Navigation magnéto-inertielle - Filtrage de Kalman et intelligence artificielle

Le mouvement d’un corps rigide mobile dans son environnement qu’il soit terrestre, aérien ou marin, peut être déterminé à l’aide de techniques de navigation. Il est alors nécessaire d’estimer des états dynamiques de ce corps dans un espace bidimensionnel (2D), voire tridimensionnel (3D), tels que la position, la vitesse ou l’attitude. L’estimation de ces états est fondamentale pour que le mobile puisse se localiser, calculer la distance parcourue, et plus généralement assurer sa mission comme le suivi d’une trajectoire.

On distingue quatre types de navigation :

• la navigation par cheminement ;

• la navigation par erreur systématique ;

• la navigation à l’estime ;

• la détermination du cap, de la dérive et de la vitesse sol.

La navigation à l’estime, une des techniques de navigation la plus couramment utilisée actuellement en navigation pédestre ou de drones, permet de déterminer ces états spécifiques à la navigation en mesurant récursivement leur évolution par rapport à leurs valeurs initiales. La nécessité d’une navigation à l’estime découle des limites de techniques typiques de positionnement par satellites (GPS par exemple) nécessitant une ligne de vue directe entre le récepteur satellitaire et au moins quatre satellites pour déterminer les états de navigation.

La navigation inertielle se distingue par l’utilisation de capteurs inertiels d’accélération et de rotation, couplés à la technique de navigation à l’estime, afin de déterminer le mouvement absolu du corps mobile. En effet, si on peut mesurer, par ces capteurs, la force résultante exercée sur un corps en mouvement à l’aide de la deuxième loi de Newton, les taux de mouvements linéaires et/ou rotationnels peuvent être déduits. La navigation inertielle date du 17 ^e  siècle avec le développement de ces appareils de mesures. Elle présente l’avantage d’être totalement autonome mais les performances d’estimation dépendent très étroitement de la qualité des capteurs utilisés.

Le système inertiel présente ainsi des erreurs pouvant dégrader ses performances à long terme. Comparé aux autres systèmes de navigation, il reste le système le plus efficace pour la navigation et peut, par ailleurs, être hybridé à des systèmes complémentaires, comme le GPS par exemple. La navigation inertielle est communément utilisée aujourd’hui dans la navigation pédestre, aérienne et sous-marine par exemple. Un marché prometteur est en train de se développer autour de cette technique pour la santé, la sécurité et le sauvetage de personnes, les objets connectés, etc.

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