America's Cup: Pour la première fois, le vent est visible - comment WindSight IQ révolutionne la voile
Max Gasser
· 18.10.2024
- LiDAR : comment fonctionne Windsight IQ lors de l'America's Cup
- 1,5 million de points de mesure grâce à trois lasers
- La visualisation du vent de la Coupe de l'America sur l'image TV
- Windsight IQ détermine le cap optimal
- La technologie Capgemini a-t-elle un avenir dans la navigation de plaisance ?
- Réseau mondial Windsight IQ et développement de voiles avec LiDARs
Pourquoi le skipper d'Ineos-Britannia Ben Ainslie ne vire-t-il pas de bord pour couvrir étroitement les Néo-Zélandais ou pourquoi une équipe continue-t-elle à naviguer malgré le vent ? Ce sont des questions que l'on aurait pu se poser à de nombreuses reprises ces derniers jours. S'il n'y avait pas eu Windsight IQ. Il n'est pas rare que la dernière nouveauté en matière de technique de transmission télévisée dans le domaine de la voile apporte une réponse instructive. En colorant l'eau comme une caméra thermique, les champs de vent sont visualisés en direct sur le parcours de la course. Pour la première fois, tous les téléspectateurs peuvent ainsi avoir un aperçu des réflexions stratégiques des athlètes sur l'eau.
"La possibilité de voir le vent invisible et de comparer les performances réelles et les choix tactiques des équipes avec les routes optimales signifie que les spectateurs peuvent suivre et participer à la course à un tout nouveau niveau", explique Grant Dalton, CEO de l'America's Cup Event.
En raison du défi technique, personne n'avait encore été en mesure de présenter les conditions d'une régate en temps réel. L'entreprise technologique mondiale Capgemini a toutefois élaboré la solution révolutionnaire en collaboration avec le diffuseur America's Cup Media. "Nous voulions faire découvrir la voile à un plus grand nombre, plus facilement et plus rapidement, sans faire de prévisions, mais en montrant le vent réel", explique Gerrit Bottemöller. Cet habitant de Brunswick était lui-même à bord de l'équipe United Internet Team Germany en tant que mât lors de la 32e America's Cup 2007 et est un expert important au sein de l'équipe Windsight-IQ de Capgemini.
LiDAR : comment fonctionne Windsight IQ lors de l'America's Cup
Le système repose fondamentalement sur le balayage laser tridimensionnel de la technologie LiDAR (Light Detection and Ranging), qui est notamment très importante dans la topographie et l'industrie automobile. Au lieu d'utiliser des ondes radio comme dans le cas du radar, des faisceaux laser plus précis et plus rapides sont utilisés pour mesurer les particules dans l'air. Pour collecter les données brutes du vent, trois LiDAR ont donc été installés le long du front de mer de Barcelone, face au circuit de course. "Ils scannent la baie en décalé. Nous le faisons actuellement sur un champ de cinq kilomètres sur six. Nous pourrions l'étendre à douze kilomètres", explique Bottemöller.
Les unités de mesure laser, dont le coût s'élève à 250 000 euros chacune, peuvent enregistrer la vitesse et la direction du vent jusqu'à 68 nœuds avec une précision de moins de 0,1 mètre par seconde d'écart. La transmission est alimentée par ces données actualisées toutes les secondes. Les mesures des bateaux et des tonnes complètent le paquet de données rassemblé par des algorithmes et permettent une représentation en temps réel pour les téléspectateurs. La précision du système est stupéfiante.
1,5 million de points de mesure grâce à trois lasers
Les trois LiDAR qui se chevauchent permettent à eux seuls d'obtenir une grille de 1,5 million de points de mesure. Bottemöller, vétéran de la Coupe, précise : "Pour s'en approcher, il faudrait 200.000 bouées sur ce terrain. Ce n'est pas finançable et personne ne peut plus naviguer". Le fait que la direction de course intègre désormais Windsight IQ dans ses réflexions a été une consécration pour cette jeune technologie.
Pour que Windsight IQ puisse toujours fournir des données aussi fiables aux fans de l'America's Cup, les lasers doivent toujours être adaptés aux conditions du moment. "Les lasers fonctionnent par effet Doppler, c'est-à-dire par réflexion. Si nous avons une forte pollution, nous avons une bonne image. Mais s'il pleut maintenant, nous devons filtrer la pluie, nous pouvons faire tout cela. Ce n'est pas un problème. Mais après la pluie, l'air est plus clair. Nous devons également réajuster cela", explique Gerrit Bottemöller. Pendant plus de six mois, des expériences ont été menées dans des conditions très diverses et des données ont été collectées. Lors de l'opération en direct, plusieurs ingénieurs ajustent et calibrent également les valeurs de mesure du laser.
La visualisation du vent de la Coupe de l'America sur l'image TV
La représentation dans l'image télévisée présente également de nombreux défis. Tout d'abord, l'incroyable flux de données doit être simplifié à l'aide de différents algorithmes et ainsi être visualisé de manière fluide. Le principe est simple : tout ce qui se trouve au-dessus et en dessous de la vitesse moyenne actuelle du vent est coloré. La direction exacte du vent est également indiquée par des flèches. Les graphiques de réalité augmentée en particulier - c'est-à-dire les éléments interactifs intégrés dans une image réelle - doivent être adaptés aux conditions météorologiques, tout comme les stations de mesure, souligne Bottemöller : "En cas de couverture ou de soleil, la mer a une autre apparence et elle doit être facile à comprendre, elle ne doit pas nécessiter de grandes explications".
C'est le seul moyen pour que chacun puisse réellement comprendre ce que les as de la voile tentent de faire sur le parcours. "Les spectateurs voient ce que les navigateurs ne voient pas. Et cela met encore plus en valeur les capacités des navigateurs. S'ils interprètent correctement les spots de vent et les virements de bord, les compétences deviennent visibles", explique Bottemöller. Et s'il n'est pas possible de recourir à de tels systèmes à bord, les consommateurs disposent d'une autre fonctionnalité passionnante : le "ghostboat".
Windsight IQ détermine le cap optimal
Celui-ci prédit et simule la trajectoire optimale sur la prochaine branche de la piste. Le logiciel effectue donc une sorte de routage météorologique, comme on le connaît dans le domaine offshore, mais pour le parcours de l'America's Cup, toujours long d'environ un à deux milles nautiques. Ce qui est important ici, c'est que "lorsque nous faisons une prévision pour le bateau jaune ou bleu, nous nous basons vraiment sur les données de performance actuelles du bateau en question". Bottemöller explique que l'on accède à l'ensemble des données dont dispose l'équipe de diffusion. Le jumeau numérique réel des cuppers serait encore plus précis, mais aucune des équipes ne veut le donner.
Dans la transmission, la fonction n'est pas seulement utilisée avant le départ, mais souvent aussi lorsque les équipes décident par exemple de se diviser à la porte au vent. Grâce au "bateau fantôme" simulé, il est alors possible de pronostiquer qui sera en tête lors de la prochaine rencontre.
Les turbulences du vent et les couvertures pourraient également être visualisées avec Windsight IQ, mais cela n'est pas pratiqué actuellement. L'ex-professionnel de la voile et ingénieur Bottemöller révèle : "Nous avons eu énormément d'autres idées, mais nous ne voulions pas non plus trop l'alourdir". En fait, les données ne montrent pas seulement les effets du vent sur l'AC75, les bateaux des spectateurs ou même les grands bâtiments à terre, mais aussi le "downwash" des hélicoptères.
La technologie Capgemini a-t-elle un avenir dans la navigation de plaisance ?
Le système Capgemini peut être réglé de manière variable. Actuellement, on s'est mis d'accord sur une zone de 18 à 26 mètres au-dessus du niveau zéro, dans laquelle sont installés les lasers Eye-Safe, totalement inoffensifs pour l'environnement. Avec une hauteur de mât de 26 mètres pour les bateaux actuels de l'America's Cup, la zone décisive peut ainsi également être représentée sans problème.
Ce fait devrait également interpeller plus d'un plaisancier : Et si nous avions tous un LiDAR dans le mât et que nous ne naviguions plus qu'avec des lunettes VR pour avoir toujours le vent invisible sous les yeux ? Probablement pas. Mis à part la difficulté de mise en œuvre, notamment en raison du mouvement du bateau, rares sont les navigateurs qui ont besoin d'une telle visualisation des conditions qui les entourent. Une telle technologie ne devrait intéresser que les écoles de voile, même si là aussi, il faudrait s'interroger sur son bien-fondé. Le système pourrait également apporter des avantages décisifs lors des régates, mais il serait probablement interdit le plus rapidement possible dans tous les règlements de classe.
Réseau mondial Windsight IQ et développement de voiles avec LiDARs
L'expert Gerrit Bottemöller ne s'attend de toute façon pas à un tel développement dans les prochaines années, mais il a une autre approche pour la navigation de plaisance : "Je vois plutôt un réseau de LiDARs fixes installés à des points névralgiques ou à l'entrée des ports et autres". On pourrait alors y accéder par exemple via une application et se procurer les données en direct avant et pendant le passage d'un passage difficile. Cela pourrait être un grand avantage, notamment pour les débutants et les navigateurs en charter dans des régions inconnues, et ce également du point de vue de la sécurité. Les drones équipés de LiDAR et envoyés à l'avant pourraient également jouer un rôle. Ce concept devrait surtout trouver une application dans la navigation professionnelle assistée par voile.
Pour les navigateurs ordinaires, la technologie laser pourrait être intéressante dans un autre domaine : le réglage des voiles. L'Emirates Team New Zealand a montré l'exemple lors de l'entraînement avant le match final de la Coupe de l'America en installant un laser à bâbord et un autre à tribord. Selon toute vraisemblance, les voiles et la surface de l'eau ont été scannées. L'analyse se fait ensuite avec les données de performance du bateau. Cette approche pourrait également être utilisée dans le développement de voiles pour le marché général ou l'optimisation des réglages.
Selon Bottemöller, les obstacles financiers actuels peuvent être surmontés. "Je pense que si nous avons plus de champs d'application, nous pourrons rendre cette technologie plus abordable. J'en suis fermement convaincu". A la fin de la coupe, on aura collecté environ 15 à 17 téraoctets de données qui permettront de faire progresser l'innovation. A cela s'ajoutent d'autres domaines d'activité en dehors de la voile. En effet, les systèmes développés dans le cadre de l'America's Cup pourraient également faire progresser de manière décisive d'autres sports comme le golf, le football et la Formule 1 ou représenter un saut quantique dans les aéroports ou dans la prévention des incendies de forêt.
