Calculateurs durcis et embarqués

Le calculateur durci pour quelles applications ?

Dans un véhicule terrestre, hélicoptère, avion, drone, navire, sous-marin, …

En environnement bien sûr extrême où faible encombrement, puissance, consommation/dissipation, fiabilité, fonctionnement opérationnel parfait, … dans ces milieux hostiles sont des points clés.

On peut citer le classique calculateur de mission ou "mission computer" pour préparer, gérer et exploiter ensuite les données de mission mais aussi des passerelles de communication, de l'acquisition/enregistrement de données, du traitement vidéo, du contrôle sécurisé, EW/SIGINT, …

Associé à un écran tactile, un commutateur Ethernet (switch), POE, … l'ensemble peut constituer une solution console, un poste de contrôle/commande, un système de conduite et supervision, …

Excepté les applications critiques (ex. DO 254, DO 178) hors cadre de cet édito, on pourrait citer une multitude de nouveaux cas d'usage notamment avec l'arrivée des modules GPGPU embarqués.

Pourquoi utiliser de préférence des briques de base ?

Dans les projets défense & sécurité, Il y a souvent des points communs dans les spécifications techniques clients avec en parallèle, des délais de réalisation et des budgets se réduisant de plus en plus au fil du temps.

Des briques de base "bien pensées" peuvent souvent constituer la solution en répondant immédiatement à 90-95% du besoin.

Elles sont facilement & rapidement personnalisables pour s'adapter exactement au besoin et vont ainsi réduire considérablement les coûts NRC/NRE & le "time to market".

En effet plus besoin de passer par les longues phases d'études d'architecture, de développement mécanique/électronique/logiciel, de prototypes à mettre au point, de test, de qualifications environnementales, certifications, … les systèmes sont pré-qualifiés et seuls les compléments spécifiques aux besoins client seront à étudier/qualifier.

Les coûts de customisation ne sont évidemment pas non plus comparables à ceux d'un projet "from scratch".

Cette piste COTS/MOTS/briques de base offre ainsi des avantages certains, à évaluer même si on pense de prime abord que seule la solution sur mesure peut faire l'affaire.

Quelques points importants pour bien choisir son calculateur durci

Cela dépend bien sûr de votre application mais rappelons ici quelques données principales à considérer :

• Calculateur "ITAR free without export control".
• Dimensions du calculateur "SWaP" (Pour Size Weight Power and Cost).
• Poids du calculateur "SFF" (Pour Small Form Factor).
• Puissance & consommation du calculateur "USFF" (Pour Ultra Small Form Factor).
• Température de fonctionnement étendue, résistance chocs vibrations & autres contraintes particulières.
• Conformité à des normes comme la DO-160, MIL STD-810 & MIL STD-461.
• Complétude et variété des I/O de base.
• Slots d'extension afin d'intégrer des I/O spécifiques comme de l'acquisition vidéo, du GPU, du multi-displays, du bus CAN, des bus militaires ou interfaces avioniques 1553, ARINC, module FPGA, …
• Boitier étanche IP65/67 & connectique durcie type MIL STD-38999.
• Système d'exploitation (O.S Operating System) : Windows®, Linux (RedHat, Debian, Ubuntu, …) mais votre choix peut aussi se porter vers des BSP (Board Support Package) comme ElinOS de SYSGO, d'autres logiciels plus spécifiques ex. de "Built in Test", de monitoring systèmes, …
• Architecture interne :
  • Fanless & Cableless pour une meilleure modularité et une fiabilité accrue.
  • Basée sur un standard ex. COM Express pour faciliter les remplacements à long terme (maintenance, fins de vie).
  • Monitoring du matériel.
  • Pérennité, fiabilité, évolutivité pour ajouts de capacités ou fonctions supplémentaires.
  • Services additionnels proposés en termes d'intégration, add-ons, support, suivi d'obsolescence, MCO, …
  • Existence d'une gamme complète afin de couvrir différents types de besoin.

Un exemple de calculateur durci, focus sur le nanoONYX d'ECRIN Systems

Quelques caractéristiques de cette solution nanoONYX :

• "ITAR free without export control" (ECCN 4A003).
• Ultra compact : 205mm (L) x 140 mm (l) x 67.5 mm (H) incluant les connecteurs.
• 1,9kg hors options.
• Processeurs :
  • Intel® Atom™ E3950 @ 1.6 GHz, 12W, Quad-Core, Mémoire RAM 8Go, TDP 6,5W à 12W.
  • Intel® Core™ i7-8665UE @ 1.7 GHz, 15W, Quad-Core, Mémoire RAM 8Go (16Go sur demande), TDP 7,5W à 15W.
  • Pour des processeurs plus performants (ex. Core™ i7 "supérieurs" ou Xeon®, voir nos autres gammes).
  • Autres types de processeurs (ARM, AMD, …) : Nous consulter sur projets.
• Température étendue (fonctionnement) : -40°C à +71°C (selon processeur et cTDP).
• Chocs et vibrations : 40g@11ms.
• Qualifié DO-160 et MIL-STD-810/461/1275/704.
• Grand nombre d'I/O de base (2 x Ethernet, 4 x USB2.0, 2 x RS232, 2 x RS422, 1 x M.2 (S42) SATA SSD, 1 x DVI-D, TPM 2.0, …).
• 4 slots d'extension AcroPack / mini PCIe pour ajout de fonctions supplémentaires (Ethernet, CAN bus, MIL-STD-1553, ARINC429, RS232/422, DIO, ADC, DAC, FPGA, …).
• Boitier ultra compact, aluminium, étanche IP67.
• Connectique militaire circulaire verrouillable IP67 (MIL-DTL-38999).
• Système d'exploitation (O.S Operating System) : Windows® 10 32/64 bits, Linux 32/64 bits, ElinOS.
• Architecture interne :
  • Fanless & Cableless.
  • Carte processeur au standard Mini COM Express type 10.
  • Surveillance des alimentations, CPU, capteurs de température intégrés sur la carte carrier.
• Pérennité 10/15 ans, évolutivité notamment via modules AcroPack pour ajouts de fonctions, de ports, ...
• Le produit peut être customisé pour des petites séries, des adds-ons tels "Breakout cables", "starter kits", écrans tactiles, … peuvent être proposés ainsi que des services de support à long terme, suivi d'obsolescence, MCO, …
• nanoONYX est le dernier né de la gamme ONYX, les autres produits comme µONYX, ONYX ou encore µTOPAZE apportent des solutions complémentaires pour couvrir les applications moyennes et haut de gamme, nécessitant des niveaux de performances encore supérieurs (VPX, Processeurs Intel® Xeon®, ECC, GPU, …).
• Toute la gamme ONYX est conçue & intégrée en France, un réseau de partenaire internationaux supporte également ces systèmes.

MIL-AÉRO & SÉCURITÉ

μONYX modifié pour application vidéo dans un véhicule blindé roulant ou chenillé

Afin de réaliser une fonction passerelle pour interfacer une caméra longue portée embarquée dans un véhicule blindé roulant ou chenillé avec des contraintes MIL-STD-461 et MIL-STD-810 très fortes dans un encombrement ultra-compact, ECRIN Systems a développé une version modifiée de son calculateur SFF (Small Form Factor) μONYX.
La solution proposée par ECRIN Systems se distingue par sa compacité (163,1 x 208 x 107,1 mm) et la conception d’une face avant connectique spécifique......

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