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Auteur(s)
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Anne-Christine ESCHER : Enseignant-chercheur, laboratoire Traitement du signal pour les télécommunications aéronautiques, École nationale de l'aviation civile
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Les systèmes de navigation par satellite, tel le GPS (Global Positioning System), et les systèmes de navigation inertielle présentent de nombreuses complémentarités qui justifient leur intégration.
Les signaux émis par les satellites de la constellation GPS permettent à tout utilisateur équipé du récepteur adéquat de se positionner et de connaître son temps, n'importe où à la surface du globe pourvu qu'il puisse recevoir 4 signaux avec une puissance suffisante. Les avancées en traitement du signal GPS – solutions A-GPS (Assisted GPS) et HSGPS (High Sensitivity GPS) – favorisent l'utilisation du GPS dans des environnements de plus en plus contraints, comme le cœur des villes. Toutefois, elles ne permettent pas d'assurer la continuité de la navigation quel que soit l'environnement.
Les systèmes de navigation inertielle permettent un positionnement autonome du porteur, très précis à court terme. Mais cette précision va se dégrader de plus en plus au cours du temps : la vitesse de cette dérive dépend de la qualité des capteurs utilisés.
Immédiatement nous voyons deux intérêts de l'intégration de ces deux systèmes : elle permet d'améliorer tout d'abord la précision du positionnement, ensuite, lorsque les signaux GPS ne sont plus disponibles, la continuité du positionnement peut être assurée par l'inertie qui aura été recalée.
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Pourquoi le couplage GPS/IRS1. Principe de la navigation inertielle
1.1 Généralités
Le principe de la navigation inertielle consiste en l'exploitation de la mesure du mouvement absolu du véhicule en tenant compte de l'existence du champ de gravité local afin de déterminer la position et la vitesse du véhicule.
Simplement, la partie senseur d'un localisateur inertiel peut être assimilée à une masse ponctuelle m, maintenue à l'intérieur d'une boîte par une liaison, par exemple un ressort. Lorsque le véhicule est en mouvement ce ressort exerce sur m une force qui tend à ramener la masse m à son origine.
Soit : :
- γ m :
- l'accélération absolue du véhicule,
- g :
- l'accélération gravitationnelle,
la force de restauration est donc une mesure de (γm − g) ; on la note
:
est une mesure de l'accélération absolue non gravitationnelle ou force spécifique absolue du véhicule. Cette mesure est fournie par les accéléromètres.
Ainsi, en compensant la force spécifique mesurée par une estimée de l'accélération de pesanteur, on obtient une mesure de l'accélération absolue – principe fondamental de la dynamique :
( 1 )
On détermine alors une estimée de la position grâce à la connaissance de la position précédente, de la direction selon laquelle se déplace le mobile, et par intégration de sa vitesse déduite de cette mesure de son accélération.
Avant de présenter brièvement les caractéristiques des senseurs,...
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