Soluções FPGA para aplicações militares, aeroespaciais e governamentais
Explore como os FPGAs de alto desempenho de ponta oferecem flexibilidade, desempenho e produtividade para apoiar o futuro das aplicações militares, aeroespaciais e governamentais (MAG).
Promovendo soluções de última geração com FPGAs de alto desempenho
Os FPGAs de alto desempenho (arranjos de portas programáveis em campo) tornaram-se cruciais no avanço da tecnologia militar, oferecendo capacidades incomparáveis para aplicações de defesa. À medida que as operações militares dependem cada vez mais de processamento de dados em tempo real, comunicações seguras e processamento de sinal sofisticado, os FPGAs oferecem uma solução flexível, de alto desempenho e de longo ciclo de vida. Esses componentes versáteis de semicondutores podem ser reconfigurados para atender às necessidades em evolução, permitindo uma adaptação rápida a ameaças emergentes e cenários complexos. Com sua capacidade de lidar com computação de alta velocidade e integrar com vários sistemas, FPGAs de alto desempenho estão na vanguarda para melhorar a eficácia operacional, garantir segurança robusta e suportar tecnologias militares de última geração.
Benefícios de usar FPGAs em aplicativos MAG
Adaptabilidade em tempo real
FPGAs são reprogramáveis após a implantação, permitindo que sistemas militares e de defesa se adaptem rapidamente às mudanças nos requisitos operacionais, ameaças emergentes e novos protocolos. Essa flexibilidade não precisa de substituição de hardware.
Segurança superior no nível do hardware
FPGAs fornecem criptografia integrada e resistência a adulterações, tornando-os uma opção altamente segura para proteger dados confidenciais e informações confidenciais em aplicações militares, governamentais e aeroespaciais. Sua flexibilidade permite a implementação de protocolos de segurança personalizados, garantindo proteção contra as ameaças cibernéticas em evolução.
Desempenho e eficiência de energia
FPGAs podem lidar com tarefas de alta largura de banda, computação intensiva, como processamento de radar, criptografia de comunicação e inteligência de sinal, mantendo baixo consumo de energia. Esse equilíbrio de eficiência energética e alto desempenho é especialmente benéfico em sistemas aeroespaciais e de defesa, onde os recursos energéticos são muitas vezes limitados, e a longevidade da missão é crucial.
Longevidade e flexibilidade do sistema
FPGAs podem ser reprogramados e atualizados sem exigir substituições completas de hardware, tornando-as econômicas para uso militar e de defesa de longo prazo. Sua versatilidade garante que os sistemas de defesa possam evoluir com os avanços da tecnologia e requisitos essenciais, reduzindo a frequência e o custo da obsolescência de hardware.
Radar e guerra eletrônica
A integração da FPGAs em sistemas de radar e guerra eletrônica (EW) oferece desempenho, adaptabilidade, processamento em tempo real e escalabilidade incomparáveis. Essas capacidades permitem que os sistemas atendam às crescentes demandas de dados, respondam às ameaças eletrônicas com precisão e garantam a confiabilidade em ambientes exigentes.
A tecnologia de radar é essencial para defesa, vigilância e navegação, mas as crescentes demandas de dados, os requisitos de adaptabilidade e os desafios ambientais colocam os projetos do sistema até o limite.
FPGAs oferecem desempenho incomparável integrando conversores de dados de alta velocidade, blocos de processamento de sinal avançados e recursos escaláveis em pacotes compactos e eficientes. Um cliente compartilhou que usar o FPGAs e SoCs Agilex™ 9 Direct RF da Altera ajudou a "reduzir um equipamento do tamanho de uma geladeira até um cubo rubik". Esses recursos permitem que sistemas de radar lidem com requisitos crescentes de largura de banda, executem formação de feixe digital e rastreiem vários alvos em tempo real, tudo enquanto mantêm a confiabilidade em ambientes exigentes.
Desenvolvidos para durabilidade de longo prazo, FPGAs se adaptam perfeitamente às crescentes necessidades da missão, garantindo que os sistemas de radar permaneçam robustos, eficientes e prontos para o futuro.
A guerra eletrônica (EW) é central para a defesa moderna, exigindo adaptabilidade e precisão rápidas para abordar a crescente complexidade das ameaças eletrônicas. As altas demandas de largura de banda, agilidade de frequência e latência ultrabaixa estão entre os principais desafios que os designers enfrentam no desenvolvimento de sistemas EW eficazes.
FPGAs oferecem flexibilidade e desempenho incomparáveis, permitindo que sistemas EW gerenciem alta largura de banda, se adaptem a faixas de frequência e respondam a ameaças em tempo real. Ao integrar o processamento avançado de sinal e os recursos reconfiguráveis em projetos compactos e eficientes, os FPGAs oferecem a adaptabilidade e a velocidade essenciais para uma capacidade de resposta em tempo real.
Exemplos de design
Demonstração da plataforma de avaliação dos FPGAs da série Direct RF
Saiba mais sobre a plataforma de avaliação do FPGA da série Direct RF enquanto obtém uma breve visão geral do mercado e usa a plataforma para mostrar três varreduras de desempenho de RF: densidade espectral de ruído ADC, faixa dinâmica livre de espúrios do ADC e distorção da intermodulação DAC.
Ferramentas | |
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Suite de software Quartus® Prime | Um conjunto completo de ferramentas de desenvolvimento para cada estágio do seu projeto para Altera® FPGAs, CPLDs e SoC FPGAs para desenvolvedores de hardware e arquitetos de sistemas. |
Suíte de design de RF direta | Ferramentas de desenvolvimento especificamente para Agilex™ 9 FPGA e SoC Direct RF Development Platfform, e exemplos de projetos. Entre em contato com Altera Vendas para obter mais detalhes. |
DSP Builder | Simplifica a criação de arquiteturas de processamento de sinal, acelerando FPGA fluxos de trabalho do projeto. |
Fornece ferramentas de aprendizado de máquina para recursos avançados de radar, como classificação e otimização de destino. |
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Forneça aritmética de ponto flutuante otimizada para FPGAs, permitindo computação precisa para aplicativos avançados de radar e EW. |
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Suporta operações de ponto flutuante e inteiras, permitindo flexibilidade para várias aplicações de radar e IA. Para outras Altera® FPGA famílias, consulte a seção Bloco de DSP de precisão variável da visão geral e da ficha técnica do dispositivo. |
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Exemplo de projeto e página de demonstração de RF direta para ajudar a impulsionar o processo de projeto. |
Sistemas BAE
A Intel e a DOD oferecem protótipos de programa SHIP para o BAE seis trimestres antes do cronograma.
Lockheed Martin
A demonstração SWIFT destaca o futuro da EW e da microeletrônica.
Comunicações seguras
FPGAs em sistemas de comunicação segura permitem o manuseio seguro de dados, criptografia robusta e operação de tarefas independentes, garantindo confiabilidade em ambientes agressivos enquanto moldam o futuro de aplicações de defesa de missão crítica.
As comunicações seguras exigem adaptabilidade, confiabilidade e eficiência sob restrições rígidas de SWaP (tamanho, peso e energia). Para atender a essas demandas, FPGAs habilitar formas de onda definidas por software, processamento avançado de sinal e gerenciamento de dados multicanal de baixa latência.
A separação lógica rigorosa garante proteção de dados criptografada e não criptografada, enquanto os serviços criptográficos rígidos, incluindo blocos criptográficos e subsistemas de gerenciamento de chaves, fornecem criptografia segura, autenticação e conformidade com padrões militares.
Com múltiplos processadores, a FPGAs permitir a operação de tarefas independentes e reduzir as cargas de SWaP através de projetos compactos e eficientes. Eles incorporam recursos anti-violação e resiliência em condições severas, proporcionando desempenho confiável, tornando-os indispensáveis para UAVs, sistemas navais e outras aplicações de missão crítica.
Outros
- Separação de design (exemplo de projeto)
- Guia do usuário da metodologia de segurança do Altera (Nº 724441 de IDs RDC). O acesso a este documento requer um Contrato de Confidencialidade. Entre em contato com Altera® de Vendas para ter acesso a este e a outros documentos confidenciais relacionados a segurança.
Aeroespacial e Aviônica
FPGAs em aviônica garantem um desempenho preciso e confiável, suportando processamento de dados de sensores em tempo real, controles de voo adaptativos e conformidade com padrões de segurança como o DO-254.
No aeroespacial e na aviônica, onde a segurança e a precisão são críticas, os FPGAs fornecem confiabilidade, eficiência e adaptabilidade incomparáveis. Eles permitem a conformidade com padrões de segurança rigorosos, como o DO-254, suportando caminhos de processamento redundantes e independentes para funções críticas de segurança, como o processamento de dados de sensores em tempo real em sistemas de aviônica.
Otimizados para eficiência energética, FPGAs são ideais para aplicativos compactos e sensíveis ao peso. Seu projeto reconfigurável potencializa sistemas de controle de voo adaptativos, permitindo atualizações em tempo real e integração perfeita de novos requisitos sem reprojetos de hardware. Com essas capacidades, FPGAs melhorar a confiabilidade do sistema, reduzir o consumo de energia e manter as organizações na vanguarda da inovação aeroespacial.
Ferramentas | |
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Suite de software Quartus® Prime | Um conjunto completo de ferramentas de desenvolvimento para cada estágio do seu projeto para Altera® FPGAs, CPLDs e SoC FPGAs para desenvolvedores de hardware e arquitetos de sistemas. |
FPGA AI Suite | Permite FPGA projetos, engenheiros de aprendizado de máquina e desenvolvedores de software para criar plataformas de IA FPGA otimizadas com eficiência. |
Pacote de processamento de visão de vídeo | Coleção de IP FPGA de última geração que pode ser usada para facilitar o desenvolvimento de projetos de processamento de vídeo e imagem personalizados. |
DSP Builder | Ajuda no projeto de aplicações de processamento de sinal digital (DSP) em FPGAs. |
Análise governamental e computação de alto desempenho
O processamento paralelo, a eficiência energética e o desempenho em tempo real tornam a FPGAs essencial em aplicações de análise governamental e HPC. Eles otimizam tarefas como compressão de disco e computação de ponto flutuante, aumentando a escalabilidade e reduzindo os impactos do hardware para sistemas econômicos e de alto desempenho.
Em um mundo orientado por dados, as agências governamentais enfrentam o duplo desafio de gerenciar conjuntos de dados massivos enquanto alcançam eficiência de custo e ganhos de desempenho.
FPGAs oferecem uma solução versátil, impulsionando o desempenho por meio do processamento paralelo e otimizando a reestruturação de dados para pesquisas e recuperações mais rápidas. Por exemplo, aproveitar a FPGAs para compactação de disco e codificação de apagamento pode reduzir a redundância do RAID, cortando discos rígidos de 10 para 6, reduzindo significativamente os custos. Ferramentas como o Apache Arrow e o Pulsar utilizam ainda mais FPGAs para simplificar o processamento de dados não estruturado, permitindo acesso rápido a informações críticas.
Ao oferecer velocidade, escalabilidade e pegadas de hardware minimizadas, FPGAs ajuda as agências a atender às demandas atuais e a se adaptar às crescentes necessidades tecnológicas.
No cenário em evolução da High-Performance Computing (HPC), FPGAs estão redefinindo simulações complexas e processamento de dados em larga escala com eficiência energética e personalização superiores.
FPGAs se sobressair em aplicações sensíveis à energia, proporcionando alto desempenho a custos de energia mais baixos em tarefas como radiotelescópios e simulações em larga escala. Seus projetos personalizados otimizam cargas de trabalho repetitivas, como computação de ponto flutuante e análise meteorológica em tempo real, conduzindo decisões mais rápidas e maior precisão.
Ao aprimorar a largura de banda de memória e o processamento paralelo, os FPGAs superam as soluções convencionais, permitindo que as organizações atinjam desempenho máximo e eficiência energética à medida que as demandas de HPC crescem.
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SHIP (Programa de empacotamento integrado heterogêneo de última geração)
O Departamento de Defesa dos EUA concedeu à Altera® um contrato para garantir o acesso dos EUA à embalagem de microeletrônica de última geração. O Programa SHIP suporta o avanço dos recursos nacionais de fabricação e embalagem de semicondutores, fornecendo DoD e DIBs com uma cadeia de fornecimento diversificada e proteção de IP, enquanto apoia a pesquisa e o desenvolvimento de semicondutores nos EUA.