DLC da NASA:uma arquitetura de caminho de dados de ponta que permite pouso de naves espaciais em tempo real

Centro Espacial Johnson, Houston, TX
Um diagrama da plataforma de computação do Descent and Landing Computer (DLC) com arquitetura de caminho de dados. (Imagem:NASA)
Inovadores do 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 de espaçonaves extraterrestres seguros, autônomos e para missões de exploração robótica e humana.

Exclusiva desta plataforma é uma arquitetura de caminho de dados que libera os microprocessadores, isolando-os de interrupções de entrada e saída, evitando assim a latência e maximizando a velocidade computacional do software de voo. Para pousar com segurança, o DLC deve processar dados de sensores específicos de pouso em tempo real e retransmitir essas informações ao computador de voo principal da espaçonave para evitar riscos ambientais, como crateras e pedras. A arquitetura de caminho de dados apresentada permite que o processamento computacional de alta velocidade do DLC forneça esse recurso.

A plataforma DLC é composta por três componentes principais:uma placa FPGA (field programmable gate array) projetada pela NASA, uma placa multiprocessador on-a-chip (MPSoC) projetada pela NASA e um caminho de dados proprietário que conecta as placas às entradas e saídas disponíveis para permitir a coleta e o processamento de dados em alta largura de banda.

A unidade de medição inercial (IMU), câmera, sensores de navegação Doppler LiDAR de navegação (NDL) e LiDAR de detecção de perigo (HDL) (representados no diagrama acima) estão conectados à placa FPGA do DLC. O caminho de dados nesta placa consiste em interfaces seriais de alta velocidade para cada sensor, que aceitam os dados do sensor como entrada e convertem a saída em um 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 são convertidos de volta do formato XAUI para um fluxo AXI combinado e demultiplexados novamente em fluxos AXI de sensores individuais. Esses fluxos AXI são então inseridos nas respectivas interfaces DMA que fornecem uma interface para DDRAM na placa MPSoC. Essa arquitetura permite a coleta e o processamento de dados em alta largura de banda em tempo real, preservando toda a capacidade do MPSoC.

Esta tecnologia será crítica para o acesso seguro a outras regiões da superfície do sistema solar nas quais as missões de naves espaciais não poderiam ter sucesso com as actuais capacidades de aterragem. Esta arquitetura de caminho de dados de sensor pode ter outras aplicações potenciais nos mercados aeroespacial e de defesa, transporte (por exemplo, direção autônoma), medicina, pesquisa e automação/controle, onde poderia servir como um componente chave em uma plataforma de computação de alto desempenho e/ou sistema embarcado crítico para integração, processamento e análise de grandes volumes de dados em tempo real.

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