Découvrez nos solutions pour les manœuvres hautement dynamiques ↓
Plage de l’accéléromètre
La plage de mesure d’un accéléromètre définit l’accélération maximale mesurable qu’un capteur peut enregistrer avec précision sans saturer. Les fabricants spécifient ce paramètre sous la forme d’une valeur de pleine échelle symétrique, telle que ±2 g, ±8 g, ±16 g, ±50 g ou ±100 g, où 1 g = 9,80665 m/s². La plage sélectionnée détermine l’accélération d’entrée maximale tout en influençant directement la résolution de mesure, la quantification et les performances en matière de bruit.
Un accéléromètre convertit le déplacement de la masse d'épreuve en un signal de sortie numérique à l'aide d'un convertisseur analogique-numérique (CAN). Pour un CAN à N bits, le pas de quantification théorique est
où correspond à la plage positive à pleine échelle. L'augmentation de la plage de mesure élargit le bit le moins significatif (LSB), ce qui réduit la résolution théorique du capteur. Bien que les capteurs modernes capteurs inertiels Bien qu'ils maintiennent généralement une résolution numérique constante en adaptant le gain interne, la densité de bruit effective augmente généralement lorsque les plages de mesure sont plus étendues.
Le choix d'une plage insuffisante entraîne une saturation de la sortie chaque fois que
empêchant ainsi le capteur de refléter l'accélération réelle. La saturation entraîne un écrêtage et fausse l'intégration inertielle. Cela dégrade rapidement l'estimation de la vitesse et de la position dans un INS. À l'inverse, le choix d'une plage trop large réduit la sensibilité aux faibles accélérations. Cela diminue le rapport signal/bruit (SNR), en particulier lors de mesures quasi-statiques.
La dynamique dans les applications concrètes
La plage optimale d’un accéléromètre dépend de la dynamique attendue de l’application. La topographie de précision, la cartographie mobile et les plates-formes maritimes stabilisées privilégient généralement un faible niveau de bruit. Ces systèmes fonctionnent avec des plages modérées, généralement comprises entre ±2 g et ±8 g. Les plates-formes à forte dynamique nécessitent des plages plus larges pour éviter la saturation lors de manœuvres brusques. On peut citer comme exemples les missiles, les munitions vagabondes, les drones de course, les lanceurs et les systèmes de surveillance des impacts.
En navigation inertielle, la plage de mesure de l’accéléromètre ne doit jamais être considérée isolément. Elle doit être évaluée conjointement avec l’instabilité de biais, la précision du facteur d’échelle et la bande passante. Parmi les autres paramètres critiques figurent l’erreur de rectification des vibrations (VRE), la fréquence d’échantillonnage et la densité de bruit. Une plage de mesure correctement choisie garantit que le capteur reste dans sa zone de fonctionnement linéaire. Cela optimise la fidélité des mesures et améliore l’estimation de l’attitude. En fin de compte, cela renforce la précision de la navigation à l’estime et INS globale INS dans des environnements opérationnels exigeants.
