面向服务的天基计算技术架构研究

孙宝三，章宇兵，岳兆娟，史 劼，李 斌

(中国电子科学研究院，北京 100041)

0 引 言

天基计算[1]是指对于在天基平台上实现信号处理和数据处理的统称。计算机技术在天基平台上的应用极大的增强了我们利用太空资源和解决问题的能力。随着对空间观测、通信等功能的性能要求不断提高，通过卫星载荷等设备获取数据的复杂程度不断提高，数据量也呈现大规模的增长。这些将导致空间科学相关学科越来越依赖于计算机科学在空间中的应用，对在天基平台上直接处理信号和数据的依赖性逐步升高。计算技术在天基平台上的应用可以增强有价值情报和数据生成的实时性，提高航天器在空间的自主程度，可以极大的减少星地控制频次，减轻星地传输带宽压力。

天基计算与在地面上的计算有着环境上的诸多不同。由于计算载荷所处卫星平台供电、散热、体积以及空间辐射环境等多方面的约束，使得天基计算平台设计必须着重考虑计算的高效性、低功耗特性，尽可能以较低的功率消耗和散热获得所需的计算性能。针对特定计算场景，需要设计相应的计算架构以实现最大计算效能。同时，为了使整个天基计算平台达到所要求的计算性能，可以通过多卫星平台并行计算实现，也可以通过硬件混合异构的方式实现单一计算平台对多类计算场景的适应能力和计算能力要求。

为此本文在借鉴地面卫星数据处理的平台设计基……