2018年12月3日,OSIRIS-REx太空船抵达了近地小行星Bennu,它是人类探测到最有可能撞击地球的小天体之一。在对这颗小行星进行大约18个月的近距离探测之后,OSIRIS-REx将执行人类历史上准备最为充分的采样活动之一。其中的TAGSAM——接触后立即脱离式样本采集装置(Touch-and-Go Sample Acquisition Mechanism)的设计、构建和测试工作让洛克希德马丁公司的技术团队花费了十多年的时间。经过在地球上的充分测试之后,OSIRIS-REx于2016年9月发射升空,然后伸展手臂、活动关节,做好准备进行人类历史上第一次星际采样。

OSIRIS-REx将花一年多的时间来详细考察这颗小行星,以便任务小组选定进行采样的位置。这一重大活动预计将在2020年进行,届时将有超过60克的小行星岩土被采集起来,并于2023年返回地球进行分析。科学家希望这个样本能揭示更多线索,以便了解太阳系的形成过程以及地球上支持生命的有机物质是从何而来。

风河非常自豪,能够提供实时操作系统(RTOS),做为OSIRIS-REx飞行软件的核心基础。这套飞行软件负责接收命令和控制数据包,而VxWorks确保了远程数据的实时性——这对整个任务至关重要。其中也包括了一定程度的自动自主操作,包括操纵和控制Touch-And-Go(接触后立即脱离)进行样本采集的过程。另外,它也负责执行标准的日常清理和健康监测,以及在获得遥测数据流的过程中将数据发回地球。它还能够处理问题或故障,如有必要就进入“安全模式”,等待进一步的指示。

OSIRIS-REx这样的太空任务需要高度的自动自主性,以及亚毫秒的精确性、确定性和可靠性。VxWorks的佳绩已经在太空飞行和星际漫游/探测器中获得了充分的证明,足以受到信赖做为未来太空任务、地球轨道卫星以及太阳系内外科学任务的软件基础。

洛克希德马丁的团队将VxWorks纳入了行星飞行软件核心之内,应用于大量的太空任务,其中包括目前正在对木星进行探测的朱诺号、在火星上的洞察号以及本文所述的OSIRIS-REx。VxWorks有着光彩亮丽的历史,足以负担起自动自主系统的开发、部署和运行,包括那些到达太阳系最远边缘的系统,以及那些在大气层中飞行、在地面上行驶、在海洋或湖泊的水面上或水下航行、甚至在地下穿行的自动自主系统。

Aerospace & Defense

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Ever-increasing computational, sensor and bandwidth defense system demands combine with shrinking budgets and deployment schedules to task developers to do more with less. Working with RT Embedded, defense contractors can depend on global supplier of feature-rich and technically advanced solutions achieved through decades of experience engineering rugged, high performance mission-critical computers. Satisfying the most demanding defense computing requirements, RT Embedded excels at delivering COTS application-ready platforms and customized systems specifically designed to accelerate time to market. RT Embedded is also a driving force enabling real world, end-to-end Internet of Things (IoT) solutions, which play a key role in securing, connecting and managing disparate devices for increased intelligence.

Professional Services helps aerospace and defense system integrators plan, develop, and manage safe, secure, reliable, and certified software for the critical demands of aircraft and military operations.

Radar systems play a crucial role in air defense, producing vital data for timely location of enemy positions. A lightweight mobile weapons vehicle requires a radar system with high computing performance and data transfer rates in order to carry out automatic target recognition and provide the operator with key information to aid in critical decision making. The system is installed in the limited space available in the vehicle with minimal airflow and must be able to withstand the harsh environments of the battlefield.

Featured Aerospace Companies

NASA JPL

NASA JPL

On August 6, 2012, NASA made an enormous advancement in space exploration when it landed the Mars Science Laboratory rover Curiosity in the Gale Crater on Mars. Curiosity is the most technologically advanced autonomous robotic spacecraft and geologist set ever to be deployed by any space venture. It’s on a groundbreaking mission to determine whether Mars is or has ever been capable of supporting life, and to assess its habitability for future human missions.

The VxWorks® real-time operating system (RTOS) plays a central role in this historic mission. VxWorks provides the core operating system of the spacecraft control system—from the second the rocket left Earth on November 26, 2011, until the end of the mission. NASA’s Jet Propulsion Laboratory (JPL), the lead U.S. center for robotic exploration of the solar system, has used VxWorks as its mission-critical OS brain for more than two decades. The total cost of the Curiosity project is approximately $2.5B and represents eight years of passion and work, so the stakes are high, and a fail-proof, resilient RTOS was a core requirement.

Boeing

Boeing

Since the Boeing 787 Dreamliner first launched in 2004, it has become the fastest-selling wide-body aircraft in aviation history—now being produced at the rate of 10 a month to keep up with demand. In fact, Boeing reportedly delivered 111 Dreamliner aircraft in 2014, topping its own projections. The key to the exceptional performance of the 787 family is its suite of new technologies and its revolutionary design. And Wind River® VxWorks® 653 Platform proved instrumental in getting the Dreamliner aloft.

风河已连续第三年被《军用及航空电子》杂志评选为铂金奖获得者。今年,最优技术创新奖的获奖产品是Wind River Simics。这是一款完整的系统仿真模拟软件,克服了当今软件系统中最严峻的DevOps挑战。风河公司在过去的这几年中一直都保持赢得这项荣誉,获奖产品有VxWorks 653以及与Presagis和CoreAVI等合作伙伴一起完成的革命性工作,它们都以VxWorks为基础。

风河所获的这项荣誉是2018年《军用及航空电子》杂志技术创新奖的最高等级。凡是提名这一著名奖项的产品都必须经过一个独立的专业评审组来评审。评审依据包括工程、设计品质以及产品的创新特色如何帮助客户解决问题。《军用及航空电子》杂志技术创新奖所选择的产品,反映了在航空航天和国防市场最前沿技术产品和服务的创新设计与工程发展状况。

克服设计挑战

大多数航空航天项目由于其所特有的复杂性和严格的安全要求,通常都需要经过很多年的努力才能见到成果。而开发和维护的成本却在不断增长,其中系统组件的可用性是航天供应商所面临的关键业务挑战。

当为以传统基于硬件方法开发构建的项目提供支持时,由于支持和维护的成本都是围绕硬件发生的,软件测试和验证常常不在考虑之列。在运行测试的工作中,大多数的时间和精力都被用来尝试找出不再可用的旧线路板。另外还有硬件库存的成本和相关的流动性问题。对硬件进行复制以便在多处使用,这也是比较困难的。

由于上述原因,近年来软件仿真和数字孪生技术已经成为航空航天软件测试和验证过程以及飞行软件敏捷开发的基础工程。

为了理解真实世界中系统在其运行环境中的行为,开发人员使用数字孪生技术来调试发现问题,并且可以在问题发生之前对其做出预测。这些数字化的表现方式可以提供在现实世界系统中已经测量、记录或观察到的输入或激励。

Simics的妙用

在航空航天工业中,使用物理和数字化模型来理解和解决飞行任务中的问题,这是非常普遍的。Simics可以模拟经常应用的航天处理器,使目标软件能够在虚拟平台上运行,就如同在物理硬件上运行一样。Simics不仅具有脚本设计、调试检查和故障注入等能力,它也使开发人员能够使用数字孪生来定义、开发和集成他们的系统,从而使得开发人员摆脱了物理目标硬件的束缚。Simics可以模拟整个系统或由系统构成的系统,并且可以模拟它们运行未经修改的软件二进制文件,与物理系统中运行的软件完全相同。

如果你希望看到未经修改的软件运行在系统控制器上将会发生什么情况,Simics是一个很好的选择。将Simics虚拟平台连接到物理系统的仿真模型上,这也是一种常见的实践。由此可以帮助许多航天公司建立完整的数字孪生,从大规模系统物理建模到实际的控制软件,包括运行在控制端的多个控制系统。

Simics帮助航空航天开发人员摆脱物理硬件的局限,以灵活且自动化的方式完成软件开发、目标环境测试、闭环测试或认证与验证工作。

Simics已经支持美国国家航空航天局的ITC小组对他们的大量目标硬件进行了模拟仿真,并构建了众多具有全部所需特性的GO-SIM产品,其中既包括单个处理器,也包括大型、复杂和互连的电子系统。

全球领先的物联网软件提供商风河近日宣布,扩展其实时操作系统(RTOS)对恩智浦平台的支持范围,纳入NXP®i.MX 8 、NXP QorIQ T2080和T2081多核平台,在这一举措之前原本已经支持NXP Layerscape系列产品,包括LS1021A、LS1043A和LS1046A。通过此项更新活动,风河旨在展现其决心,将致力于为基于恩智浦最新ARM和Power Architecture处理器进行具备信息安全和功能安全系统的经济适用型研发提供持续性支持。

已经在最具挑战性的功能安全和信息安全关键应用中得到验证,对于技术提供商来说,风河公司以下几款COTS安全平台有助于他们更加轻松且低成本地达到RTCA DO-178C、EUROCAE ED-12C、EN 50128和IEC 61508的严格安全认证的要求。

  • VxWorks 653多核版(VxWorks 653 Multi-core Edition)是一个集成模块化航空电子设备(IMA)平台,可以在共享的计算机平台上实现较高安全关键和较低安全关键应用的工作负载整合,现已针对NXP QorIQ T2080进行过验证,并且提供COTS认证依据。
  • VxWorks 7 Cert是一个安全关键应用平台,在航空电子、交通运输、工业自动化和医疗等行业需获得RTCA DO-178、EUROCAE ED-12或IEC 61508认证。现已针对NXP i.MX 6 SABRE Lite进行过验证。
  • VxWorks 7是业界领先的RTOS,可提供构建智能连接系统所需的功能安全、信息安全和可扩展性功能,现已可用于最新的NXP i.MX 8平台、QorIQ T2081多核平台以及LS1和LS2产品(包括LS1043和LS1046)。

恩智浦产品管理副总裁Noy Kucuk表示,“航空电子、交通运输、工业自动化和医疗行业需要经过验证和安全认证的解决方案。我们很高兴能够以ARM和Power Architecture处理器为风河VxWorks COTS安全平台提供支持。我们也认识到客户对处理器的持续需求。为此,恩智浦延长了部分QorIQ P Series和T Series处理器的产品生命周期。”

风河运营环境副总裁Michel Genard介绍说,“通过与恩智浦合作,我们可以为共同客户的技术实现提供经过验证且极具可靠性的选择,并在他们进行软件认证的过程中提供支持。VxWorks一直都被做为基石,服务于关键基础设施行业的众多客户,支持他们建立具备独特优势的可认证安全关键系统。而且,风河一直都在投资并致力于为这些领域创新设计提供所需要的架构灵活性。”

领先的安全关键领域及汽车物联网软件提供商风河公司近日宣布,TTTech汽车业务分公司采用VxWorks实时操作系统,用于最新版本的自主驾驶应用安全软件平台MotionWise。

WindRiver TTTech

TTTech汽车业务分公司是领先的自动驾驶安全软件和硬件平台提供商,与风河建立了长期合作的基础,进而携手开发了高度可扩展的ECU,借助于网络化多核片上系统(SoC),实现了先进的安全关键汽车应用。 作为奥迪zFAS架构的底层软件平台,VxWorks负责维护并监测其中关键应用的安全性。zFAS平台支持2018款奥迪A8等车辆的自动驾驶辅助功能,如车道辅助、自适应巡航控制和交叉路口辅助等,这是当今汽车市场上最先进的互联车辆之一。

TTTech汽车业务分公司在TTTech集团之下运营。TTTech集团业务覆盖行业非常广泛,包括汽车、航天、越野、能源生产、铁路和工业自动化等,雄踞技术领先地位长达20年,与市场领导者携手合作,积累了广泛丰富的经验。集团旗下所有企业都服务于高科技领域,提供实时网络平台与安全控制技术。

风河汽车业务副总裁Marques McCammon介绍说,“自主驾驶的未来迫在眉睫,汽车制造商必须跟上快速创新的步伐。然而,其中风险之高难以置信。通过与TTTech这样的行业先驱者合作,风河正在帮助汽车制造商加快开发周期,推出创新产品,同时保持最高水平的安全性。乘客安全至高无上,这就必然要依靠那些在任务关键应用领域拥有成熟技术和专门知识的行业领袖。”

VxWorks的设计目标是在整体汽车系统架构中支持安全相关的软件部件,并与那些非安全相关的部件紧密协作。TTTech汽车平台是为ADAS功能设计的,包括自主驾驶和其他基于汽车摄像系统的视觉应用。这个平台可以连接到很多个摄像机,并具有确定性极高的以太网能力。

TTTech汽车业务分公司安全产品与集成高级副总裁Georg Niedrist表示,“随着互联性和自主驾驶的兴起,汽车环境日益复杂,由此也带来了新的挑战。与风河公司的软件专家携手合作,TTTech汽车可以提供先进的汽车平台,帮助OEM厂商满足严苛的要求、日程,并且达到最终的目标。”

做为一个高性能的RTOS,VxWorks被调校至最高的确定性和响应效率。其技术特色包括模块化的未来无忧体系架构,这种体系架构将OS内核与应用程序和其他软件包分离出来,允许进行后续修复和特性更新,同时把重复性工作、测试和重新认证等事务降到了最低程度。增强型多核安全调度机制支持时间、资源和空间的分区,从而使得不同关键性应用程序的能够并驾齐驱地运行起来,并且满足各类安全标准。VxWorks是一个值得信赖的平台,在功能安全和信息安全的环境中具有经过验证的完美历史记录,使它非常适合当前和未来的互联和自主车辆应用。

除了VxWorks软件,风河还为TTTech汽车业务分公司提供板级支持包、中间件开发和网络栈集成。所做工作还包括根据功能安全标准ISO 26262和汽车安全完整性水平(ASIL)为传感器系统主机准备工件和工作产品。