本申請涉及計算機，特別是涉及一種星載異構ai計算機。

背景技術：

1、近幾年隨著技術進步和應用需求的擴展，商業(yè)航天發(fā)展迅速。但在商業(yè)航天領域，特別是商業(yè)遙感衛(wèi)星，面臨因星上處理能力不足和星地傳輸帶寬有限，而導致大量數據無法有效處理和應用，時效性無法保證的局面。因此，當前商業(yè)衛(wèi)星的對衛(wèi)星本身的智能化和智能算力要求越來越高。

2、智能算力應用于商業(yè)航天尚處于起步階段，主要原因是智能算力部署在商業(yè)衛(wèi)星上面臨一系列技術瓶頸，如大算力、低功耗、輕量化、低成本、高可靠以及自主可控方面?，F有技術中，星上智能算力的部署多采用gpu邊緣模組形式，存在功耗較大、智能算力弱、成本較高、無法自主可控等問題。

技術實現思路

1、基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種星載異構ai計算機。

2、第一方面，本申請實施例提供了一種星載異構ai計算機，包括ai算力單元、cpu單元、fpga控制單元以及通信接口單元，

3、通信接口單元，用于將服務器發(fā)出的控制指令發(fā)送至所述fpga單元；

4、所述fpga單元，用于接收所述控制指令，進行衛(wèi)星數據的接收與預處理，并將預處理后的衛(wèi)星數據發(fā)送至所述cpu單元；

5、所述cpu單元，用于基于所述預處理后的衛(wèi)星數據進行計算任務的調度；

6、所述ai算力單元，用于響應所述計算任務的調度，執(zhí)行對應的計算任務以獲得計算后的數據結果。

7、在其中一個實施例中，所述ai算力單元包括至少一個ai算力模塊；

8、所述cpu單元，用于根據所述預處理后的衛(wèi)星數據的容量大小，控制所述ai算力單元不同的工作模式，其中，所述不同的工作模式對應調度不同數量的所述ai算力模塊。

9、在其中一個實施例中，所述fpga單元包括第一存儲單元，所述cpu單元包括第二存儲單元和第三存儲單元；

10、所述fpga單元，還用于將所述預處理后的衛(wèi)星數據切分為多個數據包，并將各所述數據包存儲在第一存儲單元；

11、所述cpu單元，還用于通過pcie通信協(xié)議提取各所述數據包至所述第二存儲單元，通過應用軟件將各所述數據包重新拼接并存儲在所述第三存儲單元，其中，所述應用軟件存儲于所述第三存儲單元。

12、在其中一個實施例中，所述cpu單元還包括第四存儲單元，所述第四存儲單元用于存儲引導軟件，

13、當所述cpu單元上電時，所述引導軟件加載到所述第二存儲單元上運行，用于硬件設備初始化和操作系統(tǒng)引導，從而實現所述操作系統(tǒng)啟動，其中，所述操作系統(tǒng)存儲于所述第三存儲單元。

14、在其中一個實施例中，所述第四存儲單元包括互為備份的第一flash芯片和第二flash芯片，所述cpu單元通過片選信號選擇所述第一flash芯片或所述第二flash芯片使用。

15、在其中一個實施例中，所述fpga控制單元包括第五存儲單元，所述第五存儲單元用于存儲控制邏輯軟件，

16、當所述fpga單元上電時，所述控制邏輯軟件加載到所述第一存儲單元上運行，用于實現所述cpu單元上電時序控制、所述fpga單元進行衛(wèi)星數據的高速接收并對所述衛(wèi)星數據進行預處理，以及將預處理后的衛(wèi)星數據高速發(fā)送至所述cpu單元。

17、在其中一個實施例中，所述fpga控制單元還包括：看門狗模塊、時鐘模塊和電源模塊，

18、所述看門狗模塊，用于檢測所述fpga控制單元的運行狀態(tài)，當發(fā)生故障時重啟所述fpga控制單元；

19、所述時鐘模塊，用于為所述接口模塊的運行提供時鐘源；

20、所述電源模塊，用于向所述fpga控制單元提供電源。

21、在其中一個實施例中，所述fpga控制單元還包括接口模塊，所述接口模塊包含低速接口模塊和高速接口模塊，

22、所述低速接口模塊，包括can總線接口、422總線接口和485總線接口；

23、所述高速接口模塊，包括gtx總線接口和pcie總線接口。

24、在其中一個實施例中，所述應用軟件還用于實現：基于所述預處理后的衛(wèi)星數據的目標檢測和識別、云判斷、計算后的數據結果壓縮與多模式回傳中的至少一種。

25、在其中一個實施例中，所述通信接口單元還用于將所述計算后的數據結果輸出至所述服務器。

26、上述星載異構ai計算機包括ai算力單元、cpu單元、fpga控制單元以及通信接口單元，其中，通信接口單元用于將服務器發(fā)出的控制指令發(fā)送至所述fpga單元；所述fpga單元用于接收所述控制指令，進行衛(wèi)星數據的接收與預處理，并將預處理后的衛(wèi)星數據發(fā)送至所述cpu單元；所述cpu單元用于基于所述預處理后的衛(wèi)星數據進行計算任務的調度；所述ai算力單元用于響應所述計算任務的調度，執(zhí)行對應的計算任務以獲得計算后的數據結果。本申請采用cpu單元+fpga控制單元+ai算力單元的異構架構，單臺計算機設備即可在軌實現大容量高分辨衛(wèi)星遙感圖像數據的接收和預處理，基于衛(wèi)星數據的ai計算任務執(zhí)行和加速，提高了計算機的智能計算能力和計算效率，解決了智能算力部署在商業(yè)衛(wèi)星上面臨算力弱、功耗大、成本高、無法自主可控的問題。

27、本申請的一個或多個實施例的細節(jié)在以下附圖和描述中提出，以使本申請的其他特征、目的和優(yōu)點更加簡明易懂。

技術特征：

1.一種星載異構ai計算機，其特征在于，包括ai算力單元、cpu單元、fpga控制單元以及通信接口單元，

2.根據權利要求1所述的星載異構ai計算機，其特征在于，所述ai算力單元包括至少一個ai算力模塊；

3.根據權利要求1所述的星載異構ai計算機，其特征在于，所述fpga單元包括第一存儲單元，所述cpu單元包括第二存儲單元和第三存儲單元；

4.根據權利要求3所述的星載異構ai計算機，其特征在于：所述cpu單元還包括第四存儲單元，所述第四存儲單元用于存儲引導軟件，

5.根據權利要求4所述的星載異構ai計算機，其特征在于：所述第四存儲單元包括互為備份的第一flash芯片和第二flash芯片，所述cpu單元通過片選信號選擇所述第一flash芯片或所述第二flash芯片使用。

6.根據權利要求4所述的星載異構ai計算機，其特征在于：所述fpga控制單元包括第五存儲單元，所述第五存儲單元用于存儲控制邏輯軟件，

7.根據權利要求6所述的計算機，其特征在于：所述fpga控制單元還包括：看門狗模塊、時鐘模塊和電源模塊，

8.根據權利要求6所述的星載異構ai計算機，其特征在于：所述fpga控制單元還包括接口模塊，所述接口模塊包含低速接口模塊和高速接口模塊，

9.根據權利要求3所述的星載異構ai計算機，其特征在于：所述應用軟件還用于實現：基于所述預處理后的衛(wèi)星數據的目標檢測和識別、云判斷、計算后的數據結果壓縮與多模式回傳中的至少一種。

10.根據權利要求1所述的星載異構ai計算機，其特征在于：所述通信接口單元還用于將所述計算后的數據結果輸出至所述服務器。

技術總結
本申請涉及一種星載異構AI計算機，包括AI算力單元、CPU單元、FPGA控制單元以及通信接口單元，通信接口單元，用于將服務器發(fā)出的控制指令發(fā)送至所述FPGA單元；所述FPGA單元，用于接收所述控制指令，進行衛(wèi)星數據的接收與預處理，并將預處理后的衛(wèi)星數據發(fā)送至所述CPU單元；所述CPU單元，用于基于所述預處理后的衛(wèi)星數據進行計算任務的調度；所述AI算力單元，用于響應所述計算任務的調度，執(zhí)行對應的計算任務以獲得計算后的數據結果。本申請采用CPU單元+FPGA控制單元+AI算力單元的異構架構，提高了計算機的智能計算能力和計算效率，解決了智能算力部署在商業(yè)衛(wèi)星上面臨算力弱、功耗大、成本高、無法自主可控的問題。

技術研發(fā)人員：張亞兵,戴文濤,李超,顏迪穎
受保護的技術使用者：之江實驗室
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/9/9