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Description

  • cours - matière potentielle : du projet
  • revision - matière potentielle : la littérature pertinente sur le sujet des designs et des performances des bouées dérivantes
26/09/2011 Fonds des nouvelles initiatives SAR (FNl) Rapport sommaire final 2010-11 TITRE: Une bouée repère électronique émettant sa propre position (SLDMB) avec télémesure satellite Iridium NUMÉRO DE PROJET / FNI ID : 2007010 Rapport contractuel C-CORE _R-11-004-660 SOMMAIRE FINANCIER : Coût réel actuel : $986,649.00 De FNI : $892,854.00 (91%) D'autres sources : $93,795.00 (9%) FNI Autres sources FY 08/09: $ 92,666.00 $ 0.00 FY 09/10: $ 564,329.00 $ 0.00 FY 10/11: $ 235,859.00
  • bouée
  • données des sldmb
  • sldmb
  • production de cartes sur les courants de surface en formats netcdf
  • programme de test environnemental comprenant la pression
  • révision de la littérature pertinente sur le sujet des designs et des performances des bouées dérivantes
  • codes
  • code
  • positions
  • position

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26/09/2011
Fonds des nouvelles initiatives SAR (FNl)
Rapport sommaire final
2010-11

TITRE: Une bouée repère électronique émettant sa propre position (SLDMB)
avec télémesure satellite Iridium

NUMÉRO DE 2007010
Rapport contractuel C-CORE #R-11-004-660 PROJET / FNI ID :

Coût réel actuel : $986,649.00 SOMMAIRE
De FNI : $892,854.00 (91%) FINANCIER :
D'autres sources : $93,795.00 (9%)

FNI Autres sources
FY 08/09: $ 92,666.00 $ 0.00
FY 09/10: $ 564,329.00
FY 10/11: $ 235,859.00 $ 93,795.00


Les services de recherche et de sauvetage (SAR) tels que la Garde côtière DESCRIPTION DU
canadienne (GCC) utilisent des bouées repère électroniques émettant leur PROJET :
propre position (SLDMB) déployables par vaisseau ou par aéronef afin d'aider
à prédire la dérive d'objets SAR et de réduire le temps et les efforts de
recherche. La SLDMB accomplit cela en imitant un objet dans l’eau et en
communiquant sa position grâce au SPG, par satellite, vers un logiciel de
planification d’un centre de coordination de sauvetage.
Les SLDMB avaient, autrefois, deux défauts principaux :
1. une confiance dans le système satellite ARGOS pour la télémétrie des
données résultant en latences longues et variables avant l'arrivée des
messages et
2. les SLDMB approuvées pour utilisation au Canada sont configurées
afin d'interpréter les composants du courant d'eau total (TWC) et la
dérive due au vent en tant qu'agrégat, tandis que les modèles de dérive
SAR de la GCC sont plus précises lorsqu'elles ne tiennent compte que
des TWC.
Ce projet a pris en considération le développement d'une nouvelle génération
de SLDMB dans une configuration de TWC avec communications satellite
Iridium à basse latence. Qui plus est, cette bouée serait physiquement limitée
au facteur de forme ‘‘A’’ afin de faciliter sa compatibilité avec les systèmes de
lancement à bord des vaisseaux de la GCC et les appareils aéroportés du
Département de la défense nationale (DDN)
Ce projet d'une durée de 28 mois s'est achevé en mars 2011. C-CORE n'a pas
développé de matériel mais a plutôt sollicité la participation de fabricants afin
qu'ils développent et construisent des prototypes que C-CORE aura testés,
indépendamment et sans parti pris. La GCC s'est aussi aperçu du besoin d'une
application Web pour s'occuper de l'aspect opérationnel de la nouvelle 26/09/2011
génération de SLDMB. Ayant la capacité de développer ce matériel, C-CORE
a entrepris ce projet produisant un produit fonctionnel avant la fin du projet.

OBJECTIFS DE LA Les objectifs, tels que définis dans le projet initial, ont été amendés durant le
PROPOSITION : projet, sous l'autorité et la direction de l'autorité technique du projet. Cet
amendement a remplacé tous les efforts associés aux caractéristiques de dérive
(p. ex., les études de slip) avec le développement d'une application Web
(SLDMB WAS), apportant un soutien technique opérationnel pour la nouvelle
génération de SLDMB. Les objectifs de projet décrits ci-dessous sont ceux qui
sont visés par cet amendement.
1. Initier une étude littéraire des modèles de dérive pertinents afin d'aider
à identifier les designs applicables et afin de déterminer ceux qui
seraient le plus appropriés pour la représentation TWC dans cette
application spécifique.
2. Identifier au moins deux designs SLDMB, préférablement de deux
fabricants différents, pour la phase de tests.
3. Initier un programme de développement de SLDMB qui produirait un
nouveau design de SLDMB dans l'intention d'intégrer une capacité de
dérive TWC et une communication satellite bilatérale dans un format
similaire ou plus petit qu'un format de taille ''A''.
4. Obtenir de la part des sous-contractants de fabrication une quantité de
prototypes d'ingénierie, plus de cinq pour chaque design, construits de
façon à faciliter les tests environnementaux, les essais de largage par
les airs et une démonstration de déploiements et de tests à partir des
vaisseaux.
5. Enquêter sur les systèmes ou développer des modules de logiciels qui
offriraient un soutien opérationnel pour la nouvelle génération de
SLDMB, comme suit :
i. CANSARP Module de pré-chargement : CANSARP a déjà
recueilli les données SLDMB d'ARGOS; un module de pré-
chargement sera implanté afin d'offrir une compatibilité avec
les messages Iridium livrés par la prochaine génération de
SLDMB.
ii. Interface Web : Une interface Web sera développée afin
d'offrir un mappage des coordonnées SLDMB et un historique
des positions correspondantes. Sachant qu'Iridium permet la
communication bilatérale, l'interface Web fournira aussi un
programme utilitaire de commande sur la bouée (p. ex.,
l'option de la mettre hors service).
iii. Mappage du courant de surface : Une enquête concernant les
modèles existants de conversion des données de position des
SLDMB en champs de courant vectoriels sera initiée. Une
enquête élargie sur l'implantation de tels modèles au sens
opérationnel sera aussi initiée. Toute implantation sera
contingente aux résultats de l'enquête. 26/09/2011
iv. Prévision et rétrospection des positions : Une enquête sera
initiée au sujet des pratiques actuelles de prévision et de
rétrospection des positions des SLDMB en se fiant aux séries
de temps disponibles des données de position réelles. Nous
recommanderons les façons d'améliorer et d'automatiser de
telles pratiques d'après le contexte des logiciels
d'environnement des SLDMB. Toute implantation sera
contingente aux résultats de l'enquête.
v. Données haute résolution CANSARP : CANSARP a de la
difficulté à accepter les données d'exploitation haute
résolution actuelles. Une enquête sur les façons d'améliorer
CANSARP dans ce domaine sera étudiée et des
recommandations seront faites pour des mises à jour
pertinentes. Toute implantation sera contingente aux résultats
de l'enquête.
6. Initier un programme de test environnemental comprenant la pression,
la température, la vibration, l'accélération et autres tests tels
qu'identifiés.
7. Initier un programme d'essai de déploiement naval avec les prototypes
d'ingénierie.
8. Initier un programme d'ent aéroporté avec les
prototypes d'ingénierie.
9. Recommander un entrepreneur de choix pour une collaboration future
pour la fabrication de la prochaine génération de SLDMB telle que
défini dans ce projet.

Les résultats obtenus concernant les objectifs énumérés dans la section INCIDENCES /
précédente sont décrits ci-dessous. Dans tous les cas, les bénéfices des parties AVANTAGES :
intéressées par les SLDMB sont décrits. Les recommandations mentionnées
dans l'objectif 9 sont différées à la section d'évaluation de ce rapport.
Recherche de littérature 
La recherche de littérature a inclus une révision de la littérature pertinente sur
le sujet des designs et des performances des bouées dérivantes, complémentée
par des réunions avec des chercheurs clé, des représentants gouvernementaux
canadiens et américains, les fabricants afin d'évaluer la technologie de pointe
des bouées dérivantes et de s'entendre le modèle de bouée dérivante le plus
approprié aux opérations SAR. La littérature pertinente se retrouve dans la
section de référence bibliographique de ce rapport. Cette recherche a présenté
deux modèles pertinents de bouée dérivante – la bouée Code (ou Drifter) et le
Tri-Star. Le modèle de bouée dérivante Drifter a déjà été utilisé par les
générations antérieures de SLDMB; toutefois, le Tri-Star n'a été étudié qu'en
courant de surface. Les designs du Code et du Tri-Star sont décrits au
Schéma 1.
La bouée dérivante Code se compose de quatre girouettes orthogonales
suspendues verticalement dans l'eau - chaque girouette est suspendue par un
flotteur de surface et liée à une structure tubulaire au centre de l'assemblage. 26/09/2011
On retrouve normalement à l'intérieur de la structure tubulaire les éléments
électroniques et les piles et, si nécessaire, une antenne peut être déployée à une
certaine hauteur hors de l'eau L'assemblage du Tri-Star se compose de huit
girouettes orthogonales formant huit pyramides triangulaires suspendues
depuis la surface par une attache unique à un flotteur de surface. On retrouve
normalement à l'intérieur du flotteur de surface les éléments électroniques et
les piles et, si nécessaire, une antenne peut être fixée dessus ou à tout endroit
sur le flotteur. Les caractéristiques uniques du flotteur sont : des sections de
girouettes horizontales; et une attache unique.

Code Drifter Tri-Star Drifter
Schéma 1: Types de bouées dérivantes

La recherche nous a aussi amené à mieux comprendre les méthodes utilisées
par la communauté scientifique afin qu'elle puisse comprendre comment les
différents types de bouées dérivantes parviennent à suivre de façon similaire
les courants dans lesquels elles sont déployées. Ces méthodes caractérisent le
glissement, défini comme étant la différence entre le courant actuel dans la
couche considérée et la vélocité de la bouée observée
Bénéfices provisoires :
• On a identifié une alternative à la bouée dérivante Code en tant que
SLDMB; et
• Des voies de communication ont été établies entre C-CORE et les
parties intéressées de la United States Coast Guard (la garde côtière
des États-Unis), les autorités scientifiques et le Gouvernement du 26/09/2011
Canada (GCC et le DDN).
Identification des fabricants 
Quatre fabricants ont été identifiés comme ayant la capacité de produire un ou
l'autre des deux types de bouées dérivantes identifiées ci-dessus. De ceux-ci,
trois ont exprimé un intérêt à participer au développement de la nouvelle
génération de SLDMB. MetOcean Data Systems et Clearwater Instruments
développeraient une bouée de type Code et Pacific Gyre développerait une
bouée de type Tri-Star. Tous les fabricants possèdent de l'expérience dans le
développement et la fabrication des bouées dérivantes respectives.
Les trois fabricants ont fourni à C-CORE des prototypes sans composants
électroniques pour évaluation par C-CORE dans une cuve à houle et sur le
terrain. Cette évaluation a révélé deux problèmes particuliers concernant le
design Tri-Star. Premièrement, l'antenne était instable concernant le maintien
d'une hauteur constante. Deuxièmement le flotteur s'est retrouvé submergé
pendant une bonne période lors du cycle de vague (probablement à cause des
sections à girouettes horizontales). Ces problèmes représentent un risque assez
important concernant la capacité de ce design à maintenir la réception SPG et
les communications Iridium fiables. Les designs de Pacific Gyre n'ont pu
satisfaire aux exigences de la forme ''A''. Le design Tri-Star fut abandonné
pour ces raisons laissant, en délibéré, les fabricants MetOcean et Clearwater
développer une bouée dérivante de style Code
Bénéfices provisoires :
• Deux fabricants potentiels furent identifiés et les deux ont accepté de
participer à ce projet.
Développement de SLDMB 
La phase de développement de SLDSMB de ce projet a été prise en charge par
les deux fabricants susmentionnés. C-CORE a facilité la phase de
développement des façons suivantes :
• en communiquant avec les parties intéressées, C-CORE a développé et
formalisé la spécification fonctionnelle de la nouvelle génération de
SLDMB;
• C-CORE a pris des dispositions avec chaque fabricant pour l'achat
d'une quantité de prototypes de SLDMB et elle a pris la responsabilité
de tester ces prototypes;
• lors de chaque phase de ces essais, C-CORE a communiqué les
résultats avec chaque fabricant afin qu'ils puissent apporter les
améliorations nécessaires avant la prochaine phase de tests; et
• C-CORE a visité les deux locations avant d'émettre les bons de
commande pour les nouveaux prototypes de SLDMB et a 26/09/2011
communiqué fréquemment avec chaque fabricant durant la période de
développement respective à chacun, afin de s'assurer que le design
respectait les spécifications fonctionnelles.
Bénéfices provisoires :
• Une nouvelle génération de spécifications fonctionnelles de SLDMB.
Approvisionnement de prototypes 
C-CORE s'est procuré un total de 30 prototypes de SLDMB de MetOcean et
18 prototypes de Clearwater. Ceux-ci ont été acquis aléatoirement durant la
durée du projet à des fins d'essais. Un sommaire sur l'utilisation des bouées se
retrouve au Tableau 1. Les détails concernant ces tests sont fournis plus loin
dans ce rapport.
Tableau 1 : Sommaire sur l'utilisation des bouées
Phase de tests Date Quantités Quantités
MetOcean Clearwater
Test environnemental Mars 2010 6 6
* * Déploiement naval #1 Juillet 2010 6 6
Déploiement naval #2 Octobre 2010 6 2
** Déploiement naval #3 Mars 2011 6 s/o
Test du canon à air Octobre 2010 2 2
Test de chavirage Février 2011 s/o 2
Déploiement aéroporté Novembre 2010 16 6
#1
**Déploiement aéroporté Mars 2011 12 s/o
#2
Total acquis 30 18
*Remis à neuf
**Bouées fournies en contribution charitable

Bénéfices provisoires :
• Les prototypes acquis étaient nécessaires pour l'exécution du
programme de tests.
Développement de l'application Web des SLDMB 
L'application Web des SLDMB ou le Portail Web, est un portail d'information 26/09/2011
Web pour visionner les positions et les tracées des bouées repère actives et
inactives à communications Iridium - notamment les SLDMB et les MMB
(bouées repère de la marine). Une description complète du portail est
disponible par le biais de l’assistance en ligne du portail et de la spécification
des exigences du logiciel. Toutefois, cette section vous offre un survol des
caractéristiques importantes du portail.
Module de pré­chargement CANSARP 
CANSARP a déjà recueilli les données des SLDMB équipées de la télémétrie
ARGOS. Il fut envisagé qu'un module de pré-chargement serait nécessaire
pour CANSARP afin de faciliter la prise de données de la nouvelle génération
de SLDMB. Toutefois, une implantation plus pratique comprenant un
téléchargement vers l’amont de données FTP dans un fichier-texte formaté
ARGOS déjà compatible avec CANSARP en fut le résultat. Un « rénovateur »
autonome Java fut développé et déployé sur le serveur Windows™ afin
d’accomplir les tâches suivantes :
• vérifier la corbeille d'arrivée de courriels du serveur;
• télécharger les nouveaux messages Iridium provenant des bouées;
• analyser les messages;
• mettre la base de données à jour; et
• régénérer et télécharger vers l'amont les fichiers-textes ARGOS.
Interface Web 
L’interface Web a été conçue afin d’offrir une interaction entre l’utilisateur et
la base de données du portail avec les intentions suivantes :
• visionnement, graphique ou tabulaire, des données de la bouée dans
un circuit de poursuite
• exportation des données de la bouée;
• gestion des utilisateurs et des permissions associées;
• visionnement des erreurs;
• configuration des paramètres du serveur;
• gestion de la propriété des bouées;
• invalidation ou la revalidation des points de données spécifiques;
• filtrage automatique des données erronées;
• contrôle des bouées (pour celles qui sont contrôlables);
• production de données prévues et reconstituées selon un circuit de
données spécifiques; et
• production de cartes sur les courants de surface en formats netCDF et 26/09/2011
textuels.
Le Tableau 2 montre l'affichage graphique du portail interprétant un vrai
dépistage de SLDMB au sud de la péninsule Burin à Terre-Neuve et Labrador.


Schéma 2: Affichage graphique du portail Web
Mappage du courant de surface (SCM) 
C-CORE a engagé en sous-traitance le Dr. Keith Thompson de l'Université de
Dalhousie pour qu'il fournisse le code MatlabMD qui transforme les vecteurs
de vitesse de courant actuel en format netCD en puisant son fondement sur
une série de dépistage de SLDMB et leur interaction avec les lignes de rivages
mondiales. Ce code fut intégré au portail Web et il est invoqué d'une ou deux
façons. Les tâches SCM peuvent être configurées manuellement avec des
identifiants de bouées attribués, qui généreront automatiquement une nouvelle
carte netCDF toutes les demi-heures et téléchargeront cette carte vers un
répertoire FTP utilisé par CANSARP. Ou un utilisateur pourrait invoquer une
tâche SCM unique avec des liens fournis pour que les fichiers netCDF et les
fichiers-textes puissent être téléchargés et visionnés sur l’ordinateur personnel
de l’utilisateur.
Une mise à jour du portail est anticipée à la fin de ce projet alors que les
tâches SCM seront automatiquement initiées lors du déploiement de nouvelles
bouées (plus précisément lors de la réception de données provenant des
nouvelles bouées). Dans ces cas-ci les critères de proximité seront utilisés afin
d'établir quelle bouée appartient à quelle tâche SCM.

Prédiction de position 
C-CORE a développé un algorithme de prédiction de position afin de
remplacer les anciennes méthodes utilisées par la GCC. Cette nouvelle 26/09/2011
méthode se base sur un modèle de régression linéaire pondérée et est décrite
dans le document « Prédiction de position SLDMB » (un délivrable à la GCC
à la fin du projet). Ce modèle fournira jusqu'à cinq positions reconstituées et
prévues en se basant sur les données de circuit d'une bouée quelconque. Ce
MCmodèle est intégré dans Matla , il est intégré dans le portail et il peut être
invoqué d'une ou deux façons. Les positions prévues peuvent être
automatiquement générées pour les besoins d'affichage dans le portail Web, de
téléchargement vers CANSARP et d'ingestion par le modèle SCM. Le nombre
de positions prévues peut être uniquement configuré bouée par bouée, de zéro
(p.ex. hors service) à cinq. La prédiction peut aussi être invoquée
manuellement sur un circuit choisi et les résultats peuvent être visionnés sur le
portail Web. Cette caractéristique est utile si on veut, par exemple, visionner
les données de l'historique.
Données haute résolution 
Le code source CANSARP mis à la disposition de C-CORE pour les besoins
d'enquête sur les dispositions pour l'ingestion des données du courant de
surface haute résolution n'a pas pu être ajouté à l'environnement de
développement fourni par la GCC pour lesdits besoins. Vue la nature onéreuse
de la configuration d’un environnement de développement pour CANSARP,
qui est une réplique de celui qu'on retrouve au Collège de la GCC, l'autorité
technique a décidé que cette tâche devrait être abandonnée en faveur d'autres
tâches de haute priorité.
Autres caractéristiques 
Les autres caractéristiques qui ne sont pas définies explicitement dans les
Objectifs de la Proposition mais qui sont inhérentes à l'implantation du portail,
sont décrites ici.
MCServeur Windows
Durant les premiers stades du développement, le portail a été déployé par un
ordinateur principal commercial utilisant le système d'exploitation Linux
(eApps); toutefois, certaines caractéristiques du portail-- notamment SCM et
Position Prediction — n'ont pu être prises en charge par Linux, donc un
MCchangement vers une plate-forme Windows fut nécessaire afin de pouvoir
MCimplanter ces caractéristiques. Le serveur Windows devrait être installé au
Collège de la GCC à Sydney en Nouvelle-Écosse, suivant l'approbation à
l'interne. En attendant, un portail avec quelques caractéristiques sera
disponible par le biais d'eApps.
Filtrage
Le portail Web filtre automatiquement les fausses données en s'appuyant sur
les critères suivant :
• Position : les données avec des coordonnées évidemment incorrectes
(p. ex., lat/long 0/0) seront automatiquement invalidées.
• Taux : les données interprétant des vélocités de bouées à plus de 12
nœuds seront automatiquement invalidées.
Bénéfices provisoires : 26/09/2011
• Le portail Web fournit un environnement intégré pour la gestion des
bouées et des données sur les bouées qui n'existaient pas auparavant.
• Le client du portail Web peut être utilisé sur tout ordinateur avec
accès à l'Internet.
• Le portail Web fournit et intègre le filtrage, la prédiction et la
génération de cartes concernant les courants de surface en s'appuyant
sur les données des SLDMB. Cette option n'était pas disponible avec
les générations moins récentes de SLDMB.
• Le portail Web est compatible avec le MMB, un dériveur de surface
développé par C-CORE plus tôt lors d'un projet financé par FNI (FNI
ID 2005019). Le portail est en communication bilatérale avec le MMB
facilitant ainsi le contrôle sur celui-ci en plus de la collecte de
données.
Tests environnementaux 
Les tests environnementaux des prototypes produits par MetOcean et
Clearwater ont été effectués au cours du projet. Une partie de ces tests –
notamment les tests portant sur la vibration, les chocs, la température et la
pression – furent sous-contractés à Environmental Simulation Labs (ESL) à
Dartmouth, NÉ. Les rapports de ces essais furent livrés chez C-CORE par
ESL et ils font partie des éléments livrables du projet. Chaque fabricant a
fourni six bouées afin de faciliter les essais chez ESL. Les tests sur les deux
prototypes de canon à air ont été effectués en sous-traitance par Ultra
Electronics à Dartmouth en N.É. C-CORE s'est occupé des essais de chavirage
et de pression des bouées Clearwater. Le Tableau 2 contient un bref sommaire
des tests et des résultats. Les tests de pression des bouées Clearwater n’ont pu
être effectués par ESL à cause d’un problème d’horaire, ils ont été effectués
par C-CORE à St-John,
Tableau 2 : Sommaire des tests environnementaux
Description Spécifications Résultats Résultats
du test MetOcean Clearwater
Test de Tel que 7054- Deux bouées Deux bouées
vibration STP-2 testées Aucune testées Aucune
défaillance défaillance

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