Könnte Ingenuity am Ende der Testkampagne so programmiert werden, dass es vollständig autonom zum geplanten Standort des Muster-Cache-Depots fliegt?

Aus einem Interview mit Tim Canham, Mars Helicopter Operations Lead bei JPL, in dem Artikel Wie die NASA einen Hubschrauber entworfen hat, der autonom auf dem Mars fliegen könnte :

Es hat eine Sequenzierungs-Engine an Bord, und wir schreiben eine Reihe von Sequenzen, eine Reihe von Befehlen, und wir laden diese Datei in den Hubschrauber hoch, und er führt diese Befehle aus. Wir planen den Führungsteil der Flüge am Boden in der Simulation als eine Reihe von Wegpunkten, und diese Wegpunkte sind die Folge von Befehlen, die wir an die Führungssoftware senden. Wenn wir wollen, dass der Helikopter fliegt, sagen wir ihm, dass er losfliegen soll, und die Führungssoftware übernimmt und führt den Start aus, fliegt zu den verschiedenen Wegpunkten und landet dann.

Aber in diesem Fall benötigt Ingenuity keine Wegpunkte, sondern nur Richtung und Entfernung!

Wir verwenden eine Handy-IMU, einen Laser-Höhenmesser (von SparkFun) und eine nach unten gerichtete VGA-Kamera für die monokulare Merkmalsverfolgung. Ein paar Dutzend Merkmale werden Bild für Bild verglichen, um die relative Position zu verfolgen, um Richtung und Geschwindigkeit herauszufinden, wie der Hubschrauber navigiert. Dies geschieht alles durch Positionsschätzungen, im Gegensatz zum Auswendiglernen von Merkmalen oder dem Erstellen einer Karte.

( Hervorhebung von mir)

Ingenuity benötigt (und hat) also keine Geländedatenbank und benötigt daher nicht die Rechenleistung, um Bilder konsistent damit abzugleichen!

Aus Anleitung und Steuerung für einen Mars-Hubschrauber :

Die Kamera dient zusammen mit dem Laser-Entfernungsmesser zur Bestimmung der Höhe über Grund und der Translationsgeschwindigkeit; diese Informationen werden mit der IMU-Lösung verschmolzen, um die zeitliche Abweichung zu begrenzen. Details des Navigationsdesigns werden in einem zukünftigen Papier veröffentlicht.

Fig. 6 in diesem Artikel zeigt uns die Abfolge von Mode Commander-Zuständen und -Übergängen, und dass im Idle-Zustand ein Befehl von der Bodenstation erwartet wird.
Könnte nicht irgendwie im letzten Datei-Upload der Ausgang des Befehlssignals von der Bodenstation durch den Ausgang eines internen Signals ersetzt werden, beispielsweise von einer Temperaturkontrolleinheit oder von einer Einheit, die die Batteriespannung überwacht?
Oder der Ausgang eines Signals eines internen Timers, damit der Flug jeden (anderen) Tag zu einer bestimmten Zeit stattfinden könnte?

Betrachtet man den möglichen Pfad für Perseverance Rover und MARS 2020 ROVER Depot Caching Strategy , könnte sich das Beispiel-Cache-Depot am Eingang des Neretva-Tals befinden, etwa 10 km von der aktuellen Position von Ingenuity entfernt. Wenn der Hubschrauber also jeden zweiten Tag hundert Meter in diese Richtung fliegen könnte, würde er in 200 Tagen am Depotstandort ankommen, lange bevor Perseverance dort auftauchen könnte.

Selbst wenn es theoretisch möglich wäre, wäre es von zweifelhafter Weisheit. Die Proben-Caches sind das primäre wissenschaftliche Ziel von mindestens zwei verschiedenen Raumfahrzeugen. Der Hubschrauber war ein "Extra". Sie werden darauf vertrauen, dass der Helikopter nicht in Ihr teures Hauptziel stürzt?
@DrSheldon Der Hubschrauber könnte so programmiert werden, dass er beispielsweise nicht länger als ein Jahr fliegt. Wenn er also innerhalb dieser Zeit dort ankommt, könnte er vor der Ankunft von Perseverance geplant werden.
Mir ist immer noch nicht klar warum. Was bringt es, den Hubschrauber zum Depot zu bringen? Es gibt keinen besonderen Grund, es zurückzubringen, und angesichts seiner Größe (viel größer als die Probenfläschchen) wäre es ziemlich schwierig, dies zu tun.
@Harabeck Nein, nicht um es zurück zur Erde zu bringen, aber wenn Perseverance auch dort auftauchen würde, könnte der Funkkontakt wieder aufgenommen und der Zustand von Ingenuity untersucht werden, auch über einen Zeitraum von mehreren Jahren.

Antworten (1)

Der Mars hat ein Standard-Breiten-/Längs-Koordinatensystem, sodass die Wegpunkte tatsächlich Fixpunkte auf der Oberfläche sind. Aber der Mars verfügt nicht über eine Schar von Satelliten, die einen Ortungsdienst wie GPS bereitstellen.

Ingenuity kann also nur optisch navigieren (allerdings mit Hilfe seiner Sensorfusions-IMU gemäß der Bearbeitung dieser Frage).

Es ist denkbar, dass es einige Zeit ohne Hilfe von Perseverance (und damit von irgendetwas) reisen kann, aber es fehlt möglicherweise die Rechenleistung, um die Bilder seiner Navigationskamera und die Entfernungen des Laser-Höhenmessers konsistent mit einer Onboard-Geländedatenbank (falls es überhaupt eine hatte) abzugleichen. .

So könnte nach der Abreise von Perseverance eine mehrtägige Reise zu einem Ziel in einiger Peilung und Entfernung angetreten werden, aber ohne Karte wäre die Vermeidung von Hindernissen schwierig. Wenn seine Sensoren während eines Fluges anzeigen, dass es einen steilen Hügel erklimmt, auf dem möglicherweise kein Platz zum Landen vorhanden ist, oder optisch nichtssagenden Sand oder eine andere Gefahr durchquert, sollte es zu seinem letzten Startpunkt zurückkehren und morgen versuchen, eine Alternative zu ertasten Route? Sollte es jeden Morgen eine rudimentäre Karte erstellen, indem es Pirouetten dreht, während es nicht eben ist, damit die Kamera und der Höhenmesser mehr Territorium absuchen? Kann es solche Daten zusammenfügen? Kann die NASA in nur wenigen Tagen so viel neue Software schreiben und hochladen? Diese Fragen sind zu ehrgeizig für Ingenuity, könnten aber durchaus von seinen Nachfolgern versucht werden. Im Moment würde eine solche Reise wie die berühmte DARPA endeneins.

Aus dem ersten Artikel: „Ein paar Dutzend Features werden Bild für Bild verglichen, um die relative Position zu verfolgen, um Richtung und Geschwindigkeit herauszufinden, wie der Hubschrauber navigiert. Dies geschieht alles durch Schätzungen der Position, im Gegensatz zum Auswendiglernen von Merkmalen oder zum Erstellen einer Karte ." Sind Sie sicher, dass Ingenuity eine Geländedatenbank hat? Es braucht keinen!
Ich glaube nicht, dass Ingenuity eine Terrain-DB hat, weil das für die beabsichtigten kurzen Sprünge nicht benötigt wird. Aber selbst wenn die NASA ihm einen schickt, damit er tagelang autonom navigieren kann, nachdem Perseverance abgerollt ist, ist sein Computer möglicherweise nicht ausreichend, um ihn zu verwenden.
Die einzige Hoffnung, an einen bestimmten Ort zu gelangen , besteht darin, beim Rover zu bleiben. Wie lange könnte der Marshubschrauber Ingenuity mit dem Rover Perseverance mithalten, wenn er wollte?
@uhoh und Camille. Ich habe eine Bearbeitung mit einem Satz aus dem verlinkten Artikel vorgenommen, der besagt, dass Informationen von der Kamera und dem Entfernungsmesser mit der IMU-Lösung verschmolzen werden, um die Drift im Laufe der Zeit zu begrenzen. Könnte das nicht eine zunehmende Drift verhindern?
@Cornelis cooles Video, das zeigt, wie der optische Fluss (oder ähnliches) im Hubschrauber youtu.be/Sr9yk5eBL1M verwendet wird
@uhoh Also werden sie jetzt eine dauerhafte Lösung vornehmen, damit sie nicht jedes Mal das Würfelspiel spielen müssen, wenn sie fliegen wollen. Da kommt mir die Erwartung auf, dass noch mehrere Flüge passieren können. Bleibt noch so viel Zeit?
@ Cornelis Ich weiß es nicht. Dies sind kurze Entfernungen, daher glaube ich nicht, dass sie eine dauerhafte Lösung benötigen, um an denselben Ort zurückzukehren, aber sie speichern wahrscheinlich ein Originalbild (nachdem es nach oben geht, aber bevor es sich seitwärts bewegt), und sie könnten damit eine Mustererkennung durchführen diese Korrelationspunkte und versuchen, den Ort zu "erkennen", wenn sie wollten. Das ist eine tolle neue Frage!
@uhoh Ich glaube nicht, dass Ingenuity Funktionen "merken" kann. Es vergleicht nur Bild für Bild, während es fliegt, um eine bestimmte Richtung beizubehalten. So habe ich es verstanden.
@Cornelis Nun, es macht offensichtlich viele Fotos und speichert sie. Ich spreche nur von dem Muster der grünen Punkte im Video. Diese können trivial gespeichert und abgerufen und verglichen werden, und der Code dafür muss nicht zu komplex sein.
@uhoh Eine neue Entwicklung für mich, mars.nasa.gov/news/8936/… Ich denke, bei einem neuen Landeplatz muss es keine früheren erkennen!
@uhoh Sommerzeit für Einfallsreichtum!
Es gibt eine kurze, aber nette Beschreibung, wie die Bildverarbeitung IMU-Daten erweitert hier mars.nasa.gov/technology/helicopter/status/305/… die einige Zahlen wie 500 Aktualisierungen/Sekunde und 30 Bilder pro Sekunde enthalten.