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tory) della NASA dove è stata creata un’atmosfera simu- lata. Gli scienziati della NASA non hanno potuto simulare la forza gravitazionale di Marte (che corrisponde a circa il 40% di quella sulla Terra), ma sono stati in grado di simu- larne l’atmosfera. In questo modo è stato possibile assi- curare che l’elicottero sarebbe stato in grado di decollare, nonché effettuare sorvoli e manovre. In ogni volo, le operazioni più difficili sono il decollo e l’atterraggio. Per un drone ad ala rotante piccolo e leggero come Ingenuity, che deve operare in maniera completa- mente autonoma, le complicazioni aumentano. Oltre alla complessità intrinseca del volo, il fatto di dover decolla- re e atterrare su una superficie accidentata e irregolare come quella di Marte non permetterà quasi sicuramente a Ingenuity di partire o arrivare su una superficie piana. Ciò significa anche che non è possibile presumere che l’elicottero possa decollare verticalmente. Qualsiasi va- riazione dall’assetto verticale potrebbe provocare una virata non appena l’elicottero abbandona la superficie. L’architettura GNC (Guidance, Navigation and Control) di Ingenuity è stata progettata per funzionare in ma- niera autonoma. Il modulo di guida (Guidance) fornisce i comandi direzionali adatti per la fase di volo. Il modulo di navigazione (Navigation) acquisisce i dati dei sensori presenti a bordo e trasferisce tali informazioni ai moduli di guida e controllo. Il modulo di controllo (Control) si in- terfaccia con gli azionamenti dell’elicottero. Il processore di bordo, uno Snapdragon 801 a quattro core, utilizza due sensori di immagine per la navigazione visiva. La poten- za di elaborazione del processore è integrata da quella di due microcontrollori di Texas Instruments basati su core Arm Cortex-R5F che operano in modalità “lockstep” (in pratica eseguono contemporaneamente lo stesso codice controllando i risultati di ciascuna istruzione e valutando la correttezza dell’esecuzione mediante confronto) per elaborare i dati dei sensori ed eseguire le funzioni di con- trollo del volo. Per le interfacce dei sensori e degli azio- namenti è stato impiegato un FPGA della linea ProASIC, implementato sotto forma di gate logici piuttosto che in software. L’FPGA inoltre esegue la commutazione tra i due microcontrollori nel caso venga rilevato un guasto. Inclinometri MEMS La gamma di sensori presenti include due IMU (Inertial Measurement Unit – unità di misura inerziale) a 3 assi, una sul gruppo sensore superiore l’altra sul gruppo sen- sore inferiore. Queste due IMU integrano un accelerome- tro e un giroscopio, ciascuno con risoluzione di 16 bit. Un altimetro (Lidar) che utilizza la tecnica ToF (Time-of-Fli- ght) aiuta a mantenere l’orientamento verticale, men- tre nel gruppo sensore posto nella parte inferiore sono previste una telecamera di navigazione e una telecamera RTE (Return To Earth). Oltre alle due unità inerziali, il modulo ECM (Electronic Core Module) include anche un inclinometro di Murata . Si tratta del mod. SCA100T-D02, un sensore MEMS a due assi usato per calibrare le IMU prima del decollo, in modo da consentire una misura accurata dell’asse verticale dell’e- licottero. Questa fase cruciale è una dimostrazione delle modalità adottate dalla NASA per assicurare il corretto funzionamento dei suoi sistemi di controllo. L’impiego dell’inclinometro prima del volo per calibrare i sensori principali utilizzati dall’unità GNC durante il volo stesso testimonia l’elevato grado di criticità delle fasi di decollo e di atterraggio dell’elicottero. Molti dei sensori utilizzati sull’elicottero Ingenuity e sul rover Perseverance sono prodotti standard (COTS - Com- mercial Off-The-Shelf). Laddove possibile, la NASA ha optato per il ricorso a componenti COTS, inclusi i sensori specializzati espressamente progettati per altri tipi di ap- plicazioni che richiedono un elevato livello di affidabili- tà. Un esempio è rappresentato dall’inclinometro MEMS SCA100T, che era stato progettato per garantire prestazio- ni “instrumentation grade” in applicazioni di livellamen- to. Un altro punto di forza di SCA100T è la possibilità di resistere a sollecitazioni meccaniche fino a 20.000 g. L’inclinometro prevede due elementi di rilevamento, po- sizionati ortogonalmente e in parallelo rispetto al piano di montaggio. Il sensore a bordo di Ingenuity fornisce un range di ±90° con una risoluzione di 0,0035°. Esso produce tensioni di uscita analogiche raziometriche ed è dotato di un’interfaccia SPI per trasferire i dati relativi all’inclina- zione e alla temperatura, questi ultimi forniti dal sensore di temperatura integrato. Uno schema a blocchi funzio- nale dell’inclinometro SCA100T è riportato in figura 1. L’elettronica ospitata nel modulo ECM è in grado di “so- COMPONENTS MEMS ELETTRONICA OGGI 507 - GENNAIO/FEBBRAIO 2023 54