Polaires - reflexions, pistes et propositions [long]

Bonjour,

En réfléchissant au travail mené à divers endroits (notamment sur H&O par tiersp) autour de la réalisation des polaires réelles de mon propre bateau, cela m'a amené à quelques réflexions :

*** Récolte des données ****

  • aujourd'hui si on veut le faire "proprement" on ne peut éviter d'utiliser l'électronique de bord et donc de se servir des données qu'elle peut produire. Le format le plus courant aujourd'hui est les données NMEA(0183) plus ou moins standard que l'on retrouve sur la plupart des équipements

  • il faut donc être en mesure de collecter ces données "brutes" avant de pouvoir les utiliser. Jusque là facile, car ce travail existe déjà notamment par le biais d'OpenCpn, mais aussi avec d'autres outils (capture de port COM, gpsd, etc). Le résultat est (une série de) fichier texte contenant de nombreuses lignes de phrases NMEA0183.

  • une fois ce (une liste de fichiers texte peut être purement et simplement collée à la suite des précédents) fichier collecté il faut le traiter pour en sortir les fameuses "polaires".

Or à cette étape émerge plusieurs problématiques :

*** qualité des données récoltées ***

  • quelles informations utiliser dans le flux NMEA, notamment pour la vitesse du bateau, et la vitesse du vent (vent réel/apparent ce dernier comment a-t-il été calculé, vitesse apparente, sur le fond, autre ?)

  • quelle valeur de certitude donner à un trio : {angle de vent, vitesse de vent, vitesse de bateau} en effet : par exemple la vitesse du bateau peut être stable (ie ça fait plusieurs minutes que la vitesse du bateau n'a pas changé), ou en accélération/décélération, idem pour le vent et l'angle du vent

*** méthodologie de calcul pour générer les polaires ***

Une fois qu'on a identifié tous ces triplets {angle vent; vitesse vent; vitesse bateau} de qualité donnée, reste encore à constater qu'il est plus que probable qu'on ne pourra pas obtenir toutes les mesures de tous les angles de vents, vitesses de vent (et donc vitesses du bateau).

Par exemple : on peut avoir une mesure pour (92°;13,2nds) mais que peut on en déduire pour (90°;10nds) ou (100°;14 nds) ?

La réponse est "simple" on travaille par approximation. Les méthodes d'approximation allant du pifomètre aux fonctions mathématiques complexes, ne donnent pas les mêmes résultats bien évidemment. Deux exemples :
- on a deux triplets "proches" de la valeur que l'on cherche pour générer la fameuse polaire : on calcule la valeur moyenne entre les deux (il s'agit d'une interpolation linéaire).
- toujours avec ces deux triplets, on se dit que pas de chance la vitesse d'un bateau ne varie pas de façon "carrée" (linéaire) mais de façon un peu plus "fluide". Et on va se tourner vers d'autres astuces, fonctions d'interpolation (polynomiales, bicubiques, spline, etc)... Et là, il est probable que les spécialiste du secteur (ce n'est pas mon cas) sachent d'ores et déjà quelle est la méthodologie la plus proche du réel... pour nous autres, c'est moins sur.

Une fois qu'on aura établi quelle méthodologie de calcul, on pourra obtenir les valeurs du bateau, avec comme point que plus il y a de données (NMEA) réelles au départ, moins il y aura d'erreur. Et donc plus ces polaires seront proches de la réalité (dudit bateau).

*** Mise en œuvre : en pratique on fait comment ***

Une fois que tout cela est posé deux stratégies possibles (pas forcément opposées) :
1- soit on fait le calcul au plus proche de la source de données (directement sur le bateau)
2- soit on centralise les données et on partage la solution de calcul
3- un "machin" qui fait un peu les deux...

Les deux ont leurs avantages et inconvénients (auxquels je ne pense pas forcément) :

1 - pro : résultats immédiats
inconv : pas de recalcul possible (simple) si on fait évoluer les fonctions de calcul, toute la collecte de données peut être à refaire, pas d'enrichissement possible avec les données du voisin de ponton qui possède la même unité par exemple

2 - pro : centralisation des données de tous types de bateaux, multiples recalculs possibles (et comparaisons des résultats de ces calculs pour les valider) possible, partage des informations
inconv : il faut pouvoir transférer les données NMEA du bateau vers le lieu de centralisation (manipulations plus ou moins simples)

3 - c'est ce que font beaucoup d'outils aujourd'hui, ils transmettent avec (pas toujours) notre accord une partie des données sur le site de collecte de façon "automagique" ce qui permet de retraiter les résultats et d'améliorer les calculs et le partage des données

NB: Même s'il peut y avoir des coordonnées GPS dans un fichier NMEA, nulle obligation ni de nommer le navire, ni de dire qui était à bord ce jour là. Bref l'anonymat reste. Et au pire on peut toujours s’accommoder d'un filtrage supplémentaire qui éliminerai les informations "personnelles" qui n'ont pas d’intérêt pour calculer des polaires

*** Que peut on faire ? ****

Je pense être en mesure de réaliser sans trop de difficultés (dans un premier temps) la solution 2, qui permettrait à la fois :
- de partager les informations sur les polaires générées par type de bateau
- de faire évoluer (d'améliorer) le calcul de ces polaires car je me suis rendu compte que sur un seul bateau ou uniquement quelques unités on avait du mal à obtenir des données "probantes", vraiment utiles. Et que finalement on en revient à sa "moyenne horaire".

** le fonctionnement **

Le "je" utilisé ci-après représente l'action de n'importe quel utilisateur.
1 - je collecte mes données (fichier NMEA) sur mon bateau
2 - je les envoie sur le site web en précisant : le type de bateau, un commentaire (voiles utilisées etc)
3 - je peux filtrer (pour enlever) une tranche horaire (faisable aussi avant de télécharger) par exemple correspondant à l'utilisation du moteur ou à des manœuvres ou...
4 - le site calcule (ou essaie de calculer) les polaires du type de bateau à partir de ces données et les rend disponible
5 - Éventuellement il les croises avec d'autres données du même type de bateau (les vôtres ?)

** conclusion **

Si ça en intéresse quelques un(e)s parmi vous, les modalités que j'envisage :
- code et logiciels sous licence libre et publiés contribution possible et souhaitées, donc partageable/réutilisable [GPLv3]
- données (issues de la collecte après éventuel nettoyage d'informations perso) : [lGPL ou CCBYSA]
- résultats (polaires) : licence libre [lGPL ou CCBYSA]

A ce stade, vos questions, remarques, suggestions sont très bienvenues !

L'équipage
10 nov. 2012
11 nov. 2012
0

j'ai intercepté les flux NMEA pour essayer de comprendre certaines bizarrerie. c'est finalement assez facile à faire pour un utilisateur féru d'informatique. pour un plaisancier moyen, ça me parait plus difficile. J'ai des kilomètres de fichiers que j'ai poubelliser, je peux probablement encore les récupérer, si ça peut être traité, pourquoi pas ?

$IIRMB,A,,L,,,,,,,,,,V2A
$GPGLL,4919.5638,N,00016.1850,W,141044.000,A,A
49
!AIVDM,1,1,,A,402;bFQuit>:cP0DlTLE52o00D1g,03E
$IIMWV,268.0,R,10.5,N,A
05
$IIVWR,92.0,L,10.5,N,,,,5E
$GPRMC,141044.000,A,4919.5638,N,00016.1850,W,4.62,134.63,240712,,,A
7F
$GPVTG,134.63,T,,M,4.62,N,8.6,K,A00
$IIDBT,45.2,f,14.1,M,,F
38
$IIHDM,106.0,M25
$IIRSA,2.0,A,,
2D
$IIVHW,,,106.0,M,4.2,N,,4B
$IIMTW,40.0,C
17
$IIMTW,104.0,F23
$IIVTG,,,130.5,M,4.6,N,,
43
$GPZDA,141045.000,24,07,2012,,53
$GPGGA,141045.000,4919.5629,N,00016.1836,W,1,08,1.0,9.0,M,47.1,M,0.0,0000
61
$IIMWV,257.0,R,10.6,N,A0A
$IIVWR,103.0,L,10.6,N,,,,
64
$GPGLL,4919.5629,N,00016.1836,W,141045.000,A,A*48
ect,ect........

11 nov. 2012
0

Ça a un joli tête de flux NMEA classique qui date de cet ete et oui ça peut être traité sans soucis. Si tu en as des km c'est encore mieux pour valider /tester.
Sais tu encore identifier les moments où le bateau était assisté du moteur ?

11 nov. 2012
0

L'idée est que justement il n'y ai pas besoin de se prendre la tête à comprendre le contenu (même si ça ne l'empêche pas), que le flux peut être collecte par différents moyens même temporaires (ordi prêté etc)

En me relisant je m'apercois que le présenter ici "comme ça" peut paraitre rebutant, même chez les passionnés . Copie à revoir :o

11 nov. 201211 nov. 2012
0

C'est un joli travail intellectuel, probablement intéressant mais en pratique voici mes conclusions :
Des polaires pour quoi faire? Tenter d'optimiser une route d'après une météo théorique. Gros bémol quand on ne dispose que de grib à cellules de 50km comme ici.
Au mieux, cela confirme ce qu'une petite analyse aurait permis.
Mais le sujet n'est pas là.

Donc, les polaires,
Etant sur un Catana 42S configuré voyage, je doute que mes polaires puissent approcher de près ou de loin les polaires d'un Catana 42S moins équipé ou neuf (41). De plus, mes voiles et ma façon de naviguer plutôt sous-toilé, surtout de nuit, induisent des paramètres personnels, loin d'être négligeables, sans compter avec l'état de la coque mais on part du principe que je sors du carénage.

Question électronique, mon traceur Lowrance est peu exploitable pour cela car il donne des vitesses instantanées et selon la houle, je peux avoir des écarts de 2 noeuds en quelques secondes. J'ai d'ailleurs écrit à Lowrance pour que l'utilisateur puisse paramétrer un lissage comme sur certains GPS mais ce n'est pas leur problème.
Le MLR de la table à carte est plus convivial. On peut lire une vitesse sans l'interpoler et c'est lui qui me permet de dire que mon speedo est Ok.
Pour le reste, j'ai du Raymarine et je crois qu'il est assez bien étalonné :
- girouette en gisement mais à 2 ou 3 ° et cela induit des approximations. Il y a d'ailleurs sur beaucoup de bateaux des secteurs faux dus au masque de l'antenne VHF voire aux feux. On peut s'en affranchir en relevant les données du meilleur bord et en faisant la symétrie dans les polaires,
- vitesse speedo proche du GPS (sans courants) vers la vitesse cible (le coef de correction est malheureusement linéaire donc moins fiable selon la plage de vitesse) mais cela fait l'affaire si on sait interpoler visuellement ces données,
- la force du vent, je ne suis pas allé vérifier. De toutes façons l'anémo est à 20 m de haut et non à 10, comme les données météo publiques.
De cet étalonnage dépend également le calcul du vent vrai par les instruments.

Donc ce qui importe, c'est d'élaborer ses polaires avec ses instruments mais calibrés au plus juste mais sachant qu'il y aura toujours un décalage entre les conditions réelles, les infos météo (direction / force du vent à 10m de hauteur) et les mesures du bord.

Je préfère pour ma part, élaborer des polaires par lecture de mesures, avec papier/crayon car j'ai de meilleures sensations en sentant le bateau accélérer ou ralentir sur la houle (qui ferait des polaires selon l'état de la mer? il faudrait pourtant, surtout sur les petites unités) . C'est un jeu de patience et d'expérience. L'erreur sur un point de devrait pas dépasser 0,3 nd avec l'habitude.

Puis, j'ai rentré tout cela sur QtVlm qui me semble le meilleur choix (gratuit) pour travailler selon les grib.
Et dans la pratique, je m'en sers par curiosité sachant que les grib sont à peu près juste en direction hors des côtes, et faux de 5 à 10 nds par chez moi. Cela doit être mieux, je pense, sur les côtes françaises.

11 nov. 2012
0

Très intéressant tes remarques. Notamment quelques points que je n'avais pas intégré dans ma réflexion.
Petite question : du coup sur ton bateau, tu te bases sur quoi pour déterminer ta vitesse ?

Sans entrer dans le détails de tes autres remarques, je retiens pour le moment l'idée que les "polaires" ainsi calculées :
- permettent d'identifier la vitesse "optimale" que l'on a avec son propre bateau en fonction de l'angle et de la vitesse du vent,
- mais qu'il n'est pas garanti qu'on atteigne cette vitesse, ni qu'on ne la dépasse pas, car le calcul global utilise à la fois des valeurs "moyennes" et aussi des approximations (interpolation).

Ce qui m'intéresse :
- outre l'aspect purement intellectuel de tout cela (important quand même comme petite motivation)
- à titre égoïste de déterminer mes propres polaires, tout en partageant la méthode de collecte de données et de calcul avec ceux que ça intéresse, et de partager les résultats, même si comme toi, je doute que mon oc37 configuré croisière pépère famille donne les mêmes résultats que mon voisin de ponton régatier dans l'âme. C'est toujours une indication (comme une autre).
- de pouvoir partager les polaires calculées par d'autres/autrement au passage (j'ai celles de l'architecte de mon bateau par exemple... utiles ou pas... c'est un autre débat

Voilà voilà...

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