Le drone CyberJet est est un drone aquatique embarquant un système Linux Ubuntu. Il est doté d’un GPS, d’un arduino Nano et d’un contrôleur Rototeq SDC permettant le contrôle et l’obtention d’informations relatives au drone. Plusieurs applications fonctionnant sous iOS et Android de pilotage manuel et autonome ont été développées par des étudiants de L3 (2017-2019) : développement sous objective-c, swift et java. Utilisation du framework Moos-IVP.

Depuis 3 ans, plusieurs fonctionnalités de pilotage d’un droen aquatique sont également développées dans le cadre des TEA de l’UE développement sur smartphone par des étudiants de licence troisième année. 

1. Représentation de la trajectoire suivie par le drone
2. Pilotage manuel du drone via les accéléromètres du téléphone
3. Définition de la trajectoire à partir de waypoints dessinés sur l’écran
4. Sauvegarde de la trajectoire 

Le drone Jetskins est actuellement équipé d’un sonar monofaisceau, d’un GPS, d’un capteur AIS et d’une sonde pour l’analyse de l’eau : 

– le GPS permet de connaitre en temps réel le positionnement du drone, 

– le capteur AIS donne les bateaux émetteurs à proximité 

– le sonar donne en permanence la hauteur d’eau.

– la sonde mesure des paramètres physico- chimiques de l’eau.

Ces informations peuvent être utilisées lors des campagnes de mesures bathymétriques. L’objectif était de développer un logiciel avec interface graphique intégrant les informations de positionnement (GPS), de profondeur d’eau, de données AIS, de qualité de l’eau, de l’état de la liaison wifi et de la vidéo.  Ce logiciel est exécuté sur un PC portable à distance du drone. Il agit donc comme client réceptionnant les données via l’interface wifi (ou 3G) transmises par les serveurs s’exécutant sur le drone. L’interface intègre le pilotage du treuil.

Le BlueROV2 est un des drones sous-marins les plus abordables du marché : il possède 6 propulseurs vectorisés, une électronique de contrôle et des logiciels open-source

Les travaux conduits par les étudiants ont permis, d’une part, de s’affranchir du câble de pilotage du drone, et d’autre part, de rendre le drone totalement autonome lors de ses missions sous-marines.  Une liaison WIFI et GPS permet de contrôler le drone en surface, et l’autonomie du drone est assurée par une architecture ROS et sa pile de navigation.

L’objectif est ici de développer un système de pilotage autonome du sous-marin. Le sous-marin doit pouvoir se déplacer sur la surface de l’eau grâce et se localiser grâce au GPS, puis descendre sous l’eau en totale autonomie pour effectuer une mission définie à l’avance.

Le Lidar est le capteur classiquement adopté pour que les véhicules autonomes, qu’ils soient terrestre ou aquatique, puissent détecter les obstacles. L’image obtenue grâce à ce capteur est un nuage de point qu’il est nécessaire d’interpréter. L’objectif du projet était d’utiliser ces informations et les intégrer dans une pile logiciel de navigation comme proposée par ROS et ISAAC. Après avoir pris en charge ces deux environnements de développement pour la robotique, il a été nécessaire de comprendre comment les piles de navigation fonctionnaient, et quelles informations il était nécessaire de leur transmettre pour éviter les obstacles. L’intégration des codes a été effectué sur les cartes Jetson TX2 et Xavier. 

L’objectif final est de développer une application permettant, grâce à un lidar, une navigation planifiée tout en évitant les obstacles.

Le capteur LiDAR (Détection de la lumière et mesure à distance), qui permet de reconstituer des environnements en trois dimensions, est un élément majeur des véhicules autonomes. Pour atteindre une grande autonomie, le véhicule a besoin d’être renseigné sur l’environnement qui l’entoure. C’est pourquoi différents capteurs sont mis en place : caméra, sonar, radar mais aussi LiDAR. Celui-ci fonctionne grâce à une technique optique active de mesure à distance. Il émet une onde lumineuse grâce à un laser qui se réfléchit sur un objet et est ensuite détectée par le télescope à l’intérieur du LiDAR. Par la suite, un photo-détecteur convertit cette lumière en signal électrique qui est envoyé à un système de traitement.  Le temps pris par une impulsion laser pour parcourir l’aller-retour entre le lidar et une cible est mesuré ce qui permet de déduire la distance entre l’objet et le LiDAR en connaissant la vitesse de propagation de l’onde. La vitesse de l’objet est calculée grâce à la variation de fréquence entre l’onde émettrice et l’onde réceptrice (effet Doppler). 

Le LiDAR se distingue des autres capteurs par une très grande précision dans la mesure de distance due à de courtes impulsions. De plus, il permet de cartographier un environnement 3D en temps réel grâce à sa rapidité de traitement et d’acquisition des données. Cependant, certains matériaux (verre, métaux polis) peuvent ne pas être détectés. L’objectif du projet a été de déterminer les différentes conditions qui peuvent poser problème au LiDAR. Ensuite, plusieurs mesures avec le LiDAR sous différentes conditions ont été effectuées et analysées pour vérifier si elles étaient en accord avec les hypothèses. Puis, on a déterminé dans quelles situations réelles ces conditions pouvaient poser problème. 

Les différentes expériences ont montré qu’un objet cylindrique n’était pas totalement détecté par le LiDAR. On observe donc un diamètre sur l’image qui est plus petit que le diamètre réel. Pour estimer, ce problème, on calcule par exemple la valeur de l’angle limite de déviation

Le drone CyberJet est un des tout premiers drones aquatiques existant et embarquant un système Linux Ubuntu. Il est doté d’un GPS, d’un arduino Nano et d’un contrôleur Rototeq SDC permettant le contrôle et l’obtention d’informations relatives au drone. Une application sous iOS et Android a été développée par les étudiants de L3 de la faculté des sciences sur plusieurs années, pour d’une part, manœuvrer le drone à distance, et d’autre part, lui permettre de naviguer à l’aide de waypoints.  Un bridge logiciel a également été développé avec le framework MOOS-IVP.

Le starFish 990F est un sondeur à balayage latéral haute résolution permettant l’obtention d’une image des fonds sous-marin de qualité. Il permet ainsi une détection plus fin des objets. Il possède une portée de 35 m sur chaque canal ( couverture totale de bande de 70 m) et permet ainsi des levés haute résolution dans les ports, les voies navigables intérieures telles que les rivières et les canaux. Il est utilisé par exemple pour les opérations SAR ( recherche et récupération / sauvetage ).

L’objectif est de mettre en oeuvre ce sonar dans le port de La Rochelle et sur des voies navigables afin de déterminer ses capacités et la résolution des images obtenues.