GPS open source pour voilier RC : toutes les fonctionnalités expliquées

Un module GPS embarqué, open source, pour analyser et optimiser la trajectoire et les réglages de votre bateau RC

1 - Pourquoi utiliser un GPS sur nos voiliers radiocommandés ?

Nous sommes curieux de savoir si l’utilisation d’un GPS sur nos bateaux radio commandés, à l’entrainement, peut nous aider dans la recherche de la performance.

Nous pouvons imaginer qu’en mesurant la vitesse et le cap du bateau, et en le comparant à la vitesse et au cap du vent, nous allons pouvoir progresser dans le réglage des voiles et dans la compréhension du comportement du bateau.

Pour cela, nous avons conçu et développé un système de GPS embarqué, open source, pour mesurer et pour visualiser en temps réel et à posteriori les données de navigation.

2 - Quelles sont les fonctionnalités du GPS et de l’afficheur ?

L’ensemble repose sur deux éléments complémentaires : le module GPS embarqué sur le bateau, et l’afficheur fixé sur la radiocommande. Une solution de transmission sans fil relie les deux et permet de récupérer, de visualiser en temps réel et de stocker les informations GPS sur une carte microSD pendant la navigation. Ces informations enregistrées peuvent être utilisées à posteriori pour visualiser les données de navigation.

Le module GPS embarqué sur le bateau

Mesure la vitesse du bateau et son cap

Le module GPS mesure la vitesse et le cap du bateau et transmet ces données une fois par seconde en mode « broadcast » avec un protocole ESP-Now, proche du Wifi.

Un capot léger, à peine plus lourd que l’origine, imprimé en 3D avec un filament PETG translucide

• Le module GPS est intégré dans un capot qui remplace la trappe d’origine du bateau. L’ensemble reste très léger : le capot équipé du GPS ne pèse que 54 g de plus que le capot standard, un surpoids presque négligeable pour la navigation.

• Le nouveau capot est imprimé en PETG HF translucide pour :

  • Résister à l’eau et à la chaleur jusqu’à 80°C

  • Pour pouvoir visualiser les leds de couleur, à la fois pour la batterie et pour le module GPS      

Un Led de couleur pour connaitre l’état de la batterie :

• Led jaune : batterie en cours de charge

• Led verte : batterie chargée

• Led rouge : batterie déchargée. Le module protège contre une trop forte décharge.

  
  

Un Led de couleur pour connaitre l’état du module GPS :

• Led rouge : phase de démarrage du module

• Led jaune : connexion GPS en cours. Si besoin, positionnez le module à l’extérieur.

• Led verte : connexion GPS et transmission des données actives.

  
  

Personnalisé à votre bateau

Le numéro du bateau se paramètre directement dans le module. L’enregistrement des données comme l’affichage en temps réel reprennent alors ce numéro sous la forme « FRA 121 » ou « USA 342 », ce qui permet de toujours savoir de quel bateau proviennent les données.

Totalement autonome

Le module est totalement autonome : il dispose de sa propre batterie et de son chargeur intégré, rechargeable via une simple prise micro-USB. Aucun branchement sur l’électronique du bateau n’est nécessaire.

Allumage par interrupteur magnétique

La mise en marche et l’arrêt du GPS se font à l’aide d’un interrupteur magnétique situé à l’extérieur du module. Plus besoin de retirer le module pour l’allumer ou l’éteindre — et, le boîtier restant fermé en permanence, aucun risque de voir de l’eau pénétrer à l’intérieur.

L’afficheur sur la radiocommande

Les données GPS affichées en temps réel sur l’écran fixé à la radiocommande.

Cap et vitesse en temps réel

La vitesse et le cap du bateau s’affichent en temps réel sur l’écran positionné au-dessus de la radiocommande.

Enregistrement sur carte microSD

Ces mêmes informations sont enregistrées sur une carte microSD insérée dans l’afficheur. L’enregistrement est piloté directement depuis l’écran tactile (bouton en bas à gauche) : on peut ainsi ne conserver que les périodes intéressantes et éviter de devoir analyser, le soir venu, plusieurs heures de navigation.

Vitesse et orientation du vent

L’afficheur ne se limite pas aux données du bateau. Couplé à l’anémomètre installé sur une bouée, il indique en temps réel la vitesse du vent. L’orientation du vent, récupérée elle aussi via les bouées, s’affiche également en temps réel.

Suivi de plusieurs bateaux

Lorsque plusieurs bateaux naviguent en même temps, ils remontent tous leurs données en temps réel vers l’afficheur. Celui-ci les enregistre toutes sur la carte microSD et affiche le bateau sélectionné : il suffit d’appuyer sur un bouton du milieu de l’écran tactile pour passer d’un bateau à l’autre par rotation. En visualisant le nom de chaque bateau, on identifie immédiatement de quelle bateau il s’agit, aussi bien en direct que lors de l’analyse à froid.

Portée de la transmission

La principale limite du système tient à la transmission des données entre le bateau et l’afficheur. La communication s’effectue en wifi : la portée est bonne jusqu’à environ 80 mètres, puis se dégrade au-delà — ce qui reste suffisant dans la plupart des situations. Il s’agit par ailleurs d’un wifi simplifié qui se reconnecte immédiatement : en cas d’obstacle ou de distance trop importante, quelques données peuvent manquer ponctuellement, mais le système reprend tout seul. Si nécessaire, il est enfin possible d’ajouter un « répéteur » sur une bouée intermédiaire pour étendre la portée.

Pour aller plus loin, je vous recommande de consulter l’article consacré à l’afficheur de vitesse : vous y comprendrez où et comment sont centralisées les différentes données.

 

3 - Où trouver ce GPS de bateau ?

Ce dispositif, encore expérimental, est mis à disposition de la communauté en mode Open Source, sous GitHub, dans le repository OpenSailingRC-BoatGPS.

Vous trouverez sur le site quatre documents importants :

-        La liste du matériel à acheter sur le site M5Stack pour le GPS et pour l’afficheur. Merci, si possible, d’utiliser les liens d’affiliation. C’est le même prix pour vous, et cela nous aide pour le développement de nouveaux produits.

-        Les modalités de montage du GPS et de l’afficheur

Pour intégrer le GPS au sein de votre bateau, vous pouvez soit modéliser vous-même la solution, adaptée à votre bateau ou utiliser, si c’est pour un df95, la modélisation 3D que nous avons réalisée, intégrant un interrupteur magnétique. Pour le df95, le module GPS a été conçu pour s’intégrer dans la trappe du bateau, en remplacement du capot d’origine. L’installation reste ainsi simple et parfaitement adaptée à la structure existante. Vous pouvez acquérir le fichier 3D .stl, ainsi que sa notice d’impression, pour l'imprimer vous même, pour un montant très limité.

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Support GPS Bateau

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Si vous souhaitez de l’aide pour une modélisation spécifique pour un bateau, vous pouvez nous contacter.