Ellipse compatível com o satélite Cobham

O CNES, também chamado de Centro Nacional de Estudos Espaciais, é uma agência francesa dedicada a estudos espaciais. Ele opera sob a supervisão dos Ministérios da Economia, Defesa e Pesquisa.

O Centro CESARS do CNES facilita o acesso à comunicação por satélite

Uma de suas missões é desenvolver, apresentar e executar o Programa Espacial Francês para o governo nacional. O CNES se concentra em cinco áreas estratégicas: Ariane (lançadores), Ciências, Observação, Telecomunicações e Defesa.

O CNES criou o centro CESARS para difundir e aumentar o uso de Satcom em qualquer novo tipo de aplicação.

O CESARS recebe livremente empresas, laboratórios e coletividades para oferecer consultoria, feedback sobre tecnologias, assistência na realização de testes e acesso à plataforma técnica em si, incluindo o hardware.

Uma solução combinada para controle aprimorado em tempo real para navegação de UAV

A equipe do CESARS geralmente testa e verifica o equipamento no solo antes de prosseguir com um projeto. Aqui, o objetivo era confirmar a compatibilidade entre o AVIATOR UAV 200 da Cobham e o Sistema de Navegação Inercial Ellipse-D da SBG Systems.

Ellipse-D é um Sistema de Navegação Inercial de antena dupla em miniatura que fornece dados de navegação e orientação altamente precisos, mesmo nos ambientes mais desafiadores.

Como todos os sensores da SBG, Ellipse-D INS é amplamente testado e calibrado de -40°C a 85°C para garantir o desempenho ideal.

O AVIATOR UAV 200 é um terminal de satélite compacto e completo (antena e modem) que cabe em um pequeno UAV. Ele permite a conexão entre um UAV e um satélite, que atua como intermediário entre o UAV e o controle em terra.

A solução da Cobham transmite informações, como vídeos, do UAV para o controle em terra a uma taxa de dados muito baixa (200 kbps). O AVIATOR UAV 200 permite que o UAV voe por mais tempo e mais longe da sala de controle por meio da comunicação BLOS (Beyond Line of Sight).

Como eles trabalham juntos?

O sensor inercial envia entradas de rotação, inclinação, guinada, direção e posição para o AVIATOR UAV 200. Usamos esses dados para direcionar o feixe de antena do AVIATOR UAV 200 para um satélite de telecomunicações e rastreá-lo com precisão.

Posteriormente, isso contribui para manter uma transmissão de dados ideal. Quanto mais preciso for o apontamento da antena, mais estável será o link do satélite.

Ellipse-D INS fornece uma direção precisa e confiável no momento da partida, graças ao seu receptor GNSS de antena dupla, essencial para essas aplicações. O sensor INS fornece dados de movimento e posição para ajudar o AVIATOR UAV 200 a manter o link de satélite durante o voo.

Em caso de falsificação, o INS ajudará a manter uma direção robusta graças ao filtro Kalman estendido.

Testes estacionários e em movimento na configuração de solo

Em outubro de 2020, o CNES realizou alguns testes no CST (Centro Espacial de Toulouse).

Primeiramente, o hardware e o software foram colocados em prática no laboratório. O hardware foi então integrado ao caminhão Oscar (OSCAR é um "laboratório móvel" no qual as antenas OTM são instaladas e testadas nas estradas).

Depois de verificar se estava funcionando corretamente no modo estacionário, os testes OTM dentro do CNES foram executados para atestar a compatibilidade entre o sensor inercial e o terminal.

Configuração do equipamento

Durante o teste em modo estacionário no laboratório, o CNES utilizou o software sbgcenter que acompanha o Ellipse-D INS para configurar o equipamento da melhor forma possível para sua aplicação.

Esse software fornece diferentes perfis de movimento para ajustar o parâmetro do Filtro de Kalman Estendido e oferecer o melhor desempenho para as condições de uso.

Configurações escolhidas no software sbgCenter:

• Escolha do perfil: "uso geral". Foi o mais adequado para o comportamento do caminhão Oscar. Para uma integração em um UAV, é necessário escolher um perfil de UAV.
• Configuração das 2 antenas GNSS: devem estar a mais de 45 cm do terminal Cobham e em um "ambiente" semelhante (suficientemente próximas, sem obstáculos entre elas, devem passar pela mesma dinâmica).
• Alinhamento do veículo em relação à unidade de controle inserida (no nosso caso, eles estão orientados ao longo do mesmo eixo).
• Se outros sensores forem colocados no transportador, eles também poderão ser inseridos (tubo pitot, acelerômetro...).
• A porta de comunicação A do Ellipse-D INS(a "principal") é conectada ao PC para visualizar as informações recebidas no sbgcenter. A porta E é conectada ao terminal Cobham. Ambas estão configuradas em 115200 bauds.
• No que diz respeito à saída de dados, a frequência de transmissão das mensagens AT_ITINS deve ser de no máximo 50 Hz.

Integração e teste OTM

Dois testes "On-The-Move" foram realizados no mesmo circuito. O circuito de teste inclui linhas retas e círculos de tráfego e a velocidade máxima para completá-lo foi de 30km/H

O primeiro teste revelou que eram necessários ajustes nas configurações, especialmente na frequência de transmissão, que estava definida como muito alta. Durante o segundo teste, a conexão permaneceu estável, mesmo ao mudar de direção, validando as configurações.

O ping passou corretamente e as latências mais longas observadas foram as que se seguiram a uma passagem perto de um prédio (possível mascaramento do LOS). Na interface do Aviator UAV 200, tudo funcionou (nível de sinal >50dbHz, correção de GPS). Ao gravar as sessões de teste, as sequências podem ser reproduzidas no SBGcenter por meio de diferentes opções:

• Visualização de posição: Mostra uma figura com animações em que você pode seguir o caminho do veículo.
• Visualização do cockpit: Uma interface gráfica de usuário com visualização dos dados de atitude da transportadora.

Conclusão

Após todos esses testes, a equipe do centro Cesars do CNES chegou à conclusão de que o Sistema de Navegação Inercial Ellipse-D da SBG Systemsé compatível com o terminal Cobham Aviator UAV 200, em uma configuração "terrestre".

Esse teste conclusivo traz um amplo painel de oportunidades para os usuários de UAV.