USE OF GPS FOR A BERTHING GUIDANCE SYSTEM

 

La thèse porte sur l'utilisation du GPS en mode cinématique pour un système automatique d'accostage des navires, ce qui demande de mesurer de façon précise et en temps réel, la position, la vitesse, I'attitude (le roulis, le tangage et le cap ou le lacet) et la vitesse angulaire (le taux de changement de I'attitude), au cours de I'approche d'un quai. L'accostage d'un gros navire est la manoeuvre la plus délicate qu'un capitaine ait à faire. Le système permettrait de faciliter I'approche finale du quai et ainsi éviter des accidents pouvant être désastreux pour l'environnement. Les objectifs de la recherche sont d'étudier la possibilité de l'utilisation du système GPS pour fournir de l'information précise au contrôleur du système d'accostage et de vérifier la qualité de l'information obtenue par le système GPS.

La résolution rapide et fiable des ambiguïtés de phase GPS fournit la précision ultime pour le positionnement et la détermination de I'attitude. Des algorithmes efficaces ont été développés pour un système basé sur le GPS avec des récepteurs mono-fréquence, qui utilise en synergie toutes les observations GPS et les caractéristiques de I'accostage des navires. L'analyse de simulations a permis de déterminer la meilleure configuration d'antennes GPS pour I'accostage. Le calcul direct de la vitesse et de la vitesse angulaire est possible en utilisant des mesures Doppler instantanées ou la variation temporelle de la phase. L'utilisation des mesures Doppler et de différence de phase a été comparée. La qualité des solutions de navigation a été évaluée sur le terrain et à bord d'un navire en utilisant une configuration optimale de 4 antennes (formant des lignes de base d'environ 1 m sur le navire).

Les résultats des tests sur le terrain et à bord du navire sont présentés et analysés: 1) la précision de la position est supérieure à ±5 cm, 2) la précision de la vitesse avec la différence de phase est supérieure à ±1 cm/s, 3) la précision des angles d'attitude avec une configuration optimale d'antennes (pour des vecteurs d'environ 1 m) varie de ±0.1° à ±0.4° , et 4) la précision du taux de changement du cap est environ ±0.2° /s avec les différences de phase et ±0.6° /s avec les mesures Doppler. Les résultats montrent que le système basé sur GPS rencontre les critères de précision recherchée (avec une distance entre les antennes sur le navire d'environ 5 m) et confirment le potentiel d'utilisation du GPS dans un système d'accostage.