一、无人机项目需要的工控主板,主要负责什么
无人机项目寻找工控主板或工控机时,首先要确认这台计算机承担的是飞行控制还是任务计算。
飞控主要负责姿态、位置、航迹、电机控制以及基础失效处理;x86工控主板更常用于飞控之外的任务计算,例如视觉、雷达、数据记录、任务规划和通信。
如果项目需要处理以下任务,就可以考虑使用工业主板或嵌入式工控机:
1.可见光、红外或3D相机图像处理;
2.GigE、USB相机接入;
3.激光雷达及其他任务载荷连接;
4.ROS / ROS 2等上层程序;
5.目标检测、视觉识别和边缘计算;
6.航测、巡检数据本地存储;
7.4G/5G、Wi-Fi和数传设备通信;
8.无人机地面控制站;
9..无人车、无人船等其他无人系统的任务计算。
普通x86工控主板不能直接替代飞控。项目中应把飞行安全控制和任务计算分开设计。
二、无人机工控硬件选型时常见的几个问题
1. 主板尺寸够小,但装机后重量超出预算
无人机不能只看PCB尺寸。
散热器、SSD、4G/5G模块、电源转换板、线缆和固定结构都会增加重量。100×72mm的小板,如果使用28W处理器和较大的散热器,实际机载重量可能并不低。
因此,选型顺序更适合从:允许重量 → 可用功耗 → 算法负载 → 接口数量,
开始,而不是先选择CPU。
2. 飞控有串口,工控主板却不能直接连接
飞控可能使用TTL UART、CAN、Ethernet等接口,而工控主板上的COM通常为RS232或RS485。
TTL UART、RS232和RS485属于不同电气标准,不能只看“都是串口”就直接连接。
在确定主板前,建议先确认:
飞控型号;实际物理接口;MAVLink或其他通信协议;
是否需要CAN;是否需要隔离;是否需要独立数传链路。
这样可以减少后期增加电平转换板或外置通信模块。
3. 相机和雷达一增加,网口就不够
工业无人机经常不只连接一台相机。
例如一套任务系统可能同时包含:
飞控 + 2个GigE相机 + 红外相机 + 激光雷达 + 5G模块 + NVMe SSD。
这时CPU可能仍有余量,但LAN、USB、M.2和串口已经不够。
因此,多相机、航测和三维采集项目,接口数量通常要比处理器型号更早确定。
4. 算法性能够了,但散热没有空间
Core Ultra等平台可以承担更多视觉和任务计算,但处理器功耗提高后,也会带来更大的散热器和供电需求。
任务舱空间有限时,需要同时考虑:
CPU功耗;散热器高度;机舱内部温度;
是否存在主动风道;能否利用机壳导热;整套计算模块重量。
无人机计算平台并不是性能越高越合适,而是要在算力、载荷、续航和散热之间平衡。
三、不同无人机任务对应怎样的计算平台
1.轻量任务计算
如果只是飞控通信、任务逻辑、遥测转发和数据记录,重点是低功耗、小尺寸和接口够用。
2.视觉巡检和目标识别
需要处理可见光、红外、深度相机或运行识别模型时,要提高处理器和内存配置,同时确认USB、LAN和SSD带宽。
3.多相机与三维采集
多个GigE相机、激光雷达同时工作时,需要优先考虑多网口、NVMe存储及内存容量。
4.地面控制站
地面设备对重量制约较少,可以使用接口更完整的嵌入式工控机,用于任务规划、视频查看、遥测和数据管理。
四、不同无人机与无人系统的硬件配置方案
1. 飞行数据记录与轻量任务计算
如果主要任务是飞控通信、遥测、日志记录和轻量程序,可以选择小尺寸、低功耗平台。
参考型号:PDM-5110(2.5寸工控主板)
主要配置:
Intel Alder Lake-N / Twin Lake-N系列处理器;
可选N97、N100、N150、i3-N300、i3-N305等;
N150 TDP 6W、板载LPDDR5,最大16GB;
2×Intel i226-V网络、2×COM,支持RS232/RS422/RS485;
2×USB3.0、M.2 2242、E-Key支持Wi-Fi/蓝牙;
DC 12V、PCB尺寸100×72mm。
主板板不含散热器约165g,实际装机还需要把散热器、SSD、无线模块和结构件计算在内。
PDM-5110没有板载CAN。如果飞控或任务载荷需要CAN,可以增加对应模块,或者改用板载CAN的平台。
适用: 飞行数据记录、遥测网关、轻量任务管理、中大型无人机辅助计算。
2. 无人机视觉处理与边缘计算
如果需要在机端完成目标识别、图像处理、视觉定位或ROS任务计算,需要更多计算资源。
参考型号:UT1002A(2.5寸Core Ultra工控主板)
主要配置:
Intel Core Ultra系列处理器、TDP 28W、板载LPDDR5,最大16GB;
1×Intel i226-V网络、2×USB3.2、2×RS232/RS485、M.2 2242;
E-Key支持Wi-Fi/蓝牙、B-Key支持4G/5G、DC 12V;
PCB尺寸100×72mm。
UT1002A含散热器毛重约400g。
因此,它更适合有一定载荷和供电余量的工业无人机、任务舱或其他无人系统,而不是重量要求非常严格的小型飞行器。
适用: 视觉巡检、目标识别、图像处理、ROS任务计算、工业无人机边缘计算。
3. 多GigE相机和多传感器任务舱
多个GigE相机、激光雷达和网络传感器同时接入时,双网口主板往往不够。
参考型号:UT100NA6L(12×12cm多网口工控主板)
主要配置:
Intel Core Ultra系列处理器、2×DDR5 SO-DIMM,最大96GB;
最多6×Intel i226-V 2.5G LAN、3×USB3.0、Type-C;
M.2 2280 PCIe 4.0 x4、E-Key、B-Key、DC 12~19V;
PCB尺寸120×120mm。
该型号可提供6个2.5G网口,适合分别连接GigE相机、雷达和其他IP设备;不含散热器约130g、含散热器约250g。
35W处理器和多网口设计意味着它更适合重载无人机、大型任务舱、系留平台,或者无人车、无人船等对重量限制相对宽松的系统。
适用: 多相机航测、三维采集、GigE视觉、激光雷达数据处理、多传感器结合。
4. 无人机地面控制站
如果需要的是地面工控机,重量限制会明显降低,可以把重点放在串口、USB、无线通信和存储上。
参考型号:Q-BOX-E10(UT1003AW)
主要配置:
Intel Core Ultra系列处理器、最大96GB DDR5、2×Intel i226-V网络;
5×COM、1×CAN、6×USB、M.2 2280、E-Key支持Wi-Fi/蓝牙;
B-Key支持4G/5G、DC 9~36V;
整机尺寸174×129×86mm。
多串口、USB和无线扩展可用于连接数传、外部存储和其他地面设备。
适用: 无人机地面站、移动任务终端、巡检控制终端、无人系统调度设备。
5. 多IP设备和网络通信节点
如果系统需要连接多个网络相机、IP设备或通信链路,但本地算法不重,可以把网络汇聚单独交给一台低功耗工控机。
参考型号:N10-52工控机
主要配置:
Intel N150,可选N305、最大16GB DDR5、4×LAN;
网口可选PoE、4×USB、1×RS232、MiniPCIe支持Wi-Fi/4G;
M.2 2280、DC 9~36V;
整机尺寸176.8×124.2×55mm。
其中4个网口由3路Intel i226-V和1路RTL8156B组成,可选IEEE 802.3af PoE PSE。
它更适合作为无人车、无人船、大型无人机任务平台或地面通信箱中的网络节点。
6. 标准主板不匹配时,可以按无人机项目做定制
无人机项目真正遇到的硬件问题,很多并不是“没有合适的CPU”,而是现成主板的尺寸、接口、电源或结构无法同时满足任务舱设计。
例如:
需要4个GigE相机,但标准主板只有2个网口;
飞控需要特定串口或CAN;
PCB尺寸能放下,但RJ45或USB接口方向与结构件冲突;
已经确定5G模块,但主板没有合适的B-Key;
任务舱要求宽压供电,而现有板只有固定12V;
航测数据量较大,需要更多NVMe存储;
标准主板有大量不使用的显示接口,却缺少真正需要的LAN、USB或COM。
这时,与其在主板外增加多层交换机、USB Hub和转换板,不如直接按任务载荷重新规划硬件。
派勤现有ODM/OEM服务范围包括工业主板单板和整机定制,包括功能组合、板型、接口、CMOS/BIOS、外围设备、操作系统,以及整机结构、系统组装和测试等项目。
对于无人机和无人系统项目,可以重点从以下几个方向评估:
01 接口重新配置
根据已经确定的飞控、相机、雷达和通信模块,重新规划LAN、USB、COM、CAN、GPIO、M.2等接口数量和组合。
例如项目明确需要:
飞控 + 4个GigE相机 + 雷达 + 5G + NVMe
主板就应围绕这些真实设备配置,而不是保留大量项目不会使用的接口。
02 板型和接口位置调整
任务舱内部空间有限时,可以根据结构图评估PCB尺寸和连接器位置,使网口、电源、USB和天线接口避开机身结构与线束。
03 BIOS和开机逻辑
无人系统通常希望设备上电后自动启动。根据平台支持情况,可评估来电开机、Watchdog、启动项及其他BIOS配置,使任务计算机更适合无人值守运行。
04 整机结构定制
如果项目需要的不是裸板,而是完整任务计算机,可以进一步结合接口方向、安装孔位、散热器和机箱结构设计整机。
05 系统及软件环境
对于有明确操作系统和外围设备的项目,可在硬件定型时同步考虑Windows/Linux、驱动和外设安装,减少后续集成工作。
这类定制的目的不是单纯“增加接口”,而是让主板、飞控、任务载荷、电源和任务舱结构从设计阶段就对应起来。
五、派勤可以为无人机项目提供哪些硬件配合
如果项目还处在选型阶段,可以先根据任务把现有平台筛选出来。
例如轻量任务计算可以从PDM-5110评估;视觉计算可以看UT1002A;多个GigE相机可以考虑UT100NA6L;地面站则可以采用Q-BOX-E10等完整工控机。
如果标准型号能够覆盖CPU、接口和尺寸,就可以直接进入样机验证。
如果主要参数合适,但个别接口、板型或结构不匹配,则可以进一步评估ODM/OEM,而不必为了一个接口问题重新寻找完全不同的平台。派勤同时提供标准工控主板、整机和ODM/OEM定制,并覆盖单板与系统整机方向。
项目沟通时,建议准备以下信息:
无人机或无人系统类型;飞控型号及通信接口;CPU或算法需求;
相机数量及GigE/USB接口;雷达和其他任务载荷;CAN、COM、LAN、USB数量;
Wi-Fi、4G/5G需求;SSD容量;供电电压;主板允许尺寸;
允许重量;散热空间;操作系统;是否需要裸板或完整工控机。
这些信息越完整,越容易判断是直接使用现有产品、做局部调整,还是进入专用主板/整机开发。
六、无人机工控主板与工控机怎么选
如果项目只需要飞行数据记录、通信和轻量任务程序,可以优先考虑低功耗、小尺寸平台。
需要机端视觉、ROS或目标识别时,再根据载荷、供电和散热条件提高计算配置。
多GigE相机、激光雷达和网络设备同时工作时,应把多网口和NVMe作为重点;如果设备安装在地面站,则可以适当放宽重量和功耗限制,选择接口更完整的工控整机。
而当现有产品在板型、接口位置、CAN/COM数量、网口、USB、电源、BIOS或整机结构上无法与项目匹配时,可以进一步进入OEM/ODM。
对于无人机计算平台来说,最终要解决的不是“哪颗CPU参数更高”,而是:
飞控能不能接、相机够不够接口、算法跑不跑得动、任务舱放不放得下、电源和散热能不能处理,以及后续批量产品是否方便生产和维护。
把这些问题在样机阶段一次梳理清楚,才能选到真正适合无人机整机的工控主板或工控机。