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Cap GNSS + IMU Fusion de capteurs dans un environnement difficile
GNSS Titre + IMU Fusion de capteurs dans un environnement difficile
Projet client : mesure de cap précise et robuste
Un cap précis est requis dans plusieurs applications, des relevés bathymétriques de la mer aux contrôleurs de vol de drones, etc. Aujourd'hui, nous allons parler d'un client spécifique qui a besoin d'une lecture de cap précise pour le guidage visuel et l'acquisition de données de machines lourdes dans des environnements extrêmement difficiles.
Notre client utilise ces machines lourdes à haute altitude, entouré de terrains alpins, de forêts et les exploite parfois à des altitudes extrêmes.
Les gens connaissent généralement la technologie GPS car elle est présente dans de nombreux gadgets du quotidien.
Si vous lisez ce texte en ce moment, vous connaissez probablement la technologie GNSS RTK, capable de fournir une précision au centimètre près.
Il existe une autre application intéressante, peu répandue mais très impressionnante : l'utilisation de la technologie GNSS RTK avec deux antennes permet d'obtenir un cap extrêmement précis, sans aucun étalonnage ni correction. Avec deux antennes et un ciel dégagé, vous pouvez facilement obtenir une précision de cap inférieure à 0.01 degré.
Capteurs de cap : avantages et inconvénients
Ok, attendez, avant de parler de l'état de l'art du cap basé sur le GNSS, passons en revue les principaux capteurs de cap pour voir leurs points forts et leurs points faibles.
- Magnétomètre. C'est probablement le capteur de cap le plus populaire. Il fonctionne comme la boussole traditionnelle.
Pro Avec Faible coût, faible consommation d'énergie Sensible aux interférences, nécessite un étalonnage fréquent Fournit un cap absolu Faible précision - IMU (sans magnétomètre). Capteur populaire, disponible sur tous les smartphone.
Pro Avec Lectures précises à court terme Fournit un cap relatif Rapide et de haute précision à court terme Dérive au fil du temps - Parcours sur terrain. Ce n'est pas un capteur en soi, mais il peut être utilisé comme tel. Il différencie la position GNSS pour estimer le cap du véhicule (et non son cap réel).
Pro Avec Fournit un cap absolu Calcule uniquement le cap du mouvement et ne fonctionne pas si le véhicule est statique ou à basse vitesse Tous les capteurs GNSS fournissent cette mesure Lent et sensible aux mauvais signaux GNSS - Boussole GNSS. C'est probablement le capteur de cap le plus populaire. Il fonctionne comme la boussole traditionnelle.
Pro Avec Haute précision, aucune dérive Lent et sensible aux mauvais signaux GNSS Fournit un cap absolu Plus volumineux
- Magnétomètre. C'est probablement le capteur de cap le plus populaire. Il fonctionne comme la boussole traditionnelle.
*Nous ignorons volontairement le FOG (gyroscope à fibre optique), le RLD (gyroscope laser annulaire), l'odométrie visuelle et d'autres capteurs de cap sophistiqués et coûteux.
Quel capteur de cap devons-nous utiliser ?
D'après le tableau ci-dessus, il apparaît clairement que tous les capteurs présentent des avantages, mais aucun n'est parfait. Dans des conditions très spécifiques, l'utilisation d'un seul capteur peut suffire.
Dans l'image ci-dessous, vous pouvez voir un tel exemple : le véhicule avance, avec une vue dégagée sur le ciel, dans de telles conditions, les capteurs de cap au sol et de boussole GNSS correspondent presque parfaitement :
mais les conditions réelles ne sont souvent pas si parfaites, nous avons préparé quelques exemples pour montrer des comportements typiques.
1 Exemple: machine reculant, vous pouvez voir comment le cap du véhicule reste très stable mais le cap au sol se décale de 180 degrés, car le récepteur GNSS suppose qu'un véhicule ne fait qu'avancer.
2 Exemple: Perte des corrections RTK/mauvaise réception du signal GNSS due à une attitude extrême/opération en forêt ou en vallée profonde. Dans ce cas, les signaux ne sont pas fiables, présentent un comportement bruyant et une discordance évidente entre les capteurs.
Une solution robuste est clairement la seule solution. Il serait formidable de pouvoir combiner le meilleur de chaque capteur.
Pour améliorer les mesures ci-dessus, nous avons besoin d'un peu de mathématiques ̶m̶a̶g̶i̶c̶ en mélangeant tous les capteurs à l'intérieur simpleRTK2B SBC (boussole GNSS, IMU, magnétomètre) combiné avec un savoir-faire sur les indicateurs d'état des capteurs, cela s'appelle : fusion de capteurs.
Résultats : signal fiable et client satisfait !
Dans le graphique interactif ci-dessous, vous pouvez voir les capteurs d'origine et le signal de fusion des capteurs virtuels, calculés en temps réel.
Ce signal est immunisé contre les interférences du signal GNSS, il est rapide et robuste.
Configuration materielle
Dans ce cas, la configuration est extrêmement simple, 1x simpleRTK2B SBC avec deux ZED-F9P et 2x Budget Survey Antenne GNSS multibande. Vous trouverez plus d'informations sur ces produits ci-dessous.
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RTK2B Boards
simpleRTK2B SBC – Development Kit
Des 899,00€ Ce produit a plusieurs variantes. Les options peuvent être choisies sur la page produit -
