Essais en conditions réelles d'un ferry autonome en milieu urbain

WarnowstromerAI est un projet de recherche mené par l'Université de Rostock, axé sur le développement de systèmes d'assistance hautement automatisés pour les ferries autonomes de passagers en eaux intérieures. Le projet utilise le Warnowstromer, un ferry qui traverse la rivière Warnow sur un parcours de 500 mètres dans une zone urbaine très fréquentée.

Ce parcours est fréquenté par les touristes, les navires commerciaux et les embarcations de plaisance, ce qui en fait un cadre idéal pour tester la navigation autonome des ferries, les opérations écoénergétiques et la reconnaissance environnementale avancée. En raison de cette activité constante, le ferry évolue dans un environnement dynamique où les conditions de trafic peuvent changer rapidement. Ce parcours est particulièrement précieux pour les chercheurs, leur permettant d'étudier comment les navires automatisés réagissent à des situations réelles plutôt qu'à des environnements de test contrôlés.

Objectifs client : Assurer une navigation autonome fiable

Le projet a débuté avec une mission claire : développer un système de contrôle et de retour d'information capable de prendre en charge les fonctions d'assistance automatisée sur les ferries fluviaux. L'équipe souhaitait créer une solution applicable au-delà d'un seul navire. Pour ce faire, ils ont pris en compte non seulement les performances techniques, mais aussi les aspects économiques et réglementaires. L'objectif est de construire un système capable de fonctionner en toute sécurité et efficacement, même dans des environnements complexes et en constante évolution.

Dès le départ, l'équipe de développement a compris que des données de positionnement précises et fiables seraient essentielles au bon fonctionnement de l'automatisation. Dans une traversée fluviale très fréquentée, avec de nombreux navires, des vents changeants et des courants variables, des données de navigation précises sont absolument essentielles.

Défis techniques

L'exploitation autonome du ferry est loin d'être simple. Le Warnowstromer évolue au milieu du trafic commercial, des bateaux de sport, des navires électriques de plaisance et même des nageurs. Les sédiments, la végétation et les structures avoisinantes peuvent restreindre les zones de manœuvre du ferry. Parallèlement, le ferry fonctionne sur batterie avec une autonomie limitée, il doit donc opérer de manière économe en énergie.

Ces contraintes opérationnelles impliquent que les systèmes de navigation et de contrôle doivent être non seulement précis, mais aussi fiables sur de longues périodes d'exploitation. Toute instabilité ou perte d'informations de positionnement pourrait compromettre à la fois la sécurité et l'efficacité.

Pour relever ces défis, l'équipe avait besoin de :

• Navigation à l'estime jusqu'à 5 minutes, permettant la navigation sous les ponts et dans les zones où le GNSS est indisponible. Performances d'IMU de grade tactique à un minimum de 100 Hz.
• Compas GPS utilisant des antennes doubles flexibles intégrées à l'IMU.
• Spécifications du gyroscope : 0,1°/√h, stabilité du biais de 2°/h, 60 µg/√Hz et un bruit d'accélération de 20 µg.

Ces exigences ont imposé à l'équipe un système de navigation capable de fournir des données précises et en temps réel, et de fonctionner de manière fiable dans des conditions environnementales variables.

L'intégration de notre solution de navigation dans le ferry autonome

L'équipe nous a découverts via une recherche en ligne et a rapidement identifié que nos solutions de navigation inertielle pouvaient répondre à leurs besoins. Le contact a été établi suite à une demande de devis, et nous avons collaboré étroitement avec eux pour assurer une intégration fluide. Nous avons fourni à l'équipe Ekinox Micro, notre système INS/GNSS de qualité tactique, pour répondre à leurs exigences rigoureuses.

Grâce à Ekinox Micro, l'équipe a pu passer des tests initiaux à des fonctions entièrement automatisées selon une approche structurée et progressive.

Ils ont d'abord vérifié les opérations de base à l'aide d'une commande par joystick, tandis que notre système fournissait des données précises de position et d'orientation. Cette phase initiale a permis à l'équipe de valider la qualité des données de navigation et de confirmer qu'elles pourraient prendre en charge des fonctions d'automatisation plus avancées ultérieurement dans le projet.

Ensuite, ils ont ajouté le contrôle de la vitesse et de la position en utilisant les données haute fréquence du GNSS bi-antenne fourni par Ekinox Micro. Cela les a aidés à ajuster la trajectoire et le positionnement automatique du ferry plus précisément en utilisant des mesures réelles.

Intégration et tests

Tout au long de l'intégration et des tests, l'interface Ethernet rapide et le protocole personnalisé de notre système ont facilité l'intégration des données de navigation en temps réel dans leurs algorithmes de contrôle. Ekinox Micro a permis des manœuvres précises même dans des conditions environnementales changeantes, permettant à l'équipe de se concentrer sur les fonctions autonomes sans avoir besoin de solutions de contournement.

Les opérateurs ont pu superviser le ferry autonome en toute confiance, grâce à des informations de navigation précises et à haute résolution disponibles en permanence. La disponibilité continue des données a permis à l'équipe d'évaluer et d'améliorer les fonctions autonomes telles que la planification de trajectoire et la détection d'objets, étape par étape.

L'équipe a eu besoin de très peu de support pendant l'intégration. Ils ont pu installer et configurer le système en grande partie par eux-mêmes en utilisant nos ressources documentaires. En revenant sur cette expérience fluide, ils ont partagé : « Votre documentation en ligne et votre portail de support ont aidé l'équipe à intégrer votre solution rapidement. Chaque fois que nous avons identifié un bug, l'équipe de support a fourni des mises à jour rapidement pour assurer le bon déroulement de l'implémentation.”

Résultats et prochaines étapes

Avec le système de navigation intégré, l'équipe dispose désormais d'une source stable et fiable de données de positionnement et d'orientation pour ses essais. Cela les a aidés à évaluer plus clairement les fonctions automatisées et à ajuster leurs algorithmes de contrôle en utilisant des données de navigation réelles lors de leurs essais de ferry. Il fournit également une référence cohérente pour comparer différents scénarios de test et améliorer le comportement du système au fil du temps.

Pour l'avenir, le projet continuera d'évoluer. L'équipe prévoit de combiner le système de navigation avec des capteurs optiques pour améliorer la manière dont le ferry autonome détecte et comprend son environnement. Cela soutiendra des fonctions autonomes plus avancées et aidera les chercheurs à étudier comment les ferries ou navires automatisés peuvent opérer en toute sécurité dans les voies navigables urbaines très fréquentées.

En revenant sur le travail accompli jusqu'à présent, l'équipe a résumé son expérience simplement : “L'Ekinox Micro est le meilleur équipement de capteurs pour faire progresser la navigation autonome en milieu urbain.”

Le projet est toujours en cours, mais les résultats obtenus jusqu'à présent montrent comment des données de navigation fiables peuvent soutenir le développement d'opérations de ferry automatisées dans des conditions réelles.