SPEEDBOX INS
GPS + Centrale Inertielle Tactique
Vitesse et Attitudes à 200Hz.
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La SPEEDBOX-INS conçue pour le développement des véhicules de série et de compétition, est désormais l’instrument de référence pour mesurer Vitesse et Attitudes Combinées GPS/Inertiel à 200Hz ! Cette performance est due à une innovation majeur et malgré tout extrêmement simple qui consiste à réunir dans le même boîtier l’antenne de réception des données GPS avec la centrale inertielle.
La SPEEDBOX-INS (conversion disponible pour les modèles existants)
• Capteur de vitesse haute précision par combinaison de la technologie GPS et de mesures inertielles précises et robustes.
• Données disponibles à 200Hz sur tous les canaux, y compris l’accélération, la vitesse, la distance, la position et l'attitude du véhicule (roulis, tangage et lacet)
• Robuste à l’absence momentanée de réception GPS, pour une utilisation idéale autant sur route ouverte que sur piste d'essai.
• Extrêmement simple et rapide à installer et à utiliser, pas d'initialisation complexe et laborieuse.
• Antenne GPS double RTK (cinématique temps réel) avec support pré monté.
La SPEEDBOX-INS est le modèle le plus puissant et les plus précis de la gamme « R&D » de Race-Technology. Elle utilise les meilleures caractéristiques des technologies complémentaires d’une centrale inertielle et du système GPS sans jamais subir les inconvénients de l’une ni de l’autre individuellement. Ce modèle INS utilise nos algorithmes complexes et longuement élaborés de filtre de Kalman pour faire coïncider les données GPS avec les données inertielles. Cela permet notamment, dans des conditions difficiles de réception du GPS de relayer les données absentes par celles issues de la centrale inertielle et cela la rend idéale autant pour les routes ouvertes que pour les pistes d'essais.
L’originalité de la SPEEDBOX-INS, se situe dans l’intégration de l’antenne GPS (2 en RTK) et de la centrale inertielle dans un même boitier à placer sur le toit du véhicule. Le rapprochement des deux sources de mesure permet de coordonner les données avec une précision incroyablement supérieure sans avoir besoin de phase d’initialisation. Ceci permet de facilement mettre en place l’instrument et de commencer à l’utiliser en quelques mn. Dès que la réception GPS est verrouillée, les données de mesure sont disponibles et les tests et essais peuvent commencer. Dans la version simple antenne GPS il est nécessaire d’observer une courte phase d’unification entre les données GPS et inertielles en parcourant quelques centaines de mètres mais sans manœuvres complexe ni contraignante.
La gamme SPEEDBOX-INS dispose de 3 modèles :
• SPEEDBOX INS standard double antenne
• SPEEDBOX INS tactique double antenne
• SPEEDBOX INS tactique antenne unique
Que peut mesurer la SPEEDBOX-INS?
Le dispositif capteur inertiel et récepteur GPS est reliée à l'unité centrale de SPEEDBOX, où les données inertielles et GPS brutes sont combinés en temps réel pour mesurer avec précision l'attitude du véhicule (roulis, tangage et lacet en deg et deg/s), l'accélération, la vitesse, la distance, la pente, le cap ainsi que la position. Les mesures ont un très faible temps de latence de l’ordre de quelques millisecondes, et sont émises à une cadence de 200 Hz sans interpolation. La configuration double antenne permet des mesures très précises entre les deux antennes (de l’ordre de quelques mm) et de ce fait l'angle de lacet du véhicule et le tangage peuvent être mesurée à quelques dixièmes de degré près.
La cadence de rafraichissement des mesures à 200Hz est très importante pour connaitre précisément le comportement des véhicules lors des essais, et des manœuvres dynamiques. Avec une fréquence de mesure aussi élevée il est très important de ne pas introduire de bruit, en particulier lors de la mesure de vitesse. Toute la gamme SPEEDBOX est optimisée pour une utilisation en automobile - l'option INS offrant avec 200Hz la plus haute cadence de mesure sur tous les canaux – et assurer une fréquence aussi élevée que possible sans introduire de perturbation dans les mesures.
La SPEEDBOX-INS est notamment adaptée à l'analyse précise :
• du pilote
• du circuit pour la compétition
• du comportement du véhicule, de ses performances et de son freinage
• de l’efficacité des pneumatiques
• de l'économie de carburant
• des systèmes d'assistance au conducteur
La SPEEDBOX-INS mets ses mesures à disposition sous forme analogique via les sorties tensions et impulsionnelles et en
numérique via les sorties RS232 et bus CAN. Cette richesse de fonctionnalité permet de l’intégrer avec un maximum de souplesse, autant dans un système de mesure existant que dans une nouvelle installation. Les enregistreurs Race-Technology peuvent idéalement collecter ses données en et les afficher en temps réel, aussi bien que tous les moyens d’enregistrement de données analogiques et sur Bus CAN disponibles. Grace à sa sortie impulsionnelle elle peut le moment venu remplacer une cinquième roue, sans les contraintes ni les inconvénients de ce type de capteur.
Quels sont les avantages du système INS ?
La SPEEDBOX-INS se différencie de tous les systèmes concurrents similaires sur 3 aspects fondamentaux : elle est plus simple à installer et à utiliser, elle est plus robuste aux aléas de l’environnement et plus économique.
Alors que certains systèmes peuvent nécessiter jusqu’à 30 minutes d’installation et la préparation d’une configuration relativement détaillée, la SPEEDBOX-INS peut être montée et commencer à délivrer des données en quelques minutes. Aucune configuration n'est nécessaire, et aucune phase d'initialisation requise !
Le système a été conçu sur mesure pour l'environnement automobile. Les récepteurs GPS simple et double antenne ont été conçus sur mesure par Race-Technology. Le système de montage et de fixation sur le toit ainsi que la valise de transport sont fait pour résister au difficile environnement automobile. Tous les éléments mécaniques sont fabriqués avec des matériaux adaptés et usinés très précisément avec des machines à commandes numériques. Les connecteurs retenus ont été sélectionnés avec le plus grand soin pour répondre à l’environnement spécifique, avec le souci de rester pratiques et d’un cout raisonnable.
Enfin, la SPEEDBOX-INS innove en proposant un rapport prix / performance sans égal par rapport à ses concurrents car son prix est le plus souvent comparable à des produits équipés seulement du GPS. Le capteur et le nouveau logiciel interne sont disponibles comme mise à niveau pour les SPEEDBOX existantes qui ne nécessite pas de retour usine.
Précisions typiques
Les niveaux de précisions typiques sont présentés dans le tableau ci-dessous. Ces chiffres supposent qu’une bonne réception GPS est disponible dans un environnement relativement libre et non encombré d’arbres ou de bâtiments à proximité immédiate du véhicule. Le tableau montre des précisions pour tous les modèles INS disponibles, y compris celui très compact équipé d’une antenne simple (il utilise la même centrale inertielle « Tactic » que la version RTK).
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L’exemple ci-contre montre les traces comparées entre un système GPS seul et une SPEEDBOX-INS. Le système GPS seul rencontres des difficultés dues à la présence des arbres sur le côté de la route causant de multiples réflexions des signaux GPS et du passage sous un pont ensuite occultant temporairement la réception.
Exemple de mesure avec une SPEEDBOX-INS. L'anatomie d'un arrêt d'urgence.
Ce simple exemple montre les résultats d'un arrêt d'urgence à très faible vitesse. Dans ce cas, la voiture était équipée d’une transmission automatique et roulait sur son régime de ralenti à 4,2 m/h. Au temps = 1632,5s les freins ont été brutalement actionnés. D'après le graphique, nous pouvons voir l'accélération longitudinale chuter à - 0,9 G et la voiture tanguer (pitch) abord en avant, puis une fois arrêtée, osciller vers l'arrière dans un mouvement de tangage bien amorti d’environ 2 degrés, alors que l'accélération longitudinale progresse rapidement de 1,25 G. La vitesse très lente de cet « arrêt d'urgence » a été choisie pour démontrer l'excellente précision et la sensibilité de la SPEEDBOX INS. Si vous aviez essayé ce test avec un système GPS seul, typiquement la trace de la vitesse serait en grande partie masquée par du bruit du fond inhérent aux seules données GPS.
Exemple de mesure avec une SPEEDBOX-INS Manœuvres
Dans cet exemple, le conducteur effectue une série de simples manœuvres. Sur la partie circulaire du graphe YX, qui indique la position du véhicule, le volant est braqué au maximum et le véhicule entraîné à une vitesse nécessaire pour atteindre une accélération latérale du 0.8g. Notez l'échelle de la carte, et la valeur du rayon du virage, qui montre un rayon de braquage pour ce véhicule de seulement 4,98 m.
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