孔繁泽，叶 东，柳子然，孙兆伟

(哈尔滨工业大学 航天学院,哈尔滨 150001)

据美国空间监测网站给出的数据，截至2013年，地球轨道上尺寸大于10 cm的可编目空间物体数量已超过16 000多个.针对日益增多的空间物体，在轨卫星在进行变轨机动时，需对大量空间物体进行高精度的轨道预报计算，以预防在轨航天器与其他空间天体的碰撞.由于卫星高精度的轨道模型具有较高的计算复杂度，而目前计算机上常用的CPU(Central Processing Unit)处理器仅能进行串行计算，进行轨道预报需消耗大量的时间，难以满足军事上及民用上卫星的快速响应需求，因此有必要对轨道模型计算加速方法展开研究.如表1所示为各类星载计算机的CPU型号与性能参数.

表1 On board computer(OBC)及CPU参数

对此，国内外都进行了相关的研究.计天阳[1]采用模块化加速方法及英伟达公司提供的CUDA库，配套GPU(Graphics Processing Unit)对SGP4/SDP4轨道模型进行了加速试验，填补了国内在轨道模型GPU并行加速领域研究的空白. Liu等[2]利用GPU并行计算加速方法进行大量空间碎片的轨道预报，通过PMC简化模型(The global point mascon model)，可进行15 000颗空间碎片轨道的并行计算，其精度较SGP4/SDP4低，运算速度快，加速比可达10～15倍. Lin等[3]基于CUDA的并行架构，采用块分解算法，对空间碎片进行分批次处理，相邻批次的计算和数据传输操作互相交叠.基于此算法，150个飞行器3 d内的碰撞预报不超过3 h，在大型高性能GPU显卡上计算速度可达CPU加速的30倍.郭松等[4]在FPGA平台上设计并实现了基于VLIW的SGP4/SDP4轨道预报加速器，在单片FGPA上用8个处理单元组成计算阵……