DLC НАСА:передовая архитектура передачи данных, позволяющая приземляться космическим кораблям в реальном времени

Космический центр Джонсона, Хьюстон, Техас

Схема вычислительной платформы компьютера спуска и посадки (DLC) с архитектурой каналов передачи данных. (Изображение:НАСА)

Новаторы из Космического центра имени Джонсона НАСА разработали и успешно испытали в полете высокопроизводительную вычислительную платформу, известную как Компьютер для спуска и посадки (DLC), которая отвечает требованиям безопасной, автономной посадки внеземных космических кораблей для роботизированных и пилотируемых исследовательских миссий.

Уникальной для этой платформы является архитектура путей передачи данных, которая освобождает микропроцессоры, изолируя их от прерываний ввода и вывода, тем самым предотвращая задержки и максимизируя скорость вычислений для программного обеспечения полета. Чтобы безопасно приземлиться, DLC должен обрабатывать данные датчиков, относящиеся к приземлению, в режиме реального времени и передавать эту информацию на основной бортовой компьютер космического корабля, чтобы избежать опасностей окружающей среды, таких как кратеры и валуны. Представленная архитектура канала передачи данных позволяет использовать высокоскоростную вычислительную обработку DLC для обеспечения этой возможности.

Платформа DLC состоит из трех ключевых компонентов:разработанной НАСА платы программируемой вентильной матрицы (FPGA), разработанной НАСА многопроцессорной платы на кристалле (MPSoC) и запатентованного канала передачи данных, который связывает платы с доступными входами и выходами, обеспечивая сбор и обработку данных с высокой пропускной способностью.

Блок инерциальных измерений (IMU), камера, навигационные доплеровские датчики LiDAR (NDL) и навигационные датчики обнаружения опасностей LiDAR (HDL) (изображенные на схеме выше) подключены к плате FPGA DLC. Канал передачи данных на этой плате состоит из высокоскоростных последовательных интерфейсов для каждого датчика, которые принимают данные датчика в качестве входных данных и преобразуют выходные данные в формат потока AXI. Потоки датчиков мультиплексируются в поток AXI, который затем форматируется для ввода в высокоскоростной последовательный интерфейс XAUI.

Этот интерфейс отправляет данные на плату MPSoC, где они преобразуются обратно из формата XAUI в комбинированный поток AXI и демультиплексируются обратно в потоки AXI отдельных датчиков. Эти потоки AXI затем вводятся в соответствующие интерфейсы DMA, которые обеспечивают интерфейс с DDRAM на плате MPSoC. Эта архитектура обеспечивает сбор и обработку данных с высокой пропускной способностью в реальном времени, сохраняя при этом все возможности MPSoC.

Эта технология будет иметь решающее значение для безопасного доступа к другим областям поверхности Солнечной системы, в которых миссии космических кораблей не могли бы добиться успеха при нынешних возможностях посадки. Эта архитектура канала передачи данных датчиков может иметь другие потенциальные применения в аэрокосмической и оборонной сферах, на транспорте (например, автономное вождение), в медицине, исследованиях и на рынках автоматизации/управления, где она может служить ключевым компонентом высокопроизводительной вычислительной платформы и/или критической встроенной системы для интеграции, обработки и анализа больших объемов данных в режиме реального времени.

НАСА активно ищет лицензиатов для коммерциализации этой технологии. Пожалуйста, свяжитесь с консьержем по лицензированию НАСА по адресу:Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра у вас должен быть включен JavaScript. или позвоните по телефону 202-358-7432, чтобы начать обсуждение лицензирования. Для получения дополнительной информации посетите здесь  .