Trägerplatinen bilden die elektrische und mechanische Grundlage für die Integration von Rechenmodulen, Flugsteuerungen, Sensoren, Kommunikationshardware, Speichersystemen und Peripheriegeräten in Drohnen und unbemannte Systeme. Zu den angebotenen Designs zählen Jetson-Trägerplatinen für Edge-KI und Bildverarbeitung, COM-Express- und COM-HPC-Plattformen für modulares Missionscomputing sowie Pixhawk- oder Cube-Trägerplatinen für die Integration von Flugsteuerungssystemen.
In dieser Kategorie werden Anbieter von Trägerplatinen vorgestellt, die kompakte, robuste, einsatzbereite und kundenspezifische Konfigurationen anbieten.
Lesen Sie den Technologieübersicht
Industrietaugliche eingebettete Computersysteme für KI-Edge-Computing und maschinelles Lernen
Der Cube-Autopilot, das GNSS-Modul, das HD-Videoübertragungssystem und Zubehör für UAVs
Professionelle UAV-Komponenten und Sensoren: Flugsteuerungen für Drohnen, GNSS-Module, Telemetrielösungen
Modernste Flugsteuerungen, Sensoren und andere Elektroniktechnologien für Drohnen und Robotik
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Trägerplatinen bilden die physikalische und elektrische Grundlage für die Integration von Verarbeitungsmodulen, Flugsteuerungen, Sensoren, Kommunikationshardware, Speichern und anderen Peripheriegeräten in Drohnen und autonome Plattformen. Sie stellen die Schnittstellen eines Computer-on-Module oder Autopiloten bereit und ergänzen diese um anwendungsspezifische Stromversorgung, Anschlüsse, Erweiterungsschnittstellen sowie unterstützende Elektronik.
Für Entwickler von UAVs kann die richtige Trägerplatine die Integration der Avionik vereinfachen und gleichzeitig den Verkabelungsaufwand, die Anzahl der Platinen, die Größe und das Gewicht reduzieren. Die Designs reichen von Entwicklungsplattformen bis hin zu kompakten, robusten und einsatzbereiten Trägerplatinen, die speziell auf bestimmte Rechenmodule, Autopiloten, Nutzlasten, Leistungsbudgets, thermische Grenzwerte und Umgebungsanforderungen ausgelegt sind.
Ein Jetson-Trägerboard verbindet ein NVIDIA Jetson-Rechenmodul mit Kameras, Netzwerken, Speichersystemen, Sensoren und Fahrzeugsystemen. Die Designs der NVIDIA Jetson-Trägerboards sind besonders relevant für Edge-KI, Computer Vision, autonome Navigation, Kartierung und Multisensor-Verarbeitung. Jetson-Trägerplatinen können Module wie Jetson Orin Nano, Orin NX, AGX Orin sowie frühere Plattformen wie Xavier NX unterstützen. Bei der Kompatibilität müssen die Pinbelegung des Moduls, die Zuordnung der Hochgeschwindigkeits-Lanes, die Stromversorgungs- und thermischen Anforderungen sowie die trägerplatinen-spezifische Softwarekonfiguration berücksichtigt werden.
Trägerplatine EDU450 von CubePilot.
Ein COM-Express-Trägerboard bietet anwendungsspezifische Ein- und Ausgänge sowie Stromversorgung rund um ein standardisiertes COM-Express-Rechenmodul. Die Architektur trennt den Prozessor, den Speicher und die zentralen Rechenfunktionen vom Trägerboard, sodass Entwickler von UAVs und Robotersystemen Netzwerkfunktionen, Speicher, serielle Schnittstellen, Erweiterungsmöglichkeiten und die mechanische Integration individuell anpassen können. Modultyp, Größe, Pinbelegung, Einschaltsequenz und Carrier-Implementierung müssen kompatibel bleiben.
Eine COM-HPC-Trägerplatine unterstützt hochleistungsfähiges modulares Computing, wo große Sensordatensätze, beschleunigte Verarbeitung oder Netzwerke mit hoher Bandbreite erforderlich sind. Die Architektur erweitert den „Computer-on-Module“-Ansatz auf anspruchsvolle Verarbeitungskonfigurationen und kann fortschrittliche Missionscomputer, autonome Systeme und Edge-Computing-Plattformen unterstützen. Aufgrund der höheren Bandbreite und Leistungsaufnahme sind Kühlung, Stromversorgung und Signalintegrität von besonderer Bedeutung.
Embedded-AI-Trägerplatinen sind für Prozessoren, GPUs, NPUs, FPGAs oder andere Beschleuniger optimiert, die für die Inferenz an Bord eingesetzt werden. Sie können Hochgeschwindigkeits-Kameraeingänge, PCIe-Erweiterungen, NVMe-Speicher, Ethernet, Synchronisationssignale und Maßnahmen zum Wärmemanagement kombinieren, um Wahrnehmungs- und KI-Workloads lokal zu unterstützen.
Ein Pixhawk-Trägerboard stellt die erforderlichen elektrischen Schnittstellen bereit, um einen kompatiblen Autopiloten in das übrige System eines unbemannten Luftfahrzeugs zu integrieren. Je nach Design können die Schnittstellen Stromversorgung, GNSS, Telemetrie, CAN, RC, Servoausgänge, Nutzlaststeuerung und andere Avionik-Anschlüsse umfassen. Designs, die den Pixhawk Autopilot Bus (PAB) nutzen, können elektrische und mechanische Interoperabilität zwischen kompatiblen Flugsteuerungsmodulen und Baseboards gewährleisten.
CubePilot-Cube-Trägerplatinen übernehmen eine ähnliche Integrationsfunktion für Autopilot-Module im Cube-Format. Standardkonfigurationen, Cube-Mini-Trägerplatinen sowie kundenspezifische Konfigurationen können unterschiedliche Kombinationen aus Stromversorgung und Peripherieanschlüssen bereitstellen. Die Designs der Cube Orange-Trägerplatinen und der Cube Orange Mini-Trägerplatinen können zudem die mechanischen und E/A-Anforderungen spezifischer Cube-basierter Flugsteuerungssysteme erfüllen.
Trägerplatinen sind in Konfigurationen erhältlich, die für verschiedene Entwicklungsstadien und unterschiedliche Einschränkungen bei unbemannten Plattformen optimiert sind.
Die geeignete Konfiguration hängt vom Rechenmodul, dem Reifegrad des Systems und den Betriebsanforderungen ab.
Trägerplatinen können die Stromversorgung und Konnektivität der Flugsteuerung bündeln und gleichzeitig Schnittstellen zu Motoren, Aktuatoren, GNSS-Empfängern, Telemetriefunkgeräten, Luftdatensystemen und Nutzlaststeuerungen bereitstellen. Die Architekturen der Pixhawk- und Cube-Trägerplatinen sind Beispiele für den modularen Ansatz, der zur Vereinfachung der Integration von UAV-Avionik eingesetzt wird.
Ein ADS-B-Trägerboard oder eine Avionik-Trägerkonfiguration kann die Stromversorgung, Datenschnittstellen und Befestigungsmöglichkeiten bereitstellen, die erforderlich sind, um kompatible ADS-B-Geräte in ein UAV zu integrieren. Die Integrationsanforderungen hängen davon ab, ob die angeschlossene Hardware Verkehrsempfang, Überwachungsfunktionen oder andere Funktionen zur Luftraumüberwachung bietet.
Cube-Orange-Trägerplatine „PowerCube One“ von NW Blue.
Trägerplatinen können serielle, CAN-, Ethernet- oder dedizierte Stromversorgungsschnittstellen für Remote-ID-Hardware bereitstellen. Die Integration dieser Anschlüsse in die Flugzeugelektronik kann den Aufwand für separate Verkabelungen reduzieren und ermöglicht es dem Remote-ID-Subsystem gleichzeitig, die erforderlichen Daten mit kompatiblen Flugsteuerungs- oder Navigationsgeräten auszutauschen.
GNSS-Empfänger, IMUs, Magnetometer und integrierte Navigationssysteme können über serielle, CAN-, USB-, Ethernet- oder andere Schnittstellen angeschlossen werden. Ein effektives Trägerplatinen-Design berücksichtigt zudem die Stromversorgungsintegrität, elektromagnetische Störungen, die Erdung, Zeitsteuerungseingänge wie beispielsweise „Pulse-per-Second“-Signale sowie die physische Trennung von störausgebender Elektronik.
Telemetriefunkgeräte, Mobilfunkmodems, Satellitenterminals und andere Kommunikationssysteme erfordern geeignete Datenschnittstellen und eine stabile Stromversorgung. Eine Trägerplatine kann diese Anschlüsse zentralisieren und bei Bedarf Pegelumsetzung, Filterung, Erweiterungssteckplätze oder Netzwerkschnittstellen bereitstellen.
EO/IR-Kameras, LiDAR, Radar, multispektrale Instrumente, Kartierungsnutzlasten und Spezialsensoren erfordern unter Umständen sehr unterschiedliche elektrische Schnittstellen. Trägerplatinen können diese Nutzlasten mit dem Missionscomputer verbinden und gleichzeitig Synchronisation, Triggersignale, Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung sowie dedizierte Stromschienen unterstützen.
Missionscomputer nutzen Trägerplatinen, um die bordinterne Verarbeitung mit Sensoren, Speicher, Netzwerkfunktionen und Flugsteuerungsdaten zu kombinieren. Trägerplatinen mit eingebetteter KI sind besonders relevant, wenn UAVs lokaler Bildverarbeitung, Objekterkennung, Sensorfusion, Navigation oder andere autonome Funktionen ausführen müssen.
Die Auswahl der Schnittstellen für Trägerplatinen sollte die erforderlichen Datenraten, die Kompatibilität mit Peripheriegeräten, die Kabellängen, die Spannungspegel, die Lane-Zuweisung, die elektrischen Umgebungsbedingungen sowie den Erweiterungsbedarf des Luftfahrzeugs berücksichtigen.
| Schnittstelle | Typische Funktion der Trägerplatine |
| Ethernet und Hochgeschwindigkeitsnetzwerke | Kameras, LiDAR, Missionsnetzwerke, Nutzlasten und Computer-zu-Computer-Verbindungen |
| PCI Express | Beschleuniger mit hoher Bandbreite, Netzwerkgeräte und Erweiterungshardware |
| USB | Kameras, Modems, Speichergeräte, Konfigurationsgeräte und allgemeine Peripheriegeräte |
| MIPI CSI-2 und serielle Kameraverbindungen | Direkte oder ferngesteuerte Anbindung von Kameras und Bildverarbeitungssensoren mit hoher Bandbreite |
| CAN, CAN FD und DroneCAN | Verteilte Avionik, ESCs, Sensoren, GNSS-Geräte und andere CAN-Knoten |
| UART und serielle Schnittstellen | GNSS, Telemetrie, Autopilot, Nutzlast und Peripheriekommunikation |
| RS-232, RS-422 und RS-485 | Ältere, industrielle, für große Entfernungen geeignete und differentielle serielle Geräte |
| I2C und SPI | Sensoren auf Platinenebene, Peripherie-ICs und Kommunikation mit Geräten auf niedrigerer Ebene |
| GPIO und PWM | Diskrete Steuerung, Trigger, Statusleitungen, Servos und anwendungsspezifische Signale |
| M.2- und Mini-PCIe-Erweiterung | Kommunikationsmodule, Speicher, Netzwerk und spezialisierte Erweiterungen |
| SATA- und NVMe-Speicher | Onboard-Datenspeicher mit hoher Kapazität oder hohem Durchsatz |
Die Zusammensetzung der Schnittstellen sollte auf die Sensoren, die Flugsteuerungshardware, die Nutzlasten und die Rechenarchitektur abgestimmt sein, anstatt die Anzahl der Anschlüsse zu maximieren.
Trägerplatinen, die für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, der Verteidigung und anderen Bereichen mit hohen Zuverlässigkeitsanforderungen vorgesehen sind, müssen unter Umständen Anforderungen hinsichtlich Umwelt, Elektromagnetismus, Fertigung und Werkstoffen auf Platinen- oder Systemebene erfüllen.
Die geltenden Anforderungen hängen von der Betriebsumgebung, den Kundenspezifikationen, den Produktionsanforderungen und den Märkten ab, in denen das fertige System eingesetzt wird.
Die Entwicklung von Trägerplatinen wird zunehmend durch leistungsfähigeres Edge-Computing und die Verlagerung autonomer Funktionen in das Fahrzeug selbst geprägt.
Diese Entwicklungen ermöglichen zunehmend kompaktere, modularere und einsatzfähigere Rechenarchitekturen für Drohnen und andere unbemannte Systeme.
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