Système de navigation inertielle compact utilisé pour la navigation autonome
Autonomous navigation in autonomous robot, based on odometry fused with Ellipse-A AHRS, and corrected by LiDAR
“With this winning combination, VIKINGS team reaches a centimeter-level absolute precision (< 3 cm), a technical achievement, which has greatly contributed to their two victories.” | Mr. Merriaux
Robot autonome pour sites pétroliers et gaziers
Lancé en décembre 2013, le challenge ARGOS (Autonomous Robot for Gas and Oil Sites) est organisé par la compagnie pétrolière et gazière TOTAL avec l'Agence Nationale de la Recherche (ANR).
Il vise à faire émerger en moins de trois ans une nouvelle génération de robots autonomes capables d'effectuer des tâches d'inspection, de détecter des anomalies et de répondre aux situations d'urgence. L'objectif de ce concours est de construire un robot autonome capable de se déplacer sur les sites pétroliers et gaziers afin d'améliorer la sécurité des opérateurs de TOTAL.
Fusion de données provenant de plusieurs capteurs
Le robot VIKINGS calcule sa position grâce à la fusion de la prédiction odométrique et des données du capteur inertiel. Ces informations sont ensuite corrigées avec les données des deux LiDAR (le premier est positionné à l'avant et l'autre à l'arrière, pour un champ de vision de 360°).
Le robot est équipé de chenilles, ce qui fait qu'il glisse lorsqu'il tourne. Ce type de véhicule rend la précision de l'odométrie particulièrement mauvaise. Le système inertiel est donc essentiel pour calculer le cap. Le roulis et le tangage sont obtenus à partir de l'Ellipse-A et entièrement pris en compte.
Atteindre une position au centimètre près
Déjà satisfait des produits SBG SYSTEMS, le choix s'est naturellement porté sur le système de référence d'attitude et de cap Ellipse-A. « Il offre de très bonnes performances en tangage et en roulis grâce à des gyroscopes à faible dérive », déclare M. Merriaux.
The Ellipse-A is the second generation of miniature inertial sensors of SBG Systems. It integrates low drift gyroscopes and benefits from the experience gained in algorithms design. Industrial-grade, the Ellipse-A is factory calibrated in temperature and dynamics, ensuring data integrity from -40 to 75 ° C. With this winning combination, VIKINGS team reaches a centimeter level absolute precision (< 3 cm), a technical achievement, which has greatly contributed to their two victories.
« L'Ellipse-A offre de très bonnes performances en tangage et en roulis grâce à des gyroscopes à faible dérive » | M. Merriaux
Ellipse-A
L'Ellipse-A est un système de référence d'attitude et de cap (AHRS) abordable et de haute performance. Il intègre une procédure d'étalonnage magnétique inégalée pour un cap optimal et convient aux applications dynamiques faibles à moyennes.
Étalonné en usine de -40°C à 85°C, ce capteur de mouvement inertiel robuste fournit des données de roulis, de tangage, de cap et de pilonnement.
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Quelle est la différence entre un AHRS et un INS ?
La principale différence entre un système de référence d'attitude et de cap (AHRS) et un système de navigation inertielle (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 au fil du 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 trouvés dans AHRS (gyroscopes, accéléromètres) mais peut également inclure des algorithmes plus avancés pour le suivi de la position et de la vitesse, intégrant souvent 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.
Qu'est-ce que le Precise Point Positioning ?
Le positionnement ponctuel précis (PPP) est une technique de navigation par satellite qui offre un positionnement de haute précision en corrigeant les erreurs de signal satellite. Contrairement aux méthodes GNSS traditionnelles, qui reposent souvent sur des stations de référence au sol (comme dans le RTK), le PPP utilise des données satellites mondiales et des algorithmes avancés pour fournir des informations de localisation précises.
Le PPP fonctionne partout dans le monde sans avoir besoin de stations de référence locales. Cela le rend adapté aux applications dans des environnements éloignés ou difficiles où l'infrastructure au sol est inexistante. En utilisant des données précises sur l'orbite et l'horloge des satellites, ainsi que des corrections pour les effets atmosphériques et multitrajet, le PPP minimise les erreurs GNSS courantes et peut atteindre une précision centimétrique.
Bien que le PPP puisse être utilisé pour le positionnement post-traité, qui implique l'analyse des données collectées après coup, il peut également fournir des solutions de positionnement en temps réel. Le PPP en temps réel (RTPPP) est de plus en plus disponible, ce qui permet aux utilisateurs de recevoir des corrections et de déterminer leur position en temps réel.