DLC de NASA: Arquitectura de ruta de datos de vanguardia para aterrizaje autónomo de naves espaciales

Centro Espacial Johnson, Houston, TX

Un diagrama de la plataforma de cómputo del Computador de Descenso y Aterrizaje (DLC) con arquitectura de ruta de datos. (Imagen: NASA)

Plataforma de cómputo de alto rendimiento para aterrizajes extraterrestres

Innovadores en el Centro Espacial Johnson de la NASA han desarrollado y probado con éxito en vuelo una plataforma de cómputo de alto rendimiento, conocida como el Computador de Descenso y Aterrizaje (DLC), para satisfacer las demandas de aterrizajes seguros y autónomos de naves espaciales extraterrestres para misiones de exploración robótica y humana.

Arquitectura de ruta de datos única

Única en esta plataforma es una arquitectura de ruta de datos que libera a los microprocesadores al aislarlos de interrupciones de entrada y salida, evitando así la latencia y maximizando la velocidad computacional para el software de vuelo. Para aterrizar de forma segura, el DLC debe procesar datos de sensores específicos de aterrizaje en tiempo real y transmitir esta información al computador de vuelo principal para que la nave evite peligros ambientales como cráteres y rocas. La arquitectura de ruta de datos presentada permite el procesamiento computacional de alta velocidad del DLC para proporcionar esta capacidad.

Componentes clave de la plataforma DLC

La plataforma DLC está compuesta por tres componentes clave:

• Una tarjeta de matriz de puertas programable en campo (FPGA) diseñada por la NASA
• Una tarjeta multiprocesador en un chip (MPSoC) diseñada por la NASA
• Una ruta de datos propietaria que vincula las tarjetas a las entradas y salidas disponibles para permitir la recolección y procesamiento de datos de alto ancho de banda

Flujo de datos de sensores

La unidad de medición inercial (IMU), cámara, LiDAR Doppler de Navegación (NDL) y sensores de navegación LiDAR de Detección de Peligros (HDL) (representados en el diagrama anterior) están conectados a la tarjeta FPGA del DLC. La ruta de datos en esta tarjeta consiste en interfaces seriales de alta velocidad para cada sensor, que aceptan los datos del sensor como entrada y convierten la salida a formato de flujo AXI. Los flujos de sensores se multiplexan en un flujo AXI que luego se formatea para entrada a una interfaz serial de alta velocidad XAUI.

Esta interfaz envía los datos a la tarjeta MPSoC, donde se convierten de nuevo del formato XAUI a un flujo AXI combinado, y se desmultiplexan de nuevo en flujos AXI individuales de sensores. Estos flujos AXI se ingresan luego en las respectivas interfaces DMA que proporcionan una interfaz a la DDRAM en la tarjeta MPSoC. Esta arquitectura permite la recolección y procesamiento de datos de alto ancho de banda en tiempo real al preservar la capacidad completa del MPSoC.

Aplicaciones futuras y licenciamiento

Esta tecnología será crítica para el acceso seguro a otras regiones de la superficie del sistema solar en las que las misiones de naves espaciales no podrían tener éxito con las capacidades de aterrizaje actuales. Esta arquitectura de ruta de datos de sensores puede tener otras aplicaciones potenciales en aeroespacial y defensa, transporte (p. ej., conducción autónoma), médica, investigación y mercados de automatización/control donde podría servir como componente clave en una plataforma de cómputo de alto rendimiento y/o sistema embebido crítico para integrar, procesar y analizar grandes volúmenes de datos en tiempo real.

La NASA está buscando activamente licenciatarios para comercializar esta tecnología. Contacte al Concierge de Licenciamiento de la NASA en Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Necesita tener JavaScript habilitado para verla. o llame al 202-358-7432 para iniciar conversaciones de licenciamiento. Para más información, visite aquí.