Fusion de capteurs

Retour au glossaire

La fusion de capteurs est le processus consistant à combiner les mesures provenant de plusieurs capteurs hétérogènes afin d’estimer l’état d’un système avec une précision, une fiabilité et une robustesse supérieures à celles que peut offrir un capteur pris isolément. En navigation inertielle, la fusion de capteurs intègre les données provenant d’IMU, GNSS , de magnétomètres, d’odomètres, de DVL, de caméras, de LiDAR et d’autres capteurs auxiliaires afin d’estimer en continu la position, la vitesse et l’attitude.

Chaque capteur présente des atouts et des limites qui lui sont propres. Les gyroscopes et accéléromètres MEMS fournissent des mesures de mouvement à haut débit avec une excellente stabilité à court terme, mais accumulent des biais et des dérives au fil du temps en raison de la navigation à l’estime. À l’inverse, GNSS une position et une vitesse absolues sans dérive à long terme, mais souffre de blocage de signal, de trajets multiples, d’interférences et de taux de mise à jour limités. La fusion de capteurs exploite ces caractéristiques complémentaires pour produire une solution qui reste précise dans des conditions dynamiques et difficiles.

Les algorithmes modernes de fusion de capteurs s’appuient principalement sur des techniques d’estimation bayésiennes. Le filtre de Kalman étendu (EKF) est la norme industrielle pour les systèmes de navigation non linéaires. L’EKF propage la solution inertielle à l’aide de IMU à haute fréquence. Il corrige en continu les erreurs accumulées à l’aide d’observations externes. Cette approche garantit une navigation précise et stable dans le temps. D’autres algorithmes mettent en œuvre l’optimisation par graphes de facteurs, des filtres à particules ou des algorithmes de lissage. Le choix de l’algorithme dépend des exigences de l’application, des ressources de calcul et de la complexité du système.

INS haute performance intègrentINS les données inertelles aux mesures des capteurs externes. Ils assurent une transition transparente entre le fonctionnement GNSS et le fonctionnementGNSS. Le filtre de navigation estime l’état de la plate-forme en temps réel. Il estime également les biais des capteurs, les facteurs d’échelle et d’autres sources d’erreurs stochastiques. Ces corrections améliorent considérablement la précision à long terme, la stabilité et l’intégrité du système.

La fusion de capteurs est utilisée dans les domaines de l’aérospatiale, de la défense, de la marine, de la topographie, de la robotique et de l’automobile. En combinant les mesures de capteurs complémentaires, elle améliore la précision et la robustesse. Elle renforce également la connaissance de la situation dans des environnements difficiles. Ainsi, les systèmes conservent un positionnement fiable lorsque les capteurs individuels ne peuvent pas, à eux seuls, répondre aux exigences de performance.