Fournisseurs: Ordinateurs monocarte (SBC)

Wolf Advanced Technology

Modules d'E/S vidéo et de calcul haute performance robustes : 6U et 3U VPX, et XMC pour les applications de défense

Extreme Engineering Solutions, Inc

Systèmes robustes, modules FPGA, commutateurs Ethernet et SBC pour applications militaires et de défense

Aitech

Solutions informatiques embarquées robustes de pointe pour les applications militaires et aérospatiales exigeantes

EIZO Rugged Solutions

Solutions graphiques vidéo haute performance, GPGPU, traitement IA/ML et affichage pour les environnements critiques

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Ordinateurs monocarte robustes pour les applications militaires et de défense

Sarah Simpson

Mise à jour:

Les ordinateurs monocarte robustes font partie intégrante des infrastructures militaires modernes, alimentant des systèmes critiques dans des environnements aériens, terrestres et navals. Conçus pour résister à des températures extrêmes, aux chocs, aux vibrations et aux interférences électromagnétiques, ces ordinateurs offrent des performances fiables sur le terrain. Ils sont couramment déployés dans les drones (UAV), les véhicules terrestres autonomes (AGV), les unités de commandement mobiles et les systèmes embarqués de niveau militaire. Les SBC militaires se déclinent en diverses architectures et formats, notamment VPX, VME et COM Express, chacun étant adapté à des applications de défense spécifiques.

Applications des SBC robustes dans les opérations militaires

Les SBC robustes jouent un rôle essentiel dans l’amélioration des capacités des systèmes de défense modernes. Ces ordinateurs embarqués sont déployés sur diverses plateformes militaires, où les contraintes de taille, de poids, de puissance et de gestion thermique (SWaP-T) sont critiques. Parmi les applications courantes, on peut citer :

  • Systèmes sans pilote : Les drones (UAV), les véhicules terrestres sans pilote (UGV) et les systèmes navals autonomes s’appuient sur des SBC pour le contrôle de vol, la navigation et l’intégration des capteurs.
  • Unités de commandement mobiles : elles assurent la connaissance de la situation en temps réel, les communications tactiques et la gestion du champ de bataille à l’aide de plates-formes informatiques robustes.
  • Traitement du signal et fusion des capteurs : les SBC militaires traitent les données provenant de capteurs d’imagerie thermique, d’entrées analogiques et de sorties numériques afin de soutenir les opérations ISR.
  • Edge Computing : Permet l’analyse des données et la prise de décision à faible latence directement en périphérie opérationnelle dans des environnements déconnectés.
  • Cybersécurité et guerre électronique : Gérer des charges de travail de traitement sécurisées grâce à un BIOS intégré, des minuteries de surveillance, des circuits d’isolation et des modules de chiffrement matériels.
  • Systèmes de contrôle et de guidage d’armes : s’interfacer avec des systèmes de contrôle et des actionneurs critiques pour la mission à l’aide de protocoles déterministes en temps réel.

Types de SBC militaires

SBC VPX

Ordinateur monocarte robuste par Extreme Engineering Solutions

SBC robuste XCalibur4630 d’Extreme Engineering Solutions

Les SBC VPX sont conformes à la norme VITA 46 et sont conçus pour l’informatique embarquée haute performance sur des plateformes militaires. Ces cartes prennent en charge des processeurs avancés tels que des CPU multicœurs et des GPU intégrés, et offrent des interconnexions série haut débit comme PCIe et Ethernet. Les cartes VPX robustes sont souvent déployées dans des applications de défense nécessitant une gestion thermique extrême, un blindage EMI et une bande passante d’E/S élevée.

Les cas d’utilisation comprennent le traitement des signaux radar, la reconnaissance d’images pour l’ISR, l’analyse du champ de bataille assistée par l’IA et l’informatique de mission modulaire. Les SBC VPX sont également évolutifs et compatibles avec les architectures OpenVPX pour une interopérabilité et une évolutivité à long terme du système.

SBC VME

La norme VMEbus (VITA 1) est une architecture héritée mais toujours largement utilisée dans l’informatique embarquée militaire. Les SBC VME offrent une fiabilité éprouvée, des cycles de vie prolongés et la prise en charge des systèmes d’exploitation en temps réel (RTOS). On les trouve couramment dans les systèmes avioniques, les systèmes de contrôle industriel et les plateformes militaires héritées qui privilégient la stabilité et la robustesse.

Les SBC VME sont généralement équipés d’une prise en charge GPIO robuste, de ports série et Ethernet, de revêtements conformes pour la protection contre les aléas environnementaux, ainsi que d’une large gamme d’options d’E/S pour l’intégration avec des capteurs et des systèmes de contrôle hérités.

COM Express et autres SBC modulaires

Les SBC modulaires, tels que les formats COM Express et PC/104, permettent aux concepteurs de créer des systèmes personnalisables tout en réduisant les délais de développement. Ces plateformes permettent un déploiement efficace dans des espaces restreints, tels que les systèmes de missiles, les baies de charge utile des drones et les systèmes portables.

Parmi les autres types, on trouve :

  • CompactPCI (cPCI) : offre un fonctionnement tolérant aux pannes pour les systèmes de communication
  • Modules XMC/PMC : utilisés pour le traitement des données et l’acquisition de signaux basés sur des FPGA
  • Mini-ITX et Nano-ITX : utilisés dans les systèmes mobiles où la normalisation et la facilité d’intégration sont prioritaires

Composants clés et spécifications

La qualité de leurs composants et leur résistance aux conditions environnementales distinguent les SBC robustes destinés à un usage militaire. Parmi les caractéristiques essentielles, on peut citer :

  • Processeurs : processeurs des familles ARM et x86, GPU intégrés et FPGA
  • Mémoire : modules de RAM conçus pour résister aux chocs et aux températures extrêmes
  • Stockage : SSD avec nivellement de l’usure, chiffrement et interfaces de qualité industrielle
  • E/S : ports série, ports USB, broches GPIO, entrées/sorties analogiques et numériques, et ports Ethernet
  • Revêtements et gestion thermique : les revêtements conformes, les ailettes de refroidissement et les dissipateurs thermiques garantissent l’intégrité thermique et la protection contre les contaminants
  • Conformité aux normes : MIL-STD-810G pour la résistance environnementale, MIL-STD-461 pour les interférences électromagnétiques (EMI) et indices IP pour la protection contre les infiltrations

SBC embarqués dans l’intégration de systèmes de défense

Les SBC embarqués militaires doivent s’intégrer de manière transparente à divers composants électroniques et capteurs de défense. Leur utilisation dans des environnements tactiques exige des fonctionnalités telles que de larges plages de tension d’entrée, le traitement des données en temps réel et des communications sécurisées.

Ordinateur monocarte robuste de WOLF Advanced Technology

Module VPX3U-ORIN-CX7-FGX2-SBC de WOLF Advanced Technology

Ils sont également intégrés dans des systèmes plus vastes tels que :

Performances, formats et classifications environnementales

  • Les SBC militaires sont disponibles dans divers formats adaptés à différentes exigences opérationnelles :
  • 3U/6U VPX et VME : formats militaires standardisés avec extension modulaire
  • Petit format robuste (SFF) : Cartes compactes pour les espaces restreints
  • Sans ventilateur et à refroidissement par conduction : pour un fonctionnement silencieux et une grande durabilité
  • Fonctionnement à large plage de températures : généralement de -40 °C à +85 °C, adapté aux conditions difficiles

Les considérations en matière de performances incluent le traitement multicœur, l’accélération IA et le calcul GPU en périphérie. Les variantes à faible consommation sont optimisées pour les applications alimentées par batterie, telles que les systèmes portables pilotés et les micro-drones.

Conformité aux normes militaires

Les SBC utilisés dans les applications militaires doivent répondre à des normes de conformité et de test strictes, telles que :

  • MIL-STD-810H : Ingénierie environnementale pour la température, les vibrations et les chocs
  • MIL-STD-461G : Contrôle des interférences électromagnétiques
  • DO-160 : Applicable aux systèmes aéroportés
  • Indices IP65/IP67 : Protection contre la pénétration d’eau et de poussière
  • Normes ouvertes VPX/VME : Pour l’interopérabilité et la longévité dans les architectures de défense

Considérations relatives au choix d’un SBC militaire

Lors du choix d’un SBC à usage militaire, les architectes système doivent évaluer :

  • L’environnement d’exploitation et les seuils de température
  • L’architecture du processeur et les besoins de performance spécifiques à la mission
  • Les capacités d’E/S et d’extension
  • Contraintes SWaP
  • Prise en charge du cycle de vie et traçabilité du fournisseur
  • Compatibilité avec les systèmes de niveau militaire existants et les connecteurs renforcés

Les ordinateurs monocarte militaires constituent le fondement de l’informatique moderne sur le champ de bataille, permettant la mise en place de systèmes autonomes, la prise de décision en temps réel et des mises à niveau modulaires au sein d’une plateforme évolutive et robuste.