NASAのDLC：リアルタイム宇宙船着陸を実現する最先端データパスアーキテクチャ

ジョンソン宇宙センター、ヒューストン、テキサス州

降下着陸コンピュータ（DLC）のデータパスアーキテクチャを備えたコンピューティングプラットフォームの図。（画像：NASA）

自律的な地球外着陸のための高性能コンピューティングプラットフォーム

NASAジョンソン宇宙センターのイノベーターたちは、ロボットおよび有人探査ミッションのための安全で自律的な地球外宇宙船着陸の要求に適した高性能コンピューティングプラットフォーム、降下着陸コンピュータ（DLC）を開発し、飛行試験に成功しました。

マイクロプロセッサを入出力割り込みから隔離する独自のデータパスアーキテクチャ

このプラットフォームの特徴は、マイクロプロセッサを入出力割り込みから隔離することで、レイテンシを防ぎ、フライトソフトウェアの計算速度を最大化するデータパスアーキテクチャです。安全に着陸するためには、DLCが着陸専用センサデータをリアルタイムで処理し、クレーターや岩石などの環境ハザードを回避するためにその情報をプライマリフライトコンピュータに伝達する必要があります。このデータパスアーキテクチャにより、DLCの高速計算処理がこの能力を提供します。

DLCプラットフォームの3つの主要コンポーネント

DLCプラットフォームは3つの主要コンポーネントで構成されます：NASA設計のフィールドプログラマブルゲートアレイ（FPGA）ボード、NASA設計のマルチプロセッサオンチップ（MPSoC）ボード、およびこれらのボードを利用可能な入出力にリンクし、高帯域幅データ収集と処理を可能にする独自のデータパスです。

慣性計測装置（IMU）、カメラ、ナビゲーション用ドップラーライダー（NDL）、ハザード検出ライダー（HDL）ナビゲーションセンサ（上図に描写）は、DLCのFPGAボードに接続されます。このボード上のデータパスは、各センサ用の高速シリアルインターフェースで構成され、センサデータを入力として受け取り、出力をAXIストリーム形式に変換します。センサストリームはAXIストリームに多重化され、その後XAUI高速シリアルインターフェースへの入力用にフォーマットされます。

このインターフェースはデータをMPSoCボードに送信し、そこではXAUI形式から結合AXIストリームに再変換され、個々のセンサAXIストリームに逆多重化されます。これらのAXIストリームは、MPSoCボード上のDDRAMへのインターフェースを提供する各DMAインターフェースに入力されます。このアーキテクチャにより、MPSoCの完全な能力を維持しながら、リアルタイムの高帯域幅データ収集と処理が可能になります。

太陽系探査および他分野への応用展望

この技術は、現在の着陸能力ではミッションが成功できない太陽系の他の表面領域への安全なアクセスに不可欠となります。このセンサデータパスアーキテクチャは、航空宇宙・防衛、輸送（自動運転など）、医療、研究、オートメーション/制御市場において、高性能コンピューティングプラットフォームや、大量データをリアルタイムで統合・処理・分析するクリティカルな組み込みシステムのキーーコンポーネントとして、他の潜在的用途も持つ可能性があります。

NASAはこの技術の商業化を目指し、ライセンシーを積極的に募集しています。ライセンス交渉を開始するには、NASAライセンシングコンシェルジュ（メールアドレスはスパムボットから保護されています。表示するにはJavaScriptを有効にしてください）または電話（202-358-7432）までお問い合わせください。詳細については、こちらをご覧ください。