[发明专利]光学卫星遥感影像在轨实时流式处理方法及系统

说明书

本发明提供一种光学卫星遥感影像在轨实时流式处理方法及系统，包括构建单处理模组的处理流水线，分别测定数据流入、数据处理、数据流出的速度，记录相应耗时；估计要达到实时处理性能所需要的处理模组数N，制定并配置数据动态分包策略，根据不同处理算法需要实现配置，包括初步划分为连续的标准景，根据需要支持标准景内部进一步划分为连续的数据段，根据需要支持数据段内更进一步地划分为并列的格网、超像素或像素；根据硬件能力确定负载均衡策略，部署定制化流式处理架构以实现光学卫星遥感影像在轨实时处理。该方法可以充分利用在轨处理模组的处理能力与处理算法本身的特性，最优化在轨数据处理流程，提高遥感信息获取效率和实时性。

技术领域

本发明属于航天遥感影像高性能处理领域，涉及一种基于数据智能分包与负载均衡的多处理模组光学卫星遥感影像在轨实时处理方法及系统。

背景技术

传统的光学遥感卫星信息获取链路包括“卫星获取数据-卫星数据下传-地面集中处理-信息提取”四个主要环节，随着高分辨率对地观测卫星的快速发展，爆炸式增长的遥感数据给数据下传链路与地面处理系统带来了巨大的压力。一般情况下，从卫星数据生成到地面有效信息获取时延长达数十分钟，信息获取时效性较低。为充分利用有限传输带宽和卫星过境时间窗口、缩短信息获取时延，需要建立“卫星获取并处理数据-有效信息下传分发”的二级信息获取链路，即需要对海量原始数据进行在轨实时处理，以直接生成并下传有效信息。由于在轨处理平台存在体积、功耗限制，性能有限，要实现在轨实时处理，一方面需要采用多组低功耗高性能的嵌入式处理平台协作处理数据；另一方面需要将计算充分并行，并充分发挥计算存储部件的性能。

发明内容

本发明所要解决的问题是，针对多组低功耗嵌入式在轨处理模组，提出一种适用于光学卫星遥感影像在轨实时处理的流式处理技术方案。

本发明的技术方案提供一种光学卫星遥感影像在轨实时流式处理方法，包括以下步骤：

步骤1，构建单处理模组的处理流水线，分别测定数据流入、数据处理、数据流出的速度，记录相应耗时；

步骤2，估计要达到实时处理性能所需要的处理模组数N如下式，

其中，T_IN，T_Proc和T_OUT分别为步骤1中测定的数据流入、数据处理、数据流出耗时；

步骤3，根据步骤2结果制定并配置数据动态分包策略，根据不同处理算法需要实现配置，包括初步划分为连续的标准景，根据需要支持标准景内部进一步划分为连续的数据段，根据需要支持数据段内更进一步地划分为并列的格网、超像素或像素；

步骤4，根据硬件能力确定负载均衡策略；

步骤5，部署定制化流式处理架构以实现光学卫星遥感影像在轨实时处理，包括基于步骤2求得的处理模组数N，部署N个处理模组；按照步骤3制定的数据分包策略和步骤4确定的负载均衡策略，对持续流入的输入进行实时分包与分发，以实现多个处理模组之间的并行处理，实现光学卫星遥感影像的在轨实时处理。

而且，步骤3中根据不同处理算法需要实现配置，包括且不限于按照标准景划分、按照格网划分、按照超像素划分、按照像素划分的策略。

而且，步骤4中的负载均衡策略，根据不同硬件能力和处理算法需要，包括且不限于数据包依次平均分发、根据不同模组处理能力加权分发的策略。

而且，所述根据不同模组处理能力加权分发的策略，是按照处理模组处理能力设置权重，处理能力强、权重大的模组分配更多的待处理数据包。

而且，设单处理模组1到单处理模组N的处理能力权重分别为W₁，W₂，…，W_N，则有：