Lorsqu’il s’agit de choisir l’IMU optimale pour les appareils autonomes et d’autres applications tactiques et de navigation, les performances sont primordiales – et ont généralement un prix. Les gyroscopes à fibre optique (FOG) et les gyroscopes laser à anneau (RLG) sont depuis longtemps les solutions de choix pour les meilleures performances dans ces conditions exigeantes. Puis sont venus les gyroscopes et accéléromètres tactiques des systèmes micro-électromécaniques à silicium et à quartz (MEMS).
La comparaison des performances dans des conditions de laboratoire nominales permet de prédire mal les réalités du monde réel, qui comprennent probablement les changements de température, les vibrations et les chocs, ce qui entraîne des taux d’erreur importants et parfois imprévisibles, difficiles à modéliser.
Plusieurs études ont été réalisées ces dernières années pour évaluer les performances des IMU MEMS avec comparatif brouillard D’héritage et les systèmes RLG en tant que solutions tactiques à usage général — avec des résultats surprenants, pour certains.
COMPARAISON DES PERFORMANCES
Une étude de base sur les compétences de l’IMU en 2018/2019, financée par Systron Donner Inertial (SDI), performances comparées RLG, FOG, SiMEMS et QMEMS IMU dans des conditions de laboratoire et environnementales. Les résultats internes ont conclu que l’IMU QMEMS de qualité tactique SDI500-AE10 présentait le plus faible niveau d’erreur intégrée, bien qu’il soit plus petit, plus léger et moins puissant que ses concurrents directs.
Les IMU optiques (RLG / FOG) couramment utilisées dans les systèmes hérités étaient les plus performantes du SDI500-AE10 — bien qu’elles présentaient des erreurs plus importantes sous contrainte. Les MEMS en silicium et les capteurs de brouillard à faible coût présentaient des niveaux d’erreur nettement plus élevés.
L’IMU QMEMS offrait le meilleur niveau de performance globale en obtenant constamment des performances optimales ou comparables dans toutes les conditions environnementales, y compris une plage de température étendue (-55°C à 85°C) et des conditions de transport captives. D’autres solutions IMU ont des atouts dans des domaines spécifiques, mais sont en deçà des QMEMS en termes d’erreur intégrée.
Une récente étude IMU indépendante du DOD (février-mars 2021) a permis de mieux comparer et contraster certaines des meilleures solutions de l’industrie. 19 IMU de diverses technologies, complexité, coût et état de développement, provenant de fabricants de premier plan, ont été évaluées dans des simulations de survol court et long par rapport au HG1700.
Les IMU SDI500 / 505 non ITAR à double usage sont conçus pour atteindre les niveaux de performance exigeants requis dans les systèmes sophistiqués, y compris le guidage et le ciblage des armes, les avions et hélicoptères commerciaux et de défense, les véhicules autonomes sans pilote (UAV) et une grande variété d’autres applications commerciales, industrielles, marines, de défense et spatiales de haute précision. Ils tirent parti de la technologie MEMS à quartz pour fournir des valeurs de marche aléatoire d’angle (ARW) de 0,02 ° / √ hr avec une stabilité de biais de 1 ° / hr. L’étude a évalué 19 IMU concurrents comme un remplacement approprié de l’IMU Honeywell HG1700, utilisé dans divers systèmes d’armes.
Chaque IMU a été testée par rapport à deux trajectoires de munitions:
* Trajectoire courte: chute de 54 secondes
* Trajectoire longue : 346 secondes de vol en ligne droite et en palier suivies d’une chute de 54 secondes
En outre, les valeurs Δv et Δθ mécanisées incluant les erreurs de désalignement de position, de vitesse et d’attitude au transfert. L’équipe d’évaluation a également calculé la différence horizontale par rapport à la position de vérité pour déterminer l’erreur horizontale.
Les erreurs suivantes ont été ajoutées en tant qu’erreurs de mesure simulées:
* Biais corrélé au temps de l’accéléromètre
* Marche aléatoire de vitesse d’accéléromètre
* Facteur d’échelle de l’accéléromètre
* Désalignements de l’accéléromètre
* Biais corrélé au temps du gyroscope
* Gyroscope marche aléatoire angulaire
* Facteur d’échelle du gyroscope
* Désalignements du gyroscope
L’étude a conclu que ECLATl’IMU SDI500 / 505, qui présente une taille, un poids et une puissance réduits (échange) par rapport à l’IMU HG1700, a fourni “des performances, des coûts, un échange et une maturité convaincants” et a surpassé le HG1700 dans les deux simulations de survol.
Le porte-parole de la maison de test a déclaré: “le système SDI500 / 505 a été un solide interprète dans les domaines de la performance, de la maturité technique, de l’intégration des ogives et de l’analyse des coûts.”
DOUBLE USAGE / HAUTE PERFORMANCE
Les IMU SDI500 / 505 non ITAR à double usage sont conçus pour atteindre les niveaux de performance exigeants requis pour des applications difficiles telles que les UAV à voilure fixe et rotatifs commerciaux et de défense (véhicules aériens sans pilote) et les plates-formes robotiques. Ces IMU tirent parti de la technologie MEMS à quartz de pointe pour fournir des valeurs de Marche aléatoire d’angle (ARW) de 0,02 ° / √ hr avec une stabilité de biais de 1 ° / hr.
Albert Lu, ECLAT Vice-président principal et Directeur général de l’Aérospatiale et de la Défense, a commenté: « Les résultats de cette étude commerciale IMU sont une validation supplémentaire du leadership clair de notre IMU SDI500 / 505 mature et éprouvée. Ils surpassent les autres IMU MEMS et offrent en permanence des performances comparables aux IMU optiques plus anciennes et plus coûteuses dans un facteur de forme plus faible, plus petit et plus léger.”
Le SDI500 présente une linéarité SF remarquable pour un MEMS en boucle ouverte, avec des performances qui dépassent même certains des systèmes de navigation plus grands. De plus, la taille, le poids et la puissance de ces systèmes peuvent convenir à de petits satellites si les coefficients quadratiques de non-linéarité réduits à la moitié de SF sont suffisamment reproductibles pour être compensés pour réduire davantage l’erreur de SF.
ECLAT histogrammes de production enregistrés pour le SDI500 entre mars 2020 et mars 2021.
Neuf (9) des mesures de rendement mesurées ont montré une amélioration de plus de 20 % par rapport à l’année civile 2019.
CONDUIRE DE NOUVELLES DIRECTIONS
Dans 2021, ECLAT présenté un nouvel IMU de qualité tactique MEMS à quartz SDI170 conçu comme un remplacement compatible avec la forme, l’ajustement et la fonction de l’IMU du gyroscope à anneau laser (RLG) HG1700-AG58, mais avec des performances globales supérieures, une polyvalence et un temps moyen entre les pannes (MTBF) significativement plus élevé dans des environnements robustes.
L’IMU SDI170 exploite l’ensemble de capteur inertiel QMEMS plus petit, de faible puissance, robuste et haute performance du SDI500 dans un facteur de forme HG1700 RLG plus grand. Cet IMU convient aux applications à utilisation continue sans composants d’usure et offre des performances d’accéléromètre hautement linéaires et une durée de vie plus longue par rapport à l’IMU HG1700. Il n’est pas contrôlé par ITAR et a effectué des tests approfondis en interne et en externe pour confirmer la compatibilité des produits existants.
L’unité est conçue pour une large gamme d’applications commerciales et de défense intégrées de haute précision, y compris les systèmes de référence de cap d’assiette des aéronefs (AHRS), la navigation assistée par GPS, l’arpentage au sol, la cartographie mobile, les ROV, les véhicules autonomes, les armes tactiques et les plates-formes de stabilisation.
Le FFF éprouvé SDI170 présente un avantage en termes de performances par rapport au RLG hérité, avec un MTBF plus élevé, un bruit plus faible et une instabilité de biais plus faible. Ses performances la compatibilité était basée sur des tests internes et des tests clients tiers.
Un testeur a noté: « Les paramètres du SDI170 testés sont satisfaisants. Tous les paramètres (bruit, stabilité et répétabilité du biais, répétabilité du facteur d’échelle, répétabilité du désalignement) sont dans la gamme de spécifications de SDI170.”
Un autre a déclaré“ « Nous avons constaté que les interfaces du SDI170 sont exactement compatibles avec le HG1700. Lors de nos tests, nous avons pu utiliser directement les interfaces mécaniques, le câblage et le logiciel d’acquisition de données préalablement préparés pour le HG1700.”
Enfin, un troisième a noté“ « Nous sommes heureux de tester et de travailler avec un IMU compact aussi bien conçu et performant.”
En tant qu’IMU tactiques pour servir le marché de la défense, les SDI170 et SDI 500 offrent toutes deux des plates-formes plus légères et plus petites de nouvelle génération avec des performances élevées.
