冯如杯论文

(updated 2025年4月14日)

  • 摘要

  • 简介

    • TODO：

    • 1. 从任务本身出发

    • 为了部署transformer，设计系统

    • 介绍难点：调度难、指令执行（实时性）

    • 三级框架：

    • 1任务调度能力（transformer）

    • 2操作系统拆解指令(srfs)

    • 3硬件执行（大（transformer）小（os）核、可靠、算力充足

  • 相关工作

    • TODO：软硬件结合的related works（srfs引用的）

    • 先通用的，再专用于遥感卫星

    • 标Subsection

  • 实现方法

    • TODO：集中式训练，分布式运算

    • introduction把细节塞进去，去掉背景，从下到上（先系统）

    • 硬件层

      • RK3588作为主CPU（1个），i.MX.RT作为从处理器（2个），实现了三选二仲裁机制。控制信号三选二，大算力需求不需要三选二。

      • 利用CAN总线实现处理器外设链接，构建了一套分时复用CAN总线。

      • 利用GPS信号，高频率对时，每秒对时一次（PPS）。时间误差为微秒级。

      • RS422串口，TT&C做遥测和遥控

      • CMOS通过MIPI接入系统

    • 系统层：可靠性、实时性

      • ROS2支持实时性

      • ROS2节点的2个特殊机制：

        • 循环重启

        • 节点维护

    • 软件层：集中式训练，分布式运算

      • 集中式训练

        • 收集数千颗遥感卫星真实数据，利用basilisk实现启发式算法，模拟任务点追踪，构建训练数据集

          • 训练集

            • 生成星座：bsk模拟筛选，自动mrp调参，获得一系列1000-2000颗可用卫星，对卫星进行采样总结（选1-50颗），构成星座，模拟真实情况，做真实情况的组合（100万组）

            • 生成任务点：地表随机生成50-300颗任务点作为一组，与生成的星座一一对应，用于训练。

          • 测试集：用真实的构成星座的卫星，自选任务点组合，作为测试集

        • 基于多头注意力，16头，512隐藏层，输入为卫星参数、任务参数，输出为当前任务目标，卫星姿轨控由卫星自身处理

        • 1e5个epoch

        • 损失函数为二分类

      • 分布式运算

        • 把模型部署（轻量化fp8）在未来发射的卫星上

        • 利用RK3588的NPU加速运算，实现对后一时间步的模拟（第一秒开始，执行第一秒动作，模拟预测第二秒的动作）

  • 实验结论

    • 1.实时系统的延迟（SRFS）

    • 2. 时间步长推演

      • 模拟一个时间步需要多久，transformer延迟：和SRFS一个数量级

    • 3. 任务完成率

      • 和启发式算法相比，任务完成率（接近）和运行时间（短）

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