今日のドローンは、単なる飛行プラットフォームの域をはるかに超えて進化を遂げています。周囲の状況を感知し、複雑なデータを処理し、意思決定を行い、リアルタイムで対応できるインテリジェントシステムへと進化しているのです。これを実現するためには、最新のドローンプラットフォームは、カメラ、センサー、AIモデル、飛行システムからのデータを効率的に処理すると同時に、サイズ、重量、電力、性能に関する厳しい要件を満たす必要があります。
NXPのi.MX 95システムオンモジュールは、次世代ドローンプラットフォームの強力な基盤となります。要求の厳しいエッジコンピューティングワークロード向けに設計されたi.MX 95は、高性能マルチコア処理、専用AIアクセラレーション、高度な画像処理、リアルタイム制御、接続性、セキュリティ機能を単一のプラットフォームに統合しています。
i.MX 95は、エッジでデータを直接処理することで、ドローンが重要な情報をソースに近い場所で分析することを可能にします。これにより、レイテンシが低減され、継続的なクラウド接続への依存が最小限に抑えられるため、高速応答と信頼性の高い機上意思決定を必要とするシステムに最適です。
NXP i.MX 95の内部構造：ヘテロジニアス・アーキテクチャ
i.MX 95のインテリジェンスは、単一のシステムオンチップ（SoC）内に、異なるワークロード向けに最適化された複数の処理エンジンを統合した、そのヘテロジニアス・コンピューティング・アーキテクチャに由来する。
i.MX 95は、タスクごとに1つのプロセッサを使用するのではなく、専用の処理エンジンにワークロードを分散させます。これにより、各タスクはそれぞれに最適なリソースで実行され、アプリケーション処理、AI推論、画像処理、グラフィックス、リアルタイム制御などのバランス調整に役立ちます。
ドローンプラットフォームの場合、Arm Cortex A55プロセッサは、ミッションアプリケーション、システムソフトウェア、および高レベルの意思決定を管理できます。Cortex M7は決定論的かつ時間制約のある機能をサポートし、Neutron NPUはAI推論ワークロードを高速化します。統合されたイメージ信号プロセッサ（ISP）は、ビジョンアプリケーション用のカメラデータを処理し、統合されたGPUはグラフィックスと視覚化をサポートします。
これらの処理能力を組み合わせることで、ドローンはコンパクトなエッジコンピューティングプラットフォーム内で、データ取得と処理からAI分析、意思決定、リアルタイム応答までを効率的に実行できるようになる。
図1：NXP i.MX 95ヘテロジニアスSoCアーキテクチャ。出典：NXP
センサーデータからインテリジェントなアクションへ
i.MX 95は、ドローンが取得したデータを意味のあるアクションに変換する、完全なオンボード処理フローをサポートしています。
- 感知：カメラ、IMU、GPS/GNSS、その他のセンサーが周囲の環境から情報を取得します。
- 処理：ISPと専用処理エンジンが、受信したカメラおよびセンサーデータを準備します。
- 分析：Neutron NPUは、物体検出、分類、追跡、シーン理解などのAIワークロードを高速化します。
- 決定：Cortex-A55プロセッサは、ミッションレベルのソフトウェアを管理し、システムに関する意思決定を調整します。
- 動作：Cortex-M7は、時間制約のある制御機能をサポートし、システムが変化する状況に対応できるよう支援します。
このワークロードの分割により、高度なオンボード処理が可能になると同時に、高レベルアプリケーションとリアルタイム制御機能の両方において応答性を維持できます。
iWave i.MX 95システム（モジュール版）の主な特長：
- 最大2.0GHzのArm Cortex A55アプリケーションプロセッサ6基
- 最大333MHzのArm Cortex M33リアルタイムプロセッサ×1
- 最大800MHzのArm Cortex M7リアルタイムプロセッサ×1
- 最大2.0 TOPSのニューラルネットワーク性能を持つNeutron NPU
- 最大16GBのLPDDR5メモリ
- 16GB eMMC フラッシュ（拡張可能）と 16Mb QSPI フラッシュ
- Wi-Fi6およびBluetooth5.3
- SMARC v2.1.1互換システムオンモジュール
インテリジェントドローン向け高度なビジョン、ビデオ、グラフィックス：
視覚機能は、ドローンが周囲の環境を理解し、それに対応するために不可欠な役割を果たします。NXP i.MX 95は、MIPI-CSI仮想レーンを介して最大8台のカメラをサポートし、統合されたRGB-IR画像信号プロセッサ（ISP）を搭載することで、高度なカメラおよびビジョン機能を提供します。
12MP/45fps、8MP/60fps、および4K60ビデオのエンコード/デコードに対応することで、このプラットフォームは高解像度の視覚データをエッジで効率的にキャプチャ、処理、分析できます。これにより、リアルタイムの視覚認識と機上ビデオインテリジェンスに依存するドローンに必要な処理能力が提供されます。
i.MX 95は、その画像処理能力を補完するものとして、最大64 GFLOPSの性能を発揮するArm Mali 3D GPUを搭載し、OpenGL ES 3.2、Vulkan 1.2、およびOpenCL 3.0をサポートしています。そのグラフィックスおよびディスプレイ機能は、カメラ映像、飛行情報、航法データ、AIによる分析結果などの視覚化に対応します。
i.MX 95の高度なカメラ、ビデオ、AI、グラフィックス機能が一体となって、ドローンが視覚データを取得し、エッジで処理し、有益な情報を抽出し、リアルタイムで迅速に対応するための強力な基盤を提供します。
インテリジェントドローンアプリケーションにi.MX 95を選ぶ理由とは？
| ドローン要件 | i.MX 95の機能 | ドローンのメリット |
|---|---|---|
| 高性能コンピューティング | 最大6つのArm Cortex-A55コア + Cortex-M7 | フライトアプリケーション、センサー処理、エッジワークロードを処理します。 |
| エッジAIインテリジェンス | NXP eIQ® Neutron NPU | リアルタイムでの物体検出、追跡、および自律的な意思決定を可能にする |
| マルチカメラビジョン | 複数のMIPI-CSIカメラ入力と高速ISP処理をサポート | 周囲視認、障害物検知、状況認識を可能にする |
| 高度なグラフィックスとディスプレイ | マルチディスプレイ対応のArm Mali™ GPU | 地上管制インターフェースと高度な視覚アプリケーションをサポート |
| リアルタイム処理 | 専用のCortex-M7リアルタイムコア | 決定論的制御と時間制約のあるドローン機能をサポートする |
| 高速接続 | PCIe、イーサネット、USB、CAN-FDなどのインターフェース | カメラ、センサー、通信モジュール、周辺機器を接続します。 |
| 安全安全性とセキュリティ性とセキュリティ | NXP Safe Assure® セーフティドメインとセキュアアーキテクチャ | ドローンの重要な機能と機密性の高いミッションデータの保護に役立ちます |
| 低消費電力と高集積度 | 単一プラットフォームにおける異種処理 | 航空プラットフォームにとって重要な、システム電力、サイズ、重量の削減 |
ドローンの自律性とデータ集約度が高まるにつれ、AI、ビジョン、センサー、制御といったワークロードをエッジで直接処理できる能力が不可欠になりつつあります。NXP i.MX 95 SoMは、異種混在コンピューティングアーキテクチャ、専用AIアクセラレーション、高度なビジョン機能、リアルタイム処理、接続性、統合セキュリティ機能を備え、インテリジェントなドローンプラットフォームのための強力な基盤を提供します。
NXP i.MX 95プロセッサを搭載したiWaveシステムオンモジュールは、要求の厳しいドローンアプリケーション向けに、コンパクトで高性能なエッジプラットフォームを開発者が構築するのに役立ちます。インテリジェントビジョンや障害物検出から、オンボードAI処理、リアルタイムシステム制御まで、次世代インテリジェントドローンの開発を加速するために必要なコンピューティング機能を提供します。
iWave Globalは、システムオンモジュール、FPGAプラットフォーム、ODMサービスを専門とする組み込みコンピューティングソリューションの大手プロバイダーです。高性能システムとRFシステムに関する深い専門知識を活かし、お客様の製品開発と市場投入までの時間を短縮します。
