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
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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
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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
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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
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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)
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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)
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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
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12. Smartphones
I – Généralités sur les
capteurs inertiels
a) Histoire
b) Différents
Types de capteurs
c) Applications Appareils photos
II – Projet
d’application
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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23. Conclusion
I – Généralités sur les
capteurs inertiels
II – Projet
d’application
Accéléromètre soudé
Circuits imprimés
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24. Remerciements
M. Lorrain
Analog Devices
M. Pillonnet
Texas Instruments
M. Gaillardon
Maxim
M. Joly
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