無人駕駛，多核處理器的空白領(lǐng)域

隨著無人駕駛飛機(jī)、卡車和船只等應(yīng)用日益提升，過去專用于軍事電子領(lǐng)域的技術(shù)也逐漸拓展其應(yīng)用范圍。

在某些情況下，軍用移動(dòng)系統(tǒng)的復(fù)雜性甚至不如智能手機(jī)，電子書閱讀器和平板電腦。截至目前，軍用移動(dòng)裝置仍未采用多核處理器或強(qiáng)韌的虛擬化軟件，事實(shí)上，這類應(yīng)用才剛開始建立開放式的應(yīng)用平臺。然而，這類應(yīng)用卻也推動(dòng)了軟件定義無線電(SDR)和傳感器技術(shù)的發(fā)展。

據(jù)2010年10月向美國國會(huì)提交的報(bào)告，美軍總共使用了超過10種的無人駕駛飛機(jī)。報(bào)告指出，在許多軍事記錄中，僅在2009年，就至少有6,000架的無人駕駛飛機(jī)飛行了超過N45萬小時(shí)。

到2015年，美國國防部預(yù)測，僅美國就將會(huì)有105個(gè)據(jù)點(diǎn)配備197組無人駕駛車輛，較去年成35%。這個(gè)數(shù)字甚至并未將非軍方政府機(jī)構(gòu)如美國聯(lián)邦航空管理局(FAA)、美國太空總署(NASA)、國土安全局和其他單位計(jì)算在內(nèi)，因?yàn)椴捎脽o人駕駛車僅處于剛起步階段，但未來預(yù)計(jì)將有愈來愈多單位開始采用各種用途的無人駕駛飛機(jī)。

此外，在地面上，安裝于智能高速公路上的智能交通系統(tǒng)，多年來也一直扮演著引導(dǎo)消費(fèi)者汽車的角色。

事實(shí)上，業(yè)界一直對無人駕駛車相當(dāng)感興趣──谷歌也正致力于開發(fā)自動(dòng)駕駛車。

一份報(bào)告指出，2009~2013年，軍用無人駕駛飛機(jī)的預(yù)算為150億美元。然而，紐約時(shí)報(bào)卻指稱，僅美國海軍便計(jì)劃斥資120億美元在《Global Hawk》無人偵察機(jī)上──估計(jì)每臺偵察機(jī)的成本將達(dá)2.18億美元。這對像General Atomics公司、Northrop Grumman Corp.、Raytheon Co.和其他無人機(jī)制造商無疑是一大利多。

這些無人駕駛裝置往往搭載了各種先進(jìn)的傳感和可即時(shí)處理的數(shù)據(jù)，以大幅減少與地面站進(jìn)行通訊的需求。

飛思卡爾半導(dǎo)體公司的航空暨國防部門行銷經(jīng)理Glenn Beck指出，隨著汽車使用越來越多的傳感器，它們的處理需求也水漲船高。目前這些車輛仍未使用多核處理器，主要是使用32位芯片。但未來，這些應(yīng)用必然會(huì)采用多核和64位芯片。

開始虛擬化

第一代可大略在飛機(jī)上實(shí)現(xiàn)虛擬化的軟件，才剛剛藉由一個(gè)名為653專案的計(jì)劃展開，該計(jì)劃致力于統(tǒng)整分離的波音777系統(tǒng)。Honeywell Inc. 為波音專案提供的飛機(jī)信息管理(AIM)系統(tǒng)被定義為開放式系統(tǒng)。它能讓多達(dá)17個(gè)競爭的供應(yīng)商在一個(gè)飛思卡爾處理器上共享時(shí)間切割段(time-sliced segments)，將多個(gè)箱(boxes)整合起來，這在航空業(yè)是史無前例的做法。

653專案“可為波音節(jié)省數(shù)十億美元的維修費(fèi)用，因?yàn)樗麄儾恍枰脑靷€(gè)別的硬件部份，以及在平臺每次有所改變時(shí)便重新測試，”Wind River公司航太暨國防業(yè)務(wù)資深總監(jiān)Chip Downing說。”Wind River VxWorks 653平臺提供了基本的任務(wù)隔離功能。

軍用電子設(shè)備的規(guī)劃人員希望從653專案獲得為無人駕駛飛機(jī)建構(gòu)開放式軍事平臺的經(jīng)驗(yàn)。其主要目標(biāo)之一，是能讓更多業(yè)者參與建構(gòu)無人駕駛車的硬件模組或軟件應(yīng)用程序。

另一個(gè)目標(biāo)是建立一種能夠普及的便攜式地面站，這種地面站可以控制多種類型的無人駕駛飛機(jī)，降低成本和復(fù)雜性。最初的版本可能適用在拖車甚至背包中，最終甚至于有可能微型化到像平板裝置或智能手機(jī)的超小尺寸。

一個(gè)由美國國防部贊助的共同標(biāo)準(zhǔn)──無人控制段工作小組(Unmanned Control Segment Working Group)，已經(jīng)發(fā)布1.0版的軟件平臺，且預(yù)期很快就能對國防承包商推出2.0版。Northrop Grumman公司才剛從美國海軍獲得330萬美元，用于參與此一計(jì)劃。

飛思卡爾的Beck表示，采用開放式平臺也意味著需要多多層次的安全性。他指出，“我們已經(jīng)為此做了很多工作，我們在處理器內(nèi)部建立了可靠性系統(tǒng)，使用安全開機(jī)、域分離(domain separation)和篡改檢測等。”

Wind River的源代碼可確保應(yīng)用程序僅依照設(shè)定的時(shí)間分享段來存取處理器。“這讓系統(tǒng)更加安全，因?yàn)闆]有應(yīng)用程序可以接管整個(gè)系統(tǒng)，這可稱之為一種最早期的軍事虛擬化，”Downing說。

[!--empirenews.page--]

其他的無線技術(shù)

就無線技術(shù)的開發(fā)而言，軍隊(duì)一直處于最前線的位置。

10年前，美國軍方提出了超寬頻應(yīng)用。今天，無人駕駛飛機(jī)的設(shè)計(jì)師們在感知和軟件定義無線電等領(lǐng)域中仍處于領(lǐng)先地位，這些技術(shù)能調(diào)查可用頻譜，并巧妙地運(yùn)用開放間隙(open gap)來避免檢測和干擾。

“這些技術(shù)依不同應(yīng)用目標(biāo)被部署在不同領(lǐng)域，例如可為飛行器和地面站之間實(shí)現(xiàn)更可靠的連接，”嵌入式主板制造商Pentek Inc.副總裁Rodger Hosking說。

智能無線電通常會(huì)用高性能FPGA來制造，以輔助一個(gè)監(jiān)控微處理器。

通常會(huì)使用12位、3.6GHz的ADC和16位、1.25GHz的DAC元件，Hosking說。“由于更高速的通訊路徑和更多頻寬，因此我們也需要更快速的ADC和DAC，”他表示。

飛思卡爾無線業(yè)務(wù)開發(fā)部經(jīng)理Jon Adams指出，他知道，一些無人駕駛飛機(jī)在3.1～10.6GHz的頻率運(yùn)作，但軍事系統(tǒng)并不被FCC約束，因此他們一般都使用極大量頻譜。

無人駕駛飛機(jī)還推動(dòng)了60GHz網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展──該技術(shù)最近才在消費(fèi)市場嶄露頭角。Adams解釋道，某些飛機(jī)前端的相位陣列雷達(dá)會(huì)形成多個(gè)波束，以建構(gòu)出能與其他飛機(jī)的安全寬頻連接網(wǎng)絡(luò)。