¿Cómo afectan las matrices de puertas programables de campo a las capacidades de las sondas?

Los FPGA son microprocesadores que se pueden reconfigurar sobre la marcha, a través de la programación, para hacer cosas diferentes. Esencialmente, se pueden volver a cablear , para cambiar lo que hace el chip, en formas que alguna vez habrían requerido hacer un nuevo chip.

Esto cambia la forma en que se pueden reprogramar las sondas en respuesta a los descubrimientos cuando llegan a sus destinos, o para evitar daños en una sonda, o para asignar nuevas misiones una vez que finalizan las misiones principales, ya que las sondas a menudo sobreviven más allá de la vida útil de la misión. La ESA tiene algunos documentos que examinan estas posibilidades enumeradas aquí .

¿Ya se han utilizado FPGA de esta manera? ¿Qué posibilidades abren para el futuro? ¿Qué hay que tener en cuenta?

Gran parte de lo que pregunta se responde en esos documentos de la ESA. Hay 45 FPGA a bordo de Rosetta. Su mayor problema es la susceptibilidad al daño por radiación.
@Hobbes Encontré un resumen en la página 11 del cuarto artículo sobre la lista de cómo se pueden usar, pero me da poca idea de cómo las misiones se ven realmente afectadas por su uso o cuán importantes son. Los documentos son muy técnicos, al escanearlos no encontré casi nada con lo que me pueda relacionar, aparte del problema de la radiación.

Respuestas (2)

Aquí hay una lista de algunas sondas espaciales que usaron FPGA y cómo se usaron.

  1. Mars Rover y Lander
    • "cerebro principal" del vehículo rover, que controla los motores de las ruedas, la dirección, los brazos, las cámaras y varios instrumentos
    • controlar las operaciones pirotécnicas cruciales durante el procedimiento de descenso y aterrizaje en varias fases
  2. optus c1
    • Aplicar algoritmos de procesamiento de señales a datos de comunicaciones provenientes de la Tierra
  3. Gracia
    • Sensor
  4. FedSat
    • Como componente fundamental de la carga útil de la informática de alto rendimiento (HPC-I), la naturaleza reconfigurable de las FPGA de Xilinx permite volver a cablear los satélites sin tener que recuperarlos.
  5. rosetta
    • Amplia gama de aplicaciones de instrumentos de módulo de aterrizaje y órbita, incluida la computadora principal, el sistema de energía, el controlador de memoria masiva y el control del punto de la antena.
  6. CERCA DE Zapatero
    • Aplicaciones de navegación, mando, telemetría y recopilación de datos científicos
  7. Estación Espacial Internacional
    • Aplicaciones de misión crítica
  8. Explorador de Marte
    • Controles de cámara y comunicaciones.
  9. Vehículos de Marte
    • varias funciones lógicas digitales de misión crítica, incluida la administración de energía, el control de actitud y órbita, el manejo de comando y datos, y la instrumentación y telemetría

de: http://esl.eng.ohio-state.edu/~rstheory/iip/RadHardFPGA.doc

"Las dos ventajas clave que tienen los FPGA son el precio y la flexibilidad... El costo de desarrollar un ASIC de bajo volumen para un entorno de radiación es mucho más alto... Los FPGA basados ​​en RAM y flash ofrecen flexibilidad en el espacio porque se pueden programar de forma remota y cargado en el dispositivo en el espacio. Esto ofrece ventajas en confiabilidad, cambios de misión, reparación de errores y multiplexación de tiempo de recursos de hardware. La misión del rover a Marte usó un FPGA Xilinx que no había sido completamente diseñado en el momento del lanzamiento. La configuración del FPGA fue cargado en la nave espacial dos meses después del lanzamiento".
^ Eso es del documento vinculado, era lo suficientemente relevante como para ponerlo aquí.
No tengo una lista exacta, pero hay un montón de sub-viñetas debajo del #7. Personalmente, he trabajado en tres proyectos separados que están a bordo de la ISS con FPGA. No estoy seguro si los llamarías "sondas espaciales", pero se usan en el espacio.
Solo como información; TESS utilizará FPGA para ayudar con el procesamiento de grandes cantidades de datos de imágenes. Consulte la sección citada en esta pregunta . Aún no se ha lanzado.
Para tu información , este comentario sobre el uso de FPGA en satélites afirma que "no eran nuevos cuando incorporé dos de ellos en cada uno de los ~180 cubesats de Planet Labs".

Desde el punto de vista de la "reprogramabilidad", los FPGA no tienen ninguna ventaja sobre ningún otro procesador. Puede actualizar/modificar el software en cualquier tipo de sistema, ya sea x86, FPGA o cualquier otra arquitectura. La ventaja de los FPGA es su naturaleza paralela, la capacidad de hacer muchas cosas a la vez y actuar como una máquina de estado en lugar de una secuencia lineal de procesamiento de instrucciones. Por esa razón, en la industria espacial (en la que trabajo), los programadores de FPGA son muy deseados.

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