28 avril 2009

Radar à modulation de fréquence pour la plaisance

La compagnie NAVICO a annoncé en fin d'année dernière la disponibilité d'un radar à modulation de fréquence à destination de la plaisance. Aujourd'hui tous les radars maritimes et a fortiori ceux pour le marché de la plaisance sont des radars à impulsions dans lesquels un magnétron génère une impulsion électromagnétique à haute énergie. D'ailleurs ces radars sont souvent caractérisés par l'énergie délivrée lors de l'émission exprimée en Joules. Une seule antenne tournante est utilisée pour l'émission et la réception. L'image est obtenue en mesurant l'écho de cette impulsion renvoyée par les obstacles rencontrés.

Rien de tout cela dans les radars à modulation de fréquence. Ceux-ci emettent en continu, avec une faible puissance mais la fréquence du signal varie de manière périodique (sinusoidale). La distance de la cible est déterminée par l'écart de fréquence entre l'émission et la réception. Il est à noter que le système requiert deux antennes distinctes: l'une pour l'émission et l'autre pour la réception. Autre caractéristique, l'émission étant continue, elle peut se faire sur des niveaux de puissance de plusieurs ordres de grandeurs inférieurs à ceux des radars à impulsion. Par contre, le traitement du signal demande des puissances de calcul très supérieurs et c'est probablement ce qui avait empêché jusqu'à présent l'apparition de radars à modulation de fréquence pour l'imagerie maritime. Fait intéressant, ce type de radar est utilisé pour les contrôles de vitesse, probablement à cause de leur faible puissance d'émission.

En résumé

Avantages

  • Une faible puissance d'émission (~100mW, soit la puissance d'un mobile 3G)
  • Une consommation réduite
  • Pas de contraintes sur la câble de liaison
  • Une plus grande souplesse d'installation
  • Une meilleure image (d'après le constructeur mais je n'ai pas pu vérifié par moi-même)
  • Une moindre sensibilité au retour de mer

Inconvénients

  • Un radôme plus volumineux à cause des deux antennes superposés
  • Une moins bonne détection des grains
  • Une diffusion pour l'instant confidentielle en France

Le produit est proposé sous différentes marques (SIMRAD, Northstar, Lowrance) pour environ 2000€, mais je n'ai pas pu vérifier la disponibilité réelle car aucun des grands distributeurs français d'électronique marine ne le propose sur son site.

15 mars 2009

La norme NMEA 2000, faut-il l'adopter ?

Un article sur la norme NMEA 2000 dans le Voiles & Voiliers du mois de mars,  m'a fait ressortir les notes et la documentation que j'avais rassemblée sur le sujet. Sans vouloir paraphraser l'article, très bon au demeurant, il y a un certain nombre de points que je souhaite développer ici.

Avons nous vraiment besoin d'une nouvelle norme pour l'interconnexion des instruments de bord ?

La diffusion de l'électronique de marine dans les années 80-90 avait amener la création du standard de communication NMEA-180 puis NMEA-183. Ce dernier reste la référence pour connecter les instruments du plaisancier entre eux ainsi qu'à l'ordinateur de bord quand il est présent. Ce standard complémente en général les réseaux bus propriétaires tel que Seatalk (Raymarine) ou NKE. le standard NMEA-183 est bâti sur une technologie rudimentaire qui date des années 70 mais à l'avantage d'être facile à mettre en œuvre. Quels sont les points faibles du standard:

  1. Il ne permet qu'une connexion point à point avec éventuellement la possibilité d'avoir plusieurs appareils qui écoutent (listeners) simultanément mais dans tous les cas un seul émetteur (talker). Il faut utiliser des montages plus complexes si plusieurs appareils peuvent émettre (voir note).
  2. La bande passante totale (4800bd) est très faible, surtout si on la compare aux standards actuels, et ne permet le transit que d'une dizaine de phrases NMEA par seconde. Ce qui limite en définitive le nombre de données gérés à bord ainsi que leur vitesse de rafraichissement.
  3. La connectique n'est pas normalisée et nécessite pas mal de bricolage.

C'est donc pour surmonter ses faiblesses que les fabricants d'électronique de marine ont planché sur un nouveau standard, le NMEA-2000, sensé résoudre les problèmes de protocole, de vitesse de transfert et de connectique. Toutefois, le NMEA-2000 est basé sur une technologie développée dans les année 80 pour l'automobile et les utilitaires, le BUS SAE J1839, et dont l'usage c'est répandu dans l'automatisation industrielle (les CAN) . C'est un réseau décentralisé multi-maîtres parfaitement adapté à la mesure et au contrôle dans les véhicules.

D'un autre côté, le NMEA 183 peu suffire parfaitement pour un voilier de 10 à 20m, surtout s'il est doublé par un réseau propriétaire. C'est donc pour cela que l'offre de produits avec des interfaces NMEA-2000 reste limitée et plutôt réservé au haut de gamme, même s'il y une tendance à la l'extension des gammes. Il faut noter que les grands constructeurs commencent à introduire du NMEA 2000 dans leur offre même si ce n'est pas toujours clairement affiché.

Le NMEA-2000 est-il inévitable ?

Ce qui est certain c'est que la tendance est à l'augmentation des points de mesures sur les bateaux. Cette augmentation fait que la solution bus de donnée qui évite une araignée de fils vers un point central est indispensable. C'est de toute façon la solution proposée par les fabricants d'électronique tels que Furuno, NKE, Raymarine et autres. Le NMEA-2000 permet dans la plupart des cas de passer d'un réseau à protocole propriétaire à un réseau normalisé permettant donc la connexion d'appareils de plusieurs constructeurs différents sur le même bus. Ce devrait être, à terme, une source de baisse de prix sur les capteurs en créant une véritable concurrence sur ce marché. En effet aujourd'hui, si on fait son installation d'origine avec un fabricant, on est plus ou moins coincé avec lui sur son bus propriétaire, avec le NMEA 2000 on peut choisir le meilleur capteur en fonction de son besoin. A moyen terme le NMEA-2000 semble être la bonne solution pour connecter l'instrumentation du bord.

Mais ce n'est pas la seule! Certains comme Garmin proposent une solution basée sur Ethernet. C'est sûr ce n'est pas non plus une solution toute jeune, mais c'est maintenant la plus répandue pour les réseaux informatiques et moyennement des adaptations au niveau des connecteurs il peut parfaitement s'insérer sur un bateau. La solution Garmin en est la preuve. Quels sont les principaux avantages du réseau Ethernet ? En premier, c'est sa bande passante, car un arrive tout de suite à 10 Mbps soit grosso modo 40 plus que NMEA-2000. En deuxième c'est sa facilité de connexion à un ordinateur, car tous sont maintenant doté en standard d'une connexion Ethernet qui même aller jusqu'à 1 Gbps. Si la connexion à l'ordinateur ne pose pas de question pourquoi avoir une bande passante supérieure ? Essentiellement pour pouvoir véhiculer des images pour distribuer la cartographie par exemple ou alors pour gérer l'interface avec un radar. Et qui peut le plus, peut le moins.

La solution est peut être dans la cohabitation entre les deux réseaux. C'est ce qui est mis en avant par Furuno avec son système Navnet qui permet la cohabitation du NMEA-2000 (et NMEA-183) pour relier les instruments tandis que les écrans et le radar sont reliés via Ethernet.

Conclusion

Si on doit complètement équiper (ou ré-équiper) un bateau 15m et plus, je pense que la solution NMEA-2000 (+ Ethernet) est probablement la bonne, surtout si on veut une installation très complète. Mais attention à la note finale. Pour connecter le jeu d'instrument classique si l'on à déjà un un bus à bord, on doit pouvoir rester sur du NMEA-183 pour encore quelques temps. Au moins en attendant que le NMEA-2000 devienne le standard de connexion même sur les instruments d'entrée de gamme et si les fournisseurs basculent tous sur le bus normalisé.

01 mars 2009

Connexions NMEA multiples vers PC

Le problème de la connexion de plusieurs appareils de navigation avec des interfaces NMEA vers un PC se pose dans la plupart des cas. En effet les PC on en général au mieux une interface série (RS-232) et aucune en règle générale sur les portables récents. Pour résoudre ce problème il y a deux solutions techniques: les multiplexeurs NMEA ou les convertisseurs RS232-USB multiports. Chacune des solutions à ses avantages et inconvénients et le choix doit se faire en fonction de la configuration propre à chaque système installé.

Le multiplexeur NMEA

NMEA-1 Le multiplexeur comme son nom l'indique multiplexe les phrases NMEA en provenance d'instruments connectés via des liaisons séparées sur une seule liaison série NMEA. De manière optionnelle, cette liaison peut être convertie en USB. De ce fait, l'application sur le PC ne voie qu'un seul port série (COM) sur lequel toutes les phrases NMEA lui sont transmises.

Le boitier multiplexeur doit disposer de sa propre alimentation 12V fournie directement par l'énergie du bord.

C'est une solution avantageuse quant on dispose de plusieurs instruments ayant une interface indépendante. Il offre également la possibilité de fonctionner indépendamment du PC, ce qui peut permettre l'interfonctionnement d'instruments comme un pilote sans que le PC soit en route.

Produits (liste non exhaustive): Brookhouse ; Shipmodul

Le convertisseur série USB multiports

NMEA-2 Chaque port série du convertisseur (ou multiplexeur) revient au PC de manière indépendante sur forme d'un port série (COM) virtuel. Chacune d'elle est bidirectionnelle et indépendante. L'application sur le PC doit donc gérer plusieurs ports COM (virtuels) indépendants pour acquérir les phrases NMEA.

Cette fonctionnalité n'est pas supportée par tous les logiciels mais Scannav par exemple le supporte parfaitement.

Le boitier convertisseur tire son énergie de la liaison USB, il n'est donc actif que s'il le PC est branché.

Cette solution s'applique donc en préférence lorsqu'il y a peu de liaisons à gérer vers un PC ce qui est la cas lorsque tous les instruments sont reliés entre eux via un bus (Seatalk, NKE, Navnet, ...)

Produits (liste non exhaustive): Convertisseurs USB ; Convertisseurs USB 2

02 février 2009

Michel Desjoyaux et l'AIS

Lors de sa dernière vacation du Vendée Globe, le dimanche 1èr Février, Michel Desjoyaux a fait un bref éloge de l'AIS en expliquant que grâce à ce"nouveau" système il pouvait naviguer dans des eaux fréquentées en plus grande sécurité. Il a également décrit qu'il pouvait voir sur son écran le nom et la destination des navires qui l'entourent. Petit détail pratique: il branche son alarme AIS sur une oreillette Bluetooth qui diffuse une petite musique quand un navire passe à moins de 10 milles.

Par contre, il semble être équipé d'un simple recepteur et non d'un transpondeur. Compte tenu de la vitesse des 60 pieds open IMOCA, je me demande si un transpondeur ne serait pas un meilleure solution quitte à le couper quand on sort des zones de navigations commerciales.

18 janvier 2009

Pour vos courses, traversez la Manche

Avec la baisse de la livre sterling par rapport à l'euro, faire ses courses outre-manche via Internet devient vraiment très intéressant. Je prends l'exemple du radar M1623 de Furuno qui le best-seller dans sa catégorie.

Furuno-M1623 Le meilleur prix trouvé en France sur Internet est légègement supérieur à 1500€ TTC. En Angleterre, on le trouve à 900 livres. Même en ajoutant les frais de transports avec une livre à 1,10€ cela fait à peine plus de 1000€ soit 500€ d'économisé.

Vive l'Europe!

Furuno M1623

12 janvier 2009

Une nouvelle année et un nouveau départ pour SailCompanion

Bonne année 2009 à tous! Après une première tentative en 2008, SailCompanion reprend du service avec un nouvel habillage et une nouvelle ligne éditoriale. Des articles sur l'électronique et l'informatique embarquée certes, mais aussi des récits de navigation et du retour d'expérience. Vos contributions pour alimenter ce blog sont bien sûr les bienvenues.

GolfeDuMorbihan

09 janvier 2009

Utiliser des fichiers GRIB

Le vieux rêve des marins de connaitre la météo au lieu ou  l'on est et surtout le long de la route que l'on va suivre est maintenant un quasi réalité. Depuis plusieurs années les sorties de modèle météo sont maintenant disponible sous formes de fichiers donnant suivant un maillage spatial et temporel l'évolution de paramètres météo à chaque point de la maille. Le format de fichier (GRIB) est compact car les données sont enregistrées sous forme binaire pour permettre une transmission même avec des moyens de transmissions à très faible bande passante comme les mails sur BLU.

Que trouve-t-on dans un fichier GRIB ? Des données météorologiques agencées suivant une grille spatiale et ce pour plusieurs dates:

  • La vitesse et la direction du vent
  • La pression
  • La température de l'air
  • Les précipitations
  • La hauteur des vagues

Il est à noter que tous les fournisseurs de données ne donnent pas accès à l'ensemble des informations. Les données gratuites sont en règle générales limitées. De plus le pas de la grille est lui aussi fortement variable car cela va de 1° à 10'. Pour les espacement temporels on trouve des pas de 3h à 8H.
En exemple l'évolution du passage d'une dépression sur la France l'été dernier (données origine Meteorem visualisées avec ScanNav)).
Grib-2 Grib-1  Grib-3

Sur ces copies d'écran, on voit nettement l'évolution du vent et des pressions avec les isobares.

Comment sont élaborées les fichiers GRIB ? Les fichiers que l'on trouve de base sont des sorties brutes de modèles de prédictions. En général ils nécessitent une interprétation complémentaires en superposant des fichiers d'analyses. Les modèles plus détaillés (et payants) ont eux été retravaillés par un analyste, ce qui est sensé améliorer leur fiabilité et justifier le prix de la prestation.

Maintenant comment utiliser ces fichiers ? Deux méthodes possibles: la méthode manuelle avec un logiciel d'affichage ou le logiciel de routage. Pour la méthode manuelle, il faut estimer sa route et son point à une heure donnée et superposer le fichier pour connaître les conditions que l'on est susceptible de rencontrer. Malheureusement cela reste très approximatif et il est impossible de faire les interpolations entre les différentes grilles temporelles. Cela laisse encore une très grande marge d'interprétation au skipper. Le must est de posséder un logiciel de routage qui va calculer la meilleure route et prenant en compte les fichiers GRIB et la polaire de vitesse du bateau. Cela reste luxueux pour une croisière cotière ou semi-hauturière, c'est maintenant indispensable pour la course au large et par exemple, tous les concurrents du Vendée Globe ont un logiciel de routage.