卫星在轨数据处理系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种卫星在轨数据处理系统及方法，为不同星载计算资源提供标准化接口，实现在轨海量数据实时并行流水线计算，并输出任务处理结果，供电板、接口板、交换管理板和计算板均以插板式连接安装于母板上，接口板连接载荷，为载荷提供数据接收通道及预处理，供电板及其所对应的接口板、交换管理板和计算板构成单机；通过数据处理机在轨实时接收多台载荷的数据，完成星上实时数据处理，输出任务结果，交换管理板控制每个计算板的状态和处理流程，以及接口板完成载荷与其所对应的计算板之间的数据格式预处理；在轨软件动态重构模式通过在轨实时处理系统标准化架构集中管理计算板的运行程序，根据在轨数据实时计算需求，动态完成任务重构及故障恢复。

Satellite on orbit data processing system and method

【技术实现步骤摘要】
卫星在轨数据处理系统及方法
本专利技术涉及航天器数据处理
，特别涉及一种卫星在轨数据处理系统及方法。
技术介绍
随着军用、民用领域用户对卫星任务效能需求的不断提升和卫星总体及各类载荷技术的迅速发展，卫星的功能密度逐步提高，卫星载荷配置呈多样化、多类型协同应用的趋势，如目标探测相机、跟踪转台与特性测量相机协同完成空间目标特性获取，气溶胶探测仪、可见光相机与高光谱相机协同完成对地区域测量等。卫星多载荷设计带来卫星在轨原始数据量突增的问题，目前国内传统的数据处理方式是星上测量、地面处理，这种处理方法下在轨任务时长受任务数据量、星上存储能力以及星地数传可见弧段等约束，存在任务规划偏差导致的在轨数据可用率降低问题，同时难以满足火灾探测、动目标发现等侦察、监测等应用的时效性要求。星载海量数据实时处理是适应卫星任务需求的必然手段。目前航天器在轨处理技术还处于初级阶段，主要采用分布式计算方法，由各载荷单机内基于FPGA或DSP完成目标检测、目标跟踪、任务规划等低复杂度计算，需通过复杂代码实现软件重构，单机内通过主备双机冗余备份提升可靠性，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卫星在轨数据处理系统，其特征在于，所述卫星在轨数据处理系统用于为不同星载计算资源提供标准化接口，实现在轨海量数据实时并行流水线计算，并输出任务处理结果；/n所述卫星在轨数据处理系统包括母板、供电板、接口板、交换管理板和多块可扩展的计算板；/n所述供电板、所述接口板、所述交换管理板和所述计算板均以插板式连接安装于所述母板上，所述母板用于所述供电板、所述接口板、所述交换管理板和所述计算板间的电气连接；/n所述接口板连接多个载荷，所述接口板为所述载荷提供数据接收通道及预处理，所述供电板及其所对应的所述接口板、所述交换管理板和所述计算板构成单机；/n卫星在轨运行时，运行在轨实时处理模式，所述在...

【技术特征摘要】
1.一种卫星在轨数据处理系统，其特征在于，所述卫星在轨数据处理系统用于为不同星载计算资源提供标准化接口，实现在轨海量数据实时并行流水线计算，并输出任务处理结果；
所述卫星在轨数据处理系统包括母板、供电板、接口板、交换管理板和多块可扩展的计算板；
所述供电板、所述接口板、所述交换管理板和所述计算板均以插板式连接安装于所述母板上，所述母板用于所述供电板、所述接口板、所述交换管理板和所述计算板间的电气连接；
所述接口板连接多个载荷，所述接口板为所述载荷提供数据接收通道及预处理，所述供电板及其所对应的所述接口板、所述交换管理板和所述计算板构成单机；
卫星在轨运行时，运行在轨实时处理模式，所述在轨实时处理模式包括：通过数据处理机在轨实时接收多台载荷的数据，完成星上实时数据处理，输出任务结果，所述交换管理板控制每个计算板的状态和处理流程，以及所述接口板完成所述载荷与其所对应的计算板之间的数据格式预处理；
在轨软件动态重构模式通过所述卫星在轨数据处理系统的标准化架构集中管理所述计算板的运行程序，根据在轨数据实时计算需求，动态完成任务重构及故障恢复。


2.如权利要求1所述的卫星在轨数据处理系统，其特征在于，在每个所述单机中，还具有供电备用板、接口备用板、交换管理备用板，所述计算板根据在轨计算需求进行扩展，多个计算板间互为冗余备份。


3.如权利要求1所述的卫星在轨数据处理系统，其特征在于，在每个所述单机中，所述供电板用于将所述母板上的一次电源转换为二次电源，并将所述二次电源提供至该单机所包括的所述接口板、所述交换管理板和所述计算板；
所述供电板还用于控制所述二次电源的开关，并对所述一次电源和所述二次电源的供电状态进行遥测。


4.如权利要求1所述的卫星在轨数据处理系统，其特征在于，所述母板包括标准化供电接口、高速数据总线、低速控制总线、模拟量采集接口以及时钟同步接口；
所述接口板用于接收本单机包括的所述载荷所输入的外部数据、对所述外部数据进行校验，以及转换所述外部数据的格式，并将所述外部数据传输至交换管理板，所述接口板还用于输出所述外部数据的处理结果。


5.如权利要求4所述的卫星在轨数据处理系统，其特征在于，所述交换管理板用于将所述外部数据在同一单机中的所述计算板和所述接口板之间进行交换，以及采用数据路由的形式进行数据的交换管理，实现数据处理流程控制。


6.如权利要求5所述的卫星在轨数据处理系统，其特征在于，所述计算板用于实时处理所述外部数据，所述计算板包括FPGA计算节点和DSP计算节点，所述计算板与所述母板通过所述标准化供电接口、所述高速数据总线、所述低速控制总线和所述模拟量采集接口连接，以使所述母板对所述FPGA计算节点和DSP计算节点进行硬件扩展；
所述DSP计算节点采用多核并行操作系统完成多核DSP器件硬件驱动及计算模块的管理，以提高处理算法嵌入式并行计算移植和运行效率。


7.如权利要求6所述的卫星在轨数据处理系统，其特征在于，所述在轨实时处理模式包括：根据在轨数据实时计算需求，设置在轨的所述单机处于最小待机模式，并控制所述接口板和所述交换管理板正常完成单机状态管理；
所述单机处于最小待机模式包括：在该单机中，所述接口板、所述交换管理板和所述供电板上电，所述计算板断电；
所述在轨实时处理模式还包括：根据所述在轨数据实时计算需求，控制所述FPGA计算节点和DSP计算节点上电完成数据处理。


8.如权利要求7所述的卫星在轨数据处理系统，其特征在于，所述FPG...

【专利技术属性】
技术研发人员：封家鹏，胡海鹰，董磊，张晟宇，何涛，孙杰，
申请(专利权)人：中国科学院微小卫星创新研究院，上海微小卫星工程中心，
类型：发明
国别省市：上海;31