Földetérés! A NASA Perseverance Roverje Xilinx FPGA-kkal a fedélzetén landol a Marson

Helló MARS… Gratulálunk a NASA és a Jet Propulsion Labs (JPL) csodálatos mérnökeinek és tudósainak a Mars Jezero-kráter 18. február 2021-i sikeres leszállásához! Nagyon büszkék vagyunk arra, hogy részesei lehetünk ennek a küldetésnek a Xilinx FPGA-kkal a lander roverben és a műszerekben, beleértve a képfeldolgozó processzort is, amely a történelmi első képek képfeldolgozási optimalizálását végzi.

2020 júliusában a NASA elindította a Perseverance rover-missziót, amely a lakható körülmények jeleit kereste, bioaláírásokat keresett, és mintákat gyűjtött a jövőbeni Mars-minta-visszatérő küldetésekhez és emberi expedíciókhoz, és most 7 hónappal később a Perseverance sikeresen landolt a Jezero-kráterben. .

A Perseverance rover Vision Compute Element (VCE) FPGA-alapú hardveres gyorsítót tartalmaz, amely segíti a leszállási navigációt és az autonóm vezetést a Mars felszínén. Sugárzásálló Virtex-5QV-jeink (SIRF) a Computer Vision Accelerator Card (CVAC) újraprogramozható vizuális processzoraként szolgálnak, amellyel bizonyos sztereó és vizuális feladatokat, például képjavítást, szűrést, észlelést és illesztést gyorsítanak fel. Néhány műszerhez tartozik még a Mastcam-Z, egy multispektrális sztereoszkópikus képalkotó műszer, amely sugárzástűrő Virtex-II FPGA-t (XQR2V3000) használ a digitális dobozban a Mars Science Lab (MSL) architektúrán, valamint a Scanning. Lakható környezetek Raman & Luminesce for Organics and Chemicals (SHERLOC) spektrométerrel, amely a MAHLI-t használja XQR2V3000 FPGA-kat tartalmazó kamerarendszerrel.

1. ábra: Perseverance Rover (Forrás: NASA)

2. ábra: Vision Compute Element (Forrás: EEJournal).A Xilinxnek nem ez az első küldetése a Marsra. A NASA Opportunity Rover küldetése 13. február 2019-án ért véget, miután 15 földi éven át kutatták a Mars felszínét, noha a tervek szerint mindössze 90 marsi napig tartottak. A NASA Mars-kutatási programja a valaha volt egyik legsikeresebb bolygóközi felderítő küldetés. Gratulálunk a JPL csapatának, és köszönjük nekik, hogy a Xilinxet e történelmi küldetések részévé tették.

Mi van a múltban?

3. ábra: MER Opportunity (Forrás: NASA)

A NASA Mars Exploration Rover (MER) küldetésében két Marsjáró vett részt: a „Spirit” és az „Opportunity”. Arra tervezték őket, hogy a bolygót vízforrások után kutatják a Marson. A 90 napos élettartamra tervezett roverek mindenki várakozását felülmúlták a Spirit 7+ éves (20X hosszabb) és az Opportunity 15 éves (55X hosszabb) élettartamával – mindkettő értékes információkat szolgáltat a bolygó geológiai összetételéről!

A napenergiával működő hihetetlen MER-ek megalkotásakor a JPL csapata sugárzástűrő Xilinx® Virtex®-4 FPGA-kat használt, amelyek a tervezés idején a legmodernebb FPGA űrtechnológiát képviselték. a Mars-járók leszállása és felszíni működése. Pontosabban, XQVR4062 FPGA-k kerültek minden MER leszállóhajóba, hogy irányítsák a döntő fontosságú pirotechnikai műveleteket a rover többfázisú süllyedése és leszállása során, amikor a mérnökök robbanóanyagot indítanak el a manőver különböző szakaszaiban. A NASA mérnökei az FPGA-kat használták a Lander Pyro Switch Interface rendszer középpontjában, amely ezredmásodpercig hangszerelte a MER-ek kidolgozott pirotechnikai sorozatát. Ezenkívül a NASA XQVR1000-eket is használt a MER Motor Control Board-ban, amely felügyeli a kerekek, a kormányzás, a karok, a kamerák és a különféle műszerek motorjait, lehetővé téve a roverek számára, hogy a bolygó gyakran iszapszerű felszínén utazzanak, és különféle akadályokat küzdjenek le.

4. ábra: MSL Curiosity (Forrás: NASA)

A következő Marsra utazó rover, a Mars Science Lab (MSL), más néven „Curiosity”, 2011-ben indult útnak, és nyolc hónapig utazott egy 352 millió mérföldes úton. Atomenergiával való működésre tervezték, de még mindig a Mars felszínén navigál, és megpróbálja kideríteni, hogy a bolygó támogatta-e valaha a mikrobiális életformát. Az eredetileg 2 éves küldetésre tervezett rover még 8 év elteltével is üzemképes, és valószínűleg még évekig is tovább fog működni.

A Xilinx űrminőségű termékei olyan kulcsfontosságú műszerrendszereket tesznek lehetővé a roveren, mint a MAHLI (imager), a ChemCam (távérzékelő műszerek), az Electra-Lite (kommunikáció) és a MALIN (processzor). A Mars Hand Lens Imager (MAHLI), a rover robotkarján található kamera képeket készít, míg a MALIN rendszer háttér képfeldolgozó dobozokból áll, amelyek az összes fedélzeti kamera képét dolgozzák fel. A Xilinx Virtex®-II (XQR2V3000) sugárzástűrő FPGA-ja valósítja meg a képfolyamokat ezekben a rendszerekben. Minden interfész, tömörítés és időzítés funkció a MicroBlaze™ soft processzormag logikai perifériájaként van megvalósítva a Virtex-II FPGA-ban. Ez lehetővé teszi a Curiosity számára, hogy lenyűgöző képeket küldjön vissza egy 35 millió mérföldre lévő idegen tájról. A ChemCam (kémia és kamerakomplexum) elemi kompozíciókat és nagy felbontású képeket biztosít a kőzetekről és a talajról a Xilinx sugárzástűrő XQ2V1000 FPGA-jával.

A Curiosity jelentős telekommunikációs rendszerekkel van felszerelve, mint például az X Band adó és vevő, amely képes kommunikálni a Földdel, valamint egy UHF Electra-Lite szoftverrel definiált rádió a Mars pályáival való kommunikációhoz, amely az adatok Földre való visszatérésének elsődleges útvonalaként szolgál. A Xilinx XQR2V3000 sugárzástűrő FPGA-i ezekben a kommunikációs dobozokban szolgálnak, és kritikus kapcsolatokat biztosítanak a Föld felé.

A Xilinx engedélyt ad ügyfeleinknek arra, hogy alkalmazkodó jövőt építsenek, készen áll a jövőbeli küldetésekre és tudományos törekvésekre? Ha többet szeretne megtudni a Xilinx űrmegoldásokról, látogasson el ide https://www.xilinx.com/applications/aerospace-and-defense.html

Forrás: https://forums.xilinx.com/t5/Xilinx-Xclusive-Blog/Touchdown-NASA-s-Perseverance-Rover-Lands-on-Mars-with-Xilinx/ba-p/1209732