Spatial : guidage, navigation et attitude avec peu de données

Guidage et commande de l'orbite jusqu'à la rentrée et la récupération

Ce qui se passe. Une capsule doit quitter son orbite, survivre à la chaleur et à la décélération, et atterrir là où la récupération peut l’atteindre. Chaque phase a son propre modèle et ses propres limites, l’atmosphère n’est jamais celle des tables et chaque vol apporte peu de données pour le suivant.

Ce que cela coûte. Un atterrissage loin de la cible, des charges supérieures au dimensionnement ou un vol à refaire. Une petite équipe passe des mois sur le guidage d’une mission et il lui reste peu de temps pour analyser les données de vol.

Pourquoi la solution habituelle ne suffit pas. Une trajectoire issue d’une simulation pour le jour nominal ne tient pas dans une atmosphère réelle. Élargir les marges coûte de la masse et de la précision d’atterrissage. Une grande boîte à outils générale est plus longue à adapter qu’à réécrire.

Comment un diagnostic à distance à prix fixe le vérifie. À partir de vos modèles de trajectoire, des données du véhicule et des données de vols ou d’essais antérieurs, je vérifie dans quelle mesure le guidage peut s’adapter en vol et comment les données de vol peuvent améliorer les modèles. Le diagnostic à distance à prix fixe indique où l’optimisation et l’estimation pourraient élever la précision d’atterrissage et quels essais le montreraient.

Pour aller plus loin : Trajectoires et plans de consigne optimaux

La navigation d'un lanceur doit être réglée sur des données de vol et surveillée en intégrité

Ce qui se passe. Le filtre de navigation d’un lanceur combine des capteurs inertiels, des signaux satellitaires et parfois d’autres sources. Après les premiers vols, le filtre est réglé sur les données enregistrées. L’équipe doit démontrer qu’un capteur défaillant ou un signal perdu est détecté avant que le guidage n’agisse sur une position erronée.

Ce que cela coûte. Un vol perdu ou interrompu par une erreur de navigation, et une longue analyse après chaque vol pour comprendre pourquoi l’estimation était fausse.

Pourquoi la solution habituelle ne suffit pas. Régler à la main les valeurs de bruit pour coller à un vol sur-ajuste ce vol. Des limites de surveillance strictes provoquent des interruptions sans cause. Une centrale de navigation achetée est une boîte noire qui n’apprend rien pour le prochain véhicule.

Comment un diagnostic à distance à prix fixe le vérifie. À partir des données enregistrées de vol et d’essai, je vérifie comment se comporte l’estimation, quel réglage est étayé par les données et comment un contrôle d’intégrité peut distinguer les défauts du bruit normal. Le diagnostic à distance à prix fixe indique ce qu’exigeraient un filtre réglé et un moniteur documenté.

Pour aller plus loin : Calculer les grandeurs non mesurées pour la commande

Les petites équipes doivent construire tout le logiciel de vol et le tester en boucle

Ce qui se passe. Une jeune entreprise de véhicules doit produire la navigation, le guidage, la commande et les essais qui les démontrent, de la simulation aux essais avec matériel dans la boucle jusqu’au vol. L’équipe est petite et les experts en guidage et en estimation sont peu nombreux. Tout est nécessaire en même temps.

Ce que cela coûte. Un calendrier qui dépend de deux ou trois personnes, des essais repoussés et un premier vol avec des éléments que personne n’a pu vérifier aussi minutieusement que prévu.

Pourquoi la solution habituelle ne suffit pas. Le recrutement est lent. Acheter un paquet prêt à l’emploi convient à une seule classe de véhicules. Se passer de simulation fait gagner du temps jusqu’au premier essai matériel qui révèle une erreur qu’un modèle aurait trouvée.

Comment un diagnostic à distance à prix fixe le vérifie. À partir de votre architecture, de vos modèles et de votre plan d’essais, je vérifie quelle partie de la chaîne est la plus exposée et où une conception à modèle et un contrôle par simulation peuvent remplacer un essai sur matériel. Le diagnostic à distance à prix fixe indique ce qui pourrait être livré séparément, avec une documentation que votre équipe peut poursuivre.

Les roues à réaction demandent commande et détection de défauts

Ce qui se passe. Les satellites s’orientent avec des roues à réaction qui accélèrent et ralentissent. Le frottement change avec la température et l’âge, et la vitesse de la roue traverse des plages où la vibration est forte. Une roue qui s’use le montre d’abord par de petites variations de couple et de courant, faciles à négliger.

Ce que cela coûte. Des erreurs de pointage, une roue qui lâche plus tôt que prévu et, au pire, une mission perdue ou un mode de sauvegarde qui interrompt le service.

Pourquoi la solution habituelle ne suffit pas. Une limite fixe sur le courant du moteur détecte la panne tard. Une roue plus grande avec marge ajoute de la masse. Une seconde roue de secours est prévue pour la panne, mais ne dit pas quand basculer.

Comment un diagnostic à distance à prix fixe le vérifie. À partir de données d’essai de la roue et de la télémesure, je vérifie comment un modèle de frottement et de couple peut estimer l’usure et signaler tôt les défauts, et comment la commande de la roue peut rester précise près des vitesses critiques. Le diagnostic à distance à prix fixe indique ce que cela apporterait à vos satellites.

Le maintien à poste, le moment cinétique et l'ergol restant sont planifiés par des règles

Ce qui se passe. Un opérateur de satellites maintient les engins en position par des allumages de propulseurs, décharge le moment cinétique des roues et estime l’ergol qui reste. La durée de vie restante est souvent estimée à partir d’une jauge peu précise, et les manœuvres suivent des règles faites pour le cas moyen.

Ce que cela coûte. L’ergol dépensé en manœuvres inutiles raccourcit la vie d’un satellite qui rapporte de l’argent chaque jour. Une mauvaise estimation de l’ergol restant conduit à un retrait prématuré ou à un retrait tardif qui risque la panne.

Pourquoi la solution habituelle ne suffit pas. Les marges de sécurité sur la jauge d’ergol coûtent des années de revenus. Des règles de manœuvre au calendrier ignorent la dérive réelle. Une nouvelle jauge exige un nouveau satellite.

Comment un diagnostic à distance à prix fixe le vérifie. À partir de la télémesure (allumages de propulseurs, pressions, températures, données d’orbite), je vérifie avec quelle qualité l’ergol peut être calculé et comment un plan de manœuvres pourrait en consommer moins. Le diagnostic à distance à prix fixe indique si l’estimation et l’optimisation sont assez précises pour prolonger la durée de vie prévue.

Pour aller plus loin : Commande prédictive économique

L'estimation légère avec des caméras événementielles est difficile à rendre petite et robuste

Ce qui se passe. Une caméra événementielle ne signale que les pixels qui changent, très vite et avec peu de données. Elle convient à un petit engin spatial ou à un drone de faible puissance. Les données ne ressemblent pas à une image normale : elles sont clairsemées, bruitées, sans image à regarder. Estimer mouvement et position à partir d’elles demande des méthodes que peu d’équipes connaissent.

Ce que cela coûte. Une fonction de navigation qui ne tient pas sur le processeur disponible, ou qui marche au laboratoire et échoue en mauvaise lumière ou en mouvement rapide.

Pourquoi la solution habituelle ne suffit pas. Convertir les événements en images et utiliser une méthode standard jette l’avantage de la vitesse. Une méthode apprise lourde exige un processeur que la plateforme n’a pas. Le réglage par essais cache les cas où elle échoue.

Comment un diagnostic à distance à prix fixe le vérifie. À partir de vos données d’événements enregistrées et de la plateforme cible, je vérifie quel estimateur tient sur le processeur, sa robustesse dans les cas difficiles et ce qu’il lui faut lors d’un essai. Le diagnostic à distance à prix fixe indique si un estimateur léger peut atteindre la précision dont vous avez besoin.

Pour aller plus loin : Calculer les grandeurs non mesurées pour la commande

Le risque de collision entre satellites est prédit de façon trop grossière

Ce qui se passe. Les opérateurs reçoivent des avertissements que deux objets pourraient s’approcher. Les données de position de chaque objet sont incertaines, et l’incertitude croît avec le temps. La plupart des avertissements sont de fausses alarmes, quelques-uns sont réels, et l’opérateur doit décider des jours à l’avance s’il dépense de l’ergol pour une manœuvre d’évitement.

Ce que cela coûte. De l’ergol et du temps d’opérateur pour des manœuvres inutiles, et le risque résiduel d’une collision après une manœuvre non faite.

Pourquoi la solution habituelle ne suffit pas. Un seuil d’avertissement bas produit beaucoup de manœuvres. Un seuil haut accepte un risque. Attendre de meilleures données arrive trop tard. Acheter davantage d’observations coûte cher et n’est pas toujours possible.

Comment un diagnostic à distance à prix fixe le vérifie. À partir des données d’avertissement de votre flotte, je vérifie comment l’incertitude est décrite, si l’estimation du risque est réaliste et comment une meilleure estimation change le nombre de manœuvres. Le diagnostic à distance à prix fixe indique où une meilleure prédiction est rentable.

Pour aller plus loin : Calculer les grandeurs non mesurées pour la commande

Le pointage et l'étalonnage des capteurs limitent ce qu'un satellite fournit

Ce qui se passe. Un satellite doit pointer sa caméra ou son antenne vers une cible avec une petite erreur. L’erreur vient des capteurs d’attitude, de l’alignement sur la structure et des vibrations. L’étalonnage se fait au sol et, en orbite, les choses se déplacent avec la température et le temps.

Ce que cela coûte. Des images ou des signaux moins nets que ce que la charge utile pourrait fournir et des campagnes d’étalonnage en orbite qui occupent des semaines de l’opérateur.

Pourquoi la solution habituelle ne suffit pas. Un meilleur viseur d’étoiles est un achat de matériel pour le prochain satellite. L’étalonnage manuel ne peut pas suivre les changements lents. Des marges de pointage plus grandes dans le plan de mission coûtent de l’usage de la charge utile.

Comment un diagnostic à distance à prix fixe le vérifie. À partir de données en orbite des capteurs d’attitude et de la charge utile, je vérifie quelles erreurs un modèle peut séparer les unes des autres et étalonner pendant la mission. Le diagnostic à distance à prix fixe indique combien de précision de pointage un algorithme d’étalonnage peut ajouter au matériel existant.