タッチダウン！ NASAのパーサヴィアランスローバーがザイリンクスFPGAを搭載して火星に着陸

こんにちは、MARS…NASA とジェット推進研究所 (JPL) の素晴らしいエンジニアと科学者の皆様、18 年 2021 月 XNUMX 日の火星のジェゼロ クレーターへのタッチダウン成功おめでとうございます!私たちは、着陸探査機に搭載されたザイリンクス FPGA と、歴史的な最初の画像の画像処理最適化を実行するビジョン プロセッサーを含む機器を使用して、このミッションに参加できることを非常に誇りに思っています。

2020年7月、NASAはパーサヴィアランス探査機ミッションを開始し、居住可能な状態の兆候を探り、生体特徴を探索し、将来の火星サンプル帰還ミッションや有人探査に備えてサンプルを収集した。そしてXNUMXか月後の今、パーサヴィアランスはジェゼロ・クレーターへの着陸に成功した。 。

パーサヴィアランス探査車のビジョン コンピューティング エレメント (VCE) には、火星表面での着陸ナビゲーションと自動運転を支援する FPGA ベースのハードウェア アクセラレータが組み込まれています。当社の耐放射線性 Virtex-5QV (SIRF) は、コンピュータ ビジョン アクセラレータ カード (CVAC) の再プログラム可能なビジュアル プロセッサとして機能し、画像の修正、フィルタリング、検出、マッチングなどの特定のステレオおよびビジュアル タスクを高速化するために使用されます。また、一部の機器には、マース サイエンス ラボ (MSL) アーキテクチャに基づいたデジタル ボックス内で放射線耐性のある Virtex-II FPGA (XQR2V3000) を使用するマルチスペクトル立体イメージング機器である Mastcam-Z も含まれています。 Habitable Environmentals with Raman & Luminescent for Organics and Chemicals (SHERLOC) 分光計。XQR2V3000 FPGA を組み込んだカメラ システムを備えた MAHLI を使用します。

図 1: パーサヴィアランス ローバー (出典: NASA)

図 2: Vision Compute 要素 (出典: EEJournal)。ザイリンクスにとってこれは火星への最初のミッションではありません。 NASA のオポチュニティ探査車ミッションは、設計期間がわずか 13 火星日であることを意図していたにもかかわらず、地球年 2019 年間の火星の表面探査を経て、15 年 90 月 XNUMX 日に終了しました。 NASA の火星探査プログラムは、これまでで最も成功した惑星間探査ミッションの XNUMX つです。私たちは JPL のチームを祝福し、ザイリンクスをこれらの歴史的な使命の一部にしてくれたことに感謝します。

過去には何があるのか​​？

図 3: MER の機会 (出典: NASA)

NASA の火星探査車 (MER) ミッションには、「スピリット」と「オポチュニティ」という 90 台の火星探査車が関与しました。彼らは火星の水源を求めて惑星を探索するように設計されました。 7 日間持続する予定だった探査車は、スピリットは 20 年以上 (15 倍長く)、オポチュニティは 55 年 (XNUMX 倍長く) 持続し、皆の期待を上回りました。どちらも、惑星の地質構成に関する貴重な情報を返してくれました。

太陽光発電で動作するように設計されたこれらの驚異的な MER を作成する際、JPL チームは、設計時点で宇宙グレードの最先端の FPGA テクノロジである放射線耐性のある Xilinx® Virtex®-4 FPGA を両方のモジュールに使用しました。火星探査機の着陸と地上での運用。具体的には、XQVR4062 FPGA が各 MER 着陸船に組み込まれ、探査機の多段階降下および着陸手順中に技術者が操作のさまざまな段階で爆発物を起動する際の重要な火工品操作を制御しました。 NASA のエンジニアは、MER の精巧な発火シーケンスをミリ秒単位で調整する Lander Pyro Switch Interface システムの中心に FPGA を使用しました。さらに、NASA は MER モーター制御委員会でも XQVR1000 を使用しました。MER モーター制御委員会は、車輪、ステアリング、アーム、カメラ、さまざまな計器類のモーターを監督し、探査車が惑星のしばしばシルトのような表面を移動し、さまざまな障害物を乗り越えることを可能にします。

図 4: MSL Curiosity (出典: NASA)

次に火星へ向かう探査機、マーズ サイエンス ラボ (MSL)、別名「キュリオシティ」は 2011 年に打ち上げられ、352 か月かけて 2 億 8 万マイルの旅をしました。原子力で動作するように設計されており、今も火星の地表を航行し、火星がかつて微生物生命体を支えていたかどうかを確認しようとしている。当初は XNUMX 年間のミッション向けに設計されましたが、この探査車は XNUMX 年以上経った今でも稼働しており、おそらく今後何年もその調子を維持し続けるでしょう。

ザイリンクスの宇宙グレード製品は、探査機上で MAHLI (イメージャ)、ChemCam (リモート センシング機器)、Electra-Lite (通信)、MALIN (プロセッサ) などの主要な機器システムを実現します。探査機のロボット アーム上のカメラである Mars Hand Lens Imager (MAHLI) が画像を取得する一方、MALIN システムは、すべての搭載カメラからの画像を処理するバックエンド画像処理ボックスで構成されています。ザイリンクスの Virtex®-II (XQR2V3000) 放射線耐性 FPGA は、これらのシステムにイメージ パイプラインを実装します。すべてのインターフェイス、圧縮、タイミング機能は、Virtex-II FPGA の MicroBlaze™ ソフト プロセッサ コアのロジック ペリフェラルとして実装されています。これにより、キュリオシティは 35 万マイル離れた異国の風景の驚くべき画像を送り返すことができます。 ChemCam (化学とカメラの複合体) は、ザイリンクスの耐放射線性 XQ2V1000 FPGA を使用して、元素組成と岩石と土壌の高解像度画像を提供します。

キュリオシティには、地球と通信できる X バンド送信機と受信機、および地球にデータを返すための主要な経路として機能する火星の周回衛星と通信するための UHF Electra-Lite ソフトウェア無線機などの重要な通信システムが装備されています。ザイリンクスの XQR2V3000 耐放射線性 FPGA は、これらの通信ボックスで機能し、地球への重要なリンクを提供します。

ザイリンクスは、適応可能な未来を構築するためのライセンスをお客様に提供しています。将来のミッションや科学的研究に取り組む準備はできていますか?ザイリンクスの宇宙ソリューションについては、次の Web サイトを参照してください。 https://www.xilinx.com/applications/aerospace-and-defense.html

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