Qui veille ? Le bracelet le sait.

Le lecteur attentif de ces pages — et nous lui en sommes reconnaissants — s’est désormais fait une assez juste idée de ce que fait le bracelet Galvanic Pulse. La détection de l’homme à la mer par signal négatif, abordée dans Schrödinger’s Watchkeeper. L’estimation de la fatigue et de l’état de sommeil. Une légère pulsation au poignet pour rappeler l’heure du quart, ou un geste par lequel celui qui le porte accuse réception auprès du bateau. Un petit objet discret au poignet, qui accomplit plusieurs tâches dans le silence.

Il aura sans doute échappé au lecteur moins attentif — et nous soupçonnons que le lecteur moins attentif, c’est la plupart d’entre nous — que le bracelet fait encore une chose de plus, et que cette chose-là est, à bien des égards, ce qui relie entre eux tous les autres éléments du système. En plus de tout le reste, le bracelet est le moyen pour le bateau de savoir où se trouve chaque personne à bord, et qui elle est, à chaque instant.

Bref rappel — ce que le bracelet fait déjà

Pour le lecteur qui n’a pas encore parcouru les autres articles — et pour situer brièvement le contexte du présent texte — le Galvanic Pulse assume déjà quatre fonctions bien documentées :

• La détection de l’homme à la mer par signal négatif. Le bracelet entretient en permanence un dialogue radio à faible consommation avec le bateau ; c’est l’interruption de ce dialogue — parce que le poignet a quitté le navire — qui déclenche l’alarme MOB. Aucune pression sur un bouton n’est demandée à la victime.
• L’estimation de la fatigue et de l’état de sommeil. L’accélérométrie au poignet alimente un classifieur sommeil / veille ; l’intégrale de l’activité sur la durée nourrit la courbe de fatigue que respecte l’organisation des quarts.
• Les notifications. Une vibration discrète au poignet lorsque le Galvanic Voice a quelque chose à transmettre — un rappel de quart, un événement de niveau ATTENTION, une note de mouillage — adressée à la seule personne concernée plutôt que diffusée dans tout le bateau.
• Les accusés de réception. Un geste du poignet renvoyé au système : celui qui le porte a pris connaissance de l’alerte et s’en occupe.

Voilà la version de l’histoire du Galvanic Pulse que nous racontions jusqu’ici. Et ce n’en est, délibérément, qu’une partie.

La discrète cinquième fonction : savoir où se trouve chacun

Chaque unité Galvanic Voice installée à bord est, en même temps, un récepteur Bluetooth. À mesure que chaque bracelet signale sa présence plusieurs fois par seconde, chaque unité Voice à portée mesure la puissance du signal qu’elle reçoit — ce que les ingénieurs radio appellent le RSSI, l’indicateur de puissance du signal reçu. Un bracelet proche d’une unité Voice y produit un RSSI fort ; un bracelet situé à deux cabines de là, un RSSI plus faible ; un bracelet sur le pont alors que l’unité Voice se trouve dans le carré, quelque chose d’intermédiaire.

Avec plusieurs unités Voice installées en des emplacements connus du bateau — la barre, le cockpit, le carré, la cabine avant, la cabine arrière — chacune rapporte à chaque instant le RSSI de chaque bracelet. Un processus de fusion exécuté à bord absorbe ces flux et pose la bonne question : étant donné que ce bracelet apparaît le plus fort sur l’unité Voice de la cabine arrière, en deuxième sur celle du carré, et très faible sur celle de la cabine avant, où se trouve le bracelet ? La réponse : la cabine arrière.

La technique porte le nom de triangulation BLE-RSSI multi-stations, et elle produit, à chaque instant, une localisation de chaque bracelet à bord rapportée au bateau — non pas une position GPS, mais une pièce ou une zone catégorielle : la barre, le cockpit, le carré, la cabine avant, la cabine arrière, les toilettes, le pont avant. Le coût en infrastructure est nul, car les unités Voice qui assurent la réception sont les mêmes que celles qui remplissent déjà toutes les autres tâches à bord. Les récepteurs Bluetooth dont nous avions besoin pour le dialogue MOB sont aussi, sans aucun matériel supplémentaire, les récepteurs de localisation. (La méthode de localisation de l’équipage multi-stations fait l’objet d’une demande de brevet en cours dans le portefeuille de Galvanic Works.)

Comment le système détermine vraiment qui est où

Trois variantes de classifieur sont employées, par ordre croissant de sophistication, retenues selon le nombre d’unités Voice installées et la netteté avec laquelle la géométrie intérieure du bateau les sépare :

• Argmax de la station la plus proche. Le bracelet se trouve dans la zone dont l’unité Voice rapporte le RSSI courant le plus fort, à condition que l’avance sur l’unité suivante dépasse une marge raisonnable (nous retenons six décibels). C’est le classifieur de référence — robuste, trivial sur le plan du calcul, et suffisant pour une résolution à l’échelle de la pièce sur les bateaux dotés d’une unité Voice dans chaque zone principale.
• Multilatération par perte de propagation. Le RSSI de chaque station est converti en une estimation de distance à l’aide d’un modèle de perte de propagation log-distance calibré ; trois stations ou plus permettent au système de fixer par moindres carrés une position bidimensionnelle rapportée au bateau. Utile lorsque les zones ne sont pas naturellement séparées par des cloisons — sur un yacht à moteur à plan ouvert, par exemple.
• Empreinte radio (fingerprinting). Lors d’un parcours unique à la mise en service, le skipper porte un bracelet et visite tour à tour chaque zone nommée ; le système enregistre la signature RSSI par station de chaque zone. En fonctionnement, le vecteur RSSI instantané d’un bracelet est mis en correspondance avec les signatures enregistrées. C’est la variante la plus précise, et celle qui s’emploie sur les bateaux dont la géométrie intérieure est suffisamment atypique pour mettre en difficulté les classifieurs généralistes.

Quel que soit le classifieur en usage, la sortie est doucement lissée par un bref filtre de mode — un passage rapide par la cuisine ne reclasse pas celui qui le porte comme « dans la cuisine » s’il dormait à l’avant deux secondes plus tôt et y dormira deux secondes plus tard.

Soyons honnêtes sur un point : la qualité de la localisation dépend du bateau. Un monocoque dont les unités Voice sont réparties dans des cabines bien séparées, derrière de vraies cloisons, donne des classifications nettes et sans ambiguïté. Un catamaran à plan ouvert, doté d’un grand carré unique et d’une dizaine de lignes de vue dégagées, constitue un problème plus délicat, que le système compense par la multilatération par perte de propagation. Un très grand yacht comportant de nombreuses zones peut nécessiter l’empreinte radio pour distinguer de façon fiable des zones adjacentes. Le système choisit le classifieur adapté à la topologie, et indique au skipper son degré de confiance.

Là où vous dormez, et le système qui le sait

L’un des usages les plus utiles que le bateau puisse faire du flux de localisation par bracelet est de répondre à une question que le skipper devrait sinon retenir lui-même : dans quelle cabine dort chaque équipier ce soir ?

Le classifieur honnête mis en œuvre ici est l’un des éléments les plus élégants du système. La localisation instantanée d’un bracelet peut osciller — quelqu’un passe brièvement par la cuisine, traverse le carré, va chercher une veste dans une cabine qui n’est pas la sienne. Un échantillonnage à chaque instant produirait une sortie « cabine actuelle » bruitée et inutilisable. La bonne question n’est pas « où se trouve cette personne maintenant ? » mais bien « dans quelle cabine cette personne dort-elle réellement ? » — et la bonne réponse est la majorité, pondérée dans le temps, des classifications de l’unité Voice la plus proche, conditionnée par le propre signal d’état de sommeil du bracelet. Une personne qui s’allonge dans une cabine et y maintient la classification « endormi » pendant des heures dort dans cette cabine ; une personne qui y entre un instant pour prendre un pull, non.

Une fois l’attribution établie, elle est mise à profit. Lorsque le Galvanic Voice doit réveiller l’équipier de quart pour la relève suivante, il ne demande pas au skipper d’indiquer la cabine à solliciter — le système le sait déjà. Lorsqu’une alerte de niveau d’urgence passe du poignet à l’ensemble du bateau, elle s’adresse d’abord à la cabine de l’équipier concerné plutôt que de retentir sans discernement parmi ceux qui ne sont pas de quart. Lorsqu’il faut réveiller le skipper — et lui seul — l’alerte est dirigée vers la cabine où il a effectivement dormi cette nuit, et non vers celle marquée « skipper » sur les plans de l’architecte.

Vous pourriez même changer de cabine chaque nuit. Le système suivrait. (Nous savons que vous ne le faites pas. Mais il le ferait, si vous le faisiez.) (La méthode d’attribution automatique de cabine, conditionnée par l’état de sommeil du bracelet, fait elle aussi l’objet d’une demande de brevet en cours.)

Identité — qui a fait cela, et quand

Un deuxième usage du bracelet que nous tenons à exposer clairement est l’attribution d’identité. L’unité Voice qui délivre une alerte sait quels bracelets sont présents dans sa zone au moment où l’alerte est acquittée. Lorsqu’une personne à la barre lève une ATTENTION de veille au mouillage d’un geste du poignet, le système n’enregistre pas seulement « acquitté », mais « acquitté par le porteur du bracelet X, à la barre, à cet horodatage ». Chaque interaction avec le système est donc rattachée à une personne et à un instant.

Deux conséquences pratiques en découlent.

La première est d’ordre forensique. Lorsque quelque chose a mal tourné en navigation et que la question, après coup, est « qui a levé l’alarme de mouillage à deux heures et demie, cette fameuse nuit-là ? », la réponse figure au journal. Non comme une accusation — comme une trace. Les bateaux sont armés par des êtres humains, les humains prennent des décisions, et ces décisions doivent pouvoir être retrouvées ensuite par ceux qu’elles concernent. Le traceur de cartes, le pilote automatique, le panneau d’alarmes du voilier de croisière moyen n’ont, sur ce point, aucune mémoire.

La seconde est d’ordre opérationnel. Le skipper peut, à tout moment, voir qui est sur le pont et qui ne l’est pas. Qui se trouve dans le cockpit à trois heures du matin — l’homme de quart, sans doute, mais le système le montre plutôt qu’il ne le suppose — et qui est en bas dans sa cabine, endormi, sa courbe de fatigue continuant de remonter. Le skipper qui est seul debout aux premières lueurs, trois heures avant que quiconque ne bouge, peut savoir, sans plus chercher, que personne d’autre n’est levé. Le skipper qui vient d’entendre un choc sourd sur le pont peut savoir si quelqu’un s’y trouve ou si c’est le bateau qui fait du bruit tout seul.

Les équipages au long cours évoquent une forme particulière de conscience ambiante qui met des années à se forger — « je savais que quelqu’un était là-haut avant même d’entendre le winch ». Le bracelet confère directement cette conscience au bateau, sans attendre les années.

Plus le bateau est grand, plus l’image est nette

Cela mérite d’être dit franchement : plus un bateau compte d’unités Galvanic Voice, plus la localisation gagne en netteté. Une seule unité Voice sur un croiseur de douze mètres distingue encore avec fiabilité le pont de l’intérieur ; une unité Voice à la barre et une dans le carré distinguent barre, cockpit, carré et cabine ; un yacht doté d’une unité Voice dans chaque cabine nommée produit une localisation à l’échelle de la zone avec très peu d’ambiguïté.

La géométrie du bateau compte autant que le nombre d’unités. Les cloisons atténuent les signaux Bluetooth ; pas les lignes de vue dégagées. Le cloisonnement naturel d’un monocoque fait une partie du travail du classifieur. Un catamaran à plan ouvert, avec un grand carré unique et aucune paroi entre les zones, constitue un problème plus délicat, résolu par la multilatération par perte de propagation, complétée, le cas échéant, par un unique parcours d’empreinte radio à la mise en service. Le système choisit le classifieur adapté à la topologie du bateau sur lequel il est installé, et le skipper voit dans l’application un indicateur de confiance.

Pourquoi cela compte pour ceux qui sont à bord

Pour le skipper, cela signifie un bateau qui comprend où se trouve l’équipage — et donc qui est de quart, qui est d’astreinte, qui est dans la cabine qu’il faudra réveiller ensuite, qui vient de monter sur le pont et qui est encore en bas. Les décisions de routage, d’escalade et d’attention se prennent sur une image réelle de la position de l’équipage, et non sur une supposition.

Pour l’équipier, cela signifie un bateau qui s’adresse à lui par son nom et son rôle, sans menu à parcourir ni profil à configurer — et qui ne le dérange que lorsque l’alerte le concerne. Le sommeil hors quart est véritablement du sommeil hors quart. Celui qui prend le quart est réveillé pour la relève ; celui qui n’est pas de quart, non.

Pour la famille ou l’invité de location, cela signifie un bateau dont les alertes sont crédibles parce qu’elles parviennent à la personne concernée au lieu de retentir dans chaque cabine. L’enfant endormi à l’avant n’est pas réveillé par une ALERTE adressée au skipper, à l’arrière. Le système respecte le sommeil là où il doit l’être, et ne le rompt que là où il le faut.

Pour le gestionnaire de flotte ou l’exploitant, cela signifie une trace inviolable de qui a interagi avec le système, à quel moment, et depuis quel point du bateau. La question d’après-incident trouve sa réponse dans un journal, et non dans une mémoire.

Le bracelet est, au fond, le moyen pour le bateau de prêter attention à chaque personne à bord — et le reste du système se sert de cette attention pour rendre tout ce qu’il fait par ailleurs plus exact, plus ciblé, et plus respectueux de ceux qu’il est conçu pour servir.

Références

1. Bluetooth SIG. Bluetooth Core Specification, version 5.x. La norme qui régit la diffusion BLE et la mesure du RSSI sur lesquelles repose la chaîne de localisation.
2. Rappaport, T.S. Wireless Communications: Principles and Practice. 2ᵉ éd. Prentice Hall, 2002. (La référence de base pour le modèle de perte de propagation log-distance qui sous-tend le classifieur de multilatération.)
3. Kalman, R.E. « A New Approach to Linear Filtering and Prediction Problems. » Transactions of the ASME — Journal of Basic Engineering, 1960. (L’estimateur récursif employé pour lisser dans le temps le flux de localisation par bracelet.)
4. Organisation maritime internationale. Résolution MSC.302(87) : Adoption de normes de fonctionnement pour la gestion des alertes à la passerelle. (Le cadre de l’OMI régissant le routage et l’acquittement des alertes — le principe d’une alerte ciblée plutôt que diffusée que permet la localisation.)