Etude de stratégies de guidage et de fusion multi capteurs pour un système d’atterrissage de lanceur
Mission
Conception, assemblage et pilotage d’une maquette mécatronique “lander 1 D”
Les lanceurs réutilisables doivent en phase d’atterrissage maîtriser avec précision leur trajectoire verticale tout en respectant des limites strictes de précision en vitesse, accélération, et des capacités limitées de modulation de poussée et de consommation d’énergie. Ce stage a pour objectif de concevoir et d’assembler une maquette afin de tester en conditions réelles (de laboratoire) des algorithmes GNC d’atterrissage.
Une fois le banc d’essai opérationnel, il sera utilisé afin de tester différentes stratégies de guidage et de contrôle, comme par exemple une stratégie de temps minimale (« bang bang »), ou bien de « soft landing », ainsi que l’application de contraintes telles que la vitesse maximale, couple moteur maximal. La maquette sera également équipée d’un capteur d’effort afin de caractériser l’atterrissage (non injecté dans la boucle de pilotage).
La robustesse du pilote pourra également être testée à travers des essais non nominaux, comme par exemple l'ajout d’une masse supplémentaire, ou le démarrage dans des conditions cinématiques dégradées.
Certaines pièces mécaniques seront à concevoir et à imprimer en 3D avec les moyens et l’assistance des spécialistes du CNES.
L’aboutissement de ce stage sera de disposer d’une plateforme compacte mais réaliste pour explorer, dans un environnement de laboratoire, les problématiques de guidage, de fusion de capteurs et de tolérance aux pannes rencontrées lors de l’atterrissage d’un lanceur réutilisable. Le stage permettra d’acquérir des compétences transverses en mécanique, électronique, automatisme et traitement de données, tout en produisant des livrables techniques exploitables (prototype, code, rapport et démonstration).
Le stage pourrait débuter en Février 2027.
Profile
Les compétences qui seront sollicités lors de ce stage sont :
- Électronique : Lecture de schéma, de fiche technique, câblage propre, mise en place de protections si besoin ;
- Mécanique – CAO : Modélisation 3D simple, validation mécanique ;
- Automatisme / Contrôle : Boucles feedback, PID, LQR, gestion de contraintes (vitesse, couple) ;
- Programmation embarquée : Maîtrise du C/C++ sur plateforme Arduino/Portenta, ou de Python/MicroPython en option ;
- Fusion de capteurs : Filtre complémentaire ou logique de fallback, gestion de données multi source ;
- Vision (facultatif) : Acquisition d’images, traitement basique avec OpenCV.
Toutes ces compétences ne sont pas nécessaires pour prendre en main ce stage et pourront être acquises en pratiquant. Il est cependant nécessaire d’être suffisamment autonome pour pouvoir s’approprier ses éventuelles “lacunes” à partir de la documentation disponible.
Nous recherchons un.e étudiant.e qui serait à l’aise tant dans la partie de labo et de bricolage, que dans la conception, l'implémentation et le test d’algorithmes ; un.e étudiant.e qui aimerait passer du papier au prototype, du schéma au code, et qui se sent à l’aise dans un environnement où théorie et pratique s’entremêlent quotidiennement.
*En tant qu'EPIC, le CNES applique un principe de neutralité (notamment politique et religieux) à l'ensemble de ses collaborateurs