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面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片的存算一体芯片在卫星遥感图像处理中的在轨智能分析.doc
资料介绍
面向存算一体芯片的模拟计算阵列中存算一体芯片的存算一体芯片在卫星遥感图像处理中的在轨智能分析
摘要
卫星遥感图像处理需要在轨完成图像的去噪、增强和目标识别,以降低星地数据传输带宽,提高遥感信息的时效性。然而,卫星在轨计算资源极为有限——星载处理器的算力通常在1-10GOPS,功耗预算在10-50W,且需承受太空辐射环境。本文针对卫星遥感图像的在轨智能处理需求,设计了一种面向存算一体芯片的抗辐射遥感图像处理方案,通过存算一体阵列实现图像去噪、目标检测和变化检测的端到端处理,处理延迟低至10ms/帧,功耗仅为5W,抗辐射能力达到100krad(Si),满足低轨卫星的在轨运行要求。
一、卫星遥感图像处理的需求
1.1 在轨处理的重要性
低轨卫星每天产生TB级遥感图像数据,通过星地链路传输到地面站进行处理,受限于通信带宽(通常100-500Mbps),数据下传需要数小时,限制了遥感信息的时效性。在轨智能处理可以显著降低数据传输量——在轨检测到感兴趣目标后,只传输目标区域的图像和检测结果,将数据传输量降低至原来的1/100至1/1000,实现分钟级的信息获取。
1.2 星载计算环境的约束
卫星在轨计算面临以下约束:功耗限制——卫星的太阳能电池板功率有限,星载处理器的功耗通常限制在10-50W。算力限制——星载处理器通常使用抗辐射加固的FPGA或ASIC,算力远低于地面设备。辐射环境——卫星在轨运行期间受到高能粒子和宇宙射线的辐射,芯片需要具备100krad(Si)以上的抗辐射能力。
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