無人駕駛車等待新一代多核心處理器

隨著無人駕駛飛機、卡車和船隻等應用日益提升，過去專用於軍事電子領域的技術也逐漸拓展其應用範圍。

在某些情況下，軍用行動系統的複雜性甚至不如智慧手機，電子書閱讀器和平板電腦。截至目前，軍用行動裝置仍未採用多核心處理器或強韌的虛擬化軟體，事實上，這類應用才剛開始建立開放式的應用平台。然而，這類應用卻也推動了軟體定義無線電(SDR)和感測器技術的發展。



據 2010年10月向美國國會提交的報告，美軍總共使用了超過10種的無人駕駛飛機。報告指出，在許多軍事記錄中，僅在2009年，就至少有6,000架的無人駕駛飛機飛行了超過45萬小時。

到2015年，美國國防部預測，僅美國就將會有105個據點配備197組無人駕駛車輛，較去年成35%。這個數字甚至並未將非軍方政府機構如美國聯邦航空管理局(FAA)、美國太空總署(NASA)、國土安全局和其他單位計算在內，因為採用無人駕駛車僅處於剛起步階段，但未來預計將有愈來愈多單位開始採用各種用途的無人駕駛飛機。

此外，在地面上，安裝於智慧高速公路上的智慧交通系統，多年來也一直扮演著引導消費者汽車的角色。

事實上，業界一直對無人駕駛車相當感興趣──Google也正致力於開發自動駕駛車。

一份報告指出，2009~2013年，軍用無人駕駛飛機的預算為150億美元。然而，紐約時報卻指稱，僅美國海軍便計劃斥資120億美元在《Global Hawk》無人偵察機上──估計每台偵察機的成本將達2.18億美元。這對像General Atomics公司、Northrop Grumman Corp.、Raytheon Co.和其他無人機製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的感測和可即時處理的數據，以大幅減少與地面站進行通訊的需求。

飛思卡爾半導體公司的航太暨國防部門行銷經理Glenn Beck指出，隨著汽車使用越來越多的感測器，它們的處理需求也水漲船高。目前這些車輛仍未使用多核心處理器，主要是使用32位元晶片。但未來，這些應用必然會採用多核心和64位元晶片。

開始虛擬化

第一代可大略在飛機上實現虛擬化的軟體，才剛剛藉由一個名為653專案的計劃展開，該計劃致力於統整分離的波音777系統。Honeywell Inc. 為波音專案提供的飛機資訊管理(AIM)系統被定義為開放式系統。它能讓多達17個競爭的供應商在一個飛思卡爾處理器上共享時間切割段(time-sliced segments)，將多個箱(boxes)整合起來，這在航空業是史無前例的做法。

653專案“可為波音節省數十億美元的維修費用，因為他們不需要改造個別的硬體部份，以及在平台每次有所改變時便重新測試，”Wind River公司航太暨國防業務資深總監Chip Downing說。”Wind River VxWorks 653平台提供了基本的任務隔離功能。

軍用電子設備的規劃人員希望從653專案獲得為無人駕駛飛機建構開放式軍事平台的經驗。其主要目標之一，是能讓更多業者參與建構無人駕駛車的硬體模組或軟體應用程式。

另一個目標是建立一種能夠普及的可攜式地面站，這種地面站可以控制多種類型的無人駕駛飛機，降低成本和複雜性。最初的版本可能適用在拖車甚至背包中，最終甚至於有可能微型化到像平板裝置或智慧手機的超小尺寸。

一個由美國國防部贊助的共同標準──無人控制段工作小組(Unmanned Control Segment Working Group)，已經發佈1.0版的軟體平台，且預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，用於參與此一計劃。

飛思卡爾的Beck表示，採用開放式平台也意味著需要多多層次的安全性。他指出，“我們已經為此做了很多工作，我們在處理器內部建立了可信任系統，使用安全開機、域分離(domain separation)和篡改檢測等。”

Wind River的程式碼可確保應用程式僅依照設定的時間分享段來存取處理器。“這讓系統更加安全，因為沒有應用程式可以接管整個系統，這可稱之為一種最早期的軍事虛擬化，”Downing說。

其他的無線技術

就無線技術的開發而言，軍隊一直處於最前線的位置。

10年前，美國軍方提出了超寬頻應用。今天，無人駕駛飛機的設計師們在感知和軟體定義無線電等領域中仍處於領先地位，這些技術能調查可用頻譜，並巧妙地運用開放間隙(open gap)來避免檢測和干擾。

“這些技術依不同應用目標被部署在不同領域，例如可為飛行器和地面站之間實現更可靠的連接，”嵌入式主板製造商Pentek Inc.副總裁Rodger Hosking說。

智慧無線電通常會用高性能FPGA來製造，以輔助一個監控微處理器。

通常會使用12位元、3.6GHz的ADC和16位元、1.25GHz的DAC元件，Hosking說。“由於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。

飛思卡爾無線業務開發部經理Jon Adams指出，他知道，一些無人駕駛飛機在3.1～10.6GHz的頻率運作，但軍事系統並不被FCC約束，因此他們一般都使用極大量頻譜。

無人駕駛飛機還推動了60GHz網路的發展──該技術最近才在消費市場嶄露頭角。Adams解釋道，某些飛機前端的相位陣列雷達會形成多個波束，以建構出能與其他飛機的安全寬頻連接網路。

電子工程專輯 2011/10/04  Joy Teng

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