Les signaux GNSS sont la pierre angulaire de la navigation aérienne moderne — mais avec les risques croissants de brouillage et d'usurpation (spoofing), se fier uniquement au GNSS n'est plus sûr. La question clé dans l'industrie de la navigation n'est plus de savoir comment un système fonctionne avec le RTK ou dans des environnements urbains difficiles, mais plutôt : jusqu'où pouvez-vous voler — et avec quelle précision — lorsque le GNSS est indisponible ?
Répondre à cette question exige bien plus qu'un simple test. Cela nécessite des évaluations répétées, contrôlées et statistiquement significatives.
Fournir un rapport de test de performance d'un système de navigation inertielle (INS) dans des conditions de déni de GNSS ne consiste pas à produire un joli graphique ou un chiffre unique impressionnant, souvent exprimé en « pourcentage de la distance parcourue ». Il s'agit de démontrer des performances réelles dans des scénarios réels — les mêmes conditions que nos clients rencontrent sur le terrain. C'est pourquoi, chez SBG Systems, nous avons choisi d'élaborer un rapport de navigation à l'estime (Dead Reckoning) aérienne de type qualification plutôt qu'une simple démonstration « triée sur le volet ».
Les résultats présentés dans notre rapport sont basés sur un ensemble de données statistiques concis mais significatif. Nous avons analysé de multiples pertes de signal et en avons tiré des statistiques pour offrir une image représentative des performances réelles. Un résultat optimal pourrait se produire une fois sur trois essais — ou une fois sur dix mille. Ne publier que ce résultat serait tout simplement trompeur.
Ce court article explique pourquoi cette approche est importante et ce que vous devriez rechercher lors de l'interprétation d'un rapport de test en conditions de déni de GNSS. L'objectif est de vous aider à prendre des décisions éclairées lors de la sélection de la solution adaptée à votre application.
Pourquoi ne pas montrer une seule panne GNSS comme tout le monde ?
En réalité, la navigation des UAV en environnement GNSS dégradé avec l'aide des données aérodynamiques n'est pas une mince affaire. Les conditions environnementales sont très importantes à prendre en compte.
Voici quelques raisons pour lesquelles se fier à une seule coupure idéale donne une image trompeuse :
Flux d'air stable = meilleur cas : Lorsque le flux d'air autour de l'aéronef est stable, l'environnement dynamique est régulier, et l'INS se comporte mieux. Mais cela ne reflète pas toutes les missions.
Pas de vibrations = meilleur cas : Les vibrations dégradent la stabilité des capteurs inertiels et l'estimation des biais. Un vol à faibles vibrations ou un système bien amorti est beaucoup plus facile.
Les boucles et les virages masquent naturellement la dérive de cap : Les virages compensent la dérive de cap et améliorent artificiellement l'erreur de position. Cela rend également les chiffres impressionnants. Certes, c'est impressionnant… mais la performance en vol droit reste inconnue. Les accélérations et les rotations aident à estimer les biais. Dans une mission en ligne droite, l'INS a un travail plus difficile – mais c'est précisément là que la performance compte pour de nombreux clients et c'est ce qui fait la différence entre les INS.
La température compte – beaucoup : Les changements de température modifient les biais des capteurs, les facteurs d'échelle et les caractéristiques de bruit. Dans des conditions de température contrôlée ou constante, l'INS fonctionne dans sa zone de confort, donnant une vision trop optimiste. Mais les missions réelles impliquent : des transitions rapides de température (du décollage à l'altitude), de l'air froid et raréfié à haute altitude, des environnements chauds près des moteurs.
Qu'obtenez-vous lorsque toutes les conditions sont réunies ?
Quand toutes les conditions sont enfin réunies — vibrations parfaitement amorties, flux d'air régulier, température stable — l'INS délivre le meilleur de ses performances. Le genre de performance qui laisse les ingénieurs perplexes, se demandant comment la reproduire… et qui fait la joie de nos clients : Ellipse, avec son IMU de grade industriel, se comporte comme un INS de grade tactique, avec une dérive de seulement 0,56 % de la distance parcourue — soit environ 30 m sur 5 km. Ekinox Micro repousse les limites, réduisant la dérive à 0,13 % DT, soit environ 7,2 m. Et Apogee ? Il dérive à peine de 2 m sur les mêmes 5 km.
Comment interpréter un rapport de test en environnement GNSS denied ?
Lors de l'évaluation des performances de navigation à l'estime, ne commencez pas par les chiffres d'erreur finaux, mais par la trajectoire.
Voici une analyse guidée en 6 étapes à suivre :
1 – Vérifiez d'abord la trajectoire
La géométrie du vol définit si le test est difficile ou artificiellement facile. De nombreux « tests marketing » utilisent : des boucles courtes, des parcours en anneau ou des segments de demi-tour répétés. Ces trajectoires compensent les erreurs inertielles et donnent une performance irréalistement bonne.
2 – Vérifiez le nombre de coupures
Une seule coupure est un échantillon. Elle peut sembler excellente – ou terrible – par pur hasard.
3 – Examinez la durée de la coupure, et pas seulement la distance parcourue et la vitesse
Un rapport qui ne montre que des coupures de 10 à 20 secondes ne vous dit rien sur le comportement de l'INS pendant une coupure GNSS plus longue.
4 – Examinez la manière dont l'erreur est rapportée
Certaines spécifications ne présentent qu'une erreur moyenne, ce qui peut être trompeur et ne pas être réellement représentatif des performances en conditions réelles. Les évaluations plus significatives se concentrent généralement sur l'erreur en fin de coupure, qui reflète la dérive réelle accumulée pendant une coupure GNSS ou dans un environnement dégradé. Il est également important de vérifier si l'erreur est exprimée par axe et si elle utilise le RMS ou une autre mesure statistique. Idéalement, l'évolution complète de l'erreur au fil du temps devrait être fournie, offrant une vue complète du comportement du système tout au long de la période de coupure, plutôt que de se fier à une seule valeur résumée.
5 – Recherchez les conditions environnementales (rarement mentionnées, mais cruciales)
La performance de l'INS est sensible aux perturbations réelles : vibrations, gradients de température, distorsions du flux d'air et conditions magnétiques variables (pour les systèmes assistés par magnétomètre).
6 – Vérifiez la forme de la courbe d'erreur de l'INS. Elle doit présenter une croissance linéaire ou exponentielle — et non un comportement sinusoïdal.
Les courbes jaune et bleue sont représentatives de la dérive normale de l'INS lorsque la plateforme se déplace en ligne droite sans GNSS. L'erreur augmente régulièrement avec le temps, de manière linéaire ou exponentielle, ce qui est attendu. Au contraire, la courbe verte (forme) n'est pas représentative de la dérive typique de l'INS. Une erreur qui croît au début (linéaire ou exponentielle), puis forme une »bosse » et commence à diminuer indique que la trajectoire n'est pas droite.
Ce schéma révèle qu'un virage ou un changement de direction s'est produit, ce qui entraîne l'annulation partielle de l'erreur au lieu d'augmenter de façon monotone.
Comment établissons-nous la confiance avec nos clients ?
La transparence est au cœur de notre approche. Nous établissons la confiance avec nos clients grâce à des tests rigoureux et à des rapports de performance honnêtes. Au lieu de présenter des scénarios idéaux, nous qualifions nos solutions dans des conditions réalistes et exigeantes et partageons des résultats statistiquement représentatifs — et surtout, nous mettons ces résultats directement à la disposition de nos clients. Cela donne à nos clients la possibilité de fonder leurs décisions sur ce qui se passe réellement sur le terrain, et non sur ce qui ne fonctionne que dans des conditions parfaites.
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