[guerrelec] Les performances électroniques du drone de l’ENSMM — fondées sur le système Linux — réco mpensées lors d’un concours

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http://endirect.univ-fcomte.fr/index.php?act=detail&art=790&mois=12&an=2005
En direct n°201, décembre 2005

Les performances électroniques du drone de l’ENSMM — fondées sur le  
système Linux — récompensées lors d’un concours

Pour recueillir le maximum d’innovations technologiques, la DGA se tourne  
naturellement vers… les étudiants. Écoles d’ingénieurs et universités se  
sont vues mises au défi de réaliser un drone miniature capable de survoler  
un territoire, puis d’y repérer des ennemis embusqués (chars d’assaut,  
fantassins…), enfin, de transmettre l’information. Il s’agit alors  
d’inventer un nouvel objet volant, les contraintes drastiques de taille et  
de poids rendant caduques les savoir-faire de l’aéromodélisme. Après une  
première sélection, dix-sept équipes, dont celle de l’ENSMM — École  
nationale supérieure de mécanique et des microtechniques — (cf. en direct  
n° 177, octobre 2003) ont été invitées à participer au concours qui a  
finalement eu lieu au mois de septembre 2005.

• Le drone de l’ENSMM — baptisé µDrone — ne faisait pas partie des rares  
drones capables de voler. Il n’a cependant pas démérité en étant jugé le  
meilleur pour les innovations électroniques présentes. En effet, la  
solution choisie a été d’utiliser un processeur puissant mais compatible  
avec une application embarquée : consommant peu, mais fournissant  
suffisamment de mémoire pour les calculs de stabilisation en vol du drone  
et pour l’acquisition et le traitement des images. Le système  
d’exploitation uClinux a été préféré pour ses capacités à gérer les tâches  
du calculateur (réception des données GPS, prédiction du comportement en  
vol du drone, calcul des lois de commande, réception des ordres depuis la  
station au sol…) et la mémoire associée. Il est également capable de  
composer avec la complexité de la transmission haut débit des images et de  
la télémesure. Enfin, la disponibilité des librairies permet d’économiser  
du temps de développement.

• L’architecture du drone est basée sur le concept du girodyne découplant  
sustentation et propulsion : seule cette configuration est capable de  
répondre à la fois aux exigences de vol stationnaire et de vitesse de  
translation élevée requises par le règlement du concours.

  Cependant, une telle configuration est complexe à stabiliser : un effort  
particulier a porté sur la modélisation du comportement de l’engin volant  
et de la loi de commande associée. L’implémentation de cette loi de  
commande — associée à la gestion des capteurs et au calcul de trajectoire  
selon les contraintes des ordres de haut niveau fournis par l’opérateur  
inexpérimenté dans le domaine du pilotage — justifie la puissance de  
calcul sélectionnée.

La détection d’obstacle s’obtient en fusionnant une mesure classique par  
sonar de temps de vol, pour la distance, avec une mesure de stéréoscopie  
acoustique, pour la mesure d’azimut. Cette détection à courte portée est  
complétée par de la stéréoscopie optique, moins précise mais permettant  
une prédiction de trajectoire à plus long terme. En effet, deux caméras  
fournissent des images qui sont intercorrélées sur le système embarqué  
avant transmission.

• Durant trois ans consécutifs, ce projet a fait partie des projets de fin  
d’étude de l’ENSMM. Soixante étudiants ont collaboré à la réalisation du  
µDrone, avec le soutien des enseignants et du personnel technique.

contactPascal Paquier
École nationale supérieure de mécanique
et des microtechniques
Tél. 03 81 40 27 17
Fax 03 81 80 98 70
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