Un cadre de référence est un système de coordonnées utilisé pour mesurer les positions, les vitesses et les accélérations des objets. Il fournit un point de référence fixe ou mobile, permettant aux ingénieurs et aux scientifiques de décrire les mouvements de manière cohérente. Différentes applications utilisent différents cadres de référence en fonction de la perspective requise.
Types de cadres de référence
Pour comprendre le mouvement et la navigation, il faut définir le bon cadre de référence. La sélection du cadre de référence approprié garantit un suivi précis des mouvements dans diverses applications.
Cadre de référence inertiel
Un référentiel inertiel reste à vitesse constante, ce qui signifie qu'il est soit au repos, soit en mouvement sans accélération. Les ingénieurs utilisent ce référentiel en physique et en navigation. Dans l'espace, les satellites orbitent autour de la Terre dans un cadre inertiel où les lois de Newton s'appliquent sans forces extérieures. En mer, le système de navigation d'un navire utilise un cadre inertiel pour calculer sa trajectoire en eaux libres.
Cadre centré et fixé sur la terre (ECEF)
Ce cadre tourne avec la Terre, ce qui le rend utile pour les applications GPS et de géolocalisation. Il définit les positions en utilisant les axes X, Y et Z centrés sur le noyau de la Terre. Par exemple, un récepteur GNSS installé sur une voiture calcule sa position dans le cadre ECEF pour fournir une navigation en temps réel. Il en va de même lorsque le système de gestion de vol d'un avion détermine sa position par rapport à la surface de la Terre à l'aide des coordonnées ECEF.
Cadre nord-est-bas (NED)
Les préprofessionnels utilisent le cadre NED comme système de coordonnées locales pour les véhicules opérant près de la surface de la Terre. Ce cadre s'aligne sur les directions géographiques du nord, de l'est et du bas. L'utilisation des coordonnées NED par un drone garantit le maintien d'un positionnement précis lors de l'ajustement de la trajectoire de vol. Un exemple analogue est celui d'un sous-marin, qui utilise la NED pour suivre ses mouvements afin de maintenir une navigation sous-marine précise.
Cadre de la carrosserie
Le cadre de la carrosserie se déplace en même temps qu'un objet, en s'alignant généralement sur sa structure. Les ingénieurs utilisent ce cadre pour calculer la dynamique et contrôler les mouvements. Le pilote automatique d'un avion de chasse, par exemple, stabilise son orientation à l'aide de son propre cadre corporel. Un bras robotisé, par exemple, calcule les mouvements de ses articulations par rapport à son cadre corporel.
Les cadres de référence aident à définir le mouvement, garantissant une navigation, un contrôle et un suivi précis dans les applications aérospatiales, marines et robotiques.
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