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Responsable(s) René Jr Landry

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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : René Jr Landry


PLAN DE COURS

Hiver 2021
MGA852 : Navigation aérienne, GNSS et syst inertiels embarqués (4 crédits)


Modalités de la session d’hiver 2021


Pour assurer la tenue de la session d’hiver 2021, les modalités suivantes seront appliquées :


La plupart des cours de la session d'hiver seront donnés à distance. Les autres seront donnés en présence si la situation socio-sanitaire le permet. Cette information est disponible sur l’horaire de la session d’hiver diffusé sur le site de l’ÉTS ainsi que sur Cheminot.

L’étudiant inscrit à un cours à distance doit avoir accès à un ordinateur, un micro, une caméra et un accès à internet, idéalement de 10Mb/s ou plus. L’étudiant doit ouvrir sa caméra et/ou son micro lorsque requis, notamment pour des fins d’identification ou d’évaluation.


Les cours à distance pourraient être enregistrés, à la discrétion de l’ÉTS, afin de les rendre disponibles aux étudiants inscrits aux cours.


La notation des cours sera la notation régulière prévue aux règlements des études de l'ÉTS.


Les examens intra se feront normalement à distance. Les examens finaux se feront normalement en présence si la situation socio-sanitaire le permet.


Pour les examens (intra, finaux) qui devaient se faire à distance, leur surveillance se fera à l’aide de la caméra et du micro de l’ordinateur et pourrait être enregistrée. Ceci est nécessaire pour se conformer aux exigences du Bureau canadien d’agrément des programmes de génie (BCAPG) afin d’assurer la validité des évaluations.

Le contexte actuel oblige bien sûr l’ÉTS à suivre de près l’évolution de la pandémie de COVID-19, laquelle pourrait entraîner, avant ou après le début de la session d’hiver 2021, un resserrement des directives et recommandations gouvernementales. Nous vous assurons que l’ÉTS se conformera aux règles en vigueur afin de préserver la santé publique et que, si requis, elle pourrait aller jusqu’à interdire l’accès physique au campus universitaire et ordonner que toutes les activités d’enseignement et d’évaluation soient exclusivement données à distance pour tout ou partie de la session d’hiver 2021.

Des exigences additionnelles pourraient être spécifiées par l’ÉTS ou votre département, suivant les particularités propres à votre programme.

En vous inscrivant ou en demeurant inscrit, vous acceptez les modalités particulières de la session d’hiver 2021.


Nous vous rappelons que vous avez jusqu’au 17 janvier 2021 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.


Pour les nouveaux étudiants inscrits au programme de baccalauréat uniquement, vous avez jusqu’au 31 janvier 2021 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.




Préalables
Aucun préalable requis




Descriptif du cours
Au terme de ce cours, l’étudiante ou l'étudiant sera en mesure : de distinguer les différents systèmes de guidage en navigation aérienne ainsi que leurs principes, méthodes et architectures; d’appliquer des notions fondamentales dans la mise en opération d’instruments de navigation et des communications essentielles entre ces instruments; de synthétiser un système de navigation inertielle et de formuler les différents calculs dont l’orientation spatiale (attitude) d’un mobile; d’analyser et de synthétiser des problèmes en navigation aérienne.

Systèmes de références géodésiques et de mécanique céleste. Éléments fondamentaux du géopositionnement et du guidage d’aéronefs. Instruments de guidage et de radionavigation. Modélisation et simulation des instruments de navigation à l’intérieur d’un tableau de bord à écrans. Systèmes de Navigation Globale par Satellites (GNSS) : principes des systèmes de navigation américain GPS, européen Galileo, russe Glonass, chinois Compass et systèmes augmentés. Navigation inertielle embarquée : technologies des senseurs inertiels (accéléromètres, gyroscopes, magnétomètres, compas électronique), systèmes de coordonnées géodésiques (transfert des repères), algorithmes de navigation par inertie. Navigation intégrée et embarquée : conception de systèmes hybrides par modélisation, simulation expérimentale et analyse. Principe et modélisation d’un système de gestion de vol (FMS).

Séances de travaux pratiques : modélisation et simulation d’instruments de guidage et de radionavigation à l’intérieur d’un système de gestion de vol, d’un système de navigation inertiel et d’un système de navigation hybride.



Objectifs du cours

 

À la fin de la session, l'étudiant(e) aura à réaliser un projet intégrateur visant à mettre en pratique l’ensemble des notions vues en classe et au cours des deux premiers laboratoires afin de développer son propre instrument de navigation. En équipe de deux, les étudiants devront travailler à la réalisation d’un système de navigation hybride GPS/INS sur Matlab/Simulink. Chaque équipe devra réaliser son propre modèle et devra mettre en place des solutions permettant de minimiser l’impact du bruit de mesure des capteurs inertiels dans le but d’obtenir un système précis et robuste. Une compétition amicale sera réalisée à la fin de la session afin de déterminer l’équipe ayant développé le meilleur système de navigation.



Stratégies pédagogiques
  • Trois heures de cours magistral par semaine.
  • Projet de conception d’un navigateur sur des systèmes embarqués et compétition.
  • La lecture du manuel principal est fortement recommandée pour compléter le cours



Utilisation d’appareils électroniques

N/A



Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mercredi 18:00 - 21:30 Activité de cours
Vendredi 18:00 - 22:00 Laboratoire aux 2 semaines



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 René Jr Landry Activité de cours renejr.landry@etsmtl.ca A-2645
01 Hamza Benzerrouk Laboratoire aux 2 semaines hamza.benzerrouk@lassena.etsmtl.ca



Cours

 

Contenus du cours

Heures

1.    Introduction des systèmes de navigation aérienne

  • Historique de la navigation aérienne.  (1h)
  • Principes des systèmes de navigation passée.  (1.5h)
  • Éléments fondamentaux de cinématique moderne.  2h)
  • Composition d’un cockpit de pilotage et de navigation.  (1.5h)

 

6 heures

2     Principaux instruments de navigation aérienne)

  • Éléments primaires de navigation (loi et principe).  (2h)
  • Instruments essentiels de radionavigation.  (4h)

 

6 heures

3.    Systèmes de navigation par inertie (SNI)

  • Composition, principe et caractéristique d’une SNI.  (3h)
  • Modélisation mathématique et opérations essentielles.  (3h)
  • Simulation et analyse des performances.  (3h)

9 heures

4.  Navigation par satellites GNSS et systèmes complémentaires

  • Système de positionnement global (GPS).  (3h)
  • Systèmes de navigation globale par satellites (GNSS).  (3h)
  • Systèmes de navigation complémentaires SBAS et RTK.  (3h)

 

9 heures

 

5.    Intégration des systèmes de navigation et ses applications (9h)

  • Intégration d’un récepteur GPS à un système inertiel (SNI).  (3h)
  • Intégration des équipements de navigation primaires et secondaires.  (3h)
  • FMS et applications des systèmes de navigation modernes.  (3h)

 

9 heures

Total

39 heures



Laboratoires et travaux pratiques

 

Au cours de la session, l'étudiant(e) aura à réaliser deux laboratoires ayant pour objectif d’introduire les concepts fondamentaux de la navigation aérienne en vue de la réalisation d’un projet intégrateur. Ces laboratoires devront être réalisés à l’aide du logiciel Matlab/Simulink de manière individuelle ou en équipe de deux. Dans un premier temps, l’étudiant(e) sera guidé(e) au travers des différentes étapes menant à la simulation d’un ou de plusieurs instruments de radionavigation terrestre (p.ex. l’ADF, le VOR et le DME). Ce laboratoire amènera l’étudiant(e) à utiliser certains concepts fondamentaux en navigation tel que l’utilisation des différents repères orthogonaux (ECEF, ENU), les différentes représentations de l’altitude (élévation, ondulation) ainsi que les transformations entre les différentes représentations de la position d’un mobile. Par la suite, l’étudiant(e) sera initié(e) aux notions d’orientation d’une plateforme de navigation. L’étudiant(e) devra alors développer un modèle permettant de déterminer l’orientation d’un véhicule basé sur des mesures provenant d’accéléromètres et de gyroscopes. Ce laboratoire amènera l’étudiant(e) à se familiariser avec les notions d’alignement initial et de détermination de l’attitude d’une plateforme de navigation aérienne. 



Évaluation

 

Description

%

Date

Trois(3) devoirs

30 %

  

Projet intégrateur en laboratoires :

    - Laboratoires

    - Projet intégrateur

50 %

25%

25%

  

Examen final

20 %

 



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

N/A



Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur de département. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note (0).



Infractions de nature académique
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

 

KAYTON, M., Fried, W.R., “Avionics Navigation Systems”, John Wiley & Sons, Inc., 1997.



Ouvrages de références

 

Complémentaires:

WOLPER, J. S., “Understanding Mathematics for Aircraft Navigation”, May 2001

LIN, Ching-Fang, “Modern Navigation, Guidance & Control, Vol II”, Pearson Education, ISBN #: 0-13596-230-7.

FARRELL J.A. and BARTH M., “The Global Positioning Sys & Inertial Navigation”, McGraw Hill, ISBN #: 0-07-022045-X.

GROVES, P.D., “Principles of GNSS, Inertial, and Multisensor Integrated Navigation Systems”, Artech House, ISBN #: 978-1-58053-255-6.

MISRA P. and ENGE P., “Global Positioning System: Signals, Measurements & Performance”, Second Edition, Ganga-Jamuna, ISBN #: 0-9709544-1-7.

KAPLAN E. and HEGARTY C., “Understanding GPS: Principles and Applications”, Artech House, ISBN #: 1-58053-894-0.

GREWAL, M. S. and ANDREWS, A. P., “Kalman Filtering Theory and Practice Using MatLab”, 2nd Edition, John Wiley & Sons, ISBN #: 0-47139-254-5.



Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

 

https://ena.etsmtl.ca/