Dans le monde de la navigation, où la précision et la fiabilité sont primordiales, les systèmes de navigation inertielle (SNI) se distinguent comme une technologie cruciale. Qu'il s'agisse de guider un avion à travers la vaste étendue du ciel, un sous-marin profondément sous la surface de l'océan, ou un missile vers sa cible, le SNI joue un rôle indispensable.

1. Qu'est-ce qu'un système de navigation inertielle ?

Un système de navigation inertielle(SNI) est un système autonome qui calcule la position, l'orientation et la vitesse d'un objet en mouvement en utilisant les mesures de gyroscopes et d'accéléromètres. Contrairement aux systèmesbasés sur le GPS, le SNI ne dépend pas de signaux externes. Il estime le mouvement par calcul à l'estime en intégrant les données d'accélération et de vitesse angulaire au fil du temps.Le SNI peut fonctionner dans des environnements où le GPS est indisponible, peu fiable ou délibérément brouillé, ce qui le rend idéal pour les applications militaires, aérospatiales, marines et industrielles.

2. Composants clés d'un SNI

a. Unité de mesure inertielle (UMI)

L'UMI est le cœur du SNI. Elle contient :

• Gyroscopes à trois axes – Les gyroscopes mesurent la vitesse angulaire du système. Ils aident à déterminer l'orientation ou l'attitude de l'objet. Dans une configuration de gyroscope à 3 axes, il peut suivre les rotations autour de différents axes. Dans un vaisseau spatial, les gyroscopes jouent un rôle essentiel dans le maintien de l'orientation correcte pendant les manœuvres

• Accéléromètres à trois axes – Ces capteurs sont chargés de mesurer l'accélération linéaire du système. Dans une configuration d'accéléromètre à 3 axes, chaque axe peut détecter l'accélération dans une direction différente (par exemple, avant/arrière, gauche/droite et haut/bas dans un espace 3D). Cette mesure est essentielle pour calculer la vitesse et la position de l'objet en mouvement. Par exemple, lorsqu'un avion accélère pendant le décollage, l'accéléromètre détecte ce changement de mouvement linéaire.

Certaines UMI haut de gamme peuvent également inclure :

• Magnétomètres – détectent la force et la direction du champ magnétique terrestre. Ce capteur supplémentaire peut fournir une référence de cap, similaire à une boussole magnétique, améliorant la précision de la détermination de l'orientation du système.

• Baromètres – aident à l'estimation de l'altitude

b. Ordinateur de navigation / Processeur

Cette unité reçoit les données brutes de l'UMI et utilise des modèles mathématiques et des algorithmes complexes (par exemple, les filtres de Kalman) pour calculer la position, la vitesse et l'orientation.

c. Logiciels et algorithmes

Les logiciels jouent un rôle clé dans la correction des erreurs, la fusion des capteurs et l'étalonnage du système. Les algorithmes compensent les biais, la dérive thermique et les désalignements.

d. Capteurs d'aide optionnels

Le SNI peut être intégré à d'autres systèmes comme le GNSS (Global Navigation Satellite System), les caméras, le LiDAR ou les odomètres pour améliorer la précision et corriger la dérive.

3. Comment fonctionnent les systèmes de navigation inertielle ?