WO2006008348A1 - Systeme et procede d’aide a la decision et utilisation d’un tel systeme pour l’aide a la navigation - Google Patents

Systeme et procede d’aide a la decision et utilisation d’un tel systeme pour l’aide a la navigation Download PDF

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WO2006008348A1
WO2006008348A1 PCT/FR2004/001558 FR2004001558W WO2006008348A1 WO 2006008348 A1 WO2006008348 A1 WO 2006008348A1 FR 2004001558 W FR2004001558 W FR 2004001558W WO 2006008348 A1 WO2006008348 A1 WO 2006008348A1
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user
environment
tactical
computer
information
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PCT/FR2004/001558
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Inventor
Dominique Barthel
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France Telecom
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    • G01C21/005—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 with correlation of navigation data from several sources, e.g. map or contour matching
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    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
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    • G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations
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    • G—PHYSICS
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    • G02B27/01—Head-up displays
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    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B9/00—Simulators for teaching or training purposes
    • G09B9/003—Simulators for teaching or training purposes for military purposes and tactics
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0179—Display position adjusting means not related to the information to be displayed
    • G02B2027/0187—Display position adjusting means not related to the information to be displayed slaved to motion of at least a part of the body of the user, e.g. head, eye

Definitions

  • the present invention relates to the field of the acquisition and visualization of information, in particular tactical information. It relates more particularly to a decision support system for acquiring and visualizing such tactical information.
  • a particularly interesting application of such a system relates to decision support for navigation during a sailing competition. It should be noted, however, that the invention generally applies to decision - making by acquisition and visualization of information, in particular tactical information, in other fields, military or civilian. , such as for guiding races and missions of intervention, maintenance or rescue, real or simulated, or in other sporting fields.
  • certain physical parameters related to the environment can be detected by means of various instruments, for example by means of a compass, a bearing compass, an inertial unit, a wind vane, a taximeter, a goniometer, viewfinders, ....
  • Some of these systems use a "head-up" display device to superimpose the information delivered by on-board instruments to the viewing of the environment as perceived by the user.
  • the information available to the user is only information provided by aircraft instruments, so that these systems are in fact only maneuvering or steering systems.
  • the systems according to the state of the art are only able to provide technical information such as information relating to the vehicle (engine rotation speed, engine temperature, ...) or information relating to its evolution in space (speed, position, altitude, ...) -
  • This is not tactical information allowing to provide real assistance to the user in the performance of an action or mission in a dynamic environment.
  • the object of the invention is therefore to overcome the disadvantages of systems of the state of the art.
  • It therefore relates to a decision support system comprising a computer, and a display device adapted to superimpose quantities from the computer to an environment perceived by a user.
  • the decision support system further includes means for generating tactical magnitudes related to the environment in which the user is located, which are connected to the computer for superimposing the tactical information on said perceived environment.
  • the display device is a "head-up" display device.
  • system further comprises means for measuring the orientation of the user 's head relative to the environment, which are connected to the computer, said computer comprising means for adapting said tactical magnitudes to function of the angular position of the user 's head.
  • these measuring means may comprise a digital compass fixed relative to the head of the user.
  • one or more gyrometers are used to measure the orientation of the head of the user.
  • the system comprises means for detecting the orientation of a vehicle in which the user is in relation to the environment.
  • a man / machine interface that can be manipulated by the user to directly input data to be displayed in the device is also used.
  • this man / machine interface may include means for direct input of tactical information.
  • the system further comprises means for establishing a link between the display device and a navigation unit embarked on board a vehicle in which the user is located.
  • These means may include a short-range radio link, including a connection "WiFi” or “Bluetooth”.
  • the invention also relates to a use of a system as defined above for navigational assistance during a sailing competition.
  • the invention finally relates to a method of decision support for the implementation of a system as defined above, characterized in that it comprises the steps of developing tactical quantities related to the environment in which the user is located and superposition of tactical information developed to the environment perceived by the user.
  • FIG 1 is a block diagram illustrating the general architecture of a decision support system according to the invention
  • FIG. 2 shows a first example of a "head-up" device for producing a system of FIG. 1;
  • FIGS. 3a and 3b illustrate another example of a "head-up" device for producing a system of FIG. 1;
  • FIG. 4 is an example of a human / machine interface that can be used for the direct input of tactical information
  • FIG. 5 shows an application of the decision support system according to the invention
  • FIG. 6 illustrates a view of the environment perceived by the user to which tactical information corresponding to the configuration of FIG. 5 is superimposed;
  • FIG. 7 shows a second configuration in which the system according to the invention can be used
  • FIG 8 is a view of the environment on which are superimposed tactical information corresponding to the configuration of Figure 7;
  • FIG 9 is a third configuration in which the system according to the invention is usable.
  • FIGS. 10 and 11 are views of the environment on which tactical information corresponding to the configuration of FIG. 9 is superimposed.
  • Figure 1 there is shown the general architecture of a decision support system according to the invention.
  • this system is intended to provide aids to navigation during a sailing competition.
  • the invention also applies to any other field in which tactical information must be presented to a user.
  • the system according to the invention is intended to add to a vision of the environment as perceived by the user, a set of symbols, graphics, marks or markers, either fixed and placed at the initiative of the user. user, or representative of tactical information developed continuously and in real time from measurements provided by sensors.
  • the system comprises a computer 10 receiving, as input, measurements of quantities related to the environment in which the user is located, which are delivered by sensors 12 From these measurements, the calculator 10 develops tactical magnitudes. After development, these quantities are supplied to a display device 14 connected to the user's head or to his vehicle, so that these information is superimposed on the real world view.
  • a display device made from a pair of spectacles will preferably be used. or a helmet, the device causing the display of tactical information on the spectacle lens or the visor of the helmet ( Figures 2, 3a and 3b).
  • Display devices of this type are marketed by the "Micro Vision” ® or “MicroOptical” ® Companies.
  • the system further comprises means 16 for detecting the orientation of the head.
  • these means 16 comprise a digital compass mounted on the head of the user, that is to say on his helmet or glasses.
  • one or more gyrometers 18 are used. In this case, the information coming from the compass and the gyrometers are merged at the level of the computer to quickly and accurately determine the orientation of the head.
  • other types of means for measuring the orientation of the head can also be used.
  • Another way of determining the orientation of the observer 's head in space is to determine it relative to the vehicle, on the one hand, and to determine the orientation of the vehicle in space. , on the other hand.
  • the system is provided with a man / machine interface 20 that can be used to directly enter tactical information for viewing on the computer image.
  • a "trackball” or “trackball” type interface linked to the wrist or jacket of the user is preferably used.
  • a wireless gyroscopic mouse or a touchscreen carried by the user, for example on one of his clothes, so as to be permanently accessible.
  • the decision support system communicates with the on-board computer 22 on board the vehicle in order to receive the information that this on-board computer 22 has.
  • the vectors of apparent wind and real wind, the instantaneous position, the vehicle movement vector, ... are thus recovered.
  • the link 24 between the computer 10 of the decision support system and the on-board computer 22 is preferably constituted by a short-range radio link, such as a "WiFi" or "Bluetooth” link.
  • a short-range radio link such as a "WiFi” or "Bluetooth” link.
  • a serial link similar to an RS232 serial link in order to transfer the navigation information in the form of ASCII characters, using a standardized interface whose navigation units are conventionally equipped.
  • a sailing competition in particular a competition that takes place on a tactical course, such as an Olympic regatta, consists of several distinct phases, namely, the pre-start phase, the wind-up phases. , and the wind bearing phases.
  • the tactician aboard a race boat must estimate and memorize a certain number of parameters, generally directions, to position his boat. in the favorable areas of the course and use the rules of the game to his advantage to beat his opponents.
  • a starting line L1 generally extends between a starting buoy B1 and a committee boat
  • the navigation aid system Based on the information from the sensors and the information provided by the onboard computer, the navigation aid system enables the navigator to visualize the main tactical information enabling him to maneuver his boat as best as possible. For example, the following information can be displayed superimposed on the real-world view: The orientation of the starting line L1,
  • FIG. 6 shows an exemplary image synthesized by means of a system according to the invention. In this figure, only a part of the tactical information has been included, for the sake of clarity.
  • a first faith line LF1 associated with a symbol S l indicating the direction of the starting buoy B l, a second faith line LF 2 associated with a symbol S 2 indicating the direction of the wind is recognized, superimposed on the real world view. real and histogram H of the previous directions of the real wind. Finally, an alidade A can be used to provide a graduated mark.
  • the tactician grasps a line of faith and adjusts it to each opponent of interest and can subsequently check the progress of his opponents simply by looking in their direction and comparing their relative position with their position. previous relative represented by the line of faith.
  • next course mark often not easily visible to the naked eye, because of its remoteness, the presence of reflections, its obstruction by competing boats or because of the presence of multiple course marks generating ambiguity, can be visualized. Otherwise, the orientation of the buoy in the wind seen from the committee boat can be visualized to give an idea of the asymmetry of the course to be made.
  • the following information can be provided to the navigator: current real wind direction and histogram of past directions; - upwind directions, port and starboard tack;
  • the tactician may have in his "head - up" vision device an adjustable Ml marker to follow the progress of an opponent, a line of faith LF3 indicating the course on the other tack, a line of faith LF4 indicating the real wind direction and a line of faith (not visible in Figure 8) indicating the direction of the next course mark to be bypassed.
  • a histogram H of the previous directions of the actual wind is also displayed as well as a graduated alidade A.
  • a histogram H gives indications as to the previous directions of the real wind, while an alidade A provides a graduated mark.
  • a line of faith LF8 indicates the direction of the real wind and a band B makes it possible to visualize an angular sector of wind to determine if close opponents create a bad wind to the progression of the boat .
  • the user has the opportunity to consult them without having to leave the perceived environment.
  • the data coming from the computer to be displayed is adjusted according to the rotation or position of the user's head. This is particularly the case of the direction or relative position information which must be adjusted according to the direction scanned by the user.

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Abstract

Ce système d’aide à la décision comprend un calculateur (10), un dispositif d’affichage (14) adapté pour superposer des grandeurs issues du calculateur à un environnement perçu par un utilisateur. Il comporte, en outre, des moyens (12) d’élaboration de grandeurs tactiques liées à l’environnement dans lequel se situe l’utilisateur, raccordés au calculateur (10) pour superposer les informations tactiques audit environnement perçu.

Description

Système et procédé d'aide à la décision et utilisation d'un tel système pour l'aide à la navigation.
La présente invention concerne le domaine de l' acquisition et de la visualisation d' informations, en particulier d'informations tactiques. Elle se rapporte plus particulièrement à un système d' aide à la décision permettant l' acquisition et la visualisation de telles informations tactiques.
Une application particulièrement intéressante d' un tel système concerne l' aide à la prise de décision pour la navigation au cours d'une compétition de voile. On notera, néanmoins, que l' invention s' applique, de manière générale, à l' aide à la prise de décision par acquisition et visualisation d' informations, en particulier d'informations tactiques, dans d' autres domaines, militaires ou civils, tels que pour des courses d' orientation et des missions d'interventions, de maintien de l'ordre ou de secours, réelles ou simulées, ou dans d' autres domaines sportifs.
En effet, de nombreuses activités de plein air ou d'intérieur, ludiques ou professionnelles, qui requièrent un déplacement dans un environnement, présentent des contraintes qui sont liées à la nature de l' environnement, à la présence de partenaires ou adversaires dans l' environnement, et à la nature du véhicule éventuellement utilisé.
C' est dans ce cadre qu'il est souhaitable de disposer d'informations d' aide à la décision. Ces informations doivent être aisément consultables.
En effet, certains paramètres physiques liés à l'environnement peuvent être relevés au moyen de divers instruments, par exemple au moyen d' une boussole, d' un compas de relèvement, d' une centrale inertielle, d' une girouette, d'un taximètre, d' un goniomètre, de viseurs, ... .
Cependant, leur usage présente un certain nombre d' inconvénients liés essentiellement au fait qu' il est nécessaire de quitter de vue l'environnement pour pouvoir les consulter. En outre, les données mesurées délivrées par ces instruments doivent généralement être traitées, par calcul mental, écrit ou électronique, puis être reportées sur l' environnement au moyen d' autres instruments. Par exemple, dans le domaine de la navigation, un compas de relèvement doit être utilisé pour identifier à l'horizon une direction calculée.
Enfin, l' acquisition de ces informations est séquentielle et intermittente. Ainsi, l' usage des instruments utilisés à ce jour pour connaître la valeur de paramètres physiques liés à l' environnement engendre une perte d' attention de la part de l' utilisateur, une surcharge cognitive due à la manipulation successive et répétée des éléments d' informations et donc, finalement, une perte d' efficacité.
Dans l' état de la technique, on connaît divers systèmes d' aide à la décision développés de manière à pallier cet inconvénient, et permettant ainsi de présenter à un utilisateur des informations pour lui fournir une assistance, par exemple une assistance au pilotage ou à la manœuvre d' un véhicule.
Certains de ces systèmes utilisent un dispositif d' affichage « tête haute » pour superposer les informations délivrées par des instruments de bord à la visualisation de l' environnement telle que perçue par l'utilisateur.
On pourra, à cet égard, se référer au document US 6 161 062 qui décrit l' affichage dans un dispositif de vision d'informations permettant de fournir une assistance à la manœuvre du véhicule. II est également connu de projeter sur une visière de casque ou sur un verre de lunettes des informations issues d' une centrale de navigation du bateau, telles que la vitesse du bateau, la force du vent, ... , permettant à un skipper de manœuvrer un voilier de course.
Selon l' état de la technique, les informations dont dispose l ' utilisateur ne sont que des informations fournies par des instruments de bord, de sorte que ces systèmes ne constituent en fait que des systèmes d' aide à la manœuvre ou au pilotage. En effet, les systèmes selon l'état de la technique ne sont en mesure que de fournir des informations techniques telles que des informations relatives au véhicule (vitesse de rotation du moteur, température du moteur, ...) ou des informations relatives à son évolution dans l'espace (vitesse, position, altitude, ... )- Il ne s' agit pas d' informations tactiques permettant de fournir une réelle assistance à l' utilisateur dans l' accomplissement d' une action ou d' une mission dans un environnement dynamique.
Le but de l' invention est donc de pallier les inconvénients des systèmes de l'état de la technique.
Elle a donc pour objet un système d' aide à la décision comprenant un calculateur, et un dispositif d' affichage adapté pour superposer des grandeurs issues du calculateur à un environnement perçu par un utilisateur.
Ce système d' aide à la décision comporte en outre des moyens d' élaboration de grandeurs tactiques liées à l' environnement dans lequel se situe l' utilisateur, qui sont raccordés au calculateur pour superposer les informations tactiques audit environnement perçu.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif d' affichage est un dispositif d' affichage « tête haute ».
Dans un mode de réalisation, le système comporte en outre des moyens de mesure de l' orientation de la tête de l' utilisateur par rapport à l'environnement, qui sont raccordés au calculateur, ledit calculateur comportant des moyens pour adapter lesdites grandeurs tactiques en fonction de la position angulaire de la tête de l' utilisateur.
Dans ce cas, par exemple, ces moyens de mesure peuvent comporter une boussole numérique fixe par rapport à la tête de l' utilisateur.
En complément ou en variante, un ou plusieurs gyromètres sont utilisés pour mesurer l' orientation de la tête de l' utilisateur.
Dans un mode de mise en œuvre particulier, le système comporte des moyens de détection de l' orientation d' un véhicule dans lequel se situe l' utilisateur par rapport à l' environnement.
Selon une autre caractéristique de l' invention, on utilise en outre une interface homme/machine manipulable par l'utilisateur pour saisir directement des données pour être affichées dans le dispositif d' affichage. Ainsi, cette interface homme/machine peut comporter des moyens de saisie directe des informations tactiques.
Selon un mode de réalisation particulier, le système comporte en outre des moyens pour établir une liaison entre le dispositif d' affichage et une centrale de navigation embarquée à bord d' un véhicule dans lequel se situe l' utilisateur.
Ces moyens peuvent comporter une liaison radio à courte portée, notamment une liaison « WiFi » ou « Bluetooth ».
En variante, on peut également utiliser une liaison série. L'invention a également pour objet une utilisation d' un système tel que défini ci-dessus pour l' aide à la navigati on au cours d' une compétition de voile.
L'invention a enfin pour objet un procédé d' aide à la décision pour la mise en œuvre d'un système tel que défini ci-dessus, caractérisé en ce qu' il comprend les étapes d' élaboration de grandeurs tactiques liées à l'environnement dans lequel se situe l' utilisateur et de superposition des informations tactiques élaborées à l' environnement perçu par l' utilisateur.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
-la figure 1 est un schéma synoptique illustrant l' architecture générale d' un système d' aide à la décision conforme à l' invention ; -la figure 2 montre un premier exemple de dispositif « tête haute » pour la réalisation d' un système de la figure 1 ;
-les figures 3a et 3b illustrent un autre exemple d' un dispositif « tête haute » pour la réalisation d'un système de la figure 1 ;
-la figure 4 est un exemple d' interface homme/machine utilisable pour la saisie directe d' informations tactiques ;
-la figure 5 montre une application du système d' aide à la décision conforme à l'invention ; -la figure 6 illustre une vue de l' environnement perçu par l' utilisateur à laquelle sont superposées des informations tactiques correspondant à la configuration de la figure 5 ;
-la figure 7 montre une deuxième configuration dans laquelle le système selon l'invention peut être utilisé ;
-la figure 8 est une vue de l' environnement à laquelle sont superposées des informations tactiques correspondant à la configuration de la figure 7 ;
-la figure 9 est une troisième configuration dans laquelle le système selon l'invention est utilisable ; et
-les figures 10 et 11 sont des vues de l ' environnement auxquelles sont superposées des informations tactiques correspondant à la configuration de la figure 9.
Sur la figure 1 , on a représenté l' architecture générale d' un système d' aide à la décision conforme à l' invention.
Dans l' application envisagée, ce système est destiné à fournir une aide à la navigation au cours d' une compétition de voile.
Cependant, l' invention s' applique également à tout autre domaine dans lequel des informations tactiques doivent être présentées à un utilisateur.
En effet, le système selon l'invention est destiné à ajouter à une vision de l' environnement telle que perçue par l'utilisateur, un ensemble de symboles, graphismes, repères ou marqueurs, soit fixes et placés à l' initiative de l' utilisateur, soit représentant des informations tactiques élaborées en continu et en temps réel à partir de mesures fournies par des capteurs.
Ainsi, comme on le voit sur la figure 1 , le système selon l' invention comporte un calculateur 10 recevant, en entrée, des mesures de grandeurs liées à l'environnement dans lequel se situe l' utilisateur, qui sont délivrées par des capteurs 12. A partir de ces mesures, le calculateur 10 élabore des grandeurs tactiques. Après élaboration, ces grandeurs sont fournies à un dispositif d' affichage 14 lié à la tête de l' utilisateur ou à son véhicule, de sorte que ces informations soient affichées en superposition de la vision du monde réel.
Divers types de dispositifs d' affichage peuvent être utilisés à cet effet. Dans le cadre de l' application envisagée, selon laquelle le système est destiné à fournir une aide à la navigation pour un skipper de voilier de course, on utilisera, de préférence, un dispositif d'affichage élaboré à partir d' une paire de lunettes ou d' un casque, le dispositif provoquant l' affichage des informations tactiques sur le verre de lunettes ou sur la visière du casque (figures 2, 3a et 3b).
Toutefois, en variante, pour d' autres applications, il est également possible d' afficher les informations sur d' autres supports, par exemple sur un pare-brise de véhicule automobile ou d' aéronef.
Des dispositifs d' affichage de ce type sont commercialisés par les Sociétés « Micro Vision »® ou « MicroOptical »®.
Dans le but de superposer correctement les informations tactiques à la vision de l' environnement perçue par l' utilisateur, le système comporte en outre des moyens 16 de détection de l ' orientation de la tête. Par exemple, ces moyens 16 comportent une boussole numérique montée sur la tête de l' utilisateur, c' est-à-dire sur son casque ou ses lunettes. Pour une meilleure stabilisation de l' image de synthèse par rapport au monde réel, on utilise un ou plusieurs gyromètres 18. Dans ce cas, les informations issues de la boussole et des gyromètres sont fusionnées au niveau du calculateur pour déterminer rapidement et précisément l' orientation de la tête. Bien entendu, d' autres types de moyens de mesure de l'orientation de la tête peuvent également être utilisés.
Pour d' autres applications, une autre manière de déterminer l' orientation de la tête de l' observateur dans l'espace est de la déterminer relativement au véhicule, d' une part, et de déterminer l' orientation du véhicule dans l' espace, d' autre part. Dans le cas particulier d' un véhicule avec pare-brise, il convient simplement de fixer la position de la tête de l' utilisateur dans le véhicule, et de déterminer l' orientation du véhicule dans l' espace. Enfin, le système est pourvu d' une interface homme/machine 20 utilisable pour saisir directement des informations tactiques pour les visualiser sur l' image de synthèse.
Diverses interfaces peuvent être utilisées à cet égard. Cependant, comme on le voit sur la figure 4, on utilise de préférence une interface de type « boule de commande » ou «Trackball » liée au poignet ou à la veste de l' utilisateur. On pourrait également utiliser, en variante, une souris gyroscopique sans fil ou une dalle tactile portée par l' utilisateur, par exemple sur l ' un de ses vêtements, de manière à être en permanence accessible.
Enfin, comme on le voit sur la figure 1 , le système d' aide à la décision selon l'invention communique avec le calculateur de bord 22 embarqué à bord du véhicule afin de recevoir les informations dont ce calculateur de bord 22 dispose. Par exemple, sur un bateau, les vecteurs de vent apparent et de vent réel, la position instantanée, le vecteur mouvement du véhicule, ...sont ainsi récupérés.
La liaison 24 entre le calculateur 10 du système d' aide à la décision et le calculateur de bord 22 est de préférence constituée par une liaison radio à courte portée, telle qu' une liaison « WiFi » ou « Bluetooth ». On pourrait également utiliser une liaison série semblable à une liaison série RS232, afin de transférer les informations de navigation sous forme de caractères ASCII, en utilisant une interface normalisée dont les centrales de navigation sont classiquement équipées. On va maintenant décrire, en référence aux figures 5 et 6, un premier exemple d'utilisation du système selon l' invention dans une compétition de voile.
Comme on le sait, une compétition de voile, en particulier une compétition qui se déroule sur un parcours tactique, comme une régate olympique, se compose de plusieurs phases distinctes, à savoir, la phase d' avant départ, les phases de remontée au vent, et les phases de vent portant. Dans chacune de ces phases, le tacticien à bord d' un bateau de course doit estimer et mémoriser un certain nombre de paramètres, en général des directions, pour positionner son bateau dans les zones favorables du parcours et utiliser les règles du jeu à son avantage pour battre ses adversaires.
Comme on le voit sur la figure 5, dans la phase d' avant départ, les zones favorables du parcours dans lesquelles il convient de rester sont délimitées par des lignes connues sous l' appellation de « route directe sur la marque » ou « layline » , qui constituent des lignes imaginaires qui passent par une marque à contourner et qui forment l' angle de près avec le vent local.
Comme on le voit sur la figure 5, une ligne de départ Ll s' étend généralement entre une bouée de départ B l et un bateau comité
BATcom et est la plupart du temps positionnée approximativement perpendiculairement au vent réel V. Le départ s' effectue donc en remontant au vent, ou « près ». Au cours de cette phase d' avant départ, il convient de se rapprocher le plus possible de la ligne de départ, au vent, tout en maintenant le voilier à l'intérieur des routes directes ou
« layline » bâbord et tribord, respectivement L2 et L3. En effet, un bateau qui est positionné en dehors de ces lignes ne pourra pas prendre le départ sans plusieurs virements de bord, car il ne peut remonter plus au vent que cet angle. A partir des informations issues des capteurs et des informations délivrées par le calculateur de bord, le système d' aide à la navigation permet au navigateur de visualiser les principales informations tactiques lui permettant de manœuvrer au mieux son bateau. Par exemple, les informations suivantes peuvent être affichées de manière superposées à la vision du monde réel : L' orientation de la ligne de départ Ll ,
- L' orientation de la route directe bâbord L2,
- L' orientation de la route directe tribord L3, - L' orientation du vent réel actuel et l' histogramme des directions passées,
- La direction de la bouée de départ,
La direction du bateau comité BATcom, et
La direction de la première bouée au vent B2. En ce qui concerne les informations liées à la position des diverses marques de parcours, il est possible, au cours d'une phase de reconnaissance préalable, d' acquérir les coordonnées de ces marques en utilisant un système de positionnement global ou GPS embarqué à bord du bateau et de mémoriser les coordonnées de chaque marque lors du passage du bateau à proximité de cette marque. Les autres informations sont, soit directement issues des capteurs dont est pourvu le bateau, soit calculées à partir de la position mesurée des marques de parcours. On a représenté, sur la figure 6, un exemple d'image synthétisée au moyen d'un système selon l' invention. Sur cette figure, seule une partie des informations tactiques a été reprise, par souci de clarté. On reconnaît, superposés à la vision du monde réel, une première ligne de foi LFl associée à un symbole S l indiquant la direction de la bouée de départ B l , une deuxième ligne de foi LF2 associée à un symbole S2 indiquant la direction du vent réel et un histogramme H des directions antérieures du vent réel. Enfin, une alidade A peut être utilisée pour fournir un repère gradué.
En se référant maintenant à la figure 7, dans un bord de près, c' est-à-dire au cours d'une phase de remontée au vent jusqu' à une bouée au vent B2, les compétiteurs remontent au vent en tirant des bords vers la bouée B2 qui placée au vent de la ligne de départ Ll . Si le vent est stable en direction, et en faisant abstraction des courants non uniformes, tous les trajets possibles depuis l' angle délimité par les routes directes bâbord et tribord L2, L3 et la ligne de départ Ll sont équivalents. Par contre, tout trajet qui sort de ce triangle correspond à un excès de distance. En outre, si le vent oscille en direction ou tourne franchement, le cadre défini par les routes directes L2 et L3 suit ces oscillations. L' un des bords doit alors être choisi de préférence. De même, alors que le voilier tire des bords pour progresser vers la bouée
B2, il est important de virer au moment où une zone de vent non perturbée s' ouvre selon l' autre amure. Il est donc nécessaire de savoir, en regardant le plan d' eau, d' où vient le vent réel actuel, dans quelle phase des oscillations du vent on se trouve actuellement, et quelle est la direction dans laquelle ira le bateau après un virement de bord.
Par ailleurs, il est également important de suivre la progression des adversaires pour déterminer s'ils sont dans un endroit plus favorable du plan d' eau ou pour déterminer si l' on fait route de rencontre avec eux ou encore si l' on croise devant ou derrière eux.
L' adversaire sur le même bord fait une meilleure route si son relèvement augmente (tribord amure) ou diminue (bâbord amure). On fait route de rencontre avec un autre navire si son relèvement est constant. Il est donc intéressant de mémoriser les relèvements vers ses adversaires, ce qui se fait traditionnellement avec un compas de relèvement, un papier et un crayon.
Au contraire, grâce à l'invention, le tacticien saisit une ligne de foi et l' ajuste sur chaque adversaire d'intérêt et peut ultérieurement vérifier la progression de ses adversaires simplement en regardant dans leur direction et en comparant leur position relative avec leur position relative précédente représentées par la ligne de foi .
La direction de la prochaine marque de parcours, souvent peu visible à l' œil nu, en raison de son éloignement, de la présence de reflets, de son obstruction par des bateaux concurrents ou en raison de la présence de multiples marques de parcours engendrant une ambiguïté, peut être visualisée. A défaut, l' orientation de la bouée au vent vue depuis le bateau comité peut être visualisée pour donner une idée de la dissymétrie du parcours à effectuer. Ainsi, en référence à la figure 8, au cours de cette phase de la compétition, les informations suivantes peuvent être fournies au navigateur : orientation du vent réel actuel et histogramme des directions passées ; - directions de progression au près, bâbord et tribord amure ;
- lignes de foi débrayables et ajustables pour suivre la progression des adversaires ;
- orientation générale du parcours (direction de la marque depuis le bateau comité) ; et - direction réelle actualisée de la prochaine marque de parcours.
Aussi, le tacticien pourra avoir dans son dispositif de vision « tête haute » un marqueur Ml ajustable destiné à suivre la progression d' un adversaire, une ligne de foi LF3 indiquant le cap sur l' autre amure, une ligne de foi LF4 indiquant la direction du vent réel et une ligne de foi (non visible sur la figure 8) indiquant la direction de la prochaine marque de parcours à contourner. Un histogramme H des directions antérieures du vent réel est également affiché de même qu' une alidade graduée A.
Enfin, en référence aux figures 9 à 11 , dans la phase de portant, les voiliers redescendent le plan d' eau vers une bouée B3 « sous le vent » . Au cours de cette phase, il existe un angle optimal de descente sous le vent dit « de meilleure vitesse sous le vent » ou « meilleure VMG » qui dépend de la nature du voilier et de la force du vent. Ainsi, le tacticien voudra connaître et visualiser cette direction. Celle-ci définit également des « laylines » ou routes directes à la marque L2et L3 issues de la bouée sous le vent, qui forment le cadre de jeu. Tout trajet qui sort de ce cadre induit une distance excédentaire.
De manière similaire au bord de près, les informations tactiques suivantes sont présentées à l ' utilisateur, de manière superposée à la vision du monde réel :
- L' orientation du vent réel actuel, et histogramme des orientations antérieures ;
- Les directions de meilleure vitesse (en fonction de la force du vent sur tribord et bâbord amure) ;
Des lignes de foi débrayables et ajustables pour suivre la progression des adversaires ; - L' orientation générale du parcours (direction de la marque depuis le bateau comité) ; et
La direction réelle actualisée de la prochaine marque de parcours. Ainsi, en référence à la figure 10 qui illustre l' environnement perçu par le skipper du voilier à l' avant du bateau, le tacticien perçoit une ligne de foi LF5 associée à un symbole indiquant la direction de la meilleure vitesse sur l' autre amure, une ligne de foi LF6 associée à un symbole indiquant la direction de la prochaine marque de parcours à contourner, et une ligne de foi LF7 associée à un symbole indiquant la direction du vent réel.
Un histogramme H fournit des indications quant aux directions antérieures du vent réel, tandis qu' une alidade A fournit un repère gradué. Vers l' arrière du voilier (figure 11 ), une ligne de foi LF8 indique la direction du vent réel et une bande B permet de visualiser un secteur angulaire de dévent afin de déterminer si des adversaires proches créent un dévent néfaste à la progression du bateau.
Dans les différents modes de ralisation décrit des information tactiques élaborées par un calculateur à partir d' informations issues de capteurs où constituées par les données délivrées par les capteurs ou encore entrée directement par l' utilisateur sont affichées sur une visière, un écran, un verre de lunette de manière telle que l'image projetée se forme à l' infini. L'utilisateur a ainsi la possibilité de les consulter sans avoir à quitter de vue l' environnement perçu. En outre grâce à l' utilisation d' une boussole numérique couplée le cas échéant à un ou plusieurs gyromètres, les données issues du calculateur pour être affichées sont ajustées en fonction de la rotation ou de la position de la tête de l'utilisateur. Tel est en particulier le cas des informations de direction ou de position relative qui doivent être ajustée en fonction de la direction scrutée par l' utilisateur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système d' aide à la décision comprenant un calculateur (10), et un dispositif d' affichage (14) adapté pour superposer des grandeurs issues du calculateur à un environnement perçu par un utilisateur, caractérisé en ce qu' il comporte en outre des moyens (12) d' élaboration de grandeurs tactiques liées à l' environnement dans lequel se situe l' utilisateur, qui sont raccordés au calculateur pour superposer les informations tactiques audit environnement perçu.
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d' affichage (14) est un dispositif d' affichage « tête haute ».
3. Système selon l ' une des revendications 1 et 2 , caractérisé en ce qu' il comporte en outre des moyens ( 16) de mesure de l' orientation de la tête de l' utilisateur par rapport à l 'environnement, qui sont raccordés au calculateur (10), ledit calculateur comportant des moyens pour adapter lesdites grandeurs tactiques en fonction de la position angulaire de la tête de l' utilisateur.
4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens (16) de mesure comportent une boussole numérique fixe par rapport à la tête de l' utilisateur.
5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens (16) de mesure comportent un ou plusieurs gyromètres (18).
6. Système selon l' une quelconque des revendication 1 à 5, caractérisé en ce qu' il comporte des moyens de détection de l' orientation d' un véhicule dans lequel se situe l' utilisateur par rapport à l ' environnement.
7. Système selon l ' une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu' il comprend une interface homme/machine (20) manipulable par l'utilisateur pour saisir directement des données pour être affichées dans le dispositif d' affichage.
8. Système selon la revendication 7, caractérisé en ce que l 'interface homme/machine (20) comporte des moyens de sai sie directe des informations tactiques.
9. Système selon l' une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (24) pour établir une liaison entre le dispositif d' affichage et une centrale (22) de navigation embarquée à bord d' un véhicule dans lequel se situe l' utilisateur.
10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens (24) comportent une liaison radio à courte portée, notamment une liaison « WiFi » ou « Bluetooth ».
1 1. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens (24) comportent une liaison série.
12. Utilisation d' un système selon l' une quelconque des revendications 1 à 11 pour l' aide à la navigation au cours d'une compétition de voile.
13. Procédé d' aide à la décision pour la mi se en œuvre d' un système selon l 'une quelconque des revendications 1 à 11 , caractérisé en ce qu' il comprend les étapes d'élaboration de grandeurs tactiques liées à l'environnement dans lequel se situe l' utilisateur et de superposition des informations tactiques élaborées à l'environnement perçu par l'utilisateur.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US20030132860A1 (en) * 2001-09-21 2003-07-17 Honeywell International, Inc. Interface for visual cueing and control for tactical flightpath management

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