资源限制型可重构并行信息处理方法

陆智俊; 贲德; 毛博年

doi:10.3788/IRLA201645.1126003

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资源限制型可重构并行信息处理方法

陆智俊, 贲德, 毛博年

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陆智俊, 贲德, 毛博年. 资源限制型可重构并行信息处理方法[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1126003-1126003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1126003

引用本文:

陆智俊, 贲德, 毛博年. 资源限制型可重构并行信息处理方法[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(11): 1126003-1126003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1126003

Lu Zhijun, Ben De, Mao Bonian. Resourc-constrained parallel information processing methods based on reconfigurable technology[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(11): 1126003-1126003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1126003

Citation:

Lu Zhijun, Ben De, Mao Bonian. Resourc-constrained parallel information processing methods based on reconfigurable technology[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(11): 1126003-1126003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1126003

资源限制型可重构并行信息处理方法

doi: 10.3788/IRLA201645.1126003

1.
雷达成像与微波光子技术教育部重点实验室南京航空航天大学,江苏南京 210016;
2.
上海市空间智能控制技术重点实验室,上海 201109;
3.
中国科学院国家空间科学中心,北京 100190

基金项目:

国家自然科学基金（61271327）

详细信息

作者简介:
陆智俊(1981-),男,博士生,主要从事卫星控制系统分布式仿真和星载计算机嵌入式系统开发方面的研究。Email:luzhijun2004@sina.com

中图分类号: V446⁺.1

Resourc-constrained parallel information processing methods based on reconfigurable technology

1.
Key Laboratory of Radar Imaging and Microwave Photonics,Ministry of Education,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China;
2.
Shanghai Key Laboratory of Space Intelligent Control Technology,Shanghai 201109,China;
3.
National Space Science Centre,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China

摘要: 针对立方体钠卫星GNC信息处理系统高计算性能与低功率消耗相矛盾的问题，提出了一种资源限制型可重构并行信息处理方法。该方法采用紧耦合可重构并行信息处理架构，将GNC信息处理中需要多次迭代计算且不适合CPU处理的复杂软件算法，以动态部分重构硬件电路单元（DPR）的方式实现，采用基于互斥量的多核并行可重构资源调度算法，通过多核CPU并行管理与调度共享的DPR单元，完成软件算法的硬件加速与优化。实验结果表明，该方法实现了立方星GNC信息处理系统的高效实时快速处理，与传统信息处理方法相比，可节约50%左右的功耗，可应用于计算资源极为有限的星上信息处理领域，具有很好的工程应用前景。
- 动态部分重构 /
- 并行处理 /
- 立方体钠卫星 /
- GNC
Abstract: A method of reconfigurable parallel information processing in GNC was proposed for conflicting issues between high calculation performance and low power consumption in information processing of cubesats. An architecture of tightly coupled reconfigurable parallel processing was adopted in the method and complex algorithms which require many iterations and are not suitable for CPU operations in GNC information processing were achieved by dynamically partial reconfigurable unit of the hardware circuit (DPR). A mult-core parallel reconfigurable resource scheduling algorithm based on mutex was adopted in the method and optimized hardware acceleration of the software algorithms was completed through mult-core CPU parallel calls by DPR unit. The experimental results indicate that rea-time information processing of GNC is effectively achieved in cubesats and reduces power consumption up to 50%. The method can be widely used in the field of imformation processing for resourc-constrained satellites and possesses a great application prospect.
- dynamically partial reconfiguration /
- parallel processing /
- Cubesat /
- guide navigation control

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资源限制型可重构并行信息处理方法

doi: 10.3788/IRLA201645.1126003

1. 雷达成像与微波光子技术教育部重点实验室南京航空航天大学,江苏南京 210016;

2. 上海市空间智能控制技术重点实验室,上海 201109;

3. 中国科学院国家空间科学中心,北京 100190

作者简介:
陆智俊(1981-),男,博士生,主要从事卫星控制系统分布式仿真和星载计算机嵌入式系统开发方面的研究。Email:luzhijun2004@sina.com

收稿日期: 2016-03-15
修回日期: 2016-04-18
刊出日期: 2016-11-25

基金项目:

国家自然科学基金（61271327）

中图分类号: V446⁺.1

关键词:

摘要: 针对立方体钠卫星GNC信息处理系统高计算性能与低功率消耗相矛盾的问题，提出了一种资源限制型可重构并行信息处理方法。该方法采用紧耦合可重构并行信息处理架构，将GNC信息处理中需要多次迭代计算且不适合CPU处理的复杂软件算法，以动态部分重构硬件电路单元（DPR）的方式实现，采用基于互斥量的多核并行可重构资源调度算法，通过多核CPU并行管理与调度共享的DPR单元，完成软件算法的硬件加速与优化。实验结果表明，该方法实现了立方星GNC信息处理系统的高效实时快速处理，与传统信息处理方法相比，可节约50%左右的功耗，可应用于计算资源极为有限的星上信息处理领域，具有很好的工程应用前景。

English Abstract

Resourc-constrained parallel information processing methods based on reconfigurable technology

1. Key Laboratory of Radar Imaging and Microwave Photonics,Ministry of Education,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China;

2. Shanghai Key Laboratory of Space Intelligent Control Technology,Shanghai 201109,China;

3. National Space Science Centre,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China

Received Date: 2016-03-15
Rev Recd Date: 2016-04-18
Publish Date: 2016-11-25

Keywords:

Abstract: A method of reconfigurable parallel information processing in GNC was proposed for conflicting issues between high calculation performance and low power consumption in information processing of cubesats. An architecture of tightly coupled reconfigurable parallel processing was adopted in the method and complex algorithms which require many iterations and are not suitable for CPU operations in GNC information processing were achieved by dynamically partial reconfigurable unit of the hardware circuit (DPR). A mult-core parallel reconfigurable resource scheduling algorithm based on mutex was adopted in the method and optimized hardware acceleration of the software algorithms was completed through mult-core CPU parallel calls by DPR unit. The experimental results indicate that rea-time information processing of GNC is effectively achieved in cubesats and reduces power consumption up to 50%. The method can be widely used in the field of imformation processing for resourc-constrained satellites and possesses a great application prospect.

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资源限制型可重构并行信息处理方法

doi: 10.3788/IRLA201645.1126003

作者简介: 陆智俊(1981-),男,博士生,主要从事卫星控制系统分布式仿真和星载计算机嵌入式系统开发方面的研究。Email:luzhijun2004@sina.com

Resourc-constrained parallel information processing methods based on reconfigurable technology

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出版历程

资源限制型可重构并行信息处理方法

doi: 10.3788/IRLA201645.1126003

1. 雷达成像与微波光子技术教育部重点实验室 南京航空航天大学,江苏 南京 210016; 2. 上海市空间智能控制技术重点实验室,上海 201109; 3. 中国科学院国家空间科学中心,北京 100190

作者简介: 陆智俊(1981-),男,博士生,主要从事卫星控制系统分布式仿真和星载计算机嵌入式系统开发方面的研究。Email:luzhijun2004@sina.com

English Abstract

Resourc-constrained parallel information processing methods based on reconfigurable technology

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作者简介:
陆智俊(1981-),男,博士生,主要从事卫星控制系统分布式仿真和星载计算机嵌入式系统开发方面的研究。Email:luzhijun2004@sina.com

1. 雷达成像与微波光子技术教育部重点实验室南京航空航天大学,江苏南京 210016;

2. 上海市空间智能控制技术重点实验室,上海 201109;

3. 中国科学院国家空间科学中心,北京 100190

作者简介:
陆智俊(1981-),男,博士生,主要从事卫星控制系统分布式仿真和星载计算机嵌入式系统开发方面的研究。Email:luzhijun2004@sina.com