CN111951150A - 星载数据处理系统 - Google Patents

星载数据处理系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111951150A
CN111951150A CN202010685256.6A CN202010685256A CN111951150A CN 111951150 A CN111951150 A CN 111951150A CN 202010685256 A CN202010685256 A CN 202010685256A CN 111951150 A CN111951150 A CN 111951150A
Authority
CN
China
Prior art keywords
board
data processing
main control
control board
satellite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010685256.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111951150B (zh
Inventor
冉德超
郭鹏宇
曹璐
张飞
范广腾
李献斌
王建
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Defense Technology Innovation Institute PLA Academy of Military Science
Original Assignee
National Defense Technology Innovation Institute PLA Academy of Military Science
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Defense Technology Innovation Institute PLA Academy of Military Science filed Critical National Defense Technology Innovation Institute PLA Academy of Military Science
Priority to CN202010685256.6A priority Critical patent/CN111951150B/zh
Publication of CN111951150A publication Critical patent/CN111951150A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111951150B publication Critical patent/CN111951150B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T1/00—General purpose image data processing
    • G06T1/20—Processor architectures; Processor configuration, e.g. pipelining
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F15/00—Digital computers in general; Data processing equipment in general
    • G06F15/76—Architectures of general purpose stored program computers
    • G06F15/78—Architectures of general purpose stored program computers comprising a single central processing unit
    • G06F15/7803—System on board, i.e. computer system on one or more PCB, e.g. motherboards, daughterboards or blades
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T1/00—General purpose image data processing
    • G06T1/60—Memory management
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2200/00—Indexing scheme for image data processing or generation, in general
    • G06T2200/28—Indexing scheme for image data processing or generation, in general involving image processing hardware

Abstract

本发明公开了一种星载数据处理系统，该系统包括：主控板、存储板、至少一个数据处理板、以及VPX背板；VPX背板上设置有不同类型功能板卡的插拔槽位，主控板、存储板和数据处理板分别插在VPX背板上的插拔槽位内，并通过VPX背板内的总线连接，数据处理板中有至少一个图像数据处理板；主控板，用于监测系统运行状态、控制与外部载荷的信息交互以及向数据处理板分配数据处理任务；数据处理板，用于接收并处理主控板发送的数据处理任务，并将数据处理结果反馈给主控板；存储板，用于存储主控板发送的系统运行数据和数据处理结果。本发明的星载数据处理系统，可以满足星上数据在轨处理需求，提高图像处理能力，灵活性和可拓展性较强。

Description

星载数据处理系统
技术领域
本发明涉及卫星数据在轨处理技术领域，尤其涉及一种星载数据处理系统。
背景技术
随着卫星上各种载荷分辨率的提高、卫星获得的图像数据量迅速增长。为了减轻星地数据传输的压力，提高信息利用的时效性，星上数据处理的需求日益紧迫。但是，现有的星载综合电子系统还主要以星务管理、设备控制等功能为主，数据处理能力有限。随着人工智能技术和芯片技术的不断进步，星载计算单元体积/功耗的不断减小、运算速度的不断提高，使得在星上直接进行数据的加工处理成为可能，由此星上信息处理成为可能。
国内目前的综合电子系统形态各异，基本都是根据卫星任务进行定制，一方面综合电子系统内部各模块之间的接口形式不统一，导致接口连接关系复杂，难以实现灵活扩展，另一方面是现有的综合电子系统设计以FPGA+DSP为主，虽然在信号处理方面具有很强的能力，但是在图像处理方面与现有的人工智能芯片还有较大差距。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种星载数据处理系统。具体技术方案如下：
一种星载数据处理系统，所述系统包括：主控板、存储板、至少一个数据处理板、以及VPX背板；所述VPX背板上设置有不同类型功能板卡的插拔槽位，所述主控板、所述存储板和所述数据处理板分别插在所述VPX背板上的插拔槽位内，并通过所述VPX背板内的总线连接，所述数据处理板中有至少一个图像数据处理板；所述主控板，用于监测星载数据处理系统运行状态、控制与外部载荷的信息交互以及向所述数据处理板分配数据处理任务；所述数据处理板，用于接收并处理所述主控板发送的数据处理任务，并将数据处理结果反馈给所述主控板；所述存储板，用于存储所述主控板发送的系统运行数据和数据处理结果。
在一种可能的设计中，所述主控板通过CAN、RS422和/或LVDS接口实现与外部载荷的交互。
在一种可能的设计中，所述主控板通过CAN总线接收所述数据处理板和所述存储板的遥测信息。
在一种可能的设计中，所述主控板和所述存储板通过SATA总线连接，实现原始图像数据的写入和读出。
在一种可能的设计中，所述主控板与所述数据处理板通过rapid IO总线连接，实现原始图像数据的分发。
在一种可能的设计中，所述主控板包括多核异构SOC、配置FPGA、接口芯片和存储模块。
在一种可能的设计中，所述图像数据处理板为CPU+GPU结构。
在一种可能的设计中，所述VPX背板上对应所述插拔槽位的区域为刚性材质，相邻插拔槽位区域之间通过柔性电路板连接。
本发明技术方案的主要优点如下：
本发明的星载数据处理系统，通过主控板与外部载荷连接完成数据采集，并分发至数据处理板完成数据处理任务。运行状态数据和数据处理结果存储在存储板内，完成星上数据的采集、处理和存储的一体化流程，满足星上数据在轨处理需求。且，各功能板卡与VPX背板通过插拔槽位连接，灵活性和可拓展性较强；通过设置专门的图像数据处理板卡对图像数据进行处理，提高图像处理能力。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一实施例提供的星载数据处理系统的系统架构图；
图2为本发明一实施例提供的星载数据处理系统中主控板的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图，详细说明本发明实施例提供的技术方案。
本发明实施例提供了一种星载数据处理系统，如附图1所示，该系统包括：主控板、存储板、至少一个数据处理板、以及VPX背板。VPX背板上设置有不同类型功能板卡的插拔槽位，主控板、存储板和数据处理板分别插在VPX背板上的插拔槽位内，并通过VPX背板内的总线连接，数据处理板中有至少一个图像数据处理板。主控板，用于监测星载数据处理系统运行状态、控制与外部载荷的信息交互以及向数据处理板分配数据处理任务。数据处理板，用于接收并处理主控板发送的数据处理任务，并将数据处理结果反馈给主控板。存储板，用于存储主控板发送的系统运行数据和数据处理结果。
以下对本发明实施例提供的星载数据处理系统的工作原理进行说明：
使用时，主控板与外部载荷进行信息交互，获取系统运行状态数据以及数据处理任务，数据处理任务中包括图像数据处理任务。主控板通过总线向数据处理板分发数据处理任务，将图像数据处理任务发送给专门的图像数据处理任务进行处理。处理结果反馈给控制板并存储在存储板内。
本发明实施例提供的星载数据处理系统，通过主控板与外部载荷连接完成数据采集，并分发至数据处理板完成数据处理任务。运行状态数据和数据处理结果存储在存储板内，完成星上数据的采集、处理和存储的一体化流程，满足星上数据在轨处理需求。且，各功能板卡与VPX背板通过插拔槽位连接，灵活性和可拓展性较强；通过设置专门的图像数据处理板卡对图像数据进行处理，提高图像处理能力。
以下对本发明实施例提供的星载数据处理系统中的各部件进行详细阐述：
如附图2所示，主控板包括多核异构SOC、配置FPGA、接口芯片和存储模块。接口芯片与接口配合完成数据收发过程，例如，接收外部载荷的数据和数据处理板的数据处理结果，或者通过接口向存储板发送运行状态数据和数据处理结果。存储模块可以为DDR和/或SDRAM等，用于主控板内运行数据和临时数据的存储。
可选地，数据处理模块可以采用可编程处理器及算法通用硬件加速单元。在不同应用下，数据处理模块通过更改程序实现不同的算法处理。
图像数据处理板可以为CPU+GPU结构，以具备较高的数据处理性能。举例来说，图像数据处理板可以包含1个GPU NVIDIA Jetson TX2模块。
本发明实施例中，各功能板卡通过VPX背板连接，可选地，各功能板卡和VPX背板可以均采用6U标准板卡设计，遵循VPX标准，并采用统一规划好的底板信号节点定义，并在VPX背板的背板上预先设定不同类型和数量的功能板卡的插拔槽位，存储板和数据处理板的数量，可以根据星载存储和计算需求，灵活选择数量。
进一步地，VPX背板的背板上对应插拔槽位的区域为刚性材质，相邻插拔槽位区域之间通过柔性电路板连接。采用刚柔耦合背板，增加了灵活性和可拓展性。
各功能板卡通过VPX背板内的总线连接，对于其连接方式，以下进行示例说明：
可选地，主控板通过CAN、RS422和/或LVDS接口实现与外部载荷的交互，通过外部载荷获取卫星运行状态数据和待处理数据任务。
可选地，主控板通过CAN总线接收数据处理板和存储板的遥测信息。
可选地，主控板和存储板通过SATA总线连接，实现原始图像数据的写入和读出。
可选地，主控板与数据处理板通过rapid IO总线连接，实现原始图像数据的分发。
综上所述，本发明实施例提供的星载数据处理系统的有益效果如下：
可扩展：由于采用标准VPX架构，数据处理板的数量可以根据需求灵活配置板卡数量；
性能高：采用CPU+GPU的异构处理架构图像数据处理模块，与现有星载系统相比，增强了图像数据处理能力；
可重构：数据处理模块采用可编程处理器及算法通用硬件加速单元。在不同应用下，数据处理模块通过更改程序实现不同的算法处理。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。
最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种星载数据处理系统，其特征在于，所述系统包括：主控板、存储板、至少一个数据处理板、以及VPX背板；
所述VPX背板上设置有不同类型功能板卡的插拔槽位，所述主控板、所述存储板和所述数据处理板分别插在所述VPX背板上的插拔槽位内，并通过所述VPX背板内的总线连接，所述数据处理板中有至少一个图像数据处理板；
所述主控板，用于监测星载数据处理系统运行状态、控制与外部载荷的信息交互以及向所述数据处理板分配数据处理任务；
所述数据处理板，用于接收并处理所述主控板发送的数据处理任务，并将数据处理结果反馈给所述主控板；
所述存储板，用于存储所述主控板发送的系统运行数据和数据处理结果。
2.根据权利要求1所述的星载数据处理系统，其特征在于，所述主控板通过CAN、RS422和/或LVDS接口实现与外部载荷的交互。
3.根据权利要求1所述的星载数据处理系统，其特征在于，所述主控板通过CAN总线接收所述数据处理板和所述存储板的遥测信息。
4.根据权利要求1所述的星载数据处理系统，其特征在于，所述主控板和所述存储板通过SATA总线连接，实现原始图像数据的写入和读出。
5.根据权利要求1所述的星载数据处理系统，其特征在于，所述主控板与所述数据处理板通过rapid IO总线连接，实现原始图像数据的分发。
6.根据权利要求1所述的星载数据处理系统，其特征在于，所述主控板包括多核异构SOC、配置FPGA、接口芯片和存储模块。
7.根据权利要求1所述的星载数据处理系统，其特征在于，所述图像数据处理板为CPU+GPU结构。
8.根据权利要求1所述的星载数据处理系统，其特征在于，所述VPX背板上对应所述插拔槽位的区域为刚性材质，相邻插拔槽位区域之间通过柔性电路板连接。
CN202010685256.6A 2020-07-16 2020-07-16 星载数据处理系统 Active CN111951150B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010685256.6A CN111951150B (zh) 2020-07-16 2020-07-16 星载数据处理系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010685256.6A CN111951150B (zh) 2020-07-16 2020-07-16 星载数据处理系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111951150A true CN111951150A (zh) 2020-11-17
CN111951150B CN111951150B (zh) 2022-02-18

Family

ID=73341330

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010685256.6A Active CN111951150B (zh) 2020-07-16 2020-07-16 星载数据处理系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111951150B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112597088A (zh) * 2020-12-25 2021-04-02 航天科工微电子系统研究院有限公司 一种双总线高速图像处理系统及方法
CN113612742A (zh) * 2021-07-23 2021-11-05 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 基于vpx架构的多模搜救信号处理装置
CN115412155A (zh) * 2022-08-19 2022-11-29 西安微电子技术研究所 一种星载大带宽弹性异构资源数据处理系统的母板

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003115788A (ja) * 2001-10-04 2003-04-18 Mitsubishi Electric Corp 地球観測衛星データ処理システム
CN103325116A (zh) * 2013-06-17 2013-09-25 中国人民银行印制科学技术研究所 一种印品图像检测系统及方法
CN105549460A (zh) * 2016-03-10 2016-05-04 中国电子科技集团公司第十研究所 星载电子设备综合化管控系统
US20160360212A1 (en) * 2015-06-05 2016-12-08 Fastvdo Llc High dynamic range image/video coding
JP2017134475A (ja) * 2016-01-25 2017-08-03 株式会社東芝 コンピュータシステム、及びソフトウェアの初期インストール方法
US20170295379A1 (en) * 2016-04-12 2017-10-12 Microsoft Technology Licensing, Llc Efficient decoding and rendering of blocks in a graphics pipeline
CN107562665A (zh) * 2017-09-19 2018-01-09 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种星上小型集群信息处理系统
CN206877318U (zh) * 2017-06-08 2018-01-12 山东超越数控电子股份有限公司 一种基于vpx架构的通信系统信息处理平台
CN107861898A (zh) * 2017-10-18 2018-03-30 湖北三江航天险峰电子信息有限公司 一种基于OpenVPX架构的高速背板
CN110276712A (zh) * 2018-12-29 2019-09-24 中国科学院软件研究所 星载图像处理装置以及星载图像处理与决策平台
CN111309477A (zh) * 2020-02-13 2020-06-19 中国科学院微小卫星创新研究院 卫星在轨数据处理系统及方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003115788A (ja) * 2001-10-04 2003-04-18 Mitsubishi Electric Corp 地球観測衛星データ処理システム
CN103325116A (zh) * 2013-06-17 2013-09-25 中国人民银行印制科学技术研究所 一种印品图像检测系统及方法
US20160360212A1 (en) * 2015-06-05 2016-12-08 Fastvdo Llc High dynamic range image/video coding
JP2017134475A (ja) * 2016-01-25 2017-08-03 株式会社東芝 コンピュータシステム、及びソフトウェアの初期インストール方法
CN105549460A (zh) * 2016-03-10 2016-05-04 中国电子科技集团公司第十研究所 星载电子设备综合化管控系统
US20170295379A1 (en) * 2016-04-12 2017-10-12 Microsoft Technology Licensing, Llc Efficient decoding and rendering of blocks in a graphics pipeline
CN206877318U (zh) * 2017-06-08 2018-01-12 山东超越数控电子股份有限公司 一种基于vpx架构的通信系统信息处理平台
CN107562665A (zh) * 2017-09-19 2018-01-09 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种星上小型集群信息处理系统
CN107861898A (zh) * 2017-10-18 2018-03-30 湖北三江航天险峰电子信息有限公司 一种基于OpenVPX架构的高速背板
CN110276712A (zh) * 2018-12-29 2019-09-24 中国科学院软件研究所 星载图像处理装置以及星载图像处理与决策平台
CN111309477A (zh) * 2020-02-13 2020-06-19 中国科学院微小卫星创新研究院 卫星在轨数据处理系统及方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HA CHOONG-LIM .ETAL: "Real-time signal processing of LADAR image", 《PROCEEDINGS OF THE KOREAN INSTITUTE OF INFORMATION AND COMMUCATION SCIENCES CONFERENCE》 *
何锡君 等: "一种新型红外信号处理平台的构建及应用", 《光电技术应用》 *
牛仁杰: "星载ATP图像处理平台关键技术研究", 《中国博士学位论文全文数据库 (工程科技Ⅱ辑)》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112597088A (zh) * 2020-12-25 2021-04-02 航天科工微电子系统研究院有限公司 一种双总线高速图像处理系统及方法
CN112597088B (zh) * 2020-12-25 2022-07-22 航天科工微电子系统研究院有限公司 一种双总线高速图像处理系统及方法
CN113612742A (zh) * 2021-07-23 2021-11-05 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 基于vpx架构的多模搜救信号处理装置
CN115412155A (zh) * 2022-08-19 2022-11-29 西安微电子技术研究所 一种星载大带宽弹性异构资源数据处理系统的母板
CN115412155B (zh) * 2022-08-19 2023-11-03 西安微电子技术研究所 一种星载大带宽弹性异构资源数据处理系统的母板

Also Published As

Publication number Publication date
CN111951150B (zh) 2022-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111951150B (zh) 星载数据处理系统
CN100456274C (zh) 易于扩展的多cpu系统
CN100501770C (zh) 多图形处理器系统、图形处理器和描绘处理方法
CN104391820A (zh) 基于fpga的通用浮点矩阵处理器硬件结构
WO2007120804A2 (en) Multiplexing a parallel bus interface and a flash memory interface
CN111183419A (zh) 可编程设备和处理系统在集成电路封装中的集成
CN110968532B (zh) 数据传输方法及相关产品
CN111339008B (zh) Vpx平台架构综合射频系统
CN116302617B (zh) 共享内存的方法、通信方法、嵌入式系统以及电子设备
CN112199320A (zh) 多通道可重构信号处理装置
CN116166434A (zh) 处理器分配方法及系统、装置、存储介质、电子设备
CN111176616B (zh) 基于通用型星上应用子系统的卫星综合电子系统架构
CN217904243U (zh) 用于航天的适配器
US5313597A (en) System for controlling communications among a computer processing unit and a plurality of peripheral devices
CN115718529A (zh) 一种基于龙芯cpu come模块加固计算机主板系统
CN104932837A (zh) 一种存储池架构
US7096177B2 (en) Multiprocessor array
CN113268356B (zh) 基于LINUX系统的多GPU板卡bounding的系统、方法及介质
CN112232523B (zh) 一种国产化人工智能计算设备
CN109102840A (zh) PCIe型固态硬盘产线测试系统
CN113741648A (zh) 一种计算机硬件系统
CN113472576A (zh) 一种ocp网卡的带宽分配方法及相关装置
CN105786409B (zh) 一种电子设备及资源共享方法
CN209055942U (zh) 一种多功能复用接口电路
CN217739896U (zh) 一种智能计算模块电路、计算板卡及计算机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant