Etude, modélisation et réalisation d'un micro-senseur terrestre infrarouge en technologie microsystèmes : application au positionnement de micro satellites en orbite basse

par Georges Soto-Romero

Thèse de doctorat en Microsystèmes

Sous la direction de Jean-Yves Fourniols.

Soutenue en 2001

à Toulouse, INSA .


  • Résumé

    L'ensemble de ces travaux porte sur deux axes: la modélisation d'une micro-caméra infrarouge (IR) en technologie microsystèmes d'une part, dans le but de développer le " prototypage virtuel " d'un microsenseur terrestre pour le contrôle d'attitude de satellites en orbite basses (LEO) ; et d'autre part, la réalisation " hardware " de l'ensemble du système de mesure, allant de la scène IR jusqu'au modules électroniques de lecture et traitement de signal provenant du détecteur IR. Le détecteur est une matrice microbolomètre non refroidie (320x240 pixels de 51 ?m de côté), qui est utilisée comme une barrette linéaire IR dans le cadre de cette application liée au domaine spatial. Ces travaux ont été menés suivant une méthodologie de conception " Top-Down ", avec pour le prototypage virtuel des outils de simulation " comportementale " et " systèmes ", comme Matlab & Saber. La réalisation " hardware " est quant à elle composée du démonstrateur MIRES (Micro InfraRed Earth Sensor), qui a permis de corréler les simulations avec les mesures, et de valider l'ensemble du projet. Ce démonstrateur regroupe la notion de " tête optique ", qui comprend un système optique, le détecteur infrarouge, et les systèmes électroniques assemblés en microcartes, avec des composants montés en surface du commerce (CMS COTS). Le résultat final est un système intégré, en accord avec les spécifications techniques initiales données par le CNES (Centre National d'Etudes Spatiales) - Outre les résultats obtenus (en terme de prototypage virtuel et de réalisation " hardware " ), ce projet présente l'intérêt d'une approche " générique " et " bas coûts ", pouvant être réutilisée avec d'autres capteurs matriciels IR (voire visible) et d'autres domaines d'applications (domotique, automobile, défense, médical).


  • Résumé

    A part of this work is split into the modelling of an infrared micro-camera designed in a microsystems technology approach, in order to develop the virtual prototyping of an earth horizon micro-sensor set up in a L. E. O. (Low Earth Orbit) satellite , and a second part into the hardware realisation of the whole optic and electronic environment of the active element used in this camera. This active element is a 320x240 microbolometer focal plane array (FPA), which is used as a linear array in this space-oriented application. This investigation is based on a Top-Down design methodology, with both "behavioural" and "systems" approaches for virtual prototyping, and the same simulation tools as those involved in standard systems designs, as Matlab & Saber. The hardware realisation of the MIRES project (Micro InfraRed Earth Sensor) includes all elements of an "optical head", from the input optical system to the signal processing digital electronic output, and in-between the detector and the reading electronics in a vertical micro-cards assembly (like Vertical Micro-Chip Modules MCM-V) based on COTS (Components On The Shelves). The final result is a very compact microsystem consistent with the specifications given by the CNES (Centre National d'Etudes Spatiales) - Among the interest of the project itself, the system architecture follows a "generic" approach, which means that both virtual prototyping and hardware realisation are adaptable to any kind of microbolometer (or other FPA's like visible CCD), extending this way the range of application of this work.

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Informations

  • Détails : 165 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Notes bibliogr.

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées. Bibliothèque centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2001/635/SOT
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