Řešení

Modulární vysoce výkonný řídicí systém APQ AK7 v kazetovém provedení v aplikaci pro mobilní dokovací stanici UAV

Mobilní dokovací stanice pro bezpilotní létání (UAV) je mobilní inteligentní platforma integrující ukládání dat bezpilotních létání, automatický vzlet a přistání, výměnu baterií a přenos dat. Obvykle se nasazují v záchranných velitelských vozidlech, kabinách pro operace v terénu nebo na dočasných vzletových a přistávacích místech. Na rozdíl od konvenčních pevných dokovacích stanic se mobilní dokovací stanice musí vypořádat s velmi omezeným instalačním prostorem, nestabilním napájením a častými vibracemi během přepravy a přemisťování.

Po několika kolech výběru modelu a důkladném ověřovacím testování si zákazník nakonec vybral řadu modulárních vysoce výkonných kazetových řídicích jednotek APQ AK7 jako základní řídicí platformu pro svou mobilní dokovací stanici UAV nové generace.

Výzva pro zákazníky

Ultrakompaktní prostorové omezení:Mobilní dokovací stanice musí být integrována do zásahového velitelského vozidla nebo mobilní kabiny, kde je prostor extrémně omezený. Hlavní řídicí jednotka proto musí mít ultrakompaktní tvarový faktor pro flexibilní nasazení ve stísněných prostorech.
Požadavky na stolní počítače:Dokovací stanice musí současně provádět plánování a správu bezpilotních letounů (UAV), monitorování stavu dokovací stanice, ukládání dat a jejich zpětný přenos. Řídicí jednotka proto potřebuje výpočetní výkon na úrovni stolního počítače.
Bohaté možnosti rozšíření rozhraní:Systém se musí současně připojit k dokovací stanici s řídicí jednotkou robotického ramene, senzorům prostředí (rychlost větru / teplota / vlhkost), video dohledu, komunikačním modulům a dalším zařízením. Řídicí jednotka proto musí poskytovat dostatek USB, sériových a síťových rozhraní a zároveň umožňovat flexibilní rozšíření GPIO, CAN a dalších funkcí.
Požadavky na více displejů a ladění:V terénních nasazeních je často nutné připojit ovládací panel a monitorovací displej současně, což vyžaduje více nezávislých zobrazovacích výstupů.
Přizpůsobivost náročnému mobilnímu prostředí:Mobilní dokovací stanice je během přepravy a přemisťování vystavena neustálým vibracím a také velkým výkyvům okolní teploty. Řídicí jednotka musí poskytovat spolehlivost průmyslové úrovně, včetně provozu v širokém rozsahu teplot a robustní odolnosti proti vibracím a nárazům.

Řešení APQ

Procesor třídy stolních počítačů pro efektivní multitasking:Mobilní dokovací stanice UAV musí současně provádět plánování a správu UAV, monitorování stavu dokovací stanice, ukládání dat a zpětný přenos dat. Řada AK7 je poháněna procesory Intel® Core i3/i5/i7 6. až 9. generace pro stolní počítače s podporou TDP až 65 W. Nabízí dva sloty pro paměť DDR4 SO-DIMM s podporou dvoukanálového režimu až do 64 GB. Silný výpočetní výkon stolních počítačů zajišťuje plynulé paralelní provádění úkolů plánování UAV, ovládání dokovací stanice a ukládání dat, a splňuje tak požadavky na vysokou spolehlivost bezobslužných nasazení v terénu.
Trojité výstupy pro monitorování na více obrazovkách:Během nasazení v terénu potřebují operátoři obvykle současně sledovat monitorování stavu dokovací stanice i živé video z dronů. Řada AK7 integruje grafickou kartu Intel a nabízí tři nezávislé zobrazovací výstupy – HDMI, DP a VGA – přičemž rozhraní DP podporuje rozlišení až 4K. Současně lze připojit až tři zobrazovací zařízení, což umožňuje koordinaci více obrazovek pro ovládání dokovací stanice, video z dronů a monitorování stavu, což výrazně zlepšuje efektivitu a vizualizaci provozu v terénu.
Modulární rozšíření ve stylu kazety pro přizpůsobení I/O na vyžádání:Rozšiřitelnost je jednou z hlavních silných stránek řady AK7. Podporuje více rozšiřujících kazet APQ, které lze vybrat podle různých požadavků dokovacích stanic pro mobilní UAV. Výběrem různých kazet se systém může flexibilně připojit k řídicí jednotce robotického ramene dokovací stanice, senzorům prostředí, komunikačním zařízením CAN a dalším periferiím, aniž by bylo nutné vyměňovat celou řídicí jednotku. Jeden vestavěný slot M.2 Key-M podporuje disky SSD NVMe i SATA, zatímco dva sloty Mini PCIe (jeden se slotem pro SIM kartu) podporují rozšíření o moduly Wi-Fi, 4G, CAN a další.
Bohatá rozhraní pro připojení více zařízení:Přední panel nabízí šest USB portů pro simultánní připojení periferií, jako je řídicí jednotka robotického ramene dokovací stanice, senzory prostředí a komunikační moduly. K dispozici jsou dva gigabitové LAN porty Intel – jeden pro interní datovou komunikaci dokovací stanice a druhý pro přenos dat z bezpilotních letounů nebo vzdálenou údržbu. Dva sériové porty RS232/485 poskytují stabilní připojení pro zařízení pro monitorování prostředí, jako jsou senzory rychlosti větru a teploty/vlhkosti. Vestavěný port USB 2.0 typu A je vhodný pro přímou instalaci licenčních klíčů a dalších autorizačních zařízení.
Ultrakompaktní šasi pro integraci v omezeném prostoru:Řada AK7 měří pouze 53 mm × 145 mm × 186,4 mm a kombinuje celohliníkový chladič s horním a spodním krytem z pozinkované oceli. Podporuje tři způsoby instalace: montáž na stěnu, montáž na DIN lištu a montáž na stůl. Její ultrakompaktní šasi lze flexibilně nasadit v prostorově omezených prostředích, jako jsou velitelská vozidla pro záchranné složky a kabiny pro operace v terénu, čímž se uvolní další instalační prostor pro funkční moduly, jako jsou baterie a komunikační zařízení.
Konstrukce odolná vůči vysokým teplotám a vibracím pro mobilní nasazení:Řada AK7 využívá inteligentní aktivní chlazení ventilátorem řízené PWM a podporuje širokopásmové napájení 12–28 V DC (při použití ovládání osvětlení nebo funkce PoE je vyžadováno 24 V DC). Podporuje provozní teplotní rozsah -20 až 60 °C a skladovací teplotní rozsah -40 až 80 °C a prošla testy náhodných vibrací 3 Grms a rázů 30 G. To zajišťuje dlouhodobý stabilní provoz v podmínkách s vysokými vibracemi, jako je přeprava v mobilním doku a nasazení v terénu. Spodní panel obsahuje přepínač režimu AT/ATX, resetovací tlačítko a tlačítko pro obnovení systému, což umožňuje údržbu systému a obnovení BIOSu bez nutnosti demontáže jednotky a velmi usnadňuje servis v terénu.

Úspěchy v oblasti hodnot:

Efektivní paralelní multitasking:Vysoce výkonné procesory stolních počítačů v kombinaci s až 64 GB paměti zajišťují stabilní a plynulý provoz plánování a správy bezpilotních letounů, monitorování stavu dokovacích stanic, ukládání dat a úkolů zpětného přenosu dat a splňují tak požadavky na vysokou spolehlivost bezobslužného provozu v terénu.
Monitorování na více obrazovkách zlepšuje provozní efektivitu:Tři nezávislé zobrazovací výstupy – HDMI + DP + VGA – umožňují koordinaci více obrazovek pro ovládání dokovací stanice, video z UAV a monitorování stavu, což operátorům v terénu umožňuje přístup k komplexním informacím současně a výrazně zlepšuje efektivitu a vizualizaci.
Rozšiřující systém ve stylu kazety umožňuje použití na jedné platformě a ve více aplikacích:Výměnou rozšiřujících kazet APQ se může řídicí jednotka flexibilně přizpůsobit různým konfiguracím I/O – od monitorování vícekanálových GPIO zařízení až po komunikaci přes sběrnici CAN. Jedna hardwarová platforma v kombinaci s různými kazetami dokáže pokrýt požadavky na řízení více modelů mobilních dokovacích stanic, což výrazně snižuje náklady na vývoj produktů a skladování.
Kompaktní nasazení uvolňuje cenný mobilní prostor:Ultrakompaktní šasi o rozměrech 53 mm × 145 mm × 186,4 mm spolu s možností montáže na stěnu a na DIN lištu lze flexibilně integrovat do omezených prostor, jako jsou vozidla pro zásahové služby a kabiny pro operace v terénu, čímž se uvolní další konstrukční prostor pro komunikační zařízení, bateriové bloky a další funkční moduly.
Stabilní provoz v náročných podmínkách:Široký rozsah teplot od -20 do 60 °C, odolnost proti vibracím 3 G, odolnost proti nárazům 30 G a širokopásmový stejnosměrný vstup 12–28 V zajišťují dlouhodobý stabilní provoz během přepravy, přemisťování a nasazení v terénu s velkými teplotními výkyvy.
Efektivní údržba terénu:Přepínač AT/ATX, tlačítko reset a tlačítko pro obnovení systému na spodním panelu umožňují údržbu systému bez nutnosti demontáže, což výrazně snižuje náklady na poprodejní servis a dobu odezvy ve vzdálených lokalitách.