【導(dǎo)讀】太空飛行系統(tǒng)在過去的60年里經(jīng)歷了快速的發(fā)展。從軍事，到氣象，到地球觀測，再到電信（特別是隨著5G網(wǎng)絡(luò)的全球發(fā)展），一個(gè)技術(shù)問題貫穿始終——如何選擇和實(shí)現(xiàn)一款快速、可靠的宇航級微處理器。其基本要求包括計(jì)算能力/速度、尺寸、重量、功耗和成本，以滿足耐輻射太空/衛(wèi)星發(fā)展的挑戰(zhàn)和適應(yīng)性。
摘要
太空飛行系統(tǒng)在過去的60年里經(jīng)歷了快速的發(fā)展。從軍事，到氣象，到地球觀測，再到電信（特別是隨著5G網(wǎng)絡(luò)的全球發(fā)展），一個(gè)技術(shù)問題貫穿始終——如何選擇和實(shí)現(xiàn)一款快速、可靠的宇航級微處理器。其基本要求包括計(jì)算能力/速度、尺寸、重量、功耗和成本，以滿足耐輻射太空/衛(wèi)星發(fā)展的挑戰(zhàn)和適應(yīng)性。未來最先進(jìn)的密集計(jì)算需要下一代的COTS（商用貨架產(chǎn)品）宇航級耐輻射處理器，而Teledynee2v的"LS1046-Space"四核ARM®Cortex®-A72微處理器將為未來幾十年的太空/衛(wèi)星發(fā)展的密集計(jì)算需求帶來革命性的變化。NXPQorIQ®LS1046的GHz級高性能數(shù)據(jù)處理能力（30KDMIPS@1。8GHz）、天然高速接口和便利的軟件編程（和重配置能力），以及Teledynee2v經(jīng)過驗(yàn)證的耐輻射技術(shù)，使其成為用于智能密集計(jì)算太空/衛(wèi)星平臺的最合適的器件。
傳統(tǒng)太空與新太空：性能和實(shí)用性的最前沿
“新太空”指的是最近正在進(jìn)行的太空發(fā)展的商業(yè)化。太空/衛(wèi)星的研發(fā)團(tuán)隊(duì)必須選擇和實(shí)現(xiàn)耐輻射電子器件，并結(jié)合最新的最先進(jìn)的COTS技術(shù)，以在性能和實(shí)用性之間獲得平衡。在消費(fèi)電子產(chǎn)品（游戲、手機(jī)、可穿戴設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)）快速崛起之前，政府/軍用電子占半導(dǎo)體工業(yè)產(chǎn)出的很大比例。這導(dǎo)致軍事和航天機(jī)構(gòu)對正在開發(fā)的新產(chǎn)品的類型和制造工藝有很大的影響。現(xiàn)在，這種情況已不復(fù)存在，因?yàn)檐娛潞秃教焓袌龅囊?guī)模（與商業(yè)市場相比）并不大，不能吸引半導(dǎo)體供應(yīng)商的大量投資。這使得宇航/衛(wèi)星的研發(fā)團(tuán)隊(duì)必須測試和篩選之前作為COTS集成電路開發(fā)的器件，并用于宇航項(xiàng)目中。
宇航/衛(wèi)星的發(fā)展包含兩種基本的設(shè)計(jì)方法：
1。傳統(tǒng)：使用故障率非常低、價(jià)格高昂的防輻射（rad-hard）的專用半導(dǎo)體，這些器件通常沒有使用最新的技術(shù)2。新太空：更關(guān)注保證任務(wù)功能，愿意使用耐輻射（rad-tol）的COTS器件，這些器件使用最新的技術(shù)，性能卓越
鑒于絕大多數(shù)的新太空衛(wèi)星都在近地軌道（LEO）上運(yùn)行，其輻射環(huán)境不會非常極端，出現(xiàn)災(zāi)難性輻射故障的風(fēng)險(xiǎn)也較低（LEO是距地球300km到1000km之間的軌道）。因此，這兩種設(shè)計(jì)方法（傳統(tǒng)和新太空）開始融合，使太空/衛(wèi)星的開發(fā)除了傳統(tǒng)的防輻射、密封陶瓷封裝之外，開始接受一些耐輻射、非密封的有機(jī)封裝產(chǎn)品。在過去的幾十年里，在傳統(tǒng)防輻射器件成本上升的背后有很多推動(dòng)因素：
1。防輻射設(shè)計(jì)（包括SOI工藝等）
2。點(diǎn)屏蔽
3。錯(cuò)誤糾正碼（ECC）存儲器
4。三模冗余（TMR）等
近年來，人們也在努力通過使用創(chuàng)新的防輻射技術(shù)、大批量的商業(yè)晶圓加工以及諸如ARM微處理器（例如：LS1046-Space），降低傳統(tǒng)防輻射器件的成本。這些可被用于密集計(jì)算的耐輻射平臺系統(tǒng)。最先進(jìn)的計(jì)算能力和耐輻射的可靠性促進(jìn)傳統(tǒng)太空開發(fā)與新太空開發(fā)的融合（見下面的圖1）。
當(dāng)然，影響宇航電子系統(tǒng)的總體成本和可靠性的另一個(gè)主要因素是軟件。若能使用最新的商業(yè)軟件開發(fā)工具，將對開發(fā)宇航/衛(wèi)星平臺帶來極大的好處。在創(chuàng)建并驗(yàn)證了可靠的軟件模塊之后，若能重用這些模塊，也會非常有利于開發(fā)。特別是新太空領(lǐng)域，已經(jīng)顯露出一種使用軟件可編程架構(gòu)的趨勢，這種架構(gòu)可以非常迅速地開發(fā)、調(diào)整和重用。這減少了產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間，并通過重用已知的良好的軟件模塊提高了可靠性。
衛(wèi)星的研發(fā)也可按照小衛(wèi)星和大衛(wèi)星分為兩類。隨著技術(shù)的進(jìn)步，小衛(wèi)星為太空服務(wù)和應(yīng)用提供了一個(gè)低成本的框架，其更輕的重量便于發(fā)射，設(shè)計(jì)成本低廉，允許將任務(wù)分解。小衛(wèi)星是在很短的時(shí)間內(nèi)利用最先進(jìn)的COTS技術(shù)建造的，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能，同時(shí)減小對復(fù)雜機(jī)制和可部署結(jié)構(gòu)的依賴。立方體衛(wèi)星的發(fā)展體現(xiàn)了太空商業(yè)化的明顯特征。它的主要目的是為小型衛(wèi)星定義一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械接口和部署系統(tǒng)。立方體衛(wèi)星（1U）的基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)10cm寬、質(zhì)量可達(dá)1。3kg的立方體，可以自主工作。因此，更大尺寸（10x10x20cm，10x10x30cm，10x20x30cm，20x20x30cm）的立方體衛(wèi)星（2U，3U，6U，12U）可以采用類似的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。這些小衛(wèi)星的研發(fā)成本很低，足以吸引越來越多的客戶的興趣，包括宇航局、新太空私營公司和研究所。
目前，新太空的設(shè)計(jì)方法的趨勢是將立方體衛(wèi)星用于低成本的宇航服務(wù)和任務(wù)。相對于載荷，立方體衛(wèi)星可以執(zhí)行的任務(wù)范圍是一個(gè)重要的問題。立方體衛(wèi)星在重量和體積方面有嚴(yán)格的限制。因此，如何改進(jìn)傳統(tǒng)的載荷，使其可以被集成在立方體衛(wèi)星中，是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。在討論立方體衛(wèi)星的載荷適配問題時(shí)，必須考慮下面的兩個(gè)關(guān)鍵因素：
1. 電子小型化: 用較少的微處理器滿足整個(gè)系統(tǒng)的計(jì)算要求，同時(shí)功耗低、重量輕
2. 成本: 建造和發(fā)射多顆立方體衛(wèi)星比建造帶有冗余平臺的單一載荷大空間架構(gòu)（LSS）便宜
實(shí)現(xiàn)密集計(jì)算太空/衛(wèi)星平臺和服務(wù)
當(dāng)今全球驅(qū)動(dòng)的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境市場對密集計(jì)算太空/衛(wèi)星平臺和服務(wù)要求更高的自主性和更高的定位精度。這需要耐輻射密集計(jì)算微處理器和防輻射微控制器（圖2），以及可用的人工智能（AI）和機(jī)器語言（ML）軟件。此外，對小型彗星和小行星的高精度空間定位，月球和行星的進(jìn)入、降落和著陸（EDL），以及與合作和非合作目標(biāo)的會和和接近操作（RPO）都需要基于視覺的軟件和硬件系統(tǒng)提供的傳感和感知能力。如前所述，之前這類技術(shù)幾乎完全是采用“傳統(tǒng)方法”開發(fā)的。但是現(xiàn)在，新太空/私營公司也在積極推動(dòng)基于視覺的技術(shù)的發(fā)展，如自主衛(wèi)星服務(wù)、登月、基于視覺的AI和機(jī)器學(xué)習(xí)。
隨著人工智能（AI）和機(jī)器語言（ML）軟件的開發(fā)越來越容易，能夠滿足必要的密集計(jì)算負(fù)載需要的可靠的耐輻射微處理器（LS1046-Space）變得必不可少。單個(gè)智能密集計(jì)算衛(wèi)星平臺也可成為新的太空星座（或衛(wèi)星群、衛(wèi)星簇）的一個(gè)組件。傳統(tǒng)和新太空的設(shè)計(jì)方法不斷提出分布式架構(gòu)，使宇航產(chǎn)業(yè)發(fā)生了巨大的變化。在衛(wèi)星群和衛(wèi)星簇中實(shí)現(xiàn)的分布式宇航系統(tǒng)（DSS），將提升可重新配置的能力，提高靈活度、升級能力、響應(yīng)度，并適應(yīng)結(jié)構(gòu)和功能的變化。基于小航天器的大衛(wèi)星群可在任務(wù)運(yùn)行的時(shí)候升級或替換有缺陷的部件，增強(qiáng)任務(wù)的自主性。衛(wèi)星群和衛(wèi)星簇的DSS包含一系列自主衛(wèi)星，這些衛(wèi)星的任務(wù)相同，并需要通過通信和協(xié)作來實(shí)現(xiàn)這個(gè)任務(wù)。在衛(wèi)星簇中，衛(wèi)星以緊密的編隊(duì)運(yùn)行，人們需要精確地觀察和控制衛(wèi)星的位置和姿態(tài)，以協(xié)調(diào)它們的行動(dòng)。
除了衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化（衛(wèi)星群和衛(wèi)星簇星座）之外，由于全球移動(dòng)設(shè)備和無線接入的應(yīng)用，即將到來的綜合5G衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)也將在規(guī)模和復(fù)雜度方面顯著增加。在大多數(shù)情況下，由于復(fù)雜的環(huán)境和太多的不確定性，很難找到合適的陸地–衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)管理模型。對于這樣的開發(fā)，研發(fā)快速、高質(zhì)量的分析模型并不總是可行的選擇。因此，隨著“傳統(tǒng)的”網(wǎng)絡(luò)管理的測試和驗(yàn)證方法的復(fù)雜性和可靠性的要求不斷提高，研發(fā)工作將是一件具有挑戰(zhàn)性、耗時(shí)并耗資的工作。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商越來越不愿意在未測試/未優(yōu)化的情況下部署復(fù)雜的衛(wèi)星電信網(wǎng)絡(luò)。而具有密集計(jì)算能力、自我優(yōu)化和自我組織能力，采用AI和ML技術(shù)的智能衛(wèi)星，非常適合這種復(fù)雜的應(yīng)用。
電信、數(shù)據(jù)采集/服務(wù)和地球觀測
衛(wèi)星電信正在進(jìn)行創(chuàng)新發(fā)展，在新星座類型、星上處理能力、非地面網(wǎng)絡(luò)和天基數(shù)據(jù)采集/處理等領(lǐng)域發(fā)展迅速。一些最有前途的應(yīng)用正在開發(fā)中：5G集成、空間通信、地球觀測、航空和海洋跟蹤和通信。此外，基于互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用也正在開發(fā)中，其更關(guān)注用于數(shù)據(jù)服務(wù)（包括寬帶數(shù)據(jù)）的航天級系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)采集和服務(wù)通常用來：
1。以流媒體代替線性媒體廣播
2。迫切需要將寬帶覆蓋擴(kuò)展到服務(wù)不足的地區(qū)（例如發(fā)展中國家、航空/海洋、農(nóng)村等）
此外，5G集成的一個(gè)重要里程碑是多種有線和無線技術(shù)的融合。在這方面，衛(wèi)星電信的發(fā)展使得利用智能/自適應(yīng)衛(wèi)星核心密集計(jì)算微處理器，針對特定應(yīng)用的集成變?yōu)榭赡堋?/div>
新星座配置（傳統(tǒng)的GEO衛(wèi)星）主要用于衛(wèi)星通信，因?yàn)槠淇杀苊饨K端和衛(wèi)星收發(fā)機(jī)之間的快速移動(dòng)，并允許使用單個(gè)衛(wèi)星進(jìn)行廣泛覆蓋。人們也專門開發(fā)了多波束衛(wèi)星系統(tǒng)，以便在覆蓋區(qū)域里實(shí)現(xiàn)有效的頻率復(fù)用和高吞吐量寬帶速率，類似于地面蜂窩網(wǎng)絡(luò)。此外，由于先進(jìn)的通信技術(shù)和低發(fā)射成本的驅(qū)動(dòng)，新星座配置也在開發(fā)中。在這個(gè)方面，人們有很大的興趣研發(fā)大型LEO星座，以提供低延遲的大吞吐量寬帶服務(wù)。星上處理能力一直是高級衛(wèi)星電信發(fā)展的瓶頸。大多數(shù)的衛(wèi)星作為中繼運(yùn)行，主要用于轉(zhuǎn)換、放大和轉(zhuǎn)發(fā)通信信號，因此星載微處理器需要高速DMIPS處理能力。由于衛(wèi)星進(jìn)入軌道后無法修復(fù)或更換，星載微處理器和相應(yīng)的技術(shù)必須是快速、超可靠和耐輻射的。最近的計(jì)算效率技術(shù)的發(fā)展以及新的數(shù)字處理器件（如Teledynee2v的LS1046-Space四核ARM®Cortex®-A72微處理器）允許增強(qiáng)的星上處理，可用于創(chuàng)新的通信技術(shù)，如靈活路由/信道化、波束形成、自由空間光學(xué)甚至是信號再生。LS1046-Space的四核架構(gòu)采用3路無序解碼、Speculativeissue和超標(biāo)量管線技術(shù)。
此外，使用可用的ARM軟件模塊，LS1046-Space能夠完全滿足星上電信的處理的需求，也支持在衛(wèi)星生命周期里升級。在地面物聯(lián)網(wǎng)機(jī)器/傳感通信方面，盡管該技術(shù)采用了低成本的復(fù)雜傳感器/執(zhí)行器，全球傳感器的絕對數(shù)量將產(chǎn)生可觀的通信流量，從而對未來的空間通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生巨大影響。因此，未來的衛(wèi)星需要通過回程技術(shù)卸載地面網(wǎng)絡(luò)的工作，或僅在地面網(wǎng)絡(luò)無法達(dá)到的時(shí)候保證服務(wù)的連續(xù)性。這個(gè)特殊的應(yīng)用可根據(jù)衛(wèi)星支持的項(xiàng)目和物聯(lián)網(wǎng)傳感器在地面上的分布方式來分類。例如：“廣域”物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)分布在廣闊的區(qū)域，并由中央服務(wù)器控制匯報(bào)信息。衛(wèi)星可發(fā)揮“廣域”作用的典型應(yīng)用包括：
1。能源：對石油/天然氣基礎(chǔ)設(shè)施（如管道狀態(tài)）的關(guān)鍵監(jiān)視
2。交通：車隊(duì)管理、資產(chǎn)跟蹤、數(shù)字標(biāo)牌、遠(yuǎn)程道路警報(bào)
3。農(nóng)業(yè)：牲畜管理、養(yǎng)殖
4。本地物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)：這類應(yīng)用中的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備用于采集本地?cái)?shù)據(jù)并報(bào)告給中央服務(wù)器。典型的應(yīng)用包括智能電網(wǎng)子系統(tǒng)（高級計(jì)量）或車載移動(dòng)平臺服務(wù)（如貨輪、卡車或火車上的集裝箱）
5。航空和海事跟蹤與通信：這些系統(tǒng)通常和其他類型的設(shè)備對設(shè)備（D2D）通信和物聯(lián)網(wǎng)有相似之處。這些相似之處包括低數(shù)據(jù)率、通信的偶發(fā)性和協(xié)議的簡單性。
空間防御和網(wǎng)絡(luò)安全
世界各地的國防部和國防機(jī)構(gòu)都從傳統(tǒng)和新太空的商業(yè)衛(wèi)星的發(fā)展中受益。這些機(jī)構(gòu)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用商業(yè)衛(wèi)星 “托管”他們的傳感器和/或通信包可以更快、更經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)在軌能力。通過與商業(yè)公司分擔(dān)開發(fā)、發(fā)射和地 面系統(tǒng)的費(fèi)用，能大大降低成本。使用托管的載荷也可幫助促進(jìn)在軌的“載荷擴(kuò)散”，使對手難以摧毀整個(gè)系 統(tǒng)。隨著商業(yè)電信衛(wèi)星數(shù)量的迅速增加，國防機(jī)構(gòu)能夠開發(fā)用于空中和海上的防空應(yīng)用的互聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)。
“托管”背后的想法是簡單地利用正在開發(fā)的商業(yè)通信衛(wèi)星星座，以降低國防成本，并提高可靠性和數(shù)據(jù)吞吐 量。例如，在這一領(lǐng)域的許多核心項(xiàng)目中，國防機(jī)構(gòu)正在開發(fā)利用持續(xù)可用的大帶寬、超視距通信技術(shù)，在各 種固定和移動(dòng)的操作位置之間無縫轉(zhuǎn)移和共享數(shù)據(jù)的能力。這種新能力被稱作“路徑無關(guān)通信”，因?yàn)樗管?事用戶能夠可靠地與世界上的任何地點(diǎn)通信，無需特別規(guī)定使用通訊網(wǎng)絡(luò)的某個(gè)節(jié)點(diǎn)。由于以商業(yè)衛(wèi)星為基礎(chǔ) 的商業(yè)空間互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，研發(fā)路徑無關(guān)的通信系統(tǒng)變?yōu)榭赡堋Ｈ缜八觯虡I(yè)宇航/衛(wèi)星公司計(jì)劃建立 由數(shù)百至數(shù)千顆衛(wèi)星組成的太空互聯(lián)網(wǎng)星座，從而促進(jìn)全球互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的發(fā)展。隨著宇航發(fā)展的技術(shù)和成本障 礙逐漸減少，更多的國防機(jī)構(gòu)和商業(yè)公司在衛(wèi)星建設(shè)、太空發(fā)射、太空探索和載人航天方面廣泛合作。雖然這 些進(jìn)步創(chuàng)造了新的機(jī)會，但是空間服務(wù)也顯現(xiàn)了新的風(fēng)險(xiǎn)。某些國防機(jī)構(gòu)在了解到太空行動(dòng)的優(yōu)勢后，轉(zhuǎn)而發(fā) 展威脅其他國防機(jī)構(gòu)利用太空的能力。這種能力包括太空行動(dòng)和反太空系統(tǒng)，如干擾和網(wǎng)絡(luò)空間的能力等。 在國防和網(wǎng)絡(luò)安全方面，NSA的一個(gè)例子是機(jī)密行動(dòng)的商業(yè)解決方案（CSfC）。CSfC允許開發(fā)人員在如何設(shè) 計(jì)和組織機(jī)密/敏感數(shù)據(jù)方面具有更大的靈活性，同時(shí)依然保持較高的IT安全標(biāo)準(zhǔn)。與強(qiáng)制使用政府現(xiàn)貨(GOTS) 設(shè)備不同，CSfC 使開發(fā)者能夠利用商用貨架產(chǎn)品(COTS)和微處理器構(gòu)建替代的解決方案，從而為網(wǎng)絡(luò)安全提 供更大的技術(shù)靈活性（如Teledyne e2v的LS1046-Space四核ARM® Cortex® -A72微處理器）。CSfC解決方案必 須符合一套嚴(yán)格的安全要求，例如，希望發(fā)送和接收移動(dòng)數(shù)據(jù)（包括語音和視頻電話）的用戶需要使用雙VPN 隧道加密數(shù)據(jù)。通過CSfC構(gòu)建的雙VPN隧道將快速創(chuàng)建解決方案，并具有更強(qiáng)的計(jì)算能力和更高的可靠性。
空間級應(yīng)用的人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)
面對日益復(fù)雜、變化的環(huán)境，為了適應(yīng)不斷變化的系統(tǒng)需求，太空/衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)朝著自動(dòng)化和自主運(yùn)行的方向 發(fā)展。系統(tǒng)內(nèi)部對“智能”和“密集計(jì)算”的需求也在呈指數(shù)級增長。下面是關(guān)于系統(tǒng)級智能的設(shè)計(jì)和發(fā)展的 一些基本術(shù)語：
1. AI: 人工智能。計(jì)算機(jī)執(zhí)行需要人類智能的任務(wù)。
2. ML: 機(jī)器學(xué)習(xí)。一種AI的應(yīng)用程序，提供輸入以自動(dòng)訓(xùn)練計(jì)算機(jī)模型如何工作。學(xué)習(xí)通常是通過一個(gè)“訓(xùn)練” 模型的應(yīng)用來監(jiān)管的，被稱作“推理”。利用群集分析，學(xué)習(xí)也可在無監(jiān)管的情況下進(jìn)行。
3. NN: 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。一類ML算法，既可以是CNN(卷積)，也可以是RNN(遞歸)。
4. DL: 深度學(xué)習(xí)。使用大神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的ML。
5. CV: 計(jì)算機(jī)視覺。計(jì)算機(jī)中用于感知圖像的技術(shù)。
根據(jù)以上定義，AI和CV之間的層級結(jié)構(gòu)是顯而易見的。密集計(jì)算“并行”處理，與“分層”處理，都是微處理 器和軟件所需要的。所需的軟件算法在開發(fā)完成后，將在產(chǎn)品硬件上驗(yàn)證和實(shí)現(xiàn)。這一過程由于需要優(yōu)化星上 處理資源而變得復(fù)雜，而星上處理資源又受到能夠用于惡劣太空輻射環(huán)境下的密集計(jì)算硬件的可用性的限制。 作為這種優(yōu)化的一部分，部分算法通常分布于FPGA和各種計(jì)算機(jī)處理器之間。劃分這些功能增加了設(shè)計(jì)的復(fù)雜 度和所需的工程“模塊”的數(shù)量。
航天工業(yè)已經(jīng)注意到了這些問題。雖然用于計(jì)算機(jī)視覺的人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的天基部署還處于發(fā)展階段，各個(gè) 組織已經(jīng)在地面部分的生產(chǎn)系統(tǒng)中采用了機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)。最初的主要發(fā)展是地基航天器健康監(jiān)測和地理空間分 析。為了降低運(yùn)營成本，大型的衛(wèi)星運(yùn)營商一直致力于推動(dòng)將機(jī)器學(xué)習(xí)用于飛行器的健康監(jiān)測。這些運(yùn)營商可以 從一個(gè)控制中心監(jiān)測多個(gè)衛(wèi)星。如有需要，工程師能對錯(cuò)誤和故障做出反應(yīng)。工程師負(fù)責(zé)監(jiān)測衛(wèi)星的健康狀況， 并可以借助機(jī)器學(xué)習(xí)的幫助進(jìn)行趨勢分析。通過使用機(jī)器學(xué)習(xí)模型來補(bǔ)充，而不是取代控制中心里負(fù)責(zé)根據(jù)新信 息采取行動(dòng)的工程師，可保證低風(fēng)險(xiǎn)水平。運(yùn)營商在數(shù)據(jù)中心處理的航天器遙測數(shù)據(jù)可用于訓(xùn)練算法，在某些情 況下，這種算法能夠先于人類分析出發(fā)展的趨勢，減少了實(shí)時(shí)遙測數(shù)據(jù)對人眼的需求。不斷發(fā)展的技術(shù)和逐步積 累的知識正在提高航天產(chǎn)業(yè)對機(jī)器學(xué)習(xí)的接收程度，并可能用于未來的高度自主航天器的機(jī)器學(xué)習(xí)。
由于光學(xué)圖像技術(shù)的應(yīng)用，地理空間分析（或處理成像衛(wèi)星提供的地球遙感數(shù)據(jù)）提供了使用密集計(jì)算和機(jī)器學(xué) 習(xí)的另一個(gè)機(jī)會。地理空間分析的機(jī)器學(xué)習(xí)支持星載處理，通過選擇要傳輸?shù)降孛娴南嚓P(guān)數(shù)據(jù)，減少了所需的下 行鏈路帶寬。下行鏈路帶寬的減少是一個(gè)關(guān)鍵的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榭捎玫念l帶正變得越來越擁擠，越來越昂貴。此外， 不斷提高的處理需求使得手工編寫算法代碼變得異常困難。機(jī)器學(xué)習(xí)非常適合需要處理大量數(shù)據(jù)的應(yīng)用，如農(nóng)業(yè) 景觀分類、農(nóng)作物產(chǎn)量規(guī)劃、商場停車場汽車的檢測和分類等。
LS1046-Space微處理器包含四個(gè)64位ARM® Cortex® -A72的核心和包處理加速以及高速外設(shè)，可完成空間級 AI、ML和數(shù)據(jù)處理（如上所述）所需的密集計(jì)算。 LS1046-Space采用QorIQ系列的最新的Layerscape(LS)架構(gòu)，包含數(shù)據(jù)路徑加速架構(gòu)（DPAA）提供的功能， 可在軟件或硬件中實(shí)現(xiàn)。Layerscape架構(gòu)是一種可編程的數(shù)據(jù)平面引擎網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提供了先進(jìn)的高性能數(shù)據(jù)路 徑和網(wǎng)絡(luò)外設(shè)接口。LS1046還包含一個(gè)加密引擎，在安全通信和國防應(yīng)用中非常有用。通過機(jī)器學(xué)習(xí)軟件， LS1046-Space能夠?qū)W習(xí)、推理和適應(yīng)，以在面臨最小延遲和帶寬的挑戰(zhàn)的時(shí)候?qū)崟r(shí)做出決策。
TELEDYNE LS1046-SPACE的性能特點(diǎn)和QLS1046-4GB-SPACE
Teledyne e2v是經(jīng)過宇航認(rèn)證的防輻射器件制造商，最近發(fā)布了一款微處理器LS1046-Space。原始的LS1046 是NXP 64位ARM® Layerscape系列的一款產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了四核Arm® Cortex® A72的設(shè)計(jì)，用盡可能小的尺寸提 供了無與倫比的性能， 同時(shí)使用戶可以使用與Arm® 技術(shù)兼容的龐大的軟件服務(wù)、應(yīng)用程序和工具的生態(tài)系統(tǒng)。 Teledyne e2v的LS1046-Space 是一款1.8GHz的處理器，集成了包處理加速和高速外設(shè)，具有高性能的架構(gòu) 和業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的計(jì)算密度。LS1046-Space的計(jì)算性能超過45,000 CoreMarks® ，帶有雙路10Gb以太網(wǎng)、PCIe Gen3、SATA Gen3等接口，適合用于一系列高可靠性 的空間應(yīng)用。此外，作為Teledyne e2v半導(dǎo)體生命周 期管理計(jì)劃(SLiM™)的一部分，這款器件的生命周期長達(dá)15年，避免了器件過時(shí)的問題。
NXP市場經(jīng)理Altaf Hussain表示：“在航天和國防行業(yè)，我們看 到了一個(gè)新的64位Arm® 產(chǎn)品發(fā)展趨勢，即Teledyne e2v使用我 們的Layerscape商業(yè)處理器技術(shù)制造的高等級器件。我們相信 Teledyne e2v的客戶不僅能利用這些器件的先進(jìn)計(jì)算性能，還可 使用支持Arm® 的生態(tài)系統(tǒng)，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)造新的可能性。” Teledyne e2v的產(chǎn)品系列包括眾多基于PowerPC® 的處理器，如NXP QorIQ® P系列和T系列，甚至更古老的PowerQUICC® 器件。客戶 可以繼續(xù)使用Power架構(gòu)的軟件和應(yīng)用，Teledyne e2v也會繼續(xù)基于NXP的新技術(shù)（如ARM® ）研發(fā)新的解決方 案。客人可以移植到基于ARM® 的解決方案，也 可使用NXP的Power® 的解決方案開始新的設(shè)計(jì)。 LS1046-Space也將被集成到Teledyne e2v最新 的Qormino® 計(jì)算模塊QLS1046-4GB-Space中， 其包含一片4GB耐輻射的DDR4存儲器和一片 LS1046，如右圖所示。
結(jié)語
目前，由于對密集計(jì)算微處理器的需求，航天飛行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)正進(jìn)入一個(gè)關(guān)鍵的發(fā)展階段。人工智能和機(jī)器語 言算法的發(fā)展和普及，以及先進(jìn)的基于互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和服務(wù)的發(fā)展，加速了寬帶、高速、超可靠、低延遲通訊 的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域包括：軍事、氣象、地球觀測和電信（特別是隨著5G網(wǎng)絡(luò)在全球的發(fā)展）。每一個(gè)太空/ 衛(wèi)星設(shè)計(jì)的核心都是對獨(dú)立可靠的宇航級耐輻射微處理器的需求，這種微處理器的計(jì)算能力、速度、可靠性必 須滿足這些“全球”太空/衛(wèi)星發(fā)展的需要。Teledyne e2v的LS1046-Space四核ARM® Cortex® -A72微處理器 將為未來幾十年的智能密集計(jì)算太空/衛(wèi)星的發(fā)展帶來革命性的變化。利用GHz級高性能數(shù)據(jù)處理（30K DMIPS @ 1.8GHz)，結(jié)合方便的軟件編程（和重配置的能力），以及無與倫比的耐輻射宇航質(zhì)量測試流程， Teledyne e2v的LS1046-Space微處理器加速了密集計(jì)算太空/ 衛(wèi)星的開發(fā)并使在軌實(shí)時(shí)重配置變?yōu)榭赡堋?/div>
免責(zé)聲明：本文為轉(zhuǎn)載文章，轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息，版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題，請電話或者郵箱聯(lián)系小編進(jìn)行侵刪。
特別推薦
- 噪聲中提取真值！瑞盟科技推出MSA2240電流檢測芯片賦能多元高端測量場景
- 10MHz高頻運(yùn)行！氮矽科技發(fā)布集成驅(qū)動(dòng)GaN芯片，助力電源能效再攀新高
- 失真度僅0.002%！力芯微推出超低內(nèi)阻、超低失真4PST模擬開關(guān)
- 一“芯”雙電！圣邦微電子發(fā)布雙輸出電源芯片，簡化AFE與音頻設(shè)計(jì)
- 一機(jī)適配萬端：金升陽推出1200W可編程電源，賦能高端裝備制造
技術(shù)文章更多>>
- 熱成像哪個(gè)牌子效果好？“清晰度”背后的三重技術(shù)競賽
- SmartDV首次以“全棧IP解決方案提供商”身份亮相Embedded World 2026
- 從工具到平臺：如何化解跨架構(gòu)時(shí)代的工程開發(fā)和管理難題
- 村田提供《優(yōu)化下一代數(shù)據(jù)中心 AI 服務(wù)器的供電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)指南》 助力數(shù)據(jù)中心電力穩(wěn)定化
- 2026電源濾波器怎么選？從5G基站到呼吸機(jī)，解密電磁兼容的“隱形衛(wèi)士”
技術(shù)白皮書下載更多>>
- 車規(guī)與基于V2X的車輛協(xié)同主動(dòng)避撞技術(shù)展望
- 數(shù)字隔離助力新能源汽車安全隔離的新挑戰(zhàn)
- 汽車模塊拋負(fù)載的解決方案
- 車用連接器的安全創(chuàng)新應(yīng)用
- Melexis Actuators Business Unit
- Position / Current Sensors - Triaxis Hall
熱門搜索
鼎智
動(dòng)力電池
動(dòng)力控制
獨(dú)石電容
端子機(jī)
斷路器
斷路器型號
多層PCB
多諧振蕩器
扼流線圈
耳機(jī)
二極管
二極管符號
發(fā)光二極管
防靜電產(chǎn)品
防雷
防水連接器
仿真工具
放大器
分立器件
分頻器
風(fēng)力渦輪機(jī)
風(fēng)能
風(fēng)扇
風(fēng)速風(fēng)向儀
風(fēng)揚(yáng)高科
輔助駕駛系統(tǒng)
輔助設(shè)備
負(fù)荷開關(guān)
復(fù)用器
