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Centrale inertielle - Calcul de la position



  1. #1
    Eroos

    Question Centrale inertielle - Calcul de la position

    Bonjour à toutes et à tous,

    Je créer cette discussion pour tenter de résoudre un problème à propos du projet sur lequel je travail :
    Je dois trouver le moyen de géolocaliser un robot dans des canalisations (=souterrain), pour ce faire nous nous sommes orientés vers la technologie MEMS avec l'utilisation d'une centrale inertielle, voici la centrale inertielle que nous allons sans doute prendre :
    http://www.vectornav.com/products/vn-100/specifications
    Celle-ci possède de bonnes caractéristiques.

    Voici mon problème :
    Mon patron souhaite que je lui rende sous forme de schéma la marge de dérive possible au bout de la canalisation, c'est-à-dire que les déplacements de notre robot vont être visualisés et enregistrés à l'aide d'un programme, mais il y aura forcément un petite erreur due aux dérives et aux marges d'erreur indiquées par les fabricants, et pour savoir si le projet est faisable je dois définir la distance maximale d'erreur qu'il peut y avoir entre le point indiqué par notre capteur et le point réel ou se trouve notre robot.

    Pour se faire voici les données dont je dispose :
    Mon robot va à vitesse constante de 20m/min(soit 0.3334m/s), la longueur de ma canalisation à parcourir est de 100 mètres en ligne droite sur l'axe x pour faciliter les calculs) et le robot parcourt donc cette distance en 300 secondes.
    La marge d'erreur de mon accéléromètre est de 0.14mg/√Hz (soit 1.37x10^-3 m/s²/√Hz)
    D'après moi avec ces valeurs je peux déterminer l'erreur maximale de la distance indiquée mais apparemment non puisque d'autres paramètres doivent entrer en jeu, mais lesquels ? Et par quel autre moyen puis-je connaître cette erreur maximale de distance indiquée avec les données de mon problème ?

    Merci d'avance pour toutes vos réponses !

    PS : Voici ce que j'ai déjà tenter comme calcul, qui me donne des résultats totalement pas convaincants :
    accélération a = 2l/t² = (2x100)/300² = 2.22x10^-3 m/s²
    Calcul de la longueur indiqué min et max grâce au calcul inverse en prenant a=a±1.37x10^-3 (marge d'erreur fabricant) :
    l (min) = (t²xa)/2 = (300²x0.85x10^-3)/2 = 38.25m
    l (max) = (t²xa)/2 = (300²x3.59x10^-3x10^-3)/2 = 161.55m
    Ce qui voudrait dire que mon capteur pourrait donner comme indication que mon robot se trouve à 38m ou indiqué qu'il se trouve à 161.55m de mon point de départ alors qu'en réalité il est à 100 m...

    -----


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  3. #2
    RevaMD

    Re : Centrale inertielle - Calcul de la position

    Salut,

    un capteur d'acceleration ne sert à rien dans le cas precis ou la vitesse est constante, seul un capteur gyroscopique pourait t'etre utile en cas de canalisation non droite.
    A mon avis il ya une erreur dans l'enoncé du projet.

  4. #3
    Eroos

    Re : Centrale inertielle - Calcul de la position

    Citation Envoyé par RevaMD
    un capteur d'acceleration ne sert à rien dans le cas precis ou la vitesse est constante, seul un capteur gyroscopique pourait t'etre utile en cas de canalisation non droite.
    A mon avis il ya une erreur dans l'enoncé du projet.
    Dans ce cas en reformulant un peu ma question, comment puis-je connaître la distance d'erreur maximale pouvant être indiqué par mon capteur en ayant estimé toutes les données nécessaire (je pense)
    Il met également possible d'estimer une accélération entre 2 périodes précise sur ces 100 mètres de canalisations, tout est estimable tant que ça reste dans la mesure du possible par rapport à la réalité !

    J'aimerai juste tout simplement connaître la démarche à suivre pour avoir une idée de faisabilité en sachant à quoi m'attendre comme distance erroné pouvant être indiqué par mon capteur.

  5. #4
    Dynamix

    Re : Centrale inertielle - Calcul de la position

    Salut

    Citation Envoyé par Eroos Voir le message
    La marge d'erreur de mon accéléromètre est de 0.14mg/√Hz (soit 1.37x10^-3 m/s²/√Hz)
    Noise , c' est le bruit .
    A mon avis l' erreur principale vient de la résolution < 0,5 g/1000 soit 0,0049 m/s²
    En prenant cette valeur comme erreur constante , on trouve un écart de vitesse au bout de 300 s de 1,4 m/s pour 0,33 m/s nominal .
    Ce qui montre que contrôler l' accélération avec ce système n' est pas efficace .
    Si ton robot a des roues , il vaut mieux détecter le nombre de tours qu' elles effectuent et/ou leur vitesse de rotation .

    Citation Envoyé par Eroos Voir le message
    accélération a = 2l/t²
    Pour un mouvement uniformément accéléré uniquement .
    La vraie formule , c' est : a = d²L/dt² qui s' applique à tous les cas .
    Ton robot se déplace théoriquement à vitesse constante , donc a = 0

  6. #5
    Eroos

    Re : Centrale inertielle - Calcul de la position

    Citation Envoyé par Dynamix
    A mon avis l' erreur principale vient de la résolution < 0,5 g/1000 soit 0,0049 m/s²
    En prenant cette valeur comme erreur constante , on trouve un écart de vitesse au bout de 300 s de 1,4 m/s pour 0,33 m/s nominal .
    Je ne m'attendais pas à mieux comme réponse ! Est-ce que je dois en conclure que lorsque je veux travailler sur un capteur quelconque (pour ce projet : gyroscopes, accéléromètres, magnétomètres), si je souhaite obtenir comme là une idée de l'erreur qui sera indiqué au bout de la distance parcourue, travailler toujours avec la résolution et non le bruit ???? (Cela expliquerait de nombreuses erreurs que j'ai pu rencontrer...)
    Merci beaucoup pour la réponse apportée, celle-ci me va à merveille !!

    Juste une dernière petite question en plus :
    Citation Envoyé par Dynamix
    Noise , c' est le bruit .
    Ceci je pense l'avoir compris, mais alors à quoi correspond le bruit puisque cela me paraissait logique que le bruit soit des erreurs enregistrées pour moi, et donc qui modifierait la valeur indiquée qui serait l'erreur que je cherche à connaître, non ?

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Dynamix

    Re : Centrale inertielle - Calcul de la position

    Les erreurs dues au bruit on tendance à s' annuler .
    Alors que l' erreur due à la résolution peut être toujours dans le même sens .

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  10. #7
    BOB92

    Re : Centrale inertielle - Calcul de la position

    Bonjour

    A mon humble avis, c'est mal parti .....
    - La dérive du gyro est incompatible avec un positionnement que tu espérais assez précis sur 100 m à cause du temps qui s'écoule par rapport au point de départ ..
    - Tu ne peux pas te fier non plus au magnétomètre qui sera perturbé, sans que tu puisses en apprécier l'amplitude par des objets magnétiques rencontrés à proximité ....

    Le problème est bien connu pour la navigation ......

    Et toi, tu veux faire de la topographie avec un mobile piloté à distance, et que par principe, tu ne peux pas localiser par visée directe à cause des courbures de la canalisation .
    Il faut bien poser le problème avant de vouloir le solutionner ... et surtout se donner des objectifs ...
    Si l'une des solutions candidates est au départ, hors des clous, inutile d'insister ...

    Cordialement

  11. #8
    Dynamix

    Re : Centrale inertielle - Calcul de la position

    Citation Envoyé par Eroos Voir le message
    voici la centrale inertielle que nous allons sans doute prendre : http://www.vectornav.com/products/vn-100/specifications
    Celle-ci possède de bonnes caractéristiques.
    the VN-100 combines 3-axis accelerometers, 3-axis gyros, 3-axis magnetometers, a barometric pressure sensor ...
    Comment tu justifies ce choix ?
    Vu que tu n' utilises apparemment qu' un seul accélerometre , à quoi servent les deux autres ?
    A quoi servent les 3 gyromètres , les 3 magnétomètres , et le baromètre ?

  12. #9
    Eroos

    Re : Centrale inertielle - Calcul de la position

    Citation Envoyé par BOB92
    Il faut bien poser le problème avant de vouloir le solutionner ... et surtout se donner des objectifs ...
    Si l'une des solutions candidates est au départ, hors des clous, inutile d'insister ...
    C'est un sujet de stage, inutile de préciser qu'on a déjà parlé, mes tuteurs et moi-même, du problème de faisabilité de ce projet, il n'espère pas obtenir des résultats hypers précis mais souhaite obtenir une aire de terrain où il serait possible de situer l'arrivée du robot pas trop grande mais qui peut quand même l'être un peu, et je ne vais pas exposer toutes les recherches que j'ai déjà réalisées puisque cela fait maintenant 2 semaines que je travaille chaque jour 8h dessus donc impossible de parler de tout ça.
    Ici je veux simplement parler d'un accéléromètre pour avoir des chiffres approximatifs a présenter à mon tuteur, et là j'étais un peu perdu c'est tout ! Rien de bien méchant a vouloir parler que de l'accéléromètre et non de tout mon projet !
    Merci d'avoir apporté une réponse à cette discussion tout de même !

    Citation Envoyé par Dynamix
    Comment tu justifies ce choix ?
    Vu que tu n' utilises apparemment qu' un seul accélerometre , à quoi servent les deux autres ?
    A quoi servent les 3 gyromètres , les 3 magnétomètres , et le baromètre ?
    J'ai en amont réalisé un tableau comparatif d'une quinzaine de centrales inertielle, nous avons donc comparé avec mes tuteurs celle qui paressait le meilleur avantage qualité-prix pour des tests (nous avons trouvé une simple petit centrale bien réputée la MPU-6050 à moins de 10e / unité) et pour le projet lui-même, la carte qui sera utilisée ne devra pas dépasser les 1500 euros, ce qui me fait une belle marge pour choisir ma centrale inertielle et celle-ci se trouve dans les 1000 euros et possède des sensibilités bien plus faibles que d'autres centrale assez haut de gamme (par rapport à ma centrale de test bien sur) comme la NGIMU ou la X-BIMU...
    Pour le gyroscope et le magnétomètre (baromètre je te l'accorde sans trop d'importance pour le moment) j'ai déjà à peu près compris à quoi correspondaient les sensibilités à grande échelle, mais il n'y aura pas que la centrale à envoyer des informations pour déterminer la position de mon robot en canalisation.
    Il y aura aussi par exemple une roue codeuse qui indiquera la longueur de câble qui à été lâchée dans la canalisation (câble rigide) et permettra donc de savoir combien de mètres notre robot a parcouru, d'autres applications seront installées mais pour le moment je m'occupe de l'inconnue dans ce projet puisque personne dans l'entreprise n'a encore travaillé sur ce genre de composant !

  13. #10
    BOB92

    Re : Centrale inertielle - Calcul de la position

    Citation Envoyé par Eroos Voir le message
    C'est un sujet de stage, inutile de préciser qu'on a déjà parlé, mes tuteurs et moi-même, du problème de faisabilité de ce projet, il n'espère pas obtenir des résultats hypers précis mais souhaite obtenir une aire de terrain où il serait possible de situer l'arrivée du robot pas trop grande mais qui peut quand même l'être un peu ....!
    Bonjour
    Un peu, beaucoup, passionnément ...... je suppose que l'utilisation de la norme NF_UNM00-002 s'impose
    http://jeanmarie.robert.free.fr/tele...UNM_00-002.pdf


    Ceci étant, il ne faut pas utiliser in gyromètre à cause de sa dérive sur des temps longs ...... ce qui et le cas ...
    Mais il faut absolument l'hybrider avec d'autres capteurs .....tel la roue codeuse de ta longueur de câble, ainsi que ton magnétomètre ... tu pourras ainsi avoir une épure de son évolution dans un secteur donné ..... mais il faut bien te donner des plans type de navigation pour pouvoir y associer tes erreurs de navigation ..... Le problème est bien connu pour les engins militaires avant que le GPS ne fasse son apparition ....

    Cordialement

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