M. Elliot Broussard soutient sa thèse le 30/11/2018 à 10h00.
Lieu : amphithéâtre Gaston Berger de l’INSA de Lyon, Villeurbanne.
Titre :
Commande innovante d’une nouvelle génération d’antenne satellite mobile
Jury :
Christine Prelle, Professeur, Roberval Lab, UTC (Rapporteur)
Sébastien Cauet, Maître de conférences HdR, LIAS, Université de Poitiers (Rapporteur)
Nicolas Marchand, Directeur de Recherche CNRS, GIPSA-lab, Grenoble (Examinateur)
Stéphane Caro, Directeur de Recherche CNRS, LS2N, Nantes (Examinateur)
Minh Tu Pham, Maître de conférences HdR, Ampère, INSA Lyon (Directeur de thèse)
Xavier Brun, Professeur, Ampère, INSA Lyon (Directeur de thèse)
Le texte intégral de cette thèse sera accessible sur intranet à partir du 30-11-2028
Résumé :
Les systèmes de communication prennent de nos jours une importance de plus en plus prépondérante dans tous les aspects de la vie courante et les exigences de connectivité se retrouvent dorénavant dans de très nombreux projets.
Ces besoins de connexion exigent des débits de communication ainsi que des taux de couverture de plus en plus importants, poussant de ce fait vers l’utilisation de systèmes de communication par satellite (SATCOM). Les applications envisagées n’étant pas limitées à des installations fixes, celles-ci demandent de pouvoir assurer une communication par satellite depuis un porteur en mouvement. Il est donc nécessaire d’utiliser des servomécanismes de positionnement de l’antenne de façon à assurer un pointage correct de l’antenne vers le satellite.
Ces positionneurs sont donc asservis de façon à orienter la ligne de visée de l’antenne vers le satellite, avec une erreur angulaire de l’ordre du dixième de degré. Cette précision a pour conséquences certaines exigences fortes sur la conception. Ces contraintes imposent l’utilisation de composants de qualité supérieure, des études mécaniques poussées ainsi que des réglages propres à chaque positionneur après assemblage.
Dans le cadre de ces travaux de thèse, une stratégie de pointage différente de l’état de l’art a été conçue. Cette stratégie, nommée Helios (Hybrid Estimator of Line Of Sight), permet de lever certains verrous scientifiques spécifiques. Le principe est de positionner dans l’espace le diagramme de rayonnement de l’antenne afin de déterminer la position du lobe principal par rapport au satellite, pour en déduire la direction à pointer. Le système est rendu linéaire par un changement de variables et résolu par un algorithme de moindres carrés (non-récursif) en utilisant une fenêtre de temps glissante. Cette direction à pointer est la consigne appliquée au servomécanisme du positionneur pour un suivi de trajectoire.
Notamment, cette stratégie permet une diminution des performances requises de l’asservissement en position de l’antenne en fournissant une trajectoire plus facile à suivre. Cela permet une diminution des contraintes de conception, notamment mécaniques (frottements, raideurs …). Cela est rendu possible par une estimation plus robuste de la direction à pointer, utilisant un plus grand nombre de mesures, sans introduire de retard dans l’estimation.
Les moyens d’essais de Thales ont permis d’effectuer des essais expérimentaux sur des prototypes industriels. Ainsi, la stratégie est testée en simulation et en expérimentation sur un hexapode simulant un porteur, permettant un recalage du modèle de simulation à partir de données expérimentales. C’est ainsi que la stratégie est validée en conditions opérationnelles.
Afin de réaliser ces tests expérimentaux, une étape de mise en place du moyen d’essais a été réalisée. Notamment, les outils de communication ont été mis au point (bus de terrains, liaisons série …). L’asservissement en position de la station a été réalisé à partir d’une identification non-paramétrique en boucle fermée du mécanisme. L’intégration de la station complète a été réalisée, permettant ainsi les tests en extérieur, sur un hexapode.
Une méthodologie d’analyse de cette stratégie a été mise en place et utilisée, de manière à quantifier la robustesse de la stratégie Helios à certains paramètres. Cette méthodologie permet de déterminer les différentes sources de l’erreur de pointage observée, que l’on cherche à minimiser.
Mots-clés : Estimateur temps réel, Satcom On The Move, Stabilisation inertielle, contrôle de ligne de visée, moindres carrés, bancs d’essais