DLC der NASA:Eine hochmoderne Datenpfadarchitektur, die die Landung von Raumfahrzeugen in Echtzeit ermöglicht

Johnson Space Center, Houston, TX

Ein Diagramm der Computerplattform des Descent and Landing Computer (DLC) mit Datenpfadarchitektur. (Bild:NASA)

Innovatoren am NASA Johnson Space Center haben eine Hochleistungs-Rechenplattform namens Descent and Landing Computer (DLC) entwickelt und erfolgreich im Flug getestet, um den Anforderungen sicherer, autonomer außerirdischer Raumfahrzeuglandungen für Roboter- und menschliche Erkundungsmissionen gerecht zu werden.

Einzigartig an dieser Plattform ist eine Datenpfadarchitektur, die Mikroprozessoren entlastet, indem sie sie von Eingabe- und Ausgabeunterbrechungen isoliert, wodurch Latenzzeiten vermieden und die Rechengeschwindigkeit der Flugsoftware maximiert werden. Um sicher zu landen, muss der DLC landespezifische Sensordaten in Echtzeit verarbeiten und diese Informationen an den primären Flugcomputer des Raumfahrzeugs weiterleiten, um Umweltgefahren wie Krater und Felsbrocken zu vermeiden. Die vorgestellte Datenpfadarchitektur ermöglicht die Bereitstellung dieser Fähigkeit durch die Hochgeschwindigkeits-Rechenverarbeitung des DLC.

Die DLC-Plattform besteht aus drei Schlüsselkomponenten:einer von der NASA entwickelten FPGA-Karte (Field Programmable Gate Array), einer von der NASA entwickelten Multiprozessor-on-a-Chip-Karte (MPSoC) und einem proprietären Datenpfad, der die Karten mit verfügbaren Ein- und Ausgängen verbindet, um eine Datenerfassung und -verarbeitung mit hoher Bandbreite zu ermöglichen.

Die Trägheitsmesseinheit (IMU), die Kamera, die Navigationssensoren Navigation Doppler LiDAR (NDL) und Hazard Detection LiDAR (HDL) (siehe Abbildung oben) sind mit der FPGA-Karte des DLC verbunden. Der Datenpfad auf dieser Platine besteht aus seriellen Hochgeschwindigkeitsschnittstellen für jeden Sensor, die die Sensordaten als Eingabe akzeptieren und die Ausgabe in ein AXI-Stream-Format umwandeln. Die Sensorströme werden in einen AXI-Strom gemultiplext, der dann für die Eingabe in eine serielle XAUI-Hochgeschwindigkeitsschnittstelle formatiert wird.

Diese Schnittstelle sendet die Daten an das MPSoC-Board, wo sie vom XAUI-Format zurück in einen kombinierten AXI-Stream konvertiert und wieder in einzelne Sensor-AXI-Streams demultiplext werden. Diese AXI-Streams werden dann in entsprechende DMA-Schnittstellen eingegeben, die eine Schnittstelle zum DDRAM auf der MPSoC-Platine bereitstellen. Diese Architektur ermöglicht die Erfassung und Verarbeitung von Daten mit hoher Bandbreite in Echtzeit, indem die volle Leistungsfähigkeit des MPSoC erhalten bleibt.

Diese Technologie wird für den sicheren Zugang zu anderen Oberflächenregionen des Sonnensystems von entscheidender Bedeutung sein, in denen Raumfahrzeugmissionen mit den derzeitigen Landefähigkeiten nicht erfolgreich sein könnten. Diese Sensor-Datenpfad-Architektur könnte andere potenzielle Anwendungen in den Bereichen Luft- und Raumfahrt und Verteidigung, Transport (z. B. autonomes Fahren), Medizin, Forschung und Automatisierung/Steuerung haben, wo sie als Schlüsselkomponente in einer Hochleistungs-Computing-Plattform und/oder einem kritischen eingebetteten System für die Integration, Verarbeitung und Analyse großer Datenmengen in Echtzeit dienen könnte.

Die NASA sucht aktiv nach Lizenznehmern für die Kommerzialisierung dieser Technologie. Bitte wenden Sie sich an den Licensing Concierge der NASA unter Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt. Um es anzuzeigen, muss JavaScript aktiviert sein. oder rufen Sie unter 202-358-7432 an, um Lizenzgespräche zu beginnen. Weitere Informationen finden Sie hier  .