Кілька днів тому представники космічного агентства NASA, в інтерв’ю Spectrum IEEE, розкрив подробиці про автономний розвідувальний вертоліт Ingenuity, який успішно приземлився на Марсі в рамках місії «Марс 2020».
Особливість проекту було використання плати управління на базі Qualcomm Snapdragon 801 SoC, який використовується у виробництві смартфонів. Програмування винахідливості базується на ядрі Linux та програмному забезпеченні польотів з відкритим кодом.
Слід зазначити, що це перше використання Linux на космічних кораблях, поставлених компанії Martі. Крім того, використання програмного забезпечення з відкритим кодом та наявних у продажу апаратних компонентів дозволяє зацікавленим ентузіастам самостійно збирати подібні дрони.
Це рішення зумовлене тим, що управління літаючим безпілотником вимагає набагато більшої обчислювальної потужності, ніж управління ровером, який оснащений спеціально виготовленими мікросхемами з додатковим радіаційним захистом. Наприклад, підтримка польоту вимагає роботи контуру управління зі швидкістю 500 циклів в секунду, а також аналізу зображення зі швидкістю 30 кадрів в секунду.
SoC Snapdragon 801 (Чотириядерний 2,26 ГГц, 2 ГБ оперативної пам'яті, 32 ГБ флеш-пам'яті) використовується для забезпечення базового системного середовища на базі Linux, яке відповідає за операції високого рівня, таких як візуальна навігація на основі аналізу зображень камери, управління даними, обробка команд, генерація телеметрії та обслуговування бездротових каналів зв'язку.
Процесор підключається через інтерфейс UART до двох мікроконтролерів (MCU Texas Instruments TMS570LC43x, ARM Cortex-R5F, 300 МГц, 512 КБ оперативної пам'яті, 4 МБ Flash, UART, SPI, GPIO), які виконують функції управління польотом.
Два мікроконтролери використовуються для резервування у випадку несправності і вони отримують ідентичну інформацію від датчиків. Активний лише один мікроконтролер, а другий використовується як запасний і в разі несправності він може взяти під контроль. FPGA MicroSemi ProASIC3L відповідає за передачу даних від датчиків до мікроконтролерів і взаємодіяти з виконавчими механізмами, що управляють лопатями, який також перемикається на замінюючий мікроконтролер у разі несправності.
З команди, дрон використовує лазерний висотомір SparkFun Electronics, компанія з відкритим кодом та один із творців визначення апаратного забезпечення з відкритим кодом (OSHW). Серед інших типових компонентів виділяються гіростабілізатор (IMU) та відеокамери, що використовуються у смартфонах.
Камера VGA використовується для відстеження місця розташування, напрямку та швидкості через покадрове порівняння. Друга 13-мегапіксельна кольорова камера використовується для створення зображень місцевості.
Довести винахідливість до Марса цілісно і підняти його і приземлити навіть один раз - це безперечна перемога для NASA, - говорить нам Тім Кенхем з JPL.
Canham допоміг розробити архітектуру програмного забезпечення, яка працює з винахідливістю. Як керівник операцій винахідливості, зараз він зосереджується на плануванні польотів та координації з командою марсохода Perseverance. Ми поговорили з Canham, щоб краще зрозуміти, як винахідливість буде покладатися на автономію для своїх наступних польотів на Марс.
Програмні компоненти управління польотом були розроблені в JPL (Лабораторія реактивного руху) НАСА для малих та надмалих штучних наземних супутників (кубсатів) і розроблялися протягом декількох років як частина відкритої платформи F Prime (F´), розподіленої під Ліцензія Apache 2.0.
F Prime забезпечує інструменти для швидкого розвитку систем управління польотом та відповідні вбудовані програми. Політне програмне забезпечення розділене на окремі компоненти з чітко визначеними інтерфейсами програмування.
На додаток до спеціалізованих компонентів, фреймворк C ++ забезпечений реалізацією таких функцій, як чергування повідомлень та багатопотоковість, а також інструменти моделювання, які дозволяють зв’язувати компоненти та автоматично генерувати код.
В кінці кінців якщо вам цікаво дізнатись більше про це, Ви можете проконсультуватися за наступним посиланням.