L’ILS (Instrument Landing System) est un système d’aide à l’atterrissage utilisé dans l’aviation civile. Il permet une approche de précision compatible avec des conditions météorologiques dégradées : lors de l’atterrissage d’un avion, les balises ILS réparties le long de la piste indiquent au pilote s’il est correctement positionné par rapport à l’axe de la piste d’atterrissage.

L’objectif du projet, réalisé par Florentin dans le cadre de son PFE, était de concevoir un récepteur de signaux de radionavigation sur système FPGA, embarqué sur un drone, destiné à calibrer les signaux de radionavigation émis par les balises ILS.

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Un enjeu majeur de sécurité

Selon des chiffres de 2018 fournis par l’OACI (Organisation de l’aviation civile internationale) et Airbus, le trafic aérien global double tous les 15 ans environ. La crise sanitaire actuelle a certes introduit une parenthèse, mais qui ne devrait pas remettre en cause cette tendance de fond sur le long terme.

Les organisations en charge de la gestion du trafic aérien (Air Traffic Management – ATM) comptent sur des équipements performants, fiables et précis pour accomplir leur mission d’accompagnement dans les meilleures conditions possibles, notamment les systèmes d’aide à la navigation pour les pilotes. Afin de s’assurer que ces derniers sont en parfait état de fonctionnement, l’OACI (Organisation de l’Aviation Civile Internationale) impose qu’ils soient régulièrement inspectés, calibrés et entretenus. En d’autres termes, ils doivent être réglés pour s’assurer que les signaux émis soient parfaitement corrects à tout instant.

Des campagnes de vérification régulières sont donc nécessaires. Les mesures sont le plus souvent effectuées depuis le sol à l’aide d’un mat télescopique, dont la hauteur est limitée à 25 mètres. Des tests complémentaires sont donc réalisés depuis l’avion, puis les deux jeux de mesures sont synchronisés. Utiliser un drone de calibration présenterait ainsi de nombreux avantages : réalisation de la totalité des mesures avec le même matériel, excellente répétitivité, rapidité, coût inférieur etc.

Il existe déjà des drones de calibration sur le marché. Cependant, ils restent encore assez lourds et encombrants. L’objectif du stage était donc de réaliser un récepteur de signaux de radionavigation sur carte FPGA, embarqué sur un drone, qui servirait à la calibration des balises de radionavigation dans le but de proposer un système beaucoup plus léger et moins encombrant que ceux proposés actuellement sur le marché.

Réalisation

Durant son stage, Florentin a commencé par « étudier et comprendre tous les principes de radionavigation ILS et VOR » (VOR : un système de positionnement radioélectrique fonctionnant avec les fréquences VHF).

« Une fois cet objectif atteint, j’ai commencé à concevoir une architecture permettant la réception des signaux de radionavigation ILS et VOR. Dès que celle-ci a été validée par mon tuteur, j’ai pu amorcer séparément la conception des différents blocs en langage VHDL. Dans certains cas, et selon la complexité des architectures, nous avons préféré intégrer directement des IPs proposés par Intel afin de les configurer de manière à optimiser le plus possible les ressources utilisées. Le grand point positif ici est que j’ai pu découvrir la conception de deux manières différentes : la conception entièrement personnalisée et la conception à l’aide d’intégration d’IPs. Je me suis vite rendu-compte que l’intégration d’IP était avantageuse dans des cas très communs d’utilisation et quand on souhaite optimiser notre système, que ce soit au niveau de la latence ou même au niveau des ressources utilisées. Cependant, dans des cas très spécifiques, l’intégration d’IPs n’est pas très adaptée.

A partir du moment où toutes les IPs constituant mon architecture globale ont été réalisés et testées, j’ai pu les rassembler de manière à pouvoir vérifier le fonctionnement global avant l’implémentation sur carte. »

La carte prévue, une BladeRF intégrant un SoC FPGA (Intel Cyclone® V), n’ayant pas été reçue à temps, Florentin a dû réaliser sa simulation sur une carte alternative, malheureusement non adaptée aux signaux RF.

Bilan

« Sur l’aspect gestion de projet, ce stage m’a permis de me familiariser avec la méthode agile dans le monde de l’entreprise. En effet, plusieurs moyens ont été mis en œuvre par mes responsables de stage afin de suivre au mieux ma progression sur le projet. Parmi eux, une réunion a été fixée en début de stage afin de s’assurer que le projet a été bien compris dans son ensemble. Elle a notamment servi à fixer les jalons des différentes missions. De plus, nous avions des réunions tous les deux jours permettant d’indiquer au tuteur le travail réalisé et les différents bloqueurs rencontrés. Dans ce cas-là, le maître de stage n’hésitait pas à programmer un créneau afin de nous aider dans la mesure du possible. Enfin, tous les mois, une réunion était mise en place dans laquelle le responsable d’affaires été présent. Le but de cette réunion était de nous situer sur le projet par rapport aux jalons fixés en début de stage. On utilisait pour cela un diagramme de Gantt. Pour résumer, j’ai donc pu me familiariser avec les différentes méthodes et outils de gestion de projet.

D’un point de vue humain, j’ai été très agréablement surpris par la disponibilité de mon maître de stage, le référent métier FPGA, et par sa volonté de nous enseigner les bases de son métier. Il a su se montrer très pédagogue tout au long du stage.

Dans l’absolu, je me verrais bien travailler dans ce type d’entreprise. En effet, ELSYS Design regroupe plusieurs éléments en adéquation avec mes compétences et mes ambitions professionnelles. Concernant les métiers, cette société propose des missions tournées entièrement vers les systèmes FPGA, secteur pour lequel j’éprouve un très grand intérêt. De plus, les secteurs d’activités visés sont très variés. Pour finir, l’organisation mise en place au sein de cette société est très efficace à mes yeux, et a su faire ses preuves pendant tout le déroulement de mon stage.

Pour terminer sur ce bilan personnel, je dirais que ce stage a permis de confirmer mon orientation professionnelle souhaitée. Ce fut vraiment un plaisir et le sujet était très intéressant. J’ai beaucoup appris humainement et techniquement. »

Florentin a, depuis la fin de son stage, poursuivi l’aventure avec nous. Envie de suivre le même parcours ? Alors rendez-vous sur notre site emploi pour consulter nos offres de PFE.