Pred nekaj dnevi predstavniki vesoljske agencije NASA, v intervjuju za Spectrum IEEE, je razkril podrobnosti o avtonomnem izvidniškem helikopterju Ingenuity, ki je na Marsu uspešno pristal v okviru misije Mars 2020.
Posebnost projekta je bila uporaba nadzorne plošče, ki temelji na Qualcomm Snapdragon 801 SoC, ki se uporablja pri izdelavi pametnih telefonov. Programska oprema iznajdljivosti temelji na jedru Linuxa in odprtokodni programski opremi za letenje.
Treba je opozoriti, da je to prva uporaba Linuxa na vesoljskih plovilih, poslanih Martuin. Poleg tega uporaba odprtokodne programske opreme in komercialno dostopnih komponent strojne opreme omogoča zainteresiranim navdušencem, da sami sestavijo podobne drone.
Ta odločitev je posledica dejstva, da nadzor letečega drona zahteva veliko več računalniške moči kot nadzor roverja, ki je opremljen s posebej izdelanimi čipi z dodatno zaščito pred sevanjem. Na primer, vzdrževanje leta zahteva delovanje krmilne zanke s hitrostjo 500 ciklov na sekundo, kot tudi analizo slike s hitrostjo 30 sličic na sekundo.
Snapdragon 801 SoC (Štirijedrni 2,26 GHz, 2 GB RAM-a, 32 GB Flash) se uporablja za zagotavljanje osnovnega sistemskega okolja, ki temelji na Linuxu in je odgovorno za delovanje visoke ravni, kot je vizualna navigacija, ki temelji na analizi slik kamere, upravljanje podatkov, obdelava ukazov, generiranje telemetrije in vzdrževanje brezžičnih komunikacijskih kanalov.
Procesor prek UART vmesnika poveže z dvema mikrokrmilnikoma (MCU Texas Instruments TMS570LC43x, ARM Cortex-R5F, 300 MHz, 512 KB RAM, 4 MB Flash, UART, SPI, GPIO), ki izvajajo funkcije nadzora letenja.
Dva mikrokrmilnika se uporabljata za redundanco v primeru okvare in od senzorjev prejmejo enake informacije. Aktiven je samo en mikrokrmilnik, drugi pa se uporablja kot rezervni in v primeru okvare lahko prevzame nadzor. FPGA MicroSemi ProASIC3L je odgovoren za prenos podatkov s senzorjev na mikrokrmilnike in za interakcijo s aktuatorji, ki krmilijo rezila, ki v primeru okvare preklopi tudi na nadomestni mikrokrmilnik.
Od ekipe, dron uporablja laserski višinomer SparkFun Electronics, odprtokodno podjetje za strojno opremo in eden od ustvarjalcev definicije odprtokodne strojne opreme (OSHW). Med drugimi tipičnimi komponentami izstopajo žirostabilizator (IMU) in video kamere, ki se uporabljajo v pametnih telefonih.
Kamera VGA se uporablja za sledenje lokaciji, smeri in hitrosti s primerjavami po kadrih. Druga barvna kamera s 13 milijoni slikovnih pik se uporablja za ustvarjanje slik tega območja.
Tim Canham pravi, da je iznajdljivost na Mars v enem kosu in celo enkrat dvigniti in pristati, zagotovo zmaga.
Canham je pomagal razviti programsko arhitekturo, ki poganja Ingenuity. Kot vodja operacij Ingenuity se zdaj osredotoča na načrtovanje leta in koordinacijo z ekipo Perseverance rover. Z Canhamom smo se pogovarjali, da bi bolje razumeli, kako se bo iznajdljivost pri naslednjih letih na Mars zanašala na avtonomijo.
Komponente programske opreme za nadzor letenja so bile razvite v NASA-jevem JPL (Jet Propulsion Laboratory) za majhne in ultra majhne umetne kopenske satelite (kubaste) in so bile že nekaj let razvite kot del odprte platforme F Prime (F´), distribuirane pod Licenca Apache 2.0.
F Prime ponuja orodja za hiter razvoj sistemov za nadzor letenja in z njimi povezane vdelane aplikacije. Programska oprema za letenje je razdeljena na posamezne komponente z natančno določenimi programskimi vmesniki.
Poleg specializiranih komponent je v ogrodju C ++ na voljo tudi funkcija, kot sta čakanje na čakalne vrste sporočil in večnitnost, pa tudi orodja za modeliranje, ki omogočajo povezavo komponent in samodejno generiranje kode.
Končno če vas zanima več o tem, se lahko posvetujete naslednjo povezavo.