Solution

Contrôleur modulaire haute performance APQ AK7 de type cartouche dans une application de station d'accueil pour drone mobile

Une station d'accueil mobile pour drones est une plateforme intelligente mobile intégrant le stockage du drone, le décollage et l'atterrissage automatiques, le remplacement de la batterie et la transmission des données. Elle est généralement déployée dans les véhicules de commandement d'urgence, les cabines d'opérations sur le terrain ou sur des sites de décollage et d'atterrissage temporaires. Contrairement aux stations d'accueil fixes classiques, les stations d'accueil mobiles doivent composer avec un espace d'installation très restreint, une alimentation électrique instable et des vibrations fréquentes lors du transport et des déplacements.

Après plusieurs cycles de sélection de modèles et de tests de validation rigoureux, le client a finalement choisi la série de contrôleurs modulaires haute performance APQ AK7 de type cartouche comme plateforme de contrôle principale pour sa station d'accueil mobile pour drones de nouvelle génération.

Défi client

Contrainte d'espace ultra-compact :La station d'accueil mobile doit être intégrée à un véhicule de commandement d'urgence ou à une cabine mobile où l'espace est extrêmement limité. Le contrôleur principal doit donc présenter un format ultra-compact pour un déploiement flexible dans des espaces restreints.
Configuration requise pour un ordinateur de bureau :La station d'accueil doit assurer simultanément la planification et la gestion des drones, la surveillance de son propre état, le stockage des données et leur transmission. Le contrôleur nécessite donc des performances de traitement équivalentes à celles d'un ordinateur de bureau.
Capacité d'extension d'interface riche :Le système doit se connecter simultanément à la station d'accueil, au contrôleur du bras robotique, aux capteurs environnementaux (vitesse du vent, température, humidité), au système de vidéosurveillance, aux modules de communication et à d'autres dispositifs. Le contrôleur doit donc offrir un nombre suffisant d'interfaces USB, série et réseau, tout en permettant une extension flexible des E/S, du CAN et d'autres fonctions.
Exigences relatives à l'affichage multiple et au débogage :Lors des déploiements sur le terrain, le panneau de commande et l'écran de surveillance doivent souvent être connectés simultanément, ce qui nécessite plusieurs sorties d'affichage indépendantes.
Adaptabilité aux environnements mobiles difficiles :La station d'accueil mobile est soumise à des vibrations continues lors du transport et des déplacements, ainsi qu'à d'importantes variations de température ambiante. Le contrôleur doit offrir une fiabilité de niveau industriel, notamment un fonctionnement sur une large plage de températures et une résistance robuste aux vibrations et aux chocs.

Solution APQ

Processeur de classe bureau pour un multitâche efficace :Une station d'accueil pour drones mobiles doit assurer simultanément la planification et la gestion des drones, la surveillance de son état, le stockage et le transfert des données. La série AK7 est équipée de processeurs Intel® Core™ i3/i5/i7 de 6e à 9e génération, offrant des performances dignes d'un ordinateur de bureau et une enveloppe thermique (TDP) jusqu'à 65 W. Elle dispose de deux emplacements mémoire SO-DIMM DDR4 compatibles double canal, pouvant accueillir jusqu'à 64 Go de mémoire. Ces performances élevées garantissent une exécution parallèle fluide des tâches de planification des drones, de contrôle de la station d'accueil et de stockage des données, répondant ainsi aux exigences de haute fiabilité des déploiements autonomes sur le terrain.
Triple sortie d'affichage pour la surveillance multi-écrans :Lors des déploiements sur le terrain, les opérateurs doivent généralement visualiser simultanément l'état de la station d'accueil et le flux vidéo en direct du drone. La série AK7 intègre une carte graphique Intel et offre trois sorties d'affichage indépendantes (HDMI, DP et VGA), l'interface DP prenant en charge des résolutions jusqu'à 4K. Il est possible de connecter jusqu'à trois écrans simultanément, permettant ainsi une coordination multi-écrans pour le contrôle de la station d'accueil, le flux vidéo du drone et la surveillance de son état. Cette approche améliore considérablement l'efficacité et la visualisation des opérations sur le terrain.
Extension modulaire de type cartouche pour une personnalisation des E/S à la demande :L'évolutivité est l'un des principaux atouts de la série AK7. Elle prend en charge plusieurs cartouches d'extension APQ, sélectionnables selon les besoins spécifiques des stations d'accueil pour drones mobiles. Grâce à ces cartouches, le système peut se connecter facilement au contrôleur du bras robotique de la station d'accueil, aux capteurs environnementaux, aux dispositifs de communication CAN et à d'autres périphériques, sans avoir à remplacer l'intégralité du contrôleur. Un emplacement M.2 Key-M intégré est compatible avec les SSD NVMe et SATA, tandis que deux emplacements Mini PCIe (dont un avec emplacement pour carte SIM) permettent l'extension pour le Wi-Fi, la 4G, le CAN et d'autres modules.
Interfaces riches pour la connectivité multi-appareils :Le panneau avant comporte six ports USB permettant la connexion simultanée de périphériques tels que le contrôleur du bras robotique de la station d'accueil, des capteurs environnementaux et des modules de communication. Deux ports LAN Gigabit Intel sont disponibles : l'un pour la communication de données interne de la station d'accueil et l'autre pour le transfert de données du drone ou la maintenance et l'exploitation à distance. Deux ports série RS232/485 assurent une connectivité stable pour les dispositifs de surveillance environnementale tels que les anémomètres et les capteurs de température/humidité. Un port USB 2.0 Type-A intégré facilite l'installation directe de clés de licence et autres dispositifs d'autorisation.
Châssis ultra-compact pour l'intégration en espace confiné :La série AK7, aux dimensions de seulement 53 mm × 145 mm × 186,4 mm, associe un dissipateur thermique entièrement en aluminium à des capots supérieur et inférieur en acier galvanisé. Elle offre trois modes d'installation : murale, sur rail DIN et sur bureau. Son châssis ultra-compact permet un déploiement aisé dans des environnements à espace restreint, tels que les véhicules de commandement d'urgence et les cabines d'intervention, libérant ainsi de la place pour l'installation de modules fonctionnels comme les batteries et les équipements de communication.
Conception résistante aux températures extrêmes et aux vibrations pour un déploiement mobile :La série AK7 utilise un système de refroidissement actif intelligent par ventilateur à contrôle PWM et prend en charge une large plage d'alimentation de 12 à 28 V CC (24 V CC sont requis pour l'utilisation du contrôle d'éclairage ou de la fonction PoE). Elle supporte une plage de températures de fonctionnement de -20 à 60 °C et une plage de températures de stockage de -40 à 80 °C, et a subi avec succès des tests de vibrations aléatoires de 3 Grms et de chocs de 30 G. Ceci garantit un fonctionnement stable et durable même dans des conditions de fortes vibrations, telles que le transport sur station d'accueil mobile et le déploiement sur le terrain. Le panneau inférieur comprend un sélecteur de mode AT/ATX, un bouton de réinitialisation et un bouton de restauration système, permettant la maintenance du système et la restauration du BIOS sans démontage de l'unité et simplifiant considérablement les interventions sur site.

Réalisations en matière de valeurs :

Multitâche parallèle efficace :Des processeurs hautes performances de classe bureau, associés à une mémoire pouvant atteindre 64 Go, garantissent un fonctionnement stable et fluide de la planification et de la gestion des drones, de la surveillance de l'état des stations d'accueil, du stockage des données et des tâches de liaison de données, répondant ainsi aux exigences de haute fiabilité des opérations sur le terrain sans surveillance.
La surveillance multi-écrans améliore l'efficacité opérationnelle :Trois sorties d'affichage indépendantes (HDMI + DP + VGA) permettent une coordination multi-écrans pour le contrôle de la station d'accueil, la vidéo du drone et la surveillance de l'état, permettant aux opérateurs sur le terrain d'accéder simultanément à des informations complètes et améliorant considérablement l'efficacité et la visualisation.
L'extension de type cartouche permet une utilisation multi-applications sur une seule plateforme :Grâce au remplacement des cartouches d'extension APQ, le contrôleur s'adapte avec flexibilité à différentes configurations d'E/S, de la surveillance de périphériques GPIO multicanaux à la communication par bus CAN. Une plateforme matérielle unique, associée à différentes cartouches, permet de répondre aux besoins de contrôle de plusieurs modèles de stations d'accueil mobiles, réduisant ainsi considérablement les coûts de développement et de gestion des stocks.
Un déploiement compact libère un espace mobile précieux :Le châssis ultra-compact de 53 mm × 145 mm × 186,4 mm, associé aux options de montage mural et sur rail DIN, peut être intégré de manière flexible dans des espaces restreints tels que les véhicules de commandement d'urgence et les cabines d'opérations sur le terrain, libérant ainsi de l'espace supplémentaire pour les équipements de communication, les blocs-batteries et autres modules fonctionnels.
Fonctionnement stable même dans des environnements difficiles :Un fonctionnement à large plage de températures, de -20 à 60 °C, une résistance aux vibrations de 3 G, une résistance aux chocs de 30 G et une entrée CC à large plage de 12 à 28 V garantissent un fonctionnement stable à long terme pendant le transport, le déplacement et le déploiement sur le terrain avec de grandes variations de température.
Maintenance efficace sur le terrain :Le sélecteur AT/ATX, le bouton de réinitialisation et le bouton de restauration du système situés sur le panneau inférieur permettent la maintenance du système sans démontage, réduisant ainsi considérablement les coûts et les délais d'intervention du service après-vente dans les zones reculées.