La navigation inertielle bientôt dans l’automobile ?
En collaboration avec Politecnico di Milano, le CEA Leti a développé un gyroscope Mems miniature garantissant des performances et un coût potentiel compatibles avec les exigences de la navigation automobile. La navigation inertielle pourrait ainsi intégrer nos voitures d’ici deux ans, en complément des systèmes GPS.
Utilisée essentiellement dans les missiles à longue portée, les sous-marins et les avions, la navigation inertielle, qui consiste à déterminer le mouvement absolu d’un véhicule uniquement à partir d’accéléromètres et de gyroscopes, pourrait bien être la solution pour s’affranchir des problèmes de perte momentanée de signal des systèmes GPS automobiles. L’idée serait qu’une centrale inertielle prenne le relais du GPS le temps de la coupure du signal satellite – par exemple lorsque le véhicule entre dans un tunnel.
Cela n’est toutefois envisageable que si les gyroscopes utilisés dans ce type de dispositif gagnent en précision, d’au moins un ordre de grandeur par rapport aux dispositifs actuellement disponibles sur le marché.
C’est à ce défi que s’est attelé le CEA Leti, en collaboration avec Politecnico di Milano, dont le travail commun commence à porter ses fruits. Les deux équipes de chercheurs ont en effet développé un gyroscope Mems à un axe affichant de telles performances. Basé sur l’utilisation de nano-jauges piézorésistives ultra-sensibles, le capteur peut ainsi détecter une rotation inférieure à 0,1° par heure, avec un bruit très faible. Et surtout, après neuf minutes de navigation simulée avec des changements d’orientation intempestifs et des rotations rapides aléatoires allant jusqu’à 200°/s, l’erreur de mesure d’angle n’est que de 0,07°.
Mais la performance seule n’est pas le seul objectif. « Ce gain de performances ne doit pas s’accompagner d’un bond en termes de coût, car il faut que cette solution puisse être proposée à un prix compétitif sur les marchés à grand volume tels que l’automobile, voire le grand public. C’est pourquoi nous avons particulièrement travaillé sur la miniaturisation de ce capteur de sorte qu’il ne dépasse pas 2 mm² par axe, tout en conservant une technologie compatible avec les fonderies Mems standard et en utilisant un packaging de type WLVP (wafer-level vacuum packaging) », précise Philippe Robert, responsable du développement de l’activité Mems au CEA-Leti.
De fait, ce gyroscope, dont des échantillons ont été fabriqués sur la ligne pilote du CEA Leti, ne mesure que 1,3 mm². Qui plus est, il fonctionne à 25 kHz afin de s’affranchir d’éventuels effets des vibrations ambiantes.
Reste désormais à réaliser des gyroscopes Mems triaxiaux aussi performants et à les intégrer avec des accéléromètres triaxiaux, voire avec des capteurs de pression barométriques, pour réaliser un système de navigation inertielle abouti. Selon le CEA Leti, compte tenu de la compatibilité du procédé employé avec les fonderies Mems standard, une solution complète de centrale inertielle Mems miniature et à coût maîtrisé pourrait ainsi voir le jour d’ici deux ans.
Au-delà des applications automobiles, la solution proposée pourra également adresser les applications de navigation indoor.
