BlueNav - Jumeau numérique bateau autonome
Contexte
BlueNav conçoit des systèmes de propulsion électrique pour bateaux, incluant une suite logicielle Smart Navigation couvrant l'ancre virtuelle, le maintien dynamique de position (DPS) et l'autopilote. Dans le cadre d'un appel à projets de Voies Navigables de France, BlueNav développait le BlueBoat, un navire de 12 tonnes destiné à la navigation autonome sur voies fluviales. Le problème : les algorithmes de navigation et de positionnement dynamique ne pouvaient pas attendre la disponibilité du navire physique pour être testés. BlueNav a fait appel à l'équipe Systèmes Cyber-Physiques du CATIE pour construire un environnement de simulation permettant de travailler en amont. J'ai été l'ingénieur principal en charge de ce développement, mené du 15 juillet au 15 décembre 2023.
Ce que j'ai construit
Produire un environnement suffisamment fidèle pour que ses résultats servent à valider de vrais algorithmes, et pas seulement à une démonstration visuelle.
J'ai développé l'environnement de simulation en trois axes indépendants :
- Modèle du navire
- Environnement fluvial
- Suite de capteurs
La modélisation physique du navire en URDF, construite à partir des plans fournis par BlueNav, reproduit la géométrie et les propriétés dynamiques de l'embarcation. Le simulateur permet de choisir le bateau au lancement : un collègue y a ajouté un second modèle de bateau, le Spirit.
La simulation de l'environnement fluvial couvre les vagues, le vent et les courants, avec des paramètres configurables pour mettre les algorithmes face à des conditions représentatives du terrain d'opération de BlueNav.
J'ai intégré la suite de capteurs embarqués en simulation : GPS, IMU, caméra thermique et LiDAR. Chaque capteur est paramétré pour produire des données proches du matériel réel, bruit et dérives inclus : c'est ce niveau de fidélité qui rend la simulation utile pour valider des algorithmes de fusion de données.
J'ai également mis en place l'infrastructure Docker qui encapsule toute la pile logicielle (ROS 2 Humble, Gazebo, dépendances propriétaires), pour que l'environnement se lance à l'identique d'un poste à l'autre, ainsi que les ponts ROS-Gazebo qui permettent aux équipes BlueNav de brancher leur code de navigation sans modifier leur interface logicielle.
Résultats
Les algorithmes de navigation, de maintien de cap et de positionnement dynamique ont pu être validés avant la mise à disposition du navire physique, avec un gain de temps significatif sur le prototypage et la validation. L'environnement a été adopté par les équipes R&D de BlueNav comme outil de test et de validation pérenne.