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Fabricantes y proveedores de ordenadores integrados
Lantronix
Plataformas de computación en el borde con IA y SOM para la autonomía y la robótica de los UAV de última generación
Platinum Partner
Wolf Advanced Technology
Módulos informáticos y de E/S de vídeo resistentes: 6U y 3U VPX, XMC, formato pequeño y soluciones personalizadas
Platinum Partner
Maris-Tech
Soluciones de procesamiento y transmisión de vídeo con IA periférica que proporcionan información situacional en tiempo real para UAV y sistemas no tripulados de misión crítica.
Gold Partner
NTI Systems
Estaciones de control terrestre (GCS) resistentes, arneses especiales y soluciones llave en mano para sistemas no tripulados y robótica de misión crítica
Gold Partner
Viasat, Inc.
Soluciones de conectividad de red segura y dispositivos encriptadores IFF Modo 5 para UAV y sistemas no tripulados militares y gubernamentales
Gold Partner
Neousys Technology
Sistemas informáticos integrados de grado industrial para computación periférica con IA y aprendizaje automático
Gold Partner
Cambridge Pixel
Software de radar y soluciones de procesamiento de sensores, control de radar marítimo, seguimiento y visualización para USV
Gold Partner
Sightline Intelligence
Software y hardware de procesamiento de vídeo a bordo para sistemas no tripulados
Gold Partner
Review Display Systems
Pantallas resistentes de alto rendimiento y soluciones HMI personalizadas para sistemas no tripulados de misión crítica
Silver Partner
CTI-INTL Solutions
Soluciones informáticas resistentes para UAV y sistemas no tripulados de misión crítica
Silver Partner
Steatite
Soluciones de hardware resistentes y ultra fiables para UAV y sistemas no tripulados de misión crítica que operan en entornos extremos
Silver Partner
ARK Electronics
Controladores de vuelo, sensores y otras tecnologías electrónicas de vanguardia para drones y robótica
Silver Partner
Chess Dynamics
Vigilancia electroóptica y procesamiento de vídeo para sistemas no tripulados y aplicaciones antidrones
Silver Partner
United Electronic Industries (UEI)
Controladores integrados, pruebas de aviónica, simulación HIL y sistemas de adquisición de datos para aplicaciones UAV/UAS
Silver Partner
EIZO Rugged Solutions
Gráficos de vídeo de alto rendimiento, GPGPU, procesamiento de IA/ML y soluciones de visualización para aplicaciones C5ISR
Silver Partner
Sunhillo Corporation
Fusión, integración y visualización de datos de vigilancia por radar y ADS-B | Seguimiento de UAV e integración ATC
Silver Partner
Aegis Power Systems Inc.
Fuentes de alimentación y convertidores de potencia resistentes para sistemas no tripulados y UAV
Silver Partner
Guía técnica sobre informática embebida para el control de vehículos no tripulados
Introducción a las soluciones informáticas integradas
Las soluciones informáticas integradas constituyen la base del procesamiento a bordo de los sistemas no tripulados modernos, ya que transforman los datos brutos de los sensores en comportamientos operativos críticos. A diferencia del hardware de sobremesa estándar, la informática integrada para el control de vehículos no tripulados se centra en módulos especializados que ejecutan tareas dentro de restricciones muy limitadas de tamaño, peso, potencia y temperatura, al tiempo que soportan vibraciones intensas, golpes y condiciones ambientales extremas.
En el caso de las plataformas más pequeñas, los desarrolladores recurren a un ordenador integrado de factor de forma reducido o a un módulo informático integrado compacto, combinado con una placa portadora a medida. A medida que aumenta la complejidad de la misión, la arquitectura se adapta a sistemas informáticos resistentes, ordenadores integrados a medida o unidades modulares de placa base, que procesan grandes volúmenes de datos íntegramente a bordo para permitir la autonomía en tiempo real cuando las comunicaciones se ven interrumpidas o bloqueadas.
Funciones principales de los ordenadores integrados en los sistemas no tripulados
Procesamiento de datos y control en tiempo real
El procesamiento en tiempo real es un requisito fundamental para el control de vehículos no tripulados, ya que garantiza que la estabilización, las correcciones de navegación y la supervisión de la seguridad se produzcan dentro de intervalos de tiempo deterministas. Los sistemas informáticos embebidos de alto rendimiento coordinan datos inerciales de alta frecuencia, respuestas de los actuadores y retroalimentación de los motores con una latencia mínima, para evitar que tareas informáticas secundarias interrumpan los bucles de control críticos.
Fusión de sensores y conciencia situacional
Las plataformas no tripuladas dependen de una fusión de sensores robusta para combinar las entradas procedentes de GNSS, unidades de medición inercial, radares, LiDAR, sonares y cámaras EO/IR, con el fin de obtener un panorama operativo resistente. La plataforma informática integrada alinea estos flujos de datos dispares tanto en el tiempo como en el espacio, lo que reduce las detecciones erróneas y mantiene un contexto de navegación preciso incluso en entornos con interferencias, sin cobertura GPS o con baja visibilidad.
Solución informática integrada Condor GR5SL-B5000 de EIZO Rugged Solutions
Autonomía, navegación y ejecución de misiones
El procesamiento a bordo permite la transición del pilotaje remoto a la autonomía supervisada, ejecutando filtros de navegación, rutinas de optimización de trayectorias y la lógica de la misión. Para garantizar la seguridad de las operaciones, los módulos informáticos de alta fiabilidad para plataformas robóticas imponen una separación estricta entre las funciones de autonomía consultiva —como la identificación de objetos— y los comandos del vehículo con autoridad, tales como la recuperación automática en caso de emergencia.
Gestión de la carga útil y control de periféricos
Más allá del control del vehículo, los dispositivos informáticos integrados gestionan los complejos requisitos de sincronización, alimentación y enrutamiento de datos de las cargas útiles especializadas, entre las que se incluyen cámaras de cartografía, sensores de gas y brazos robóticos. Una arquitectura integrada bien diseñada permite una integración perfecta de los periféricos, activando la captura de datos y sincronizando las marcas de tiempo sin comprometer el margen de procesamiento necesario para la supervivencia del vehículo.
Comunicaciones, redes y enrutamiento de datos
Situadas en el centro de la red del vehículo, las soluciones informáticas integradas gestionan el tráfico a través de buses internos como CAN y Ethernet, al tiempo que administran enlaces de datos externos por radio, telefonía móvil o satélite. Dado que las modernas cargas útiles de imagen generan más datos sin procesar de los que pueden transmitir los enlaces estándar, los sistemas de procesamiento en el borde dan prioridad a la telemetría crítica y condensan los conjuntos de datos extensos en paquetes ligeros de metadatos. Al integrar estos sistemas en un marco del Internet de las Cosas (IoT), los operadores pueden habilitar una supervisión escalable del estado de toda la flota y un registro centralizado de las misiones
Visión artificial y toma de decisiones a bordo
Las cargas de trabajo de visión artificial requieren una capacidad de cálculo significativa para procesar imágenes ópticas, térmicas o de sonar en tiempo real con fines de seguimiento de objetivos, extracción de características y odometría visual. La integración de aceleradores dedicados en la arquitectura integrada permite la clasificación del terreno en tiempo real y la evaluación automatizada de la zona de aterrizaje directamente en el borde, lo que elimina la latencia del procesamiento en la estación terrestre.
Monitorización del estado, diagnóstico y gestión de fallos
Para proteger los activos de gran valor, la arquitectura integrada supervisa continuamente el estado de los componentes electrónicos mediante el seguimiento del consumo de corriente, los perfiles de temperatura y la integridad del almacenamiento en todos los subsistemas. Si se detecta una anomalía, el sistema inicia diagnósticos localizados o protocolos automatizados de gestión de fallos, lo que garantiza que el vehículo pueda abortar una misión de forma segura o regresar a la base antes de que se produzca un fallo crítico.
Aplicaciones de las soluciones informáticas integradas utilizadas en vehículos no tripulados
Drones y vehículos aéreos no tripulados (UAV)
Módulo informático integrado VPX3U-AD5000E-CX7 (WOLF-153L) de Wolf Advanced Technology
Los UAV exigen una eficiencia rigurosa, ya que cada gramo de masa de carga útil y cada vatio de potencia influyen directamente en la autonomía de vuelo. En estas plataformas se utilizan ampliamente módulos informáticos embebidos robustos y de tamaño reducido para llevar a cabo misiones de inteligencia, vigilancia y reconocimiento (ISR), cartografía e inspección industrial.
Mientras que un controlador de vuelo específico gestiona la estabilidad aerodinámica básica, un ordenador integrado resistente para UAV se encarga de tareas intensivas de IA periférica, la estabilización de la cámara y el seguimiento de objetos. El diseño térmico sigue siendo un reto fundamental, ya que requiere carcasas selladas y sin ventilador que conduzcan el calor a través del fuselaje para soportar la carga solar y los cambios de altitud.
Vehículos terrestres no tripulados (UGV)
Los UGV requieren ordenadores embebidos robustos integrados en el vehículo, diseñados para soportar impactos mecánicos extremos, así como la entrada de polvo, barro y agua durante las operaciones sobre el terreno. Estas plataformas procesan cargas de trabajo de percepción de campo cercano fusionando datos procedentes de LiDAR, visión estereoscópica y codificadores de ruedas para navegar por terrenos complejos o entornos urbanos.
En el caso de la robótica especializada en la neutralización de artefactos explosivos (EOD) y en tareas peligrosas, el sistema integrado coordina el control preciso del manipulador y las transmisiones de vídeo de alta definición. Dado que estos ordenadores funcionan cerca de sistemas de propulsión eléctricos de gran potencia, los diseñadores utilizan E/S aisladas y un acondicionamiento de alimentación robusto para evitar interferencias electromagnéticas.
Sistemas marítimos no tripulados y autónomos
Los despliegues marítimos conllevan graves riesgos ambientales, lo que obliga a los ingenieros a especificar ordenadores de grado marítimo con sellado de clase IP67 contra la niebla salina y recubrimientos anticorrosivos especializados. En el interior de cascos submarinos sellados, donde la refrigeración por flujo de aire activo es imposible, las soluciones informáticas compactas deben disipar el calor mediante conducción a través del chasis.
Los vehículos submarinos autónomos (AUV) dependen por completo de módulos informáticos a bordo para ejecutar filtros de navegación y procesar datos de sonar o acústicos, ya que las señales de radio no pueden penetrar en el agua. En el caso de los vehículos de superficie no tripulados (USV) y los vehículos operados a distancia (ROV), estos sistemas gestionan la prevención autónoma de colisiones, gestionan flujos de vídeo de alta resolución y mantienen comunicaciones por cable a alta velocidad.
Arquitecturas principales de los ordenadores integrados
Ordenadores de placa única y diseños de ordenador en módulo
Los ordenadores de placa única (SBC) integran el procesamiento, la memoria y las E/S estándar en un sustrato unificado para proporcionar una capacidad de cálculo altamente optimizada y rentable. Por otra parte, una arquitectura de ordenador en módulo aísla los elementos informáticos fundamentales en una pequeña placa mezzanine que se conecta a una placa portadora específica para la aplicación, lo que minimiza las complejidades del diseño de ingeniería a medida. Los principales fabricantes de «ordenadores en módulo» diseñan estas plataformas modulares para que soporten temperaturas industriales extremas, lo que ofrece a los integradores de sistemas flexibilidad a largo plazo para actualizar la tecnología.
PC embebidos resistentes y ordenadores de misión
Sistemas integrados ARM de Review Display Systems
Los ordenadores integrados resistentes consolidan el hardware informático, el filtrado interno de la alimentación y los conectores externos duraderos en carcasas totalmente selladas y listas para montar, lo que minimiza los costes de integración. Situado en la cúspide del control del vehículo, un ordenador de misión especializado actúa como coordinador principal del sistema, estableciendo puentes de datos seguros entre el piloto automático, los conjuntos de carga útil de la misión y la infraestructura de procesamiento periférico.
Arquitecturas VPX, OpenVPX y de placa base modular
Cuando los sistemas autónomos requieren un ancho de banda de procesamiento extremo, las arquitecturas de placa base modulares como VPX y OpenVPX ofrecen velocidades de enrutamiento de datos inigualables y una integridad estructural mecánica. Estos sistemas utilizan ranuras estandarizadas que permiten la coexistencia sin problemas de módulos de procesamiento intercambiables, FPGA y conmutadores de red de alta velocidad, lo que reduce los riesgos de obsolescencia a largo plazo para grandes instalaciones de defensa, radares y procesamiento marítimo avanzado.
Computación periférica y autonomía conectada a la nube
La computación en el borde mantiene la lógica de toma de decisiones crítica íntegramente a bordo del sistema no tripulado, lo que garantiza que los comandos inmediatos de evitación de colisiones y estabilización se ejecuten sin esperar respuestas de la red externa. Por el contrario, la autonomía conectada a la nube aprovecha la infraestructura de servidores remotos tras la misión, lo que permite a los operadores cargar diagnósticos del estado del vehículo, perfeccionar los modelos de percepción del aprendizaje automático y sincronizar los gemelos digitales de toda la flota una vez que se restablezca la conectividad de gran ancho de banda.
Tecnologías de procesamiento utilizadas en sistemas embebidos
La selección de la arquitectura de procesamiento adecuada requiere equilibrar el rendimiento computacional con las limitaciones térmicas y de potencia del vehículo.
| Tecnología | Caso de uso principal | Ventajas y limitaciones de ingeniería |
| CPU | Lógica de control, programación, ejecución del sistema operativo y aplicaciones generales de la misión. | Excelente lógica secuencial, cadenas de herramientas de software consolidadas y fácil programación; sin embargo, pueden resultar ineficientes al gestionar flujos de datos altamente paralelizados. |
| GPU | Procesamiento paralelo de datos, análisis de vídeo en directo e inferencia de redes neuronales. | Rendimiento inigualable para la mejora intensiva de imágenes, la cartografía 3D y el SLAM visual; limitadas por un elevado consumo energético y graves retos de gestión térmica en espacios sellados. |
| FPGA | Procesamiento de señales determinista y de baja latencia, y puentes de E/S personalizados. | Implementa la lógica directamente en el hardware para una ejecución predecible en microsegundos, el preprocesamiento de sonar y el filtrado de radar; conlleva una elevada complejidad de desarrollo y requisitos de programación especializados. |
| Aceleradores de IA / NPU | Tareas de inferencia y percepción de aprendizaje automático con eficiencia energética. | Métricas excepcionales de rendimiento por vatio para ejecutar modelos entrenados de detección y clasificación de objetos; requiere una cuantificación rigurosa y una verificación de la compatibilidad de los modelos. |
Ciberseguridad y protección de datos
La protección de las plataformas autónomas requiere una estrategia defensiva implementada a nivel de hardware, capaz de proteger los datos sensibles de la misión y mantener la integridad operativa.
- Arranque seguro y raíz de confianza de hardware: esta arquitectura establece una base criptográfica inmutable, verificando las firmas digitales de todos los componentes del firmware y del sistema operativo durante el arranque para impedir la ejecución de código malicioso.
- Cifrado de datos en reposo y en tránsito: los sistemas de almacenamiento integrados utilizan algoritmos criptográficos robustos para proteger los registros de vuelo, las imágenes de inspección sensibles y los mapas de misión, mientras que los enlaces de datos de comunicación están totalmente cifrados para defenderse contra la interceptación y la manipulación de señales.
- Detección de intrusiones y refuerzo del sistema: El refuerzo del sistema reduce los perfiles de vulnerabilidad cerrando los puertos no utilizados y desactivando los servicios innecesarios, mientras que el seguimiento continuo de intrusiones supervisa las redes internas en busca de tráfico anómalo o la generación de procesos no autorizados.
- Protección contra la suplantación, la manipulación y los riesgos de la cadena de suministro (cumplimiento de la NDAA): Las plataformas utilizan la validación multisensor para contrastar las señales de navegación potencialmente suplantadas, combinada con estrictos protocolos de trazabilidad de los componentes que garantizan que el hardware se ajuste plenamente a los requisitos de cumplimiento de la NDAA para mitigar los riesgos de falsificación.
La integración de estas medidas de seguridad directamente en la arquitectura informática permite al sistema aislar las amenazas de forma automática y mantener el control del vehículo en condiciones adversas.
Tendencias emergentes en la informática embebida para el control de vehículos no tripulados
La rápida evolución de las plataformas de vehículos autónomos está impulsando varios avances clave en el diseño de hardware y en los paradigmas de la computación periférica.
- IA en el borde: La tendencia hacia la toma de decisiones autónoma local sigue creciendo, lo que permite a las plataformas reaccionar en milisegundos en lugar de esperar a las entradas de la estación terrestre.
- Arquitecturas abiertas: Los operadores se decantan cada vez más por los estándares abiertos para evitar la dependencia de un único proveedor y simplificar la integración de sensores de terceros y actualizaciones de IA.
- Fusión de sensores de alta velocidad: a medida que los sensores alcanzan resoluciones cada vez mayores, los sistemas integrados están evolucionando para gestionar un mayor volumen de datos, al tiempo que mantienen una sincronización temporal estricta.
- Plataformas integradas ciberresilientes: Las plataformas futuras considerarán la ciberresiliencia como una capacidad básica fundamental, integrando la seguridad en el diseño del hardware para proteger contra la suplantación de identidad y la manipulación.
Estos cambios generales garantizan que las plataformas no tripuladas de próxima generación sigan siendo adaptables, seguras y plenamente capaces de procesar grandes volúmenes de datos directamente sobre el terreno.
