[发明专利]一种遥感卫星图像处理载荷多任务主控系统

摘要

本发明公开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，其中，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用于通讯信息整合分发，可弥补CPU中断优先级有别、中断向量表有限在面对多个时序接口时的缺陷，同时用于图像预处理可满足较大数据量实时低延迟的要求。本发明的系统结构设计既能有效满足主控管理功能，又能满足图像的高并行处理要求和复杂浮点数的运算要求，同时又满足系统安全可靠、灵活性强的要求。

主权项

一种遥感卫星图像处理载荷多任务主控系统，其特征在于，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，以使所述主控管理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；其中，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；容错处理模块，用于设计寄存器的冗余结构以及在所述主控管理模块不受控时，使能看门狗在每次下溢时产生一个外部信号以使所述主控管理模块系统复位，其中，所有寄存器采用三模冗余结构，存储器单元部分寄存器堆中的数据采用Hamming码进行错误检测与纠正保护；工作模式确定模块，用于根据卫星、地球的位置信息计算轨道高度以确定工作/待机模式。