Projet A.T.P ( Aéro-TéléPrésence )
Avion sans pilote RC assisté par ordinateur
par Jean-Louis Naudin
créé le 15 Juillet 2005 - Dernière mise à jour le 25 Janvier 2006

La miniaturisation très poussée et la performance très accrue des dispositifs de positionnement par satellites (GPS) permettent aujourd'hui d'intégrer très simplement cette technologie dans un aéromodèle radio-commandé.

L'avion RC équipé d'un GPS miniature reçevant les satellites GPS pendant son vol, calcule en temps réel sa position dans l'espace à 3 dimensions (longitude, latitude, altitude) ainsi que les paramètres de vol (vitesse sol, vitesse verticale...) et les retransmet à la station sol permettant ainsi au pilote de connaître de manière très précise la position de son aéromodèle. Les données GPS reçues peuvent aussi être traitées en temps réel puis retransmises à l'avion pour des corrections d'attitude et de trajectoire.

Le projet "Aéro-TéléPrésence" ( A.T.P. ) consiste à développer une plateforme volante capable de faire de la photo et/ou de la reconnaissance aérienne à l'aide d'un Avion Sans Pilote ( ou mini-drone ) télépiloté et assisté par ordinateur. Pendant tout le vol de l'aéronef ATP, le pilote reçoit sur une station sol, les données de positionnement dans l'espace (GPS), d'attitudes ( assiette, inclinaison ), et la vidéo du vol. L'ordinateur de la station sol traite en temps réel les données et les affiche sur un dispositif de visualisation tête haute ou dans un casque immersif ( HID ). Dans une version améliorée, le logiciel de la station sol devra être capable de faire des corrections d'assiette, d'attitude et de positionnement de manière à assister le pilote dans sa tâche de reconnaissance et de prise de vues aériennes. Ainsi, grâce à ce concept, il est possible de concevoir un avion "semi-intelligent"...

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Voici ci-dessous, une vue d'ensemble du dispositif.

Le récepteur GPS que j'ai choisi est un Garmin etrex Legend, ce GPS est compact, léger et autonome,
il est équipé d'une version OEM de l'antenne GPS intégrée de très haute perfomance de marque Ublox type SAM-LS.
Cette antenne GPS peut-être reconfigurée entièrement par logiciel.
J'ai obtenu avec cette antenne GPS une résolution horizontale (HDOP) de 1 mètre et une résolution verticale (VDOP) de 1.3 mètre...

Les données satellite reçues par le récepteur GPS sont transmises via un transmetteur numérique half-duplex XTR-434 de marque Aurel.
Un adaptateur RS232/TTL Max-232 assure la compatibilité des signaux série.

CiCi-dessus, le matériel embarqué à bord de l'avion RC.

Ci-dessus, le transmetteur numérique XTR-434 (de 9600 bauds à 115200 bauds half-duplex)

L'aéromodèle choisi est un ETA (Electric Trainer Airplane) à propulsion électrique, cet avion est idéal pour ce genre d'expérience.
Cet avion est courament utilisé pour de la photographie aérienne.

Le GPS est installé dans un bloc de mousse placé au centre de gravité de l'avion, le transmetteur de données est placé sur
le dessus du fuselage permettant ainsi le contrôle visuel des voyants de contrôle.

Côté station sol, un transmetteur de données numériques XTR-434 est aussi utilisé,
il est connecté directement sur le port série d'un PC portable (photo ci-dessous).

Vol N°1 du 9 juillet 2005

Les données GPS sont visualisées sur une carte à l'échelle, la précision au moment de la mesure était de 4 mètres.
Les limites du terrain de l'USCA ont été pointées avec le GPS puis reportées sur la carte.
Le cube vert est la position de la cabane. ( voir photo aérienne ci-dessous )

Photo aérienne de notre terrain USCA prise avec l'ETA

Le premier graphe, ci-dessous, représente l'altitude de vol par rapport au sol (AGL) et la vitesse verticale en m/sec.
Le deuxième graphe représente la vitesse sol de l'avion en Km/h.

Sur le graphe de la vitesse sol, on peut remarquer des écarts de vitesse représentés par des pics symétriques.
Ces écarts sont dus à la présence d'un vent important pendant le vol.
Les vitesses élevées correspondent à une phase de vol vent arrière et les vitesses basses à une phase de vol vent de face.

Vol N°1 du 10 juillet 2005

Photo aérienne du carrefour de l'Orme faites avec l'ETA

Vol N°2 du 10 juillet 2005

Photo du chemin d'accès au terrain USCA à partir de la D403

Résultats de l'expérimentation : Cette première expérience de GPS aéro-embarqué avec transmission des données au sol en temps réel est très encourageante. Un logiciel spécifique de traitement des données transmises est en cours de réalisation, il permettra d'avoir une représentation d'un tableau de bord virtuel des données de vol. D'autres capteurs seront rajoutés à l'avion comme un tube de pitot pour la mesure de la vitesse air ainsi qu'un accéléromètre. Une camera vidéo transmettra aussi l'image pendant le vol. Dans une étape ultérieure, un pilote automatique permettra à l'avion de suivre un chemin prédéfini (waypoints) mis en mémoire dans le GPS...

Regardez aussi :

Vidéo transmission temps réel et pilotage immersif	Vidéo temps réel à bord d'un Mini-Drone RC
Photos et Vidéo Aéro-Embarquée avec l'E.T.A.
Le Mini-Drone RP-UAV 01

Pour plus d'informations, contactez moi : jnaudin509@aol.com

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