FR2999703A1 - Procede de determination d'un biais d'un capteur de mesure d'un champ physique vectoriel sensiblement continu - Google Patents

Abstract

Procédé de détermination d'un biais (bM,bA) d'un capteur de mesure (M, A) d'un champ physique vectoriel sensiblement continu dans un repère de référence (E), ledit capteur (M, A) étant lié en mouvement à un repère (S), mobile dans le repère de référence (E), le procédé comprenant les étapes suivantes consistant à : - estimer une valeur de biais dans le repère mobile (S), - corriger la mesure du capteur (M, A) de ladite valeur estimée de biais dans le repère mobile (S), - transformer ladite mesure corrigée du repère mobile (S) dans le repère de référence (E), à partir d'un opérateur (R-1SE(t)) de changement de repère en rotation entre le repère mobile (S) et le repère de référence (E), et - former un critère représentatif d'une variation de ladite mesure corrigée transformée.

Description

Procédé de détermination d'un biais d'un capteur de mesure d'un champ physique vectoriel sensiblement continu L'invention porte sur un procédé de détermination d'un biais d'un 5 capteur de mesure d'un champ physique vectoriel sensiblement continu, ou, en d'autres termes, sur un procédé de calibration continue d'un tel capteur, et sur un dispositif associé. De nombreux dispositifs, tels des téléphones portables, des manettes de jeu, des télécommandes à capteurs de mouvement, des 10 dispositifs à capteurs pour la mesure du mouvement humain destinés à des applications sportives ou médicales, ou des récepteurs de systèmes de navigation par satellites, utilisent des capteurs embarqués, tels des magnétomètres, des accéléromètres, ou des antennes directives (pour des mesures de directions d'arrivée ou DOA pour "Direction of Arrivai" en langue 15 anglaise). Ces capteurs fournissent une mesure d'un champ physique vectoriel généralement sensiblement uniforme dans le temps et dans l'espace additionné à un biais ou "offset" en langue anglaise. Par définition, le biais est la valeur lue par le capteur en champ nul, i.e. lorsque le champ physique est nul. L'exploitation du signal mesuré par le capteur de champ 20 physique nécessite une conversion des données brutes en unités physiques par application d'une correction de biais et des paramètres de sensibilité du capteur. Ce biais peut évoluer brutalement ou lentement au cours du temps. Il ne dépend pas du champ physique présent dans l'environnement 25 (ou champ ambiant), mais du capteur proprement dit et/ou d'effets du dispositif porteur solidaire du capteur. L'ensemble de ces effets, dus au capteur proprement dit ou au dispositif porteur du capteur sont dit endogènes (sous-entendu endogènes au dispositif portant le capteur), par opposition au champ ambiant, dit exogène qui est l'objet que l'on cherche à mesurer. Par 30 exemple d'effet endogène, l'électronique de conditionnement et de conversion du capteur, les éléments mécaniques ou électroniques constitutifs du dispositif porteur du capteur peuvent être à l'origine de composante de biais. Certains capteurs présentent également intrinsèquement un biais, qui peut être sensible et variable en fonction de la 35 température et/ou du temps. On peut également noter que l'étape même de fabrication de la carte électronique nécessaire au dispositif portant le capteur, avec son procédé de soudage du capteur sur la carte, peut modifier les paramètres de biais du capteur, par exemple par apport de contraintes mécaniques de l'étape de soudage.

Un but de l'invention est de proposer un estimateur de biais automatique, sans intervention consciente de l'utilisateur du dispositif électronique portant le capteur. De manière emblématique, le magnétomètre mesure le champ magnétique ambiant comme champ physique extérieur, mais est également sensible à une aimantation éventuelle des matériaux ferreux de son plus proche voisinage, à l'effet magnétique des courants électriques circulant à proximité, en particulier ceux qui constituent le dispositif porteur du capteur. Ces matériaux ou circuits électriques sont solidaires du repère du capteur. Du fait que cette aimantation ou ces effets magnétiques induits par des courants électriques sont fixes dans le repère du capteur, leur contribution agit comme une constante vectorielle additionnelle au champ ambiant, formant ainsi une constante additionnelle au niveau de chaque axe de mesure du capteur. C'est typiquement ces effets magnétiques dus au dispositif embarquant le magnétomètre que peuvent connaître au cours de leur usage les appareils de type téléphone ou tablette, ou plus généralement tous les dispositifs qui embarquent un magnétomètre. Ces effets contribuent à biaiser la mesure du champ ambiant. Pour avoir une mesure exploitable du champ physique vectoriel que l'on souhaite mesurer, il est nécessaire de soustraire ces biais de 25 mesures ou mesures transmises par le capteur. En variante, le capteur peut être un accéléromètre qui mesure le champ gravitationnel ambiant comme champ physique extérieur. Pour l'accéléromètre, compte tenu de la nature de la mesure, il n'est généralement pas à craindre de sources de biais provenant du dispositif lui-même. Ainsi 30 seul le décalage ou "offset" en langue anglaise du au capteur lui-même doivent être considérées. Toutefois, comme pour le magnétomètre, cet offset peut être considéré comme inconnu et évoluer au cours du temps, comme par exemple sous l'effet de la température. Notons que pour ce capteur, l'étape de soudage sur la carte électronique peut modifier considérablement 35 la valeur d'offset. Il est indispensable de connaitre ce décalage pour exploiter la mesure de l'accélération. Une identification continue de cet offset peut ainsi constituer un avantage qui permet de fournir une mesure sans biais durant toute l'utilisation du capteur. Certaines méthodes d'élimination de biais nécessitent de réaliser un geste particulier (comme ce qui est préconisé dans certaines plateformes mobiles, l'utilisateur étant invité à réaliser un geste similaire à un "8" dans l'espace, ou des rotations du dispositif, ou des positions fixes par rapport au repère terrestre, par exemple). De telles méthodes sont relativement contraignantes pour l'utilisateur, ou parfois impossibles à appliquer pour des dispositifs embarqués à bord de véhicules automobiles. Ces méthodes nécessitent la coopération active de l'utilisateur, et interrompent son utilisation du dispositif, puisque ce dernier doit effectuer des gestes particuliers. Par ailleurs, si le biais évolue, la dernière valeur ainsi estimée avec la méthode de coopération de l'utilisateur peut s'avérer obsolète. Si le système de calibration est adapté pour détecter cette obsolescence, il doit alors re-solliciter l'utilisateur pour mettre à jour le biais et ainsi à nouveau interrompre son utilisation Pour s'affranchir de ces contraintes, il apparait donc nécessaire de fournir des méthodes dites de calibration continues, qui ne nécessitent 20 pas de coopération consciente et active de l'utilisateur, et agissent d'elles mêmes pour estimer et ainsi permettre la correction de biais, en arrière plan. Il est également connu des méthodes permettant d'identifier ces biais de mesures en ajustant une sphère sur un ensemble de points de mesure du capteur, le biais de mesures étant le centre de la sphère. 25 Le document "A curve fitting procedure and its error analysis" de I. Kasa, IEEE Trans, Inst Meas, 25:8-14, 1976 propose un procédé d'approximation d'un modèle de sphère sur un nuage de points. En effet, dans le modèle couramment utilisé, le champ physique ambiant possède une norme constante sur un volume limité. Les mouvements de rotation du 30 dispositif portant le capteur doivent donc conduire à un jeu de mesures réparties sur une sphère, le centre de la sphère étant représentatif du biais du capteur. L'identification de la meilleure sphère passant par les points du jeu de mesure et notamment la position de son centre permet alors de fournir une estimation de l'offset. Le procédé est décrit dans un but purement 35 général et géométrique, il est assez économe en calculs, mais ne fonctionne 2 999 703 4 que si les points utilisés sont correctement répartis sur une sphère. Par ailleurs, si on applique ce procédé au problème de la calibration, il ne fonctionne pas pour une calibration partielle. Une calibration partielle correspond à la calibration d'uniquement 5 un sous-ensemble d'axes de mesures d'un capteur à plusieurs axes de mesures. Les documents "Estimation of planar curves, surfaces and nonplanar space curves defined by implicit equations, with applications to edge and range image segmentation" de G. Taubin, IEEE Trans Pattern Analysis 10 Machine Intelligence, 13:1115-1138, 1991, et "Direct least-squares fitting of algebraic surfaces", de V. Pratt, Computer Graphics, 21:145-152, 1987 proposent un procédé fonctionnant avec des données irrégulièrement réparties (par exemple sur une calotte), mais faisant appel à une décomposition en valeur singulière ou SVD pour "Singular Value 15 Decomposition" en langue anglaise, ou une descente de Newton, qui est peu économe en calculs, et ne fonctionne pas en calibration partielle. Un tel procédé est donc difficilement réalisable sur un dispositif ayant une capacité de calcul limitée par le processeur ou par l'autonomie d'énergie requise. Notons que ces méthodes reposent exclusivement sur les mesures du capteur dont le biais doit être estimé. Or de nombreux dispositifs embarquent d'autres capteurs qui fournissent des informations sur l'attitude du dispositif. Ces informations sont disponibles et c'est l'un des buts de l'invention de les exploiter, afin de rendre l'estimation du biais du capteur plus rapide et robuste. Ainsi, s'il est déterminé que le dispositif ne bouge pas à l'aide d'un capteur auxiliaire, alors qu'il est constaté que le capteur dont le bais doit être déterminé fournit des mesures variables dans le temps, on peut ainsi exploiter l'information d'immobilité pour participer au calcul du biais. Il a par ailleurs été proposé des méthodes continues qui reposent uniquement sur le champ mesuré par le capteur lui-même. Ces méthodes proposent les bonnes propriétés d'être continues, ne pas requérir d'action spécifique de l'utilisateur. Cependant elles peuvent être mises en défaut dans certaines circonstances, notamment lorsque le champ physique varie dans l'espace sur de petites échelles spatiales, ou, en version duale, lorsqu'une source de champ est déplacée à proximité du capteur. Il est alors possible que ces méthodes soient mises en défaut car il est alors difficile d'identifier que la source de l'anomalie ainsi constatée (anomalie par rapport au modèle d'un champ physique uniforme) n'est pas due uniquement à une évolution du biais de la mesure. Ces méthodes présentent donc un risque de non robustesse dans ce type de situation particulière. Enfin, notons que, par principe, ces méthodes sont "aveugles" car elles n'exploitent pas d'autre informations que celles du capteur à débiaiser, les autres informations issues des autres capteurs présents n'étant pas prises en compte. Un but de l'invention est de résoudre les problèmes précités. Un but de l'invention est de déterminer si le biais doit être remis à 10 jour, par des calculs limités, en tâche de fond, sur des mouvements quelconques. Un but de l'invention est de déterminer ces biais de mesures par des calculs limités, en tâche de fond, sur des mouvements quelconques. Un but de l'invention est d'exploiter des mesures des autres 15 capteurs embarqués dans le dispositif, afin d'améliorer la précision et la robustesse du biais. Un but de l'invention est de pouvoir fonctionner en calibration partielle. 20 Aussi, il est proposé, selon un aspect de l'invention, un procédé de détermination d'un biais d'un capteur de mesure d'un champ physique vectoriel sensiblement continu dans un repère de référence, ledit capteur étant lié en mouvement à un repère, mobile dans le repère de référence, le procédé comprenant les étapes suivantes consistant à: 25 - estimer une valeur de biais dans le repère mobile, - corriger la mesure du capteur de ladite valeur estimée de biais, dans le repère mobile, - transformer ladite mesure corrigée du repère mobile dans le repère de référence, à partir d'un opérateur de changement de repère en rotation entre 30 le repère mobile et le repère de référence, et - former un critère représentatif d'une variation de ladite mesure corrigée transformée. Un tel procédé permet de former un critère simple et représentatif 35 de la qualité du biais estimé, exploitant la donnée d'un opérateur de changement de repère en rotation entre le repère mobile et le repère de référence. En effet, lorsque la variation de ladite mesure corrigée transformée est petite devant le bruit de la chaîne de mesure alors le biais est correctement estimé, alors que lorsque cette variation est grande, alors, le biais n'est pas correctement estimé. Dans un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape consistant à minimiser ledit critère en fonction de ladite valeur estimée de biais, dans le repère mobile, pour déterminer la valeur du biais, par assimilation de la valeur du biais à la valeur estimée de biais minimisant le critère. Il est ainsi possible de déterminer un biais d'un capteur de mesure d'un champ physique vectoriel sensiblement continu dans un repère de référence, sans intervention de l'utilisateur.

Selon un mode de mise en oeuvre, ledit opérateur de changement de repère entre le repère mobile et le repère de référence est déterminé à partir de mesures fournies par un gyromètre lié en mouvement au repère mobile. Un gyromètre est souvent présent dans les plateformes exploitant un accéléromètre et/ou un magnétomètre, car c'est un capteur qui délivre une information de nature complémentaire à ces deux autres capteurs aussi, cette information est généralement déjà disponible. Ainsi la plupart des téléphones mobiles, des tablettes, des télécommandes à mesure de mouvement, des manettes de jeu, des dispositifs d'analyse du mouvement pour la santé ou l'analyse du geste sportif, sont équipées de gyromètres, d'accéléromètres et de magnétomètres. On peut également noter par ailleurs que pour une partie importante des dispositifs mettant en oeuvre de tels capteurs de champ physiques, il est maintenant courant d'embarquer à bord, un capteur de vitesse de rotation ou gyromètre. Ce dernier fournit des informations complémentaires à celles des capteurs de champ physique et il est donc couramment inclus dans ces dispositifs. Par exemple les Smartphones et Tablettes tactiles embarquent couramment, en plus du couple accéléromètre et magnétomètre, qui sont deux capteurs de champs physiques liés à la Terre, un gyromètre qui mesure les vitesses de rotation du dispositif autour de ses axes. Ce trio A, G, M, respectivement pour accéléromètre, gyromètre et magnétomètre, est ainsi couramment présent dans ces dispositifs mobiles. Pour beaucoup de fonctions, comme par exemple la mesure d'orientation du dispositif dans le repère terrestre, c'est par la combinaison des informations mesurées par ce trio de capteurs qu'il est possible de fournir une mesure d'orientation précise, robuste, et capable de délivrer des orientations en mode de mouvement rapide. Ainsi, les centrales d'attitudes embarquées à bord des téléphones mobiles sont maintenant couramment constituées d'un accéléromètre, d'un magnétomètre et d'un gyromètre. Tout comme pour les magnétomètres et les accéléromètres, les technologiques de miniaturisation permettent de fournir ces capteurs gyrométriques en masse, à moindre cout et pour une consommation électrique raisonnable. Pour une liste de fonctions grandissante, les trois capteurs accéléromètre, magnétomètre, et gyromètre sont activés en même temps, car tous participent par la nature et la qualité de l'information qu'ils délivrent à la constitution de fonctions élaborées, comme par exemple la mesure de l'orientation. On peut ainsi, à l'aide des données du gyromètre, et de procédés classiques mettant en oeuvre une intégration du signal qu'il délivre, estimer l'opérateur de changement de repère entre le repère mobile et le repère de référence. L'opération d'intégration nécessite, de manière classique, de connaître une valeur de l'opérateur de rotation à un instant donné, car cette opération fournit une valeur de l'opérateur de rotation relatif entre deux instants. Il est à noter que le procédé proposé est robuste à la non connaissance d'une valeur de l'opérateur de changement de repère à un instant donné et qu'il reste également robuste à la dérive de l'opérateur de changement de repère ainsi estimé, ce dernier élément étant du à la dérive de biais du capteur gyrométrique. L'estimateur de l'opérateur d'orientation peut être fourni au procédé à partir des données du gyromètre, à une opération de rotation constante près, ce qui ne pénalise pas le procédé proposé dans l'invention. Par ailleurs, une dérive lente de l'opérateur de rotation ainsi calculé à partir du signal d'un gyromètre est également compatible avec le procédé décrit dans l'invention, dans la mesure où le critère est construit sur une fenêtre finie d'échantillons, donc avec un facteur d'oubli des mesures du passé. Dans un mode de mise en oeuvre, ledit opérateur de changement 35 de repère entre le repère mobile et le repère de référence est déterminé à partir de mesures fournies par une centrale d'attitude, un capteur optique, un capteur électromagnétique, ou un capteur mécanique. Ainsi, il est possible d'exploiter la donnée d'orientation ainsi fournie afin de former une mesure du capteur de champ physique corrigée 5 dans le repère de référence qui isole et quantifie ainsi la qualité du biais estimé du capteur de champ physique Selon un mode de mise en oeuvre, ledit critère est formé par application, sur ladite mesure corrigée transformée, d'un opérateur de filtrage passe-haut, afin d'extraire un indicateur de variation de ladite mesure 10 corrigée transformée par rapport à une composante continue. Par exemple, l'opérateur de filtrage passe-haut peut être un filtre dérivateur. Ainsi, la variation de ladite mesure corrigée transformée est isolée, son amplitude est représentative de l'effet du au biais du capteur de champ 15 physique et elle constitue ainsi un indicateur de la qualité du biais estimé. Dans un mode de mise en oeuvre, ledit critère met en oeuvre une norme de l'écart entre deux valeurs calculées à deux instants distincts, chacune des valeurs étant calculée par l'application de l'opérateur de changement de repère entre le repère mobile et le repère de référence, sur 20 la mesure du capteur corrigée de la valeur du biais. Ainsi, il est formé un critère scalaire représentatif de la qualité du biais estimé, et simple à calculer, adapté à des calculateurs frustres par exemple embarqués. Selon un mode de mise en oeuvre on détermine la valeur estimée 25 du biais de manière itérative. Ainsi, d'une part, il est possible par l'application d'une méthode itérative sur un ensemble de mesures constant, d'améliorer continument la valeur de biais en minimisant itérativement le critère représentatif de la qualité du biais, et d'autre part, il est possible de prendre en compte des 30 nouvelles mesures et de réaliser une minimisation itérative prenant en compte ces nouvelles mesures et ainsi faire face à des situations ou les valeurs de biais du capteur évoluent dans le temps. Dans un mode de mise en oeuvre, la détermination de la valeur estimée du biais par une méthode itérative utilise une descente de gradient.

Ainsi, via une méthode peu couteuse en calculs, le critère est continûment minimisé et fourni des valeurs de biais estimées qui convergent vers la valeur de biais du capteur. Selon un mode de mise en oeuvre, ladite détermination du biais du 5 capteur de mesure est continue. Ainsi, il est possible de faire face à des situations dans lesquelles le biais du capteur évolue en fonction du temps et la méthode délivre continûment une meilleure estimée du biais et un indicateur de qualité. Dans un mode de mise en oeuvre, le procédé comprend, en outre, 10 une étape de validation de mise à jour effective d'une valeur de biais candidate, ladite validation étant déterminée à partir d'une analyse d'au moins deux valeurs dudit critère, correspondant à la valeur de la précédente valeur du biais validée et à ladite valeur de biais candidate à la mise à jour. Ainsi on évite une mise à jour avec une valeur manifestement 15 erronée. Selon un mode de mise en oeuvre, ladite analyse comprend une vérification que la valeur du critère correspondant à la valeur de biais candidate est inférieure ou égale à une fonction appliquée à la valeur du critère atteinte pour la précédente valeur de biais validée. 20 Par exemple, ladite fonction peut être l'identité. Ainsi il est certain que la nouvelle valeur de biais candidate est meilleure que la précédente valeur de biais validée. Dans un mode de mise en oeuvre, ladite fonction dépend également du temps écoulé depuis la précédente valeur de biais validée. 25 Ainsi, il est possible de tenir compte du fait que l'ancienne valeur de biais validée devient obsolète au cours du temps et de valider une nouvelle valeur de biais candidate, alors même qu'elle ne présenterait pas une valeur de critère inférieure à la valeur du critère calculé avec l'ancienne valeur de biais validée 30 Dans un mode de mise en oeuvre, le procédé comprend en outre, une étape de validation de mise à jour effective d'une valeur de biais candidate, ladite validation étant déterminée à partir d'une analyse de la stabilité du biais candidat. Cette analyse de stabilité peut être déterminée à partir de la 35 variation temporelle du biais candidat.

Ainsi il est certain que la nouvelle valeur de biais candidate correspond à une valeur stabilisée ainsi signifiante d'une situation de biais du capteur stable et saine. Cette analyse de stabilité participe ainsi à renforcer la validation du biais candidat et que cette dernière est meilleure que la précédente valeur de biais validée. Par exemple, ledit opérateur de changement de repère en rotation entre le repère mobile et le repère de référence comprend une matrice de rotation entre le repère mobile et le repère de référence. Ainsi il est proposé une méthode de calcul connue pour appliquer 10 l'opérateur de changement de repère en rotation, par application d'un calcul matriciel. En outre, lorsqu'il s'agit d'une matrice de rotation, l'inverse est égale à la transposée, ce qui simplifie les calculs. Ledit capteur peut être un magnétomètre ou un accéléromètre 15 Ainsi, la méthode proposée permet d'estimer continûment le biais d'un magnétomètre ou d'un accéléromètre. Selon un autre aspect de l'invention, il est également proposé un système de détermination d'un biais d'un capteur de mesure, d'un champ physique vectoriel sensiblement continu dans un repère de référence, ledit 20 capteur étant lié en mouvement à un repère mobile dans le repère de référence, le système comprenant : - des moyens d'estimation d'une valeur de biais dans le repère mobile, - des moyens de correction de la mesure du capteur de ladite valeur estimée de biais, dans le repère mobile, 25 - des moyens de transformation de ladite mesure corrigée du repère mobile dans le repère de référence, à partir d'un opérateur de changement de repère en rotation entre le repère mobile et le repère de référence, - des moyens de formation d'un critère représentatif d'une variation de ladite mesure corrigée transformée, et 30 - des moyens de minimisation dudit critère en fonction de ladite valeur estimée de biais, dans le repère mobile, pour déterminer la valeur du biais, par assimilation de la valeur du biais à la valeur estimée de biais minimisant le critère.

L'invention sera mieux comprise à l'étude de quelques modes de réalisation décrits à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre schématiquement la mesure temporelle fournie par un axe du capteur de champ physique en fonction du temps, dans le repère mobile, cette mesure est composée de la valeur du biais constante et d'une partie variable due aux mouvements du mobile dans le champ sensiblement constant dans le repère de référence, selon un aspect de l'invention ; - la figure 2 illustre schématiquement le procédé de transformation de la mesure du capteur de champ physique, du repère mobile vers le repère de référence et met en évidence que la mesure ainsi transformée est cette fois composée d'une composante sensiblement constante due au champ physique sensiblement constant dans le repère de référence et d'une composante variable en temps due au biais du capteur de champ physique, selon un aspect de l'invention ; - la figure 3 illustre schématiquement un procédé de l'invention par lequel la mesure du capteur est corrigée d'une valeur de biais estimée, est composée, dans le repère mobile d'une partie variable en temps due aux mouvements du mobile dans le repère de référence dans lequel le champ physique est sensiblement continu et d'une partie constante due au résidus de biais ; la mesure du capteur corrigée est transformée par un opérateur de changement de repère du repère mobile au repère de référence ; la mesure corrigée ainsi transformée comporte une composante sensiblement constante dans le temps due au champ physique sensiblement continu dans le repère de référence et une composante variable en temps représentative du résidus de biais du capteur physique. - la figure 4 illustre schématiquement un procédé de filtrage passe haut appliqué à la mesure corrigée puis transformée dans le repère de référence et qui isole sa partie variable dans le temps, représentative du résidu de biais du capteur physique; - la figure 5 illustre schématiquement un exemple de procédé de filtrage passe haut, réalisé par calcul différentiel, par exemple par différence entre deux mesures séparées d'un intervalle de temps, appliqué à la mesure corrigée puis transformée dans le repère de référence et qui isole sa partie variable dans le temps, représentative du résidus de biais du capteur physique - la figure 6 illustre schématiquement, sous forme de blocs diagramme le flot de calcul selon un exemple de l'invention, la mesure du capteur est corrigée d'une valeur estimée de biais, puis transformée dans le repère de référence à l'aide d'un calcul matriciel réalisé à partir d'une matrice de rotation entre le repère mobile et le repère de référence, un filtre différentiel est appliqué sur la mesure corrigée transformée pour former un critère qui est minimisé sur la valeur du biais estimé; et - la figure 7 illustre schématiquement le procédé de la figure 6, en précisant que le calcul de l'opérateur de transformation entre le repère mobile et le repère fixe est réalisé par intégration du signal issu d'un gyromètre embarqué dans le dispositif.

Sur l'ensemble de figures, les éléments ayant les mêmes références sont similaires. La méthode de calibration continue proposée dans la présente demande de brevet repose sur les propriétés du champ physique mesuré.

Dans sa plus grande généralité ce champ physique se présente comme un champ vectoriel variable en espace et en temps dans un repère de référence. Pour le champ magnétique terrestre ou le champ de gravité terrestre, ce repère de référence est fixe par rapport à la Terre. Pour les applications considérées, compte tenu des échelles de temps (de quelques secondes à quelques heures ou jours), des dimensions d'espace considérées (de quelques centimètres à quelques kilomètres), et compte tenu des résolutions des capteurs employés (au mieux, le millième ou dix millième du champ terrestre pour des capteurs de gamme grand public), le champ physique présente des caractéristiques de stabilité dans ses variations spatiales ou temporelles dans un repère de référence lié à la terre. Les variations temporelles sont généralement négligeables devant l'intensité du champ principal (qu'on définit comme la composante constante dans le temps et dans l'espace du champ physique pour les données de temps et d'espace du scénario considéré), et les variations spatiales sont généralement de petites amplitudes devant l'intensité du champ principal.

Dans la suite de la description, le champ généralement considéré est le champ magnétique, et un capteur magnétique ou magnétomètre M, de manière non limitative, car l'invention peut, par exemple, également s'appliquer au champ de gravitation et un capteur accélérométrique ou accéléromètre A. Pour des applications considérées, le champ magnétique constitué à la surface de la Terre a pour contributeur essentiel le champ magnétique naturel d'origine Terrestre. Il est spatialement continu et ne présente que de très lentes variations spatiales et temporelles à l'échelle des scénarii prévus. En effet, à l'échelle des dimensions de la Terre, et en dehors de contributeurs ambiants essentiellement urbains (bâtiments, véhicules, canalisations, mobilier ...), l'évolution spatiale des trois composantes du champ magnétique naturel n'est que de quelques nano Tesla par kilomètre pour une valeur typique de norme en France de 45 000 nT. L'évolution temporelle du champ magnétique terrestre est à l'échelle des temps géologiques. Tout au plus peut-on constater une variation lente de la direction du champ au cours des siècles. Par ailleurs, la résolution des capteurs mis en oeuvre, notamment pour les applications grand public considérées, fait que le signal magnétique temporel issu de l'activité géomagnétique (d'origine solaire) qui s'additionne au champ magnétique terrestre naturel peut être négligé. Pour de plus petites échelles et dans un environnement plus urbain ou typique de l'activité humaine, les anomalies spatiales dues à l'environnement peuvent cependant être beaucoup plus amples. Cet environnement contribue à additionner à la composante naturelle du champ terrestre une seconde composante de champ physique, toujours majoritairement constante dans le temps, mais présentant des variations spatiales plus rapides que celles du champ magnétique de la Terre. Les objets présents dans un environnement généralement corrélé à l'activité humaine se comportent comme autant de petits contributeurs au champ ambiant qui additionnent leurs contributions au champ naturel terrestre. Un modèle généralement employé modélise l'intensité de leur effet en amplitude comme inversement proportionnel à la distance du point de mesure à l'objet générateur de champ, à la puissance deux ou trois. L'effet peut être important pour une mesure à proximité immédiate de l'objet, mais il décroit rapidement avec la distance et tend à s'effacer devant l'intensité du champ terrestre. Les dispositifs à base de capteur de champ magnétique sont généralement employés à des fins de mesure d'orientation du dispositif par rapport au repère terrestre. C'est ainsi le champ magnétique naturel de la Terre qui représente le signal d'intérêt. Dans les cas habituels, les déplacements sont limités aux capacités du porteur du capteur. Dans le cas d'une centrale d'attitude à bord d'un téléphone mobile, d'une tablette tactile, d'une télécommande (pour un jeu, pour le contrôle d'un média center par le mouvement), par exemple, l'ensemble capteur peut être déplacé très localement, dans une plage de quelques mètres. Les déplacements les plus importants, représentatifs de contextes de mobilité sont de l'ordre de quelques centaines de mètres à quelques kilomètres. Pour des déplacements en intérieur ou "indoor" en langue anglaise, il est à noter que le dispositif mobile est généralement porté par son utilisateur, qui se tient à distance des sources magnétiques les plus importantes (sols, murs, éléments mobiliers, ...). Pour des scénarii de jeu, ou de navigation dans des contenus informatiques 2D ou 3D, le déplacement se fait dans un volume de capture bien plus limité. Dans des scénarii d'utilisation, on peut donc considérer que le champ magnétique ambiant présente une composante majoritaire due au champ magnétique terrestre naturel, que l'on peut considérer comme constante dans l'espace et dans le temps, additionnée des contributions de l'environnement, qui présentent les mêmes caractéristiques. L'invention fournit un procédé de calibration continue, sans intervention de l'utilisateur, du biais affectant la mesure d'un capteur d'un champ physique sensiblement constant dans le temps et l'espace, en utilisant conjointement aux signaux bruts du capteur à débiaiser, une mesure 30 de la rotation du dispositif mobile embarquant le capteur de champ physique. Le repère associé à la Terre est noté "Earth" ou E comme repère de référence. Le repère associé au dispositif mobile, i.e. associé au capteur, est noté "Sensor" ou S. L'opérateur de transformation qui permet de transformer des vecteurs du repère E au repère S en rotation est notée RSE. 35 On pourra utiliser les différents formalismes bien connus de l'homme de l'art pour mettre en oeuvre cet opérateur de transformation (quaternions, matrices de rotation, ....). Cette rotation varie au cours du temps, selon les mouvements de l'objet mobile, et est donc notée : RsE(t). Si vE désigne un vecteur exprimé dans le repère E et vs le même vecteur exprimé dans le repère S, on a alors la relation suivante liant les trois termes ainsi définis : vs = RsE* VE. Cette transformation est valable pour tout vecteur dont on souhaite exprimer les coordonnées dans le repère S à partir de son expression dans le repère E. Le champ naturel terrestre ou champ de Gauss comprend 10 l'ensemble des effets des sources de champ magnétique d'origine profonde. Le champ d'anomalies du champ naturel terrestre comprend l'ensemble des sources de champ non comprises dans le champ de Gauss pour former le champ ambiant, donc en particulier l'ensemble des contributions des sources proches de la surface de la Terre. Il englobe tous 15 les effets naturels (aimantation des roches, effet magnétiques des évènements géologiques) et non naturels (Voitures, Bâtiments, ...). Le champ ambiant est la somme du champ naturel terrestre et du champ anomalies. Il est celui qu'on peut observer. Le champ principal est, pour un scénario donné, et donc une 20 échelle d'espace et de temps donnée, la composante du champ ambiant qui est essentiellement constante dans l'espace et dans le temps. Le champ de perturbation est la composante qui s'additionne au champ principal pour donner le champ ambiant. Le champ de perturbation est petit devant le champ principal. 25 On note hE(t) le champ physique principal à la position du capteur magnétique du dispositif mobile, dans le repère de la Terre ou repère de référence E. Par définition, le champ principal est sensiblement invariant dans l'espace et dans le temps pour les échelles du scénario considéré. La conséquence est que hE ne dépend pas du temps. hs(t) est sa transformée 30 dans le repère S mobile lié au capteur. On a alors la relation suivante liant les deux vecteurs ainsi définis : hs(t)= RsEM* hE. On note Ms(t) le signal délivré par le capteur magnétique M embarqué sur le dispositif mobile, qui mesure le champ magnétique ambiant. Un modèle général liant Ms(t) à hE(t) peut s'écrire : Ms(t) = RsE(t)*Sm(t)*hE(t) 35 + Ps(t) + bm(t).

Sm(t) modélise la sensibilité (ou gain) pour passer des unités du capteur aux unités physiques. Cette transformation peut prendre en compte d'éventuels défauts d'alignement des axes, de température ... Comme indiqué précédemment, hE(t) désigne le champ principal, à la position du capteur magnétique, hors champ de perturbation magnétique, et exprimé dans le repère E. hE(t) est donc une grandeur vectorielle approximativement constante dans le temps, et on peut simplifier l'équation en notant simplement hE. ps(t) représente les perturbations dues au champ de perturbations magnétiques mesurées selon les axes du capteur. En pratique, ces anomalies ont une faible amplitude par rapport au champ principal. Enfin, bm(t) modélise le biais mesuré au niveau du capteur et recouvre donc deux origines : le biais du capteur proprement dit et le champ magnétique créé par l'objet mobile lui-même. bm(t) est généralement susceptible d'évoluer dans le temps, lentement et/ou par sauts. L'invention fournit un estimateur continu du biais bm(t) à partir du signal brut Ms(t) issu du capteur magnétique ou magnétomètre M, et à l'aide d'une connaissance, même imparfaite, de l'opérateur de transformation en rotation entre le repère de référence de la Terre E et le repère mobile S lié au capteur magnétique M. Comme pour les méthodes exposées dans l'état de l'art, les bonnes propriétés de constance du champ principal sont donc intégralement exploitées par l'invention. Sur la figure 1 est illustré un modèle représentatif du signal typique M(t) mesuré sur un des axes du capteur de champ magnétique M, en l'espèce l'axe x. Les modèles des signaux sur d'autres axes se comporteraient de manière similaire. Le dispositif embarquant le capteur est mobile dans le repère de référence, il est soumis à des rotations et/ou des translations dans un volume d'espace défini par le scénario d'usage du produit. Les unités en amplitude sont données dans l'unité numérique du capteur. On observe un signal variable dans le temps, issu de l'application la valeur du champ principal hE supposé constant dans le temps et dans l'espace instrumenté par le repère de référence, d'un opérateur de transformation en rotation, par exemple une matrice de rotation, passant du repère E au repère S notée RsE(t). Cet opérateur est variable dans le temps, selon les mouvements de rotation imprimés au dispositif mobile.

La composante de biais est ici représentée par une constante sur la durée d'observation bm. Cette composante de biais peut-être de n'importe quelle amplitude, elle peut être grande par rapport à l'amplitude des variations temporelles issues du champ principal. Elle est inconnue. Selon le procédé de l'invention, cette composante de biais peut également être variable dans le temps, le procédé proposé pouvant fournir une estimation continue du biais au cours du temps. Sur la figure 2 est illustrée l'étape clé du procédé de la présente invention. Elle consiste à transformer le signal vectoriel Ms(t) par l'opérateur, ici noté R2-(t) de changement de repère en rotation entre le repère mobile (S) et le repère de référence (E) pour obtenir un signal vectoriel ME(t) exprimé dans le repère de référence E. La composante du champ principal ainsi transformée Sm(t) * hE est alors une constante, la correction de gain Sm(t) étant supposée constante dans le temps, et la valeur du champ principal étant constante dans le repère de référence. La composante de biais est transformée par la même opération et se présente alors comme un signal variable en temps R2-(t)* bm, et dont les variations seront fonction de la fréquence des mouvements d'orientation du dispositif mobile. On identifie ainsi à cette étape, sur cette représentation des signaux du capteur transformés dans le repère terrestre E, que lorsque la composante de biais est correctement estimée et auparavant soustraite du signal capteur, le signal obtenu est alors constant. L'invention et ses variantes sont basées sur cette constatation et propose un moyen d'estimer le biais du capteur.

Le procédé de l'invention apparait ainsi plus clairement. Il repose sur le principe que le biais recherché est correctement estimé lorsque le signal ME(t) obtenu par transformation de Ms(t) par l'opérateur de rotation R2-(t) ne présente plus de variations temporelles significatives, alors même que l'objet portant le capteur est mobile. L'invention se base donc sur la formation d'un critère dont l'amplitude est représentative du résidus de biais du capteur, à partir des mesures du capteur transformées par l'opérateur de changement de repère en rotation. La figure 3 illustre ce principe en montrant que pour un biais estimé noté bm, on peut former à partir de Ms(t), le vecteur Mss(t) en lui 35 soustrayant bm. Le biais estimé noté 13NA peut être obtenu de n'importe quelle manière. Soit il s'agit du meilleur biais estimé jusqu'àlors, et issu d'une précédente étape d'estimation du biais tel que décrit par l'invention, soit il s'agit d'une valeur arbitraire imposée lors de l'initialisation du procédé de l'invention. Pour fournir cette valeur d'initialisation, l'homme de l'art pourra classiquement se référer à la fiche technique du capteur, par exemple, ou prendre une valeur auparavant identifiée lors d'une précédente étape de calibration. Lorsque le procédé de l'invention fonctionne en continu, la valeur de biais estimée est prise égale à la précédente valeur estimée par le procédé, avant l'introduction d'une nouvelle mesure. La transformation de MsB(t) par la rotation R2-(t) forme MEB(t) et fait apparaitre la composante continue due au champ principal (puisque ce dernier est constant dans le repère de référénce), et la composante variable, produit de l'opérateur de transformation en rotation R2-(t) appliqué au vecteur (bm - fim). Ainsi lorsque fim est un bon estimateur de bm, cette composante variable en temps tend vers 0 ou vers une valeur uniquement dépendante du bruit résiduel. Le critère, fonction à minimiser sur fim, est une fonction de fim formé à partir du signal MEB(t) et représentatif des variations de MEB(t). Lorsque ce critère est minimum pour une valeur bm, alors cette valeur fim est un bon estimateur de la valeur du biais du capteur bm.

De très nombreux critères peuvent être formés, du moment qu'ils sont représentatifs des variations de MEB(t). Il est par exemple possible de former des critères à partir des statistiques d'un ensemble d'échantillons de MEB(t), par exemple pris sur une fenêtre temporelle de MEB(t). La valeur moyenne est représentative du champ principal constant, et les statistiques de différence entre maximum et minimum ou d'écart type sont représentatives des variations du signal et sont donc de bon candidats comme critères à minimiser sur bm. La fenêtre temporelle peut être glissante, ce qui permet de donner un poids important aux échantillons les plus récents et ne plus tenir compte des échantillons les plus anciens. En effet, les conditions dans lesquelles se trouve le capteur peuvent évoluer dans le temps et on focalise alors l'estimateur de biais sur la situation la plus récente. Il est également possible de former un critère valable, par une estimation de la dérivée temporelle du signal MEB(t), car la dérivée est représentative des variations d'un signal. On pourra également former un critère valable par filtrage passe-haut du signal MEB(t), puisque ce filtrage coupe la composante continue et est ainsi représentatif des variations du signal MEB(t). De multiples possibilités et leur variantes sont acceptables comme critères à minimiser sur bm. La plupart des critères sont équivalent à des filtres passe-haut de MEB(t). La figure 4 illustre le résultat d'un filtrage passe haut sur le signal MEB(t) pour former un critère acceptable. L'homme de l'art peut choisir d'autres critères adaptés représentatifs des variations de MEB(t). Sur la figure 5 est représentée la formation d'un critère sur la base d'un filtre passe-haut particulier. Beaucoup de méthodes sont possibles pour former un filtre passe-haut. Par exemple, le critère peut être formé à partir d'une simple différence entre deux points du signal MEB (t) séparés d'un retard T. La dérivée temporelle est représentative de la variation du signal MEB(t). Sur le vecteur à trois composantes, dans le cas d'un capteur triaxial, la fonction à minimiser peut être formée de la manière suivante : f(t) = [MEB (t) - MEB (t-T)]2; f(t) étant une fonction qui délivre une valeur scalaire à chaque instant. Une fois le critère choisi, de nombreuses méthodes peuvent être employées pour estimer automatiquement le biais 13NA. Des méthodes itératives d'optimisation peuvent être employées pour calculer le critère pour des valeurs successives de fim et conduisent pas à pas à des valeurs du critère de plus en plus faibles, donc a priori plus optimales. Dans cette famille de méthodes, on peut par exemple employer des méthodes de descente de gradient. Le biais 13NA est alors estimé pas à pas selon la formule suivante : fim(k) = fim(k-1) - ii-grad(f); grad(f) étant le gradient par rapport à fim du critère f. Lorsque f est définie comme f(t) = [MEB (t) - MEB (t-T)]2, alors on a: grad(f) = -2(RsE(t) - RsE(t-T))(RsE(t) Ms (t) - RsE(t-T) Ms (t-T)). La figure 6 illustre un dispositif représenté sous forme de bloc diagrammes, mettant en oeuvre le principe d'estimation du biais fim du magnétomètre M à l'aide du critère différentiel f. D'autres méthodes de calcul du 13NA optimal peuvent être employées. Par exemple, un calcul systématique du critère pour une table de valeurs possibles de 13NA peut être envisagé. Des variantes des méthodes de descente de gradient peuvent être construites en calculant de manière itérative fim en testant un ensemble limité de variations de biais selon plusieurs directions dans l'espace des biais et en retenant celle qui minimise le critère comme nouvelle valeur de biais.

L'invention proposée selon le procédé décrit ci-dessus nécessite de disposer d'une représentation de la rotation de l'objet mobile par rapport au repère terrestre de référence E, précédemment noté sous la forme d'un opérateur RsE(t). Pour ce faire, il est possible d'exploiter la rotation estimée par une centrale d'attitude employant tout ou partie des combinaisons de capteurs Accélérométrique, Gyrométrique et Magnétométrique. Il est par ailleurs possible d'exploiter une représentation de la rotation de l'objet mobile par rapport au repère de référénce, estimée à partir d'un autre capteur (optique, radio, électromagnétique, mécanique).

Il est également très important de noter que la rotation entre repère mobile S et repère terrestre E peut prendre n'importe quelle convention de repère lié à la Terre comme repère E. Pour tout repère lié fixement à la Terre, même d'orientation inconnue par rapport aux axes terrestres classiquement utilisés ("North, East, Down" en langue anglaise), l'invention proposée s'applique. En effet, les propriétés des signaux transformés décrites ci-dessus de constance du champ principal et de variation de la composante due au biais restent entièrement valides, même si le repère E choisi n'est pas connu par rapport au repère terrestre classique ("North, East, Down") à une rotation prés. Il n'est donc pas nécessaire stricto sensu de délivrer pour RsE un opérateur de rotation (par exemple, une matrice de rotation) par rapport à un repère d'orientation connu a priori par rapport au repère terrestre. Cette propriété importante permet d'élargir le champ des possibilités pour fournir l'opérateur RsE(t). Ainsi tout capteur qui fournit la vitesse de rotation de l'objet mobile dans le repère terrestre est suffisant pour appliquer notre invention. Par conséquent, dans un mode avantageux de l'invention, il est possible d'exploiter la donnée d'un capteur gyrométrique afin d'estimer un opérateur de transformation en rotation du repère mobile vers le repère de référence (par exemple sous forme de la matrice RsE(t)). Ce type de capteur délivre les vitesses de rotation de l'objet mobile dans le repère de l'objet mobile S. Il est connu de l'homme de l'art qu'à partir de ces données, il est possible d'estimer la rotation RsE(t) du repère mobile par rapport à un repère inconnu lié fixement au repère terrestre, avec recours à une fonction intégrative dans le temps des données du gyromètre. Tout comme on peut estimer une valeur de translation à partir d'une donnée de vitesse linéaire à une constante près, il est possible et connu de l'homme de l'art d'estimer une rotation à partir de données de vitesses de rotation, à une constante près. Ainsi l'invention permet de tirer parti de façon optimale des capteurs présents classiquement dans des centrales d'attitude, comme l'est le gyromètre. 5 L'avantage est que le procédé de l'invention tire parti de l'information apportée par ce capteur. Dans les présentations de l'invention précédentes, il est donc possible de remplacer l'opérateur de transformation en rotation entre le repère mobile et le repère de référence RsE(t) par une fonction fondée sur le gyromètre. La figure 7 représente une variante de la figure 6. 10 Dans cette variante, la rotation RsE(t) est calculée à partir d'un gyromètre calibré noté G. Les gyromètres, dans leur version bas coût, ou "low cost" en langue anglaise, présentent des dérive de biais qui peuvent être non négligeables, surtout dans la mesure où les calculs classiquement réalisés 15 sont du type méthode intégrale, qui tendent à amplifier les lentes dérives de biais. En effet, il est courant d'observer des dérives de plusieurs centaines de degrés par heure. La méthode proposée ici reste bien robuste à ces problème de dérive à long terme dans la mesure où les critères proposés sont généralement calculés sur des délais beaucoup plus courts (de 20 quelques fractions de secondes à la minute) et qu'il n'y a alors que des dérives de quelques fractions de degrés jusqu'à quelques degrés. Ainsi les modes de l'invention qui forment le critère à minimiser sur une fenêtre limitée d'échantillons du passé, ou qui donnent un poids décroissant aux échantillons en fonction de leur retard par rapport à l'instant présent, sont 25 avantageuses. Enfin, dans mode avantageux de l'invention, il est possible d'ajouter une étape de logique de décision de mise à jour du biais. En effet, pour les situations réelles parfois rencontrées, le champ de perturbation peut prendre, pour des intervalles de temps limités des valeurs importantes, 30 même par rapport au champ principal. Il en va ainsi pour des situations dans lesquelles un objet aimanté est déplacé relativement au dispositif mobile portant le capteur magnétique ou dans les situations duales dans lesquelles le dispositif mobile se rapproche de sources de perturbation au champ principal (déplacement au dessus d'un pied de table, par exemple, 35 déplacement du dispositif mobile à proximité de fers à béton, d'une voiture, ....). L'hypothèse sur laquelle l'invention proposée se fonde sur la constance du champ physique dans le repère de référence est alors quelque peu mise en défaut. La transformation proposée comporte alors un terme au comportement inconnu qui vient s'additionner au champ principal et au biais.

La minimisation d'un critère de variation du signal capteur transformé MEB(t) peut alors conduire à de mauvaises estimations du biais, qui serait injecté dans le calcul de calibration du magnétomètre, détériorant ainsi la performance du capteur. En effet, tout changement du champ physique constant est considéré comme une perturbation extérieure. La perturbation extérieure est inconnue et n'est pas inclue dans l'hypothèse du critère. La perturbation extérieure est la variation du champ physique constant qui peut être dû à la translation du capteur dans l'espace, passant ainsi d'une condition de premier champ à un second champ, et/ou du à la superposition temporaire d'un champ physique additionnel au champ constant.

Le champ vectoriel mesuré et transformé (par l'opérateur de changement de repère en rotation) varie alors aussi avec la perturbation extérieure. Pour pallier ce problème, pour lequel la méthode fondée sur un critère de variation peut alors être mise en défaut, il est proposé plusieurs logiques de test avant validation définitive (application au système) d'un biais candidat, qui peuvent être appliquées. Ainsi, pour pallier ce problème il est proposé de fonder une logique de mise à jour du biais par rapport à l'ancien biais, en comparant la valeur du résidu du critère obtenu lors de la dernière mise à jour du biais, avec la valeur du résidu du critère courant. Si ce dernier est bien plus grand que le dernier résidu de critère associé au dernier biais, alors il est probable que la situation magnétique n'est pas conforme aux hypothèses nécessaires à une bonne estimation de biais et il convient de ne pas mettre à jour le biais. En variante, le seuil d'acceptation de la nouvelle valeur du biais peut être rendue dépendant du temps écoulé depuis la dernière valeur de biais acceptée, ce qui permet des mises à jours du biais d'autant plus faciles qu'un temps important s'est écoulé depuis la dernière mise à jour. L'avantage est de ne pas rester bloqué avec une valeur de biais estimée dans des conditions particulièrement avantageuses au niveau de l'environnement magnétique (par exemple des rotations de l'objet, dans un champ ambiant particulièrement uniforme) alors que le biais du capteur a changé depuis mais que les nouveaux résidus du critère ne sont pas meilleurs que l'ancienne valeur du résidu du critère. Ce procédé rend la méthode robuste et l'empêche de procéder à des mises à jour de biais qui pourraient détériorer la précédente calibration du capteur.

Cette première stratégie de d'acceptation d'une nouvelle valeur de biais fondée sur un test d'amélioration effective du critère peut également être complétée ou remplacée. En effet, dans le cas d'une perturbation la convergence du biais estimé en continu en présence de cette perturbation, n'est pas stable dans le temps et le biais estimé en continu ne converge pas vers une valeur stable. Il présente ainsi un caractère variable dans le temps, en fonction de la perturbation extérieure. Ainsi, pour corriger le défaut du critère qui ne considère pas la perturbation extérieure inconnue, il est possible d'exploiter un indicateur de stabilité temporelle du biais estimé, en plus du critère fondé sur la valeur absolue de résidu du critère courant présenté ci-dessus. Cet indicateur de stabilité peut être calculé par exemple par la variation temporelle du biais estimé. La variation peut être implémentée par exemple sous forme d'énergie du biais estimé, ou par filtrage passe-haut du biais estimé, ou par exemple, par le calcul de sa variance, ou par tout autre méthode calculatoire qui extrait l'intensité de la variation temporelle du biais estimé en continu. L'invention a été particulièrement décrite pour le cas d'un capteur de champ magnétique, dont le biais est particulièrement sujet à des variations continues ou brutales au cours de l'utilisation du produit qui l'embarque. Elle est donc particulièrement pertinente pour ce type de dispositifs. L'invention reste cependant applicable à tous les capteurs qui mesurent un champ physique sensiblement constant en temps et en espace dans un repère de référence et pour lequel une estimation continue du biais doit être produite. Ainsi, tout comme le magnétomètre mesure le champ magnétique terrestre, l'accéléromètre mesure le champ de gravité lié à la terre. Comme pour le magnétomètre, le repère de référence applicable sera le repère terrestre. Le même type de procédé peut donc être exploité afin d'estimer en continu le biais d'un accéléromètre à bord d'un dispositif mobile. La particularité de l'accéléromètre est cependant qu'il mesure, en plus du champ de gravité ambiant, les composantes d'accélération dues au mouvement même du dispositif mobile (l'accélération « propre »). Ceci ajoute une composante qui est considérée comme « perturbatrice » pour le procédé, tout comme pour le champ magnétique l'est le champ de perturbation, et introduit une composante notée précédemment ps(t).

5 L'estimateur de biais ainsi construit pourra être perturbé lors de mouvements assez fortement accélérés, pour lesquels la valeur de l'accélération due au mouvement ne peut plus être considérée comme petite devant la composante du champ de gravité. Cependant la méthode de validation du biais permet de lutter contre de mauvaises mises à jour du biais et la 10 méthode reste ainsi robuste par rapport à ces situations. Les étapes du procédé décrit ci-dessus peuvent être réalisées par un ou plusieurs processeurs programmables exécutant un programme informatique pour réaliser les fonctions de l'invention en agissant sur des 15 données d'entrée et en générant des données de sortie. Un programme informatique peut être écrit dans n'importe quel langage de programmation, tels les langages compilés ou interprétés, et le programme informatique peut être déployé sous n'importe quelle forme, y compris en tant que programme autonome ou comme un sous-programme 20 ou fonction, ou tout autre forme appropriée pour une utilisation dans un environnement informatique. Un programme d'ordinateur peut être déployé pour être exécuté sur un ordinateur ou sur plusieurs ordinateurs sur un seul site ou sur plusieurs sites répartis et reliés entre eux par un réseau de communication.

Claims (19)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de détermination d'un biais (bm, bA) d'un capteur de mesure (M, A) d'un champ physique vectoriel (B, d) sensiblement continu dans un repère de référence (E), ledit capteur (M, A) étant lié en mouvement à un repère (S), mobile dans le repère de référence (E), le procédé comprenant les étapes suivantes consistant à: - estimer une valeur de biais (b, h) dans le repère mobile (S), - corriger la mesure du capteur (M, A) de ladite valeur estimée de biais (b, h), dans le repère mobile (S), - transformer ladite mesure corrigée du repère mobile (S) dans le repère de référence (E), à partir d'un opérateur (R2-(t)) de changement de repère en 15 rotation entre le repère mobile (S) et le repère de référence (E), et - former un critère représentatif d'une variation de ladite mesure corrigée transformée. 20
2. 2. Procédé selon la revendication 1, comprenant, en outre, une étape consistant à minimiser ledit critère en fonction de ladite valeur estimée de biais (bm, bA), dans le repère mobile (S), pour déterminer la valeur du biais (bm,bA), par assimilation de la valeur du biais (bm,bA) à la valeur estimée de biais (bm, bA) minimisant le critère. 25
3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit opérateur de changement de repère (Rs-At)) entre le repère mobile (S) et le repère de référence (E) est déterminé à partir de mesures fournies par un gyromètre (G) lié en mouvement au repère (S). 30
4. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit opérateur de changement de repère (R' (t)) entre le repère mobile (S) et le repère de référence (E) est déterminé à partir de mesures fournies par une centrale d'attitude, un capteur optique, un capteur électromagnétique, ou un 35 capteur mécanique.
5. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit critère est formé par application, sur ladite mesure corrigée transformée, d'un opérateur de filtrage passe-haut, afin d'extraire un indicateur de variation de ladite mesure corrigée transformée par rapport à une composante continue.
6. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel l'opérateur de filtrage passe-haut est un filtre dérivateur.
7. 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, dans lequel ledit critère met en oeuvre une norme de l'écart entre au moins deux valeurs calculées à au moins deux instants distincts, chacune des valeurs étant calculée par l'application de l'opérateur de changement de repère (R2-(t)) entre le repère mobile (S) et le repère de référence (E) sur la mesure du capteur (M, A) corrigée de la valeur du biais (bm,bA).
8. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on détermine la valeur estimée (bm, bA) du biais (bm, bA) de manière itérative.
9. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel la détermination de la valeur estimée (bm,bA) du biais (bm,bA) par une méthode itérative utilise une méthode de descente de gradient.
10. 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite détermination du biais (bm, bA) du capteur de mesure (M, A) est continue.
11. 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant, en outre, une étape de validation de mise à jour effective d'une valeur de biais candidate, ladite validation étant déterminée à partir d'une analyse d'au moins deux valeurs dudit critère correspondant à la valeur de la précédente valeur du biais validée et à ladite valeur de biais candidate à la mise à jour.
12. 12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel ladite analyse comprend une vérification que la valeur du critère correspondant à lavaleur de biais candidate est inférieure ou égale à une fonction appliquée à la valeur du critère atteinte pour la précédente valeur de biais validée.
13. 13. Procédé selon la revendication 12 dans laquelle ladite 5 fonction est l'identité
14. 14. Procédé selon la revendication 12 dans lequel ladite fonction dépend également du temps écoulé depuis la précédente valeur de biais validée. 10
15. 15. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant, en outre, une étape de validation de mise à jour effective d'une valeur de biais candidate, ladite validation étant déterminée à partir d'une analyse de la stabilité du biais candidat. 15
16. 16. Procédé selon la revendication 15 dans laquelle l'analyse de stabilité est déterminée à partir de la variation temporelle du biais candidat. 20
17. 17. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel ledit opérateur de changement de repère en rotation entre le repère mobile (S) et le repère de référence (E) comprend une matrice de rotation (R2-(t)) entre le repère mobile (S) et le repère de référence (E). 25
18. 18. Procédé selon l'une des revendications précédentes dans lequel ledit capteur est un magnétomètre ou un accéléromètre
19. 19. Système de détermination d'un biais (bm,bA) d'un capteur 30 de mesure (M, A), d'un champ physique vectoriel (B, d) sensiblement continu, dans un repère de référence (E), le dit capteur (M, A) étant lié en mouvement à un repère (S), mobile dans le repère de référence (E), le système comprenant : - des moyens d'estimation d'une valeur de biais (bm,bA) dans le repère 35 mobile (S), - des moyens de correction de la mesure du capteur (M, A) de ladite valeur estimée de biais (bm,bA), dans le repère mobile (S),- des moyens de transformation de ladite mesure corrigée du repère mobile (S) dans le repère de référence (E), à partir d'un opérateur (R2-(t)) de changement de repère en rotation entre le repère mobile (S) et le repère de référence (E), et - des moyens de formation d'un critère représentatif d'une variation de ladite mesure corrigée transformée.