Un système de navigation à bas coût pour les aéronefs sans pilote

Une initiative financée par l’UE a mis au point un système économique de positionnement et de navigation pour les aéronefs sans pilote à bord (UAS). Faisant usage de plusieurs antennes, le dispositif repose sur des composants standard et des algorithmes de fusion de données avancés.

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Les UAS ont suscité un intérêt croissant en ce qui concerne leur utilisation dans l’agriculture, la sécurité publique, les villes intelligentes, la gestion durable des ressources et dans de nombreux autres domaines. Il existe désormais une demande importante pour un système abordable et fiable capable de fournir des estimations de l’attitude et de la position de ces appareils. Le projet Horizon 2020 GLAD-2, financé par l’UE, a répondu à ce besoin en développant un système de détermination d’attitude et de navigation à faible coût. Ce système traite les données de bas niveau reçues par le biais d’un système mondial de navigation par satellite (GNSS) à antennes multiples. Les travaux ont inclus une analyse approfondie des algorithmes, une revue de la conception du matériel et des logiciels, un perfectionnement exhaustif et des tests répétés sur le terrain. «Nous avons créé une plateforme à faible coût qui peut être adaptée aux différents besoins des utilisateurs grâce à une sélection et à une évaluation rigoureuses des composants d’usage courant disponibles sur le marché, et à la mise en œuvre d’algorithmes de fusion de données avancés», explique Esther López, coordinatrice du projet et cadre chez ACORDE, une entreprise espagnole de technologie. Plus, c'est mieux! Les chercheurs ont utilisé les récepteurs GNSS à faible coût, associés à une fusion de données avancée avec une unité de mesure inertielle, ainsi que des données barométriques pour améliorer l’estimation de l’attitude et de la position des UAS dans les environnements GNSS difficiles. Le système a également évité d’utiliser des magnétomètres, ce qui le rend moins sensible à l'influence des champs magnétiques et supprime le besoin de calibrer le système en cas de modification de l’environnement magnétique. Les ingénieurs ont sélectionné différentes antennes GNSS et ont évalué leur performance selon un certain nombre de critères techniques et économiques. Une approche à antennes multiples a permis aux UAS de prendre des caps précis sans être confrontés aux problèmes habituels inhérents aux magnétomètres. «L’utilisation de plusieurs antennes contribuera à améliorer le positionnement, tandis que l’inclusion d’un baromètre réduira le temps de reprise en cas d'interruption du signal GNSS», explique Esther López. La commercialisation du système a été menée parallèlement à l’harmonisation des réglementations en Europe, stimulant ainsi ce marché de niche, en particulier en ce qui concerne les applications sensibles aux interférences magnétiques. La réglementation, l’analyse du marché et les retours d’informations provenant de tiers ont permis de définir les exigences relatives aux contraintes électriques et mécaniques, aux définitions des interfaces et aux logiciels. Bon marché, précis et fiable La fusion réussie des données GNSS et des données inertielles a rendu possible une navigation précise et fiable. Selon Esther López: «Les capteurs inertiels fournissent une excellente réponse dynamique à des débits de données très élevés, tandis que le GNSS sert de référence absolue pour éviter toute dérive. De plus, des mesures différentielles de la phase de la porteuse GNSS peuvent être utilisées pour obtenir une grande précision au niveau de l’orientation en utilisant la configuration à antennes multiples.» GLAD-2 est donc parvenu à commercialiser un système de navigation à faible coût basé sur la fusion de différents capteurs et sur une plateforme à antennes multiples. Cela a abouti à l’obtention de la marque de certification européenne de conformité (CE) à l’issue du processus de certification correspondant. Le marquage CE indique la conformité avec les normes de protection de la santé, de la sécurité et de l’environnement pour les produits vendus dans l’espace économique européen. Le résultat final est un produit hautement compétitif se positionnant sur le créneau des dispositifs à faible coût du marché des systèmes de navigation. «Grâce à sa flexibilité, le système répond aux besoins d’un large éventail d’utilisateurs, non seulement pour les UAS, mais aussi pour des applications terrestres et maritimes», souligne Esther López.