实例探究
自主无人机的低延迟解决方案
发表于09/05/2017
背景
独立或半独立于人类运营的自主无人机提供了对当今人类控制的无人机不实用的广泛困难任务,因为自主无人机需要如此较少的人力。例如,自主搜救和救援无人机的群体可以飞过寻找失去的孩子的树木繁茂的地区。自主无人机可以持续巡逻监狱的周边,以防止逃脱或核电站的周边,以检测未经授权的进入的尝试。可以向犯罪的现场派遣自主无人机,并遵循逃离该地区的嫌疑人。他们可以遵循乘客被怀疑计划恐怖袭击的车辆。他们可以巡逻一个巨大的非洲野生动物避难所,以防止偷猎者。这些只是潜在的应用程序中的一些。
ALX Systems是执法,边境控制,防荷花,电力线监测,军事等其他应用的自主无人机领先供应商。该公司提供了一款电脑视觉工具箱,包括避免避免,导航和图像处理,大大减少了编程自主无人机所需的时间和专业知识。ALX在其无人机和云服务器之间提供了安全的连接,在实时收集的数据云中实现了强大的处理。军用级加密技术提供最高级别的安全性。该公司的无人机旨在以自己或多种无人机的群体工作。
挑战
ALX最近推出了一个专为公共安全和军事应用而设计的新型无人机平台。新平台提供了能够对人或物体的运动几乎瞬间反应的前所未有的能力。这种功能在许多应用中非常重要,例如追随汽车。如果汽车突然改变方向,获取和分析图像所需的延迟意味着无人机将在这辆车已经转过身时飞过汽车。在搜索和救援操作中可能发生相同的问题。无人机可以获取显示它正在搜索的孩子的位置,而是通过无人机获取和分析图像并且无人机返回到孩子可能已经徘徊的位置。
“通过自主驱动器成功完成这样的使命需要相机和CPU之间的高速图像处理和非常低的延迟,”ALX系统首席执行官Geoffrey Mormal表示。延迟是通过主机PC的摄像机获取的图像可用于处理的延迟。“我们新的无人机平台所需的低延迟和高图像处理速率在桌面计算机中已经提供了一段时间,但从未在一个小,轻微的系统中的系统,足以在无人机中飞行,”竞争继续。
解决方案
Mormal表示:“Euresys CoaXPress解决方案是我们所知的唯一能够满足飞行解决方案中延迟和带宽要求的帧捕捉器。”Euresys首席执行官Marc Damhaut表示:“这是首次在满足军用和公共安全无人机的尺寸、重量和振动要求的同时,实现了这种水平的性能。”用于新的无人机平台的Euresys解决方案包括Euresys Coaxlink Duo PCIe/104- mil双连接坚固的CoaXPress帧抓取器和ADL的ADLQM87PC Intel i7 core PC/104形状因素嵌入式计算机。Euresys的帧捕捉器使用CoaXPress数字视频通信标准与相机连接。CoaXPress高清视频没有压缩,这使得传输零延迟成为可能。帧抓取器使用直接内存访问(DMA)将图像传输到PC的内存而不中断CPU。
同轴摄像机使用重型同轴电缆,这是数据的高速传输的最佳解决方案,因为它们提供比双绞线电缆更高的频谱。另一方面,USB-3提供了高速视频传输,但在获取图像和可用于处理时,在图像之间存在几毫秒的可变延迟。当通过USB-C收到图像并加工时,无人机可以很容易地失去汽车。在新的ALX驱动器平台上,Coaxlink Duo支持传统的高速相机和热成像仪。它使用单个同轴电缆在高达625 MB / s的同时传输图像,同时发送控制数据和触发器,并向相机提供最多13W的电力。
帧抓取器和CPU都以90 mm / 104形状因子构建到96 mm。它们彼此顶部堆叠,间隙约为15.4毫米,与PCIE / 104堆叠连接器连接,并用15.4mm支架加固。Coaxlink Frame Grabber使用坚固的连接器,可在包括MIL-STD 810应用程序的恶劣环境中可靠。完整的Euresys解决方案通过了MIL标准810G冲击和振动测试。
ADL的ADLQM87PC嵌入式计算机采用Intel®Core™I7-4700EQ四核处理器,具有集成的HD4600图形引擎,可用于高性能计算任务,如图像处理,高光谱和多光谱成像,SWIR(短波IR)和类似应用。两个GB / S LAN端口和两个USB 3.0端口为GigE和USB 3.0相机提供了额外的视觉功能。对于数据存储,ADLQM87PC提供四个SATA端口,其中两个是SATA III(6GB / s),并在RAID 0模式下具有超过1000 MB / s的写入速度,以跟上同轴帧速度。显示输出包括DVI,VGA,HDMI和DisplayPort,用于在需要时的高分辨率图形输出。
结果
“Euresys解决方案提供了具有低延迟和高图像处理速度的ALX系统,要求苛刻的自主无人机应用,例如监视和追求,”Mormal说。“ALX建立了一个演示系统,验证了ALX无人机硬件和图像处理软件以及euresys图像采集和分析解决方案的能力,以在自主无人机应用中提供前所未有的功能。ALX已经收到了根据欧洲国家的军事分支机构的基于这个平台开发定制解决方案的命令。“