商業(yè)遙感正不斷向更高分辨率、更寬幅成像方向發(fā)展，數(shù)據(jù)量也在隨之快速攀升。
對于一顆高分辨率光學(xué)遙感衛(wèi)星來說，真正決定任務(wù)能否完整完成的，不只有相機性能，星上存儲系統(tǒng)同樣承擔(dān)著關(guān)鍵角色。
一、新型商業(yè)光學(xué)遙感衛(wèi)星的數(shù)據(jù)痛點
目前，全色與多光譜同步成像已經(jīng)是商業(yè)光學(xué)遙感的主流方案。以典型的0.5米分辨率光學(xué)載荷為例，全色相機原始數(shù)據(jù)輸出速率可達1.5～2.5 GB/s，再疊加4波段多光譜數(shù)據(jù)后，綜合寫入帶寬需求可突破3 GB/s。推掃式相機工作時，數(shù)據(jù)會隨著衛(wèi)星飛行連續(xù)不斷地產(chǎn)生，幾乎沒有停頓，這意味著星載SSD必須持續(xù)跟上載荷的數(shù)據(jù)輸出節(jié)奏。
如果寫入速度無法匹配會怎樣？丟幀。
地面設(shè)備的部分數(shù)據(jù)丟失或許還能重新采集，遙感衛(wèi)星卻沒有這樣的機會。同一目標(biāo)的重訪周期往往長達數(shù)天。云層覆蓋、天氣變化和軌道窗口又會進一步壓縮有效成像時間。一旦因為緩存溢出或持續(xù)寫入能力不足導(dǎo)致圖像缺失，后續(xù)通常無法補拍，任務(wù)價值也隨之降低。
所以高分辨率光學(xué)遙感對星載存儲提出的要求，絕不僅僅是容量夠大或速度夠快，而是在整個成像過程中始終保持穩(wěn)定的數(shù)據(jù)寫入能力。還要能保證數(shù)據(jù)在數(shù)天甚至數(shù)周的在軌暫存期間安全保存，并最終完整下傳。
二、光學(xué)遙感星上存儲的落地方案推薦：天碩X55系列航天級SSD
針對這一類高速數(shù)據(jù)記錄需求，某商業(yè)測繪衛(wèi)星在實際部署方案中，采用了天碩X55系列M.2形態(tài)航天級SSD作為星載數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的核心存儲單元。通過多盤NVMe SSD并行架構(gòu)，構(gòu)建高速存儲池，有效解決了前述難題：
1.帶寬冗余設(shè)計，匹配高速載荷。
單盤X55順序?qū)懭肟蛇_2600 MB/s，單盤X55順序?qū)懭胨俣茸罡呖蛇_2600 MB/s，四盤聚合后的整體寫入能力超過10 GB/s，可為2.5 GB/s級全色與多光譜綜合輸出提供數(shù)倍帶寬冗余。
當(dāng)載荷碼率出現(xiàn)瞬時波動、連續(xù)成像產(chǎn)生峰值寫入壓力時，存儲系統(tǒng)仍然能保持穩(wěn)定運行，從源頭降低因存儲瓶頸導(dǎo)致的數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險。
2.大容量支撐，覆蓋完整觀測弧段。
X55系列M.2形態(tài)單盤最高4TB容量，整系統(tǒng)可支撐30分鐘以上不間斷成像，完整覆蓋單次過境的全部觀測弧段。
這樣一來，觀測數(shù)據(jù)可以完整保存在星上，無需頻繁分段下傳，不僅減少了數(shù)傳調(diào)度壓力，也讓整星任務(wù)組織更加高效。
3.全鏈路校驗，保障數(shù)據(jù)完整可靠。
高速記錄只是第一步，數(shù)據(jù)能否完整保留下來同樣重要。遙感數(shù)據(jù)往往需要等待合適的測控窗口才能回傳，在此期間會經(jīng)歷數(shù)天甚至數(shù)周的靜態(tài)存儲。隨著保存時間延長，閃存電荷保持能力會逐漸下降，而空間輻射還可能進一步加速數(shù)據(jù)保持誤差的累積。
為應(yīng)對這一問題，X55采用增強型LDPC糾錯引擎，糾錯能力達到700 bit/4K以上。結(jié)合自研固件實現(xiàn)端到端數(shù)據(jù)校驗機制，可有效修正長期存儲及空間環(huán)境下產(chǎn)生的隨機誤碼，確保數(shù)據(jù)從載荷接口、緩存、控制器到閃存介質(zhì)始終保持一致。
4.智能刷新機制，有效防止電荷逃逸。
遙感數(shù)據(jù)有時需要在星上存儲數(shù)天甚至數(shù)周，才能等到合適的通信窗口。這段“冷存儲”周期內(nèi)，數(shù)據(jù)不會被頻繁訪問，存儲設(shè)備卻可能在空間輻射下，發(fā)生電荷逃逸。
X55系列內(nèi)置智能數(shù)據(jù)刷新機制。后臺會自動完成數(shù)據(jù)巡檢與刷新，不占用前臺業(yè)務(wù)帶寬，將長期冷存儲期間產(chǎn)生的誤碼控制在可校正范圍內(nèi)，進一步提升在軌長期數(shù)據(jù)留存可靠性。
三、遙感場景星上SSD選型要點
回到工程實踐，在為光學(xué)遙感衛(wèi)星選擇星載SSD時，建議重點從以下維度來考察整套能力，是否能夠覆蓋完整任務(wù)流程：
【抗輻照】抗輻照加固設(shè)計是基礎(chǔ)，它關(guān)系到控制器、緩存以及閃存顆粒能否長期穩(wěn)定運行
【持續(xù)寫入】持續(xù)寫入帶寬必須明顯高于載荷峰值輸出，為碼率波動和系統(tǒng)調(diào)度預(yù)留足夠空間
【大容量】容量規(guī)劃需要覆蓋完整軌次的成像需求，避免因容量不足影響任務(wù)連續(xù)性
【智能刷新】對于需要長期在軌暫存的數(shù)據(jù)，還要重點關(guān)注產(chǎn)品是否具備后臺刷新的能力，降低長期數(shù)據(jù)保持帶來的誤差
【可定制】優(yōu)先選擇支持擴展的方案，滿足更高帶寬、更高冗余的定制需求
四、結(jié)語
對于光學(xué)遙感而言，每一次過境成像都十分寶貴。一套兼顧高速寫入、長期可靠保存以及良好擴展能力的星載SSD方案，才能讓載荷獲取的每一幀數(shù)據(jù)發(fā)揮出價值。
天碩X55系列航天級固態(tài)硬盤正是圍繞上述需求進行設(shè)計，在持續(xù)寫入性能、大容量存儲、數(shù)據(jù)完整性保障以及長期在軌可靠性等方面形成了成熟的技術(shù)方案，可廣泛應(yīng)用于商業(yè)遙感、測繪、資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測等多類高分辨率光學(xué)遙感衛(wèi)星，為星上數(shù)據(jù)安全存儲提供可靠支撐。
關(guān)于天碩（TOPSSD）
湖南天碩創(chuàng)新科技有限公司（TOPSSD）成立于2016年，是國家認定的高新技術(shù)企業(yè)，長期專注于高可靠、高性能存儲技術(shù)的自主創(chuàng)新。公司立足國家戰(zhàn)略需求，面向航空、航天、國防和高端工業(yè)等關(guān)鍵領(lǐng)域，提供完全自主可控的核心存儲解決方案，切實保障國家關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)安全與運行穩(wěn)定，為實現(xiàn)高水平科技自立自強提供堅實支撐。
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