טאצ'דאון! רובר ההתמדה של נאס"א נוחת על מאדים עם FPGA של Xilinx על סיפונה

שלום מארס ... מזל טוב למהנדסים ולמדענים המדהימים במעבדות נאס"א ובמעבד ההנעה סילונית (JPL) לטאצ'דאון מוצלח במכתש ג'סרו מאדים ב- 18 בפברואר 2021! אנו כל כך גאים להיות חלק ממשימה זו עם מכשירי FPGA של Xilinx ברובר הניידים ובכלים, כולל מעבד הראייה לביצוע אופטימיזציה של עיבוד תמונה עבור התמונות הראשונות ההיסטוריות.

ביולי 2020, נאס"א השיקה את משימת הרובר Perseverance, שחיפשה סימנים של תנאים ראויים למגורים, חיפוש אחר חתימות ביולוגיות, ואיסוף דגימות למשימות עתידיות של מאדים-דגימות-החזרה ומשלחות אנושיות וכעת 7 חודשים לאחר מכן, Perseverance נחתה בהצלחה במכתש Jezero .

הרובר Perseverance כולל מאיץ חומרה מבוסס FPGA ב-Vision Compute Element (VCE) שיסייע בניווט נחיתה ובנהיגה אוטונומית על פני השטח של מאדים. Virtex-5QV (SIRF) שלנו משמשים כמעבד החזותי הניתן לתכנות מחדש בכרטיס ה-Computer Vision Accelerator (CVAC) המשמש להאצת משימות סטריאו וחזותיות מסוימות כמו תיקון תמונה, סינון, זיהוי והתאמה. כמו כן, כלול בחלק מהמכשירים את Mastcam-Z, מכשיר הדמיה סטריאוסקופי רב-ספקטרלי, המשתמש ב-Virtex-II FPGA (XQR2V3000) עמיד לקרינה בקופסה הדיגיטלית המבוססת על ארכיטקטורת Mars Science Lab (MSL), והסריקה סביבות מגורים עם ספקטרומטר Raman & Luminescence for Organics and Chemicals (SHERLOC), המשתמש ב-MAHLI עם מערכת מצלמות המשלבת את XQR2V3000 FPGAs.

איור 1: Perseverance Rover (מקור: נאס"א)

איור 2: Vision Compute Element (מקור: EEJournal).זו לא המשימה הראשונה של Xilinx למאדים. משימת ה-Opportunity Rover של נאס"א הגיעה לסיומה ב-13 בפברואר 2019, לאחר שחקרה את פני מאדים במשך 15 שנות כדור הארץ, למרות שהתכנון היה אמור להימשך רק 90 ימי מאדים. תוכנית חקר מאדים של נאס"א היא אחת ממשימות החקירה הבין-כוכביות המוצלחות ביותר אי פעם. אנו מברכים את הצוות ב-JPL ומודים להם על שהפכו את Xilinx לחלק מהמשימות ההיסטוריות הללו.

מה יש בעבר?

איור 3: הזדמנות MER (מקור: נאס"א)

משימת ה-Mars Exploration Rover (MER) של נאס"א כללה שני רוברים של מאדים: "Spirit" ו-"Opportunity". הם תוכננו לחקור את כדור הארץ עבור מקורות מים על מאדים. המתוכנן להימשך 90 יום, הרוברים עלו על הציפיות של כולם עם Spirit שנמשך 7+ שנים (פי 20 יותר) ו-Opportunity שנמשכו 15 שנים (פי 55 יותר) - שניהם מחזירים מידע רב ערך על ההרכב הגיאולוגי של כדור הארץ!

ביצירת ה-MERs המדהימים הללו, שתוכננו לפעול על אנרגיה סולארית, צוות JPL השתמש ב-Xilinx® Virtex®-4 FPGA עמידים לקרינה, חדישים בטכנולוגיית FPGA בדרגת חלל בזמן התכנון, עבור שניהם. הנחיתה והפעולה על פני השטח של רוברי מאדים. באופן ספציפי, XQVR4062 FPGAs נכנסו לכל כלי נחיתה של MER כדי לשלוט בפעולות הפירוטכניות החיוניות במהלך הליך הירידה והנחיתה הרב-פאזי של רובר, כאשר המהנדסים מפעילים חומרי נפץ לשלבים שונים של התמרון. מהנדסי נאס"א השתמשו ב-FPGAs בלב מערכת ה-Lander Pyro Switch Interface, שתיצרה את הרצף הפירוטכני המשוכלל של ה-MERs עד אלפית השנייה. בנוסף, נאס"א השתמשה גם ב-XQVR1000s בלוח הבקרה המוטורי של MER, המפקח על המנועים של הגלגלים, ההיגוי, הזרועות, המצלמות והמכשור השונות, מה שמאפשר לרוברים לנסוע על פני השטח דמויי הסחף של כדור הארץ ולעבור על מכשולים שונים.

איור 4: MSL Curiosity (מקור: נאס"א)

הרובר הבא שייסע למאדים, מעבדת המדע של מאדים (MSL), המכונה "Curiosity", הושק ב-2011 ונסע במשך שמונה חודשים במסע של 352 מיליון מייל. תוכנן לפעול על כוח גרעיני, הוא עדיין מנווט על פני השטח של מאדים, מנסה לברר אם כוכב הלכת תמך אי פעם בצורת חיים מיקרוביאלית. הרובר תוכנן בתחילה עבור משימה של שנתיים, והוא עדיין פעיל ועומד בעוצמה 2+ שנים מאוחר יותר וככל הנראה ימשיך לעשות זאת במשך שנים רבות.

מוצרי Xilinx בדרגת חלל מאפשרים מערכות מכשיר מפתח כמו MAHLI (אימג'ר), ChemCam (מכשירי חישה מרחוק), Electra-Lite (תקשורת) ו-MALIN (מעבד) על הרובר. Mars Hand Lens Imager (MAHLI), מצלמה על הזרוע הרובוטית של הרובר, רוכשת תמונות, בעוד שמערכת MALIN מורכבת מתיבות עיבוד תמונה עורפיות המעבדות תמונות מכל המצלמות המשולבות. FPGAs עמיד לקרינה Virtex®-II (XQR2V3000) של Xilinx מיישם את צינורות התמונה במערכות אלו. כל פונקציות הממשק, הדחיסה והתזמון מיושמות כציוד היקפי לוגי של ליבת מעבד MicroBlaze™ ב-Virtex-II FPGA. זה מאפשר ל-Curiosity לשלוח בחזרה תמונות מדהימות של נוף חייזר שנמצא במרחק של 35 מיליון מיילים משם. ChemCam (קומפלקס כימיה ומצלמה) מספקת קומפוזיציות יסוד ותמונות ברזולוציה גבוהה של סלע ואדמה באמצעות XQ2V1000 FPGA עמיד לקרינה של Xilinx.

Curiosity מצוידת במערכות תקשורת משמעותיות כמו משדר ומקלט X Band שיכולים לתקשר עם כדור הארץ ורדיו UHF Electra-Lite המוגדר בתוכנה לתקשורת עם מסלולי מאדים המשמשים כנתיב העיקרי להחזרת נתונים לכדור הארץ. FPGA עמיד לקרינה XQR2V3000 של Xilinx משרתים בתיבות תקשורת אלה, ומספקים קישורים קריטיים חזרה לכדור הארץ.

Xilinx נותנת ללקוחות שלנו רישיון לתכנן עתיד שניתן להסתגל, האם אתה מוכן למשימות עתידיות ולעיסוקים מדעיים? כדי ללמוד על פתרונות החלל של Xilinx, בקר https://www.xilinx.com/applications/aerospace-and-defense.html

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