Touchdown! NASA-jev Perseverance Rover pristane na Marsu z Xilinx FPGA na krovu

Pozdravljen MARS ... Čestitke neverjetnim inženirjem in znanstvenikom pri Nasi in Jet Propulsion Labs (JPL) za uspešen dotik kraterja Mars Jezero 18. februarja 2021! Tako smo ponosni, da smo del te misije z moduli Xilinx FPGA v pristajalnem roverju in instrumenti, vključno s procesorjem vida za izvedbo optimizacije obdelave slik za prve zgodovinske slike.

Julija 2020 je NASA začela misijo roverja Perseverance, ki je iskala znake bivalnih razmer, iskala biološke podpise in zbirala vzorce za prihodnje misije vračanja vzorcev na Mars in človeške ekspedicije, zdaj pa je 7 mesecev kasneje Perseverance uspešno pristal v kraterju Jezero. .

Rover Perseverance vključuje strojni pospeševalnik, ki temelji na FPGA, v svojem Vision Compute Element (VCE), ki bo pomagal pri navigaciji pri pristajanju in avtonomni vožnji na površini Marsa. Naši radiacijsko utrjeni Virtex-5QV (SIRF) služijo kot reprogramabilni vizualni procesor v kartici pospeševalnika računalniškega vida (CVAC), ki se uporablja za pospeševanje nekaterih stereo in vizualnih nalog, kot so popravljanje slike, filtriranje, zaznavanje in ujemanje. Nekateri instrumenti vključujejo tudi Mastcam-Z, multispektralni stereoskopski slikovni instrument, ki uporablja Virtex-II FPGA (XQR2V3000), odporen na sevanje, v digitalni škatli, ki temelji na arhitekturi Mars Science Lab (MSL), in Scanning Bivalna okolja s spektrometrom Raman & Luminescence for Organics and Chemicals (SHERLOC), ki uporablja MAHLI s sistemom kamer, ki vključuje XQR2V3000 FPGA.

Slika 1: Perseverance Rover (Vir: NASA)

Slika 2: Vision Compute Element (Vir: EEJournal).To ni Xilinxova prva misija na Mars. Nasina misija Opportunity Rover se je končala 13. februarja 2019 po raziskovanju površja Marsa 15 zemeljskih let, čeprav naj bi načrt trajal le 90 Marsovih dni. NASA-jev program raziskovanja Marsa je ena najuspešnejših medplanetarnih raziskovalnih misij doslej. Čestitamo ekipi JPL in se jim zahvaljujemo, da je Xilinx postal del teh zgodovinskih misij.

Kaj je v preteklosti?

Slika 3: Priložnost MER (Vir: NASA)

Nasina misija Mars Exploration Rover (MER) je vključevala dva roverja Mars: "Spirit" in "Opportunity". Namenjeni so bili raziskovanju planeta za vodne vire na Marsu. Roverja, ki naj bi trajala 90 dni, sta presegla pričakovanja vseh s Spiritom, ki je trajal 7+ let (20X dlje) in Opportunity, ki je trajal 15 let (55X dlje) – oba vračata dragocene informacije o geološki sestavi planeta!

Pri ustvarjanju teh neverjetnih MER, zasnovanih za delovanje na sončno energijo, je ekipa JPL za oba uporabila FPGA Xilinx® Virtex®-4, odporne na sevanje, najsodobnejšo tehnologijo vesoljske tehnologije FPGA v času zasnove. pristajanje in delovanje na površini Marsovih roverjev. Natančneje, XQVR4062 FPGA so bili vstavljeni v vsako pristajalno plovilo MER za nadzor ključnih pirotehničnih operacij med postopkom večfaznega spuščanja in pristanka roverja, ko inženirji sprožijo eksplozive za različne stopnje manevra. Nasini inženirji so uporabili FPGA-je v središču vmesnika Lander Pyro Switch Interface, ki je do milisekunde do milisekunde natančno orkestriral izdelano pirotehnično zaporedje MER-jev. Poleg tega je NASA uporabila tudi XQVR1000 v nadzorni plošči motorja MER, ki nadzira motorje za kolesa, krmiljenje, roke, kamere in različne instrumente, kar roverjem omogoča potovanje po površini planeta, ki je pogosto mulju, in premagovanje različnih ovir.

Slika 4: MSL Curiosity (Vir: NASA)

Naslednji rover, ki bo potoval na Mars, Mars Science Lab (MSL), imenovan "Radovednost", je bil izstreljen leta 2011 in je osem mesecev potoval na 352 milijonov milj dolgem potovanju. Zasnovan za delovanje na jedrsko energijo, še vedno pluje po površju Marsa in poskuša ugotoviti, ali je planet kdaj podpiral mikrobno življenjsko obliko. Rover, ki je bil prvotno zasnovan za 2-letno misijo, je še vedno operativen in se krepi več kot 8 let pozneje in bo verjetno tako deloval še leta.

Izdelki Xilinx vesoljske kakovosti omogočajo ključne instrumentalne sisteme, kot so MAHLI (imager), ChemCam (instrumenti za daljinsko zaznavanje), Electra-Lite (komunikacije) in MALIN (procesor) na roverju. Mars Hand Lens Imager (MAHLI), kamera na robotski roki roverja, pridobiva slike, medtem ko je sistem MALIN sestavljen iz zalednih ohišij za obdelavo slik, ki obdelujejo slike iz vseh vgrajenih kamer. Xilinxovi FPGA-ji Virtex®-II (XQR2V3000), odporni na sevanje, izvajajo slikovne cevovode v teh sistemih. Vse funkcije vmesnika, stiskanja in merjenja časa so implementirane kot logična periferija jedra mehkega procesorja MicroBlaze™ v Virtex-II FPGA. To omogoča Curiosityju, da pošlje osupljive slike tuje pokrajine, ki je oddaljena 35 milijonov milj. ChemCam (Chemistry and Camera Complex) zagotavlja elementarne sestave in slike visoke ločljivosti kamnin in tal z uporabo Xilinxove XQ2V1000 FPGA, odporne na sevanje.

Curiosity je opremljen s pomembnimi telekomunikacijskimi sistemi, kot sta oddajnik in sprejemnik X Band, ki lahko komunicirata z Zemljo, ter programsko definiran radio UHF Electra-Lite za komunikacijo z Marsovimi orbiterji, ki služijo kot primarna pot za vračanje podatkov na Zemljo. Xilinxovi FPGA-ji XQR2V3000, odporni na sevanje, služijo v teh komunikacijskih ohišjih in zagotavljajo kritične povezave nazaj na Zemljo.

Xilinx daje našim strankam licenco za projektiranje prilagodljive prihodnosti, ali ste pripravljeni na prihodnje misije in znanstvena prizadevanja? Če želite izvedeti več o vesoljskih rešitvah Xilinx, obiščite https://www.xilinx.com/applications/aerospace-and-defense.html

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