Controlador modular de alto rendimiento APQ AK7 tipo cartucho en una aplicación de base móvil para UAV.
Una estación de acoplamiento móvil para UAV es una plataforma inteligente móvil que integra almacenamiento, despegue y aterrizaje automáticos, reemplazo de baterías y transmisión de datos. Generalmente se despliega en vehículos de mando de emergencia, cabinas de operaciones de campo o sitios temporales de despegue y aterrizaje. A diferencia de las estaciones de acoplamiento fijas convencionales, las estaciones de acoplamiento móviles deben lidiar con espacios de instalación muy limitados, suministro eléctrico inestable y vibraciones frecuentes durante el transporte y la reubicación.
Tras varias rondas de selección de modelos y rigurosas pruebas de validación, el cliente finalmente eligió la serie de controladores modulares de alto rendimiento tipo cartucho APQ AK7 como plataforma de control principal para su estación de acoplamiento móvil para vehículos aéreos no tripulados de nueva generación.
Desafío del cliente
Restricción de espacio ultracompacto:La estación de acoplamiento móvil debe integrarse en un vehículo de mando de emergencia o en una cabina móvil donde el espacio es extremadamente limitado. Por lo tanto, el controlador principal debe tener un formato ultracompacto para permitir un despliegue flexible en espacios reducidos.
Requisitos informáticos de nivel de escritorio:La estación de acoplamiento debe gestionar simultáneamente la programación y administración de los UAV, la monitorización de su estado, el almacenamiento de datos y la transmisión de datos. Por lo tanto, el controlador necesita un rendimiento de procesamiento comparable al de un ordenador de sobremesa.
Amplia capacidad de expansión de la interfaz:El sistema debe conectarse simultáneamente al controlador del brazo robótico de la estación de acoplamiento, a los sensores ambientales (velocidad del viento, temperatura y humedad), a la videovigilancia, a los módulos de comunicación y a otros dispositivos. Por lo tanto, el controlador debe proporcionar suficientes interfaces USB, serie y de red, a la vez que permite una expansión flexible de las funciones GPIO, CAN y otras.
Requisitos para la depuración y el uso de múltiples pantallas:En las implementaciones sobre el terreno, el panel del operador y la pantalla de monitorización a menudo deben conectarse al mismo tiempo, lo que requiere múltiples salidas de visualización independientes.
Adaptabilidad a entornos móviles adversos:La estación de acoplamiento móvil está expuesta a vibraciones continuas durante el transporte y el traslado, así como a grandes variaciones de temperatura ambiente. El controlador debe ofrecer una fiabilidad de grado industrial, incluyendo un amplio rango de temperaturas de funcionamiento y una sólida resistencia a vibraciones e impactos.
Solución APQ
Procesador de gama alta para una multitarea eficiente:Una estación de acoplamiento móvil para UAV debe gestionar simultáneamente la programación y administración de UAV, la monitorización del estado de la estación, el almacenamiento de datos y la transmisión de datos. La serie AK7 incorpora procesadores Intel® Core i3/i5/i7 de 6.ª a 9.ª generación, de gama de escritorio, con un TDP de hasta 65 W. Dispone de dos ranuras de memoria DDR4 SO-DIMM con soporte de doble canal para hasta 64 GB. Su potente rendimiento informático, propio de un ordenador de sobremesa, garantiza una ejecución paralela fluida de las tareas de programación de UAV, control de la estación de acoplamiento y almacenamiento de datos, cumpliendo así los requisitos de alta fiabilidad de los despliegues en campo sin supervisión.
Salidas de triple pantalla para monitorización multipantalla:Durante el despliegue en campo, los operadores suelen necesitar visualizar simultáneamente el estado de la estación de acoplamiento y el vídeo en directo del UAV. La serie AK7 integra gráficos Intel y ofrece tres salidas de vídeo independientes (HDMI, DP y VGA), con la interfaz DP compatible con resoluciones de hasta 4K. Se pueden conectar hasta tres dispositivos de visualización a la vez, lo que permite la coordinación multipantalla para el control de la estación de acoplamiento, el vídeo del UAV y la monitorización del estado, mejorando notablemente la eficiencia y la visualización de las operaciones en campo.
Expansión modular tipo cartucho para personalización de E/S bajo demanda:La capacidad de expansión es una de las principales ventajas de la serie AK7. Admite múltiples cartuchos de expansión APQ que se pueden seleccionar según los requisitos específicos de las estaciones de acoplamiento para UAV móviles. Al elegir diferentes cartuchos, el sistema puede conectarse de forma flexible al controlador del brazo robótico de la estación de acoplamiento, sensores ambientales, dispositivos de comunicación CAN y otros periféricos sin necesidad de reemplazar el controlador completo. Una ranura M.2 Key-M integrada admite SSD NVMe y SATA, mientras que dos ranuras Mini PCIe (una con ranura para tarjeta SIM) permiten la expansión para módulos Wi-Fi, 4G, CAN y otros.
Interfaces avanzadas para la conectividad de múltiples dispositivos:El panel frontal cuenta con seis puertos USB para la conexión simultánea a periféricos como el controlador del brazo robótico de la estación de acoplamiento, sensores ambientales y módulos de comunicación. Dispone de dos puertos LAN Gigabit Intel: uno para la comunicación interna de datos de la estación de acoplamiento y otro para la transmisión de datos del UAV o el mantenimiento y operación remotos. Dos puertos serie RS232/485 proporcionan conectividad estable para dispositivos de monitorización ambiental, como sensores de velocidad del viento y de temperatura/humedad. Un puerto USB 2.0 Tipo A integrado facilita la instalación directa de dongles de licencia y otros dispositivos de autorización.
Chasis ultracompacto para integración en espacios reducidos:La serie AK7 mide tan solo 53 mm × 145 mm × 186,4 mm y combina un disipador de calor totalmente de aluminio con cubiertas superior e inferior de acero galvanizado. Admite tres métodos de instalación: montaje en pared, montaje en riel DIN y montaje sobre escritorio. Su chasis ultracompacto permite una instalación flexible en entornos con espacio limitado, como vehículos de mando de emergencia y cabinas de operaciones de campo, liberando espacio adicional para módulos funcionales como baterías y equipos de comunicación.
Diseño resistente a vibraciones y a un amplio rango de temperaturas para su uso en dispositivos móviles:La serie AK7 utiliza refrigeración activa inteligente con ventilador controlado por PWM y admite una entrada de alimentación de amplio rango de 12 a 28 VCC (se requieren 24 VCC para el control de iluminación o la función PoE). Admite un rango de temperatura de funcionamiento de -20 a 60 °C y un rango de temperatura de almacenamiento de -40 a 80 °C, y ha superado las pruebas de vibración aleatoria de 3 Grms y de impacto de 30 G. Esto garantiza un funcionamiento estable a largo plazo en condiciones de vibración intensa, como el transporte en bases móviles y el despliegue en campo. El panel inferior incluye un selector de modo AT/ATX, un botón de reinicio y un botón de restauración del sistema, lo que permite el mantenimiento del sistema y la recuperación de la BIOS sin desmontar la unidad, facilitando enormemente el servicio en campo.
Logros de valor:
Multitarea paralela eficiente:Los procesadores de alto rendimiento de gama de escritorio, combinados con hasta 64 GB de memoria, garantizan un funcionamiento estable y fluido de la programación y gestión de vehículos aéreos no tripulados (UAV), la monitorización del estado de la estación de acoplamiento, el almacenamiento de datos y las tareas de transmisión de datos, cumpliendo con los requisitos de alta fiabilidad de las operaciones de campo no supervisadas.
La monitorización multipantalla mejora la eficiencia operativa:Tres salidas de vídeo independientes (HDMI + DP + VGA) permiten la coordinación multipantalla para el control de la estación de acoplamiento, el vídeo del UAV y la monitorización del estado, lo que permite a los operadores de campo acceder a información completa al mismo tiempo y mejora significativamente la eficiencia y la visualización.
La expansión tipo cartucho permite el uso en una única plataforma y con múltiples aplicaciones:Al reemplazar los cartuchos de expansión APQ, el controlador puede adaptarse de forma flexible a diferentes configuraciones de E/S, desde la monitorización de dispositivos GPIO multicanal hasta la comunicación por bus CAN. Una única plataforma de hardware, combinada con diferentes cartuchos, puede cubrir los requisitos de control de múltiples modelos de estaciones de acoplamiento móviles, lo que reduce significativamente los costes de desarrollo de producto e inventario.
El despliegue compacto libera valioso espacio móvil:El chasis ultracompacto de 53 mm × 145 mm × 186,4 mm, junto con las opciones de montaje en pared y en riel DIN, se puede integrar de forma flexible en espacios reducidos, como vehículos de mando de emergencia y cabinas de operaciones de campo, liberando espacio de diseño adicional para equipos de comunicación, baterías y otros módulos funcionales.
Funcionamiento estable en entornos adversos:Su amplio rango de temperatura de funcionamiento, de -20 a 60 °C, su resistencia a vibraciones de 3 G, su resistencia a golpes de 30 G y su entrada de CC de amplio rango de 12 a 28 V garantizan un funcionamiento estable a largo plazo durante el transporte, la reubicación y el despliegue en campo con grandes variaciones de temperatura.
Mantenimiento eficiente en campo:El selector AT/ATX del panel inferior, el botón de reinicio y el botón de restauración del sistema permiten el mantenimiento del sistema sin necesidad de desmontaje, lo que reduce significativamente los costes de servicio posventa y los tiempos de respuesta en ubicaciones remotas.
