにします。コードは生データを読み込み、それをパケットに分割し、各パケットを処理する責任を負っています。

1 つ以上のミッションプロファイルを作成することもできます。各プロファイルには、コンタクトのタイミング要件が概説され、コンタクトに必要なリソースが列記され、コンタクトする間のデータの流れ方が明記されています。複数の衛星に同じミッションプロファイルを使用することも、同じ衛星に異なるプロファイルを (異なるコンタクトの一部として) 使用することもできます。

コンタクトのスケジュール
サテライトが設定され、AWS インフラストラクチャが設定されたら、コンタクトをスケジュールする準備が整いました。 Ground Station Console を開き、使用したい地上ステーションに対応する AWS リージョンにいることを確認して、[コンタクト] をクリックします。コンタクトのリストを確認し、希望するコンタクトを選択し (Zulu の時間に慣れていない場合は、世界時計/コンバーターが役に立ちます)、[コンタクトの予約] をクリックします。

その後、[予約] をクリックして意思を確認します。

接続の状況は、[スケジュール中]、次に [スケジュール済み] の順に進み、すべて 1 分以内に完了します。

次のステップは、衛星が選択した地上ステーションの範囲内に来るのを待つことです。この間に、2 つの方法で EC2 インスタンスに接続できます。

SSH – インスタンスの IP アドレスに SSH 接続でき、自分のコードが正しい場所にあり実行可能であることを確認し、DataDefender が実行されていることを確認します。

WEB – ウェブブラウザを開いて DataDefender ウェブインターフェイスを表示することができます。

注意すべきことが 1 つあります。次のように、インスタンスに関連付けられているセキュリティグループを編集して、VPC の外部からアクセスできるようにする必要がある可能性があります。

3-2-1 コンタクト!
さて、ここで Terra が選択した地上ステーションの範囲内に来るのを待つ必要があります。必須ではありませんが、n2yo.com のようなリアルタイム衛星追跡装置を使うのは楽しく、ためにもなります。

衛星が範囲内に入ると、DataDefender は WAN Data Rate の増加によって示されるように、データ転送が進行中であることを示します (781 Mbps の素晴らしい速さで)。

前述したように、受信データストリームは、インスタンス内でリアルタイムに Unix ドメインソケット上で利用できます。コードが即時の低レベル処理をすべて行った後、リアルタイム処理のために Amazon Kinesis Data Streams にデータをルーティングし、安全のためやさらなる分析のためなどに Amazon S3 に格納できます。

お客様の見方 – Spire
このブログ記事を書いている間に、AWS のお客様である Spire のプログラムマネージャー、Robert Sproles 氏と話し、Ground Station の採用について学びました。Spire は軌道のデータと分析を提供し、その背後にある宇宙計画を実行します。Spire は社内で自らの cubesats を設計、製作しており、現在約 70 が軌道上にあります。まとめて、衛星はどの Spire のどの競合他社よりも多くのセンサーを持ち、海洋航空、および天気のデータを収集します。

Spire はすでに 30 の地上ステーションのネットワークを運営していますが、 AWS Ground Station の価値を見出した (そして使い始めた) 最初の企業の 1 つでした。Ground Station は、CapEx (資本支出) モデルから OpEx (営業支出) モデルへの移行が可能であることに加えて、より迅速にお客様に提供することを目標に新鮮なデータをより速く収集できるようにしています。Spire の顧客は広範囲で世界中に広がっていますが、高品質のデータへ迅速にアクセスできることのメリットをすべて享受できます。彼らの LEMUR (Low Earth Multi-Use Repeater) 衛星は 90 分ごとに地球を回っていますが、データが航空や天候に関連する場合、これは比較的長い時間です。Sproles 氏は、同じ軌道に衛星を追加するか、地上ステーションを追加することでこれに対処できると述べました。これらはすべて待ち時間を減らし、可能な限り新鮮なデータを配信することを目的としています。

「データの塊」から実用的な洞察を得ることを目標に、Spire は生データに機械学習を適用します。たとえば、Spire は機械学習を利用して、天気と過去のデータの組み合わせを使用することで、貨物船の将来の位置に関する予測を行っています。予測された船舶位置は、ドックスロットおよび他の乏しい資源を前もってスケジュールするために利用できます。

今すぐ利用可能
今日から AWS Ground Station を始められます。2 つの地上ステーションが稼働しており、さらに 10 か所が建設中で、今年後半に竣工する予定です。

Jeff;