Autonomous Underwater Vehicle mit LonTalk

Der Ocean Explorer

Ein vielseitiges AUV

Zu Beginn des Jahres 2000 kaufte das Undersea Research Centre der NATO (jetzt CMRE) den Ocean Explorer - Version C(OEX-C) Autonomous Underwater Vehicle (AUV) von der Florida Atlantic University (FAU). Es war das modernste AUV seiner Zeit und selbst heute ist es noch immer das Vielseitigste.

Eine der ausschlaggebenden technischen Entscheidungen der Ersteller des OEX-C war die Wahl des LonTalk als peripherem Daten/Control-bus mit TP-1250 Transceiver für 1,25 Mbit Datenrate, der die verschiedenen Sensoren und Aktoren des AUV verband.

Die grundlegende Struktur des LonTalk Protokolls ermöglichte die Verteilung von Befehls- und Kontrollfunktionalität unter den (LON)Knoten innerhalb des AUV und LonTalk ermöglichte den Einsatz einer lediglich minimal leistungsfähigen zentralen CPU, die für die Navigation des AUV verantwortlich war. Ein anderer sehr entscheidender Vorteil von LonTalk ist dessen Erweiterbarkeit, denn diese bietet ein äußerst wichtiges Feature in der AVU-Technologie.

Die primäre Aufgabe des Fahrzeugs ist, als Transportplattform für eine unterschiedliche Sensor-Bestückung zu dienen und LonTalk ermöglicht eine minimale Integrationszeit von neuen Sensor-Bestückungen.

 

Der Ocean Explorer im Einsatz

Einsatz des LonTalk TP-1250 Interface

Seiner Zuverlässigkeit und einfachen Umrüstbarkeit ist es zu verdanken, dass das OEX-C für mehr als 15 Jahre voll im Einsatz blieb. Dennoch begleiteten die Probleme des „End Of Life“ (EOL) seine Langlebigkeit. Eine der Hauptsorgen war das Betriebssystem des zentralen Navigationscomputers und seine enge Verbindung zur Hardware des Hauptcomputers und dem LonTalk Interface.

Die Folgen waren, dass die CPU abgekündigt wurde, das Betriebssystem nicht weiter supportet wurde und der Hersteller des LonTalk NIC nicht mehr am Markt war. Das in Frage gestellte Betriebssystem war QNX4.0. Zu Beginn der 2000er Jahre war die Auswahl an RTOS (Real Time Operating Systems) sehr gering. VxWorks war zwar das führende RTOS zu dieser Zeit, doch war die Lizenzierung ausgesprochen teuer. Darum wählten die Entwickler OEX-C ein „freies“ RTOS, das für akademische und nicht-kommerzielle Entwickler genutzt werden konnte.

Der Haupt-Computer war ein einfacher PC/104 i686 mit on-board Schnittstellen (Ethernet etc.), die von QNX unterstützt wurden. Besonders wichtig war das PC/104 basierte und QNX unterstützte LonTalk TP-1250 Interface, das über den PC/104 ISA-Bus angeschlossen wurde. Der Navigator schickt die korrekten Richtungs- und Geschwindigkeitsdaten über das LON Interface zu den Steuerrudern, den Tiefenrudern und dem Motor. Ohne Frage ist dabei das PC/104 Interface das Kernstück der Navigation sowie des Kommando- und Kontrollsystems.

 

Easylon PC/104 Interface
Ocean Explorer Hauptrechner

Das Easylon Interface als günstige Verbindung von PC und Netzwerk

CMRE entschloss sich alle EOL Probleme gleichzeitig in Angriff zu nehmen: Die Migration von QNX4.0 zu Linux, die Auswahl einer neuen CPU für die Navigation und das Finden eines neuen LON PC/104 Interfaces. Die allgemeine Verfügbarkeit von Linux und Linux-kompatiblen CPU’s machten es einfach, die ersten Aufgaben zu erledigen, was dann zu einer neuen, stabilen und berechenbaren Navigationsplattform führte.

Die Suche nach einem Linux-kompatiblen, mit PC/104 LonTalk und TP-1250 Transceiver ausgestatteten Interface erwies sich allerdings als eine Herausforderung, darum waren wir froh, mit Gesytec auf einen Anbieter zu treffen, der das perfekte Ersatz-NIC anbot: Ein Easylon PC/104 Interface. Das Easylon Interface bietet die kostengünstige Verbindung zwischen einem Standard-PC oder PC/104 Computer und dem LonWorks Netzwerk. Von entscheidender Bedeutung war der zugehörige Linuxtreiber, der fehlerfrei und reibungslos mit der ausgewählten Linux Distribution und der modernen CPU zusammenarbeitete.

Zurzeit verarbeitet das NIC leicht eine durchschnittliche TP-1250 Bandbreiten-Anforderung von 30% mit Bursts von bis zu 95% usability. Wir können sicher voraussagen, dass diese Kombination von neuen Systemen uns mindestens ein weiteres Jahrzehnt an Operabilität gewährleistet.1

 

 

 

 

 

 


1Während dieser Artikel geschrieben wurde vollendete eines der beiden OEX-C, die von CRME betrieben werden, eine 13-stündige Mission bei einer NATO Übung unter Einsatz des Easylon PC/104 Interface der Firma Gesytec als NIC für Steuerung und Überwachung des Systems.