Pred pár dňami zástupcovia vesmírnej agentúry NASA, v rozhovore pre Spectrum IEEE, odhalil podrobnosti o autonómnom prieskumnom vrtuľníku Ingenuity, ktorá úspešne pristála na Marse v rámci misie Mars 2020.
Špeciálna vlastnosť projektu bolo použitie riadiacej dosky založenej na SoC spoločnosti Qualcomm Snapdragon 801, ktorá sa používa pri výrobe smartfónov. Softvér Ingenuity je založený na jadre Linuxu a letovom softvéri s otvoreným zdrojom.
Je potrebné poznamenať, že toto je prvé použitie Linuxu na kozmických lodiach dopravených k Martua. Používanie softvéru s otvoreným zdrojovým kódom a komerčne dostupných hardvérových komponentov navyše umožňuje zainteresovaným nadšencom zostaviť podobné drony samostatne.
Toto rozhodnutie je spôsobené skutočnosťou, že ovládanie lietajúceho drona vyžaduje oveľa väčší výpočtový výkon ako ovládanie roveru, ktorý je vybavený špeciálne vyrobenými čipmi s dodatočnou radiačnou ochranou. Napríklad udržiavanie letu vyžaduje činnosť riadiacej slučky rýchlosťou 500 cyklov za sekundu, ako aj analýzu obrazu rýchlosťou 30 snímok za sekundu.
Snapdragon 801 SoC (Štvorjadrový, 2,26 GHz, 2 GB RAM, 32 GB Flash) sa používa na zabezpečenie základného systémového prostredia založeného na systéme Linux, ktoré je zodpovedné za prevádzku vysokej úrovne, ako je vizuálna navigácia založená na analýze obrazov z kamier, správa údajov, spracovanie príkazov, generovanie telemetrie a údržba bezdrôtových komunikačných kanálov.
procesor sa pripája cez rozhranie UART k dvom mikrokontrolérom (MCU Texas Instruments TMS570LC43x, ARM Cortex-R5F, 300 MHz, 512 KB RAM, 4 MB Flash, UART, SPI, GPIO), ktoré vykonávajú funkcie riadenia letu.
Dva mikrokontroléry sa používajú na nadbytočnosť v prípade poruchy a prijímať rovnaké informácie zo senzorov. Aktívny je iba jeden mikrokontrolér a druhý slúži ako náhradný a v prípade poruchy môže prevziať kontrolu. FPGA MicroSemi ProASIC3L je zodpovedný za prenos dát zo senzorov do mikrokontrolérov a komunikovať s akčnými členmi, ktoré ovládajú lopatky, ktoré tiež v prípade poruchy prechádzajú na náhradný mikrokontrolér.
Z tímu, dron používa laserový výškomer SparkFun Electronics, spoločnosť s otvoreným zdrojovým hardvérom a jeden z tvorcov definície hardvéru s otvoreným zdrojovým kódom (OSHW). Z ďalších typických komponentov vyniká gyrostabilizer (IMU) a videokamery používané v smartfónoch.
Na sledovanie polohy, smeru a rýchlosti sa používa VGA kamera prostredníctvom porovnávania po jednotlivých snímkach. Druhý farebný fotoaparát s rozlíšením 13 megapixelov slúži na vytváranie snímok oblasti.
Priniesť vynaliezavosť na Mars v jednom kuse a nechať ho aspoň raz vzlietnuť a pristáť je pre NASA definitívne víťazstvo, hovorí nám Tim Canham z JPL.
Canham pomohol vyvinúť softvérovú architektúru, ktorá spúšťa vynaliezavosť. Ako vedúci prevádzky spoločnosti Ingenuity sa teraz zameriava na plánovanie a koordináciu letov s tímom roverských vozidiel Perseverance. Hovorili sme s Canhamom, aby sme lepšie pochopili, ako sa vynaliezavosť bude spoliehať na autonómiu pri svojich ďalších letoch na Mars.
Softvérové komponenty riadenia letu boli vyvinuté v JPL (Jet Propulsion Laboratory) NASA pre malé a ultramalé umelé pozemské satelity (cubsats) a vyvíjajú sa už niekoľko rokov ako súčasť otvorenej platformy F Prime (F´) distribuovanej pod Licencia Apache 2.0.
F Prime poskytuje nástroje na rýchly vývoj systémov riadenia letu a súvisiace zabudované aplikácie. Letový softvér je rozdelený na jednotlivé komponenty s dobre definovanými programovacími rozhraniami.
Okrem špecializovaných komponentov je rámec C ++ poskytovaný s implementáciou funkcií, ako sú fronty správ a viacvláknové spracovanie, ako aj modelovacie nástroje, ktoré umožňujú prepojiť komponenty a automaticky generovať kód.
Konečne ak máte záujem dozvedieť sa o tom viac, môžete sa poradiť nasledujúci odkaz.