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Tipo do documento: Tese
Título: Compressão sem perdas de dados de telemetria satelital usando o algoritmo On+
Título(s) alternativo(s): Lossless compression of satellite telemetry data using the On+ algorithm
Autor: BARROS, José Flávio Gomes 
Primeiro orientador: BARROS FILHO, Allan Kardec Duailibe
Primeiro membro da banca: BARROS FILHO, Allan Kardec Duailibe
Segundo membro da banca: CASAS, Vicente Leonardo Paucar
Terceiro membro da banca: SANTANA, Ewaldo Eder Carvalho
Quarto membro da banca: QUEIROZ, Jonathan Araújo
Quinto membro da banca: BARREIROS, Marta de Oliveira
Resumo: A telemetria de dados de satélite compreende o conjunto de informações necessárias para monitorar, controlar e garantir a operação segura e eficiente de missões espaciais. A redução do volume desses dados, transmitidos do satélite para estações terrestres, é denominada compressão do fluxo de telemetria. A compressão sem perdas aplicada a esses dados é essencial para garantir a integridade dos dados originais. Essa abordagem explora principalmente a redundância estatística presente nos dados para reduzir o volume de informação transmitida ou armazenada. Nesse contexto, a compressão sem perdas torna-se ainda mais relevante, dadas as severas restrições de largura de banda nos enlaces de comunicação e a limitada capacidade de armazenamento a bordo dos satélites. Este estudo propõe o On+, um novo algoritmo de compressão sem perdas para dados de telemetria de satélite. Utilizando dados reais de telemetria capturados pelo satélite CubeSat Aldebaran-1 e da plataforma Ground Station TinyGS, foi criado um conjunto de dados composto por 2500 arquivos binários. O desempenho do algoritmo proposto foi avaliado em comparação com métodos clássicos (codificação de Huffman e Aritmética) e diversos compressores comerciais (.rar, .zip, .7z, .xz e .gz). O algoritmo On+ alcançou uma taxa média de compressão de 29,19% nos dados do satélite Aldebaran-1, com desvio padrão de 1,26% e mediana de 29,09%, superando a performance dos métodos avaliados em relação a taxa de compressão. Para os satélites da plataforma TinyGS, o On+ também apresentou resultados expressivos, alcançando uma taxa de compressão mediana próxima de 50% em classes específicas de satélites, com destaque para o Starlink. Esse resultado demonstra a capacidade do método em explorar eficientemente as características estatísticas de determinados conjuntos de dados de telemetria, obtendo ganhos substanciais de compressão.
Abstract: Satellite data telemetry comprises the set of information required to monitor, control, and ensure the safe and efficient operation of space missions. The reduction in the volume of this data, transmitted from the satellite to ground stations, is called telemetry stream compression. Lossless compression applied to this data is essential to guarantee the integrity of the original data. This approach primarily exploits the statistical redundancy present in the data to reduce the volume of information transmitted or stored. In this context, lossless compression becomes even more relevant, given the severe bandwidth constraints on communication links and the limited on-board storage capacity of satellites. This study proposes On+, a new lossless compression algorithm for satellite telemetry data. Using real telemetry data captured by the Aldebaran-1 CubeSat satellite and the TinyGS Ground Station platform, a dataset consisting of 2500 binary files was created. The performance of the proposed algorithm was evaluated in comparison with classical methods (Huffman coding and Arithmetic coding) and various commercial compressors (.rar, .zip, .7z, .xz, and .gz). The On+ algorithm achieved an average compression ratio of 29.19% on Aldebaran-1 satellite data, with a standard deviation of 1.26% and a median of 29.09%, outperforming the evaluated methods in terms of compression ratio. For satellites on the TinyGS platform, On+ also delivered significant results, achieving a median compression ratio close to 50% in specific satellite classes, with Starlink standing out in particular. This result demonstrates the method’s ability to efficiently exploit the statistical characteristics of certain telemetry datasets, obtaining substantial compression gains.
Palavras-chave: algoritmo de compressão;
compressão sem perdas;
codificação por entropia;
satélites CubeSat;
dados de telemetria.
compression algorithm;
lossless compression;
entropy coding;
CubeSat satellites;
telemetry data.
Área(s) do CNPq: Sistemas Aeroespaciais
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal do Maranhão
Sigla da instituição: UFMA
Departamento: DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DA ELETRICIDADE/CCET
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE/CCET
Citação: BARROS, José Flávio Gomes. Compressão sem perdas de dados de telemetria satelital usando o algoritmo On+. 2026. 58 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Eletricidade/CCET) - Universidade Federal do Maranhão, São Luís, 2026.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://tedebc.ufma.br/jspui/handle/tede/7161
Data de defesa: 11-Jul-2026
Aparece nas coleções:DISSERTAÇÃO DE MESTRADO - PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ELETRICIDADE

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