無人航空載具（UAV）系統的模組化運算：
目錄
UAV 應用與系統演進
現代商用無人航空載具（UAV，或稱無人機）運算系統已超越基本飛行作業與簡單空拍，開始處理複雜的任務工作負載、高解析度感測器資料，以及即時機載 AI 運算。早期應用主要著重於飛行控制與任務後分析；如今的產業需求則要求在機載平台與地面控制站部署進階邊緣運算。
高解析度攝影機可用於目視巡檢基礎設施資產；光電／紅外線（EO/IR）系統則可為太陽能板及更廣泛的能源基礎設施提供可見光與熱影像。此外，LiDAR 可支援 3D 繪圖與結構評估，多光譜感測器則應用於農業與環境監測。隨著感測器資料量增加，UAV 運算也逐漸涵蓋機載系統、GCS 與後端基礎設施，對即時處理與資料管理的要求隨之提高。
UAV 任務資料流與地面控制運算
從機載感測器到 GCS 的任務資料流
典型的 UAV 任務資料流包含機載平台、空地資料鏈路與地面控制站（GCS）。GCS 會傳送飛行、任務與酬載操作所需的指揮與控制（C2）指令；UAV 則回傳位置、速度、姿態、電源與系統狀態等遙測資訊。機載感測器取得的任務與酬載資料，可能會先經過前處理、壓縮或儲存，再傳送至 GCS。傳輸與處理需求會因頻寬、延遲及資料量而異。
工作負載分配與分散式運算
UAV 工作負載分散於機載系統、GCS 與地面後端系統。機載系統必須在嚴格的尺寸、重量、功耗與成本（SWaP-C）預算及散熱限制下運作。在機載端處理關鍵資料有助於減少傳輸需求，並縮短飛行期間的回應時間。GCS 為操作人員提供任務總覽，整合飛行狀態、即時影像、地圖資訊與 AI 輔助結果。後端系統則支援大規模資料彙整與儲存、多架 UAV 資料管理及任務後分析，並依據資料量與作業需求配置運算資源。
UAV 模組化運算平台的價值與優勢
電腦模組（COM）架構的優勢
機載、GCS 與後端系統使用的運算資源相似，但各自會依任務需求調整。每項產品都從頭開發完整的處理器板卡，會增加設計與驗證工作，也限制平台日後的重複使用。採用 UAV 模組化運算架構，將 電腦模組（Computer-on-Module, COM） 與客製化載板結合，可帶來三項主要優勢：
將運算核心與應用專用 I/O 分離
處理器、記憶體與高速介面配置於運算模組上，應用專用 I/O 則由載板負責。如此可減少電路板重新設計的工作，讓工程師能專注於應用專屬功能與系統差異化。
提升平台重複使用率與升級彈性
共用載板設計可支援不同效能等級的運算模組，讓處理器升級更有彈性，同時減少重新開發的工作。
簡化產品生命週期與工程管理
將運算核心與載板分離，可簡化處理器升級、元件變更、供應管理與重新驗證作業，降低長期維護風險。
依部署需求選擇模組化運算平台
對於受尺寸、功耗與散熱設計限制的機載系統，可考慮採用緊湊型平台，例如 SMARC 與 COM Express Type 10 可供選擇。需要較高圖形效能、多媒體處理能力與 PCIe 擴充的應用，可採用 COM Express Type 6。若需高吞吐量網路與持續運算能力， COM Express Type 7 可提供更多選擇；需要更高運算密度、高頻寬 I/O 或加速器擴充的應用，則可考慮 COM-HPC。
部署情境
主要需求
工作負載與 I/O 需求重點
平台選項
機載運算系統
- 符合 SWaP 需求的設計
- 散熱管理
- 緊湊整合
- 感測器與影像介面
- 資料前處理與壓縮
- 本機儲存
- 低延遲 AI 推論
- SMARC
- COM Express Type 10
（視效能與擴充需求而定，可採用 Type 6）
地面控制站
- CPU 與 GPU 效能
- 大容量記憶體
- 可靠的網路連線
- 彈性的 I/O 與 PCIe 擴充
- 任務控制與遙測
- GIS 與即時影像
- 多螢幕支援
- 資料儲存
- AI 輔助分析
- COM Express Type 6
（視尺寸、功耗與工作負載而定，可採用 Type 10 或 COM-HPC）
地面資料處理／
後端運算
- 持續運算效能
- 高資料吞吐量
- 大容量記憶體
- 高速網路
- 多來源資料彙整
- 大規模影像處理
- 高速資料傳輸與儲存
- PCIe 加速器擴充
- COM Express Type 7
- COM-HPC
機載運算系統
主要需求
- 符合 SWaP 需求的設計
- 散熱管理
- 緊湊整合
工作負載與 I/O 需求重點
- 感測器與影像介面
- 資料前處理與壓縮
- 本機儲存
- 低延遲 AI 推論
平台選項
- SMARC
- COM Express Type 10
（視效能與擴充需求而定，可採用 Type 6）
地面控制站
主要需求
- CPU 與 GPU 效能
- 大容量記憶體
- 可靠的網路連線
- 彈性的 I/O 與 PCIe 擴充
工作負載與 I/O 需求重點
- 任務控制與遙測
- GIS 與即時影像
- 多螢幕支援
- 資料儲存
- AI 輔助分析
平台選項
- COM Express Type 6
（視尺寸、功耗與工作負載而定，可採用 Type 10 或 COM-HPC）
地面資料處理／後端運算
主要需求
- 持續運算效能
- 高資料吞吐量
- 大容量記憶體
- 高速網路
工作負載與 I/O 需求重點
- 多來源資料彙整
- 大規模影像處理
- 高速資料傳輸與儲存
- PCIe 加速器擴充
平台選項
- COM Express Type 7
- COM-HPC
（此處組態僅供參考，最終選擇應依系統需求與驗證結果而定。）
即使屬於相同的部署情境，系統需求也會因外型尺寸與工作負載而異。可攜式 GCS 平台優先考量尺寸、電池續航力與功耗；車載或固定式系統則可配置更多運算、連線、儲存與擴充資源。工作負載較高的後端系統，則可依資料吞吐量、網路、記憶體與加速器需求擴充。
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UAV 模組化運算實例：太陽光電巡檢
大型太陽光電場域範圍廣大，且包含大量待巡檢的模組。執行巡檢任務時，機載系統會蒐集飛行、可見光與熱影像資料，並完成資料準備後傳回地面。在 GCS，操作人員可監控任務、檢視傳入的影像與 GIS 資訊，並透過 AI 輔助分析辨識可能的熱點，再將關鍵資料傳送至後端。此分散式工作流程有助於減少網路流量與集中式處理負載。
瑞傳科技將 UAV 模組化運算與客製化載板結合，應用於機載系統與 GCS 平台。Portwell 的 DMS 專業涵蓋 BIOS／韌體客製化、散熱設計與系統驗證，可從系統開發、生產到後續升級各階段支援 OEM。
PCOM-BC00：機載任務運算與資料前處理
機載任務運算受到 SWaP-C 與散熱條件的嚴格限制，因此必須在有限的空間與功耗預算內，提供足夠的影像、感測器、資料鏈路及儲存 I/O。為因應這些限制，採用 SMARC 2.2 的 PCOM-BC00 尺寸僅 82 × 50 mm，並支援 6W 至 15W 的處理器組態，適用於空間與功耗受限的機載應用。最高 16GB LPDDR5 記憶體與 256GB eMMC 可支援影像前處理、資料篩選與本機緩衝。USB 3.2、PCIe、UART、GPIO、I²C 與雙 2.5GbE 介面可透過客製化載板引出，以整合攝影機、感測器、通訊介面及其他任務專用 I/O。
PCOM-B65B：地面控制站核心運算模組
太陽光電巡檢用 GCS 平台必須支援遙測與任務管理，同時處理多圖層 GIS 視覺化、可見光與熱影像，以及即時 AI 輔助分析。 PCOM-B65B 結合 COM Express Type 6 Compact 架構與 Intel®Core™ Ultra 平台，並提供可選配的工業級寬溫組態，支援 -40°C 至 85°C 運作。其異質運算架構可將工作負載分配至 CPU、GPU 與 NPU。CPU 可管理任務與遙測工作，整合式 GPU 可支援 GIS 與影像處理，NPU 則可透過 OpenVINO™ 加速其支援的 AI 推論工作負載。配備最高 128GB DDR5 與 PCIe Gen4 擴充，PCOM-B65B 適合整合至戶外可攜式 GCS 電腦，兼顧運算效能、功耗與系統擴充需求。
Portwell 提供 COM Express Type 6 模組，適用於不同的 GCS 部署情境：
手持平板式 GCS
建議模組
優勢
超低功耗：
6W–12W TDP 可降低功耗與散熱需求；多種顯示介面則支援內建與外接顯示器。
可攜式 GCS
建議模組
優勢
高效能與異質 AI 運算：
整合式圖形功能支援多螢幕 GIS 繪製，NPU 則可加速即時 AI 影像分析。另可選配支援 -40°C 至 85°C 的寬溫操作範圍。
固定式／車載 GCS
建議模組
優勢
高度擴充與 周邊整合：
最多 14 核心／20 執行緒，並具備多組 PCIe Gen 4／Gen 3 介面，可用於高速儲存、網路、FPGA／加速器及任務周邊設備。
隨著 UAV 巡檢作業規模擴大，後端系統將承擔更多長期資料處理與儲存工作。這類工作負載更重視多核心運算、ECC 記憶體、高速網路與儲存擴充。此平台以 COM Express Type 7 Basic 架構為基礎，並搭配 Intel®Xeon® D-1800 系列處理器， PCOM-B707GT 並提供 ECC 記憶體、10GBASE-KR、PCIe 與 NVMe 儲存，可用於 UAV 資料彙整、長期記錄與後端處理。
Portwell DMS 服務
Portwell 在工業電腦與嵌入式運算平台開發方面具備豐富經驗，產品組合涵蓋 SMARC、COM Express Type 6、Type 7 與 Type 10。處理器選項從低功耗 Intel Atom® 到 Intel®Core™、Intel®Core™ Ultra 與 Intel®Xeon® D，可依不同的效能、功耗、外型尺寸與生命週期需求選擇合適的運算平台。除了處理器效能，UAV 平台也需要整合任務 I/O、電源、散熱與機構等系統層級需求。
透過 設計與製造服務（DMS），Portwell 將服務範圍從運算模組延伸至客製化載板、BIOS／韌體、I/O 與電源整合、散熱設計、系統驗證及量產導入。採用模組化運算與客製化載板架構後，OEM 與系統整合商可保留任務專用介面、連接器及機構設計，並隨產品世代與工作負載演進調整運算資源。Portwell 結合設計、驗證、製造與產品生命週期管理，協助客戶將 UAV 運算需求轉化為嵌入式運算平台，並支援系統驗證、量產及後續升級。