Landning! NASA: s Perseverance Rover landar på Mars med Xilinx FPGA ombord

Hej MARS ... Grattis till de fantastiska ingenjörerna och forskarna vid NASA och Jet Propulsion Labs (JPL) för en lyckad touchdown på Mars Jezero Crater den 18 februari 2021! Vi är så stolta över att vara en del av detta uppdrag med Xilinx FPGA i landerrover och instrument, inklusive visionprocessorn för att utföra optimering av bildbehandling för de historiska första bilderna.

I juli 2020 lanserade NASA roveruppdraget Perseverance, som sökte tecken på beboeliga förhållanden, letade efter biosignaturer och samlar in prover för framtida Mars-prov-returuppdrag och mänskliga expeditioner och nu 7 månader senare har Perseverance landat framgångsrikt i Jezero-kratern .

Perseverance-rovern inkluderar en FPGA-baserad hårdvaruaccelerator i sin Vision Compute Element (VCE) som kommer att hjälpa till vid landningsnavigering och autonom körning på Mars yta. Våra strålningshärdade Virtex-5QVs (SIRF) fungerar som den omprogrammerbara visuella processorn i Computer Vision Accelerator Card (CVAC) som används för att accelerera vissa stereo- och visuella uppgifter som bildkorrigering, filtrering, detektering och matchning. På några av instrumenten finns även Mastcam-Z, ett multispektralt stereoskopiskt bildinstrument, som använder en strålningstolerant Virtex-II FPGA (XQR2V3000) i digitalboxen baserad på arkitekturen Mars Science Lab (MSL), och skanningen. Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics and Chemicals (SHERLOC) spektrometer, som använder MAHLI med ett kamerasystem som innehåller XQR2V3000 FPGA.

Figur 1: Perseverance Rover (Källa: NASA)

Figur 2: Vision Compute Element (Källa: EEJournal).Detta är inte Xilinx första uppdrag till Mars. NASA:s Opportunity Rover-uppdrag avslutades den 13 februari 2019, efter att ha utforskat Mars yta i 15 jordår, även om designen var avsedd att hålla i bara 90 marsdagar. NASA:s Mars Exploration Program är ett av de mest framgångsrika interplanetära utforskningsuppdragen någonsin. Vi gratulerar teamet på JPL och tackar dem för att de gjorde Xilinx till en del av dessa historiska uppdrag.

Vad finns i det förflutna?

Figur 3: MER-möjlighet (Källa: NASA)

NASA:s Mars Exploration Rover (MER)-uppdrag involverade två Mars-rovers: "Spirit" och "Opportunity". De designades för att utforska planeten efter vattenkällor på Mars. Planerade att pågå i 90 dagar, överträffade rovers allas förväntningar med Spirit som varar i 7+ år (20X längre) och Opportunity som varar 15 år (55X längre) – båda gav värdefull information om planetens geologiska sammansättning!

När JPL-teamet skapade dessa otroliga MER, designade för att drivas på solenergi, använde JPL-teamet strålningstoleranta Xilinx® Virtex®-4 FPGA:er, toppmoderna inom FPGA-rymdklassad teknologi vid tidpunkten för designen, för både landning och drift på ytan av Mars rovers. Specifikt gick XQVR4062 FPGA in i varje MER-landningsfarkost för att kontrollera de avgörande pyrotekniska operationerna under en rovers flerfasiga nedstigning och landningsprocedur, när ingenjörerna utlöser sprängämnen för olika stadier av manövern. NASA-ingenjörer använde FPGA:erna i hjärtat av Lander Pyro Switch Interface-systemet, som orkestrerade MERs utarbetade pyrotekniska sekvens till millisekund. Dessutom använde NASA också XQVR1000s i MER Motor Control Board, som övervakar motorerna för hjulen, styrningen, armarna, kamerorna och olika instrumentering, vilket gör det möjligt för rovers att resa runt planetens ofta siltliknande yta och ta sig fram för olika hinder.

Figur 4: MSL Curiosity (Källa: NASA)

Nästa rover att resa till Mars, Mars Science Lab (MSL), aka "Curiosity", lanserades 2011 och reste i åtta månader på en 352 miljoner mil lång resa. Designad för att drivas med kärnkraft, navigerar den fortfarande på Mars yta och försöker fastställa om planeten någonsin stödde mikrobiell livsform. Ursprungligen designad för ett 2-årigt uppdrag, är rovern fortfarande i drift och går stark 8+ år senare och kommer sannolikt att fortsätta att göra det i många år framöver.

Xilinx rymdklassade produkter möjliggör nyckelinstrumentsystem som MAHLI (imager), ChemCam (fjärravkänningsinstrument), Electra-Lite (kommunikation) och MALIN (processor) på rover. Mars Hand Lens Imager (MAHLI), en kamera på roverns robotarm, tar bilder, medan MALIN-systemet består av backend bildbehandlingsboxar som behandlar bilder från alla kameror ombord. Xilinx's Virtex®-II (XQR2V3000) strålningstoleranta FPGA:er implementerar bildpipelines i dessa system. Alla funktioner för gränssnitt, komprimering och timing är implementerade som logisk kringutrustning för en MicroBlaze™ mjukprocessorkärna i Virtex-II FPGA. Detta gör det möjligt för Curiosity att skicka tillbaka fantastiska bilder av ett främmande landskap som är 35 miljoner miles bort. ChemCam (Chemistry and Camera Complex) tillhandahåller elementära kompositioner och högupplösta bilder av sten och jord med hjälp av Xilinx strålningstoleranta XQ2V1000 FPGA.

Curiosity är utrustad med betydande telekommunikationssystem som X Band-sändaren och mottagaren som kan kommunicera med jorden och en UHF Electra-Lite mjukvarudefinierad radio för att kommunicera med Mars orbiters som fungerar som den primära vägen för dataåtergång till jorden. Xilinx XQR2V3000 strålningstoleranta FPGA:er tjänar i dessa kommunikationsboxar och ger viktiga länkar tillbaka till jorden.

Xilinx ger våra kunder en licens att skapa en anpassningsbar framtid, är DU redo för framtida uppdrag och vetenskapliga sysselsättningar? För att lära dig mer om Xilinx rymdlösningar, besök https://www.xilinx.com/applications/aerospace-and-defense.html

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