Några dagar sen representanter för NASAs rymdorganisation, i en intervju med Spectrum IEEE, avslöjade detaljer om den autonoma rekognoseringshelikoptern Ingenuity, som framgångsrikt landade på Mars som en del av Mars 2020-uppdraget.
En speciell egenskap av projektet var användningen av ett styrkort baserat på Qualcomms Snapdragon 801 SoC, som används vid tillverkning av smartphones. Ingenuity-programvaran är baserad på Linux-kärnan och flygprogramvara med öppen källkod.
Det bör noteras att detta är den första användningen av Linux på rymdfarkoster som skickas till Martoch. Dessutom tillåter användningen av öppen källkod och kommersiellt tillgängliga hårdvarukomponenter intresserade entusiaster att montera liknande drönare på egen hand.
Detta beslut beror på att styrning av en flygande drönare kräver mycket mer datorkraft än att styra en rover, som är utrustad med specialtillverkade chips med extra strålskydd. Att upprätthålla flygning kräver till exempel styrslinga med en frekvens av 500 cykler per sekund, såväl som bildanalys med en frekvens av 30 bilder per sekund.
Snapdragon 801 SoC (fyrkärnig, 2,26 GHz, 2 GB RAM, 32 GB Flash) används för att tillhandahålla en grundläggande Linux-baserad systemmiljö, som ansvarar för driften hög nivå såsom visuell navigering baserad på kamerabildanalys, datahantering, kommandobearbetning, telemetrigenerering och underhåll av trådlösa kommunikationskanaler.
processorn ansluts via UART-gränssnittet till två mikrokontroller (Texas Instruments TMS570LC43x MCU, ARM Cortex-R5F, 300 MHz, 512 KB RAM, 4 MB Flash, UART, SPI, GPIO) som utför flygkontrollfunktioner.
De två mikrokontrollerna används för redundans vid fel och ta emot identisk information från sensorerna. Endast en mikrokontroller är aktiv, och den andra används som reserv och kan i händelse av fel ta kontroll. MicroSemi ProASIC3L FPGA ansvarar för överföring av data från sensorer till mikrokontroller och att interagera med ställdonen som styr bladen, som också byter till en reservmikrokontroller vid fel.
av laget, drönaren använder en laserhöjdmätare från SparkFun Electronics, ett maskinvaruföretag med öppen källkod och en av skaparna av definitionen för öppen källkodshårdvara (OSHW). Bland andra typiska komponenter utmärker sig gyrostabilisatorn (IMU) och videokamerorna som används i smartphones.
En VGA-kamera används för att spåra plats, riktning och hastighet genom jämförelser bildruta för bildruta. Den andra 13-megapixelfärgkameran används för att skapa bilder av området.
Att få uppfinningsrikedom till Mars i ett stycke och få den att lyfta och landa ens en gång är en klar vinst för NASA, säger JPL:s Tim Canham.
Canham hjälpte till att utveckla mjukvaruarkitekturen som driver Ingenuity. Som ingenuity operationsledare fokuserar han nu på flygplanering och samordning med Perseverance rover-teamet. Vi pratade med Canham för att bättre förstå hur Ingenuity kommer att förlita sig på autonomi för sina kommande flygningar till Mars.
Programvarukomponenterna för flygkontroll utvecklades vid NASA:s JPL (Jet Propulsion Laboratory) för små och ultrasmå konstgjorda jordsatelliter (cubsats) och har varit under utveckling i flera år som en del av F Prime open platform (F´), distribuerad under Apache 2.0-licensen.
F Prime tillhandahåller verktygen för snabb utveckling av flygkontrollsystem och relaterade integrerade applikationer. Flygmjukvaran är uppdelad i individuella komponenter med väldefinierade programmeringsgränssnitt.
Förutom specialiserade komponenter erbjuds ett C++-ramverk med implementering av funktioner som meddelandekö och multithreading, samt modelleringsverktyg som låter dig länka komponenter och automatiskt generera kod.
Slutligen om du är intresserad av att veta mer om detkan du rådfråga följande länk.