Un référentiel est un système de coordonnées utilisé pour mesurer les positions, les vitesses et les accélérations des objets. Il fournit un point de référence fixe ou mobile, permettant aux ingénieurs et aux scientifiques de décrire le mouvement de manière cohérente. Différentes applications utilisent différents référentiels en fonction de la perspective requise.
Types de référentiels
La compréhension du mouvement et de la navigation nécessite la définition du référentiel approprié. La sélection du référentiel approprié garantit un suivi précis du mouvement dans diverses applications.
Référentiel inertiel
Un référentiel inertiel reste à vitesse constante, ce qui signifie qu’il est soit au repos, soit en mouvement sans accélération. Les ingénieurs utilisent ce référentiel en physique et en navigation. Dans l’espace, les satellites sont en orbite autour de la Terre dans un référentiel inertiel où les lois de Newton s’appliquent sans forces externes. En mer, le système de navigation d’un navire suppose un référentiel inertiel pour calculer sa trajectoire en haute mer.
Repère géocentrique, géofixe (ECEF)
Ce référentiel tourne avec la Terre, ce qui le rend utile pour les applications GPS et de géolocalisation. Il définit les positions à l'aide des axes X, Y et Z centrés sur le noyau de la Terre. Par exemple, un récepteur GNSS sur une voiture calcule sa position dans le référentiel ECEF pour fournir une navigation en temps réel. Il en va de même lorsqu'un système de gestion de vol d'un aéronef détermine sa position par rapport à la surface de la Terre à l'aide des coordonnées ECEF.
Référentiel Nord-Est-Bas (NED)
Les professionnels utilisent le repère NED comme système de coordonnées local pour les véhicules opérant près de la surface de la Terre. Ce repère s'aligne sur les directions géographiques : Nord, Est et Bas (Down). L'utilisation des coordonnées NED par un drone assure le maintien d'un positionnement précis lors du réglage de la trajectoire de vol. Un exemple analogue est celui d'un sous-marin, qui utilise le repère NED pour suivre ses mouvements afin de maintenir une navigation sous-marine précise.
Repère du véhicule
Le référentiel de corps se déplace en conjonction avec un objet, s'alignant généralement sur sa structure. Les ingénieurs utilisent ce référentiel pour calculer la dynamique et contrôler les mouvements. Le pilote automatique d'un avion de chasse, par exemple, stabilise son orientation à l'aide de son propre référentiel de corps. Un bras robotique, par exemple, calcule ses mouvements articulaires par rapport à son référentiel de corps.
Les référentiels aident à définir le mouvement, assurant ainsi une navigation, un contrôle et un suivi précis dans les applications aérospatiales, marines et robotiques.
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