La navigation intégrée consiste à combiner les données de plusieurs capteurs et systèmes de navigation afin de fournir des informations de positionnement, de navigation et de synchronisation plus précises, fiables et continues. L'objectif est d'associer les atouts de différents systèmes pour pallier leurs limitations individuelles et offrir une solution de navigation robuste.
- Fusion multi-capteurs:
- La navigation intégrée combine généralement les données de divers capteurs tels que GPS/GNSS , centrales inertielles (IMU) , radars , lidars , odomètres , magnétomètres et altimètres . Ces capteurs mesurent différents aspects de l'environnement, et leurs données sont fusionnées pour créer une estimation plus précise de la position et des mouvements de l'utilisateur.
- Algorithmes de fusion de capteurs:
- des algorithmes de fusion de capteurs avancés, tels que les filtres de Kalman ou les filtres particulaires . Ces algorithmes permettent de fusionner les mesures, en corrigeant les erreurs d'un capteur grâce aux données des autres, ce qui améliore la précision et la robustesse globales.
- Redondance et tolérance aux pannes:
- Grâce à l'utilisation de plusieurs capteurs, les systèmes de navigation intégrés sont plus résistants aux défaillances de capteurs ou aux facteurs environnementaux susceptibles d'affecter un capteur particulier (par exemple, une perte de signal GNSS ou une dérive de l'IMU). Si un système est temporairement indisponible ou défaillant, les autres peuvent compenser, assurant ainsi une navigation continue.
- Types de systèmes de navigation intégrés:
- Intégration GNSS/INS : Combinaison des systèmes mondiaux de navigation par satellite (GNSS) comme le GPS avec les systèmes de navigation inertielle (INS) . Le GNSS fournit des données de position précises, tandis que l’INS assure une navigation continue même lorsque les signaux GNSS sont faibles ou indisponibles (par exemple, dans les tunnels ou les zones urbaines denses).
- GNSS/IMU/Autres capteurs : Intégration du GNSS avec des centrales inertielles (IMU), des radars ou des systèmes de vision (caméras ou lidar, par exemple). Cette intégration est courante dans les véhicules autonomes, la robotique et l’aéronautique, où une haute précision est requise dans des conditions environnementales variables.
- Systèmes intégrés aéronautiques ou maritimes : Intégration des systèmes GNSS, radar, sonar et inertiels pour assurer une navigation et un contrôle précis sur de longues distances ou lorsque des conditions extérieures (comme la météo) peuvent affecter les performances des capteurs.
- Applications de la navigation intégrée:
- Véhicules autonomes : Combinant GPS, IMU, caméras et Lidar pour le suivi en temps réel de la position et des mouvements, permettant la navigation dans des environnements complexes.
- Aviation : Les aéronefs utilisent des systèmes intégrés combinant GNSS, radar et systèmes inertiels pour assurer une navigation continue en vol, notamment lorsque des signaux externes (par exemple, les conditions météorologiques) peuvent interférer.
- Maritime : Les navires et les sous-marins utilisent des systèmes de navigation intégrés combinant GNSS, sonar et navigation inertielle pour maintenir un positionnement précis et un suivi de cap en haute mer et dans des conditions difficiles.
- Militaire : Les applications militaires utilisent la navigation intégrée pour garantir un positionnement fiable dans des environnements où les signaux GNSS peuvent être brouillés ou indisponibles, comme dans les zones de conflit.
- Levés topographiques et cartographie : Les instruments de levés combinent le GNSS à des systèmes inertiels précis pour obtenir des données géospatiales de haute précision sur des terrains difficiles.
Avantages de la navigation intégrée :
- Précision améliorée:
- La combinaison de capteurs permet de compenser les faiblesses d'un système par ses atouts. Par exemple, si le GNSS fournit des données de position précises, il peut être affecté par les interférences ; une centrale inertielle (IMU) peut fournir des mises à jour de position continues même lorsque les signaux GNSS sont faibles.
- Robustesse et fiabilité:
- Les systèmes intégrés peuvent assurer une navigation plus fiable, notamment dans des environnements difficiles comme les tunnels, les zones urbaines denses ou les zones où la visibilité par satellite est faible (par exemple, perte du signal GPS dans les forêts ou les régions montagneuses).
- Fonctionnement continu:
- L'intégration permet une navigation continue, le système pouvant basculer entre les capteurs selon les besoins. Par exemple, en cas de blocage ou de perte du signal GNSS, le système de navigation inertielle (INS) continue de fournir des estimations de position et de vitesse jusqu'au rétablissement du signal GNSS.
- Navigation en temps réel:
- La navigation intégrée offre des solutions en temps réel pour les environnements dynamiques, assurant un suivi et un contrôle continus et précis.
Résumé:
La navigation intégrée est un système qui combine les données de plusieurs capteurs (GNSS, inertiel, radar et lidar, par exemple) afin d'assurer un positionnement et une navigation plus précis, continus et fiables. Elle est largement utilisée dans des applications telles que les véhicules autonomes, l'aviation, la navigation maritime et les systèmes militaires, où la combinaison de données issues de divers capteurs garantit une navigation performante même dans des conditions difficiles.
