FPGA Giải pháp cho các ứng dụng quân sự, hàng không vũ trụ và chính phủ
Khám phá cách các FPGAs hiệu suất cao tiên tiến mang lại tính linh hoạt, hiệu suất và năng suất để hỗ trợ tương lai của các ứng dụng Quân sự, Hàng không vũ trụ và Chính phủ (MAG).
Cải tiến các giải pháp thế hệ tiếp theo với FPGAs hiệu suất cao
Hiệu suất cao FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays) đã trở thành then chốt trong việc thúc đẩy công nghệ quân sự, cung cấp khả năng vô song cho các ứng dụng quốc phòng. Khi các hoạt động quân sự ngày càng phụ thuộc vào xử lý dữ liệu thời gian thực, thông tin liên lạc an toàn và xử lý tín hiệu tinh vi, FPGAs cung cấp một giải pháp linh hoạt, hiệu suất cao và vòng đời dài. Các thành phần bán dẫn đa năng này có thể được cấu hình lại để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng, cho phép thích ứng nhanh chóng với các mối đe dọa mới nổi và các kịch bản phức tạp. Với khả năng xử lý các tính toán tốc độ cao và tích hợp với các hệ thống khác nhau, các FPGAs hiệu năng cao luôn đi đầu trong việc nâng cao hiệu quả hoạt động, đảm bảo an ninh mạnh mẽ và hỗ trợ các công nghệ quân sự thế hệ tiếp theo.
Lợi ích của việc sử dụng FPGAs trong các ứng dụng MAG
Khả năng thích ứng theo thời gian thực
FPGAs có thể lập trình lại sau khi triển khai, cho phép các hệ thống quân sự và quốc phòng thích ứng nhanh chóng với các yêu cầu hoạt động thay đổi, các mối đe dọa mới nổi và các giao thức mới. Tính linh hoạt này không cần thay thế phần cứng.
Bảo mật cấp độ phần cứng vượt trội
FPGAs cung cấp mã hóa tích hợp và chống giả mạo, làm cho chúng trở thành một lựa chọn bảo mật cao để bảo vệ dữ liệu nhạy cảm và thông tin được phân loại trong các ứng dụng quân sự, chính phủ và hàng không vũ trụ. Tính linh hoạt của chúng cho phép thực hiện các giao thức bảo mật tùy chỉnh, đảm bảo bảo vệ chống lại các mối đe dọa mạng đang phát triển.
Hiệu năng và Tiết kiệm Điện năng
FPGAs có thể xử lý các tác vụ tính toán chuyên sâu và băng thông cao như xử lý radar, mã hóa thông tin liên lạc và thông tin tín hiệu trong khi vẫn duy trì mức tiêu thụ điện năng thấp. Sự cân bằng giữa hiệu quả năng lượng và hiệu suất cao này đặc biệt có lợi trong các hệ thống hàng không vũ trụ và quốc phòng, nơi nguồn năng lượng thường bị hạn chế và tuổi thọ nhiệm vụ là rất quan trọng.
Tuổi thọ và tính linh hoạt của hệ thống
FPGAs có thể được lập trình lại và nâng cấp mà không yêu cầu thay thế toàn bộ phần cứng, làm cho chúng tiết kiệm chi phí cho việc sử dụng quân sự và quốc phòng lâu dài. Tính linh hoạt của chúng đảm bảo rằng các hệ thống phòng thủ có thể phát triển với những tiến bộ công nghệ và yêu cầu nhiệm vụ, giảm tần suất và chi phí lỗi thời phần cứng.
Radar và tác chiến điện tử
Việc tích hợp FPGAs trong hệ thống radar và tác chiến điện tử (EW) mang lại hiệu suất, khả năng thích ứng, xử lý thời gian thực và khả năng mở rộng chưa từng có. Những khả năng này cho phép các hệ thống đáp ứng nhu cầu dữ liệu ngày càng tăng, phản ứng với các mối đe dọa điện tử với độ chính xác và đảm bảo độ tin cậy trong các môi trường đòi hỏi khắt khe.
Công nghệ radar rất cần thiết cho quốc phòng, giám sát và điều hướng, nhưng nhu cầu dữ liệu ngày càng tăng, yêu cầu về khả năng thích ứng và thách thức môi trường đẩy thiết kế hệ thống đến giới hạn.
FPGAs cung cấp hiệu năng chưa từng có bằng cách tích hợp bộ chuyển đổi dữ liệu tốc độ cao, khối xử lý tín hiệu tiên tiến và tài nguyên có thể mở rộng vào các gói nhỏ gọn, hiệu quả. Một khách hàng chia sẻ rằng việc sử dụng FPGAs và SoC Agilex™ 9 Direct RF của Altera đã giúp 'thu nhỏ một thiết bị có kích thước bằng tủ lạnh xuống thành Rubik Cube'. Những khả năng này cho phép các hệ thống radar xử lý các yêu cầu băng thông ngày càng tăng, thực hiện tạo chùm tia kỹ thuật số và theo dõi nhiều mục tiêu trong thời gian thực — tất cả trong khi vẫn duy trì độ tin cậy trong các môi trường đòi hỏi khắt khe.
Được thiết kế để có độ bền lâu dài FPGAs thích ứng liền mạch với nhu cầu nhiệm vụ đang phát triển, đảm bảo hệ thống radar luôn mạnh mẽ, hiệu quả và sẵn sàng cho tương lai.
Tác chiến điện tử (EW) là trung tâm của quốc phòng hiện đại, đòi hỏi khả năng thích ứng và độ chính xác nhanh chóng để giải quyết sự phức tạp ngày càng tăng của các mối đe dọa điện tử. Nhu cầu băng thông cao, sự linh hoạt tần số và độ trễ cực thấp là một trong những thách thức chính mà các nhà thiết kế phải đối mặt trong việc phát triển các hệ thống EW hiệu quả.
FPGAs cung cấp tính linh hoạt và hiệu suất chưa từng có, cho phép các hệ thống EW quản lý băng thông cao, thích ứng trên các dải tần số và ứng phó với các mối đe dọa trong thời gian thực. Bằng cách tích hợp các tài nguyên có thể cấu hình lại và xử lý tín hiệu tiên tiến vào các thiết kế nhỏ gọn, hiệu quả FPGAs mang lại khả năng thích ứng và tốc độ cần thiết cho khả năng phản hồi theo thời gian thực.
Ví dụ thiết kế
Bản demo nền tảng đánh giá FPGA chuỗi RF trực tiếp
Tìm hiểu về Nền tảng đánh giá FPGA chuỗi RF trực tiếp trong khi tóm lược tổng quan thị trường và sử dụng nền tảng để hiển thị ba lần quét hiệu năng RF: mật độ phổ nhiễu ADC, dải động không bị làm giả ADC và biến dạng gián đoạn DAC.
| Công cụ | |
|---|---|
| Bộ phần mềm Quartus® Prime | Một bộ công cụ phát triển hoàn chỉnh cho mọi giai đoạn thiết kế của bạn dành cho Altera® FPGAs, CPLD và SoC FPGAs dành cho Nhà phát triển phần cứng và Kiến trúc sư hệ thống. |
| Bộ thiết kế RF trực tiếp | Các công cụ phát triển dành riêng cho Agilex™ 9 FPGA và SoC, Biểu mẫu phát triển RF trực tiếp và các ví dụ thiết kế. Liên hệ với Altera Sales để biết thêm chi tiết. |
| DSP Builder | Đơn giản hóa việc tạo ra các kiến trúc xử lý tín hiệu, tăng tốc quy trình thiết kế FPGA. |
Cung cấp các công cụ học máy cho các khả năng radar nâng cao như phân loại và tối ưu hóa mục tiêu. |
|
Cung cấp số học dấu phẩy động được tối ưu hóa cho FPGAs, cho phép tính toán chính xác cho các ứng dụng Radar và EW tiên tiến. |
|
Hỗ trợ cả hoạt động số nguyên và dấu phẩy động, cho phép linh hoạt cho các ứng dụng radar và AI khác nhau. Đối với các dòng FPGA Altera® khác, vui lòng xem phần Khối DSP có độ chính xác biến thiên của Tổng quan về thiết bị và Bảng dữ liệu. |
|
Ví dụ thiết kế RF trực tiếp và trang demo để giúp bắt đầu quá trình thiết kế. |
|
Hệ thống BAE
Intel và DOD cung cấp các nguyên mẫu chương trình SHIP cho BAE trước sáu quý so với kế hoạch.
Truyền thông an toàn
FPGAs trong các hệ thống truyền thông an toàn cho phép xử lý dữ liệu an toàn, mã hóa mạnh mẽ và vận hành tác vụ độc lập, đảm bảo độ tin cậy trong môi trường khắc nghiệt đồng thời định hình tương lai của các ứng dụng quốc phòng quan trọng.
Truyền thông an toàn đòi hỏi khả năng thích ứng, độ tin cậy và hiệu quả theo các ràng buộc nghiêm ngặt của SWaP (kích thước, trọng lượng và công suất). Để giải quyết những nhu cầu này, FPGAs cho phép dạng sóng được xác định bằng phần mềm, xử lý tín hiệu nâng cao và xử lý dữ liệu đa kênh có độ trễ thấp.
Sự phân tách logic nghiêm ngặt đảm bảo bảo vệ dữ liệu được mã hóa và không được mã hóa, trong khi các dịch vụ mật mã cứng, bao gồm các khối mật mã và hệ thống con quản lý khóa, cung cấp mã hóa, xác thực an toàn và tuân thủ các tiêu chuẩn quân sự.
Với nhiều bộ xử lý, FPGAs cho phép hoạt động tác vụ độc lập và giảm gánh nặng SWaP thông qua các thiết kế nhỏ gọn, hiệu quả. Chúng kết hợp các tính năng chống giả mạo và khả năng phục hồi trong điều kiện khắc nghiệt, mang lại hiệu suất đáng tin cậy, khiến chúng không thể thiếu đối với UAV, hệ thống hải quân và các ứng dụng quan trọng khác.
Khác
- Tách thiết kế (Ví dụ thiết kế)
- Hướng dẫn Sử dụng Phương pháp Bảo mật của Altera (RDC ID# 724441). Truy cập vào tài liệu này yêu cầu Thỏa thuận Không tiết lộ. Vui lòng liên hệ với Altera® Sales để có quyền truy cập vào tài liệu này và các tài liệu bí mật khác liên quan đến Bảo mật.
Hàng không vũ trụ &; Điện tử hàng không
FPGAs trong hệ thống điện tử hàng không đảm bảo hiệu suất chính xác, đáng tin cậy, hỗ trợ xử lý dữ liệu cảm biến theo thời gian thực, điều khiển bay thích ứng và tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn như DO-254.
Trong ngành hàng không vũ trụ và điện tử hàng không, trong đó an toàn và độ chính xác là rất quan trọng, FPGAs cung cấp độ tin cậy, hiệu quả và khả năng thích ứng vô song. Chúng cho phép tuân thủ các tiêu chuẩn an toàn nghiêm ngặt như DO-254 bằng cách hỗ trợ các đường dẫn xử lý độc lập, dự phòng cho các chức năng quan trọng về an toàn, chẳng hạn như xử lý dữ liệu cảm biến thời gian thực trong hệ thống điện tử hàng không.
Được tối ưu hóa để tiết kiệm năng lượng, FPGAs lý tưởng cho các ứng dụng nhỏ gọn, nhạy cảm với trọng lượng. Thiết kế có thể cấu hình lại của chúng hỗ trợ các hệ thống điều khiển bay thích ứng, cho phép cập nhật theo thời gian thực và tích hợp liền mạch các yêu cầu mới mà không cần thiết kế lại phần cứng. Với những khả năng này, FPGAs nâng cao độ tin cậy của hệ thống, giảm tiêu thụ điện năng và giữ cho các tổ chức luôn đi đầu trong đổi mới hàng không vũ trụ.
| Công cụ | |
|---|---|
| Bộ phần mềm Quartus® Prime | Một bộ công cụ phát triển hoàn chỉnh cho mọi giai đoạn thiết kế của bạn dành cho Altera® FPGAs, CPLD và SoC FPGAs dành cho Nhà phát triển phần cứng và Kiến trúc sư hệ thống. |
| FPGA AI Suite | Cho phép các nhà thiết kế FPGA, kỹ sư máy học và nhà phát triển phần mềm tạo ra các nền tảng AI FPGA được tối ưu hóa một cách hiệu quả. |
| Bộ xử lý thị giác video | Bộ sưu tập IP FPGA thế hệ tiếp theo có thể được sử dụng để tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển các thiết kế xử lý hình ảnh và video tùy chỉnh. |
| DSP Builder | Giúp thiết kế các ứng dụng xử lý tín hiệu số (DSP) trên FPGAs. |
Phân tích Chính phủ &; Điện toán Hiệu năng Cao
Xử lý song song, hiệu quả năng lượng và hiệu suất thời gian thực làm cho FPGAs trở nên thiết yếu trong các ứng dụng Phân tích Chính phủ và HPC. Chúng tối ưu hóa các tác vụ như nén đĩa và tính toán dấu phẩy động, tăng cường khả năng mở rộng và giảm dấu chân phần cứng cho các hệ thống hiệu suất cao, tiết kiệm chi phí.
Trong một thế giới dựa trên dữ liệu, các cơ quan chính phủ phải đối mặt với thách thức kép trong việc quản lý các bộ dữ liệu khổng lồ trong khi vẫn đạt được hiệu quả chi phí và tăng hiệu suất.
FPGAs cung cấp một giải pháp linh hoạt, tăng hiệu suất thông qua xử lý song song và tối ưu hóa tái cấu trúc dữ liệu để tìm kiếm và truy xuất nhanh hơn. Ví dụ: tận dụng FPGAs để nén đĩa và mã hóa xóa có thể làm giảm dự phòng RAID, cắt giảm ổ cứng từ 10 xuống còn 6, giảm đáng kể chi phí. Các công cụ như Apache Arrow và Pulsar tiếp tục sử dụng FPGAs để hợp lý hóa việc xử lý dữ liệu phi cấu trúc, cho phép truy cập nhanh vào thông tin quan trọng.
Bằng cách cung cấp tốc độ, khả năng mở rộng và giảm thiểu dấu chân phần cứng, FPGAs giúp các cơ quan đáp ứng nhu cầu hiện tại và thích ứng với nhu cầu công nghệ đang phát triển.
Trong bối cảnh ngày càng phát triển của Điện toán hiệu năng cao (HPC), FPGAs đang định nghĩa lại các mô phỏng phức tạp và xử lý dữ liệu quy mô lớn với hiệu quả năng lượng và khả năng tùy chỉnh vượt trội.
FPGAs vượt trội trong các ứng dụng nhạy cảm với năng lượng, mang lại hiệu suất cao với chi phí năng lượng thấp hơn trong các tác vụ như kính viễn vọng vô tuyến và mô phỏng quy mô lớn. Thiết kế phù hợp của họ tối ưu hóa khối lượng công việc lặp đi lặp lại, chẳng hạn như tính toán dấu phẩy động và phân tích thời tiết theo thời gian thực, đưa ra quyết định nhanh hơn và cải thiện độ chính xác.
Bằng cách tăng cường băng thông bộ nhớ và xử lý song song, FPGAs vượt trội hơn các giải pháp thông thường, cho phép các tổ chức đạt được hiệu suất và hiệu quả năng lượng cao nhất khi nhu cầu HPC tăng lên.
Bắt đầu với Giải pháp Đối tác Altera®
Khám phá các giải pháp MAG COTS
Thiết bị dựa trên FPGA và SoC Agilex™ 9
Thiết bị dựa trên FPGA và SoC Agilex™ 7
Thiết bị dựa trên FPGA và SoC Agilex™ 5
Stratix® 10 thiết bị dựa trên FPGA và SoC
Duyệt qua các sản phẩm và tài nguyên
Sản phẩm
Tất cả các công cụ thiết kế
SHIP (Chương trình đóng gói tích hợp không đồng nhất hiện đại)
Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ đã trao cho Altera® một hợp đồng để đảm bảo quyền truy cập của Hoa Kỳ vào bao bì vi điện tử hiện đại. Chương trình SHIP hỗ trợ sự tiến bộ của khả năng sản xuất và đóng gói chất bán dẫn trong nước, cung cấp cho DoD và DIBs chuỗi cung ứng đa dạng và bảo vệ IP, đồng thời hỗ trợ nghiên cứu và phát triển Chất bán dẫn của Hoa Kỳ.