Soutenance de thèse : Laetitia TOSONI

Estimation d'un changement de repère variable entre deux plateformes inertielles appliquée aux Satcom On-The-Move

Doctorante : Laetitia TOSONI 

Laboratoire INSA : Ampère

École doctorale : Automatique

Travaux de thèse dirigés par Monsieur Minh Tu PHAM et Monsieur Paolo MASSIONI 

Composition du jury proposé : 

M. Minh Tu PHAM	INSA Lyon	Directeur de thèse
Mme Christine PRELLE	UTC	Rapporteure
M. Sébastien CAUET	Université de Poitiers	Rapporteur
M. Paolo MASSIONI	INSA Lyon	Co-directeur de thèse
M. Stéphane CARO	CNRS - LS2N	Examinateur
Mme Caroline KULCSÁR	Institut d’Optique Graduate School	Examinatrice

Mots- clés : Transfert d'alignement, Estimateur temps réel, Satcom On The Move, Stabilisation inertielle, Filtre de Kalman

Résumé :
La communication moderne exige à la fois un débit de données important et une large couverture géographique. La communication par satellite (Satcom) répond à ces deux besoins, mais exige que l’antenne soient dirigée vers le satellite visé pendant toute la durée de la communication. Dans le cas d’une application mobile dite SOTM (Satcom On-The-Move), l’antenne est montée sur un système mécatronique permettant de maintenir un pointage correct malgré les mouvements du véhicule porteur. Ce système mécatronique doit être asservi, ce qui exige le calcul d’une consigne de position. Plusieurs méthodes existent pour calculer cette consigne. Certaines utilisent un signal en provenance du satellite, mais elles sont alors dépendantes de la disponibilité de ce signal. D’autres utilisent des calculs géométriques basés sur des informations inertielles fournies par des capteurs embarqués sur la station SOTM, mais certaines inconnues dans la géométrie du système dégradent la précision du calcul au-delà des exigences de pointage. Ces inconnues peuvent être contournées si le véhicule porteur est équipé d’une centrale inertielle : le problème se ramène alors à une question d’estimation de changement de repère entre deux plateformes inertielles ; une se situant sur le véhicule porteur, l’autre se situant au niveau de l’antenne. Le transfert d’alignement est une méthode efficace pour estimer un changement de repère entre deux plateformes, mais il est traditionnellement appliqué à des changements de faible amplitude et invariants dans le temps. Dans le cas de changements de repères de grande amplitude, les modèles utilisés sont presque exclusivement non-linéaires. Dans le cadre de ces travaux de thèse furent développés deux algorithmes de transfert d’alignement destinés à l’estimation de changements de repères d’amplitude arbitraire et variables dans le temps. Le premier, basé sur un modèle de mesure tiré de la littérature, utilise des mesures de vitesse longitudinale et d’attitude, une combinaison classique dans le domaine du transfert d’alignement. Le second utilise des mesures de vitesses angulaires et d’accélérations longitudinales, des variables peu utilisées dans ce domaines mais plus appropriées au matériel imposé par une application aux SOTM. Un modèle de propagation original, applicable aux deux cas de figure, est ici proposé. Une représentation d’attitude en quaternions a été choisi afin de garantir la linéarité des modèles utilisés. Les algorithmes développés ont été testés en simulation et en expérimentation sur banc de test. Des métriques appropriées ont été définies afin d’analyser les performances des algorithmes et de déterminer les sources d’erreurs pouvant les impacter.