Chassis, gabinetes e backplanes para drones e sistemas não tripulados

Sarah Simpson

Atualizado:

Os fabricantes e integradores de UAVs, UGVs, USVs e outros sistemas não tripulados dependem de chassis, gabinetes e arquiteturas de backplane de alto desempenho para garantir que os componentes eletrónicos essenciais à missão funcionem de forma fiável em ambientes móveis e adversos. Esses componentes formam a infraestrutura básica para sistemas de computação incorporados, oferecendo proteção mecânica, gestão térmica e conectividade para transmissão de dados e sinais em alta velocidade.

chassis vpx

Chassis VPX da LCR Embedded Systems

Os invólucros reforçados e chassis incorporados são projetados para proteger componentes eletrónicos sensíveis de condições ambientais extremas encontradas durante operações de defesa, aeroespaciais e industriais. Sejam implantadas em drones de reconhecimento tático, veículos marítimos autónomos ou robôs terrestres não tripulados, essas soluções são projetadas para atender às rigorosas especificações MIL-STD para tolerância a choques, vibrações e temperatura.

Chassis incorporados e invólucros ATR

Os chassis de sistemas informáticos incorporados fornecem suporte estrutural e térmico para processadores de missão, unidades de distribuição de energia e outros subsistemas. Em aplicações de UAV e de nível de defesa, o formato do chassis Air Transport Rack (ATR) é frequentemente preferido por seu formato padronizado e compatibilidade com plataformas de aviônica. Os gabinetes ATR, disponíveis nas variantes com refrigeração forçada e por condução, são amplamente adotados em ambientes aeroespaciais devido à sua modularidade e robustez.

Os chassis com refrigeração por condução são vitais em sistemas sem ventilador, onde o fluxo de ar é restrito ou indesejável. São comumente usados em sistemas de alta altitude ou selados, onde poeira, umidade e contaminantes transportados pelo ar devem ser mantidos afastados. Esses gabinetes são frequentemente construídos em alumínio de alta resistência ou materiais compostos, proporcionando um equilíbrio entre construção leve e rigidez estrutural.

Backplanes: arquiteturas VPX, VME e PXI

Os backplanes servem como espinha dorsal elétrica para sistemas de computação incorporados modulares, conectando placas VPX, VME ou PXI por meio de interconexões de alta velocidade. Em sistemas não tripulados, os backplanes devem suportar a troca de dados de alta largura de banda, resistindo à interferência eletromagnética e ao estresse mecânico.

Os chassis VPX são frequentemente escolhidos para aplicações que exigem recursos avançados de computação, como processamento de imagens ou fusão de sensores baseada em IA a bordo de UAVs. A arquitetura VPX permite o suporte a estruturas seriais de alta velocidade, como PCIe e Ethernet, essenciais para o processamento de dados de missão em tempo real. Os sistemas VME, embora mais antigos, continuam a ser utilizados em plataformas de defesa legadas ou sensíveis ao custo, enquanto as arquiteturas PXI são preferidas em ambientes modulares de teste e medição.

Arquiteturas modulares e alinhadas com SOSA

A iniciativa Sensor Open Systems Architecture (SOSA) está a transformar a forma como os componentes eletrónicos incorporados são projetados e integrados nos sistemas de defesa e aeroespaciais. Os chassis e backplanes alinhados com SOSA promovem a interoperabilidade, escalabilidade e eficiência do ciclo de vida, aderindo a padrões abertos para perfis de slot, interfaces e distribuição de energia.

Esses chassis SOSA estão a ser adotados em sistemas não tripulados aéreos e terrestres para reduzir os custos de desenvolvimento e facilitar a integração de vários fornecedores. Ao usar uma abordagem modular baseada em padrões, os OEMs de defesa podem atualizar mais facilmente o hardware de missão e reutilizar a infraestrutura de computação para novos perfis de missão.

Robustez e blindagem EMI

Chassi ATR com backplane configurável para missões

Chassi ATR com backplane configurável para missões da LCR Embedded Systems

Chassis e gabinetes robustos são construídos para operar em ambientes imprevisíveis e muitas vezes hostis. Eles apresentam montagem multiponto, blindagem EMI e estratégias de dissipação térmica para manter o desempenho do sistema sob forte vibração, grandes oscilações de temperatura e exposição eletromagnética. Muitos sistemas são vedados com classificação IP65 ou superior e incluem dissipadores de calor, câmaras de vapor ou conjuntos de tubos de calor para gerenciar cargas térmicas internas.

A conformidade com EMI é crítica em ambientes com alta densidade de sinais, onde aviônicos, comunicações por satélite e sensores de RF operam nas proximidades. A blindagem e o aterramento adequados garantem a integridade dos dados da missão e evitam interferências nos sistemas de orientação ou telemetria.

Integração crítica para a missão

Chassis, gabinetes e backplanes em sistemas não tripulados são essenciais para a sobrevivência, o desempenho e a modularidade do sistema. Desde a ativação de processadores de navegação autônomos até a proteção de links de dados de carga útil, essas estruturas formam a espinha dorsal de toda plataforma confiável de UAV ou veículo não tripulado.

Os fornecedores deste setor estão continuamente a evoluir os seus projetos para atender às restrições emergentes de SWaP (tamanho, peso e potência), ao mesmo tempo que suportam taxas de dados mais rápidas, tolerâncias de tensão mais amplas e requisitos de interface em expansão. Com a adoção de padrões alinhados com a SOSA e computação modular robusta, os futuros sistemas não tripulados beneficiarão de ciclos de integração mais rápidos e maior adaptabilidade às exigências da missão.

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