Résumé

Les améliorations de la technologie IMU (Inertial Measurement Unit, Unité de mesure inertielle en français) ont révolutionné l'industrie du positionnement et de la navigation et, avec les nouveaux capteurs gyroscopiques MEMS atteignant une meilleure précision, l'écart entre les gyroscopes de systèmes micro-électro-mécaniques (MEMS ou (Micro-Electro-Mechanical System en anglais) de qualité grand public et les gyroscopes à fibre optique (FOG ou Fiber-Optics Gyroscopes) de qualité industrielle se réduit. Ceci est une brève description des principales différences entre les IMU FOG et les IMU MEMS et les caractéristiques de performance qui les différentient.

Comment fonctionnent-ils

IMUs basés sur un FOG

Les FOG (Gyroscopes à fibre optique) utilisent des boucles de fibre optique et mesurent les interférences entre des faisceaux de lumière dans des boucles opposées pour détecter la rotation dans chaque axe. Le matériel utilisé est plus dispendieux, plus gros et consomme généralement plus d'énergie, mais son absence de pièces mobiles le rend moins sensible aux changements de température et aux vibrations. Les FOG sont souhaitables dans les 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 (systèmes micro-électro-mécaniques) sont plus petits et plus légers, mais en raison de leur nature mécanique, ils peuvent être plus sensibles aux effets de température et de vibration non modélisés. Ces effets peuvent augmenter le bruit (Angular Random Walk, ou variation angulaire temporelle) et provoquer des écarts par rapport au facteur de bruit modélisé. Pour plus d'informations sur les paramètres de précision de l'IMU, veuillez consulter notre Article de la base de connaissance.

Avantages de chaque type

La précision supérieure d'un FOG se traduit par une faible instabilité de biais ou de sa dérive dans le temps. Pour les applications nécessitant des mises à jour de position à l'estime ou connaissant des bris de positionnement GNSS à long terme, c'est un facteur important et les performances d'un gyroscope FOG sont d'un ordre de grandeur (XNUMXx) supérieures à celles d'un MEMS. D'autre part, 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 facteurs attrayants pour une IMU MEMS sont la taille, la puissance et le prix. Les applications telles que la robotique et les drones accordent une grande importance à la taille et au poids de la charge utile, et les derniers capteurs MEMS sont très petits et économes en énergie, en particulier par rapport aux FOG IMUS 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 le coût est généralement inférieur à la moitié 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

 

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