Avionics Supercomputers of the Future
The advancement of commercial off-the-shelf (COTS) embedded technologies has created supercomputers with increased processing power, data rates and speeds with better size, weight and power (SWAP) requirements. Compared with traditional 19-inch rackmount systems, the integrated approach provides more powerful functions in a much smaller package.
The ROCK-2 system from Mercury Systems designed for avionics missions is a good example. It measures (without connectors) just 4.88 by 7.63 by up to 13.18 inches. Yet within this unit, it allows multiple plug-in boards: CPU, video capture, Ethernet switch and storage. The chassis weighs 4 to 8 kg depending on how many boards are plugged in.
Even though avionics includes some fully autonomous flying, it is on a limited basis. With more and more powerful embedded computing technologies being developed, it is expected that full autonomous commercial flights will someday be in place, powered by advanced supercomputers in the future.
“Commercial aircraft are already highly autonomous vehicles, having included autopilot functions for decades,” said Robert Atkinson, director of business development for Mercury Systems’ mission systems group. “We expect that most commercial aircraft will have fully autonomous capability from takeoff to landing, including sense and avoid functions, within the next 10 to 20 years.”
But public perception and regulatory issues will not bring completely pilotless flights in that timeframe, he added.
Areas on a plane that need monitoring. Devices such as the air data computer module (ADCM) can provide real-time monitoring data.
Mercury Systems, a pioneer in sensor processing and embedded computing for the aerospace and defense industry, provides modules, single board computers (SBC) and fully integrated sensor and mission processing subsystems. With the acquisition of parts of Microsemi and other companies, Mercury now also includes components in its product portfolio. Additionally, its product road map aligns to the DO-297 standard for integrated modular avionics (IMA), focused on integrating multiple functions into fewer computing units. Its recent introduction of the BuiltSAFE ROCK-2 series of avionics computers is one example of a modern supercomputer supporting the digital convergence that the aviation industry is going through. (Similar to the iPhone, you can package a phone, camera, GPS and more in one single unit.)
The rugged, modular subsystem is designed for use in a variety of avionics and display applications, including command, control, communications, computers, intelligence, surveillance and reconnaissance (C4ISR) and is available with industry-standard DO-178C/DO-254 safety-certification evidence. Based on the industry-standard 3U VPX architecture, the ROCK-2 system can host up to four boards, allowing for customization to the user’s unique I/O and graphics requirements.
Multiple avionics I/O interfaces and advanced video and graphics processing boards can be housed on the ROCK-2 system. Mercury’s innovative design of placing CPUs on the mezzanine site of the 3U VPX boards allows for up to four CPUs to be used. Placing the CPUs on the XMC site simplifies CPU upgrade, minimizing recertification and total lifecycle system costs. Mercury currently supports a variety of NXP QorIQ and Intel Core i7 processors. The sealed, forced-air, conduction-cooled chassis (negative 40 to 70 deg C operating) does not have any moving parts, such as cooling fans. As a result, the design has higher reliability and also represents a major improvement of the SWAP requirements.
Image Processing and Real-Time Data Capturing
California-based Aitech Defense Systems, Inc. has worked with multiple software partners including Green Hill, LynuxWorks and Wind River to provide embedded computing to the industrial, aerospace and defense segments for more than two decades. Both
Суперкомпьютеры авионики будущего
Развитие коммерческих готовых встраиваемых технологий (COTS) позволило создать суперкомпьютеры с повышенной вычислительной мощностью, скоростями передачи данных и скоростями с улучшенными требованиями к размеру, весу и мощности (SWAP). По сравнению с традиционными 19-дюймовыми стоечными системами интегрированный подход обеспечивает более мощные функции в гораздо меньшем корпусе.
Система ROCK-2 от Mercury Systems, предназначенная для миссий авионики, является хорошим примером. Он имеет размер (без разъемов) всего 4,88 на 7,63 до 13,18 дюймов. Тем не менее, в этом устройстве он поддерживает несколько подключаемых плат: процессор, захват видео, коммутатор Ethernet и жесткий диск. Ходовая часть весит от 4 до 8 кг в зависимости от того, сколько плат подключено.
Несмотря на то, что авионика включает в себя некоторые полностью автономные полеты, она имеет ограничения. Ожидается, что с развитием все более и более мощных компьютерных технологий встраиваемых вычислений, когда-нибудь появятся полноценные автономные коммерческие рейсы, которые в будущем будут работать на современных суперкомпьютерах.
«Коммерческие самолеты уже являются высокоавтономными транспортными средствами, включающими функции автопилота на протяжении десятилетий», - сказал Роберт Аткинсон, директор по развитию бизнеса группы систем миссионерства Mercury Systems. «Мы ожидаем, что большинство коммерческих самолетов будут иметь полностью автономные возможности от взлета до посадки, включая функции sense и avoid, в течение следующих 10-20 лет».
Но общественное восприятие и вопросы регулирования не приведут к полету без пилота в эти сроки, добавил он.
Области на самолете, которые нуждаются в мониторинге. Такие устройства, как компьютерный модуль радиоданных (ADCM), могут предоставлять данные мониторинга в режиме реального времени.
Mercury Systems, пионер в области обработки датчиков и встроенных вычислений для аэрокосмической и оборонной промышленности, предлагает модули, одноплатные компьютеры (SBC) и полностью интегрированные подсистемы датчиков и обработки задач. С приобретением частей Microsemi и других компаний, Mercury теперь также включает их компоненты в свой ассортимент продукции. Кроме того, его дорожная карта продукта соответствует стандарту DO-297 для интегрированнго модуля авионики (IMA), ориентированной на интеграцию множества функций в меньшее количество вычислительных блоков. Недавнее представление серии бортовых электронных компьютеров BuiltSAFE ROCK-2 - один из примеров современного суперкомпьютера, поддерживающего цифровую конвергенцию, которую переживает авиационная отрасль. (Как и iPhone, вы можете упаковать телефон, камеру, GPS и многое другое в одном устройстве.).
Прочная модульная подсистема разработана для использования в различных приложениях авионики и демонстрации приложений, включая управление, связь, компьютеры, разведку, наблюдение и разведку (C4ISR), и доступна с отраслевым стандартом безопасности DO-178C / DO-254. Свидетельствует о безопасности. Основанная на стандартной архитектуре 3U VPX, система ROCK-2 может содержать до четырех плат, что позволяет настраивать пользовательские требования к вводу выводу и графическим требованиям.
В системе ROCK-2 можно разместить несколько интерфейсов ввода-вывода для авионики и усовершенствованных плат обработки видео и графики. Инновационный дизайн Mercury по размещению процессоров в слотах плат 3X VPX позволяет использовать до четырех процессоров. Размещение процессоров на плате XMC упрощает обновление процессоров, сводя к минимуму повторную сертификацию и общие затраты на жизненный цикл системы. В настоящее время Mercury поддерживает различные процессоры NXP QorIQ и Intel Core i7. Герметичное шасси с принудительной циркуляцией воздуха и теплопроводностью (работает при температуре от 40 до 70 ° C) не имеет движущихся частей, таких как охлаждающие вентиляторы. В результате конструкция имеет более высокую надежность, а также представляет собой значительное улучшение требований SWAP.
Обработка изображений и сбор данных в реальном времени
Калифорнийская компания Aitech Defense Systems, Inc. более двух десятилетий сотрудничала со многими партнерами по программному обеспечению, включая Green Hill, LynuxWorks и Wind River, чтобы обеспечить встроенные вычисления для промышленного, аэрокосмического и оборонного сегментов.