La navigation aérienne désigne les techniques et technologies utilisées pour déterminer la position et la trajectoire d'un aéronef en vol. Une navigation efficace permet à un aéronef d'atteindre sa destination en toute sécurité et avec efficacité. Voici quelques composants et méthodes clés de la navigation aérienne : Systèmes de navigation inertielleINS, systèmes de navigation globale par satellite (GNSS), etc. Nous avons préparé pour vous un test aérien complet.
SBG Systems a une culture de l'innovation. Aussi, lorsque l'idée d'un vol intensif a été formulée pour évaluer les performances de nos Ellipse et Quanta Micro dans des conditions réelles, il n'y a pas eu d'hésitation. Il a fallu du temps et des ressources pour réaliser ces tests, mais le résultat en valait la peine. Un grand merci à Apache aviation pour son aide dans ce projet.
Les systèmes de navigation inertielleINS jouent un rôle crucial en fournissant des informations de positionnement et de navigation précises pour les applications de navigation aérienne. Nous les avons testés dans des conditions réelles afin d'évaluer leur fiabilité.
Une campagne d'essais exceptionnelle en navigation aéroportée
Outre la complexité de la mise en œuvre des essais aéronautiques (réglementation, exiguïté des locaux, etc.), ces essais sont particulièrement exceptionnels car ils nous ont permis de répondre à certaines questions que peu de fabricants d'INS ont eu l'occasion de tester en conditions réelles :
- Notre objectif initial était d'enrichir notre base de données de tests, en mettant l'accent sur l'amélioration continue de nos algorithmes. De nombreux tests sont généralement effectués dans un environnement "2D" (par exemple, voitures, bateaux), tandis que les tests "3D" sont relativement rares.
- Les clients ayant des applications aérospatiales fournissent rarement des données car elles sont souvent confidentielles.
- Une autre question à laquelle nous avons cherché à répondre était la validation de la robustesse de nos algorithmes dans des conditions dynamiques extrêmes, y compris des vibrations et des accélérations significatives dépassant 4g.
- En outre, cela nous a permis d'évaluer les performances de notre équipement dans des environnements GNSS difficiles, où il y a d'importants blocages de signaux dus à des changements brusques d'orientation ou même à des inversions complètes de l'avion (vol à l'envers).
Effet de verrouillage du cardan
Ces vols nous ont également permis de tester toutes les orientations possibles, dont certaines induisent un effet de "gimbal lock" qui pose traditionnellement des difficultés à certains algorithmes de navigation lorsque le tangage approche 90°. Bien que nos algorithmes soient conçus pour gérer ce problème à l'aide de quaternions, ils sont rarement mis à l'épreuve dans de telles conditions.
Enfin, outre les aspects de robustesse et de fonctionnalité, nous avons cherché à vérifier si les performances de navigation pouvaient être maintenues dans ces conditions extrêmes.
Il convient de noter que ces tests ont été effectués en aveugle.
Pour des raisons de sécurité, il est difficile, voire impossible, d'embarquer un ordinateur portable à bord. Avec tous les capteurs impliqués, tout a dû être configuré et revérifié avant de commencer les essais en vol.
La plate-forme d'essai devait être complètement autonome pour l'enregistrement des données, et une batterie d'une capacité suffisante était nécessaire pour toute la durée des préparatifs et des vols. Le tout devait être intégré dans des dimensions très serrées.
Configuration et plan de vol
Afin d'évaluer de manière exhaustive les performances des dispositifs INS , deux vols ont été programmés, chacun représentant différents scénarios rencontrés au cours des opérations de navigation aérienne :
- Un vol typique, avec des manœuvres peu dynamiques et des conditions de vol en palier.
- Un vol acrobatique, pour stimuler les appareils dans de nombreuses orientations et accélérations.
- Cela nous a permis de vérifier que, dans des conditions normales et difficiles, les produits offrent le niveau de performance en temps réel spécifié.
Deux produits ont été testés : Ellipse-D et Quanta Micro Un Apogee-D post-traité (PPK étroitement couplé avec traitement avant et arrière) a servi de référence pour cette évaluation. Tous ces produits se sont très bien comportés, bien mieux que l'équipe de SBG Systemsen fait.
Vol 1 : Profil de vol typique
L'objectif principal du vol 1 est d'évaluer les performances des dispositifs dans un profil de vol typique, comprenant des manœuvres dynamiques plus faibles et des conditions de vol en palier.
Ce vol fournit une base de comparaison et évalue la précision et la stabilité des dispositifs INS pendant les opérations de vol régulières.
Les données recueillies au cours de ce vol ont permis d'établir une référence pour l'évaluation de leurs performances dans des conditions plus difficiles de navigation aérienne.
Le plan de vol se compose d'une série de chiffres comme la montée, les virages standard et serrés, l'inclinaison faible, la phugoïde, les accélérations et décélérations, le tangage vers le haut et vers le bas ...
Vol 2 : Manœuvres acrobatiques
Au cours du vol 2, les dispositifs INS sont soumis à une série de manœuvres acrobatiques afin de tester leurs capacités dans des orientations et des accélérations extrêmes. Les manœuvres acrobatiques, caractérisées par des mouvements rapides et agressifs, posent des défis importants aux systèmes de navigation aéroportés.
En simulant ces conditions exigeantes, nous pouvons évaluer la robustesse et la précision des dispositifs INS dans des scénarios réels où un positionnement précis est vital.
Le plan de vol se compose d'une série de figures telles que la montée, les virages standards et serrés, l'inclinaison en creux, le phugoïde, le roulis aux ailerons, le roulis en tonneau, le roulis en 4 points, l'immelmann, le virage en S, les accélérations et décélérations, le tangage vers le haut et vers le bas ...
Appareils à l'essai
Les deux dispositifs INS choisis pour l'évaluation sont Ellipse-D et Quanta Micro Ekinox Micro est également évalué par procuration avec Quanta Micro
| Unité | Code du matériel | Révision du matériel | Numéro de série | Firmware |
|---|---|---|---|---|
| EUT#1 | ELLIPSE-D | 3.3.00 | 000043763 | 2.5.169-stable |
| EUT#2 | QUANTA-USG | 1.1.0.0 | 000042492 | 4.2.228-beta |
| Évaluation par procuration | Ekinox Micro | 0.1 | 000046860 | 5.0.1945-beta |
Bien que le matériel Ekinox Micro n'ait pas été inclus dans ce test, il s'agit d'une version robuste de Quanta Micro qui se comporte exactement de la même manière. Par conséquent, les résultats de ce test sont entièrement applicables à Ekinox Micro
Unité de référence
Apogee-D avec Qinertia PPK (PPK à couplage étroit avec traitement avant et arrière) sert de référence pour le test.
Résultats des tests
Premier test : vol typique
Deuxième test : vol acrobatique
Antenne simple ou double
Le graphique ci-dessous montre les performances en temps réel du Quanta Micro avec une seule antenne par rapport à la configuration sous-optimale à double antenne (avec différents types d'antennes).
Le début du vol est une ligne droite à faible dynamique pendant plus de 7 minutes, sans aucune manœuvre préalable à forte dynamique. Bien qu'il s'agisse de conditions optimales, la configuration à antenne unique fonctionne correctement, avec une erreur plus élevée.
Ce type de situation est clairement à l'avantage de la configuration à double antenne, capable de fournir des mesures précises, même dans des conditions de faible dynamique.
Si cette ligne droite initiale est exclue de l'analyse d'erreur, nous pouvons voir que la performance de l'antenne unique est équivalente à celle de l'antenne double.
Analyse des résultats
Comparaison des résultats d'Ellipse-D avec les spécifications
| Mesure | Valeur cible (RMS) | Valeur atteinte, vol typique (RMS) | Valeur atteinte, vol acrobatique (RMS) | Statut, sur la base d'un vol typique |
|---|---|---|---|---|
| Position horizontale | 1.2 m | 0.574 m | 0.647 m | OK |
| Altitude | 1.5 m | 1.012 m | 1.050 m | OK |
| Rouleau | 0.1° | 0.041° | 0.064° | OK |
| tangage | 0.1° | 0.041° | 0.043° | OK |
| Rubrique | 0,2° (ligne de base > 2 m) | 0.147° | 0.127° | OK |
Par ailleurs, l'Ellipse-D utilisée dans le cadre du test a affiché un niveau de performance exceptionnel, dépassant les attentes.
Si toutes nos UMI atteignent les performances spécifiées, certaines les dépassent même. Ellipse-D est un exemple de ces performances exceptionnelles, ce qui lui a valu le titre de "Best Ellipse Ever" (meilleure ellipse de tous les temps) et une place particulière sur notre étagère.
Comparaison des résultats de Quanta Micro / Ekinox Micro avec les spécifications
| Mesure | Valeur cible (RMS) | Valeur atteinte, vol typique (RMS) | Valeur atteinte, vol acrobatique (RMS) | Statut, sur la base d'un vol typique |
|---|---|---|---|---|
| Position horizontale | 1.2 m | 0.688 m | 0.689 m | OK |
| Altitude | 1.5 m | 1.204 m | 1.049 m | OK |
| Rouleau | 0.03° | 0.023° | 0.049° | OK |
| tangage | 0.03° | 0.027° | 0.036° | OK |
| Rubrique | 0.1° | 0.109° | 0.146° | OK |
Conclusion
Au cours de l'essai en vol typique, Ellipse-D et Quanta Micro / Ekinox Micro ont surpassé leurs spécifications dans des conditions de point unique en temps réel. L'essai en vol acrobatique a également révélé qu'Ellipse-D et Quanta Micro / Ekinox Micro ont fourni des performances exceptionnelles, n'ont présenté aucune erreur et se sont étroitement alignés sur les valeurs spécifiées, qui sont généralement applicables pour des conditions de vol normales.
Ces essais soulignent que les INS SBG sont des outils extrêmement fiables et précis pour les applications de navigation aérienne dans des conditions de point unique. Ils offrent constamment des performances exceptionnelles, garantissant la fiabilité dans des scénarios difficiles.