软件定义卫星的体系架构与关键技术之讨论

软件定义卫星的体系架构包括应用服务器、载荷服务器、数据交换引擎和存储服务器等四个组成部分。

应用服务器：支持符合标准的软件组件的即插即用和按需执行。

载荷服务器：支持符合标准的硬件部件的热插拔和按需配置。

数据交换引擎：可根据需要完成有效载荷、存储设备、应用程序之间的高速信息交换与分发。

存储服务器：实现对卫星平台数据、有效载荷数据的永久性可靠存储和临时性高速存储。

从体系架构和概念内涵可以看出，软件定义卫星不但和地面主流计算环境保持了最大程度的兼容，而且内部模块划分科学合理、功能界面清晰可以最大程度地保证标准部件的互换性。

星载操作环境包括有效载荷接入和计算加速环境、基于软件容错技术的高性能分布式计算环境、与地面主流计算环境兼容的应用程序执行环境。有效载荷接入和计算加速环境以现场可编程门阵列为主，用于提供有效载荷接入所需要的各种接口，并承担计算密集型载荷数据预处理算法的计算加速、实时性要求高的控制密集型算法的实时性保障，而IO密集型的数据交换任务主要由数据交换引擎承担；与地面主流计算环境兼容的应用程序执行环境用于支撑星载APP的动态加载、执行和调度。

基于软件容错技术的高性能分布式计算环境是整个星载操作环境的核心，其作用相当于操作系统用于管理CPU计算阵列、Flash存储阵列、FPGA计算和交换阵列、数字信号处理（DSP）计算阵列、GPU计算阵列等硬件资源池。除了资源调度之外，其主要功能是对硬件故障的检测、隔离和修复，对上提供连续有效的可靠计算服务。