Před pár dny zástupci vesmírné agentury NASA, v rozhovoru pro Spectrum IEEE, odhalil podrobnosti o autonomním průzkumném vrtulníku Ingenuity, která úspěšně přistála na Marsu v rámci mise Mars 2020.
Speciální funkce projektu bylo použití řídicí desky Qualcomm Snapdragon 801 SoC, který se používá při výrobě smartphonů. Software Ingenuity je založen na linuxovém jádře a letovém softwaru s otevřeným zdrojovým kódem.
Je třeba poznamenat, že se jedná o první použití Linuxu na kosmických lodích dodávaných k Martua. Použití softwaru s otevřeným zdrojovým kódem a komerčně dostupných hardwarových komponent navíc umožňuje zainteresovaným nadšencům sestavit podobné drony samostatně.
Toto rozhodnutí je způsobeno skutečností, že ovládání létajícího dronu vyžaduje mnohem větší výpočetní výkon než ovládání roveru, který je vybaven speciálně vyrobenými čipy s dodatečnou radiační ochranou. Například udržování letu vyžaduje provoz řídicí smyčky rychlostí 500 cyklů za sekundu a také analýzu obrazu rychlostí 30 snímků za sekundu.
Snapdragon 801 SoC (Čtyřjádrový 2,26 GHz, 2 GB RAM, 32 GB Flash) slouží k zajištění základního prostředí systému založeného na systému Linux, které je odpovědné za provoz vysoké úrovně, jako je vizuální navigace založená na analýze obrazů kamer, správa dat, zpracování příkazů, generování telemetrie a údržba bezdrátových komunikačních kanálů.
Procesor připojuje přes rozhraní UART ke dvěma mikrokontrolérům (MCU Texas Instruments TMS570LC43x, ARM Cortex-R5F, 300 MHz, 512 KB RAM, 4 MB Flash, UART, SPI, GPIO), které vykonávají funkce řízení letu.
Dva mikrokontroléry se používají pro redundanci v případě poruchy a dostávají stejné informace ze senzorů. Aktivní je pouze jeden mikrokontrolér a druhý slouží jako náhradní a v případě poruchy může převzít kontrolu. FPGA MicroSemi ProASIC3L je zodpovědný za přenos dat ze senzorů do mikrokontrolérů a komunikovat s akčními členy, které ovládají lopatky, které také v případě poruchy přepnou na náhradní mikrokontrolér.
Týmu, dron používá laserový výškoměr SparkFun Electronics, společnost s otevřeným zdrojovým hardwarem a jeden z tvůrců definice hardwaru s otevřeným zdrojovým kódem (OSHW). Mezi dalšími typickými součástmi vyniká gyrostabilizer (IMU) a videokamery používané v chytrých telefonech.
Ke sledování polohy, směru a rychlosti se používá kamera VGA prostřednictvím srovnání snímek po snímku. Druhý 13megapixelový barevný fotoaparát se používá k vytváření snímků oblasti.
Přinášet vynalézavost na Mars v jednom kuse a nechat ji jednou vzlétnout a přistát je definitivní vítězství NASA, říká nám Tim Canham z JPL.
Canham pomohl vyvinout softwarovou architekturu, na které běží Ingenuity. Jako vedoucí provozu společnosti Ingenuity se nyní zaměřuje na plánování a koordinaci letu s týmem vozítka Perseverance. Mluvili jsme s Canhamem, abychom lépe pochopili, jak se vynalézavost bude spoléhat na autonomii pro své další lety na Mars.
Softwarové komponenty pro řízení letu byly vyvinuty v JPL (Jet Propulsion Laboratory) NASA pro malé a ultra malé umělé pozemské satelity (cubsats) a byly vyvíjeny již několik let jako součást otevřené platformy F Prime (F´), distribuované pod Licence Apache 2.0.
F Prime poskytuje nástroje pro rychlý vývoj systémů řízení letu a související vestavěné aplikace. Letový software je rozdělen na jednotlivé komponenty s dobře definovanými programovacími rozhraními.
Kromě specializovaných komponent je rámec C ++ poskytován s implementací funkcí, jako je fronta zpráv a multithreading, stejně jako nástroje pro modelování, které umožňují propojit komponenty a automaticky generovat kód.
Konečně pokud máte zájem o tom vědět více, můžete se poradit následující odkaz.