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A FAULT TOLERANT HRG BASED IRS FOR SATELLITE LAUNCH VEHICLES

机译：卫星发射车辆的基于容错HRG的IRS

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L'évolution des lanceurs de satellites passe par une réduction du coût, de la masse et du volume de l'IRS (Inertial Reference System), tout en conservant un très haut niveau de performance et de fiabilité compatible avec ce type d'application. L'approche classique conduit à dupliquer cet équipement, assurant ainsi une redondance de premier niveau. Mais cette solution n'est pas favorable en regard des critères précédents (coût, masse, volume) et ne permet pas de détecter une éventuelle dérive lente de performance d'une des deux IRS, car il n'y a pas de vote majoritaire possible. L'approche proposée dans cet article est fondée sur une architecture multicapteur, intégrant 6 gyroscopes et 6 accéléromètres, avec triplication des fonctions communes, ce qui permet d'utiliser une électronique non spécifiquement durcie aux radiations. Cette architecture intégrée facilite la mise en œuvre de techniques de FDI (Fault Detection, Isolation), et est robuste à des pannes franches et des dérives de performance des capteurs inertiels, le tout étant intégré dans un seul équipement, ce qui permet de réduire drastique-ment coût, masse et volume. Dans ce contexte, l'utilisation du GRH (Gyroscope Résonant Hémisphérique) est particulièrement pertinente du fait de son faible volume et de sa faible masse. L'architecture proposée permet ainsi d'atteindre de hauts niveaux de précision ce qui la rend apte à un large spectre de missions. La présentation détaille l'architecture proposée, inertielle et électronique, aborde les techniques utilisées pour la fonction FDI et montre l'apport du GRH pour ce type d'architecture en termes de précision, de sûreté de fonctionnement et d'encombrement.%The satellite launch vehicles' evolution goes through a reduction of cost, weight and size of the IRS (Inertial Reference System), while keeping a very high level of performance and safety compatible with this kind of application. The classic approach leads to duplicate this equipment, so assuring a first level redundancy But this solution is not favourable considering the previous criteria (cost, weight, size) and does not allow detecting a possible slow drift of performance of one of the two IRS because there is no possible majority vote. The approach proposed in this paper is based on a multisensor architecture, integrating 6 gyroscopes and 6 accelerometers, with a triplication of the common functions, which allows using a non-radiation hardened electronics. This integrated architecture facilitates the implementation of FDI techniques (Fault Detection and Isolation), and withstands straight failures and performance drifts of the inertial sensors, the whole being integrated into a single equipment, which allows reducing drastically cost, weight and size. In this context, the use of HRG (Hemispherical Resonant Gyroscope) is particularly relevant because of its low size and weight. As a result, the proposed architecture allows reaching high levels of accuracies, which makes it capable of a wide range of missions. This paper details the proposed inertial and electronic architecture, demonstrates the techniques used for the FDI function and shows the contribution of the HRG for this kind of architecture in terms of accuracy, safety and size.
机译：卫星发射器的发展涉及降低IRS（惯性参考系统）的成本，质量和体积，同时保持与此类应用兼容的非常高的性能和可靠性。经典方法导致复制此设备，从而确保第一级冗余。但是，对于以前的标准（成本，质量，数量），此解决方案是不利的，并且由于无法进行多数表决，因此无法检测到两个IRS之一的性能可能出现的缓慢变化。 。本文提出的方法基于多传感器体系结构，该体系结构集成了6个陀螺仪和6个加速度计，并且具有共同的功能，因此可以使用未经过辐射硬化的电子设备。这种集成的体系结构促进了FDI（故障检测，隔离）技术的实施，并且能够可靠地发现惯性传感器的故障和性能漂移，所有这些都集成到单个设备中，从而有可能减少急剧的故障。 -成本，质量和体积。在这种情况下，由于GRH（半球陀螺仪）体积小，质量轻，因此特别有用。因此，所提出的体系结构实现了很高的精度，使其适合于多种任务。该演讲详细介绍了拟议的惯性和电子架构，并讨论了用于FDI功能的技术，并从精度，操作安全性和尺寸等方面显示了HRM对此类架构的贡献。运载火箭的发展通过降低IRS（惯性参考系统）的成本，重量和尺寸，同时保持了与此类应用兼容的非常高的性能和安全性。经典方法导致该设备重复，从而确保了一级冗余。但是考虑到先前的标准（成本，重量，尺寸），此解决方案是不利的，并且不允许检测两个IRS中的一个的性能可能缓慢下降，因为没有可能的多数表决。本文提出的方法基于多传感器架构，集成了6个陀螺仪和6个加速度计，并具有三倍的通用功能，从而可以使用非辐射硬化电子设备。这种集成的体系结构促进了FDI技术（故障检测和隔离）的实施，并且可以承受惯性传感器的直接故障和性能漂移，整个系统都集成到单个设备中，从而可以大幅降低成本，重量和尺寸。在这种情况下，HRG（半球形陀螺仪）的使用因其体积小，重量轻而特别有用。结果，所提出的架构允许达到较高的精度水平，这使其能够执行多种任务。本文详细介绍了拟议的惯性和电子体系结构，论证了用于FDI功能的技术，并从准确性，安全性和尺寸方面展示了HRG对此类体系结构的贡献。

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