הבא: עליית המודיעין על הסיפון בחלל

לווייני מודרני כבר לא רק רדיו חוזרים או תמונות פסיביות.הם הפכו למרכזי נתונים מעופפות המסוגלים לקבל החלטות בזמן אמת.פיתוח ביצועים גבוהים על פלטפורמות מחשוב לוויין חיוני כדי לענות על הדרישות הגדלות של התבוננות כדור הארץ, תקשורת, מחקר מדעי וביטחון לאומי.פלטפורמות אלה מאפשרות ללוויינים לעבד כמויות גדולות של נתונים ישירות למסלול, צמצום הגמישות, צמצום דרישות רוחב פס, שיפור וגמישות, ומערכת יחסים יעילה יותר, ככל האפשר, וגמישות, ממשיכה לפתח לוויינים חזקים יותר ויותר, וגמישות, להמשיך למשימות יעילות יותר, וגמישות, וגמישות, וגמישות, וגמישות, ומערכתיות, וגמישות, ומערכת יחסים יעילה יותר, וגמישות, ממשיכה להיות יעילה יותר, וגמישות, וגמישות, להמשיך ללוויינים, וגמישות, להמשיך לזרזת יותר, למשימות יעילות יותר, למשימות יעילות יותר, ללוויינים.

התפקיד הקריטי של Onboard Computing במשימת החלל המודרנית

על פלטפורמות מחשוב על הסיפון לפעול כמו המוח של לוויין.הם מטפלים בהוראות והתנהלות נתונים, בקרת גישה, עיבוד נתונים בתשלום, ניטור בריאות.ללא מערכת מחשוב חזקה, לוויינים יהיו תלויים לחלוטין בתחנות קרקע עבור כל החלטה, ומציגים עיכובים בלתי אפשריים עבור יישומים רגישים לזמן כגון ניטור אסון, ניווט אוטונומי, או מעקב צבאי.

יתר על כן, המעבר לעבר מודלים של מחשוב מתקדמים בחלל:0 (FLT:0) ב-SpaceveFLT:1 (מחשוב מהיר) מאפשר לוויינינים ליישם אינטליגנציה מלאכותית (AI) ומודלים למידת מכונה (ML) למשימות כמו זיהוי ענן, זיהוי אובייקטים וגילוי אנומלי.יכולת זו היא שינוי משחק עבור קבוצות כוכבים שחייבות לפעול באופן אוטונומי לתקופות ארוכות ללא מגע רציף.

ראשי התיבות של On Computing Systems

יחידות עיבוד: CPUs, GPUs ו- FPGAs

הבחירה של המעבד היא יסודית.מעבדים של Space-class כגון RAD750 (מבוסס על PowerPC) ו- GR740 (מבוססים על LEON4) הם מכוהים קרינה בשימוש נרחב במשימות בעלות אחריות גבוהה.הם מציעים ביצועים מתונה אך לפני כן הם מאשרים את סובלנות השבר ואת תוחלת החיים של נאס"א (Ricial עיבוד תמונה או היווצרות נתונים SAR91, F:0GAD) באופן משמעותי יותר, כגון חומרה מקבילה (R) סימולציה מחדש של AI-R)

כל סוג של מעבד מגיע עם עסקאות. CPUs גמיש אבל איטי יותר; FPGAs הם מהירים אבל לצרוך יותר כוח ודורש עיצוב מורכב; GPUs להצטיין במקביל, אבל להציג אתגרים תרמיים וקרינה. פלטפורמות מודרניות רבות לאמץ ארכיטקטורה היברידית, שילוב CPU בעל מטרה כללית עם FPGA או GPU כדי לאזן ביצועים ואמינות.

מערכות זיכרון ואחסון

על גבי הזיכרון על הסיפון לעמוד בהפרעות חד-משמעיות הנגרמות קרינה (SEUs) ו- latch-up.FLT:0SRAM (Static- Access Memory)FLT:1 משמש בדרך כלל עבור יישומים מהירים cache ורשומות, אבל זה רגיש ל bitsact תיקון שגיאות (ECC) ו- משולש מודולריות Redundancy (R) משמשים לצמצום שגיאות DR-uptermerreative, ו-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-in-intraative, הם בשימוש עבור NAND-in-in-intraative Storages-in-in-in-in-up-up-up-intratic-up-in-in-in-in-in-in-up-in-up-up-up, עבור NAND, עבור NAND, עבור NAND, עבור NAND-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-up-in-up-up-in-in-up-up-in-in-in-in-in-up

טכנולוגיות מתפתחות כמו EF:0 sresistive RAM (RRAM) ו- RAM מגנטי (MRAM)FLT:1 מבטיח אחסון לא-אי-מלאי עם חסינות קרינה טובה יותר וצריכת חשמל נמוכה יותר.אלה אטרקטיביים במיוחד עבור מודלים AI ומאגרי נתונים גדולים כי חייב להימשך לאורך מחזורי מסלול ללא פעולות רטקס קבוע.

ניהול חשמל ותקנות

מערכות כוח חלל בדרך כלל לספק מתחים לא מבוקרים כי יש להמיר אספקה יציבה עבור פלטפורמת מחשוב. high-יעילות DC-DC ממירים עם רכיבים מורעבים קרינה הם הכרחיים למזער אובדן חשמל.FLT:0Power התקציבingFLT:1 הוא פעילות עיצוב קריטית: המחשב על הסיפון חייב לפעול בתוך פרופיל הכוח הזמין של לווייני, אשר יכול להשתנות בין השמש לטמפרטורה נמוכה יותר (DS) להתאמה מהירה יותר של עיבוד מיידי.

ממשק תקשורת

(הופנה מהדף קונסולת ה-[[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] ו[[1924]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]] ו[[1924]]]]]]]]]] ב[[1924]], [[

מגמות הנדסה ואסטרטגיות מייגציה

השפעות קרינה וטכניקות הארדינג

הסביבה החלל מלאה ביתרונות אנרגיה גבוהה, אלקטרונים, וצלים כבדים שיכולים לגרום לאפקטים חד-משמעיים (SEE), סך של מינון מייצור (TID) נזק, ונזקי עקירה.מרכיבים רווי קרינה מתוכננים עם טכנולוגיות תהליכים מיוחדות (למשל, סיליקון-על-פני כדור הארץ, ספריות קשיחות) וטכניקות אדריכליות (למשל, רדודה, שעון אדום, מעקב אחר רכיבי מעקב נמוכים) בדרך כלל, על בסיס קבוע (Flag) על בסיס קבוע) ופעולות אוטומטיות, על בסיס קבועות) על בסיס קבועות (חומרים) ופעולות אוטומטיות (Ride) ופעולות אוטומטיות, על בסיס קבועות) הן בדרך כלל, על בסיס קבועות (phards) ופעולות אוטומטיות (Ride) ופעולות אוטומטיות, על בסיס קבועות) ופעולות אוטומטיות (Ride) וטכניקות ארכיטקטוניות (phard- off- off- off- off- off- off- off- off- off- off- off- off- off- off- off- off- off- off- off- off-fres) הן בדרך כלל) הן בדרך כלל) הן בדרך כלל) הן בדרך כלל) של פונקציות מורכבות, על בסיס קבועות (Ride (Ride (R

ניהול תרמי ב Vacuum

(לא הדבקה, חום יכול רק לעבור באמצעות התנהגות וקרינה.מעבדים בעלי ביצועים גבוהים לייצר חום משמעותי, ללא ניכוי הולם, טמפרטורות יכול לעלות במהירות על גבולות בטוחים:0 אסטרטגיות ניהול תרמית (FLT:1 תזמון כולל צינורות חום, רצועות תרמיות, ולוחי רדיו.

כוח יעילות ואנרגיה תקציב

כל וואט נמשך על ידי מחשב לוח מודעות ישירות משפיע על חיי המשימה, במיוחד עבור לווינים קטנים עם לוחות סולאריים מוגבלים סוללות.מעצבים אופטימיזציה כוח על ידי שימוש טרנזיסטים דלתיים, מצבי שינה עבור ליבות מבודדות, ו הרגולטורים יעילים מתח תוכנה גם ממלא תפקיד: לוח זמנים יכול לאחד פעולות לתוך תקופות כדי לאפשר את הפלטפורמה לישון יותר.

אחריות וסובלנות

(החלות היא חובה בהתחשב בכך שתיקון חומרה במסלול אינו אפשרי (מלבד כמה משימות מילואים) סובלנות לפטור (Fault) מושג באמצעות ריצוף חומרה (למשל, ריצוף מודולרי, משולש מודולרי), זמני שעון כלבים ובדיקות בריאות תוכנה.

טכנולוגיות מתפתחות שעושות Onboard Computing

מעבדים מתקדמים: מ- RAD750 ועד ל-Gen הבאים

(הופנה מהדף RAD750, טיסה מאז 2001, נותרה עבודה, אך כעת היא מבוססת על עיצובים חדשים יותר של נאס"א:0-Performance Space Flight Computing (HPSC)FLT:1 ו- 1 קבלק מבוסס שבב מבטיח 10 עד מאה פעמים הביצועים של RAD תוך שמירה על סובלנות לקרינה.

מחשוב אמין עם FPGAs

FPGAs מאפשר חומרה על הסיפון להיות recurreconfig לאחר ההשקה - יכולת רבת עוצמה להסתגל לשלבי משימה חדשים או תיקון פגמים עיצוב. קרינת-FPGAs ממיקרוצ'יפ (לשעבר Microsemi) ו Xilinx (כיום AMD) משמשים נרחב. חלקיתוק מחדש מאפשר עדכון רק חלק של הלוגיקה בעוד השאר ממשיך לפעול גמישות חשובה במיוחד עבור LT: 0ware חיים מוגדר על ידי אלגוריתמים מרובים.

פתרונות מגניבים מתקדמים

טכניקות ניהול תרמיות דוחפות את גבולות הניתוק החום (FLT:0) ,Additiveמיוצרות צינורות חום FLT:1 ו-FLT:2 פחמימנים-פיבר תרמיים כפולים FLT:3 נבדקים בתחנת החלל הבינלאומית.עבור עומסי חום גבוהים מאוד (מצטברים של וואט), לולאות תרמיות עם משאבות מכניות בזמן שהם עדיין יכולים להיות מוגנים על ידי שימוש בסיליקון מסחרי, אך ורק באמצעות שימוש בתוכנות מסחריות.

אדריכלות מודולרית ו- Scalable Architectures

פלטפורמות מחשוב מודולריות, כגון תקן נאס"א:0cPCI Serial SpaceFIRLT 1 או FLT:2SpaceVPXFLT 3, מאפשרות לווינים לערבב ולתאם עיבוד, I/O, ומודולים זיכרון זה מקטין זמן פיתוח ועלות, שכן אותה פלטפורמה הליבה ניתן להשתמש מחדש במשימות שונות.

מערכת התוכנה: מערכות הפעלה ומערכת מידידיות

(ה) ערימה של התוכנה חשובה כמו מערכות ההפעלה של זמן אמת (RTOS) כמו FLT:0RTEMSFLT:1,FLT:2VxWorkssofLT 3, ו- COLT:4 חינםRTSFLT:5 הם נפוצים יותר ביישומים בחלל, מתן תזמון מכריע ושילוב הדוק עם חומרה או RT-FLT (מעודכן) עבור פונקציות מורכבות יותר עבור לינוקס (Ricial) לינוקס (Fload-Flow-Flowed for atric)

(הופנה מהדף טיסה Core של נאס"א (cFS)FIRLT:1 מספק מסגרת סטנדרטית עבור ניהול נתונים והוראות, מה שהופך את זה קל יותר לתוכנה בין משימות.אימוץ של FLT:2 המכילה את ההרחבה 3 ו-FLT:4servicesFLT:5 הוא עדיין ניטסנט בחלל, אך השגת עניין כמו זה מאפשר למערכות למערכות סודיות ופעולות לא קריטיות של סודיות.

בינה מלאכותית ו- Edge מחשוב ב- Edge

היכולת להפעיל מודלים של AI במחשב על לוח הוא אולי ההתפתחות הטרנספורמציה ביותר במחשוב לוויין. Missions כמו FLT:0 ESA של OPS-SATIRFLT 1 הוכחו ברשתות עצביות עבור זיהוי ענן וסיווג תמונה, צמצום נתוני מטה עד 90%.

(הופנה מהדף cceleratorsssveFLT:1) (למשל, אינטל Myriad, Google Edge TPU) מוערכים בחלל, אם כי הם צריכים להיות מדגימים גישה נוספת היא להשתמש FPGAs עם מאיץ עצבי רך.

כיוונים עתידיים ומשימה Autonomy

במבט קדימה, פלטפורמות מחשוב על הסיפון יתפתחו לקראת אוטונומיה מלאה של משימות.לוויינים יוכלו לקבוע תצפיות, לעבד נתונים, לזהות omalies, ולהתאים את התנהגותם באמצעות חשיבה על הסיפון.זה דורש קבלת החלטות AI, תוכנה גמישה שיכולה להתאושש מפגמים בלתי צפויים, חומרה יעילה מאוד שיכולה להפעיל מודלים מורכבים תחת תקציבי חשמל הדוקים.

טכנולוגיות כמו FLT:0 (FLT:0) מחשובי ההרחבה 1E (FLT:2 אופטית בין-Satellite קישורים קישורים satellite קישורים ראשי תיבות של FLT 3) עלולות לדחוף את הגבולות, אך בעתיד הקרוב, המוקד נשאר על שיפורים מצטברים בקרינה, יעילות כוח, ויכולת עיבוד.

עבור מתכננים המשימה, המפתח הוא לאזן את הביצועים עם אמינות.מד ביצועים גבוהים בחלל הוא כבר מותרות - זה הכרחי למשימות שאפתניות.הפלטפורמות המתוארות כאן לייצג את מצב האמנות, אבל מחקר מתמשך על ידי ארגונים כגון FLT:0NASA של המשימה של טכנולוגיית החלל של נאס"א המשימה המשימה של החללית 1 ו-FLT:2 תוכניות הטכנולוגיה של ESAs,3, אשר ממשיכה לקדם את המשימה של מערכת ההפעלה האוטונומית, לפני כן, יותר מהר יותר, מאשר את המשימה, עיצוב, יותר, יותר, יותר מהר יותר, יותר, יותר, ומערכת החללית, יותר, יותר, יותר מהר יותר, יותר, יותר, יותר, יותר מאשר את זה יהיה, יותר, יותר, יותר, יותר מאשר את מערכת ההפעלה, יותר מהר יותר מהר יותר, יותר, יותר, יותר, 000, לוויינים, יותר, יותר מהר יותר, יותר, יותר, יותר, יותר, יותר, יותר, יותר מהר יותר מהר יותר, יותר, יותר, יותר מהר יותר, מאשר את זה יכול להיות חכם יותר, יותר, יותר, יותר, יותר, יותר מהר יותר, מאשר, מאשר מערכת ההפעלה, יותר, יותר, מאשר, יותר מהר יותר, יותר, לוויינים, לוויינים, לוויינים, יותר, יותר, יותר

מסקנה

פיתוח ביצועים גבוהים על פלטפורמות מחשוב לווייני לוח הוא אתגר רב תחומי הנוגע אלקטרוניקה, הנדסה תרמית, מערכות חשמל ותוכנה. על ידי מינוף רכיבי קרינה-הקשו ו- COTS, קירור מתקדם וארכיטקטורה מודולרית, מהנדסים יוצרים מחשבים שיכולים לעמוד בשקיקה של החלל תוך מתן כוח העיבוד הדרוש למשימות מודרניות.