本发明公开了一种卫星智能星务系统及其实现方法，该卫星智能星务系统主要包括：调度单元、智能计算单元、存储单元、星务控制总线与星务数据总线，智能星务系统与卫星分系统间通过卫星控制总线和卫星数据总线连接。该智能星务系统中由调度单元响应智能任务并形成指令，由卫星分系统和智能计算单元执行，卫星分系统提供所需计算数据并传输至存储单元，由智能计算单元读取数据进行计算并返回结果至调度单元，调度单元根据结果下发指令由相应分系统执行。本发明使星务任务调度与智能计算功能独立运行，实现了调度与数据分流，解放了系统计算压力，提高了数据传输效率和星上智能处理实时性；对于卫星星务系统在轨智能化具有重要工程应用价值。
1.一种卫星智能星务系统，其特征在于，智能星务系统(1)包括调度单元(2)、智能计算单元(3)和存储单元(4)，调度单元(2)通过星务控制总线(5)连接智能计算单元(3)，调度单元(2)、智能计算单元(3)和存储单元(4)通过星务数据总线(6)互相连接，智能星务系统(1)通过卫星控制总线(8)和卫星数据总线(9)与卫星分系统(7)相连；所述调度单元(2)基于ARM处理器硬件搭载RT-Linux系统，以便实时响应外部中断和处理智能任务；智能计算单元(3)基于图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)搭载Linux系统，运行人工智能和深度学习算法:Faster R-CNN和YOLO目标检测算法；使用固态硬盘SSD作为存储单元(4)；使用PCI-E高速数据总线作卫星数据总线(9)和星务数据总线(6)；使用CAN总线作卫星控制总线(8)和星务控制总线(5)；调度单元(2)响应智能任务，调度单元(2)根据智能任务生成数据需求指令，调度单元(2)向指定卫星分系统(7)发送该指令，存储单元(4)从指定卫星分系统(7)接收所需的智能计算数据，调度单元(2)确认存储单元(4)是否接收数据，当存储单元(4)没有接收数据，再次执行调度单元(2)向指定卫星分系统(7)发送该指令；当存储单元(4)接收到数据后，调度单元(2)根据智能任务生成智能计算指令并发送给智能计算单元(3)，智能计算单元(3)从存储单元(4)读取数据并计算，智能计算单元(3)将计算结果返还给调度单元(2)，调度单元(2)分析智能计算结果并发出执行指令，相应分系统接收指令并执行。
2.根据权利要求1所述的一种卫星智能星务系统，其特征在于：所述的调度单元(2)实时响应智能任务，向卫星分系统(7)和智能计算单元(3)发出指令以执行智能任务；
所述存储单元(4)通过卫星数据总线(9)接收从卫星分系统(7)产生的智能计算数据；
所述智能计算单元(3)运行人工智能和深度学习算法，通过星务数据总线(6)加载存储单元(4)中由卫星分系统(7)传输的智能计算数据，处理后将计算结果数据返还给调度单元(2)；
所述星务控制总线(5)传递调度单元(2)和智能计算单元(3)之间的控制指令；
所述星务数据总线(6)传递星务系统内部的数据，包括待处理的智能计算数据以及智能计算单元的计算结果数据；
所述卫星分系统(7)用于产生智能计算所需的数据，以及用于执行智能计算结果；
所述卫星控制总线（8）传递智能星务系统(1)与各卫星分系统(7)之间的控制指令；
所述卫星数据总线（9）传递智能星务系统(1)智能计算单元(3)所需的智能计算数据。
3.根据权利要求1所述的一种卫星智能星务系统，其特征在于，所述的卫星分系统（7）包括相机分系统、姿轨控分系统、GPS分系统。
一种卫星智能星务系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种卫星智能星务系统及其实现方法，属于卫星星务系统领域。
背景技术
[0002] 人工智能的在轨应用是下一代卫星发展的方向之一，智能任务规划、故障自主诊断、智能图像识别等在轨智能应用模式已经开始不断涌现，同时机器学习、模式识别与深度学习等人工智能各种算法对星上在轨智能实现对星上软件与硬件的能力提升提出了更迫切的需求。
[0003] 目前卫星在轨智能化技术有以下不足：
[0004] 1）现有星务系统只能实现在轨简单算法计算，对于复杂的图像识别例如遥感目标检测等人工智能算法，由于星上的计算资源有限、功耗受限，大都仍然沿用传统的地面接收数据并处理数据的方法；
[0005] 2）现有星务系统仍然采用传统的嵌入式系统，任务调度与智能计算功能在同一处理器上实现，数据处理效率低下，只能进行简单的智能计算；
[0006] 3）现有星务系统星上任务执行通常需要地面配合，特别是大规模计算，实时性差，而越来越多的卫星对于星上任务实时性提出了更高的要求，需要星上在轨智能的支持。
[0007] 本发明涉及的一种卫星智能星务系统及其实现方法，能够解决在轨智能星务系统带来大规模数据计算和任务执行实时性需求。
发明内容
[0008] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种卫星智能星务系统及其实现方法。
[0009] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0010] 一种卫星智能星务系统，该智能星务系统包括调度单元、智能计算单元和存储单元，调度单元通过星务控制总线连接智能计算单元，调度单元、智能计算单元和存储单元通过星务数据总线互相连接，智能星务系统通过卫星控制总线和卫星数据总线与卫星分系统相连。
[0011] 上述技术方案中，所述调度单元实时响应智能任务，向卫星分系统和智能计算单元发出指令以执行智能任务。
[0012] 所述智能计算单元运行人工智能和深度学习算法，通过星务数据总线加载存储单元中卫星分系统传输智能计算数据，处理后将计算结果数据返还给调度单元。
[0013] 所述存储单元通过卫星数据总线接收从卫星分系统产生的智能计算数据。
[0014] 所述星务控制总线传递调度单元和智能计算单元之间的控制指令。
[0015] 所述星务数据总线传递星务内部的数据，包括待处理的智能计算数据以及智能计算单元的计算结果数据。
[0016] 所述卫星分系统包括但不限于相机分系统、姿轨控分系统、GPS分系统等能够产生智能计算数据的分系统，以及能够将智能计算结果执行的各分系统。
[0017] 所述卫星控制总线传递智能星务系统与各卫星分系统之间的控制指令。
[0018] 所述卫星数据总线传递智能星务系统智能计算单元所需的智能计算数据。
[0019] 上述卫星智能星务系统的实现方法，调度单元响应智能任务，调度单元根据智能任务生成数据需求指令，调度单元向指定卫星分系统发送该指令，存储单元从指定卫星分系统接收所需的智能计算数据，调度单元确认存储单元是否接收数据，当存储单元没有接收数据，再次执行调度单元向指定卫星分系统发送该指令；当存储单元接收到数据后，调度单元根据智能任务生成智能计算指令并发送给智能计算单元，智能计算单元从存储单元读取数据并计算，智能计算单元将计算结果返还给调度单元，调度单元分析智能计算结果并发出执行指令，相应分系统接收指令并执行。
[0020] 本发明与现有技术相比具有的有益效果：
[0021] 1）本发明将智能计算单元引入卫星星务系统，实现星务任务调度与智能计算功能独立运行，提供一种智能星务新型架构形式，解放了系统的计算压力；
[0022] 2）本发明通过控制总线与高速数据总线实现调度与数据分流，代替了传统的星务系统调度与大规模数据分时复用的方式，解决了大规模数据传输时长时占用的问题，提高数据传输效率和星上智能处理实时性；
[0023] 3）本发明构建了一种大规模计算能力平台，为人工智能算法在轨应用提供一种可行途径，减少地面系统干预，对于卫星星务系统在轨智能化具有重要工程应用价值。
附图说明
[0024] 图1是卫星智能星务系统的结构示意图；
[0025] 图2是卫星智能星务系统实现方法方法流程示意图；
具体实施方式
[0026] 图1是一种卫星智能星务系统，智能星务系统1包括调度单元2、智能计算单元3和存储单元4，调度单元2通过星务控制总线5连接智能计算单元3，调度单元2、智能计算单元3和存储单元4通过星务数据总线6互相连接，智能星务系统1通过卫星控制总线8和卫星数据总线9与卫星分系统7相连。
[0027] 图2是一种卫星智能星务系统的实现方法，包括以下流程：
[0028] 调度单元2响应智能任务，调度单元2根据智能任务生成数据需求指令，调度单元2向指定卫星分系统7发送该指令，存储单元4从指定卫星分系统7接收智能计算所需的数据，调度单元2确认存储单元4是否接收数据，当存储单元4没有接收数据，再次执行调度单元2向指定卫星分系统7发送该指令；当存储单元4接收到数据后，调度单元2根据智能任务生成智能计算指令并发送给智能计算单元3，智能计算单元3从存储单元4读取数据并计算，智能计算单元3将计算结果返还给调度单元2，调度单元2分析智能计算结果并发出执行指令，相应分系统接收指令并执行。
[0029] 以下为智能星务系统的一种在轨实现应用实例的详细阐述。
[0030] 一种用于智能目标识别和追踪的智能星务系统。智能调度单元基于ARM处理器硬件搭载RT-Linux系统，以便实时响应外部中断和处理智能任务；智能计算单元基于图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)搭载Linux系统，运行人工智能和深度学习算法，例如Faster R-CNN和YOLO等目标检测算法；使用固态硬盘SSD作为存储单元；使用PCI-E高速数据总线作卫星数据总线和星务数据总线；使用CAN总线作卫星控制总线和星务控制总线。当卫星执行智能目标识别的任务时，星务系统调度单元发送图像或视频数据需求指令给相机分系统，存储单元接收相机分系统传输的图像或视频数据后，调度单元生成智能计算指令并发送给智能计算单元，智能计算单元从存储单元读取图像或视频数据并运行人工智能和深度学习算法，例如Faster R-CNN和YOLO等目标检测算法，智能计算单元将计算结果返还给调度单元，调度单元分析智能计算结果并发送执行指令给控制分系统、推进分系统和有效载荷，以实现目标追踪等任务。
[0031] 对所公开实例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对此实例的调度单元、智能计算单元、存储单元、控制总线与数据总线的实施形式的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的，仅为本发明的一种卫星智能星务系统的系统实例，其中智能任务并不限于智能目标识别，智能星务系统个数也不限于1个，进行数量上的增加都应落入本发明相应的权利要求保护范围内，以及智能星务系统方法和调度单元发起并执行智能任务的过程也都应落入本发明相应的权利要求保护范围内。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这一实例，而是要符合与本文所公开的原理一致的最宽的范围。
