Paar dagen geleden vertegenwoordigers van het NASA-ruimteagentschap, in een interview met Spectrum IEEE, onthulde details over de autonome verkenningshelikopter Ingenuity, die met succes op Mars is geland als onderdeel van de Mars 2020-missie.
Een bijzonder kenmerk van het project was het gebruik van een op Qualcomm Snapdragon 801 SoC gebaseerde besturingskaart, dat wordt gebruikt bij de productie van smartphones. Ingenuity-software is gebaseerd op de Linux-kernel en open source-vluchtsoftware.
Opgemerkt moet worden dat dit het eerste gebruik van Linux is op ruimtevaartuigen die naar Mart zijn verzondenen. Bovendien stelt het gebruik van open source software en in de handel verkrijgbare hardwarecomponenten geïnteresseerde enthousiastelingen in staat om zelf soortgelijke drones samen te stellen.
Deze beslissing komt doordat het besturen van een vliegende drone veel meer rekenkracht vereist dan het besturen van een rover, die is uitgerust met speciaal gemaakte chips met extra stralingsbescherming. Het handhaven van de vlucht vereist bijvoorbeeld de werking van de regellus met een snelheid van 500 cycli per seconde, evenals beeldanalyse met een snelheid van 30 frames per seconde.
De Snapdragon 801 SoC (Quad Core, 2,26 GHz, 2 GB RAM, 32 GB Flash) wordt gebruikt om een standaard Linux-gebaseerde systeemomgeving te bieden, die verantwoordelijk is voor de bewerkingen van hoog niveau, zoals visuele navigatie op basis van camerabeeldanalyse, gegevensbeheer, opdrachtverwerking, telemetrie-generatie en onderhoud van draadloze communicatiekanalen.
Processor verbindt via UART-interface met twee microcontrollers (MCU Texas Instruments TMS570LC43x, ARM Cortex-R5F, 300 MHz, 512 KB RAM, 4 MB Flash, UART, SPI, GPIO) die vluchtbesturingsfuncties uitvoeren.
De twee microcontrollers worden gebruikt voor redundantie in geval van storing en identieke informatie ontvangen van de sensoren. Er is slechts één microcontroller actief en de tweede wordt als reserve gebruikt en kan in geval van storing de controle overnemen. FPGA MicroSemi ProASIC3L is verantwoordelijk voor de overdracht van gegevens van sensoren naar microcontrollers en om te communiceren met de actuatoren die de bladen besturen, die bij een storing ook overschakelen naar een vervangende microcontroller.
Van het team, de drone maakt gebruik van een SparkFun Electronics laserhoogtemeter, een open source hardwarebedrijf en een van de makers van de definitie van open source hardware (OSHW). Naast andere typische componenten vallen de gyrostabilizer (IMU) en videocamera's die in smartphones worden gebruikt op.
Een VGA-camera wordt gebruikt om de locatie, richting en snelheid te volgen door frame-voor-frame vergelijkingen. De tweede 13 megapixel kleurencamera wordt gebruikt om beelden van het gebied te maken.
Ingenuity in één stuk naar Mars brengen en het zelfs maar één keer laten opstijgen en landen is een duidelijke overwinning voor NASA, vertelt Tim Canham van JPL ons.
Canham hielp bij het ontwikkelen van de softwarearchitectuur waarop Ingenuity draait. Als operationeel leider van Ingenuity richt hij zich nu op vluchtplanning en coördinatie met het Perseverance rover-team. We spraken met Canham om beter te begrijpen hoe Ingenuity zal vertrouwen op autonomie voor haar aanstaande vluchten naar Mars.
De softwarecomponenten voor vluchtbesturing zijn ontwikkeld bij NASA's JPL (Jet Propulsion Laboratory) voor kleine en ultrakleine kunstmatige terrestrische satellieten (cubsats) en zijn sinds enkele jaren ontwikkeld als onderdeel van het open platform F Prime (F´), gedistribueerd onder de Apache 2.0-licentie.
F Prime biedt de tools voor de snelle ontwikkeling van vluchtcontrolesystemen en gerelateerde embedded applicaties. Vluchtsoftware is onderverdeeld in afzonderlijke componenten met goed gedefinieerde programmeerinterfaces.
Naast de gespecialiseerde componenten wordt een C ++ -raamwerk geleverd met de implementatie van functies zoals berichtwachtrijen en multi-threading, evenals modelleertools waarmee u componenten kunt koppelen en automatisch code kunt genereren.
Eindelijk als u er meer over wilt weten, kunt u raadplegen de volgende link.