Navigation inertielle pour les UAV de défense

Nos solutions sont parfaitement adaptées à l'intégration avec différents types d'UAV de défense, offrant une polyvalence et une adaptabilité pour différents besoins opérationnels. Nos capteurs de mouvement et de navigation apportent une détection tactique à vos systèmes sans compromis sur le SWaP-C ! Ils sont particulièrement adaptés à une utilisation par les intégrateurs.

Pour les UAV qui dépendent du GNSS, nos récepteurs GNSS à double antenne offrent une précision exceptionnelle. Ceci est bénéfique pour la navigation de surface et facilite la transition entre la navigation aérienne et terrestre. De plus, tous les capteurs prennent en charge divers protocoles de communication tels que RS-232, CAN et Ethernet, permettant une intégration transparente avec les systèmes UAV.

Enfin, il est possible d'intégrer des solutions de positionnement externes telles que DVL, ou d'autres aides à la navigation pour fournir des données précises de roulis, de tangage, de cap et d'altitude. Cela améliore la navigation dans les environnements où les signaux GNSS peuvent être faibles ou indisponibles.

Chez SBG Systems, garantir les normes de qualité les plus élevées pour nos centrales de mesure inertielle (IMU) implique un processus méticuleux. Nous commençons par la sélection optimale de composants MEMS haut de gamme, en nous concentrant sur des accéléromètres et des gyroscopes fiables qui répondent à nos exigences de qualité strictes. Nos IMU sont logées dans des boîtiers robustes conçus pour résister aux vibrations et aux conditions environnementales, garantissant ainsi la durabilité et les performances.

Notre processus d'étalonnage automatisé implique une table à 2 axes et couvre des plages de température de -40°C à 85°C. Cet étalonnage compense divers facteurs, notamment les biais, les effets inter-axes, le défaut d'alignement, les facteurs d'échelle et les non-linéarités des accéléromètres et des gyroscopes, garantissant ainsi des performances constantes dans toutes les conditions météorologiques.

Notre processus de qualification implique en outre un contrôle interne strict pour garantir que seuls les capteurs répondant à nos spécifications poursuivent la production. Chaque IMU est accompagnée d'un rapport d'étalonnage détaillé et est garantie deux ans. Cette approche rigoureuse garantit une qualité, une fiabilité et des performances constantes dans le temps, offrant ainsi des IMU supérieures pour la défense et d'autres applications critiques.

Nous effectuons également des tests environnementaux et d'endurance approfondis pour garantir la fiabilité. Certains de nos capteurs répondent à plusieurs normes MIL-STD, garantissant la résistance aux chocs, aux vibrations et aux conditions extrêmes.

Le contrôle des délais de sortie dans les opérations 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 aspect important dans les applications de contrôle en temps réel, où une latence de sortie plus élevée pourrait dégrader les performances des boucles de contrôle. Notre logiciel embarqué INS a été conçu pour minimiser la latence de sortie : une fois que les données des capteurs sont échantillonnées, le Filtre de Kalman étendu (EKF) effectue des calculs faibles et à temps constant avant que les sorties ne soient générées. Généralement, le délai de sortie observé est inférieur à une milliseconde.

Le temps de latence du traitement doit être ajouté au temps de latence de la transmission des données si vous souhaitez obtenir le délai total. Ce temps de latence de transmission varie d'une interface à l'autre. Par exemple, un message de 50 octets envoyé sur une interface UART à 115200 bps prendra 4 ms pour une transmission complète. Envisagez des débits en bauds plus élevés pour minimiser la latence de sortie.

PNT signifie Positionnement, Navigation et Synchronisation (Timing) — les trois piliers fondamentaux qui permettent tout système moderne de navigation ou de coordination, que ce soit dans l'aérospatiale, la défense, le maritime, les véhicules autonomes ou les infrastructures critiques.

Voici une ventilation claire :

1. Positionnement

Cela répond à la question : “Où suis-je ?”
Il fournit des coordonnées géographiques précises (latitude, longitude, altitude). Généralement dérivé du GNSS (GPS, Galileo, GLONASS, BeiDou) ou de l'INS lorsque le GNSS n'est pas disponible.

Essentiel pour le suivi, le guidage, la cartographie et la connaissance de la situation.

2. Navigation

Cela répond à la question : “Comment me déplacer de A à B ?”
Cela implique de déterminer la direction, la vitesse et la trajectoire pour atteindre une destination en toute sécurité et efficacement. Cela comprend la vélocité, le cap et l'attitude (roulis, tangage, lacet).

Souvent réalisé à l'aide d'IMU/INS, d'algorithmes de fusion de capteurs, d'odométrie ou de navigation basée sur le GNSS.

3. Synchronisation (Timing)

Cela répond à la question : “Quelle heure est-il, précisément ?”
Un temps précis et synchronisé est essentiel pour la coordination des systèmes et des signaux. Une synchronisation de haute précision sous-tend les réseaux de communication, les systèmes militaires, les réseaux électriques et le GNSS lui-même.

Même des erreurs de l'ordre de la microseconde peuvent provoquer des défaillances dans les communications, les liaisons de données ou la géolocalisation.

Pourquoi le PNT est-il important ?

Le PNT est au cœur de tout système autonome ou guidé moderne — qu'il s'agisse de missiles, d'UAV, de véhicules, d'USV, d'AUV ou même de réseaux de téléphonie cellulaire. Lorsque le GNSS est dégradé ou indisponible, les systèmes inertiels (IMU/INS) deviennent l'épine dorsale d'un PNT résilient.

Les Unités de Mesure Inertielle (IMU) sont des dispositifs sophistiqués qui mesurent et fournissent des données sur la force spécifique d'un corps, sa vitesse angulaire, et parfois l'orientation de son champ magnétique. Les IMU constituent des éléments essentiels dans diverses applications, notamment la navigation, la robotique et le suivi de mouvement. Voici un aperçu plus détaillé de leurs principales caractéristiques et fonctions :

• Accéléromètres : Mesurent l’accélération linéaire le long d’un ou plusieurs axes. Ils fournissent des données sur la vitesse à laquelle un objet accélère ou ralentit et peuvent détecter les changements de mouvement ou de position.
• Gyroscopes: Mesurent la vitesse angulaire, ou le taux de rotation autour d'un axe spécifique. Ils aident à déterminer les changements d'orientation, permettant aux dispositifs de maintenir leur position par rapport à un référentiel.
• Magnétomètres (en option) : Certaines IMU intègrent des magnétomètres, qui mesurent l'intensité et la direction des champs magnétiques. Ces données permettent de déterminer l'orientation de l'appareil par rapport au champ magnétique terrestre, améliorant ainsi la précision de la navigation.

Les IMU fournissent des données continues sur le mouvement d'un objet, ce qui permet de suivre en temps réel sa position et son orientation. Ces informations sont essentielles pour des applications telles que les drones, les véhicules et la robotique.

Dans des applications telles que les nacelles de caméra ou les UAV, les IMU aident à stabiliser les mouvements en compensant les mouvements ou vibrations indésirables, ce qui permet des opérations plus fluides.

La navigation à l'estime en aviation est une méthode de navigation traditionnelle qui estime la position actuelle d'un aéronef en projetant sa dernière position connue vers l'avant en utilisant des paramètres mesurés ou supposés tels que le cap, la vitesse anémométrique, le temps et les facteurs environnementaux comme le vent.

Au lieu de s'appuyer sur des références externes—telles que les radiobalises, les satellites GNSS ou les repères visuels—, la navigation à l'estime utilise les propres informations de mouvement de l'aéronef pour calculer où il devrait se trouver maintenant par rapport à son point de départ. Le pilote ou le système de navigation embarqué commence avec un point de repère connu, puis applique le cap vrai et la vitesse anémométrique réelle de l'aéronef sur un intervalle de temps donné pour calculer une nouvelle position estimée.

Cependant, comme l'aéronef se déplace dans une masse d'air affectée par le vent, le calcul doit intégrer la direction et la vitesse du vent ; sinon, la trajectoire calculée s'écartera de la trajectoire réelle.

Dans l'aviation moderne, les systèmes de navigation inertielle améliorent le cheminement à l'estime en utilisant des accéléromètres et des gyroscopes pour mesurer les accélérations linéaires et les vitesses de rotation, intégrant continuellement ces mesures pour estimer la vitesse, l'attitude et la position. Bien que ce cheminement à l'estime inertiel améliore considérablement l'indépendance vis-à-vis des signaux externes, il accumule néanmoins des erreurs au fil du temps en raison des biais des capteurs et du bruit. Pour cette raison, le cheminement à l'estime basé sur l'INS est souvent associé au GNSS ou à d'autres sources d'aide pour limiter la dérive et maintenir une précision à long terme.

Malgré ces limitations, la navigation à l'estime reste essentielle pour assurer la continuité de la navigation pendant les pannes GNSS, les missions de silence radio ou les opérations dans des environnements où les références externes ne sont pas fiables ou refusées.