論文の概要: Resource-constrained FPGA Design for Satellite Component Feature Extraction

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.09055v1
• Date: Sun, 22 Jan 2023 04:49:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-24 15:03:15.217976
• Title: Resource-constrained FPGA Design for Satellite Component Feature Extraction
• Title（参考訳）: 衛星成分特徴抽出のための資源制約FPGA設計
• Authors: Andrew Ekblad and Trupti Mahendrakar and Ryan T. White and Markus Wilde and Isaac Silver and Brooke Wheeler
• Abstract要約: 本研究では,資源制約付きFPGA上に展開可能なニューラルネットワークに基づく物体検出アルゴリズムを提案する。 ハードウェア・イン・ザ・ループの実験はフロリダ工科大学のORION Maneuver Kinematics Simulatorで行われた。 その結果、FPGAの実装によりスループットが向上し、同等の精度を維持しながらレイテンシが低下することがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The effective use of computer vision and machine learning for on-orbit applications has been hampered by limited computing capabilities, and therefore limited performance. While embedded systems utilizing ARM processors have been shown to meet acceptable but low performance standards, the recent availability of larger space-grade field programmable gate arrays (FPGAs) show potential to exceed the performance of microcomputer systems. This work proposes use of neural network-based object detection algorithm that can be deployed on a comparably resource-constrained FPGA to automatically detect components of non-cooperative, satellites on orbit. Hardware-in-the-loop experiments were performed on the ORION Maneuver Kinematics Simulator at Florida Tech to compare the performance of the new model deployed on a small, resource-constrained FPGA to an equivalent algorithm on a microcomputer system. Results show the FPGA implementation increases the throughput and decreases latency while maintaining comparable accuracy. These findings suggest future missions should consider deploying computer vision algorithms on space-grade FPGAs.
• Abstract（参考訳）: 軌道上のアプリケーションに対するコンピュータビジョンと機械学習の効果的な利用は、限られたコンピューティング能力によって妨げられ、それゆえ性能が制限されている。 ARMプロセッサを用いた組み込みシステムは許容されるが性能が低いことが示されているが、最近のスペースグレードのフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)は、マイクロコンピュータシステムの性能を上回る可能性を示している。 本研究では、資源制約のあるFPGA上に展開可能なニューラルネットワークベースの物体検出アルゴリズムを用いて、軌道上の非協調衛星のコンポーネントを自動的に検出する手法を提案する。 フロリダ工科大学の orion maneuver kinematics simulator でハードウェア・イン・ザ・ループ実験を行い、小型のリソース制約付きfpga上にデプロイされた新しいモデルの性能をマイクロコンピュータシステム上の同等のアルゴリズムと比較した。 その結果、FPGAの実装によりスループットが向上し、同等の精度を維持しながらレイテンシが低下することがわかった。 これらの結果は、将来のミッションはコンピュータビジョンアルゴリズムをスペースグレードfpgaに配置することを検討するべきであることを示唆している。

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