DLC da NASA: Arquitetura de Datapath de Ponta Permite Pouso Autônomo de Naves Espaciais em Tempo Real

Centro Espacial Johnson, Houston, TX

Um diagrama da plataforma de computação do Computador de Descida e Pouso (DLC) com arquitetura de datapath. (Imagem: NASA)

Inovadores no Centro Espacial Johnson da NASA desenvolveram e testaram com sucesso em voo uma plataforma de computação de alto desempenho, conhecida como Computador de Descida e Pouso (DLC), para atender às demandas de pousos seguros, autônomos e extraterrestres de naves espaciais para missões de exploração robótica e humana.

Único nesta plataforma é uma arquitetura de datapath que isola os microprocessadores de interrupções de entrada e saída, evitando latência e maximizando a velocidade computacional para o software de voo. Para pousar com segurança, o DLC deve processar dados de sensores específicos de pouso em tempo real e repassar essa informação ao computador de voo primário para que a nave evite perigos ambientais como crateras e rochas. A arquitetura de datapath apresentada permite o processamento computacional de alta velocidade do DLC para fornecer essa capacidade.

Componentes Principais da Plataforma DLC

A plataforma DLC é composta por três componentes principais: uma placa de array de portas programável em campo (FPGA) projetada pela NASA, uma placa de multiprocessador em um chip (MPSoC) projetada pela NASA, e um datapath proprietário que conecta as placas às entradas e saídas disponíveis para permitir coleta e processamento de dados de alta largura de banda.

Funcionamento da Arquitetura de Datapath

A unidade de medida inercial (IMU), câmera, LiDAR Doppler de Navegação (NDL) e LiDAR de Detecção de Perigos (HDL) sensores de navegação (representados no diagrama acima) são conectados à placa FPGA do DLC. O datapath nesta placa consiste em interfaces seriais de alta velocidade para cada sensor, que aceitam os dados do sensor como entrada e convertem a saída para formato de fluxo AXI. Os fluxos de sensores são multiplexados em um fluxo AXI que é então formatado para entrada em uma interface serial de alta velocidade XAUI.

Esta interface envia os dados para a Placa MPSoC, onde é convertida de volta do formato XAUI para um fluxo AXI combinado, e desmultiplexada de volta em fluxos AXI individuais de sensores. Esses fluxos AXI são então inseridos em interfaces DMA respectivas que fornecem uma interface para a DDRAM na placa MPSoC. Esta arquitetura permite coleta e processamento de dados de alta largura de banda em tempo real, preservando a capacidade total do MPSoC.

Aplicações Futuras

Esta tecnologia será crítica para acesso seguro a outras regiões de superfície do sistema solar nas quais missões de naves espaciais não poderiam ter sucesso com as atuais capacidades de pouso. Esta arquitetura de datapath de sensores pode ter outras aplicações potenciais em aeroespacial e defesa, transporte (ex: direção autônoma), médica, pesquisa e mercados de automação/controle onde poderia servir como componente chave em uma plataforma de computação de alto desempenho e/ou sistema embarcado crítico para integrar, processar e analisar grandes volumes de dados em tempo real.

A NASA está ativamente buscando licenciados para comercializar esta tecnologia. Entre em contato com o Concierge de Licenciamento da NASA em Este endereço de email está sendo protegido de spambots. Você precisa de JavaScript habilitado para visualizá-lo. ou ligue para 202-358-7432 para iniciar discussões de licenciamento. Para mais informações, visite aqui.