無(wú)人駕駛，多核處理器的空白領(lǐng)域

隨著無(wú)人駕駛飛機(jī)、卡車(chē)和船只等應(yīng)用日益提升，過(guò)去專(zhuān)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(shū)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(lèi)應(yīng)用才剛開(kāi)始建立開(kāi)放式的應(yīng)用平臺(tái)。然而，這類(lèi)應(yīng)用卻也推動(dòng)了軟件定義無(wú)線電(SDR)和傳感器技術(shù)的發(fā)展。

據(jù)2010年10月向美國(guó)國(guó)會(huì)提交的報(bào)告，美軍總共使用了超過(guò)10種的無(wú)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(wú)人駕駛飛機(jī)飛行了超過(guò)N45萬(wàn)小時(shí)。

到2015年，美國(guó)國(guó)防部預(yù)測(cè)，僅美國(guó)就將會(huì)有105個(gè)據(jù)點(diǎn)配備197組無(wú)人駕駛車(chē)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(guó)聯(lián)邦航空管理局(FAA)、美國(guó)太空總署(NASA)、國(guó)土安全局和其他單位計(jì)算在內(nèi)，因?yàn)椴捎脽o(wú)人駕駛車(chē)僅處于剛起步階段，但未來(lái)預(yù)計(jì)將有愈來(lái)愈多單位開(kāi)始采用各種用途的無(wú)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(lái)也一直扮演著引導(dǎo)消費(fèi)者汽車(chē)的角色。

事實(shí)上，業(yè)界一直對(duì)無(wú)人駕駛車(chē)相當(dāng)感興趣──谷歌也正致力于開(kāi)發(fā)自動(dòng)駕駛車(chē)。

一份報(bào)告指出，2009~2013年，軍用無(wú)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(chēng)，僅美國(guó)海軍便計(jì)劃斥資120億美元在《Global Hawk》無(wú)人偵察機(jī)上──估計(jì)每臺(tái)偵察機(jī)的成本將達(dá)2.18億美元。這對(duì)像General Atomics公司、Northrop Grumman Corp.、Raytheon Co.和其他無(wú)人機(jī)制造商無(wú)疑是一大利多。

這些無(wú)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(guó)防部門(mén)行銷(xiāo)經(jīng)理Glenn Beck指出，隨著汽車(chē)使用越來(lái)越多的傳感器，它們的處理需求也水漲船高。目前這些車(chē)輛仍未使用多核處理器，主要是使用32位芯片。但未來(lái)，這些應(yīng)用必然會(huì)采用多核和64位芯片。

開(kāi)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(zhuān)案的計(jì)劃展開(kāi)，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(zhuān)案提供的飛機(jī)信息管理(AIM)系統(tǒng)被定義為開(kāi)放式系統(tǒng)。它能讓多達(dá)17個(gè)競(jìng)爭(zhēng)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(lái)，這在航空業(yè)是史無(wú)前例的做法。

653專(zhuān)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(tái)每次有所改變時(shí)便重新測(cè)試，”Wind River公司航太暨國(guó)防業(yè)務(wù)資深總監(jiān)Chip Downing說(shuō)。”Wind River VxWorks 653平臺(tái)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(zhuān)案獲得為無(wú)人駕駛飛機(jī)建構(gòu)開(kāi)放式軍事平臺(tái)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(wú)人駕駛車(chē)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(lèi)型的無(wú)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(chē)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(guó)國(guó)防部贊助的共同標(biāo)準(zhǔn)──無(wú)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(tái)，且預(yù)期很快就能對(duì)國(guó)防承包商推出2.0版。Northrop Grumman公司才剛從美國(guó)海軍獲得330萬(wàn)美元，用于參與此一計(jì)劃。

飛思卡爾的Beck表示，采用開(kāi)放式平臺(tái)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?cè)谔幚砥鲀?nèi)部建立了可靠性系統(tǒng)，使用安全開(kāi)機(jī)、域分離(domain separation)和篡改檢測(cè)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(lái)存取處理器。“這讓系統(tǒng)更加安全，因?yàn)闆](méi)有應(yīng)用程序可以接管整個(gè)系統(tǒng)，這可稱(chēng)之為一種最早期的軍事虛擬化，”Downing說(shuō)。

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其他的無(wú)線技術(shù)

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

10年前，美國(guó)軍方提出了超寬頻應(yīng)用。今天，無(wú)人駕駛飛機(jī)的設(shè)計(jì)師們?cè)诟兄蛙浖x無(wú)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(kāi)放間隙(open gap)來(lái)避免檢測(cè)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(shuō)。

智能無(wú)線電通常會(huì)用高性能FPGA來(lái)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(shuō)。“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(wú)線業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)部經(jīng)理Jon Adams指出，他知道，一些無(wú)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(wú)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(chǎng)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)。