LabVIEW et le PXI contribuent à l’exploration de la planète Mars

Author(s):
Alain DESAUTEZ - Département de Géophysique Spatiale et Planétaire

Industry:
Aerospace/Avionics, Water/Wastewater, Research

Products:
Data Acquisition, High-Precision DAQ, LabVIEW, PXI/CompactPCI, Dynamic Signal Acquisition

The Challenge:
Établir un réseau de quatre stations équipées de capteurs afin de récupérer des informations sur la structure interne de la planète Mars.

The Solution:
Utiliser un système PXI, une liaison MXI-3 et LabVIEW pour collecter les informations et agir sur les données reçues.

Le Département de Géophysique Spatiale et Planétaire de l'IPGP (Institut de Physique du Globe de Paris), situé en partie à Saint-Maur des Fossés, participe à la préparation des missions spatiales à venir, conçoit et met en oeuvre des instruments embarqués.
La mission NetLander consiste à déployer un réseau de quatre stations géophysiques et météorologiques sur la planète Mars en 2007 pour connaître sa structure interne. C’est dans le cadre de ce projet que l’IPGP s’est équipé d’un système PXI pour effectuer les tests préalables à l’envoi des modules. Le défi de NetLander est d’élaborer des stations équipées d’instruments autonomes et fiables même dans des conditions extrêmes. Ces stations, alimentées en énergie par des panneaux solaires, resteront définitivement sur Mars, avec une espérance de vie de deux ans.

Chaque station sera équipée de capteurs de température (sondes platine et circuits intégrés), de pression, de deux sismomètres, d’un magnétomètre, d’un radar, d’une caméra et d’autres capteurs annexes. Dès leur arrivée sur Mars, les sismomètres seront automatiquement fixés au sol, afin d’effectuer des relevés corrects et précis. Leur sensibilité correspond à des déplacements du sol de quelques picomètres. Les données issues des capteurs seront transmises par onde radio à un orbiteur, qui les transmettra lui-même vers la Terre en vue de leur exploitation.
Ces données compressées représentent 15 Mbits par jour pour l’ensemble du projet.

Descriptif du système
Le sismomètre est constitué d’un bâti fixe lié au sol de la planète et d’une partie mobile reliée au bâti fixe par un ressort. Cette partie se déplace en fonction des mouvements de la planète. La variation de la partie mobile entre les deux électrodes de la partie fixe provoque une variation de capacité de l’ensemble. Grâce à un rapport de proportionnalité, les chercheurs en déduisent le déplacement de la partie mobile par rapport à la partie fixe et évaluent ainsi les mouvements sismiques.

Le système se compose d’un châssis PXI - huit emplacements - relié à un PC de bureau par une liaison fibre optique MXI-3. Placé sur le réseau, l’ordinateur est accessible à tout utilisateur.
Une carte d’acquisition de données PXI-6030 - 16 bits - gère les mesures de housekeeping (HK). Cela permet d’acquérir la température de fonctionnement, la pression, l’inclinaison des sismomètres. L’acquisition s’effectue à 1 Éch./min. La carte PXI-4472 - équipée d’un convertisseur A/N 24 bits - acquiert les données sur huit voies de façon simultanée, caractéristique essentielle de ce projet. Grâce à cette carte, le système mesure quatre voies (deux voies pour chacun des sismomètres), une voie de température et une voie reliée à un capteur de pression. La fréquence d’échantillonnage est fixée à 20 Hz. La carte instrument PXI-4351, utilisée pour son convertisseur N/A 16 bits, teste le système de contre-réaction des sismomètres.
Le logiciel LabVIEW sert à développer l’instrumentation scientifique et à tester les éléments au sol avant de les envoyer sur Mars. Un système, composé de sismomètres et de capteurs, est placé sur un pilier sismique et acquiert les signaux. Le tout est réceptionné par le PXI, puis transmis à l’ordinateur via la liaison MXI-3.

Pourquoi LabVIEW ?
L’équipe de la mission NetLander étant internationale, il fallait trouver un logiciel standard, capable d’uniformiser les systèmes de tests : LabVIEW s’est alors imposé. Après des cours de formation, le développement de l’application a été très rapide. Nous utilisons des fonctions d’acquisition de données, les VIs d’E/S sur fichiers pour sauvegarder les informations, ou encore les VIs dédiés au réseau pour rendre disponible l’application aux autres chercheurs. Les fichiers de données sauvegardées sont ensuite traités par des routines développées auparavant en C. À l’avenir, nous allons intégrer dans notre application des fonctions de traitement du signal, des fenêtres MatLab et du code C.

Author Information:
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Alain DESAUTEZ
Département de Géophysique Spatiale et Planétaire
IPGP/DGSP UMR 7096
FR
desautez@ipgp.jussieu.fr

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