Les gyroscopes à fibre optique (FOG) sont des capteurs inertiels de précision qui mesurent la vitesse angulaire grâce à l’effet Sagnac, fournissant ainsi des données de rotation destinées aux systèmes militaires de navigation, de guidage et de stabilisation. Ces gyroscopes à semi-conducteurs sont disponibles en configurations en boucle ouverte, en boucle fermée et multiaxiales afin de répondre à différentes exigences en matière de performances et d’intégration.
Cette catégorie présente des fabricants de gyroscopes à fibre optique ainsi que des solutions destinées aux avions militaires, aux drones, aux véhicules blindés, aux navires de guerre, aux sous-marins et aux plateformes sous-marines autonomes.
Lire le Présentation de la technologie
Systèmes de navigation inertielle avancés (INS) pour une navigation fiable dans des environnements opérationnels difficiles
Systèmes de détection inertielle MEMS, quartz et FOG de haute précision pour les applications militaires, aérospatiales et de défense
Si vous concevez, construisez ou fournissez Gyroscopes à fibre optique, Créez un profil pour mettre en avant vos compétences et entrer en contact avec des visiteurs qui recherchent activement vos solutions.
Les gyroscopes à fibre optique (FOG) sont des capteurs inertiels de précision qui mesurent la vitesse angulaire en exploitant l’interférence de la lumière se propageant dans une fibre optique. Fonctionnant selon l’effet Sagnac, ces gyroscopes à semi-conducteurs détectent la rotation sans recourir à des composants mécaniques rotatifs classiques, fournissant ainsi des mesures stables de la vitesse angulaire pour les systèmes militaires de navigation, de guidage et de stabilisation.
Disponibles dans des configurations de niveau tactique, de navigation et stratégique, les gyroscopes à fibre optique sont utilisés dans les aéronefs militaires, les drones (UAV), les véhicules blindés, les plateformes navales et les armes à guidage de précision. Ils sont également intégrés dans des unités de mesure inertielle (IMU) et des systèmes de navigation inertielle (INS), où leurs mesures permettent de déterminer l’assiette, d’estimer le cap et d’assurer la navigation en cas de panne du GNSS.
Les gyroscopes à fibre optique se déclinent en plusieurs architectures et configurations, qui diffèrent par leur conception optique, leur traitement du signal, leur précision de mesure et leurs exigences d’intégration. Ils peuvent également être classés par niveau de performance, ce qui reflète leur adéquation à différentes applications de navigation et de stabilisation.
| Type de FOG | Principe de fonctionnement et caractéristiques de performance |
| Gyroscopes à fibre optique en boucle ouverte | Mesurent le déphasage de Sagnac sans le compenser activement par une boucle de rétroaction. Ces modèles offrent généralement une électronique de commande plus simple, bien que leur linéarité, leur plage dynamique et la stabilité de leur facteur d’échelle puissent être plus limitées que celles des configurations en boucle fermée. |
| Gyroscopes à fibre optique en boucle fermée | Ils utilisent une modulation par rétroaction pour compenser le déphasage mesuré, ce qui améliore la linéarité, la plage dynamique et les performances du facteur d’échelle. Ces configurations sont couramment utilisées dans les systèmes de navigation militaires de haute précision nécessitant des mesures stables du taux de rotation angulaire. |
| Gyroscopes à fibre optique interférométriques (IFOG) | Mesurent la rotation grâce à l’interférence entre des ondes lumineuses se propageant en sens inverse dans une bobine de fibre optique. Cette architecture FOG bien établie peut recourir à un traitement du signal en boucle ouverte ou en boucle fermée, les performances étant influencées par la conception de la bobine, les composants optiques et le traitement électronique. |
| Gyroscopes à fibre optique résonants (RFOG) | Ils utilisent un résonateur à fibre optique pour détecter les différences de fréquence induites par la rotation entre des ondes lumineuses se propageant en sens inverse. Les conceptions résonantes offrent la possibilité de réduire la longueur de fibre requise, bien que les performances dépendent de la maîtrise du bruit optique, de la rétrodiffusion et de la sensibilité environnementale. |
| Gyroscopes à fibre optique à un axe | Mesurent la vitesse angulaire autour d’un axe de détection, prenant en charge des canaux de stabilisation individuels, la surveillance de la vitesse angulaire et l’intégration dans des ensembles multicapteurs. |
| Ensembles de gyroscopes à fibre optique à trois axes | Ils combinent trois axes de détection disposés orthogonalement pour mesurer le mouvement de rotation en trois dimensions. Lorsqu’ils sont intégrés à des accéléromètres et à des systèmes de traitement de navigation, ces ensembles permettent la navigation inertielle, l’estimation d’attitude et la stabilisation de la plate-forme. |
Boreas A70 et A90, systèmes de navigation robustes à gyroscopes à fibre optique, par Advanced Navigation
Les aéronefs militaires utilisent des systèmes inertiels basés sur des gyroscopes à fibre optique (FOG) pour l’estimation de l’assiette, la navigation et le contrôle de vol. Intégrés à des accéléromètres et à d’autres capteurs avioniques, les gyroscopes à fibre optique fournissent des mesures de rotation qui permettent de déterminer l’orientation de l’aéronef et de suivre les changements d’assiette. Les configurations hautes performances conviennent aux avions de chasse, aux plateformes de transport militaire et aux aéronefs de surveillance spécialisés opérant dans des conditions de vol exigeantes.
Les systèmes de navigation tactiques intègrent des gyroscopes à fibre optique (FOG) afin de fournir des informations de cap et d’assiette pour les opérations militaires. Les systèmes de navigation inertielle basés sur des gyroscopes à fibre optique combinent des mesures de vitesse angulaire avec des données d’accéléromètres afin d’estimer l’orientation, la vitesse et la position de la plate-forme à partir d’un état de navigation initialisé. Lorsqu’ils sont intégrés à un GNSS ou à d’autres capteurs auxiliaires, ces systèmes permettent de limiter les erreurs de navigation cumulées et d’assurer la continuité des opérations en cas d’interruptions temporaires des signaux de positionnement ainsi que dans des environnements électromagnétiques perturbés.
Les drones militaires utilisent des gyroscopes à fibre optique compacts pour la navigation inertielle, la stabilisation en vol et le contrôle d’assiette. Les systèmes FOG tactiques fournissent des mesures de vitesse angulaire aux plates-formes nécessitant une estimation précise de l’assiette et du mouvement, en particulier en cas d’interférences GNSS ou de conditions de positionnement dégradées. Les configurations à faible encombrement, poids et consommation (SWaP) sont particulièrement adaptées aux aéronefs sans pilote dont la capacité de charge utile et la disponibilité en énergie électrique sont limitées.
Les systèmes de guidage de missiles et d’armes à guidage de précision utilisent des gyroscopes à plage dynamique élevée pour mesurer le mouvement angulaire lors du lancement, des manœuvres et du vol. Les systèmes inertiels basés sur la technologie FOG permettent une estimation continue de l’assiette et de la navigation sans recourir à des signaux externes, bien que des erreurs inertielles s’accumulent au fil du temps. Les gyroscopes sélectionnés pour ces applications doivent répondre à des exigences strictes en matière de tolérance à l’accélération, de résistance aux vibrations, de démarrage rapide et de stabilité des mesures.
Les véhicules blindés, les camions militaires et les plates-formes terrestres autonomes intègrent des gyroscopes à fibre optique dans leurs systèmes de navigation et de stabilisation. Les unités INS basées sur la technologie FOG fournissent des estimations de cap et de mouvement lorsque les signaux GNSS ne sont pas disponibles, tandis que les mesures des gyroscopes permettent également de stabiliser les postes d’armes, les équipements d’observation et les plates-formes de capteurs. Des configurations renforcées sont conçues pour résister aux vibrations des véhicules, aux chocs mécaniques et aux variations de température.
Gyroscopes à fibre optique à deux axes de Micro Magic
Les navires de guerre et les sous-marins utilisent des systèmes FOG haute performance pour la détermination de l’assiette, la référence de cap et la navigation inertielle. Intégrés aux équipements de navigation à bord, les gyroscopes à fibre optique fournissent des mesures de rotation qui permettent de déterminer l’orientation du navire et d’estimer son mouvement sans nécessiter d’éléments de détection à rotation mécanique. Les systèmes de qualité navigation et à hautes performances sont particulièrement adaptés aux sous-marins, où les mises à jour de navigation par satellite peuvent être indisponibles pendant de longues périodes.
Les véhicules sous-marins autonomes (AUV) militaires utilisent des systèmes de navigation basés sur des FOG pour estimer leur orientation et leurs déplacements lorsqu’ils sont immergés. Associés à des accéléromètres, à des loges de vitesse Doppler (DVL) et à des systèmes de positionnement acoustique, les FOG facilitent la navigation sous-marine lors de missions ne bénéficiant pas d’un accès continu au GNSS. Les mesures des DVL peuvent fournir une aide à la vitesse permettant de réduire les erreurs cumulées de navigation inertielle, ce qui rend les systèmes compacts de qualité navigation particulièrement précieux pour la reconnaissance sous-marine, la lutte contre les mines et les opérations de levés sous-marins.
Les satellites militaires et les engins spatiaux peuvent intégrer des gyroscopes à fibre optique pour la mesure de la vitesse angulaire et le contrôle d’attitude. Les FOG fournissent des informations de rotation aux systèmes embarqués de guidage, de navigation et de contrôle, contribuant ainsi à l’orientation de l’engin spatial et à la stabilité de son pointage, en complément d’autres capteurs d’attitude et équipements de contrôle. Les conceptions qualifiées pour l’espace doivent présenter une tolérance aux rayonnements, une stabilité thermique, une résistance aux vibrations de lancement et une fiabilité adaptées à l’environnement de mission prévu.
Les gyroscopes à fibre optique destinés à des applications de défense peuvent nécessiter une qualification environnementale, électrique et de performance en fonction de leurs exigences d’installation et d’exploitation. Les normes applicables dépendent de la plate-forme hôte, de l’architecture du système et des spécifications d’acquisition.
Les exigences de qualification applicables dépendent de la plate-forme hôte, de l’architecture électrique, du cahier des charges d’acquisition et de l’environnement opérationnel prévu. La conformité à chacune de ces normes doit être vérifiée au regard des méthodes d’essai applicables et des exigences spécifiées, plutôt que d’être présumée sur la base de l’utilisation militaire prévue du gyroscope.
Les progrès réalisés dans le domaine des composants photoniques, de la détection optique et du traitement numérique contribuent à améliorer les performances, l’intégration et la flexibilité opérationnelle des gyroscopes à fibre optique (FOG) destinés aux applications de défense.
Ces avancées sont particulièrement pertinentes pour les plateformes militaires nécessitant des capteurs inertiels compacts et fiables, moins dépendants des signaux de navigation externes.
Recherche d'entreprises et de produits
