优化部署的系统设计始于对话

如今，国防和航空航天系统集成商面临着越来越大的进度和预算压力。虽然新项目的资金更难获得，但随着平台变得更加数字化和传感器丰富，部署系统的技术要求不断提高。一个经常被忽视的策略是，在设计过程的早期就让 COTS 硬件供应商参与进来，它可以显著帮助系统集成商开发最佳系统解决方案，尤其是在面临空间、重量和功耗 （SWaP） 限制时。

系统集成商专注于应用领域，通常负责从多个LRU组装系统解决方案，这些LRU由他们自己或第三方开发。另一方面，COTS 供应商可以在构建这些 LRU 的组件和封装方法方面提供无与伦比的专业知识。通过让硬件供应商有机会在设计过程的早期就其设计目标和限制与客户进行咨询，他们能够利用嵌入式电子领域的独特专业知识。最近的三个设计挑战提供了很好的例子，说明在嵌入式子系统设计过程的前端与COTS供应商合作如何实现优化设计。

在第一个示例中，客户需要使用英特尔处理器卡和图形卡的人机界面 （MMI） 处理系统。MMI子系统将用于显示从单独的实时计算机接收的数据，该计算机从发射系统和无线电源信息收集数据。设计目标之一是将 MMI 和实时计算机放在单个 6U 机箱中，因为它们正在共享数据。该平台有明显的重量限制，可用空间不多。此外，由于空间和重量限制禁止使用风扇或其他繁琐的冷却方法，因此还有严格的功率要求。通过对话，COTS工程师清楚地了解了激励客户最初设计选择的限制因素。他们能够确定一种替代方法，有效地将拟议的基于6U的系统的功能划分为两个独立的3U系统，并为较小的3U MMI系统找到了新位置。重新设计改进了布线，消除了空间问题，并释放了早期 6U 机箱应驻留的额外空间，从而可以部署其他功能。

在第二个示例中，客户设计了将LRU部署在高空无人驾驶飞机上，其中四个处理器卡将垂直堆叠在单个机箱中，以减轻多个机箱的重量。到目前为止，重量是最重要的问题。事实上，客户对平台上重量的敏感性可以用一个公式来表示，即飞行他们的平台每盎司需要多少数千美元。同样，由于重量限制，没有风扇可以用来冷却卡。为了使用客户提出的垂直堆叠方法冷却模块，在机箱上增加了相对较重的横截面，以促进传导冷却。该设计的 12 磅重量并不理想，但它实现了模块垂直堆叠方法，消除了对额外底盘的需求。

在 COTS 工程师了解重量是推动初始系统设计的主要约束因素后，他们能够提出一种替代的双机箱解决方案，将整体重量减少 30%，从单个垂直堆叠机箱方法所需的 12 磅减少到两个独立填充机箱的总重量 8 磅。

第三个示例显示了良好的沟通如何产生意想不到的解决方案。客户正在与 COTS 工程师就一个不相关的项目进行接触，当时讨论导致客户最近在另一个项目中遇到的挫败感。对于他们准备部署的图形密集型应用程序，客户从 COTS 供应商处确定了所需的卡组。在系统开发期间，这些卡在实验室中按预期工作，但是当需要打包系统以进行部署时，发现成功冷却系统非常困难。客户愿意考虑 COTS 工程师提出的替代卡组，但不确定未经修改的 COTS 模块是否可以适当冷却以满足其特定应用的要求。

如果有机会分析失败的系统设计并了解所需的功能，COTS工程师能够提出一种替代的热管理方法，该方法仍然使客户能够使用未经修改的COTS卡解决方案。作为奖励，替代冷却方法没有性能妥协，因此系统可以在最坏的情况下以全部性能运行。使用新卡，COTS 工程师能够想出一种更好的方法来传播传导冷却卡的热量，从而消除了卡导轨/机箱壁面接口处的热瓶颈，并缩短了热路径。新方法还涉及重新定位模块和使用热界面材料，以最大程度地去除热量。

将 COTS 供应商的专业知识与客户的专业知识相结合，通常可以产生一个系统解决方案，优化原始设计并消除可能需要的成本、重量和进度损失。COTS 模块和集成系统供应商反复看到许多相同的设计问题。因为他们可能已经在早期项目中解决了客户的特定问题，所以客户可以从乘数效应中受益。

审核编辑：郭婷