Ellipse compatible avec Cobham Satcom
La compatibilité entre l'Ellipse-D et l'Aviator UAV 200 est attestée par le CNES pour le pointage d'antenne. « L'INS Ellipse-D de SBG présente une conception remarquablement compacte qui permettra aux industriels des UAV d'améliorer et de développer les services qu'ils proposent ; c'est le savoir-faire français à la pointe de l'innovation. » – L'équipe du centre Cesars du CNES
Le CNES, également appelé Centre National d'Études Spatiales, est l'agence française dédiée aux activités spatiales. Elle exerce ses missions sous la tutelle conjointe des ministères chargés de l'Économie, de la Défense et de la Recherche.
Le centre CESARS du CNES simplifie l'accès aux communications par satellite
L'une de ses missions est de développer, présenter et exécuter le programme spatial français pour le gouvernement national. Le CNES se concentre sur 5 axes stratégiques : Ariane (Lanceurs), Sciences, Observation, Télécommunications et Défense.
Le CNES a créé le centre CESARS afin de diffuser et d'accroître l'utilisation des communications par satellite (Satcom) dans tout nouveau type d'application.
Le CESARS accueille librement les entreprises, les laboratoires et les collectivités pour leur apporter conseils et retours d'expérience sur les technologies, les assister dans la réalisation de tests et leur donner accès à la plateforme technique elle-même, y compris le matériel.
Une solution combinée pour un contrôle amélioré en temps réel de la navigation des drones
L'équipe CESARS teste et vérifie généralement les équipements au sol avant de lancer un projet. Ici, l'objectif était de confirmer la compatibilité entre l'AVIATOR UAV 200 de Cobham et le système de navigation inertielle Ellipse-D de SBG Systems.
Ellipse-D est un système de navigation inertielle miniature à double antenne qui fournit des données de navigation et d'orientation très précises, même dans les environnements les plus exigeants.
Comme tous les capteurs SBG, l'Ellipse-D INS/GNSS subit des tests approfondis de -40°C à 85°C pour garantir des performances optimales. De plus, il est soigneusement calibré pour assurer une fiabilité dans toutes les conditions.
L'AVIATOR UAV 200 est un terminal Satcom compact tout-en-un (antenne et modem) qui s'intègre dans un petit UAV. Il permet la connexion entre un UAV et un satellite, ce dernier agissant comme un intermédiaire entre l'UAV et le contrôle au sol.
La solution de Cobham transmet des informations, telles que des vidéos, de l'UAV au contrôle au sol à un débit de données très faible (200 kbps). L'AVIATOR UAV 200 permet à l'UAV de voler plus longtemps et plus loin de la salle de contrôle via une communication BLOS (Beyond Line of Sight).
Comment fonctionnent-ils ensemble ?
Le capteur inertiel transmet les données de roulis, tangage, lacet, cap et position à l'AVIATOR UAV 200. Nous utilisons ces données pour orienter le faisceau de l'antenne de l'AVIATOR UAV 200 vers un satellite de télécommunication et le suivre avec précision.
Par la suite, cela contribue à maintenir une transmission de données optimale. Plus le pointage de l'antenne est précis, plus la liaison satellite sera stable.
L'Ellipse-D INS/GNSS fournit un cap précis et fiable dès le démarrage, grâce à son récepteur GNSS à double antenne, ce qui est essentiel pour ces applications. Le capteur INS fournit des données de mouvement et de position pour aider l'AVIATOR UAV 200 à maintenir la liaison satellite en vol.
En cas de spoofing, l'INS contribuera à maintenir un cap robuste grâce à l'Extended Kalman Filter.
Tests stationnaires et en mouvement en configuration terrestre
En octobre 2020, le CNES a mené quelques tests au sein du CST (Centre Spatial de Toulouse).
Tout d'abord, l'équipe a préparé le matériel et le logiciel en laboratoire. De plus, ils ont intégré le matériel dans le camion Oscar. Oscar, un laboratoire mobile, transporte et teste les antennes OTM directement sur les routes. Après avoir confirmé le bon fonctionnement en stationnaire, l'équipe a effectué des tests OTM au sein du CNES.
Enfin, ces tests ont confirmé la compatibilité entre le capteur inertiel et le terminal.
Configuration de l'équipement
Lors du test en mode stationnaire en laboratoire, le CNES a utilisé le logiciel sbgCenter fourni avec l'INS/GNSS Ellipse-D pour configurer l'équipement au plus près des besoins de son application.
Ce logiciel propose différents profils de mouvement pour ajuster les paramètres du filtre de Kalman étendu et garantir les meilleures performances selon les conditions d'utilisation.
Paramètres choisis sur le logiciel sbgCenter :
- Choix du profil : « general purpose » (usage général). C'était le plus adapté au comportement du camion Oscar. Pour une intégration sur un drone, un profil de drone doit être sélectionné.
- Configuration des 2 antennes GNSS : elles doivent être à plus de 45 cm du terminal Cobham, et dans un “environnement” similaire (suffisamment proches, sans obstacles entre elles, et soumises aux mêmes dynamiques).
- Alignement du véhicule par rapport à l'unité de contrôle saisie (dans notre cas, ils sont orientés selon le même axe).
- Si d'autres capteurs sont placés sur le porteur, ils peuvent également être saisis (tube de Pitot, accéléromètre…).
- Le port COM A de l'Ellipse-D INS/GNSS (le “principal”) est connecté au PC pour visualiser les informations reçues sur le sbgcenter. Le port E est connecté au terminal Cobham. Les deux sont configurés à 115200 bauds.
- En ce qui concerne la sortie des données, la fréquence de transmission des messages AT_ITINS doit être de 50 Hz au maximum.
Intégration et test OTM
Deux tests « en mouvement » (On-The-Move) ont été réalisés sur le même circuit. Le circuit de test comprend des lignes droites et des ronds-points, et la vitesse maximale pour le parcourir était de 30 km/h.
Le premier test a révélé que des ajustements de paramètres étaient nécessaires, en particulier la fréquence de transmission qui était réglée trop haut. Lors du second test, la connexion s'est avérée stable, même lors des changements de direction, ce qui a validé les paramètres.
Le ping est passé correctement, et les plus longues latences observées correspondent à celles consécutives au passage à proximité d'un bâtiment (masquage potentiel de la visibilité directe ou LOS). Sur l'interface de l'Aviator UAV 200, tout a fonctionné (niveau de signal > 50 dBHz, synchronisation GPS). En enregistrant les sessions de test, les séquences peuvent être rejouées sur le logiciel SBGcenter via différentes options :
- Vue de la position : affiche une figure avec des animations permettant de suivre la trajectoire du véhicule.
- Vue du cockpit : une interface utilisateur graphique avec visualisation des données d'attitude du porteur.
Conclusion
À l'issue de tous ces tests, l'équipe du centre Cesars du CNES a conclu que le Système de Navigation Inertielle Ellipse-D de SBG Systems est compatible avec le terminal Cobham Aviator UAV 200, dans une configuration « au sol ».
Ce test concluant ouvre un large éventail d'opportunités aux utilisateurs de UAV.
Ellipse-D
L'Ellipse-D est un système de navigation inertielle intégrant une double antenne et un GNSS RTK bi-fréquence, compatible avec notre logiciel de post-traitement Qinertia.
Conçu pour les applications robotiques et géospatiales, il permet de fusionner les données d'un odomètre avec un signal d'impulsions (Pulse) ou CAN OBDII pour une précision accrue en navigation à estimes.
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Bienvenue dans notre section FAQ ! Vous y trouverez les réponses aux questions les plus fréquemment posées concernant les applications que nous présentons. Si vous ne trouvez pas ce que vous cherchez, n'hésitez pas à nous contacter directement !
Les drones utilisent-ils le GPS ?
Les véhicules aériens sans pilote (UAV), communément appelés drones, utilisent généralement la technologie du système de positionnement global (GPS) pour la navigation et le positionnement.
Le GPS est un élément essentiel du système de navigation d'un UAV, fournissant des données de localisation en temps réel qui permettent au drone de déterminer sa position avec précision et d'exécuter diverses tâches.
Ces dernières années, ce terme a été remplacé par un nouveau terme, le GNSS (Global Navigation Satellite System). Le GNSS désigne la catégorie générale des systèmes de navigation par satellite, qui englobe le GPS et divers autres systèmes. En revanche, le GPS est un type spécifique de GNSS développé par les États-Unis.
Comment contrôler les retards de sortie lors des opérations de drone (UAV) ?
Le contrôle des retards de sortie lors des opérations de drone (UAV) est essentiel pour garantir des performances réactives, une navigation précise et une communication efficace, en particulier dans les applications de défense ou critiques.
La latence de sortie est un paramètre essentiel dans les applications de contrôle en temps réel, où une latence de sortie élevée peut dégrader les performances des boucles de régulation. Le logiciel embarqué de notre INS a été conçu pour minimiser cette latence : une fois les données des capteurs échantillonnées, le Filtre de Kalman étendu (EKF) effectue des calculs réduits et à temps constant avant la génération des sorties. Généralement, le délai de sortie observé est inférieur à une milliseconde.
La latence de traitement doit être additionnée à la latence de transmission des données pour obtenir le délai total. Cette latence de transmission varie d'une interface à l'autre. Par exemple, un message de 50 octets envoyé sur une interface UART à 115 200 bps nécessitera 4 ms pour une transmission complète. Envisagez des débits en bauds plus élevés pour minimiser la latence de sortie.
Qu'est-ce que le géorepérage des UAV ?
Le géorepérage (geofencing) des UAV est une barrière virtuelle qui définit des limites géographiques spécifiques dans lesquelles un véhicule aérien sans pilote (UAV) peut évoluer.
Cette technologie joue un rôle essentiel pour renforcer la sûreté, la sécurité et la conformité des opérations de drones, en particulier dans les zones où les activités de vol peuvent présenter des risques pour les personnes, les biens ou l'espace aérien réglementé.
Dans des secteurs tels que la livraison, la construction et l'agriculture, le géorepérage contribue à garantir que les drones opèrent dans des zones sûres et légales, évitant ainsi les conflits potentiels et améliorant l'efficacité opérationnelle.
Les forces de l'ordre et les services d'urgence peuvent utiliser le géorepérage pour gérer les opérations d'UAV lors d'événements publics ou de situations d'urgence, en s'assurant que les drones ne pénètrent pas dans des zones sensibles.
Le géorepérage peut être employé pour protéger la faune et les ressources naturelles en restreignant l'accès des drones à certains habitats ou zones de conservation.
Qu'est-ce qu'une charge utile ?
Une charge utile désigne tout équipement, dispositif ou matériel transporté par un véhicule (drone, navire...) pour accomplir sa mission au-delà de ses fonctions de base. La charge utile est distincte des composants nécessaires au fonctionnement du véhicule, tels que ses moteurs, sa batterie et son châssis.
Exemples de charges utiles :
- Caméras : caméras haute résolution, caméras d'imagerie thermique...
- Capteurs : LiDAR, capteurs hypersspectraux, capteurs chimiques…
- Équipement de communication : radios, répéteurs de signal…
- Instruments scientifiques : capteurs météorologiques, échantillonneurs d'air…
- Autre équipement spécialisé
