Résumé

Les progrès de la technologie des IMU ont révolutionné le secteur du positionnement et de la navigation. Grâce à la précision accrue des nouveaux capteurs gyroscopiques MEMS, l'écart entre les gyroscopes à systèmes microélectromécaniques (MEMS) grand public et les gyroscopes à fibre optique (FOG) industriels se réduit. Voici une brève description des principales différences entre les IMU FOG et les IMU MEMS, ainsi que de leurs performances respectives.

Comment fonctionnent-ils

IMUs basés sur un FOG

Les FOG utilisent des boucles de fibre optique et mesurent les interférences entre les faisceaux lumineux des boucles opposées afin de détecter la rotation de chaque axe. Le matériel utilisé est plus coûteux, plus volumineux et consomme généralement plus d'énergie, mais l'absence de pièces mobiles le rend moins sensible aux variations de température et aux vibrations mécaniques. Les FOG sont particulièrement adaptés aux environnements exigeants, à haute température et à fortes vibrations, comme l'exploitation minière, le pointage de machines industrielles et la stabilisation d'équipements lourds.

IMUs à MEMS

Les capteurs MEMS sont plus petits et plus légers, mais de par leur nature mécanique, ils peuvent être plus sensibles aux effets non modélisés de température et de vibrations. Ces effets peuvent augmenter le bruit (marche aléatoire angulaire) et entraîner des écarts par rapport au facteur de bruit modélisé. Pour plus d'informations sur les paramètres de précision des IMU, veuillez consulter notre article connexe. Article de la base de connaissance.

Avantages de chaque type

La précision supérieure d'un gyroscope FOG se traduit par une faible instabilité du biais, ou dérive temporelle. Pour les applications nécessitant des mises à jour de position à l'estime ou soumises à des pannes GNSS prolongées, ce facteur est important, et les performances d'un gyroscope FOG sont nettement supérieures à celles d'un MEMS. En revanche, si le capteur IMU n'est utilisé que pour des mises à jour à court terme d'un capteur GNSS dans un environnement dynamique bien modélisé, un capteur MEMS peut suffire.

Les atouts d'une IMU MEMS sont sa taille, sa puissance et son prix. Des applications comme la robotique et les drones exigent une charge utile importante, et les capteurs MEMS les plus récents sont très compacts et économes en énergie, notamment comparés aux IMU FOG industriels et tactiques. Ils peuvent fournir d'excellentes mises à jour de position et d'attitude dans des environnements dynamiques relativement stables et prévisibles, comme les véhicules routiers, les avions et les navires offshore, et leur coût est généralement inférieur de moitié à celui d'une IMU FOG de qualité.

Comment choisir entre les IMUs FOG et MEMS

En résumé, le choix de l'IMU dépend de l'application et de l'environnement.

Les IMUs FOG sont souhaitables pour:

  • Précision d'attitude absolue
  • Température élevée
  • Vibrations élevées
  • Stabilité du biais dans le temps

Les IMUs MEMS dont préférables pour:

  • Poids et taille réduits
  • Faible consommation d'énergie
  • Capteurs à courte portée en distance
  • Intégration GNSS dans des environnements dynamiques prévisibles

 

Canal Geomatics offre IMU basées sur le FOG de KVH et IMU basées sur MEMS à partir de Inertial Labs, NovAtel, SBG Systems et Xsens.