Ellipse kompatybilny z Cobham Satcom

CNES, zwana również Narodowym Centrum Studiów Kosmicznych, jest francuską agencją zajmującą się badaniami kosmicznymi. Działa pod nadzorem Ministerstw Gospodarki, Obrony i Badań.

Centrum CESARS CNES ułatwia dostęp do komunikacji satelitarnej

Jedną z misji jest opracowanie, przedstawienie i realizacja Francuskiego Programu Kosmicznego dla rządu krajowego. CNES koncentruje się na 5 strategicznych obszarach: Ariane (rakiety nośne), nauki, obserwacja, telekomunikacja i obrona.

CNES stworzyło centrum CESARS w celu rozpowszechnienia i zwiększenia wykorzystania Satcom w każdym nowym rodzaju zastosowań.

CESARS wita bezpłatnie firmy, laboratoria, zbiorowości, aby udzielać im porad, informacji zwrotnych na temat technologii, pomagać im poprzez przeprowadzanie testów i udzielanie dostępu do samej platformy technicznej, w tym sprzętu.

Połączone rozwiązanie dla lepszej kontroli w czasie rzeczywistym dla nawigacji UAV

Zespół CESARS zazwyczaj testuje i weryfikuje sprzęt na ziemi przed przystąpieniem do projektu. W tym przypadku celem było potwierdzenie kompatybilności między systemem AVIATOR UAV 200 firmy Cobham a systemem nawigacji inercyjnej Ellipse-D firmy SBG Systems.

Ellipse-D to miniaturowy system nawigacji inercyjnej z podwójną anteną, który dostarcza bardzo dokładne dane nawigacyjne i orientacyjne nawet w najbardziej wymagających środowiskach.

Podobnie jak wszystkie czujniki SBG, Ellipse-D INS/GNSS przechodzi intensywne testy w zakresie temperatur od -40°C do 85°C, aby zapewnić optymalną wydajność. Ponadto jest starannie kalibrowany, aby zagwarantować niezawodność w każdych warunkach.

AVIATOR UAV 200 to kompaktowy, zintegrowany terminal Satcom (antena i modem), który mieści się w małym UAV. Umożliwia połączenie między UAV a satelitą, który działa jako pośrednik między UAV a naziemną stacją kontroli.

Rozwiązanie firmy Cobham przesyła informacje, takie jak filmy, z UAV do naziemnej stacji kontroli z bardzo niską szybkością transmisji danych (200 kbps). AVIATOR UAV 200 umożliwia UAV dłuższy i dalszy lot od centrum kontroli dzięki komunikacji BLOS (Beyond Line of Sight).

Jak one współpracują?

Czujnik inercyjny przesyła dane dotyczące roll, pitch, yaw, heading i pozycji do AVIATOR UAV 200. Wykorzystujemy te dane do sterowania wiązką anteny AVIATOR UAV 200 w kierunku satelity telekomunikacyjnego i precyzyjnego śledzenia go.

Następnie przyczynia się to do utrzymania optymalnej transmisji danych. Im dokładniejsze jest celowanie anteny, tym bardziej stabilne będzie łącze satelitarne.

Ellipse-D INS/GNSS zapewnia precyzyjny i niezawodny heading od momentu uruchomienia, dzięki dwuantenowemu odbiornikowi GNSS, który ma kluczowe znaczenie w tych zastosowaniach. Czujnik INS dostarcza dane o ruchu i pozycji, aby pomóc AVIATOR UAV 200 w utrzymaniu łącza satelitarnego podczas lotu.

W przypadku ataków spoofingowych, INS pomoże utrzymać stabilny heading dzięki rozszerzonemu filtrowi Kalmana.

Testy stacjonarne i w ruchu w konfiguracji naziemnej

W październiku 2020 roku CNES przeprowadził kilka testów w ramach CST (Toulouse Space Center).

Najpierw zespół przygotował sprzęt i oprogramowanie w laboratorium. Ponadto zintegrowano sprzęt z ciężarówką Oscar. Oscar, mobilne laboratorium, przewozi i testuje anteny OTM bezpośrednio na drogach. Po potwierdzeniu prawidłowego działania stacjonarnego, zespół przeprowadził testy OTM w CNES.

Ostatecznie, testy te potwierdziły kompatybilność między czujnikiem inercyjnym a terminalem.

Konfiguracja sprzętu

Podczas testu w trybie stacjonarnym w laboratorium, CNES użył oprogramowania sbgcenter dostarczonego z Ellipse-D INS/GNSS, aby skonfigurować urządzenie tak, aby jak najlepiej pasowało do ich zastosowania.

To oprogramowanie udostępnia różne profile ruchu, aby dostosować parametry rozszerzonego filtru Kalmana i zapewnić najlepszą wydajność w danych warunkach użytkowania.

Wybrane ustawienia w oprogramowaniu sbgCenter:

• Wybór profilu: “ogólnego przeznaczenia”. Był on najbardziej odpowiedni dla zachowania ciężarówki Oscar. W przypadku integracji na UAV należy wybrać profil UAV.
• Konfiguracja 2 anten GNSS: muszą znajdować się w odległości większej niż 45 cm od terminala Cobham i w podobnym “środowisku” (wystarczająco blisko, bez przeszkód między nimi, muszą podlegać tej samej dynamice).
• Wyrównanie pojazdu w stosunku do wprowadzonej jednostki sterującej (w naszym przypadku są one zorientowane wzdłuż tej samej osi).
• Jeśli na nośniku umieszczone są inne czujniki, można je również wprowadzić (rurka Pitota, akcelerometr…).
• Port COM A urządzenia Ellipse-D INS/GNSS (głównego) jest podłączony do komputera PC w celu wizualizacji informacji odbieranych w sbgcenter. Port E jest podłączony do terminala Cobham. Oba są skonfigurowane na 115200 bodów.
• Jeśli chodzi o wyjście danych, częstotliwość transmisji komunikatów AT_ITINS musi wynosić maksymalnie 50 Hz.

Integracja i test OTM

Przeprowadzono dwa testy “On-The-Move” na tym samym torze. Tor testowy obejmuje proste odcinki i ronda, a maksymalna prędkość potrzebna do jego ukończenia wynosiła 30 km/H.

Pierwszy test wykazał, że konieczne są korekty ustawień, zwłaszcza częstotliwości transmisji, która była ustawiona zbyt wysoko. Podczas drugiego testu połączenie było stabilne, nawet przy zmianie kierunku, co potwierdziło prawidłowość ustawień.

Ping przeszedł poprawnie, a najdłuższe obserwowane opóźnienia występują po przejeździe w pobliżu budynku (możliwe maskowanie LOS). Na interfejsie Aviator UAV 200 wszystko działało (poziom sygnału >50dbHz, ustalenie pozycji GPS). Rejestrując sesje testowe, sekwencje można odtwarzać w SBGcenter za pomocą różnych opcji:

• Widok pozycji: Pokazuje figurę z animacjami, na której można śledzić trasę pojazdu.
• Widok kokpitu: Graficzny interfejs użytkownika z wizualizacją danych o orientacji nośnika.

Podsumowanie

Po wszystkich tych testach zespół centrum Cesars CNES doszedł do wniosku, że inercyjny system nawigacyjny Ellipse-D firmy SBG Systems jest kompatybilny z terminalem Cobham Aviator UAV 200 w konfiguracji naziemnej.

Ten rozstrzygający test otwiera szerokie spektrum możliwości dla użytkowników UAV.