Voiture de course autonome
AMZ a choisi l'INS Ellipse-N, léger et compact, pour le mouvement, la synchronisation des équipements et l'analyse dynamique du véhicule.
“Nous avions besoin d'un système de navigation inertielle haut de gamme et robuste qui faciliterait la fusion des capteurs, avec un LiDAR par exemple.” | Miguel de la Iglesia Valls, membre de l'équipe
IMU et GPS, éléments essentiels de la voiture autonome
Pour la première fois, Formula Student Germany a introduit une catégorie sans conducteur, où les voitures de course devaient être adaptées pour rouler sans intervention humaine.
AMZ a décidé de relever le défi et a préparé "flüela", sa voiture utilisée pour la compétition depuis 2015, pour qu'elle soit autonome. Pour l'équipe AMZ, lors de la conception d'un véhicule sans conducteur, l'IMU et le GPS sont un élément essentiel de la suite de capteurs.
Ellipse-N, l'INS/GNSS utilisé par AMZ Racing
Léger et compact, l'Ellipse-N de SBG est le plus précis de sa catégorie et le plus facile à interfacer, selon l'équipe AMZ. L'équipe a également été impressionnée par la qualité des données de position en sortie. L'Ellipse-N fusionne les données inertielles et les informations de position pour une trajectoire continue, même en cas de coupure GNSS.
Utilisé dans des conditions très difficiles
Selon l'équipe AMZ, la saison des tests a été difficile avec des journées très chaudes, des journées extrêmement pluvieuses, beaucoup de vibrations, de montage, de démontage, de branchement, de débranchement. Le capteur n'a jamais failli. Chaque centrale inertielle SBG est étalonnée en dynamique et en température (-40° à 80°C) pour un comportement constant dans toutes les conditions.
Succès d'AMZ
L'équipe a réussi à être :
- premier en skidpad (capacité à tourner en régime permanent le plus rapidement possible)
- premier en trackdrive (course sur une piste inconnue balisée par des cônes),
- deuxième en accélération (mesure la capacité de la voiture à accélérer rapidement).
L'événement comprend des épreuves statiques dans lesquelles l'équipe a également obtenu de bons résultats : première en conception technique et en coût, deuxième en conception autonome et troisième en présentation du plan d'affaires.
Ellipse-N, l'INS/GNSS miniature et robuste
L'Ellipse-N de SBG offre un Roulis et Tangage de 0,1°, un cap basé GPS de 0,5° et une position GNSS au niveau du mètre (constellations GPS + GLONASS dans ce cas).
« Nous avons été stupéfaits par la qualité des gyroscopes. Personne dans notre équipe, ni dans notre université, ne pouvait croire au faible niveau de dérive que nous constations », déclare M. De la Iglesia Valls. L'équipe AMZ a également été impressionnée par la qualité des données de position en sortie.
L'Ellipse-N intègre un récepteur GNSS et fusionne les données inertielles et les informations de position en temps réel pour une trajectoire continue, même en cas de perte du signal GNSS.
Des algorithmes supplémentaires ont également été développés pour les applications terrestres afin d'améliorer encore les performances et la robustesse du capteur inertiel. La robustesse est l'une de ces choses que l'on ne remarque que lorsqu'elle n'est pas là.
Selon l'équipe AMZ, la saison des tests a été difficile, avec des journées très chaudes, des journées extrêmement pluvieuses, beaucoup de vibrations, de montage, de démontage, de branchement, de débranchement. Le capteur n'a jamais failli.
Cette fiabilité est également due à l'étalonnage complet en usine. Chaque capteur inertiel SBG est étalonné en dynamique et en température ; les biais des gyroscopes, des accéléromètres et des magnétomètres de l'Ellipse-N sont corrigés et étalonnés de -40° à 80°C pour un comportement constant dans toutes les conditions.
Ellipse-N
L'Ellipse-N est un système de navigation inertielle RTK compact et haute performance avec un récepteur GNSS double bande et quatre constellations intégré. De plus, il fournit le roulis, le tangage, le cap, le pilonnement et un positionnement GNSS au centimètre près.
Le capteur Ellipse-N convient aux environnements dynamiques et aux conditions GNSS difficiles. De plus, il fonctionne efficacement dans des applications moins dynamiques utilisant le cap magnétique.
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Quelle est la différence entre AHRS et INS ?
La principale différence entre un Attitude and Heading Reference System (AHRS) et un Inertial Navigation System (INS) réside dans leur fonctionnalité et l'étendue des données qu'ils fournissent.
Un AHRS fournit des informations d'orientation, en particulier l'attitude (tangage, roulis) et le cap (lacet) d'un véhicule ou d'un appareil. Il utilise généralement une combinaison de capteurs, notamment des gyroscopes, des accéléromètres et des magnétomètres, pour calculer et stabiliser l'orientation. L'AHRS fournit la position angulaire sur trois axes (tangage, roulis et lacet), ce qui permet à un système de comprendre son orientation dans l'espace. Il est souvent utilisé dans l'aviation, les UAV, la robotique et les systèmes marins pour fournir des données d'attitude et de cap précises, ce qui est essentiel pour le contrôle et la stabilisation du véhicule.
Un INS fournit non seulement des données d'orientation (comme un AHRS), mais suit également la position, la vitesse et l'accélération d'un véhicule dans le temps. Il utilise des capteurs inertiels pour estimer le mouvement dans l'espace 3D sans dépendre de références externes comme le GNSS. Il combine les capteurs présents dans les AHRS (gyroscopes, accéléromètres) mais peut également inclure des algorithmes plus avancés pour le suivi de la position et de la vitesse, souvent en s'intégrant à des données externes comme le GNSS pour une précision accrue.
En résumé, l'AHRS se concentre sur l'orientation (attitude et cap), tandis que l'INS fournit une suite complète de données de navigation, y compris la position, la vitesse et l'orientation.
Quelle est la différence entre une IMU et un INS ?
La différence entre une unité de mesure inertielle (IMU) et un système de navigation inertielle (INS) réside dans leur fonctionnalité et leur complexité.
Une IMU unité de mesure inertielle) fournit des données brutes sur l'accélération linéaire et la vitesse angulaire du véhicule, mesurées par des accéléromètres et des gyroscopes. Elle fournit des informations sur le roulis, le tangage, le lacet et le mouvement, mais ne calcule pas les données de position ou de navigation. IMU spécialement conçue pour transmettre des données essentielles sur le mouvement et l'orientation à des fins de traitement externe afin de déterminer la position ou la vitesse.
D'autre part, un INS système de navigation inertielle) combine IMU avec des algorithmes avancés pour calculer la position, la vitesse et l'orientation d'un véhicule au fil du temps. Il intègre des algorithmes de navigation tels que le filtrage de Kalman pour la fusion et l'intégration des capteurs. Un INS des données de navigation en temps réel, notamment la position, la vitesse et l'orientation, sans dépendre de systèmes de positionnement externes tels que GNSS.
Ce système de navigation est généralement utilisé dans des applications qui nécessitent des solutions de navigation complètes, en particulier dans des environnements GNSS, tels que les drones militaires, les navires et les sous-marins.
Quelle est la différence entre GNSS et GPS ?
Le GNSS signifie Système Mondial de Navigation par Satellite et le GPS signifie Système de Positionnement Global. Ces termes sont souvent employés indifféremment, mais ils désignent des concepts distincts au sein des systèmes de navigation par satellite.
Le GNSS est un terme générique désignant l'ensemble des systèmes de navigation par satellite, tandis que le GPS fait spécifiquement référence au système américain. Il inclut plusieurs systèmes qui offrent une couverture mondiale plus complète, alors que le GPS n'est qu'un de ces systèmes.
Vous bénéficiez d'une précision et d'une fiabilité accrues avec GNSS, en intégrant les données de plusieurs systèmes, alors que GPS seul peut avoir des limitations en fonction de la disponibilité des satellites et des conditions environnementales.
