星載嵌入式計算機的技術展望

自從1957年10月4日第一顆人造衛星上天以后，人類從此進入了太空時代。空間科學正迎來有計劃、有目的地開發近地軌道空間資源。人們利用海洋衛星、環境衛星、資源衛星與遙感衛星等“站得高就望得遠”的作用，對海洋與陸地進行探測與研究，把生存和生活領域擴張到地球大氣層以外。星載嵌入式計算機在空間信息、測繪、農林、Ⅲ土、海洋等諸多領域，進行著地面與海面上無法或難以進行的科研生產活動，為人類創造多方面的福利。

衛星遙感問世20多年以來，衛星的壽命越來越長，可靠性技術要求越來越高；航天遙感圖像的影像分辨率(空間分辨率、光譜分辨率和時間分辨率)和采樣率越來越高，圖像幀越來越大；對于傳輸型衛星來說，大容量存儲器是一項關鍵的技術。

為了滿足實時性要求，圖像處理中的許多計算越來越多地從地面計算轉移到星載嵌入式計算機上完成，高性能的星載嵌入式圖像陣列處理器也是一項關鍵的技術。早在1980年代，國外針對航空航天遙感圖像處理的應用要求，就研制出了許多圖像陣列處理器。例如，英國ICL公司1980年用在直升機上實時目標識別的計算機，采用的就是一種64×64 PE(processing element)的陣列處理器。為了使科學工作者能以直觀形象的方式，理解衛星遙感的人量抽象數據，支持計算機圖形學的陣列處理器芯片得到了發展，典型例子有Nvidia公司的Geforce 8800 GPU等。

星載嵌入式遙感圖像處理計算機所用的傳感器的種類是很多的，例如，在美國的天基紅外導彈預警衛星系統(SBIRS)中，有長波紅外探測器、短波和中波紅外探測器、紅外掃描傳感器，寬視場短波紅外傳感器和窄視場多光譜(中波、中長波、長波紅外及可見光)跟蹤傳感器等。

由于衛星越來越大，就越復雜，成本就越高，研制周期就越長，增加了風險，因此，美國在上世紀末就積極推行小衛星編隊飛行技術，例如，美國空軍提出“2l世紀星(Techsat21)”發展計劃，利用三維編隊飛行的若干顆小衛星協同工作，構成低成本、高可靠性、多任務平臺以及具有擴展能力的“虛擬衛星”，實現分布式星載微波雷達(SAR)。小衛星編隊的“空間虛擬成像技術”成了今后的發展方向，使星載嵌入式計算機的微型化技術越來越重要。