Détection et évitement d’obstacles

Le système logiciel de détection et évitement d’obstacles développé par NGC permet la cartographie de terrain, la détection d’obstacles et la désignation de sites sécuritaires en temps-réel au cours des manœuvres d’atterrissage.

NGC est reconnu mondialement pour son système logiciel de détection et d’évitement d’obstacles pour les modules d’atterrissage planétaire. Ce système utilise les mesures du Lidar et des caméras afin de détecter et de repérer en temps réel les obstacles à la surface lors de la descente.

À partir des mesures de distance du Lidar, des images des caméras et de la connaissance du mouvement du module atterrisseur, le système calcule les différentes propriétés de la surface, comme la pente locale de la surface, la rugosité, les zones ombragées et la quantité de carburant requise pour atteindre le site désiré. Ces données sont combinées en une seule carte des obstacles qui comporte une évaluation de la sécurité globale de chaque zone d’atterrissage candidate. Le site d’atterrissage le plus sécuritaire, selon la fusion des données des capteurs, est suggéré par le système de détection et d’évitement d’obstacles. Cette évaluation est réalisée en temps réel, à quelques centaines de mètres au-dessus de la surface, pendant que le module atterrisseur effectue son approche finale.

Une des principales caractéristiques du système de détection et d’évitement d’obstacles de NGC est sa fonction de compensation du mouvement. Le système peut traiter les données d’un Lidar à balayage. Cet instrument prend quelques secondes pour acquérir une image complète. Puisque le module atterrisseur est en mouvement lors du processus de balayage, le signal brut de sortie du capteur subit des distorsions. Cependant, à partir du mouvement estimé du module atterrisseur pendant le balayage, le logiciel de NGC compense le mouvement et supprime les distorsions de la mesure du capteur. Cette fonctionnalité évite d’avoir à imposer des contraintes d’immobilité strictes lors du processus de balayage et elle réduit ainsi la consommation globale de carburant de la mission.

Le système a été mis à l’essai en 2010 et en 2011 au cours d’une démonstration de vol d’hélicoptère à échelle réelle. Cette expérience en vol d’atterrissage automatique Autonomous Landing Flight Experiment (ALFIE) donné lieu à la toute première démonstration à échelle réelle en temps réel d’un système de détection et d’évitement d’obstacles par Lidar. Elle a prouvé avec succès les capacités de compensation du mouvement en temps réel et de détermination de sites sécuritaires du système dans un environnement dynamique très hostile.

ALFIE

Bloc expérimental ALFIE installé sur un hélicoptère

CSA Mars Yard
CSA Mars Yard

Site d’essai à l’Agence spatiale canadienne

Safe Site Detection

Le logiciel de NGC mesure la sécurité des sites candidats d’atterrissage en temps réel lors de la descente. Dans cette image, les sites d’atterrissage qui dépassent les capacités du système d’atterrissage en termes de pente, de rugosité ou d’ombrage ne sont pas codés par couleur et demeurent en gris. Les sites d’atterrissage restants qui respectent les contraintes sont colorés en rouge (dangereux) et en vert (sécuritaire). Les sites d’atterrissage les plus sécuritaires sont donc ceux représentés en vert. 

Fusion of hazard maps into combined safety map

Fusion des cartes d’obstacles en une carte combinée des zones sécuritaires

Lidar

Détermination des sites sécuritaires par Lidar avec compensation du mouvement en temps réel