一种星载异构AI计算机的制作方法

本申请涉及计算机，特别是涉及一种星载异构ai计算机。

背景技术：

1、近几年随着技术进步和应用需求的扩展，商业航天发展迅速。但在商业航天领域，特别是商业遥感卫星，面临因星上处理能力不足和星地传输带宽有限，而导致大量数据无法有效处理和应用，时效性无法保证的局面。因此，当前商业卫星的对卫星本身的智能化和智能算力要求越来越高。

2、智能算力应用于商业航天尚处于起步阶段，主要原因是智能算力部署在商业卫星上面临一系列技术瓶颈，如大算力、低功耗、轻量化、低成本、高可靠以及自主可控方面。现有技术中，星上智能算力的部署多采用gpu边缘模组形式，存在功耗较大、智能算力弱、成本较高、无法自主可控等问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种星载异构ai计算机。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种星载异构ai计算机，包括ai算力单元、cpu单元、fpga控制单元以及通信接口单元，

3、通信接口单元，用于将服务器发出的控制指令发送至所述fpga单元；

4、所述fpga单元，用于接收所述控制指令，进行卫星数据的接收与预处理，并将预处理后的卫星数据发送至所述cpu单元；

5、所述cpu单元，用于基于所述预处理后的卫星数据进行计算任务的调度；

6、所述ai算力单元，用于响应所述计算任务的调度，执行对应的计算任务以获得计算后的数据结果。

7、在其中一个实施例中，所述ai算力单元包括至少一个ai算力模块；

8、所述cpu单元，用于根据所述预处理后的卫星数据的容量大小，控制所述ai算力单元不同的工作模式，其中，所述不同的工作模式对应调度不同数量的所述ai算力模块。

9、在其中一个实施例中，所述fpga单元包括第一存储单元，所述cpu单元包括第二存储单元和第三存储单元；

10、所述fpga单元，还用于将所述预处理后的卫星数据切分为多个数据包，并将各所述数据包存储在第一存储单元；

11、所述cpu单元，还用于通过pcie通信协议提取各所述数据包至所述第二存储单元，通过应用软件将各所述数据包重新拼接并存储在所述第三存储单元，其中，所述应用软件存储于所述第三存储单元。

12、在其中一个实施例中，所述cpu单元还包括第四存储单元，所述第四存储单元用于存储引导软件，

13、当所述cpu单元上电时，所述引导软件加载到所述第二存储单元上运行，用于硬件设备初始化和操作系统引导，从而实现所述操作系统启动，其中，所述操作系统存储于所述第三存储单元。

14、在其中一个实施例中，所述第四存储单元包括互为备份的第一flash芯片和第二flash芯片，所述cpu单元通过片选信号选择所述第一flash芯片或所述第二flash芯片使用。

15、在其中一个实施例中，所述fpga控制单元包括第五存储单元，所述第五存储单元用于存储控制逻辑软件，

16、当所述fpga单元上电时，所述控制逻辑软件加载到所述第一存储单元上运行，用于实现所述cpu单元上电时序控制、所述fpga单元进行卫星数据的高速接收并对所述卫星数据进行预处理，以及将预处理后的卫星数据高速发送至所述cpu单元。

17、在其中一个实施例中，所述fpga控制单元还包括：看门狗模块、时钟模块和电源模块，

18、所述看门狗模块，用于检测所述fpga控制单元的运行状态，当发生故障时重启所述fpga控制单元；

19、所述时钟模块，用于为所述接口模块的运行提供时钟源；

20、所述电源模块，用于向所述fpga控制单元提供电源。

21、在其中一个实施例中，所述fpga控制单元还包括接口模块，所述接口模块包含低速接口模块和高速接口模块，

22、所述低速接口模块，包括can总线接口、422总线接口和485总线接口；

23、所述高速接口模块，包括gtx总线接口和pcie总线接口。

24、在其中一个实施例中，所述应用软件还用于实现：基于所述预处理后的卫星数据的目标检测和识别、云判断、计算后的数据结果压缩与多模式回传中的至少一种。

25、在其中一个实施例中，所述通信接口单元还用于将所述计算后的数据结果输出至所述服务器。

26、上述星载异构ai计算机包括ai算力单元、cpu单元、fpga控制单元以及通信接口单元，其中，通信接口单元用于将服务器发出的控制指令发送至所述fpga单元；所述fpga单元用于接收所述控制指令，进行卫星数据的接收与预处理，并将预处理后的卫星数据发送至所述cpu单元；所述cpu单元用于基于所述预处理后的卫星数据进行计算任务的调度；所述ai算力单元用于响应所述计算任务的调度，执行对应的计算任务以获得计算后的数据结果。本申请采用cpu单元+fpga控制单元+ai算力单元的异构架构，单台计算机设备即可在轨实现大容量高分辨卫星遥感图像数据的接收和预处理，基于卫星数据的ai计算任务执行和加速，提高了计算机的智能计算能力和计算效率，解决了智能算力部署在商业卫星上面临算力弱、功耗大、成本高、无法自主可控的问题。

27、本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

技术特征：

1.一种星载异构ai计算机，其特征在于，包括ai算力单元、cpu单元、fpga控制单元以及通信接口单元，

2.根据权利要求1所述的星载异构ai计算机，其特征在于，所述ai算力单元包括至少一个ai算力模块；

3.根据权利要求1所述的星载异构ai计算机，其特征在于，所述fpga单元包括第一存储单元，所述cpu单元包括第二存储单元和第三存储单元；

4.根据权利要求3所述的星载异构ai计算机，其特征在于：所述cpu单元还包括第四存储单元，所述第四存储单元用于存储引导软件，

5.根据权利要求4所述的星载异构ai计算机，其特征在于：所述第四存储单元包括互为备份的第一flash芯片和第二flash芯片，所述cpu单元通过片选信号选择所述第一flash芯片或所述第二flash芯片使用。

6.根据权利要求4所述的星载异构ai计算机，其特征在于：所述fpga控制单元包括第五存储单元，所述第五存储单元用于存储控制逻辑软件，

7.根据权利要求6所述的计算机，其特征在于：所述fpga控制单元还包括：看门狗模块、时钟模块和电源模块，

8.根据权利要求6所述的星载异构ai计算机，其特征在于：所述fpga控制单元还包括接口模块，所述接口模块包含低速接口模块和高速接口模块，

9.根据权利要求3所述的星载异构ai计算机，其特征在于：所述应用软件还用于实现：基于所述预处理后的卫星数据的目标检测和识别、云判断、计算后的数据结果压缩与多模式回传中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的星载异构ai计算机，其特征在于：所述通信接口单元还用于将所述计算后的数据结果输出至所述服务器。

技术总结本申请涉及一种星载异构AI计算机，包括AI算力单元、CPU单元、FPGA控制单元以及通信接口单元，通信接口单元，用于将服务器发出的控制指令发送至所述FPGA单元；所述FPGA单元，用于接收所述控制指令，进行卫星数据的接收与预处理，并将预处理后的卫星数据发送至所述CPU单元；所述CPU单元，用于基于所述预处理后的卫星数据进行计算任务的调度；所述AI算力单元，用于响应所述计算任务的调度，执行对应的计算任务以获得计算后的数据结果。本申请采用CPU单元+FPGA控制单元+AI算力单元的异构架构，提高了计算机的智能计算能力和计算效率，解决了智能算力部署在商业卫星上面临算力弱、功耗大、成本高、无法自主可控的问题。技术研发人员：张亚兵,戴文涛,李超,颜迪颖受保护的技术使用者：之江实验室技术研发日：技术公布日：2024/9/9