Post-doc IRT-ONERA "Développement et validation d'un logiciel de planification embarquée"

Bonjour (et désolé pour d'éventuelles réceptions multiples),

L'IRT Saint Exupéry et l'ONERA proposent actuellement à Toulouse un sujet de post-doc de 18 mois intitulé "Développement et validation d'un logiciel de planification embarquée", en lien avec la planification et l'ordonnancement d'activités à bord de satellites d'observation de la Terre.

Le descriptif complet du sujet est donné ci-dessous.

Les candidats intéressés peuvent contacter dès à présent Serge Rainjonneau (serge.rainjonneau@irt-saintexupery.com) et Cédric Pralet (cpralet@onera.fr).

Bien cordialement,

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Dans le cadre du projet SYstem autoNomy & dAta ProceSsing by lEarning (SYNAPSE), mené à l’IRT Saint-Exupéry, nous étudions une nouvelle approche pour la programmation des satellites d’observation en orbite basse. L’objectif est d’améliorer les capacités d’autonomie des satellites en leur permettant de modifier, depuis le bord, une partie voire la totalité de leur plan d’activité. Cette autonomie accrue doit permettre d’augmenter la flexibilité et la réactivité du système satellitaire sans pour autant en altérer la sûreté. Pour cette raison, nous portons un intérêt tout particulier aux algorithmes de planification bord.

Actuellement, les satellites d’observation sont pour la plupart téléopérés, ce qui veut dire qu’ils exécutent des séquences d’instructions de très bas niveau, générées puis téléchargées depuis des stations au sol. Il s’agit de séquences d’instructions très précises, envoyées à intervalles peu fréquent (typiquement deux à trois fois par jour). Cette situation à plusieurs inconvénients. En particulier, elle rend impossible de modifier rapidement le plan du satellite, par exemple en ajoutant un nouvel élément de mission. De plus, elle implique des échanges de données certes peu nombreux, mais important en termes de quantité de données transmises depuis le sol vers le satellite. Une solution à ces problèmes serait de communiquer des instructions de plus haut niveau au satellite, charge au logiciel de bord d’interpréter ces commandes et de modifier son plan d’exécution en conséquence. C’est sur la base de ce type d’approche que nous souhaitons travailler.

Il s’agira pour le candidat d’étudier les algorithmes proposés ainsi que l’architecture associée qui sera implémentée sur une plate-forme logicielle afin d’en évaluer les performances, y compris les aspects temps-réel en s’appuyant sur les outils de la plate-forme logiciel d’accueil. Les algorithmes fournis seront liés à la mise en œuvre de certains niveaux d’autonomie forte du satellite pour la définition des activités d’acquisition d’images et du vidage des données acquises vers le sol. Les fonctionnalités d’autonomie proposées prendront en compte l’état du satellite et de son environnement, mais aussi l’ensemble des instructions déjà planifiées. Il faudra ainsi trouver le meilleur compromis entre la qualité des algorithmes et les contraintes d’implémentation. Les développements pourront par ailleurs s'inspirer de travaux déjà existants concernant la planification bord pour des satellites d'observation.

En termes de méthodes d'optimisation, le problème à considérer est un problème de recherche opérationnelle relativement riche. Les plans construits doivent prendre en compte des contraintes temporelles (respect de deadlines) ; des contraintes sur la géométrie du satellite (e.g. sur les angles de prise de vue) ; des priorités affectées aux différentes missions ; des contraintes sur la capacité mémoire à bord ; etc. Pour obtenir des méthodes de résolution anytime, capables de renvoyer rapidement de bonnes solutions, on pourra s'intéresser à diverses stratégies d'optimisation (recherche gloutonne, recherche locale, pré-calculs au sol sur certaines sous-parties du problème...).

L’étude se déroulera de manière intimement liée à une plate-forme dédiée de simulation satellitaire déjà existante, développée à l’IRT avec le CNES, qui permet de prendre en compte les interactions entre le satellite et le sol. Au sein de cette plate-forme, le sujet abordé est un sujet techniquement ambitieux d'un point de vue académique et à forte valeur ajoutée d'un point de vue industriel.

Formation: BAC+8 (thèse).

Compétences théoriques: algorithmique, recherche opérationnelle, systèmes contraints temporellement. planification.

Compétences pratiques: développement informatique dans des langages type Java/C/C++, compilation, environnements temps réel.