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Aplicaciones Críticas

Sistemas Operativos Avanzados

Aplicaciones críticas Introducción En la presente lectura analizaremos las áreas e industrias donde se aplican principalmente los sistemas operativos de tiempo real. Para hacerlo, analizaremos los diferentes sistemas operativos de tiempo real presentes en el mercado y sus aplicaciones más populares en las diferentes industrias. Los sistemas operativos de tiempo real tienen fuerte presencia en diferentes industrias, entre las cuales podemos mencionar:    

industria aeronáutica; industria médica; industria automotriz; electrónica de uso personal.

A continuación, haremos un repaso de algunas industrias, sus aplicaciones y los sistemas operativos de tiempo real que utilizan.

Industria aeronáutica La industria aeronáutica está repleta de aplicaciones que dependen de sistemas operativos en tiempo real para llevar a cabo sus operaciones de una manera confiable, redundante y segura. A continuación, vamos a describir proyectos que utilizan SAFERTOS (safety certified Real Time Operating System) Texas Instruments, a modo de ilustración de estos desarrollos. 1. Control y monitoreo del motor de un avión: Los circuitos integrados, al utilizar SAFERTOS, ayudan a desarrollar sistemas de control y monitoreo de los motores de los aviones que capturan medidas precisas a través de sus sensores. Se toman muestras de la temperatura, la presión, la vibración, la humedad ambiente, el voltaje y la corriente. Los sistemas de monitoreo y control de motores, en general, requieren:  

digitalizadores de alta resolución para medidas precisas de múltiples sensores de los motores; ciclos de control de baja latencia y alta precisión para control y diagnóstico;

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componentes de alta confiabilidad y productos mejorados de larga vida útil.

2. Sistemas de control de vuelo: Los sistemas de control de vuelo son demandantes debido a que el entorno donde se ejecutan es muy demandante. A menudo requieren:   

subsistemas robustos para funcionar a temperatura con extremas fluctuaciones; lector de posición de motor preciso para medir exactamente las superficies durante los vuelos; enlaces de comunicación confiables para interactuar con las computadoras de control de la aeronave.

Industria médica En diferentes áreas de la industria médica existen aplicaciones de los sistemas operativos de tiempo real, por ejemplo, SAFERTOS, que es un sistema operativo multitarea con planificador con derecho preferente, preemptive, que provee alto nivel de determinismo y robustez. Este sistema cuenta con un tiempo de booteo prácticamente imperceptible y es una buena opción para sistemas que administran eventos que tienen que ser atendidos sin perder tiempo. SAFERTOS contiene características necesarias para el desarrollo de dispositivos médicos a los que puede ser integrado. Al soportar específicamente las necesidades de los desarrolladores de dispositivos médicos, reduce los riesgos, baja los costos de desarrollo y acorta los tiempos de llegada al mercado de estos productos. En la actualidad SAFERTOS está disponible en:           

Bombas de infusión sanguínea. Máquinas de diálisis. Bombas de insulina. Prótesis. Sistema analizador de hemostasia. Máquina de perfusión para el hígado. Dispositivos de asistencia ventricular. Endoscopios. Monitores para la presión cardiovascular. Desfibriladores. Dispositivos dosificadores y monitores de glucosa personales para el paciente.

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Industria automotriz La industria automotriz también integra numerosos proyectos que utilizan sistemas operativos de tiempo real. A continuación, detallaremos algunos de los más relevantes en la actualidad. 

Cámara

Figura 1: cámaras incorporadas en los vehículos

Fuente: Texas Inst. http://www.ti.com/content/dam/ticom/images/applications/automotive/adasteal-camera-nolabel.png

Monitoreo del conductor, cámara frontal, cámara en los espejos, cámara trasera y sistema de visión envolvente.

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Radar

Figura 2: vehículo con un radar incorporado

Fuente: Texas Ints. http://www.ti.com/content/dam/ticom/images/applications/automotive/adasteal-radar-nolabel.png

Monitoreo de los signos vitales del conductor, radar frontal de largo alcance, radares de alcance corto y medio, y radar de alcance ultracorto.

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Sensor fusión

Figura 3: vehículo con sensor fusión

Fuente: Texas Intruments recuperado de: http://www.ti.com/content/dam/ticom/images/applications/automotive/adas-tealsensorfusion-nolabel.png

Controlador para asistencia de manejo, sensor fusión frontal y visión de unidad de control de motor. 

LIDAR

Figura 4: vehículo que incluye un dispositivo LIDAR

Fuente: Texas Instrument: http://www.ti.com/content/dam/ticom/images/applications/automotive/adas-teal-lidarnolabel.png

LIDAR (Por sus siglas en inglés: Light Detection and Ranging) la traducción sería Laser Detector de Imágenes y su Rango, es un dispositivo que mide la distancia entre un emisor láser a un objeto determinado o la distancia a una determinada superficie utilizando un haz láser pulsado.

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Ultrasonido

Figura 5: vehículos equipados con ultrasonido

Fuente: Texas Intrument: http://www.ti.com/content/dam/ticom/images/applications/automotive/adas-teal-ultrasoundnolabel.png

Sensor con asistencia para estacionar con ultrasonido.

Electrónica de uso personal Los accesorios que no prestan ningún beneficio médico constituyen otra industria que aplica tecnologías de los sistemas operativos de tiempo real. Como estos accesorios se han vuelto cada vez más pequeños y más cómodos para el usuario, la demanda de más prestaciones y la maduración de los accesorios por estar más tiempo en el mercado presentan nuevos desafíos para los diseñadores. A modo de ejemplo podemos mencionar: 

Ropa inteligente: esta tecnología permite incorporar a las prendas sensores de temperatura para la piel más exactos, que informan cambios en el mismo momento en que suceden. Diseños de poco tamaño, sumado al bajo consumo de batería, mejoran la experiencia y brindan mejor servicio.

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Anteojos para realidad virtual o realidad aumentada: la realidad aumentada a través del uso de anteojos ofrece tecnología de alta definición; tanto en audio como video, crean un entorno al que el usuario ingresa. Para mejorar la eficiencia estos accesorios, se incorporaron sensores que permiten captar la iluminación con un sistema operativo de tiempo real que constantemente va adaptando la luz led que emite, para que el usuario no perciba ninguna diferencia en ninguna situación, ya sea que esté en un ambiente iluminado o en un entorno con poca iluminación. Responder en tiempo real a estos cambios hace la experiencia mucho más real y amena.

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La tecnología de accesorios de uso personal para obtener realidad aumentada o virtual que utilizan sistemas operativos de tiempo real incluye una serie de subsistemas que se muestran en la siguiente imagen. Figura 6: Subsistemas para realidad aumentada – Texas Instruments

Fuente: recuperada de Texas Instrumente en: http://www.ti.com/solution/smart-glasses

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Referencias Documentación: SafeRTOS (Texas Instrument) Electrónica de Uso Personal Link: http://www.ti.com/applications/personal-electronics/overview.html Industria Automotriz Link: http://www.ti.com/applications/automotive/overview.html Industria Médica Link: http://www.ti.com/applications/industrial/medical/overview.html [Imagen sin título sobre cámaras incorporadas en los vehículos]. (s. f.). Recuperado de http://www.ti.com/content/dam/ticom/images/applications/automotive/a das-teal-camera-nolabel.png [Imagen sin título sobre vehículo con un radar incorporado]. (s. f.). Recuperado de http://www.ti.com/content/dam/ticom/images/applications/automotive/a das-teal-radar-nolabel.png [Imagen sin título sobre vehículo con sensor fusión]. (s. f.). Recuperado de http://www.ti.com/content/dam/ticom/images/applications/automotive/a das-teal-sensorfusion-nolabel.png [Imagen sin título sobre vehículo que incluye un dispositivo LIDAR]. (s. f.). Recuperado de http://www.ti.com/content/dam/ticom/images/applications/automotive/a das-teal-lidar-nolabel.png [Imagen sin título sobre vehículos equipados con ultrasonido]. (s. f.). Recuperado de http://www.ti.com/content/dam/ticom/images/applications/automotive/a das-teal-ultrasound-nolabel.png Silberchatz, A. (2005) Conceptos de sistemas operativos (7.a ed.). Madrid, ES: McGraw-Hill. Wind (s. f.). VxWorks. https://www.windriver.com/products/vxworks/

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