La station au sol

Introduction

A l'aube de l'année 2008, il a été proposé à la promotion MIQ 2010 de concevoir une station au sol permettant de commander le drone à distance, de recevoir ses données vidéo et de programmer un itinéraire. En effet, le drone est vouée à être utilisé principalement dans des endroits difficiles d’accès d’où justement son utilité. Il est donc nécessaire de concevoir un système pouvant communiquer avec le drone dans une large étendue et étant le plus léger possible pour un transport aisé pour l’utilisateur : un fantassin le plus souvent. Cette station au sol nous permet de développer un système complet et plus adéquat à une utilisation réelle.

 La mécanique

Le groupe mécanique a pour objectif de concevoir le système de support d’antennes. Les deux antennes choisies par le groupe émission et réception de données devront en effet suivre le drone en temps réel. Il a donc fallu imaginer une structure permettant ce suivi.
Le choix s’est porté sur une structure tubulaire en fibres de carbone qui allie légèreté, rigidité, solidité et faible prise au vent, ainsi qu’un usinage très réduit. Le mât est composé d’une base et d’une tête en aluminium connectées entre elles par des tubes de carbone. La base est vissée lors du montage sur la partie mobile ce qui assure une mise en position précise et un bon maintien, permettant également un démontage aisé.

Modèle CAO de la station sol

 La partie supérieure : la rotation suivant l’axe horizontal est réalisé par un système de poulie/courroie. Ce système très compact nous permet à la fois de réduire l’encombrement et de centrer le centre de gravité de la partie supérieur sur l’axe vertical de rotation réduisant ainsi les efforts. Pour assurer une bonne liaison pivot entre l’arbre (support des antennes) et la partie supérieure, des éléments roulants ont été insérés.

partie supérieure station sol usinage sur tour conventionnel

 La partie inférieure : pour transmettre la puissance du moteur au système nous avons choisi d’installer un système par engrenage, pour plusieurs raisons. Tout d’abord il permet d'excentrer le moteur du bas afin de faire passer les câbles de passer au centre par le collecteur (enroulement minimum). Enfin, l’utilisation d’un rapport de réduction entre les deux pignons, permet d’améliorer la précision de la liaison pivot et donc du positionnement. Pour le guidage de la seconde liaison pivot, sont utilisés en association une butée à bille et un coussinet en raison des différentes charges de contact présentes.

Le carter est l’organe servant à l’isolation des parties en mouvement (engrenages, moteur, roulements) sensibles à l’humidité ou l’encrassement. Nous avons décidé de le faire réaliser en fibre de verre pour sa légèreté et sa bonne résistance à l’eau.

partie inférieure de la station sol usinage des pièces en aluminuim 

 L'électronique

Afin d’assurer une bonne qualité de réception de la vidéo et d’un échange de données sans pertes, il est essentiel d’orienter en continu l’antenne dans la direction du drone. Il est donc nécessaire de s’occuper de la partie électronique de commande ainsi que de la logique de pilotage des deux antennes. La méthode retenue est un asservissement en positions angulaires des deux antennes (azimut et profondeur) via le GPS plutôt que la comparaison de la force du signal reçu. Cette solution à été préférée pour, sa précision, la simplicité de l'algorithme, une dynamique plus rapide et une mécanique plus simple à réaliser.

architecture électronique de station sol

Ce schéma montre l'architecture de la carte réalisée ci-dessous.

carte de la station sol

Topographie

Le but du groupe topographie est de faire des prises de vues aériennes. Ces prises de vue doivent s’effectuer de manière automatique ou non. Dans le premier cas, on programme une coordonnée GPS et la prise de vue est effectuée lorsque la position réelle du drone correspond avec la position enregistrée.

 architecture de la carte topographie

La technologie utilisée pour la réalisation est la suivante :
- Stockage des coordonnées GPS : deux EEPROM 25LC512.
- Activation du déclencheur de l’appareil photo : un servomoteur.
- Comparer et recueillir les données GPS : deux PIC 18F.
- Permettre de convertir le signal de l’USART en données séries pour le PC : MAX 232.