[发明专利]一种遥感卫星图像处理载荷多任务主控系统

说明书

技术领域

本发明属于星载电子系统与图像处理相结合的交叉科学技术领域，更具体地，涉及一种遥感卫星图像处理载荷多任务主控系统。

背景技术

遥感卫星图像处理载荷任务繁多，根据卫星、地球和太阳三者的几何位置关系快速确定地球深空区域、四季变化和昼夜情况确定监测区域达到不同的监测目的；同时传感器会产生大量的图像数据和遥感信息需要传输到地面，需要卫星图像处理载荷对这些数据进行实时压缩和传输；监测任务要求遥感卫星图像处理载荷传感器指向保持某一特定姿态，利用图像中的恒星进行星图识别，计算出传感器的瞬时指向，输出给微型控制系统做姿态矫正，从而保证传感器指向的准确性等。除了上述星上数据处理分析的任务需求外，遥感卫星图像处理载荷的板间通讯、状态监控、指令下达等必不可少的任务也是纷繁复杂。所以，需要一个“大管家”——主控系统来对卫星图像处理载荷进行“监管”，进行合理的任务规划调度同时根据遥感卫星图像处理载荷的任务需求完成相应的功能。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种遥感卫星图像处理载荷多任务主控系统，采用“CPU+2FPGA”架构，将嵌入式实时操作系统移植到CPU作为主控管理模块，用于完成遥感卫星图像处理载荷的状态监管和任务调度，具有足够的灵活性、安全性和稳定性；FPGA用于实现图像预处理、通讯信息整合分发功能，可满足大数据量实时低延迟处理。由此解决现有技术中对卫星图像处理载荷进行“监管”、进行合理的任务规划调度以及根据遥感卫星图像处理载荷的任务需求完成相应功能的技术难题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种遥感卫星图像处理载荷多任务主控系统，包括：主控管理模块、第一FPGA模块、第二FPGA模块；

所述主控管理模块分别与所述第一FPGA模块、所述第二FPGA模块以及星务计算机进行通讯连接；所述第一FPGA模块与所述第二FPGA模块以及卫星图像处理载荷进行通讯连接；

所述主控管理模块，用于根据任务需求进行任务的合理划分，其中，任务类型包括卫星图像处理载荷状态监控、卫星图像处理载荷状态反馈、指令接收和解析、容错应急处理、区域划分和时相确定、卫星姿态估计以及工作/待机模式；

所述第一FPGA模块，用于与所述卫星图像处理载荷中的处理板进行通讯，监控所述卫星图像处理载荷的运行状态，并向所述主控管理模块发送所述卫星图像处理载荷的运行状态信息，以及接收所述主控管理模块解析所述星务计算机的指令后下发的任务分配指令，并向所述卫星图像处理载荷发送所述任务分配指令，以控制所述卫星图像处理载荷中的处理板执行与所述任务分配指令对应的任务；

所述第二FPGA模块，用于对拍摄的存在恒星的图像进行恒星分割和标记以确定图像中恒星的位置，并将所述图像中恒星的位置发送给所述主控管理模块，以使所述主控模块根据图像中恒星的位置确定所述图像处理载荷中的传感器的视轴指向；

所述主控管理模块，还用于确定划分后的任务的优先级以及设计适用于星上环境所需的通讯接口和通讯协议。

优选地，所述第二FPGA模块，还用于对拍摄的存在恒星的图像进行恒星分割和标记以确定图像中恒星的位置，并将所述图像中恒星的位置发送给所述主控管理模块。

优选地，所述主控管理模块包括：

第一接收模块，用于接收所述第一FPGA模块发送的所述卫星图像处理载荷的运行状态信息；

第一发送模块，用于向所述星务计算机发送所述卫星图像处理载荷的运行状态信息；

第二接收模块，用于接收并解析所述星务计算机的指令；

第二发送模块，用于在对所述星务计算机的指令进行解析后，通过所述第一FPGA模块向所述卫星图像处理载荷下发任务分配指令，以使所述卫星图像处理载荷中的处理板执行与所述任务分配指令对应的任务；

时相区域确定模块，用于根据太阳、地球和卫星三者间的几何位置关系进行区域划分和时相确定；

第三发送模块，用于将区域划分和时相确定结果通过所述第一FPGA模块发送到所述卫星图像处理载荷，以使所述卫星图像处理载荷根据所述区域划分和时相确定结果确定目标图像滤波算法；

卫星姿态确定模块，用于根据接收到的所述第二FPGA模块发送的图像中恒星的位置以及所述目标图像滤波算法通过QUEST算法确定所述图像处理载荷中的传感器的视轴指向；