접지! NASA의 Perseverance Rover, Xilinx FPGA를 탑재한 화성 착륙

안녕하세요 MARS...18년 2021월 XNUMX일 화성 제제로 분화구에 성공적으로 착륙한 NASA와 제트 추진 연구소(JPL)의 놀라운 엔지니어와 과학자들에게 축하의 인사를 전합니다! 우리는 역사적인 첫 번째 이미지에 대한 이미지 처리 최적화를 수행하기 위한 비전 프로세서를 포함하여 착륙선 및 장비에 Xilinx FPGA를 사용하여 이 임무에 참여하게 된 것을 매우 자랑스럽게 생각합니다.

2020년 7월 NASA는 거주 가능한 조건의 징후를 찾고 생체 신호를 검색하며 향후 화성 샘플 반환 임무 및 인간 탐험을 위한 샘플을 수집하는 Perseverance 로버 임무를 시작했으며 현재 XNUMX개월 후 Perseverance는 Jezero Crater에 성공적으로 착륙했습니다. .

Perseverance 로버의 VCE(Vision Compute Element)에는 FPGA 기반 하드웨어 가속기가 포함되어 있어 화성 표면에서 탐색 및 자율 주행을 지원합니다. 당사의 SIRF(방사선 경화 Virtex-5QV)는 이미지 수정, 필터링, 감지 및 일치와 같은 특정 스테레오 및 시각적 작업을 가속화하는 데 사용되는 CVAC(Computer Vision Accelerator Card)에서 재프로그래밍 가능한 시각적 프로세서 역할을 합니다. 또한 일부 장비에는 MSL(Mars Science Lab) 아키텍처를 기반으로 하는 디지털 상자에 내방사선 Virtex-II FPGA(XQR2V3000)를 사용하는 다중 스펙트럼 입체 영상 장비인 Mastcam-Z가 포함되어 있습니다. XQR2V3000 FPGA가 통합된 카메라 시스템과 함께 MAHLI를 사용하는 SHERLOC(Raman & Luminescence for Organics and Chemicals) 분광계가 있는 거주 가능한 환경.

그림 1: Perseverance Rover(출처: NASA)

그림 2: Vision Compute 요소(출처: EEJournal).자일링스의 화성 탐사는 이번이 처음이 아니다. NASA의 Opportunity Rover Mission은 13일 동안만 지속되도록 설계되었음에도 불구하고 2019년 동안 화성 표면을 탐사한 후 15년 90월 XNUMX일에 종료되었습니다. NASA의 화성 탐사 프로그램은 가장 성공적인 행성간 탐사 임무 중 하나입니다. 우리는 JPL의 팀을 축하하고 Xilinx를 이러한 역사적인 임무의 일부로 만든 것에 대해 감사합니다.

과거에는 무엇이 있습니까?

그림 3: MER 기회(출처: NASA)

NASA의 화성 탐사 로버(MER) 임무에는 두 대의 화성 탐사선인 "스피릿(Spirit)"과 "오퍼튜니티(Opportunity)"가 포함되었습니다. 그들은 화성의 수원을 찾기 위해 행성을 탐험하도록 설계되었습니다. 90일 동안 지속되도록 계획된 탐사선은 스피릿이 7년 이상(20배 이상) 지속되고 기회가 15년 동안(55배 이상) 지속되어 모두의 기대를 뛰어 넘었습니다. 둘 다 행성의 지질학적 구성에 대한 귀중한 정보를 제공했습니다!

JPL 팀은 태양광 발전에서 실행되도록 설계된 이 놀라운 MER을 생성할 때 설계 당시 FPGA 우주 등급 기술의 최첨단인 내방사선성 Xilinx® Virtex®-4 FPGA를 두 가지 모두에 사용했습니다. 화성 탐사선의 착륙과 지상 작전. 특히 XQVR4062 FPGA는 로버의 다단계 하강 및 착륙 절차 동안 엔지니어가 기동의 다양한 단계에서 폭발물을 발사할 때 중요한 불꽃 작동을 제어하기 위해 각 MER 착륙정에 장착되었습니다. NASA 엔지니어들은 MER의 정교한 불꽃 시퀀스를 밀리초 단위로 조정한 Lander Pyro Switch Interface 시스템의 핵심에 FPGA를 사용했습니다. 또한 NASA는 바퀴, 조향 장치, 암, 카메라 및 다양한 계측용 모터를 감독하는 MER 모터 제어 보드에 XQVR1000을 사용하여 로버가 종종 미사 같은 행성의 표면을 여행하고 다양한 장애물을 통과할 수 있도록 했습니다.

그림 4: MSL Curiosity(출처: NASA)

화성으로 여행 할 다음 탐사선 인 "Curiosity"라고도 알려진 Mars Science Lab (MSL)은 2011 년에 시작되어 352 개월 동안 2 만 마일을 여행했습니다. 원자력으로 작동하도록 설계된이 행성은 여전히 ​​화성 표면을 항해하고 있으며 행성이 미생물 생명체를 지원했는지 확인하려고합니다. 처음에 8 년 미션을 위해 설계된이 로버는 여전히 작동 중이며 XNUMX 년 이상이 지난 후에도 강세를 보이고 있으며 앞으로도 계속 그렇게 할 것입니다.

Xilinx 우주 등급 제품을 사용하면 로버에서 MAHLI(이미저), ChemCam(원격 감지 기기), Electra-Lite(통신) 및 MALIN(프로세서)과 같은 주요 기기 시스템을 사용할 수 있습니다. 로버의 로봇 팔에 있는 카메라인 MAHLI(Mars Hand Lens Imager)는 이미지를 수집하는 반면 MALIN 시스템은 모든 온보드 카메라의 이미지를 처리하는 백엔드 이미지 처리 상자로 구성됩니다. Xilinx의 Virtex®-II(XQR2V3000) Radiation Tolerant FPGA는 이러한 시스템에서 이미지 파이프라인을 구현합니다. 모든 인터페이스, 압축 및 타이밍 기능은 Virtex-II FPGA에서 MicroBlaze™ 소프트 프로세서 코어의 논리 주변 장치로 구현됩니다. 이를 통해 Curiosity는 35만 마일 떨어진 외계 풍경의 멋진 이미지를 보낼 수 있습니다. ChemCam(Chemistry and Camera Complex)은 Xilinx의 내방사선 XQ2V1000 FPGA를 사용하여 암석과 토양의 원소 조성과 고해상도 이미지를 제공합니다.

Curiosity에는 지구와 통신 할 수있는 X Band 송신기 및 수신기와 같은 중요한 통신 시스템과 지구로 데이터가 반환되는 주요 경로 역할을하는 화성의 궤도와 통신하기위한 UHF Electra-Lite 소프트웨어 정의 라디오가 장착되어 있습니다. Xilinx의 XQR2V3000 내 방사선 FPGA는 이러한 통신 박스에서 작동하여 지구로의 중요한 링크를 제공합니다.

Xilinx는 고객에게 적응 가능한 미래를 설계할 수 있는 라이선스를 제공합니다. 미래의 임무와 과학적 추구를 위한 준비가 되셨습니까? Xilinx 우주 솔루션에 대해 알아보려면 다음을 방문하십시오. https://www.xilinx.com/applications/aerospace-and-defense.html

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