Système compact de navigation inertielle 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 les 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 à des 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 de renforcer la sécurité des opérateurs de TOTAL.
Fusion de données provenant de capteurs multiples
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 que le robot glisse lorsqu'il tourne. Ce type de véhicule rend la précision de l'odométrie particulièrement mauvaise. La centrale inertielle est donc indispensable pour calculer le cap. Le roulis et le tangage sont obtenus à partir de l'Ellipse-A et entièrement confiés.
Atteindre la position au niveau du centimètre
Déjà satisfait des produits de 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. " Il offre de très bonnes performances en matière de tangage et de roulis grâce à des gyroscopes à faible dérive", explique 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 matière de tangage et de roulis grâce à des gyroscopes à faible dérive ", a déclaré M. Merriaux.
Ellipse-A
Ellipse-A est un système de référence d'attitude et de cap(AHRS) abordable et très performant. Il intègre une procédure d'étalonnage magnétique de premier ordre pour un cap optimal et convient aux applications peu ou moyennement dynamiques. Il intègre une procédure d'étalonnage magnétique de premier ordre pour un cap optimal et convient aux applications faiblement à moyennement dynamiques.
Étalonné en usine de -40°C à 85°C, ce robuste capteur de mouvement inertiel fournit des données sur le roulis, le tangage, le cap et le louvoiement.
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Quelle est la différence entre l'AHRS et l'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.
L'AHRS fournit des informations sur l'orientation, c'est-à-dire l'attitudetangage, 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 axestangage, roulis et lacet), ce qui permet à un système de comprendre son orientation dans l'espace. Il est souvent utilisé dans l'aviation, les drones, la robotique et les systèmes marins pour fournir des données précises sur l'attitude et le cap, ce qui est essentiel pour le contrôle et la stabilisation du véhicule.
Un INS ne fournit pas 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 que l'on trouve dans les 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 plus grande précision.
En résumé, l'AHRS se concentre sur l'orientation (attitude et cap), tandis que l'INS fournit un ensemble complet de données de navigation, y compris la position, la vitesse et l'orientation.
Qu'est-ce que le positionnement ponctuel précis ?
Le positionnement ponctuel précis (PPP) est une technique de navigation par satellite qui offre un positionnement de haute précision en corrigeant les erreurs du signal satellite. Contrairement aux méthodes GNSS traditionnelles, qui reposent souvent sur des stations de référence au sol (comme dans le cas du RTK), le PPP utilise des données satellitaires globales et des algorithmes avancés pour fournir des informations de localisation précises.
Le PPP fonctionne partout dans le monde sans qu'il soit nécessaire de disposer de stations de référence locales. Il convient donc aux applications dans des environnements éloignés ou difficiles où il n'y a pas d'infrastructure au sol. En utilisant des données précises sur l'orbite et l'horloge des satellites, ainsi que des corrections pour les effets atmosphériques et les trajets multiples, le PPP minimise les erreurs GNSS courantes et peut atteindre une précision de l'ordre du centimètre.
Si le PPP peut être utilisé pour le positionnement post-traitement, qui implique l'analyse a posteriori des données collectées, il peut également fournir des solutions de positionnement en temps réel. Le PPP en temps réel (RTPPP) est de plus en plus disponible et permet aux utilisateurs de recevoir des corrections et de déterminer leur position en temps réel.