Voiture de course électrique Formula Student
L'équipe TUfast équipe sa voiture de course électrique avec l'INS/GNSS miniature Ellipse2-N pour l'analyse de la dynamique.
“L'Ellipse-N a été un facteur très décisif dans le succès de notre voiture 2018 (1ère place à l'autocross au Royaume-Uni, en Allemagne et en Espagne ; 1ère place au classement général en Australie).” | Alexandre K., Vehicle Dynamics TU FAST Team
TUfast à la Formula Student Electric
La Formula SAE a été fondée en 1979 par des professeurs aux États-Unis et est arrivée en Europe en 1999. Le projet vise à permettre aux étudiants de se mettre au défi, de tester leurs capacités et d'apprendre à travailler sur un projet énorme en équipe.
La compétition a accueilli la catégorie électrique il y a quelques années et TUfast participe avec sa voiture électrique nommée “eb018” qui intègre l'Ellipse2-N, un système de navigation inertielle miniature de SBG Systems.
Dynamique du véhicule
L'INS/GNSS Ellipse-N a été installé sur l'eb018. La vitesse de l'IMU et du GPS sont les principales sources du filtre que l'équipe a utilisé pour estimer l'état du véhicule (vitesse, angle de glissement, accélérations X et Y et vitesse de lacet).
Cet état a ensuite été comparé à un état souhaité pour générer la commande de chaque moteur. L'Ellipse2-N a donc été un facteur très décisif dans le succès de la voiture TUfast 2018 (1ère place à l'autocross au Royaume-Uni, en Allemagne et en Espagne ; 1ère place au classement général en Australie).
Analyse des pneus
Les positions GPS ont été largement utilisées pour l'analyse. L'équipe a généré de nombreuses cartes pour comprendre plus intuitivement tous les phénomènes influençant les performances du eb018. Un exemple très instructif est la carte de la piste ci-dessous. Elle montre un facteur de correction interne dans notre filtre de Kalman.
Nous constatons grâce à cela que notre modèle de pneu surestime les forces longitudinales (bleu/vert dans les lignes droites) et offre une estimation plutôt bonne des forces latérales (orange/jaune dans les virages).
Utilisation de l'Ellipse-N dans la voiture de 2019
L'Ellipse et son logiciel étaient formidables à utiliser et faciles à configurer. La documentation contient tout ce dont nous avions besoin pour démarrer et développer l'interface avec notre système.
Les données fournies par l'Ellipse sont précises et ont montré à certains moments moins de 10 cm d'erreur sur des trajets de plus de 1 km. Nous sommes très satisfaits de ce produit, explique Alexandre Kopp, responsable de la dynamique des véhicules chez TUfast Team.
Sur eb019, nous exploiterons encore plus le potentiel de l'Ellipse2-N. Nous utiliserons 2 filtres de Kalman ; un pour l'état principal (comme sur eb018) ; et un second pour filtrer les capteurs et les données alimentant le modèle physique du filtre principal.
Le filtre principal sera également amélioré grâce à une estimation de la position et du cap. L'Ellipse2-N reste donc le capteur le plus important de notre voiture pour l'estimation de l'état. Son filtre de Kalman intégré sera particulièrement utile sur eb019 avec des estimations précises des angles de roulis, de tangage et de lacet.
Ces trois éléments sont nécessaires pour les calculs des forces aérodynamiques.
Ellipse-N
Ellipse-N est un système de navigation inertielle (INS) RTK compact et performant avec un récepteur GNSS double bande et quatre constellations intégré. Il fournit le roulis, le tangage, le cap et le pilonnement, ainsi qu'une position GNSS centimétrique.
Le capteur Ellipse-N est idéal pour les environnements dynamiques et les conditions GNSS difficiles, mais il peut également fonctionner dans des applications moins dynamiques avec un cap magnétique.
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Bienvenue dans notre section FAQ ! Vous trouverez ici les réponses aux questions les plus fréquemment posées sur les applications que nous présentons. Si vous ne trouvez pas ce que vous cherchez, n'hésitez pas à nous contacter directement !
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.
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.
L'INS accepte-t-il les entrées de capteurs d'aide externes ?
Les systèmes de navigation inertielle de notre société acceptent les entrées de capteurs d'aide externes, tels que les capteurs de données aériennes, les magnétomètres, les odomètres, le DVL et autres.
Cette intégration rend l'INS très polyvalent et fiable, en particulier dans les environnements où le GNSS est inaccessible.
Ces capteurs externes améliorent les performances globales et la précision de l'INS en fournissant des données complémentaires.
