Gol! NASA'nın Perseverance Rover, Gemide Xilinx FPGA'ları ile Mars'a İndi

Hello MARS…Congratulations to the amazing engineers and scientists at NASA and Jet Propulsion Labs (JPL) for a successful touchdown on the Mars Jezero Crater on February 18, 2021! We are so proud to be part of this mission with Xilinx FPGAs in the lander rover and instruments, including the vision processor to perform image processing optimization for the historic first images.

Temmuz 2020'de NASA, yaşanabilir koşullara dair işaretler arayan, biyo-imzalar arayan ve gelecekteki Mars-örnek-dönüş misyonları ve insan keşifleri için örnekler toplayan Perseverance gezici misyonunu başlattı ve şimdi 7 ay sonra, Perseverance Jezero Krateri'ne başarıyla indi. .

Azim gezici, Mars yüzeyinde iniş navigasyonuna ve otonom sürüşe yardımcı olacak Vision Compute Element (VCE) içinde FPGA tabanlı bir donanım hızlandırıcı içerir. Radyasyonla Sertleştirilmiş Virtex-5QV'lerimiz (SIRF), görüntü düzeltme, filtreleme, algılama ve eşleştirme gibi belirli stereo ve görsel görevleri hızlandırmak için kullanılan Computer Vision Accelerator Card'da (CVAC) yeniden programlanabilir görsel işlemci görevi görür. Bazı cihazlarda ayrıca Mars Bilim Laboratuvarı (MSL) mimarisine dayalı dijital kutuda radyasyona dayanıklı Virtex-II FPGA (XQR2V3000) kullanan multispektral bir stereoskopik görüntüleme cihazı olan Mastcam-Z ve Tarama XQR2V3000 FPGA'ları içeren bir kamera sistemi ile MAHLI kullanan Organikler ve Kimyasallar için Raman & Lüminesans (SHERLOC) spektrometresi ile Yaşanabilir Ortamlar.

Şekil 1: Perseverance Rover (Kaynak: NASA)

Şekil 2: Vision Compute Element (Kaynak: EEJournal).Bu, Xilinx'in Mars'a ilk görevi değil. NASA'nın Opportunity Rover Misyonu, tasarımın sadece 13 Mars günü sürmesi amaçlanmış olsa da, 2019 dünya yılı boyunca Mars yüzeyini keşfettikten sonra 15 Şubat 90'da sona erdi. NASA'nın Mars Keşif Programı, şimdiye kadarki en başarılı gezegenler arası keşif görevlerinden biridir. JPL ekibini tebrik ediyor ve Xilinx'i bu tarihi görevlerin bir parçası haline getirdikleri için onlara teşekkür ediyoruz.

Geçmişte ne var?

Şekil 3: MER Fırsatı (Kaynak: NASA)

NASA'nın Mars Keşif Gezgini (MER) görevi iki Mars gezgini içeriyordu: “Ruh” ve “Fırsat”. Mars'taki su kaynakları için gezegeni keşfetmek için tasarlandılar. 90 gün sürmesi planlanan geziciler, 7+ yıl (20 kat daha uzun) süren Spirit ve 15 yıl (55 kat daha uzun) süren Fırsat ile herkesin beklentilerini aştı - her ikisi de gezegenin jeolojik bileşimi hakkında değerli bilgiler veriyor!

JPL ekibi, güneş enerjisiyle çalışmak üzere tasarlanan bu inanılmaz MER'leri yaratırken, her ikisi için de tasarım zamanında FPGA uzay-sınıf teknolojisinde son teknoloji olan radyasyona dayanıklı Xilinx® Virtex®-4 FPGA'ları kullandı. Mars gezicilerinin iniş ve yüzey operasyonları. Spesifik olarak, XQVR4062 FPGA'lar, bir gezicinin çok aşamalı iniş ve iniş prosedürü sırasında, mühendisler manevranın çeşitli aşamaları için patlayıcıları tetiklediğinde önemli piroteknik operasyonları kontrol etmek için her MER çıkarma gemisine girdi. NASA mühendisleri, MER'lerin ayrıntılı piroteknik dizisini milisaniyeye kadar düzenleyen Lander Pyro Switch Interface sisteminin kalbinde FPGA'ları kullandılar. Ayrıca NASA, tekerlekler, direksiyon, kollar, kameralar ve çeşitli enstrümantasyon için motorları denetleyen MER Motor Kontrol Panosu'nda XQVR1000'leri de kullandı ve gezicilerin gezegenin genellikle silt benzeri yüzeyinde seyahat etmesini ve çeşitli engelleri aşmasını sağladı.

Şekil 4: MSL Merak (Kaynak: NASA)

Mars'a seyahat edecek bir sonraki gezgin olan Mars Bilim Laboratuvarı (MSL), diğer adıyla “Curiosity” 2011'de başlatıldı ve 352 milyon millik bir yolculukta sekiz ay boyunca seyahat etti. Nükleer enerjiyle çalışacak şekilde tasarlanan bu sistem, hala Mars yüzeyinde geziniyor ve gezegenin mikrobiyal yaşam biçimini destekleyip desteklemediğini tespit etmeye çalışıyor. Başlangıçta 2 yıllık bir görev için tasarlanmış olan gezici, 8+ yıl sonra hala çalışır durumda ve güçlü bir şekilde devam ediyor ve muhtemelen önümüzdeki yıllarda da bunu yapmaya devam edecek.

Xilinx uzay sınıfı ürünleri, gezici üzerinde MAHLI (görüntüleyici), ChemCam (uzaktan algılama cihazları), Electra-Lite (iletişim) ve MALIN (işlemci) gibi temel enstrüman sistemlerini etkinleştirir. Gezici robot kolundaki bir kamera olan Mars El Lens Görüntüleyici (MAHLI), görüntüleri alırken MALIN sistemi, tüm yerleşik kameralardan gelen görüntüleri işleyen arka uç görüntü işleme kutularından oluşur. Xilinx'in Virtex®-II (XQR2V3000) Radyasyon Toleranslı FPGA'ları, bu sistemlerde görüntü ardışık düzenlerini uygular. Tüm arayüz, sıkıştırma ve zamanlama işlevleri, Virtex-II FPGA'da bir MicroBlaze™ yumuşak işlemci çekirdeğinin mantık çevre birimleri olarak uygulanır. Bu, Curiosity'nin 35 milyon mil uzaktaki bir uzaylı manzarasının çarpıcı görüntülerini geri göndermesini sağlar. ChemCam (Kimya ve Kamera Kompleksi), Xilinx'in radyasyona dayanıklı XQ2V1000 FPGA'sını kullanarak kaya ve toprağın temel kompozisyonlarını ve yüksek çözünürlüklü görüntülerini sağlar.

Curiosity, Dünya ile iletişim kurabilen X Band vericisi ve alıcısı gibi önemli telekomünikasyon sistemleri ve Dünya'ya veri dönüşü için birincil yol olarak hizmet veren Mars'ın yörüngeleri ile iletişim kurmak için UHF Electra-Lite yazılım tanımlı bir radyo ile donatılmıştır. Xilinx'in XQR2V3000 radyasyona dayanıklı FPGA'leri bu iletişim kutularında hizmet vererek Dünya'ya geri dönüş kritik bağlantılar sağlar.

Xilinx, müşterilerimize uyarlanabilir bir gelecek tasarlamaları için bir lisans verir, gelecekteki görevlere ve bilimsel arayışlara hazır mısınız? Xilinx uzay çözümleri hakkında bilgi edinmek için şu adresi ziyaret edin: https://www.xilinx.com/applications/aerospace-and-defense.html

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