Soluciones FPGA para aplicaciones militares, aeroespaciales y gubernamentales
Explore cómo los FPGAs de alto desempeño de vanguardia ofrecen la flexibilidad, el desempeño y la productividad necesarios para respaldar el futuro de las aplicaciones militares, aeroespaciales y gubernamentales (MAG).
Avance de las soluciones de próxima generación con FPGAs de alto desempeño
Las FPGAs (matrices de puertas programables en campo) de alto desempeño se han convertido en fundamentales en el avance de la tecnología militar, ofreciendo capacidades incomparables para aplicaciones de defensa. Dado que las operaciones militares dependen cada vez más del procesamiento de datos en tiempo real, las comunicaciones seguras y el procesamiento sofisticado de señales, FPGAs proporcionan una solución flexible, de alto desempeño y de ciclo de vida largo. Estos versátiles componentes semiconductores se pueden reconfigurar para satisfacer las necesidades cambiantes, lo que permite una rápida adaptación a amenazas emergentes y escenarios complejos. Gracias a su capacidad para manejar cálculos de alta velocidad e integrarse con diversos sistemas, los FPGAs de alto desempeño están a la vanguardia de la mejora de la eficacia operativa, la garantía de una seguridad sólida y el apoyo a las tecnologías militares de última generación.
Beneficios de usar FPGAs en aplicaciones MAG
Adaptabilidad en tiempo real
FPGAs son reprogramables después del despliegue, lo que permite que los sistemas militares y de defensa se adapten rápidamente a los requisitos operativos cambiantes, las amenazas emergentes y los nuevos protocolos. Esta flexibilidad no necesita reemplazo de hardware.
Seguridad de nivel de hardware superior
FPGAs proporcionan cifrado incorporado y resistencia a la manipulación, lo que los convierte en una opción altamente segura para salvaguardar datos confidenciales e información clasificada en aplicaciones militares, gubernamentales y aeroespaciales. Su flexibilidad permite la implementación de protocolos de seguridad personalizados, lo que garantiza la protección contra las amenazas cibernéticas en evolución.
Desempeño y eficiencia energética
FPGAs puede manejar tareas de gran ancho de banda y con uso intensivo de cómputo, como procesamiento de radares, cifrado de comunicaciones e inteligencia de señales, manteniendo a la vez un bajo consumo de energía. Este equilibrio de eficiencia energética y alto rendimiento es especialmente beneficioso en los sistemas aeroespaciales y de defensa, donde los recursos energéticos a menudo son limitados, y la longevidad de la misión es crucial.
Longevidad y flexibilidad del sistema
FPGAs se pueden reprogramar y actualizar sin necesidad de reemplazos completos de hardware, lo que los hace rentables para uso militar y de defensa a largo plazo. Su versatilidad garantiza que los sistemas de defensa puedan evolucionar con los avances tecnológicos y los requisitos de la misión, reduciendo la frecuencia y el costo de la obsolescencia del hardware.
Radar y guerra electrónica
La integración de FPGAs en sistemas de radar y guerra electrónica (EW) ofrece un desempeño, adaptabilidad, procesamiento en tiempo real y escalabilidad inigualables. Estas capacidades permiten que los sistemas satisfagan la creciente demanda de datos, respondan a las amenazas electrónicas con precisión y garanticen la confiabilidad en entornos exigentes.
La tecnología de radar es esencial para la defensa, la vigilancia y la navegación, pero las crecientes demandas de datos, los requisitos de adaptabilidad y los desafíos ambientales llevan los diseños de sistemas al límite.
FPGAs proporcionan un desempeño inigualable al integrar convertidores de datos de alta velocidad, bloques de procesamiento de señales avanzados y recursos escalables en paquetes compactos y eficientes. Un cliente compartió que el uso de los FPGAs y SoC Agilex™ 9 Direct RF de Altera ayudó a "reducir un equipo del tamaño de un refrigerador a un cubo de Rubik". Estas capacidades permiten que los sistemas de radar manejen los crecientes requisitos de ancho de banda, realicen la formación de haces digitales y rastreen múltiples objetivos en tiempo real, todo mientras mantienen la confiabilidad en entornos exigentes.
Diseñados para una durabilidad a largo plazo FPGAs se adaptan sin problemas a las necesidades de la misión en evolución, lo que garantiza que los sistemas de radar permanezcan robustos, eficientes y listos para el futuro.
La guerra electrónica (EW) es fundamental para la defensa moderna, y requiere una rápida adaptabilidad y precisión para abordar la creciente complejidad de las amenazas electrónicas. Las altas demandas de ancho de banda, la agilidad de frecuencia y la latencia ultrabaja son algunos de los desafíos clave que enfrentan los diseñadores en el desarrollo de sistemas efectivos de EW.
FPGAs ofrecer una flexibilidad y un desempeño inigualables, lo que permite a los sistemas de EW administrar anchos de banda altos, adaptarse en diferentes rangos de frecuencia y responder a las amenazas en tiempo real. Al integrar el procesamiento avanzado de señales y los recursos reconfigurables en diseños compactos y eficientes, FPGAs ofrecer la adaptabilidad y la velocidad esenciales para la capacidad de respuesta en tiempo real.
Ejemplos de diseño
Demostración de la plataforma de evaluación de FPGA serie Direct RF
Obtenga información sobre la plataforma de evaluación de FPGA serie Direct RF mientras obtiene una breve descripción general del mercado y usa la plataforma para mostrar tres barridos de desempeño de RF: densidad espectral de ruido del ADC, rango dinámico libre de espurios del ADC y distorsión de intermodulación del DAC.
Herramientas | |
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Paquete de software Quartus® Prime | Un conjunto completo de herramientas de desarrollo para cada etapa de su diseño para Altera® FPGAs, CPLDs y FPGAs de SoC para desarrolladores de hardware y arquitectos de sistemas. |
Suite de diseño de Direct RF | Herramientas de desarrollo específicamente para Agilex™ 9 FPGA y plataforma de desarrollo de RF directa de SoC, y ejemplos de diseño. Comuníquese con Altera ventas para obtener más detalles. |
DSP Builder | Simplifica la creación de arquitecturas de procesamiento de señales, acelerando FPGA flujos de trabajo de diseño. |
Proporciona herramientas de aprendizaje automático para capacidades de radar avanzadas, como la clasificación y optimización de objetivos. |
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Proporcione aritmética optimizada de punto flotante para FPGAs, lo que permite cálculos precisos para aplicaciones avanzadas de radar y EW. |
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Admite operaciones de enteros y de punto flotante, lo que permite flexibilidad para diversas aplicaciones de radar e IA. Para otras familias Altera® FPGA, consulte la sección Bloque DSP de precisión variable de la hoja de datos y descripción general del dispositivo. |
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Ejemplo de diseño de RF directa y página de demostración para ayudar a impulsar el proceso de diseño. |
Sistemas BAE
Intel y el Departamento de Defensa entregan los prototipos del programa SHIP a BAE seis trimestres antes de lo previsto.
Lockheed Martin
La demostración de SWIFT destaca el futuro de la EW y la microelectrónica.
Comunicaciones seguras
FPGAs en sistemas de comunicación seguros permiten un manejo seguro de datos, un cifrado robusto y una operación de tareas independiente, lo que garantiza la confiabilidad en entornos hostiles mientras da forma al futuro de las aplicaciones de defensa de misión crítica.
Las comunicaciones seguras exigen adaptabilidad, fiabilidad y eficiencia bajo estrictas restricciones de SWaP (tamaño, peso y potencia). Para satisfacer estas demandas, FPGAs habilitar formas de onda definidas por software, procesamiento de señales avanzado y manejo de datos multicanal de baja latencia.
La separación lógica estricta garantiza la protección de datos cifrados y no cifrados, mientras que los servicios criptográficos reforzados, incluidos los bloques criptográficos y los subsistemas de administración de claves, proporcionan cifrado, autenticación y cumplimiento seguros de los estándares militares.
Con múltiples procesadores, FPGAs permiten la operación de tareas independiente y reducen las cargas de SWaP a través de diseños compactos y eficientes. Incorporan características antimanipulación y resistencia en condiciones difíciles, ofreciendo un desempeño confiable, lo que los hace indispensables para UAV, sistemas navales y otras aplicaciones de misión crítica.
Otro
- Separación de diseño (ejemplo de diseño)
- Guía del usuario de metodología de seguridad de Altera (RDC ID# 724441). El acceso a este documento requiere un Acuerdo de confidencialidad. Comuníquese con Ventas de Altera® para obtener acceso a este y otros documentos confidenciales relacionados con la seguridad.
Aeroespacial y aviónica
FPGAs en aviónica garantizan un desempeño preciso y confiable, admiten el procesamiento de datos de sensores en tiempo real, los controles de vuelo adaptables y el cumplimiento de estándares de seguridad como DO-254.
En el sector aeroespacial y la aviónica, donde la seguridad y la precisión son fundamentales, FPGAs proporcionar una fiabilidad, eficiencia y adaptabilidad sin igual. Permiten el cumplimiento de rigurosos estándares de seguridad como DO-254 al admitir rutas de procesamiento redundantes e independientes para funciones críticas para la seguridad, como el procesamiento de datos de sensores en tiempo real en sistemas de aviónica.
Optimizadas para la eficiencia energética, FPGAs son ideales para aplicaciones compactas y sensibles al peso. Su diseño reconfigurable potencia sistemas de control de vuelo adaptables, lo que permite actualizaciones en tiempo real y una integración perfecta de nuevos requisitos sin necesidad de rediseñar el hardware. Con estas capacidades, FPGAs mejoran la confiabilidad del sistema, reducen el consumo de energía y mantienen a las organizaciones a la vanguardia de la innovación aeroespacial.
Herramientas | |
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Paquete de software Quartus® Prime | Un conjunto completo de herramientas de desarrollo para cada etapa de su diseño para Altera® FPGAs, CPLDs y FPGAs de SoC para desarrolladores de hardware y arquitectos de sistemas. |
FPGA AI Suite | Permite que los ingenieros de FPGA y los desarrolladores de software creen plataformas de IA FPGA optimizadas de manera eficiente. |
Suite de procesamiento de visión de video | Recopilación de PI FPGA de última generación que se puede utilizar para facilitar el desarrollo de diseños personalizados de procesamiento de video e imágenes. |
DSP Builder | Ayuda con el diseño de aplicaciones de procesamiento de señales digitales (DSP) en FPGAs. |
Análisis gubernamental y computación de alto desempeño
El procesamiento paralelo, la eficiencia energética y el desempeño en tiempo real hacen FPGAs esenciales en las aplicaciones de HPC y análisis gubernamentales. Optimizan tareas como la compresión de disco y los cálculos de punto flotante, mejorando la escalabilidad y reduciendo la huella de hardware para sistemas rentables y de alto desempeño.
En un mundo impulsado por los datos, las agencias gubernamentales se enfrentan al doble desafío de administrar conjuntos de datos masivos mientras logran eficiencia de costos y ganancias de desempeño.
FPGAs proporcionan una solución versátil, que aumenta el desempeño a través del procesamiento paralelo y optimiza la reestructuración de datos para búsquedas y recuperaciones más rápidas. Por ejemplo, aprovechar FPGAs para la codificación de compresión y borrado de disco puede reducir la redundancia de RAID, reduciendo los discos duros de 10 a 6, reduciendo significativamente los costos. Herramientas como Apache Arrow y Pulsar utilizan aún más FPGAs para agilizar el procesamiento de datos no estructurados, lo que permite un acceso rápido a la información crítica.
Al ofrecer velocidad, escalabilidad y huellas de hardware minimizadas, FPGAs ayudar a las agencias a satisfacer las demandas actuales y adaptarse a las necesidades tecnológicas en evolución.
En el cambiante panorama de la informática de alto desempeño (HPC), FPGAs están redefiniendo las simulaciones complejas y el procesamiento de datos a gran escala con una eficiencia energética y una personalización superiores.
FPGAs sobresalen en aplicaciones sensibles a la energía, ofreciendo un alto rendimiento a menores costos de energía en tareas como radiotelescopios y simulaciones a gran escala. Sus diseños personalizados optimizan las cargas de trabajo repetitivas, como los cálculos de punto flotante y el análisis meteorológico en tiempo real, lo que impulsa decisiones más rápidas y una mayor precisión.
Al mejorar el ancho de banda de la memoria y el procesamiento paralelo, FPGAs superar a las soluciones convencionales, lo que permite a las organizaciones alcanzar el máximo rendimiento y eficiencia energética a medida que aumentan las demandas de HPC.
Notas de soluciones
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Ejemplos de diseño
SHIP (Programa de embalaje integrado heterogéneo de última generación)
El Departamento de Defensa de los Estados Unidos otorgó a Altera® un contrato para garantizar el acceso de los Estados Unidos a los envases de microelectrónica de última generación. El programa SHIP apoya el avance de las capacidades de fabricación y empaquetado de semiconductores nacionales, proporcionando al DoD y DIB una cadena de suministro diversificada y protección de propiedad intelectual, al tiempo que respalda la investigación y el desarrollo de semiconductores en los Estados Unidos.