Évaluation des performances de Ellipse, Quanta Micro et Ekinox Micro dans la navigation aérienne

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 inertielle (INS), systèmes de navigation globale par satellite (GNSS), etc.

La culture de l'innovation est très présente sur le site SBG Systems, aussi lorsque l'idée d'un vol intensif pour évaluer les performances de nos Ellipse et Quanta Micro en conditions réelles a été formulée, 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 inertielle (INS) jouent un rôle crucial en fournissant des informations précises sur le positionnement et la navigation 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).

 

Ces vols 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 s'approche de 90°.

Bien que nos algorithmes soient conçus pour traiter 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'emporter 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 entièrement autonome pour l'enregistrement des données, et une batterie d'une capacité suffisante était nécessaire pour toute la durée des préparatifs et des vols. Tout cela 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 lors 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 site Apogee-D post-traité (PPK étroitement couplé avec traitement avant et arrière) a servi de référence pour cette évaluation. Ils ont tous obtenu de très bons résultats, bien meilleurs que ceux de l'équipe SBG Systems.

 

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 inférieures et des conditions de vol en palier.

Ce vol fournit une base de comparaison et permet d'évaluer 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 de series de figures comme la montée, les virages standards et serrés, l'inclinaison peu profonde, la phugoïde, les accélérations et décélérations, tangage en montée et en descente ...

 

Vol 2 : Manœuvres acrobatiques

Dans le vol 2, les dispositifs INS sont soumis à une series de manœuvres acrobatiques pour tester leur capacité dans des orientations et des accélérations extrêmes. Les manœuvres acrobatiques, caractérisées par des mouvements rapides et agressifs, posent des problèmes 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 de series de figures telles que la montée, les virages standard et serrés, l'inclinaison en creux, le phugoïde, les ailerons roulis, le tonneau roulis, le 4 points roulis, l'immelmann, le virage en S, les accélérations et décélérations, tangage up and down ...

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.

		Code du matériel	Révision du matériel	Numéro de série	Version du micrologiciel
EUT#1		ELLIPSE-D-G4A3-B1	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 exact Ekinox Micro Le matériel n'a pas été inclus dans ce test, Il s'agit d'une version robuste de Quanta Micro qui se comporte exactement de la même manière que les autres. exactement le même. Par conséquent, les résultats de ce test sont entièrement applicables à Ekinox Micro.

 

Unité de référence

Apogee-D L'unité Qinertia PPK (PPK à couplage étroit avec traitement en aval et en amont) 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 site Quanta Micro avec une seule antenne par rapport à une configuration sous-optimale à deux antennes (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 haute dynamique. Bien que les conditions soient loin d'être optimales, la configuration à une seule antenne fonctionne correctement, avec une erreur plus importante.

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 constater que la performance de l'antenne unique est équivalente à celle de l'antenne double.

 

Analyse des résultats

Comparaison des résultats de Ellipse-D avec les spécifications

Mesures	Valeur cible (RMS)	Valeur atteinte en vol typique (RMS)	Valeur atteinte en vol acrobatique (RMS)	Statut - basé sur 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
roulis	0.1°	0.041 °	0.064 °	OK
tangage	0.1°	0.041 °	0.043 °	OK
cap	0,2° (ligne de base > 2 m)	0.147 °	0.127 °	OK

 

Par ailleurs, le site Ellipse-D utilisé dans le cadre du test a affiché un niveau de performance exceptionnel, dépassant les attentes.

Si toutes nos UMI répondent aux performances spécifiées, certaines les dépassent même. Ellipse-D est un exemple de ces performances exceptionnelles, ce qui lui vaut le titre de "Best Ellipse Ever" et lui vaut une place de choix sur notre étagère.

 

Comparaison des résultats de Quanta Micro / Ekinox Micro avec les spécifications

Mesures	Valeur cible (RMS)	Valeur atteinte en vol typique (RMS)	Valeur atteinte en vol acrobatique (RMS)	Statut - basé sur 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
roulis	0.03°	0.023 °	0.049 °	OK
tangage	0.03°	0.027 °	0.036 °	OK
cap	0.1°	0.109 °	0.146 °	OK

 

Conclusion

Au cours de l'essai en vol typique, tant Ellipse-D que Quanta Micro / Ekinox Micro ont dépassé leurs spécifications dans des conditions de point unique en temps réel.

L'essai en vol acrobatique a également révélé que Ellipse-D et Quanta Micro / Ekinox Micro ont fourni des performances exceptionnelles, n'ont présenté aucune erreur et ont été étroitement alignés sur les valeurs spécifiées, qui sont généralement applicables dans des conditions de vol normales.

Ces essais montrent que les systèmes de navigation intérieure de 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.