Приземлення! Ровер "Наполегливість" НАСА приземляється на Марс із ПЛІС Xilinx на борту

Привіт, МАРС… Вітаємо дивовижних інженерів і вчених із NASA та Jet Propulsion Labs (JPL) із успішним приземленням кратера Марс Джезеро 18 лютого 2021 року! Ми дуже пишаємося тим, що беремо участь у цій місії з FPGA Xilinx у посадковому апараті та приладах, включаючи процесор зору для оптимізації обробки зображень для перших в історії зображень.

У липні 2020 року NASA запустило місію марсохода Perseverance, яка шукала ознаки придатних для життя умов, шукала біосигнатури та збирала зразки для майбутніх місій із поверненням зразків на Марс і експедицій людей, і тепер, через 7 місяців, Perseverance успішно приземлився в кратері Джезеро. .

Марсохід Perseverance містить апаратний прискорювач на основі FPGA у своєму Vision Compute Element (VCE), який допоможе в навігації при посадці та автономному керуванні поверхнею Марса. Наші радіаційно-захищені Virtex-5QV (SIRF) служать перепрограмованим візуальним процесором у карті прискорення комп’ютерного зору (CVAC), яка використовується для прискорення певних стерео- та візуальних завдань, таких як виправлення зображень, фільтрація, виявлення та узгодження. До деяких інструментів також включено Mastcam-Z, багатоспектральний стереоскопічний інструмент для отримання зображень, який використовує стійку до випромінювання FPGA Virtex-II (XQR2V3000) у цифровій коробці на основі архітектури Mars Science Lab (MSL), а також Scanning Житлові середовища зі спектрометром раманівського розсіювання та люмінесценції для органіки та хімікатів (SHERLOC), який використовує MAHLI із системою камер, що включає XQR2V3000 FPGA.

Рисунок 1: Марсохід Perseverance (Джерело: NASA)

Рисунок 2: Елемент Vision Compute (Джерело: EEJournal).Це не перша місія Xilinx на Марс. Місія NASA Opportunity Rover завершилася 13 лютого 2019 року після дослідження поверхні Марса протягом 15 земних років, хоча планувалося, що проект триватиме лише 90 марсіанських днів. Програма дослідження Марса НАСА є однією з найуспішніших міжпланетних дослідницьких місій. Ми вітаємо команду JPL і дякуємо їм за участь Xilinx у цих історичних місіях.

Що в минулому?

Рисунок 3: Можливість MER (Джерело: NASA)

У місії NASA Mars Exploration Rover (MER) брали участь два марсоходи: «Спіріт» і «Оппортьюніті». Вони були розроблені для дослідження планети в пошуках джерел води на Марсі. Планувалося, що марсоходи триватимуть 90 днів, але вони перевершили всі очікування: Spirit тривав 7+ ​​років (у 20 разів довше) і Opportunity — 15 років (у 55 разів довше) — обидва повертають цінну інформацію про геологічний склад планети!

У створенні цих неймовірних MER, розроблених для роботи від сонячної енергії, команда JPL використовувала стійкі до випромінювання Xilinx® Virtex®-4 FPGA, найсучасніші технології космічного класу FPGA на момент розробки, для обох посадка та робота на поверхні марсоходів. Зокрема, XQVR4062 FPGA встановлено в кожен посадковий корабель MER, щоб контролювати важливі піротехнічні операції під час багатофазної процедури спуску та посадки марсохода, коли інженери запускають вибухівку на різних етапах маневру. Інженери NASA використовували FPGA в основі системи інтерфейсу Lander Pyro Switch Interface, яка організувала складну піротехнічну послідовність MER з точністю до мілісекунди. Крім того, NASA також використовувало XQVR1000 у платі керування двигуном MER, яка контролює двигуни для коліс, рульового управління, зброї, камер і різного приладдя, що дозволяє марсоходам подорожувати поверхнею планети, часто схожою на мул, і долати різні перешкоди.

Рисунок 4: MSL Curiosity (Джерело: NASA)

Наступний марсохід, який відправиться на Марс, Марсіанська наукова лабораторія (MSL), також відомий як «К’юріосіті», був запущений у 2011 році та пройшов вісім місяців у подорожі довжиною 352 мільйони миль. Розроблений для роботи на ядерній енергії, він все ще рухається поверхнею Марса, намагаючись з’ясувати, чи була на планеті коли-небудь мікробна форма життя. Спочатку розроблений для 2-річної місії, марсохід все ще функціонує та продовжує працювати через 8+ років і, ймовірно, продовжуватиме це робити протягом наступних років.

Продукція космічного класу Xilinx підтримує такі ключові інструментальні системи, як MAHLI (телевізори), ChemCam (прилади дистанційного зондування), Electra-Lite (зв’язок) і MALIN (процесор) на марсоході. Mars Hand Lens Imager (MAHLI), камера на роботі марсохода, отримує зображення, тоді як система MALIN складається з блоків обробки зображень, які обробляють зображення з усіх бортових камер. Радіаційостійкі ПЛІС Virtex®-II (XQR2V3000) Xilinx реалізують у цих системах конвеєри зображення. Усі функції інтерфейсу, стиснення та синхронізації реалізовані як периферійні логічні пристрої ядра програмного процесора MicroBlaze™ у FPGA Virtex-II. Це дозволяє Curiosity надсилати приголомшливі зображення інопланетного ландшафту, який знаходиться на відстані 35 мільйонів миль. ChemCam (Chemistry and Camera Complex) забезпечує елементарні композиції та зображення високої роздільної здатності гірських порід і ґрунту за допомогою стійкої до радіації XQ2V1000 FPGA Xilinx.

Curiosity оснащений важливими телекомунікаційними системами, такими як передавач і приймач X Band, які можуть зв’язуватися із Землею, а також програмним радіостанцією UHF Electra-Lite для зв’язку з орбітальними апаратами Марса, які служать основним шляхом для повернення даних на Землю. Радіаційостійкі ПЛІС Xilinx XQR2V3000 служать у цих комунікаційних блоках, забезпечуючи критичні зв’язки із Землею.

Xilinx дає нашим клієнтам ліцензію на проектування адаптованого майбутнього. Чи готові ВИ до майбутніх місій і наукових пошуків? Щоб дізнатися про космічні рішення Xilinx, відвідайте сайт https://www.xilinx.com/applications/aerospace-and-defense.html

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