NASA's DLC:een geavanceerde datapadarchitectuur die real-time ruimtevaartuiglanding mogelijk maakt

Johnson Space Center, Houston, Texas

Een diagram van het computerplatform van de Descent and Landing Computer (DLC) met datapath-architectuur. (Afbeelding:NASA)

Vernieuwers bij NASA Johnson Space Center hebben een krachtig computerplatform ontwikkeld en met succes getest, bekend als de Descent and Landing Computer (DLC), om te voldoen aan de eisen van veilige, autonome, buitenaardse ruimtevaartuiglandingen voor robot- en menselijke verkenningsmissies.

Uniek aan dit platform is een datapadarchitectuur die microprocessors ontlast door ze te isoleren van invoer- en uitvoeronderbrekingen, waardoor latentie wordt voorkomen en de rekensnelheid voor de vluchtsoftware wordt gemaximaliseerd. Om veilig te kunnen landen, moet de DLC landingsspecifieke sensorgegevens in realtime verwerken en deze informatie doorgeven aan de primaire vluchtcomputer van het ruimtevaartuig om gevaren voor het milieu, zoals kraters en rotsblokken, te voorkomen. De gepresenteerde datapath-architectuur maakt het mogelijk dat de snelle computationele verwerking van de DLC deze mogelijkheid biedt.

Het DLC-platform bestaat uit drie belangrijke componenten:een door NASA ontworpen FPGA-bord (Field Programmable Gate Array), een door NASA ontworpen MPSoC-bord (multiprocessor on-a-chip) en een eigen datapad dat de kaarten koppelt aan beschikbare in- en uitgangen om gegevensverzameling en -verwerking met hoge bandbreedte mogelijk te maken.

De traagheidsmeeteenheid (IMU), camera, Navigation Doppler LiDAR (NDL) en Hazard Detection LiDAR (HDL) navigatiesensoren (afgebeeld in het bovenstaande diagram) zijn verbonden met het FPGA-bord van de DLC. Het datapad op dit bord bestaat uit snelle seriële interfaces voor elke sensor, die de sensorgegevens als invoer accepteren en de uitvoer naar een AXI-streamformaat converteren. De sensorstreams worden gemultiplext tot een AXI-stream, die vervolgens wordt geformatteerd voor invoer naar een XAUI-hogesnelheidsseriële interface.

Deze interface stuurt de gegevens naar het MPSoC-bord, waar ze worden teruggeconverteerd van het XAUI-formaat naar een gecombineerde AXI-stream, en terug worden gedemultiplext naar individuele sensor-AXI-streams. Deze AXI-streams worden vervolgens ingevoerd in de respectievelijke DMA-interfaces die een interface bieden voor de DDRAM op het MPSoC-bord. Deze architectuur maakt real-time gegevensverzameling en -verwerking met hoge bandbreedte mogelijk door de volledige capaciteit van de MPSoC te behouden.

Deze technologie zal van cruciaal belang zijn voor veilige toegang tot andere oppervlaktegebieden van het zonnestelsel waarin ruimtevaartuigmissies niet zouden kunnen slagen met de huidige landingsmogelijkheden. Deze sensordatapadarchitectuur kan andere potentiële toepassingen hebben in de lucht- en ruimtevaart- en defensie-, transport- (bijvoorbeeld autonoom rijden), medische, onderzoeks- en automatiserings-/controlemarkten, waar het zou kunnen dienen als een sleutelcomponent in een krachtig computerplatform en/of een kritisch ingebed systeem voor het integreren, verwerken en analyseren van grote hoeveelheden gegevens in realtime.

NASA is actief op zoek naar licentiehouders om deze technologie te commercialiseren. Neem contact op met de Licensing Concierge van NASA op Dit e-mailadres wordt beveiligd tegen spambots. U heeft Javascript nodig om het te kunnen zien. of bel op 202-358-7432 om licentiebesprekingen te starten. Bezoek hier  . voor meer informatie