Posts Tagged ‘Military Components’

רכיבי מדף (COTS) ותקנים פתוחים מובילים את ארכיטקטורת תחנות הבקרה הקרקעיות של כלים בלתי מאוישים

יום חמישי, 11 אוגוסט 2011 10:56

John McHale, M&A

לאחרונה מתכננים של תחנות בקרה עבור כלים בלתי מאוישים משתמשים בעיקר במוצרים משובצים רכיבי מדף (COTS), אבל מעולם לא הייתה ארכיטקטורה משותפת שפותחה עבור כל תחנות הבקרה הקרקעיות של מטוסים ללא טייס (מל”טים). עם זאת, מתכננים בצבא ארה”ב דוחפים לכיוון ארכיטקטורה משותפת של מקטע בקרה, שדורשת שכל המל”טים יפעלו על בסיס מערך יחיד של תקנים, חומרה ותוכנה, כדי לחסוך בעלויות.
כלים בלתי מאוישים מקבלים חלק נכבד מתקציב מחלקת ההגנה של ארה”ב, ה-(DOD). מל”טים זולים יותר ממטוסים מאוישים במונחי חומרה והדרכה, ויכולים לבצע כמעט את כל המשימות שהאחרונים יכולים לבצע.
דבורים מעופפים אלה מחסלים את לוחמי האויב באמצעות טילים ופצצות, אבל הכלי בעל הערך הרב ביותר הוא המודיעין הטקטי שהם אוספים שמועבר בערוץ יורד לתחנת הבקרה הקרקעית, מנותח ולאחר מכן נשלח למפקדים בשדה. בשלבים הראשונים של תכניות העוסקות במל”טים, התמקדה ההתלהבות במטוס עצמו, אבל כיום היא מתמקדת במטעד ובמידע הקריטי שהוא מספק למפקדים בשדה הקרב, הרבה לפני שכוחות הקרקע נפרסים בפריסה כלשהי.
מתכנני מל”טים ב-DOD מבקשים להגדיל במערכות שלהם את היכולות בעיבוד וידאו, בתמונות אינפרה אדום high-definition, באחסון ובעיבוד תמונה – והם רוצים שהדברים יבוצעו באוויר לפני שהמידע יורד, כך אומר דניס סמית, סמנכ”ל להנדסה בחברת Themis Computer בפרמונט, קליפורניה. והוא מוסיף, משמעות הדבר היא תוספת יכולת לתחנות הבקרה הקרקעיות.
משימות אוטונומיות הן המטרה, אומר סמית, במשימות מסוג זה המל”ט מקבל תכנית משימה ומבצע אותה, בעוד שתחנת הבקרה הקרקעית מתפקדת במשימה זו בעיקר כמאגר לאיסוף נתונים. לבסוף תחנת הבקרה הקרקעית תתפקד כבקרה של תעבורה אווירית (air traffic control)
מאחר שכמה מל”טים יפעלו ללא נקודת בקרה אחת מרכזית. ביסודו של דבר, תחנות הבקרה הקרקעיות השונות יהיו מרושתות ביניהן כדי לטפל באוסף הנתונים שנוצר על ידי כמה מל”טים.
על תחנות הבקרה הקרקעיות השונות לפעול הדדית. כדי להשיג יכולת פעולה הדדית, יש צורך בארכיטקטורה משותפת ובמערך תקנים טכנולוגיים משותפים שאינם קיימים כיום. לכל מל”ט יש תחנת בקרה קרקעית ייחודית לו שאינה תואמת תחנות בקרה קרקעיות שנבנו על ידי מהנדס מערכות אחר.

מקטע בקרה קרקעית משותף
פקידים במשרד מזכיר ההגנה האמריקאי (OSD) במחלקה ההגנה (DOD) מבקשים לשנות מצב זה ויצרו קבוצת עבודה שמכונה Unmanned Control Systems, Control Segment (מערכות בקרה לא מאוישות, מקטעי בקרה) או בקיצור UCS, כדי ליזום תקנים פתוחים בנושא תחנות הבקרה של מל”טים ובצורה כזו לנהל את העלויות ביעילות גבוהה יותר בטווח הארוך, אומר ג’ורג’ רומנסקי, מנכ”ל Verocel בווסטפורד, מסצ’וסטס, ומוסיף להסביר: זוהי ועדה פתוחה, אבל רק לאזרחי ארה”ב, והיא מתמקדת בתכניות מל”טים שמשקלם 10 ק”ג ויותר.
רומנסקי מוסיף: ה-DOD רוצה גם שנשתמש במונח מקטע בקרה במקום תחנת בקרה קרקעית מאחר שתחנת בקרה קרקעית יכולה להימצא גם על ספינה, על משאית ודומיהם.
“פעילויות קבוצת העבודה UCS מתמקדות בהגדרה של ארכיטקטורה ותקנים לתחנות בקרה קרקעיות של מל”טים ובהצגתם”, אומר מיכאל ליהי, מנהל תכנית CMMS בחברת נורת’רופ גרומן. “מאמץ זה אינו בא לתכנן דגם ספציפי של ארכיטקטורה. לחברת נורת’רופ גרומן יש התקשרות חוזית לתמיכה בפעילויות קבוצת העבודה של UCS .”OSD
“ל-DOD נמאס לשלם עבור מקטעי בקרה ייחודיים, במיוחד בסביבה התקציבית של היום בוושינגטון”, ממשיך רומנסקי. למל”ט כמו Global Hawk, Predator ואחרים יש תחנת בקרה משלהם ותצורת חומרה ותוכנה ייחודית שלעיתים קרובות שונות מפלטפורמה לפלטפורמה. ה-DOD רוצה לפתח תקן אחיד לארכיטקטורת התוכנה שמשמשת את המל”טים, כדי לקצץ בעלויות בטווח הארוך”.
לכן הם “מתייחסים ברצינות למודל עסקי פתוח, שבו ecosystem של ספקים תפתח ותרחיב שירותים שישולבו במקטע בקרה”, אומר רומנסקי. “קבוצת UCS הגדירה תשתית רחבה של מפרטים ותרחישים, ומתקדמת לקראת הגדרת מודל בלתי תלוי בפלטפורמה, שיבוא לידי שימוש בתכנית רשמית (program of record) שמממשת מודל ספציפי לפלטפורמה או מודל שתלוי בפלטפורמה. השירותים יהיו בקשר רופף, שיאפשר ארגון ובנייה של הארכיטקטורה הבסיסית תוך שימוש בשירותים שתקוותנו שייבחרו ממאגר הולך וגדל”.
קבוצת המשתמשים עבדה בשנה הראשונה לאפיין את הארכיטקטורה המוצעת, “במילים אחרות מה עליה להיות”, אומר רומנסקי.
הארכיטקטורה תסתיים בסוף שנה זו, ולאחריה יסתיימו מודלים תלויי פלטפורמה, הוא ממשיך. “המודלים תלויי הפלטפורמה ייקחו את הארכיטקטורה ויתאימו אותה לפלטפורמה המסוימת. התוצאה תהיה שכל פלטפורמה משתמשת בתקנים המשותפים שהפיצה הועדה “המודל מוגדר על ידי קבוצת העבודה UCS ופזה 2 צפויה להסתיים בסוף שנה זו”, ממשיך רומנסקי. “משמעות הדבר שהספקים שמספקים כיום את פלטפורמות הטיס לא יפתחו יותר מקטעי בקרה שייחודיים לכלי שאליו הם מקושרים. מקטע בקרה אחד יוכל לבצע בקרה בסוגים רבים של כלים.”
“העבודה מתקדמת היטב”, אומר רומנסקי. “איננו עובדים רק על הארכיטקטורה אלא מתייחסים גם לצרכים של אישורי הבטיחות ושל אישורי האבטחה. “הארכיטקטורה שהוגדרה תהיה בעלת ממשקים שונים המבוססים על התקן NATO STANAG 4585, שתוכנן במיוחד למערכות ממשקים למל”טים”, הוא ממשיך. “כל השירותים יהיו מקושרים בקשרי גומלין וניתן יהיה להרכיב מערכת לפי בחירה על ידי קיבוץ כל השירותים הנדרשים”.
עם זאת, כשמדובר בשדרוג תחנות הבקרה הקרקעיות הנוכחיות לארכיטקטורה החדשה, “ההחלטה לשדרג כל תחנת בקרה קרקעית היא של כל משרד ממשלתי האחראי לתכנית בהתבסס על ניתוח עלות תועלת של המל”ט המסוים”, אומר ליהי.

מגמות בשילוב רכיבי מדף
למרות שארכיטקטורת UCS נמצאת עדיין בשלבי פיתוח, לחומרות ותוכנות מדף יש אחיזה חזקה בתכנוני מערכות תחנת בקרה קרקעית.
“הן חיל האוויר והן חיל הים משלבים חומרה מסחרית בשרתים ובמסופים של תחנות הבקרה הקרקעיות”, אומר ליהי. “בכל הקשור לתוכנה, המגמה השלטת היא לעבור למערכות לא קנייניות שגודלן נתון לשינוי, מבוססות תקנים (ארכיטקטורה מכוונת שירותים) עם ממשקי שירות מוגדרים היטב שמאפשרים שילוב נוח של שירותי/יישומי צד שלישי. אנו גם חוזים הגירה רציפה של יכולות מתקדמות ממערכות בקרה קרקעיות אל המל”ט”.
“במערכות עתידיות – בדומה למל”ט הסיור הימי בשטח רחב BAMS (Broad Area Maritime ,Surveillance) חומרות התצוגות, ניהול הנתונים וניהול המשימה יהיו מוצרים גנריים/מסחריים וייתכן שיבואו ממספר גדול של ספקים”, אומר ביל ווקר, מנהל פיתוח עסקי של המל”ט Global Hawk בנורת’רופ גרומן, “גם מערכות התקשורת ישודרגו לארכיטקטורה חדשה, וחומרת התקשורת לא נקבעה עדיין”.
בעוד שבעבר האינטגרציה של תחנות בקרה קרקעיות עשתה שימוש ברכיבי מדף קלסיים כגון לוחות VME, השאיפה היא להשתמש בטכנולוגית PC פשוטה מאחר שתחנת בקרה קרקעית היא סביבה ידידותית, אומר אנדרו היפרסון, מנהל פיתוח עסקי לפתרונות וידאו ותצוגות בחברת Curtiss-Wright Controls Embedded Computing בהארטפורשייר, אנגליה. לפעמים נדרשות בתחנות בקרה קרקעיות הפרושות בשדה מערכות קשוחות, אולם הדבר אינו אופייני לתחנות הממוזגות הממוקמות בבונקרים, מוסיף היפרסון.
רכיב המדף של, Curtiss-Wright כרטיס הביניים, Orion משמש לדחיסת וידאו שמגיע מחיישני המל”ט בערוץ היורד, אומר היפרסון. בתחום זה המגמה היא לכיוון טכנולוגית וידאו high-definition מסחרית, הוא אומר. אם הווידאו אינו משמש לניהוג בזמן אמיתי ולהנחיה כללית, אין צורך להוריד מיד את התמונות. ההמתנה לתמונות ברמת high-definition הינה כדאית.
“שרתים מכסים את כל הספקטרום, החל מכלים בסיסיים שמפקחים על תעבורת הרשת בין רמות שונות של אבטחה, לפלטפורמות המבצעות חישובים ברמה הגבוהה ביותר האפשרית עם לוחות בעלי ליבת הקסה כפולה עם מעבדים כפולי ליבות טסלה מגה שמעבדים בזמן אמיתי תמונות וידאו מחיישני HD”, אומר טוד פראוטי, מנהל פיתוח עסקי בחברת Crystal Group ב-Hiawatha, איובה. המגמות הטכנולוגיות פונות לעבר ציוד IT עכשווי מאחר שחלקו הגדול “מותח את מעטפת הביצועים בהקשר למהירויות העברת נתונים להעתקה ואחסון של כמויות ענק של נתוני וידאו או של כמויות צנועות של נתוני חיישן מאובטח שדורשים אריזה מותאמת”
Crystal מספקת ליישומים של תחנת בקרה קרקעית צג בודד/מקלדת RD2119 סטנדרטי, צג דואלי RD2217 ושרת RS244 עם ראש, RAID אומר פראוטי.
מהנדסי אינטגרציה של תחנות בקרה קרקעיות “מחפשים בדרך כלל שרתים עם מארז “rack mount” לפרישה קדמית, אחסון נתונים, מיתוג רשתות ומוצרי תצוגה”, אומר פראוטי. הם רוצים “ציוד קרקעי קבוע תואם סביבה, אחרים רוצים ציוד קרקעי נייד מאחר שהם דורשים ביצועים תוך כדי תנועת הרכב הנושא”
באורח מסורתי, מצוידות תחנות הבקרה הקרקעיות עבור יישומיהן בלוחות VME ו-SPARC כפי שמספקת Themis למל”טים Fire Scout ו-Shadow, אומר סמית. ומוסיף, VME מצוי עדיין בשימוש, אולם מהנדסי האינטגרציה מבקשים פתרונות מסחריים יותר כגון מעבדי X86.
תחנת הבקרה של המל”ט Fire Scout מתוצרת נורת’רופ גרומן שעל ספינות הצי האמריקאי משתמשת במערכת SPARC RES 32 של Themis, ולתחנת הבקרה הקרקעית של מל”ט ה-Shadow החברה מספקת לוח Xeon, אומר סמית.
כיום יש הגירה מכרטיסי VME לפתרונות “מהקופסה” או למסדי 19 אינץ’ עם לוחות מסוג Extended ATX או ATX, אומר סמית. הם מתאימים יותר לפתרונות אלו בהיבט יכולת עיבוד מוגדלת וביצועי מחשב, משימה “שקשה לבצע באמצעות כרטיס VME”, הוא מסביר.
המעבדים האופייניים לתחנות בקרה קרקעיות הם התקני X86 של אינטל והאלטרנטיבה הצפויה היא מעבדי, AMD אומר סמית.
עם זאת, לא כל המטעדים בשימוש המל”טים עושים שימוש בטכנולוגיות מדף. “מאחר שהנתונים שנוצרים במטעדי Global Hawk מצריכים רוחב פס גדול, ישנן בתחנה הקרקעית מערכות ייחודיות של תקשורת, הצפנה וניהול נתונים”, אומר ווקר מנורת’רופ גרומן.

לינוקס
כשמדובר במערכות הפעלה – משתמשים בלינוקס ואפילו בחלונות, אומר היפרסון.
“אנו מפעילים את לינוקס בכל המערכות שלנו, אבל אנחנו עדיין רואים את SPARC עם מערכת הפעלה Solaris. לינוקס השתלטה על השוק הסיטונאי למעט אם נדרשת פונקציונליות זמן אמיתי, שאז יש לך מערכת הפעלה מסורתית לזמן אמיתי real-time (operating system) RTOS מתוצרת Wind River, Green Hills Software או LynuxWorks”, אומר סמית. “בראש ובראשונה משתמשים בלינוקס למערכות משובצות”.
הכתבה נלקחה מאתר

http://www.militaryaerospace.com/index.html

חידושים בממשקים באמצעות FPGA

יום חמישי, 11 אוגוסט 2011 10:50

יותר גמישות של הממשקים ופונקציות ניהול נוחות

מאת: יניב משה

Kontron הציגה לאחרונה שני חידושים בממשקים: I/O ניתן לתכנות באמצעות FPGA ותוכנת ביניים אחידה לגישת I/O למשאבי חומרה ממשקים. שני החידושים נועדו להקל ולהאיץ משמעותית את המימוש הספציפי ליישום של לוחות מחשבים משובצים. לא רק שהתכנון של ה-I/O עולה לרמה חדשה של גמישות, אלא גם כל הממשקים נעשים קלים יותר לניהול.

במקביל להשקת הפלטפורמה המשובצת הראשונה בעולם המבוססת על סדרת המעבדים החדשה ™E6x5C Intel® Atom עם ה-FPGA המשולב Altera Aria II במארז רב שבבי אחד, Kontron הכריזה על המחשב עם הלוח האחד ®MICROSPACE ועל COM Express™ Starterkit המציע לוח בסיסי עם FPGA המאפשר תצורות I/O גמישות. בנוסף, Kontron הודיעה שבעתיד כל הגדלים הפיזיים התקניים יהיו מצוידים ב-Kontron EAPI (ממשק משובץ לתכנון יישומים של Kontron) מאוחד. באמצעות תוכנת הביניים חוצת הפלטפורמות החדשה הזאת Kontron תיקננה והאחידה את הגישה והבקרה של משאבי החומרה בכל פלטפורמות המחשוב המשובצות החדשות שלה.
“גמישות צריכה תקנים”, הגדיר נורברט האוזר במסיבת העיתונאים והסביר את ההצגה המקבילה של תקני API לגישת ה-I/O וההגדלה בו-זמנית בתמיכת I/O בפלטפורמות x86 באמצעות FPGA. ה-API המאוחד נועד להציע ללקוחות יותר נוחות ביישום רכיבים תקניים כדי לחסוך בעלויות מו”פ, להפחית את זמן ההגעה לשיווק ולהבטיח מעבר קל בין לוחות. כל הגורמים האלה במשולב מובילים גם לצמצום עלות הבעלות הכוללת (TCO). בנוסף, היישום של FPGA נועד לתמוך במגמה של I/O הניתנים לתכנות באופן גמיש המאפשרים לבצע ביעילות הרבה ביותר ממשקים ישנים או דרישות I/O תעשייתיות ספציפיות.
מנקודת מבט טכנית, ה-FPGA מעניין מאוד משום שהוא סולל את הדרך לתחום שלם של אפשרויות. בנוסף, שבב ה-FPGA מיושם על לוח ה- ™PCIe/104 עם המעבד ™Intel® Atom על רכיב רב שבבי של ® Intel כך שהיישום הזה מציע תמיכת ® Intel מלאה באמצעות מפת הדרכים המתאימה. השילוב הזה מתאים מאוד כפתרון מרכזי במגזר ההספק הנמוך.

SBC PCIe/104TM עם סדרת המעבדים Intel® AtomTM E6x5C
המחשב עם הלוח היחיד Kontron
®MICROSPACE מבוסס על סדרת המעבדים החדישה Intel® Atom™ E6x5C וכולל מעבד ™Intel® Atom ו-FPGA Altera Arria® II המוצמדים באמצעות ™PCI Express במודול רב שבבי. ה-SBC החדש מציע רמה גבוהה מאוד של גמישות בשביל I/O או אלגוריתמים ספציפיים ליישום או ישנים תוך כדי חיסכון במקום. I/O ספציפיים ללקוח מבוצעים דרך ממשק כרטיס הביניים המהיר (HSMC).
תצורות זרמי סיביות (bitstreams), שעברו תיקוף, זמינים ל-I/O תעשייתיים כגון CAN-Bus, ממשקים טוריים (SPI Master/UART) ו- PCI-Express I2C ו-GPIO. תצורות FPGA תעשייתיות אחרות נמצאות בפיתוח. יצרני ציוד מקורי צריכים רק את זרמי סיביות התצורה המתאימים וכרטיס ביניים מהיר (HSMC) כדי לבצע את הממשק. בשביל I/O ייעודי אף יותר, Kontron יכולה גם ליצור, לתקף ולאמת FPGA-IP כשירות תוכנה.

ייעודיות – הפתיחות החדשה
הגמישות החדשה שמציגה סביבת
ה- x86/FPGA באמצעות זרמי סיביות הקיימים והעתידיים שלה יחד עם ממשק ה-HSMC הופכים את Kontron PCIe/104™ MICROSPACE® MSMST לחלופה מעניינת לפלטפורמות RISC ייעודיות. הלקוחות מקבלים את הגמישות של FPGA עם ביצועים של x86 במודול רב שבבי משולב, וערכת השבבים התקנית כבר לא נחוצה. זה סולל את הדרך ליישומים ייעודיים אפילו יותר קומפקטיים ומשתלמים מבחינת עלויות שאפשר לספק להם תחום חדש של פונקציות פשוט באמצעות שינוי התכנות של ה-FPGA. המשמעות של זה עבור הלקוחות היא שדרוגים מהירים יותר, יותר גמישות בתכנון וזמינות ארוכת טווח של ה-IP. לקוחות עם רמה גבוהה של דרישות פרטניות מקבלים בה בעת את האפשרויות לממש את הדברים הייחודיים האלה בפלטפורמות רב תפקודיות מסחריות מהמדף רק באמצעות התוכנה, כדי להבטיח את השימוש של ה-IP הזה בטווח הארוך. בסך הכל, פלטפורמה כזאת מציעה אפשרויות רבות ליותר גמישות, לדוגמה, ליישומי אתרנט תעשייתיים, I/O ישן או תכנונים קנייניים. חריץ ה-HSMC אידיאלי להערכת אפשרויות תכנון פרטניות. המחשב עם לוח אחד ממוצב בעיקר כלוח הערכה לתכנונים ספציפיים ללקוח שמבצעים יצרנים, ש-Kontron מספקת על בסיס המעבד החדש הניתן להגדרה הזה ™Intel® Atom. אבל הוא גם ישים כפתרון מסחרי מהמדף לסדרות קטנות וגדולות יותר משום שפונקציות ה-I/O הבסיסיות כבר יושמו.

COM Express™ FPGA Starterkit
ההשקה המקבילה של COM Express™ FPGA Starterkits מדגישה שהיישום של FPGA הוא אסטרטגיה חיונית עבור Kontron. בלוח הבסיסי עם ה-FPGA Altera Cyclone IV GX יש שני חריצי HSMC והוא גמיש יותר לביצוע I/O. יתר על כן, הלוח יכול לשלב מחשבים על מודולים (COM) תואמי ™COM Express סוג 1, סוג 10 וסוג 2. המפתחים מקבלים מידה רבה של גמישות בבחירת הביצועים המדרגיים של המעבד ובביצוע ה-I/O הספציפי. Kontron COM Express™ FPGA Starterkit מתאימה כפלטפורמת ההערכה האידיאלית לתכנונים מבוססי FPGA וממוטבי עלויות המסתמכים על I/O ייעודי שהותאם באופן פרטני. התצורה הפרטנית של חיבורי המעבד וההתקנים ההיקפיים מבוצעת תוך דקות מרכיבי המדף המסחריים. אם הפרמטרים הבסיסיים של החומרה עברו תיקוף, הפיתוח של יישומי התוכנה והפיתוח של הלוח הבסיסי המתאים הספציפי ללקוח יכולים להתבצע במקביל. יצרני הציוד חוסכים בזמן פיתוח ועלויות ויכולים לקצר את זמן ההגעה לשוק של פלטפורמת ה-FPGA הייעודית שלהם. הלקוחות מרוויחים מהמימוש המבוסס FPGA של I/O גם את הרמה הגבוהה של פתיחות וגמישות, המאפשרת שדרוגים, שינויים וגם הקפאה של IP.
פלטפורמות היעד עבור I/O מבוסס x86 ו-FPGA הן תכנונים ייעודים מותאמים באופן מלא ללקוח עם לוחות בסיסיים פרטניים עם מחשבים על מודולים מדרגיים. לשתי הפלטפורמות Kontron מציעה שירותי פיתוח וייצור הכוללים ניהול מהדורות והתעדות ספציפיות לענפי תעשייה כגון ITAR או ISO 13485 לציוד רפואי. שוקי היעד של I/O מבוסס FPGA על פלטפורמות מעבדי x86 הם למעשה בלתי מוגבלים, משום ש-FPGA יכולים לכסות כמעט את כל ה-I/O שקיימים. I/O מוגדרי חומרה מפנים את הדרך ל-I/O גמישים מוגדרי תוכנה. רק התצורה של FPGA והצורה המכאנית של הממשק מגדירים את הI/O, ובכך משנים את האופן שבו מפתחים ובונים פלטפורמות x86.

גמישות מצריכה תקנים
היבט אחר שנובע מיישומים של FPGA, הוא הגישה לפונקציות PC תקניות באמצעות יישומי תוכנה ספציפיים ללקוח. לשם כך Kontron מאחידת עכשיו את הגישה הזאת באמצעות תוכנת הביניים חוצת הפלטפורמות Kontron EAPI (ממשק משובץ לתכנון יישומים של Kontron) בכל הלוחות התקניים וזה חל גם על יישומי ה-I/O הייעודיים מבוססי ה-FPGA. מפתחי יישומים מרוויחים מממשקים, ספריות ופונקציות API מקיפים ומאוד מפותחים לאחזור מידע מכל פלטפורמות המחשוב המשובצות החדשות של Kontron. עם ערכת פונקציות מורחבת משמעותית, Kontron EAPI תואמת ל-PICMG® EAPI, אבל בלתי תלויה בגדלים פיזיים ובמערכות הפעלה. בנוסף, Kontron EAPI מאפשרת גם פונקציות ניהול ובקרה מרחוק שיכולות להוביל לשירות משופר, תחזוקה פשוטה יותר ועלות בעלות כוללת נמוכה יותר באופן כללי.
המוצרים הראשונים עם Kontron EAPI הם לוח האם המשובץ של Kontron KTQ45, המחשב על מודול Kontron COM Express™ nanoETXexpress-SP ו-Kontron MICROSPACE® MPCX Box PC. כל הפלטפורמות החדשות שיוצגו אחרי ההשקה של Kontron EAPI יתמכו בתוכנת הביניים חוצת הפלטפורמות הזאת. אפשר לקשר את ממשק התוכנה לכל שפת תכנות עילית, לדוגמה C++ או ג’אווה. היעד של Kontron EAPI הוא להפחית עלויות פיתוח. באמצעות Kontron EAPI המשתמשים יכולים לבצע את החלפת הטכנולוגיות הזאת משמעותית יותר מהר וקל. בנוסף, המורכבות של הגישה למשאבי חומרה ו-I/O היא בהתאם לתקנים בכל הפלטפורמות המשובצות.
בתשובה לשאלה האם Kontron EAPI מבדלת את עצמה מגישות פתרון אחרות דירק פינסטל, סמנכ”ל הטכנולוגיות של Kontron AG, הסביר שכבר קיימים כמה תקנים כמו IPMI ו-PICMG® EAPI. אבל מפרטים אלה מוגבלים לגדלים פיזיים מסוימים. במקרה של Kontron EAPI הפונקציות שולבו מתוך התקנים ונכרכו לחבילת תוכנת ביניים תקנית נרחבת שהמשתמשים יכולים להתקין באופן בלתי תלוי בגודל הפיזי ובמערכת ההפעלה. Kontron משוכנעת שלקוחות רבים יקבלו בברכה את הממשק האחיד הזה, כי Kontron EAPI מביאה ערך אמיתי משום שהוצאות המו”פ מופחתות והמעבר יכול להתבצע הרבה יותר בקלות. אפשר גם להתחיל להעריך עם COM ולוח בסיסי ולאחר מכן לבצע את היישום עם לוח אם או מודול VPX. צריך ליצור רק לוח אחד במקביל להשקה של מעבד חדש ובהמשך לכך אפשר להשיק עוד לוחות ולבצע תכנון מותאם ספציפית. הודות לכך הלקוחות מרוויחים מהזמינות של הטכנולוגיות החדישות ביותר לכל הגדלים הפיזיים המתאימים במקביל להתחלת הזמינות של המעבדים. המעבר הרבה יותר פשוט וכתוצאה מכך החיסכון בזמן דרסטי למדי, ויכול להתבטא אחר כך בהשקה המהירה בשוק של הפתרונות החדישים ביותר.

חידוש עולמי: Kontron מציעה את המחשב עם הלוח היחיד (SBC) המשובץ PCIe/104 הראשון המשלב מעבד Intel Atom מסדרת E6x5C עם FPGA (רכיב אלקטרוני מתוכנת) Altera במודול רב שבבי אחד המתאים לשימוש בתחום הטמפרטורות המורחב.

פלטפורמת הפיתוח האידיאלית לתכנוני x86 מבוססי FPGA: Kontron COM Express FPGA Starterkit

חבילת תוכנת הביניים (middleware) חוצת הפלטפורמות Kontron EAPI מפשטת את הגישה לפונקציות של החומרה בכל הגדלים הפיזיים.
הכתבה נמסרה באדיבות חברת קונטרון.

PCIe/104TM SBC עם סדרת המעבדים
Intel® Atom™ E6x5C החדישה ביותר
Kontron PCIe/104™ MICROSPACE® MSMST עם זיכרון DRAM מובנה של עד 1.3 GHz ו-2 GB כולל מעבדים מסדרת Intel® Atom™ E6x5C, שהם מעבד ™Intel® Atom ו-FPGA Altera Arria® II המוצמדים באמצעות ™PCI Express במודול רב שבבי. השילוב של אפשרויות I/O ספציפיות למשתמש רבות מבוצע “באופן קונבנציונלי” באמצעות אפיק ה- ™PCI-Express של הלוח תואם ה-™PCIe/104 או – וזה חדש – באמצעות ממשק HSMC. הלוח מתוכנן לטווח הטמפרטורות המורחב של -40 °C עד +85 °C ובכך מתאים לתנאי סביבה קשים. מאיץ המדיה הגרפי ממוטב הביצועים של ®Intel עם עד 128 MByte, 18/24 Bit LVDS וממשק SDVO משולב במעבד. אותות הווידיאו מועברים דרך לוחות מדיה אופציונליים ל-VGA או DVI. SPDIF (יציאה) וסטריאו אנלוגי 2 x בשביל קו יוצא וכניסת מיקרופון זמינים כאופציות לאותות אודיו HD. ניתן לחבר אמצעי אחסון דרך 2x SATA300. 2 x USB 2.0 ו-1 x Gigabit LAN אופציונלית קיימים כממשקים נוספים. ה-TPM (trusted platform module) מבטיח רמה גבוהה של אבטחה ואמינות הודות להצפנת חומרה של כל הנתונים המועברים. לוח ה-Kontron MICROSPACE® MSMST תומך ב- Windows, Linux ו-VxWorks. מערכות הפעלה נוספות זמינות לפי בקשה. דגמים קדם סדרתיים זמינים עכשיו, הייצור הסדרתי יתחיל ברבעון השני של 2011.

ערכת הפונקציות של Kontron COM Express™ FPGA Starterkit
עבור המפתחים ה-Starterkit עם מצב הפיתוח הגדל של ה-IP עבור Altera Cyclone IV GX FPGA תהפוך לפלטפורמה אוניברסלית לתצורות I/O רבות. התצורה הזמינה הראשונה עבור ה-Starterkit החדשנית הזאת להערכת FPGA עבור תכנוני x86 היא לדוגמה שילוב אידיאלי של המודול המאוד קטן ותואם COM Express™ nanoETXexpress-TT. כל הרכיבים שנחוצים להתחלה מיידית מסופקים ב-Starterkit. בלב ה-Starterkit נמצא הלוח הבסיסי עםCOM Express™ FPGA. מספר רב של I/O מבוצעים בשני חריצי ה-HSMC, שלא כולם ממומשים באמצעות רכיבים ייעודיים אלא פשוט באמצעות Altera Cyclone IV GX FPGA. בתצורה הראשונה יש מיטוב של הלוח הבסיסי של Kontron COM Express™ FPGA עם שני כרטיסי HSMC ותצורת FPGA ליישומי אוטומציה ותמונות. אבל אפשר גם להגדיר מחדש את התצורה של FPGA דרך כבל ההורדה USB-Blaster שמסופק. ספק כוח וערכת הרכבה משלימים את ערכת הפונקציות. דגמים קדם סדרתיים ראשונים של Kontron COM Express™ FPGA Starterkit עבור מחשבים על מודולים סוג 1 / 2 / 10 עם Altera FPGA משולב ושני HSMC זמינים עכשיו. הייצור הסדרתי מתוכנן לרבעון הראשון של 2011.

הכיוונון של ממשקי התוכנה
תוכנת הביניים חוצת הפלטפורמות Kontron EAPI, ש-Kontron תתמוך בה בכל הלוחות התקניים החדשים תואמת באופן מלא ל-EAPI של ה-®PICMG במפרט העדכני ביותר של ™COM Express, מהדורה 2 COM.0 ומרחיבה את הפונקציונליות שלו. יתר על כן, Kontron EAPI ניתן ליישום ללא קשר לגודל הפיזי החל מ-A עבור ®AdvancedTCA ועד V עבור VPX. גישה מרוחקת זמינה לכל הפונקציות דרך האינטרנט. המפתחים מרוויחים מה-EAPI של Kontron הודות לרמה הגבוהה של האמינות של ממשק תכנות תקני יחד עם הנוחות הרבה שמספקת ערכת הפונקציות המורחבת.

שינוי גדול באלקטרוניקה הזעירה בתחום הצבאי

יום שני, 26 אפריל 2010 14:46

האלקטרוניקה הממוזערת נוטשת את המעבדות, חודרת לייצור ומשתלבת בתוך תכנונים של מערכות צבאיות ותעופתיות.
ננו-טכנולוגיה, מערכות מיקרו-מכניות (MEMS) ומערכות ננו-אלקטרו-מכניות (NEMS) אשר בעבר נחשבו כפרי-דימיון ומדע בדיוני, הגיעו בחודשים האחרונים לאבן-דרך חדשה. ההתפתחויות במיקרו-אלקטרוניקה מסייעות להקטין את הגודל, המשקל, העלות והעקבות של רכיבי אלקטרוניקה צבאית ותעופתית ביישומים קרקעיים, ימיים, אוויריים וחלליים.
גודל איננו תמיד יתרון.
למעשה, כל הפלטפורמות הצבאיות והחלליות הנוכחיות או אף העתידיות סובלות מאילוצי מקום. ארגוני ביטחון, הכוללים את משרד ההגנה של ארה”ב (DOD) ומשרד הביטחון הבריטי (MOD) שיתפו מזה זמן רב פעולה עם התעשייה והאקדמיה כדי לענות לאתגר של החדרה של טכנולוגיה אלקטרונית מתקדמת ומקיפה בתוך הפלטפורמות הצבאיות, למרות מגבלות הגודל, המשקל, ההספק והעלות (SwaP-C). הרבה חוקרים, מהנדסים, אנשי אקדמיה ומלומדים נוספים מצהירים שהם סבורים שהתשובה טמונה בננו-טכנולוגיה וב-MEMS.
“היכולת למזער את ממדי התקני האלקטרוניקה תוך הגדלת היכולת, התכונות והמהירות שלהם הגבירה בהרבה את היכולת לזווד אלקטרוניקה בגורמי צורה משמעותית יותר קטנים יותר ויותר פונקציונליים”, אומר Greg Jones, מנהל מכירות לצפון אמריקה של Omnetics Connector Corp. מ-Minneapolis.
הננו-מחברים בעלי שתי שורות והעגולים האחרונים של Omnetics משמשים בעיקר למטרה זו בדיוק, אומר Jones: “לחסוך מקום, משקל ומסה, תוך שמאפשרים יותר נתיבים דיגיטליים ביישומים המשתרעים מכלי טיס בלתי-מאוישים (UAVs) ועד התקנים ידניים המופעלים בתחום הצבאי, ביטחון המולדת ואכיפת החוק”.

אלקטרוניקה ממוזערת
“שיפור הביצועים ושרידות המשימה בכל התחומים יושפעו [על-ידי הננו-טכנולוגיה וה-MEMS], ויאפשרו משקל מופחת ושיפור התפקוד במערכות החלליות והמוטסות”, אומר Peter Antoinette, נשיא ומנכ”ל Nanocomp Technologies ב-Concord, N.H..
Antoinette ועמיתיו ב-Nanocomp מפחיתים את משקל המערכות והפלטפורמות השלמות בקרב המטוסים הצבאיים והלוויינים על-ידי שימוש בטכנולוגיה של ננו-צינורות מפחמן – carbon nanotube (CNT). מהנדסי Nanocomp פיתחו תילים, כבלים ויריעות מוליכי חשמל ועשויים מננו-צינורות מפחמן.
כבלי נחושת מהווים בקירוב שליש ממשקל לוויין ותורמים אלפי ליברות למשקל של מטוס, מסביר Antoinette. הנחושת הארוגה בסיכוך בלבד תורמת בערך מחצית ממשקלו של כבל קואקסיאלי. “לסיכוך העשוי מננו-צינורות השפעה עצומה על יישומים מוטסים וחלליים”, הוא אומר. “החלפת הסיכוך במטוס בננו-צינורות יכולה להפחית את משקל החיווט של המטוס בעד 30 -50 אחוזים, או עד 1000 ליברות. החלפת מוליך ליבת נחושת במוליך ליבה מ-CNT תביא להפחתה של עד 70% במשקל הכבלים; אולם, לא נראה שדבר זה אכן יתממש בעתיד הקרוב”.
Nanocomp זכתה במלגה של Phase II Small Business Innovation Research (SBIR) מטעם Air Force Research Laboratory (AFRL) מ-Wright-Patterson Air Force Base, Ohio, במטרה להמשיך לפתח מוליכים מבוססי-צינורות ננו קלים המהווים התנגדות בפני הפרעות אלקטרו-מגנטיות/פולסים אלקטרו-מגנטיים (EMI/EMP).
מהנדסי Nanocomp, ביחד עם נציגים של ממשלת ארה”ב ושני קבלני הגנה מובילים, עובדים על סיכוך EMI מבוסס על טכנולוגיה של ננו-צינורות מפחמן. “זהו פרויקט גדול מאוד, בשווי של מעל 4 מיליוני דולרים, המנוהל על-ידי AFRL, לפיתוח טכנולוגיה אשר תאפשר למטוסים לעמוד בפני EMI והפרעות”, אומר Antoinette. “הפרויקט חשוב מאוד עבור חיל-האוויר, ויאפשר לכלים מאוישים ובלתי-מאוישים לתפקד באזורים מוכי ברקים ואיומי EMP/EMI”.
ניתן ליישם את הדור הבא של ננו-צינורות מפחמן של Nanocomp גם ללוחמים בשדה הקרב. Nanocomp עובדת יחד עם צבא היבשה של ארה”ב כדי ליישם את “עורות” הסיכוך EMI והגיליונות החזקים שלה להגנה על כוחות הרגלים.
“חיילים נושאים מכשירי רדיו והתקנים יותר ויותר חזקים באפוד שלהם”, מתאר Antoinette. “אלה הם טלפונים סלולריים מוגברים, ושדות חשמליים ומגנטיים (EMFs) קורנים בשני הכיוונים. שכבות של ננו-צינורות מפחמן יכולים לבלום את הקרינות ולהגן על בריאות החיילים”.
מהנדסים ב-Nanocomp וב-Natick Soldier Center מ-Natick, Mass. משתפים פעולה כדי לשפר את שריון החיילים. “המטרה שלנו היא לסייע לחיילים על הקרקע על-ידי הספקת שריון העל משקל מופחת והמספק הגנה טובה יותר. אשתקד, בלמנו יריות של רובים בעזרת לוחות מבוססות ננו-צינורות מפחמן קלי-משקל ביותר שהם בערך בעובי של שישה כרטיסי ביקור”.
“עדיין מוקדם ויש לנו עוד דרך ארוכה לפנינו”, מודה Antoinette, “אך עד כה, התוצאות היו מבטיחות. ככלל: זהו הכיוון לשם נעים רכיבי הננו ו-MEMS: מחוץ לשולחן המעבדה ואל שלבי האימות בשדה”.
ננו-טכנולוגיה ו-MEMS, אם כי נחשבות ככלל כטכנולוגיות מתפתחות, מיושמות כבר בתכנוני מוליכים למחצה, אכסון הספק, וברמת הרכיבים והמערכת. למעשה, אומר Antoinette , אלקטרוניקת הננו-צינורות של Lockheed Martin לקחה חלק בטיסת מעבורת החלל האחרונה, וזה מצביע בבירור כמה רחוק הננו-טכנולוגיה כבר הגיעה.

ננו-צינורות בחלל
מהנדסים של Lockheed Martin ב-Palo Alto, Calif. ו-Nantero Inc. ב-Woburn, Mass. עבדו ביחד כדי לפתח זיכרון עמיד בפני קרינה, מבוסס על ננו-צינורות מפחמן אשר נבחן לאחרונה בטיסת מעבורת חלל.
ואילו מהנדסי NASA, שילבו את ה-NRAM, שבב זיכרון לא נדיף בעל גישה אקראית, בתוך תצורות בדיקה מיוחדות, אוטונומיות, המורכבות בתוך מתקן בקצה האחורי של אגף המטען. הוא שוגר לחלל כחלק של ה-STS-125, הטיסה ממאי 2009 של מעבורת החלל Atlantis אשר תמכה בטלסקופ החלל Hubble.
“לננו-צינורות הפחמן פוטנציאל עצום עבור מגוון רחב של יישומים מבוססי-חלל, ואנחנו יותר מאשר שמחים בתוצאות הניסוי”, אומר Dan Powell, ננו-טכנולוג ראשי ב-NASA Goddard Space Flight Center (GSFC), אשר ניהל את הפרויקט.
“הניסוי היה הוכחת קונספט אשר אפשרה את הבדיקה של שרידות השיגור והנחיתה, כמו גם התפקוד הבסיסי של מתגי ננו-צינורות מפחמן במסלול במהלך כל משימת הטיסה”, מסביר נציג של Lockheed Martin . התקני ה-NRAM, רכיבי אב-טיפוס מוקדמים, תפקדו בעקביות לפני, במהלך, ואחרי השלמת המשימה. “משימה זו מהווה שלב ראשון חשוב בפיתוח זיכרונות צפופים, לא-נדיפים, מבוססי ננו-צינורות מפחמן עבור יישומי חלל”. אנשי Lockheed Martin ו-NASA עמלים על תכניות של טיסות עתידיות של NRAM.
מהנדסי Nantero פיתחו RAM לא-נדיפים, צפופים, מבוססי ננו-צינורות תוך שימוש בטכנולוגיה קניינית הנובעת מהמחקר. תכנון ה-NRAM הקנייני, אשר הומצא על-ידי Thomas Rueckes, מהנדס ראשי ומייסד-עמית של Nantero, משתמש בננו-צינורות מפחמן כאלמנטי זיכרון אקטיביים.
ננו-צינורות מפחמן לא רק מאופיינים ביכולת להוליך חשמל כדוגמת הנחושת, אלא הם גם חזקים יותר מפלדה וקשים כמו יהלומים, אומר נציג החברה. תכנון ה-NRAM משלב גם ננו-צינורות עם טכנולוגיות של מוליכים למחצה רגילות לשיפור יכולת הייצור. NRAM יכולים להחליף DRAM (dynamic RAM), SRAM (static RAM) וזיכרונות הבזק, וצופים שהם יחליפו את הדיסקים הקשיחים לאכסון בעתיד.
“הצגה זו של התקני מוליכים למחצה מבוססים על ננו-צינורות מפחמן בתנאים קשים של חלל היא שלב חשוב לקראת מגוון שלם של יישומים עתידיים”, אומר Dr. Jim Ryder, סגן נשיא ומנכ”ל של מרכז הטכנולוגיה המתקדמת של Lockheed Martin ב- Palo Alto.
Lockheed Martin מקדישה עצמה למחקר, פיתוח ויישום של ננו-טכנולוגיה ליישומים ממשלתיים עתידיים, מוסיף Ryder. לתועלת הישירה של הננו-טכנולוגיה עבור לקוחות ממשלתיים יכולים לכלול חומרים חזקים יותר, קלים יותר, וזולים יותר; מערכות יותר מסוגלות; והגנה אישית משופרת עבור אנשי צבא וסגל נוסף.

הדמיה בחלל
אנשי NASA, הממשיכים את הננו-טכנולוגיה ואת פיתוח ויישומי ה-MEMS , חברו עם Boston Micromachines Corp., המספקת מוצרי מראה בת-עיוות(deformable mirror) מבוססי-MEMS עבור מערכות אופטיקה מסתגלות, מ-Cambridge, Mass..
Boston Micromachines זכתה בשני חוזי NASA Phase I SBIR, שערכם כ-$200,000, במטרה להמשיך את מחקר ההדמיה בחלל.
הפרויקט הראשון ב-Phase I הוא לפתח דרייבר מרובב קומפקטי, בעל הספק מאוד נמוך ומתח גבוה המתאים לשילוב עם המראות בנות-העיוות ביישומים מבוססי-חלל, מבוקרי חזית-גל. “הפרויקט, שת”פ בין Boston Micromachines והאוניברסיטה של Boston, מתמקד בייצור דרייבר בעל מאית של צריכת הספק ועשירית הגודל, תוך שמירה על הדיוק הגבוה והפחתת המורכבות של החיבורים ההדדיים של העלות”, תאר נציג החברה.
“הפרויקט השני ב-Phase I כולל תהליך ייצור משופר של מראות בנות-עיוות בעלות ספירת מפעיל (actuator count) גבוהה, הדרושות עבור בקרת חזית-הגל במכשירי חלל בעלי ניגודיות גבוהה. צפוי שתהליך ייצור זה יתגבר על סוגיות שינויי הגודל הנוכחיות הכרוכות עם מראות בנות-עיוות המיוצרות במיקרו-מכונות בשיטות MEMS ובעלות משטחי פולי-סיליקון. באמצעות הגדלת גודל התקני המראות בנות-העיוות, מכשירי הדמיה חלליים יוכלו לנצל יותר אור תוך שימוש בפחות חומרה ופחות שלבים” מסביר נציג החברה.
התקני Boston Micromachines, המשולבים במערכות אופטיקה מסתגלת מסחריות, משתמשים בתיקון זווית הגל ליצירת תמונות ברזולוציה גבוהה, גם כדי לשפר תמונות המטושטשות על-ידי האטמוספרה של כדור הארץ. המראות המתקדמות מבוססות- הMEMS של החברה מובילות תגליות מדעיות באסטרונומיה, שינוי צורת קרני הלייזר, מיקרוסקופיה ומדעי ההדמיה, ותומכות במגוון יישומי בטחון. הלקוחות כוללים את NASA, האוניברסיטה של California-Berkeley, Lockheed Martin ואוניברסיטת Boston.
“SBIRs אלה מסמלים את החוזים השביעי והשמיני מ-NASA דרך תכנית “SBIR, אומר Paul Bierden, נשיא ושותף בהקמת ה-Boston Micromachines. “הטכנולוגיה שלנו מוסיפה לסייע לקידום המחקר של כוכבי-לכת מחוץ למערכת השמש, אשר התגלה כמשימה מדעית מחייבת, לטווח ארוך, של NASA”.

MEMS מיקרוסולריים
מדענים ב-Sandia National Laboratories ב- Albuquerque, N.M.פיתחו תאים פוטו-וולטאיים בגודל ניצוץ העשויים לגרום למהפכה בדרך בה אנרגיית השמש נקלטת ומנוצלת.
Greg Nielson, חוקר בכיר ב-Sandia ועמיתיו בצוות המחקר מצפים שהתאים הפוטו-וולטאיים, המיוצרים בטכניקות של מערכות מיקרו-אלקטרו-מכניות, ישפרו ביצועים, יקטינו עלויות ויגדילו את היעילות ביישומים שוטפים ועתידיים.
“מצפים שהיחידות יהיו מיוצרות בכמויות גדולות ומזוודות בצורות בלתי-שגרתיות כדי לבנות מערכות סולריות משולבות, אוהלים ואולי אף ביגוד”, חוזה Nielson. תאים זעירים אלה עשויים לאפשר לאנשי צבא בשדה לטעון סוללות עבור טלפונים, מצלמות והתקנים אלקטרוניים אחרים תוך כדי הליכה או מנוחה.
פנלים בהנדסת מיקרו עשויים גם לכלול מעגלים, לשם ביצוע תפקידים נוספים, אומר Nielson. יישומים אפשריים נוספים כוללים לוויינים וחישה מרחוק.
תאים מיקרו-וולטאיים מתאימים יפה ליישומים צבאיים, בהם גודל, משקל, הספק ועלות מהווים שיקולים חשובים. התקני MEMS אלה יוכלו לצרוך מעט מקום, ציוד והספק מאוכסן, ולהקטין עלויות בגלל ש”מיקרו-תאים דורשים יחסית מעט חומר כדי ליצור התקנים מבוקרים-היטב ויעילים מאוד”, אומר נציג של Sandia.
“הם משתמשים בפי-מאה פחות סיליקון כדי ליצור אותה כמות חשמל”, אומר חוקר Sandia Murat Okandan. למעשה, ניתן להפיק חשמל מתאים מיוצרים על-ידי Sandia ביעילות של 14.9%, בעוד מודולים מסחריים (COTS) נעים בין יעילויות של 13 עד 20 אחוזים.
“מאחר שהם הרבה יותר קטנים ויש להם פחות עיוותים מכניים עבור סביבה נתונה מאשר תאים רגילים, הם עשויים גם להיות יותר אמינים לטווח הארוך”, מוסיף Okandan.
תאים מבוססי-MEMS אלה הם התוצאה של מאמצים משותפים של Sandia’s Microsystems Center; Photovoltaics and Grid Integration Group; ו-Materials, Devices and Energy Technologies Group; כמו גם ה-National Renewable Energy Lab’s Concentrating Photovoltaics Group ב-Golden, Colo. עבודה זו נתמכת גם על-ידי תכנית ה- Solar Energy Technologyשל משרד האנרגיה של ארה”ב והתכנית של ה-Laboratory Directed Research & Development של Sandia.
Sandia National Laboratories היא מעבדה מרובת-תכניות בבעלות הממשלה והמופעלת על-ידי קבלנים. Sandia Corp., חברה עצמאית של Lockheed Martin, מנהלת את Sandia National Laboratories עבור ה- National Nuclear Security Administration של משרד האנרגיה של ארה”ב.

ננו-סוללות
המשימות הצבאיות השוטפות דורשות כמות גדלה בהתמדה של אלקטרוניקה, כדי לספק את הצורך בהספק בטוח ואמין המסוגל לעמוד בקשיי שדה-הקרב. סוללות המבוססות על ננו-טכנולוגיה, המציעות בעיקרון גודל קטן ועלות נמוכה, מהווות נימוק משכנע לשימוש ביישומים צבאיים וחלליים.
מהנדסים ב-Altair Nanotechnologies Inc.(Altairnano) מ-Reno, Nev., תכננו את מערכות הסוללות ליתיום-יון המתקדמות של החברה כדי לענות לדרישות המיוחדות של הספק ואנרגיה עבור מגוון יישומים צבאיים, כגון מערכות נשק, כלי-רכב קרביים, ספינות, מרכזי נתונים ויישומי מיקרו-גריד צבאיים.
ההתקנים בנויים כדי לספק בטיחות, אמינות, זמינות וביצועים לטווח ארוך בטמפרטורות קיצוניות ותנאי סביבה קשים, כמו גם כדי לסייע לצבא להשיג מטלות של אנרגיה מתחדשת ולהקטין את הזמן המת ועלויות התחזוקה, אומר נציג החברה.
מהנדסי Altairnano חוקרים ננו-חיישנים עבור צבא ארה”ב, כחלק מהסכם עם ה-U.S. Army Research, Development and Engineering Command (RDECOM) Acquisition Center אשר מסתיים בספטמבר 2010 וערכו כ-1.75 מיליון דולר.
צוותי Altairnano חוקרים ננו-חיישנים רגישים ונבחרים כדי לקבוע כיצד פרודות חד-חיישניות משולבות עם ננו-חלקיקים מגיבות לרעלי עצבים מוטסים לכימיקלים תעשייתיים רעילים. המטרה היא לכלול ננו-חיישנים בהתקני חישה ניידים המסוגלים להגן על החיילים בפני האיום של נשק כימי.
“זוהי אבן-דרך חשובה בעבודתנו עם הצבא”, מאשר Terry M. Copeland, מנכ”ל Altairnano. “אנחנו מאמינים שלטכנולוגיות של Altairnano יכולות יחידות במינן לסייע לצבא ארה”ב בפיתוח חיישנים ניידים, מצילי-חיים, שיוכלו באחד הימים לתפקד בחזית”.

ננו-סקלה בשביל הצי
Altairnano מעורבת במספר פרויקטים צבאיים החותרים לקראת אלקטרוניקת הספק יותר חסונה, יעילה, קומפקטית וחסכונית בעלות.
מערכות אכסון האנרגיה והסוללות (המחליפות את חומרי הגרפיט המסורתיים ששימשו בסוללות ליתיום-יון רגילות עם טיטנאט של ליתיום קנייני בננו-מבנה) אומצו על-ידי משרדי ההגנה של ארה”ב ושל בריטניה. היישומים כוללים מערכות גיבוי לסוללות המחליפות את גנרטורי הטורבינה-דיזל בספינות צי ארה”ב כגון המשחתת מסוג Arleigh Burke; סוללות עבור תותחים קלים דיגיטליים, הכוללים את ההוביצר M119 של צבא ארה”ב; ומערכת סוללות עבור הספק והנעה של צוללות.
Altairnano זכתה בחוזה בסך 3.8 מיליון דולר מה-Office of Naval Research עבור ה-Phase II של מערכת מושטת של uninterruptible power supply (UPS). תכנית הצי של ארה”ב ממוקדת בפיתוח, בדיקה ופריסה של מערכות הספקת כוח נייחות של 2.5 מגה-ואט עבור משחתות הצי. מנהלי Alairnano צופים פיתוח של תחליף בטוח, יותר זול, וידידותי לסביבה עבור טורבינות גיבוי דלק, אשר יגרום לחיסכון שנתי בדלק של מעל 1.5 מיליון דולר לספינה ולצמצום שנתי בפחם של 960 טון מטרי לספינה.

שעורים ארוכי-חיים
אנשי צבא ארה”ב האריכו את תוקף מלגה של Phase II Small Business Transfer (STTR) שהוענקה תחילה ל-mPhase Technologies Inc. מ-Little Falls, N.J. בספטמבר 2008 באמצעות תכנית SBIR. המלגה הדו-שנתית מאפשרת למהנדסי mPhase להמשיך בפיתוח ה-Smart NanoBattery עד ספטמבר 2010. המטרה היא סוללה קומפקטית, מרובת-תאים, לשלושה וולט, מבוססת ליתיום, במערך מיקרו, עם חיי מדף של לפחות 20 שנה ומוצא הספק בלתי-פוסק במהלך אותה התקופה.
מהנדסים ב-mPhase בנו במשך 12 החודשים האחרונים אב-טיפוס של Smart NanoBattery פונקציונלי מליתיום עבור יישום של זיכרון מחשב. עם השלמת התכנית, מנהלי mPhase מתכננים להתחיל בייצור ובשיווק של טכנולוגיית הסוללה.
מהנדסים ב-mPhase Technologies וה-Energy Storage Research Group (ESRG) ב-Rutgers University מ-Piscataway, N.J., עובדים ביחד בפרויקט זה.

ננו-טכנולוגיה צבאית
יישומי אלקטרוניקה צבאית שוטפים דורשים אלקטרוניקה של הספק וספקי-כוח שהם לא רק קטנים, בטוחים ואמינים, אלא גם קשוחים.
בכירים ב- AlwaysReady Inc., חברה-בת של mPhase Technology מ-Little Falls, N.J. הכריזו שה-Smart Nanobattery structure של החברה עברה בדיקת כוח של 50,000 G ב-Picatinny Arsenal של צבא ארה”ב ב-New Jersey.
במהלך הבדיקה, נורו כמה אבי-טיפוס של Smart Nanobattery ממדמה תותח בכוח שחושב להיות גדול מ-50,000 Gs. נציגי החברה אישרו שהסוללות הוסיפו לפעול והפיקו את המוצא החשמלי המצופה לאחר הבדיקה.
“בדיקה זו מוכיחה שהמבנים הפיזיים, אם כי בגודל מיקרו, הם עמידים דיים כדי לעמוד בתנאים הקשוחים ביותר”, אומר Steve Simon, סמנכ”ל למו”פ ב-AlwaysReady.
הבדיקה הייתה חלק מהסכם ה-Cooperative Research and Development Agreement (CRADA) עם חוקרים ב-Picatinny, במגמה להשתמש בננו-סוללות כדי להזין כלי-נשק של הדור הבא ותחמושת מונחית קטנה.
הארכיטקטורה של Smart Nanobattery של mPhase/AlwaysReady אמורה לספק מקור אנרגיה בעל חיי-מדף של עשרות שנים ושניתן להפעילו לפי דרישה עבור יישומי הגנה ואחרים.

התקדמות מבטיחה
“העתיד של ננו-טכנולוגיה ו-MEMS פורץ מהמעבדה אל הייצור”, אומר Antoinette מ-Nanocomp. “הננו-טכנולוגיה עברה את שלב הדגירה ונמצאת עתה בשלב מסחרי אמיתי, כאשר חברות דוגמת Nanocomp עוברות לשלב הייצור ומציעות כמויות גדולות במחירים אטרקטיביים. ככלל, זהו השלב הבא של הננו-טכנולוגיה. אנחנו עובדים על כך, ומתכננים להתחיל השנה את הייצור בכמויות “.
מאמצי צמצום העלויות מהווים אתגר גדול, מסביר Jones מ-Omnetics, מאחר שלשימוש בטכנולוגיית MEMS אין עדיין יישומים מסחריים גדולים המסוגלים לכסות את עלויות הפיתוח. אולם, קיימות מספר יוזמות העונות לאתגרים של עיבוד טכנולוגיית MEMS, הממומנות הן על-ידי התעשייה הפרטית והן על-ידי הממשלה, לשם המשכת הפיתוח והיישומים שלה. אני מצפה בהחלט שהתפתחות זו תימשך יפה בעתיד”.

הספק לפי דרישה
mPhase Technology Inc. מ-Little Falls, N.J. זכתה לפני כחודש במענק של תכנון והנדסה חדשניים בסיווג ספקי הכוח הניידים עבור ה-mPower Emergency Illuminator במסגרת ה-2010 International Consumer Electronics Show (CES) ב-.Las Vegas המוצר גם זכה לתואר International CES Innovations 2010 Design and Engineering Awards Honoree בסיווג Personal Electronics Design.
“ה-mPower Emergency Illuminator הוא מכשיר מדויק בעל LED חזק בעצמה 180 Lumens ושני צינורות סוללה נפרדים”, מתאר נציג החברה. צינור אחד מכיל שתי סוללות CR123 לשימוש יום-יומי; הצינור השני מכיל סוללה רזרבית מסוג Power On Command של mPhase הנכנסת לפעולה לאחר שהסוללות CR123 רוקנו, אף אם הם היו מונחות ללא שימוש במשך 20 שנה. ה-Emergency Illuminator מכיל גם פיתחת USB לשם הטענת התקנים אלקטרונים ניידים.
“מענק זה משקף את החשיבות האמיתית של טכנולוגיית Power On Command ההופכת את ה-mPower Emergency Illuminator למוצר בולט”, אומר Ron Durando, נשיא ומנכ”ל של mPhase Technology. “בהתחשב שממשלת ארה”ב מעניקה עדיפות ומימון גוברים לפתרונות אנרגיה חלופיים, זהו זמן חשוב כדי להשיג הכרה עבור טכנולוגיה של סוללות חדשה וחדשנית”.

ננו-צינורות מפחמן
ננו-צינורות מפחמן (carbon nanotubes – CNTs) הם פרודות פחמן זעירות, גליליות, בחלק ה-1/50,000 מקוטר של שער אדם, בעלות תכונות חשמליות ומבניות. המונח “nanotube” נובע מ-nanometer (בערך 10 אטומי פחמן) ו-tube (צינור עשוי ממשטח graphene מגולגל היוצר CNT). ל-CNTs מחצית הצפיפות של אלומיניום, הם פי 50 חזקים יותר מפלדה, בעלי יציבות תרמית בריק עד כ-3,000 מעלות צלזיוס, מוליכים יעילים של חום היכולים לשמש מוליכים למחצה בעלי bandgap מתכתי או ישיר. (באדיבות Lockheed Martinו- Nantero).

חדשנות בתעשייה המשובצת

יום שני, 26 אפריל 2010 14:14

ההכרח של התעשייה להשיג יותר בפחות בכלכלה המאתגרת מחייב חברות מחשוב משובץ צבאי לספק פונקציונליות מוגברת בזיווד יותר קטן, יותר קל ופחות יקד. רבות מהן ממלאות או אף חורגות ממטלה זו בעזרת טכנולוגיות commercial off-the-shelf (COTS).
“מעבדים משובצים עוקבים אחר המסלול של המחשוב המקובל”, אומר Mark Snyder, סמנכ”ל לניהול המוצר ב-Alt Software מ-Phoenix. מערכות צבאיות ומוטסות “שואפות ליותר קטן, יותר זול, פחות הספק וביצועים יותר גבוהים. הן נעות לעבר ארכיטקטורות מיתכנתות מרובות-ליבה או מקבילות עם נקודה צפה, כגון ה-GPUs (graphics processing units), והרחק מארכיטקטורות בעלות מעבד יחיד סטנדרטי ו-ASIC (application-specific integrated circuit) מיוחד. העתיד מבטיח הרבה יותר מאלה”.

המשך...

הזנת ממירים אנלוגיים-לדיגיטליים מהירים בספקי כוח ממותגים

יום שני, 26 אפריל 2010 14:08

מערכות אלקטרוניות חדשות המשתמשות בממירים אנלוגיים-לדיגיטליים (ADCs) דורשות פחות הספק ויותר ביצועים. מאמר זה מתאר את ההבדלים בין ספקים ליניאריים וממותגים ומוכיח ששילוב בין ADC איכותי עם ממיר dc-dc יעיל יכול לצמצמם משמעותית את צריכת ההספק של המערכת מבלי להפחית את ביצועיה.
מתכנני מערכות נדרשים לצמצם את ההספק הכולל כדי להקטין את ההשפעה על הסביבה שלנו, תוך צמצום עלויות ההון והעלויות התפעוליות. הם נדרשים גם להגדיל את צפיפות המעגלים כך שמערכות אלקטרוניות יוכלו להיות מזוודות בגורמי צורה קטנים יותר ולפעול הסביבות קשות יותר. לרוע המזל, שילוב פתרונות בהספק גבוה במערכות אלו גורם לקשיים משמעותיים בפיזור החום הנוצר ומותיר את יתר המשימות בלתי-מבוצעות.

המשך...

חברה ובטחון

יום שני, 26 אפריל 2010 12:10

מאת:אמיר בר שלום. מי מאיתנו לא שמע בשנה האחרונה ואולי עוד קודם לכן על מערכת “כיפת ברזל”, לירוט רקטות. המערכת שנולדה בשנתיים של פיתוח מואץ, עומדת להיות מבצעית כבר באמצע השנה הנוכחית. מה שרבים לא יודעים הוא מה עמד מאחורי הפרויקט הענק הזה שבתוך שנתיים הפך מתכנית על נייר למערכת ייחודית ראשונה בעולם. איך זה מתקשר ל EIM, מאד פשוט. כל מערכות הרכיבים האלקטרונים של המערכת עוברים במפעלי החברה הזו בפתח תקווה את תהליך ההקשחה המיוחד כדי לשפר את עמידותם בתנאי מזג אוויר במהלך כל השנה.

המשך...

AD9978A :Analog Devices – מעבד אות תמונה HD 14 Bit בערוץ דואלי עם ליבת Precision TimingTM

יום ראשון, 21 פברואר 2010 11:00

AD9978A הינו מעבד אות CCD בערוץ דואלי לאפליקציות מצלמת וידאו דיגיטלית במהירות גבוהה מאד. כל ערוץ מוגדר לקצבי פיקסל עד 75 MHz ומורכב מ- front end אנלוגי מלא עם המרת ADC. ליבת Precision TimingTM מאפשרת התאמה של דוגם כפול מתואם (CDS) ושעוני מגבר sample and hold (SHA) ברזולוצית 210 ps בהפעלה של 75 MHz. AD9978A כולל גם ממשק LVDS עבור פלטי המידע בערוץ הכפול.

לפרטים נוספים: Analog Devices

טלפון : 09-7774300 www.analog.com

Analog Devices: , ADuC7023 ADuC7122 מיקרו-בקרים להמרת מידע על גבי השבב לפישוט מודול אופטי

יום ראשון, 21 פברואר 2010 10:58

Analog Devices הציגה זוג בקרי מיקרו אנלוגיים בדיוק ויכולת שילוב גבוהה, המתאפיינים בזיכרון על גבי השבב, ממירי מידע ופריפריאליים אנלוגיים המשולבים למתן יכולת תכנות ברמה הגבוהה ביותר במארז הקטן ביותר. יעילים לדיאגנוסטיקה דיגיטלית במקמ"שים ובמודולים אופטיים בהתבסס על לייזרים בתדר קבוע ומשתנה, בקרי מיקרו אנלוגיים ADuC7023 ו- ADuC7122משתמשים במעבד ARM7 עם זיכרון flash עד 126 KB כדי להבטיח בקרה מדויקת של דרייברים אופטיים ודיאגנוסטיקות.

לפרטים נוספים: Analog Devices טלפון : 09-7774300 www.analog.com

ADRF6750 – Analog Devices: אפנן quadrature 950 MHz – 1575 MHz עם fractional-N PLL ו- VCO

יום ראשון, 21 פברואר 2010 10:54

ADRF6750 הינו מכשיר המשלב אפנן quadrature, סינתיסייזר תדר, ומנחת הניתן לתכנות.המכשיר מכסה טווח תדר הפעלה שבין 950 MHz ל- 1575 MHz לשימוש בתקשורות לווין, תקשורות סלולאריות ותקשורת בפס רחב.אפנן ADRF6750 כולל סינתיסייזר תדר fractional-N במודולוס גבוה עם VCO משולב המספק רזולוציית תדר 10 Hz, ומנחת פלט 47 dB המבוקר דיגיטלית בצעדים של 1 dB.השליטה ברגיסטרים על גבי השבב הינה באמצעות ממשק לבחירת המשתמש: SPI או I2C. המכשיר מופעל מספק כוח יחיד בין 4.75 V ל- 5.25 V

לפרטים נוספים: Analog Devices

טלפון : 09-7774300 www.analog.com

Analog Devices: ADP5022 – וסת Buck 600 mA, דואלי 3 MHz עם 150 mA LDO

יום ראשון, 21 פברואר 2010 10:52

ADP5022 הינו יחידת מיקרו ניהול אנרגיה ((PMU המשלב שני ווסתי buck לביצועים גבוהים ווסת LDO במארז זעיר 16-ball 2.08 mm X 2.08 mm WLCSP לביצועים תובעניים ודרישות מרחב לוח. תדר המיתוג המשתנה תכופות של ווסת ה- buck מאפשר שימוש ברכיבים חיצוניים זעירים בעלי שכבות רבות לצמצום מרחב הלוח הנדרש. כאשר פין ה-MODE מוגדר לגבוה, ווסתי ה-buck פועלים במצב PWM. כאשר פין ה-MODE מוגדר לנמוך, ווסתי ה-buck ממתגים אוטומטית את מצבי ההפעלה בהתבסס על רמת זרם העומס. כאשר זרם העומס נופל מתחת לנקודה מוגדרת מראש, הווסתים פועלים במצב חסכון באנרגיה (power safe mode) לשיפור יעילות בעומס קל.

לפרטים נוספים: Analog Devices

טלפון : 09-7774300 www.analog.com

« Older Entries