一种并行处理的双机容错星上处理系统

摘要

一种并行处理的双机容错星上处理系统，包括图像预处理器、链路选通器、图像检测与识别器、卫星数据管理器、时钟单元、看门狗、电源管理和图像处理样本存储区；本发明在实现处理并行化的同时，保证了处理性能的最大化，并且将双机容错结构应用于微处理器间，从而保证整个系统的可靠性。相比星上传统单处理器结构，本发明解决了CPU间状态不易同步的问题，降低了用于维护处理器同步状态的系统资源，并利用流水并行的方式，提高了整个系统的处理性能。

主权项

一种并行处理的双机容错星上处理系统，其特征在于：包括图像预处理器(1)、链路选通器(2)、图像检测与识别器(3)、卫星数据管理器(4)、时钟单元(5)、看门狗(6)、电源管理(7)和图像处理样本存储区(8)；图像预处理器(1)采用了两片FPGA实现双机容错结构，即主备份结构，分别与星上相机及链路选通器(2)相连；每片FPGA对相机原始图像数据进行预处理，预处理包括辐射校正和几何校正，预处理后得到1级图像数据送至链路选通器(2)；链路选通器(2)连接图像预处理器(1)、图像检测与识别器(3)和卫星数据管理器(4)的IO或外部总线，实现三者之间的通信；对图像预处理器(1)、图像检测与识别器(3)和卫星数据管理器(4)的配置存储器进行数据回读、数据校验和数据修复，对1级图像数据进行拆分和解析得到状态数据和载荷数据，所述载荷数据是指相机拍摄的图像数据，除载荷数据外的辅助信息数据为状态数据；将状态数据送至卫星数据管理器(4)，载荷数据作为2级图像数据送至图像检测与识别器(3)；接收看门狗(6)反馈信号，完成对各可编程芯片的复位；管理电源模块(7)；图像检测与识别器(3)采用两片DSP实现双机容错结构，即主备份结构，分别与链路选通器(2)相连接；对链路选通器(2)传递的2级图像数据中的无效数据进行剔除，并将剔除后的数据回传给链路选通器(2)用于后续的数据存储处理；所述无效数据是指被云层或沙雾所遮掩的图像数据；卫星数据管理器(4)与链路选通器(2)和图像处理样本存储区(8)相连接；根据地面卫星遥控指令做出相应操作，所述相应操作包括管理图像预处理器(1)、图像检测与识别器(3)和图像处理样本存储区(8)，配置整个系统运行模式，检测图像预处理器(1)和图像检测与识别器(3)的工作状态，当出现异常时控制图像预处理器(1)和图像检测与识别器(3)进行主备份切换；将链路选通器(2)传来的剔除后的2级图像数据存储至图像处理样本存储区(8)；时钟单元(5)分别与图像预处理器(1)、链路选通器(2)、图像检测与识别器(3)、卫星数据管理器(4)、看门狗(6)和图像处理样本存储区(8)相连接，用于为上述各部件提供系统时钟；看门狗(6)与链路选通器(2)相连，当整个系统出现异常时，通过监测的故障信号，将其故障信息传递到链路选通器(2)；电源管理(7)分别与图像预处理器(1)、链路选通器(2)、图像检测与识别器(3)、卫星数据管理器(4)、时钟单元(5)、看门狗(6)和图像处理样本存储区(8)相连，负责给整个处理系统供电，也可通过链路选通器(2)获取上述各个部件的电源状态；图像处理样本存储区(8)与卫星数据管理器(4)相连，用于存储卫星数据管理器处理后的最终数据；相机原始图像数据首先经过图像预处理器(1)的预处理形成1级图像数据送至链路选通器(2)，链路选通器(2)对1级图像数据进行解析和拆分，得到状态数据和载荷数据，将状态数据送至卫星数据管理器(4)，载荷数据形成2级图像数据送至图像检测与识别器(3)；图像检测与识别器(3)对2级图像数据进行筛选和识别，去除其中的无效数据后将数据回传至链路选通器(2)中，链路选通器(2)将数据送至卫星数据管理器(4)，卫星数据管理器(4)控制图像处理样本存储区中FLASH存储芯片，完成数据的存储；在处理过程中任何一个微处理器，即图像预处理器(1)或图像检测与识别器(3)发生故障时，卫星数据管理器(4)从链路选通器(2)获取看门狗(6)反馈的故障信息，控制链路选通器(2)将故障微处理器中的数据传递到备份微处理器上，其中另外一个微处理器即可接管其当前所处理的任务，实现所述微处理器间的任务状态同步。