Компьютер посадки NASA (DLC): передовая архитектура данных для автономной посадки на других планетах

Прорыв в вычислительной платформе для посадки

Инноваторы Центра имени Джонсона NASA разработали и успешно летно-испытали высокопроизводительную вычислительную платформу — Компьютер спуска и посадки (Descent and Landing Computer, DLC) — для обеспечения безопасных автономных посадок роботизированных и пилотируемых аппаратов на небесных телах.

Уникальная архитектура пути данных (Datapath Architecture)

Ключевая особенность — изоляция микропроцессоров от прерываний ввода-вывода, что устраняет задержки и максимизирует вычислительную скорость для бортового ПО. Для безопасной посадки DLC должен в реальном времени обрабатывать данные с навигационных сенсоров и передавать их в основной бортовой компьютер для обхода опасности (кратеры, валуны).

Архитектура платформы DLC

Платформа состоит из трех ключевых компонентов:

1. Плата FPGA, спроектированная NASA
2. Многоядерная система на кристалле (MPSoC), спроектированная NASA
3. Проприетарный путь данных (datapath), связывающий платы с входами/выходами для высокопропускной сборки и обработки данных

Поток данных

Навигационные сенсоры (ИМУ, камера, навигационный доплеровский лидар NDL, лидар обнаружения опасности HDL) подключены к плате FPGA. Путь данных на этой плате включает высокоскоростные последовательные интерфейсы для каждого сенсора, преобразующие входные данные в формат AXI stream. Потоки мультиплексируются в единый AXI stream, форматируются для интерфейса XAUI и передаются на плату MPSoC.

На плате MPSoC данные конвертируются обратно из XAUI в комбинированный AXI stream, демультиплексируются в отдельные сенсорные AXI streams и подаются в соответствующие DMA-интерфейсы для доступа к DDRAM. Эта архитектура сохраняет полную способность MPSoC к реальной обработке больших объемов данных.

Перспективы применения

Технология критична для безопасного доступа к новым регионам Солнечной системы, где текущие посадки невозможны. Архитектура датапата сенсоров имеет потенциал в авиации и обороне, транспорте (автономное вождение), медицине, науке и автоматизации/управлении — везде, где нужна высокопроизводительная встраиваемая система для интеграции, обработки и анализа больших объемов данных в реальном времени.

NASA ищет лицензиатов для коммерциализации. Контакты: Licensing Concierge, email (требуется JavaScript), тел. 202-358-7432.