Pour attaquer en toute confiance au Vendée Globe sous pilote automatique avec beaucoup de toile, tout en consommant peu d’énergie et en ne risquant pas un départ au tas dont les conséquences matérielles pourraient être très lourdes (la gamme va du bris de latte, dont le changement est une punition en solitaire, jusqu’au démâtage…) la rapidité et la précision du système de pilote sont essentielles. Le pilotage est ainsi devenu très pointu à l’instar des algorithmes qui font tourner le processeur au coeur du système (j’y reviendrai dans les épisodes suivants).

 

Si les deux premières générations du Gyropilot permettaient déjà de ne pas barrer à contretemps des vagues et s’acquittaient de leur tâche mieux qu’un bon barreur fatigué, la dernière livraison – le système de pilote Pilot HR qui tient autant de l’informatique évoluée que de l’électronique – rivalise désormais avec un très bon barreur… dans un état de fraîcheur satisfaisant ! À l’exception de la vague traître ou de la grosse survente soudaine… où le cerveau humain et les sens en éveil conserveront sans doute longtemps des réflexes supérieurs à toute intelligence artificielle.

 

 

 

Seuls une survente particulièrement forte ou une vague traître peuvent encore nécessiter l’intervention rapide du solitaire sur la barre directement ou sur la télécommande sans fil du pilote (© Gilles Martin-Raget / Team Foncia – Sea & Co).

 

 

Lorsqu’il remporta le Vendée Globe 2000-2001, Michel Desjoyeaux était le seul skipper à disposer d’un pilote automatique NKE avec le mode Vent réel quand les autres travaillaient encore en mode Vent apparent (c’est l’occasion de rappeler ici qu’en ce qui concerne les voiliers de croisière, le mode Vent (apparent) est bien supérieur au mode Compas ou au mode GPS, surtout près du vent au louvoyage ou au portant). C’était une véritable révolution puisque les voiliers de course rapides – multicoques ou monocoques IMOCA – s’affranchissaient enfin des variations considérables du vent apparent pour ne plus fournir à leur pilote que les données du vent réel (ou vent vrai), beaucoup plus pertinentes puisque lissées des perturbations dues aux vagues et aux accélérations/décélérations (le pilote ne « s’épuisait » plus à suivre de pseudo variations du vent qui ne sont en fait que des interférences dues à la survitesse sur les vagues et aux coups de frein dans celles-ci).

 

Il restait pourtant à améliorer le système en augmentant la cadence et la finesse des données fournies par les différents capteurs afin d’alimenter un processeur beaucoup plus puissant pour une réactivité et une précision bien plus élevées. Ces huit dernières années, la façon de mener les bateaux en solitaire a considérablement évolué avec des voiliers de plus en plus chargés en toile pour un déplacement en baisse, plus puissants mais plus stables. Au vu de la régate qu’a été le Vendée Globe 2008-2009 dans sa première moitié, on comprend qu’il n’est plus question de prendre un ris ou de ne pas conserver le spi en tête pour la seule raison qu’il faudrait soulager le pilote.

 

Entrant dans le calcul du vent réel (avec le vent apparent), la mesure de la vitesse surface avait connu autrefois une première étape avec le passage du loch-speedo mécanique à roue à aubes (linéaire de 0 à 20 noeuds mais en cavitation à partir de 20 à 25 noeuds) au loch-speedo électromagnétique (idem) puis au capteur à ultrasons (linéaire de 0 à 50 noeuds) qui avait été développé pour les multicoques (ceux-ci n’ayant plus de vitesse surface lorsqu’ils déjaugent leur coque centrale, on avait installé des capteurs à ultrasons dans les dérives).

 

 

 

Lorsque les trimarans déjaugent la coque centrale, ils n’ont plus de source pour la vitesse surface sauf à installer un loch-speedo à ultrasons dans le bas de la dérive. Mais, comme on le verra plus loin, cette solution vulnérable a vite été remplacée par un GPS rapide permettant de s’affranchir de la vitesse surface pour une vitesse fond renouvelée à haute cadence (© Jacques Vapillon / DPPI / Sodeb’O).

 

 

Sur les monocoques, le capteur à ultrasons reste monté dans un passe-coque car le signal n’est pas fiable s’il doit traverser la plupart des matériaux. Un tel loch-speedo à ultrasons a demandé cinq années de mise au point à NKE et il a été commercialisé voici deux ans. Il est si performant qu’il a même été embarqué par certains concurrents pourtant équipés par B&G, comme Loïck Peyron ou Sébastien Josse (le capteur NKE a été conçu compatible avec B&G). Ce loch-speedo à ultrasons peut cependant être supplanté dans le calcul du vent réel (le fil conducteur de toute cette affaire comme on l’a vu dans l’épisode 1) par l’apport d’une autre source, un GPS en l’occurrence.

 

L’une des armes fatales du Vendée Globe n’a ainsi été embarquée par Michel Desjoyeaux qu’à peine plus d’un mois avant le départ de la course ! Le GPS rapide (10 Hz soit 10 informations par seconde au lieu d’une fois toutes les demi secondes à 2 secondes pour un GPS traditionnel comme le MLR FX 412 déjà cité) avait été développé cinq mois avant le départ du Vendée Globe et il n’a été livré à Michel Desjoyeaux, Roland Jourdain et Vincent Riou que quelques semaines avant leur appareillage des Sables d’Olonne.

 

Pour la première fois chez NKE (qui se contentait auparavant d’acheter un GPS de fabricant sur lequel il mettait sa propre marque), ce GPS provient d’une véritable intégration maison, la société ayant testé et choisi tous les composants (antenne, circuits imprimés…), les ayant assemblés et ayant développé un logiciel spécial pour la communication entre le GPS et le reste du système.

 

 

 

Le GPS rapide (HR pour Haute résolution qui est le nom du système de pilote) est composé d’une antenne de 50 grammes et d’un boîtier récepteur de 400 grammes – représenté ici – qui mesure 12 X 9 X 5 centimètres (© NKE).

 

 

De tels GPS rapides (autres que le modèle NKE) étaient déjà embarqués sur les multicoques pour remplacer le loch-speedo à ultrasons pas toujours efficients quand la dérive sortait presque totalement de l’eau. Le GPS a l’avantage de fournir une vitesse fond qui n’est plus tributaire de la surface de l’eau. C’est ce que Michel Desjoyeaux a fait lorsque son loch-speedo à ultrasons a subi un problème, en basculant l’information de la vitesse surface vers la vitesse fond du GPS rapide.

 

De la même façon, si le GPS rapide était tombé en panne, il y avait la possibilité de remplacer l’alimentation du processeur en positions par un autre GPS (on a vu dans l’épisode 1 qu’il y a beaucoup de GPS à bord et toutes les équipes prévoient pour chaque fonction vitale de l’informatique et de l’électronique de bord des solutions de secours (des « Backup ») qu’il est possible de commuter (« switcher ») instantanément ou presque). Sur le GPS rapide de NKE, il existe d’ailleurs deux sorties, l’une vers le processeur du système de pilote (à 10 Hz et 19 200 bauds, seul un GPS rapide de secours pourrait l’alimenter dans les mêmes conditions) et l’autre vers la navigation (à 1 Hz et 4 800 bauds, pour une communication avec l’ordinateur de bord et la centrale de navigation en NMEA 0183).

 

Ce GPS est un GPS différentiel par satellite (WAAS pour Wide Area Augmentation System et EGNOS pour European Geostationary Navigation Overlay Service). Il faut en effet une position très précise (la précision optimale est de 70 centimètres) lorsqu’on dispose de 10 points par seconde (position en latitude/longitude avec la date et l’heure UTC) afin que le calculateur bénéficie bien d’une nouvelle information fiable à chaque fois. C’est donc tout le système qui doit suivre pour la cohérence de sa haute résolution au service de la haute vitesse (plus on va vite plus il est indispensable pour le pilote automatique de disposer d’un point GPS réactualisé plus souvent et très précis… sinon la vitesse fond – donc le vent réel – sont erronés).

 

 

 

Le WAAS ou Wide Area Augmentation System (GPS différentiel par satellites) est disponible sur nombre de récepteurs GPS grand public. Mais en plaisance il n’est réellement utile que lors d’atterrissages délicats, par exemple sur des îles ceinturées de récifs coralliens. Sur les voiliers très rapides, il est par contre indispensable pour le système de pilote (© Garmin / Olivier Chapuis).

 

 

La Coupe de l’America utilise des systèmes beaucoup plus pointus en terme de fréquence et de précision mais les besoins de la régate autour de bouées le justifient. Il est même possible de développer son propre système de GPS différentiel ou de navigation triangulée par radiolocalisation (comme le font les géomètres par exemple avec des précisions de l’ordre du centimètre voire du millimètre) lorsque le plan d’eau est connu à l’avance comme c’est le cas dans une telle épreuve.

 

Le GPS est alors au-delà de 20 Hz (soit plus de deux fois plus rapide que celui développé pour le Vendée Globe) parce que cela a un sens d’exploiter vraiment des données à raison de vingt fois ou plus par seconde ce qui ne correspond pas aux besoins de la course au large (en tout cas pas encore…). Dans le prochain épisode, on verra que pour d’autres équipements essentiels comme la centrale inertielle, d’autres solutions embarquées au Vendée Globe peuvent être – elles aussi – moins lourdes et moins coûteuses que dans certains secteurs de la voile.

 

O.C.

 

PS. Pour voir ou revoir le passage en vidéoMichel Desjoyeaux présente en exclusivité son bateau et son pilote automatique à mes camarades Loïc Le Bras (à l’interview) et François Déliac (à la caméra et au son), au lendemain de son arrivée aux Sables d’Olonne, c’est ici.