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Inertial Navigation System
- 1. BOURGEOIS Xavier DAUBRY Mathieu KADERBAY Kamil MOENNER Maxime Spé D Spé D Spé D Spé B LA NAVIGATION PAR INERTIE Groupe 37 Professeur Accompagnateur : Mr LORRAIN
- 2. Introduction Quels sont les principes de la navigation par inertie, ainsi que ses applications ?
- 3. PLAN I – Généralités sur les capteurs inertiels a) Histoire b) Différents types de capteurs c) Applications II – Projet d’application a) Objectif et cahier des charges b) Choix retenus c) Problèmes rencontrés et solutions Quels sont les principes de la navigation par inertie, ainsi que ses applications ?
- 4. I – Généralités sur les 1852 : Création du gyroscope par Léon Foucault capteurs inertiels a) Histoire Vers 1950 : début de la production d’accéléromètres et gyromètres par la SAGEM b) Différents Types de capteurs Années 60 : Charles Stark Draper devient le « père de c) Applications la navigation inertielle » (mission Apollo) II – Projet Vers 1968 : Développement du gyromètre F et de son accéléromètre parent par P. Laurent d’application 1978 : 1ère utilisation de centrale inertielle à gyrolaser Quels sont les principes de la navigation par inertie, ainsi que ses applications ?
- 5. Les Accéléromètres I – Généralités sur les capteurs inertiels 1.Définition 2. Critères de choix a) Histoire 3. Utilisations Vue microscopique d’un b) Différents Système masse-ressort accéléromètre MEMS Types de capteurs c) Applications II – Projet d’application Quels sont les principes de la navigation par inertie, ainsi que ses applications ?
- 6. Les Accéléromètres I – Généralités sur les 1. Définition capteurs inertiels 2.Critères de choix a) Histoire 3. Utilisations b) Différents Types de capteurs - Sensibilité : Niveau d’accélération c) Applications - Bande passante - Le nombre d’axes - La technologie du capteur II – Projet - L’électronique embarquée d’application Quels sont les principes de la navigation par inertie, ainsi que ses applications ?
- 7. Les Accéléromètres I – Généralités sur les 1. Définition capteurs inertiels 2. Critères de choix a) Histoire 3.Utilisations b) Différents Types de capteurs - Les chocs c) Applications - Les accélérations vibratoires II – Projet d’application - Les accélérations de mobiles Quels sont les principes de la navigation par inertie, ainsi que ses applications ?
- 8. Les Gyromètres I – Généralités sur les capteurs inertiels Gyromètre ou gyroscope ? a) Histoire b) Différents Types de capteurs Gyromètre : mesure de vitesses de rotation c) Applications Gyroscope : mesure d’angles II – Projet d’application Quels sont les principes de la navigation par inertie, ainsi que ses applications ?
- 9. Les Gyromètres I – Généralités sur les capteurs inertiels Différents type de gyromètres a) Histoire - Optique b) Différents - Mécanique - Equivalent Types de capteurs c) Applications a2 II – Projet a1 d’application ω = k (a2 – a1) Quels sont les principes de la navigation par inertie, ainsi que ses applications ?
- 10. Les Gyromètres I – Généralités sur les capteurs inertiels Différents type de gyromètres a) Histoire - Optique b) Différents - Mécanique - Equivalent Types de capteurs c) Applications II – Projet d’application ω = k (a2 – a1) Quels sont les principes de la navigation par inertie, ainsi que ses applications ?
- 11. Le Segway I – Généralités sur les capteurs inertiels a) Histoire b) Différents Types de capteurs Platine principale avec le radiateur, surmontée de la carte des capteurs c) Applications II – Projet d’application Quels sont les principes de la navigation par inertie, ainsi que ses applications ?
- 12. Smartphones I – Généralités sur les capteurs inertiels a) Histoire b) Différents Types de capteurs c) Applications Appareils photos II – Projet d’application Quels sont les principes de la navigation par inertie, ainsi que ses applications ?
- 13. Guidage des fusées I – Généralités sur les capteurs inertiels a) Histoire b) Différents Types de capteurs Altitude en fonction du temps de vol c) Applications II – Projet d’application Quels sont les principes de la navigation par inertie, ainsi que ses applications ?
- 14. L’horizon artificiel en aéronautique I – Généralités sur les capteurs inertiels a) Histoire b) Différents Types de capteurs c) Applications Roulis Tangage II – Projet d’application Lacet Quels sont les principes de la navigation par inertie, ainsi que ses applications ?
- 15. L’horizon artificiel en aéronautique I – Généralités sur les capteurs inertiels a) Histoire b) Différents Types de capteurs c) Applications II – Projet d’application Axe de tangage Axe de roulis Coupe d’horizon artificiel d’avion Quels sont les principes de la navigation par inertie, ainsi que ses applications ?
- 16. I – Généralités sur les capteurs inertiels II – Projet d’application a) Objectif et cahier des charges b) Choix retenus c) Problèmes rencontrés et Calcul de la trajectoire d’un piéton grâce à solutions des accéléromètres et des gyromètres Quels sont les principes de la navigation par inertie, ainsi que ses applications ?
- 17. Réponses au cahier des charges I – Généralités sur les capteurs inertiels II – Projet d’application - Fréquence d’échantillonnage a) Objectif et cahier - Choix des capteurs des charges - Type de traitement b) Choix retenus - Limites c) Problèmes rencontrés et solutions Quels sont les principes de la navigation par inertie, ainsi que ses applications ?
- 18. Le matériel I – Généralités sur les capteurs inertiels Accéléromètres Gyromètres II – Projet d’application Filtre Passe - bas Filtre Passe - bas a) Objectif et cahier des charges ADC Analog-to-Digital Converter b) Choix retenus c) Problèmes Microcontrôleur rencontrés et solutions ASCII American Standard Code for Information Interchange Quels sont les principes de la navigation par inertie, ainsi que ses applications ?
- 20. Traitement de l’information sur le microcontrôleur I – Généralités sur les capteurs inertiels Acquisition ADC II – Projet d’application Accéléromètre Gyromètre X Y Z X Y Z a) Objectif et cahier des charges Conversion b) Choix retenus Entier -> ASCII c) Problèmes rencontrés et solutions Traitement sur PC Quels sont les principes de la navigation par inertie, ainsi que ses applications ?
- 21. Traitement de l’information sur le PC I – Généralités sur les capteurs inertiels Lecture II – Projet d’application Conversion Conversion ASCII -> accélération ASCII -> vitesse de rot. a) Objectif et cahier Intégration des charges vitesse de rot. -> angle b) Choix retenus Matrice de rotation Accélération absolue c) Problèmes rencontrés et Intégration solutions Position absolue Ecriture ASCII Quels sont les principes de la navigation par inertie, ainsi que ses applications ?
- 22. Problèmes survenus Solutions réalisées I – Généralités sur les Erreur d’offset Mesure, puis suppression à capteurs inertiels l’initialisation du programme II – Projet Bruit Filtre passe bas RC, tests de d’application filtres numériques non satisfaisants a) Objectif et cahier Interface carte SD Remplacement par une liaison des charges Série Calibration des gyromètres Moteur pas à pas commandé par b) Choix retenus une horloge à quartz Calibration des Mesure de G c) Problèmes accéléromètres rencontrés et solutions Code microcontrôleur Utilisation d’un kit de développement bien documenté Quels sont les principes de la navigation par inertie, ainsi que ses applications ?
- 23. Conclusion I – Généralités sur les capteurs inertiels II – Projet d’application Accéléromètre soudé Circuits imprimés Quels sont les principes de la navigation par inertie, ainsi que ses applications ?
- 24. Remerciements M. Lorrain Analog Devices M. Pillonnet Texas Instruments M. Gaillardon Maxim M. Joly
- 25. Merci de votre attention
- 26. Annexe : Angles d’Euler X Y Z Tangage Roulis Lacet Pitch Roll Yaw Rotation propre Nutation Précession
- 27. Annexe : Matrices de rotation
- 28. Annexe : Principe d’un ADC
- 29. Annexe : Caractéristiques de l’Accéléromètre ADXL335 Parameter Typ. Value Unit Measurement Range ±3 to ±3.6 g Nonlinearity ±0.3 % Package Alignment Error ±1 Degrees Interaxis Alignment Error ±0.1 Degrees Cross-Axis Sensitivity ±1 % Sensitivity 300±30 mV/g 0 g Offset vs. Temp. ±1 mg/°C Noise Density XOUT, YOUT 150 μg/√Hz rms Noise Density ZOUT 300 μg/√Hz rms Bandwidth (No-filter) 550 Hz Sensor Resonant Frequency 5.5 kHz Operating Voltage Range 1.8 to 3.6 V Operating Temp. Range −40 to +85 °C
- 30. Annexe : Caractéristiques du Gyromètre LYPH540AH Parameter Typ. Value Unit Measurement range ± 400 or ±1600 dps Sensitivity 0.8 or 3.2 mV/dps Zero-rate level 1.5 V Zero rate offset vs. temp. 0.08 dps/°C Bandwidth 140 Hz Rate noise density 0.02 dps/√ Hz Supply voltage 2.7 to 3.6 V Operating temp. range -40 to +85 °C
- 31. Annexe : Calibration du Gyromètre
- 32. Annexe : Bus SPI
- 33. Annexe : Accéléromètre Optique