Gyroscopes pour systèmes sans pilote - Drones, UAV, USV, UUV

Qu’est-ce qu’un gyroscope ?

Gyroscope vertical miniature Memsic

Les gyroscopes, ou gyros, sont des dispositifs utilisés pour détecter la vitesse angulaire et ainsi mesurer le mouvement et l’orientation. La conception mécanique de base d’un gyroscope consiste en une roue tournante montée sur un axe libre de prendre n’importe quelle orientation, l’ensemble étant monté sur un cardan. En raison de la conservation du moment cinétique, l’orientation de l’axe ne sera pas affectée par l’inclinaison ou la rotation de l’ensemble du dispositif. Les gyroscopes peuvent donc être utilisés pour mesurer les changements de position relative entre le dispositif et toute plate-forme sur laquelle il est monté.

Les gyroscopes de précision sont essentiels pour mesurer le mouvement, détecter les mouvements angulaires pour les systèmes de navigation et corriger l’orientation et l’équilibre.

Gyroscopes MEMS et gyroscopes à fibre optique

Les gyroscopes peuvent également fonctionner selon d’autres principes. Les gyroscopes MEMS (systèmes microélectromécaniques) utilisent l’effet Coriolis pour mesurer l’accélération tangentielle d’une masse vibrante sur une plate-forme en rotation. Les gyroscopes MEMS sont généralement très petits et sont conditionnés comme des circuits intégrés, avec des sorties analogiques et numériques.

Les gyroscopes à fibre optique (FOG) utilisent le motif d’interférence de deux faisceaux laser passant dans la même fibre optique dans des directions différentes. Le faisceau se déplaçant dans le sens contraire à la rotation subit un retard de trajet plus court, et cette différence peut être mesurée. Capteurs gyroscopiques pour drones

Gyroscope haute performance Gladiator G150Z

Trois gyroscopes montés à angle droit les uns par rapport aux autres peuvent détecter la vitesse angulaire sur les trois axes : lacet, tangage et roulis. Ces capteurs gyroscopiques à trois axes peuvent être utilisés pour détecter lorsqu’un drone ou un véhicule sans pilote tourne dans n’importe quel plan. Ces informations peuvent ensuite être utilisées pour stabiliser le véhicule en vol et compenser les effets du vent.

Les gyroscopes à six axes intègrent un accéléromètre à trois axes qui permet au système de mesurer également l’accélération statique due à la gravité et de gérer des mouvements plus complexes.

Les gyroscopes, ainsi que les accéléromètres et d’autres capteurs tels que les magnétomètres, sont utilisés pour créer des IMU (unités de mesure inertielle), qui fusionnent les données de tous ces capteurs et fournissent des informations pouvant être utilisées pour calculer l’orientation et la vitesse d’un drone.

Dans de nombreuses plateformes sans pilote, ces données sont traitées par un système de référence d’attitude et de cap (AHRS), qui calcule en temps réel les estimations du roulis, du tangage et du cap pour le contrôle et la stabilisation du vol.