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天基处理器边缘处理:未来任务需要更大的计算能力在轨处理光电图像和合成孔径雷达数据

 星星啊月亮呀 2022-05-08 发布于北京

澳大利亚初创公司 Spiral Blue 正在波兰地球观测卫星的 SatRevolution 上测试其 Space Edge Zero 计算机的原型。图片来自:卫星革命

最新款 Apple Watch 的内存是 NASA 火星 2020 探测器中央处理器的 16 倍。对于新款 iPhone,标配 64 倍于汽车大小的流动站的内存。

几十年来,人们通过指出天基电子设备面临的恶劣辐射和极端温度,驳斥了地面和天基处理器的比较。只有为太空飞行定制并在轨道上运行多年后被证明运行良好的组件被认为具有足够的弹性来完成数十亿美元的航天局任务。

虽然这可能仍然是备受瞩目的深空任务的最佳选择,但在离地球更近的地方运行的航天器正在采用最先进的机载处理器将到来的任务将需要更大的计算能力

IBM 杰出工程师兼 IBM Space Tech 首席技术官 Naeem Altaf 在电子邮件中说,卫星传感器产生“以科学研究、地球观测、国家安全形式出现的大量数据”。“为了快速提取数据的价值,我们需要让计算更接近数据。”

考虑地球观测。传统上,光电图像和合成孔径雷达数据已被发送到地面进行处理。大部分情况仍然如此,但新的地球观测传感器继续扩大在轨道上获取的数据量,有时甚至相当显着。同时,客户渴望快速访问从各种数据集中获得的见解。

天气观测就是一个很好的例子。数值天气模型融合了为太空、机载、海上和地面传感器绘制的大量数据。虽然没有人提议在卫星上运行预测算法,但为欧洲航天局北极气象卫星提供核心航空电子设备的瑞典公司 AAC Clyde Space 认为改进机载处理是加快气象数据传输的一种方式。

“我们看到未来有机会在星上进行大量处理:准备数据、压缩数据并开始融合数据,”AAC Clyde Space 首席执行官 Luis Gomes 说。“我们的目标是从太空进行实时天气观测。为此,我们需要有效地打包数据,以减少我们下行的时间。”

Gomes 说,高光谱传感器还产生大量数据集,这使得机载处理“非常关键”。

一些新的卫星计算机将专门用于处理传感器数据。其他人将帮助航天器编排复杂的操作。

未来的卫星很可能成群运行,通过星间链路进行通信,并协同工作以捕获独特的数据集并扩展通信网络。行业协会 SmallSat Alliance 主席 Chuck Beames 表示,最终,星座将使用人工智能来解决问题,例如,根据对其健康和性能的星载分析来修复或重新定位卫星,这将需要广泛的边缘处理

商业解决方案

边缘处理使计算更接近数据源,在地球上越来越流行。例如,石油和天然气公司分析监控远程站点重型设备的传感器附近的数据,以快速识别设备问题并削减通信和数据存储费用。

从 IBM 和 Hewlett Packard Enterprise 到世界各地的初创公司,他们都在定位自己,以满足他们认为对增强天基边缘处理的必然需求,从卫星上开始,并扩展到地球和月球轨道的数据中心。

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