Environnements sans GNSS : comment un drone sait où il est quand les satellites disparaissent

En extérieur, un drone utilise le GNSS (GPS, QZSS, Galileo, etc.) pour connaître sa position à quelques décimètres ou quelques mètres près, et pour tenir sa position dans le vent. Lorsque le béton ou l’acier masquent le ciel, moins de satellites sont visibles et les signaux réfléchis par les parois (multitrajets) font sauter la position. En intérieur et en souterrain, le signal n’arrive tout simplement jamais.

À la place du GNSS, l’aéronef observe son environnement avec ses capteurs embarqués et intègre son propre mouvement. Les deux approches principales sont l’odométrie visuelle-inertielle (VIO), qui combine caméras et centrale inertielle (IMU), et le SLAM LiDAR, qui mesure la forme de l’environnement par télémétrie laser. Le SLAM estime la position et construit une carte en même temps, et peut corriger l’erreur accumulée lorsqu’il repasse par un même lieu (fermeture de boucle).

L’absence de GNSS est au cœur de l’inspection : sous les ponts, dans les tunnels, dans les galeries et ouvrages de vidange des barrages, les égouts, les galeries techniques, à l’intérieur des cheminées et des chaudières, des réservoirs de stockage, des ballasts de navires et des galeries de mines. Plus un lieu est dangereux pour les personnes, moins il a tendance à avoir de ciel.

• Prévoyez la réception avant d'entrer : vérifiez sur les plans quelle part du ciel est visible et découpez le plan de vol en segments dépendants du GNSS et segments sans GNSS.
• Adaptez le positionnement à la tâche : aéronefs à vision et évitement automatique sous les ponts ; SLAM LiDAR plus éclairage dans les enceintes sombres ; marqueurs ou UWB pour les parcours fixes répétés.
• Conservez les compétences manuelles : entraînez les télépilotes à sortir en sécurité en mode attitude (sans maintien de position) quand le positionnement automatique défaille.
• Prévoyez la perte de liaison : la radio peine aussi en souterrain et dans les boîtes métalliques. Décidez à l'avance des relais, des ombilicaux et de ce que fait l'aéronef en cas de perte de liaison (stationnaire ou retour sur sa trace).
• Consignez la méthode de positionnement : une image géoréférencée par GNSS et une image positionnée par SLAM n'ont pas la même précision. Conservez cette information pour celui qui comparera plus tard.

Dans de nombreux pays, le vol en intérieur et en souterrain sort du champ des règles aériennes ou est traité différemment ; au Japon, les vols en intérieur sont hors du champ des règles de vol de l’aviation, et les espaces clairement séparés de l’extérieur comptent comme intérieurs même avec des entrées ouvertes (intérieur de tunnels ou de passages souterrains, par exemple). Cela ne veut pas dire que tout est permis. Les égouts et les réservoirs présentent des risques de manque d’oxygène et de gaz toxiques régis par le droit de la sécurité au travail, et les installations industrielles ont un classement des zones dangereuses (explosion). Vérifiez séparément la procédure aérienne et la procédure de sécurité du site.

Voir aussi : manque d’oxygène et gaz toxiques, atmosphères explosives, espaces confinés, réglementations mondiales.

• Eau, miroirs et vitres : les caméras et le LiDAR évaluent mal les distances à travers les réflexions et les transmissions.
• Poussière dense, vapeur et fumée : les caméras deviennent aveugles et le LiDAR se disperse ; la navigation par radar est un domaine de recherche actif.
• Longues conduites sans relief : dégénérescence géométrique. Les allers-retours autonomes à travers des kilomètres d'égouts restent largement au stade de la recherche.
• Précision garantie : l'erreur du SLAM augmente avec la distance, et le secteur n'a pas de façon commune d'énoncer « précis à N cm » pour les dossiers d'inspection.

Chaque ouvrage dispose d’une « carte d’inspection ». En entrant, un drone fait correspondre ses capteurs à cette carte et sait où il se trouve, revient au centimètre près aux points de vue de la fois précédente et prend les images sous les mêmes angles. La visibilité des satellites ne conditionne plus le plan d’inspection ; le dessous des ponts et l’intérieur des conduites deviennent des itinéraires de ronde ordinaires, comme en plein ciel. C’est la perspective de la rédaction.