Des véhicules autonomes à l’automatisation portuaire

Les opérations portuaires sont au cœur du commerce mondial. Face à l’augmentation des volumes de conteneurs, à la pression sur la productivité et aux contraintes de main-d’œuvre, les terminaux maritimes accélèrent leur transition vers l’automatisation. Les véhicules autonomes, des véhicules à guidage automatique AGV aux chariots cavalier de terminal automatisés et aux véhicules à guidage intelligent IGV, deviennent des éléments clés de cette transformation. Mais un port n’est pas une autoroute. Les piles de conteneurs, les portiques de quai, les structures métalliques, les grues et le mouvement constant des navires peuvent affaiblir, bloquer ou perturber les signaux satellites dont dépendent les véhicules autonomes. Dans un terminal portuaire, l’automatisation fiable est donc d’abord un défi de positionnement.

Pour fonctionner avec précision, sécurité et continuité, les véhicules autonomes portuaires ont besoin d’une architecture de navigation conçue pour leur environnement réel. CHC Navigation développe cette architecture à travers un portefeuille coordonné de solutions GNSS et inertielles, déployées du véhicule à l’infrastructure, jusqu’aux systèmes de validation. Le GNSS seul est rarement suffisant dans un port. Les mêmes obstacles qui masquent les signaux satellites pour un tracteur autonome se répètent lorsqu’un véhicule circule sous une grue, entre deux rangées de conteneurs ou à proximité d’une structure métallique. Les systèmes GNSS/INS à couplage étroit répondent à cette difficulté en fusionnant les mesures satellitaires avec les données des capteurs inertiels. Lorsque la géométrie satellite est favorable, le GNSS limite la dérive inertielle. Lorsque les signaux GNSS sont dégradés ou temporairement bloqués, l’IMU maintient la continuité de la position, de l’attitude et du cap du véhicule. Cette fusion de capteurs permet d’obtenir un positionnement de haute précision adapté aux conditions réelles des terminaux portuaires.

L’article ci-dessous prolonge notre analyse précédente sur les véhicules autonomes dans les opérations portuaires. Il présente comment les solutions CHCNAV GNSS/INS contribuent à construire une architecture de positionnement cohérente pour les terminaux intelligents.

Un noyau de navigation fiable pour les véhicules portuaires autonomes

L’unité de navigation embarquée est au cœur des véhicules autonomes utilisés dans les ports. Elle reçoit les signaux GNSS de plusieurs constellations, les fusionne avec les mesures inertielles et fournit la position, l’attitude, le cap et la vitesse utilisés par le système d’autonomie du véhicule pour planifier et contrôler sa trajectoire.

Le CHCNAV CGI-610 est conçu pour ce rôle dans les environnements portuaires exigeants. Il s’agit d’un système GNSS/INS à double antenne et à couplage étroit, capable de fournir des données de position, d’attitude et de vitesse avec une fréquence de sortie pouvant atteindre 100 Hz. La configuration à double antenne est particulièrement importante pour les opérations portuaires. Elle permet de maintenir une précision de cap élevée même lorsque le véhicule est à l’arrêt ou se déplace lentement. Ces situations sont fréquentes lors de la manutention de conteneurs, lorsque les AGV attendent en file, s’alignent sous les portiques ou effectuent des manœuvres précises dans les zones de chargement. La fréquence de mise à jour élevée permet au système de contrôle du véhicule de gérer plus finement la direction, l’accélération et la trajectoire, sans attendre une nouvelle correction de position.

Pour les déploiements de flotte à plus grande échelle, notamment les tracteurs de terminal automatisés et les véhicules guidés intelligents circulant sur de longues distances entre les zones de stockage, le CHCNAV CGI-230 répond à un autre profil d’utilisation. Ce système GNSS/INS de qualité automobile combine le positionnement GNSS, la navigation inertielle et la navigation à l’estime, avec des interfaces adaptées à une intégration véhicule en production. Lorsqu’un opérateur portuaire passe d’un projet pilote à une flotte automatisée, les priorités évoluent. Le temps d’installation, l’intégration avec le bus CAN du véhicule, la continuité en cas de perte temporaire du signal et la facilité de déploiement deviennent essentiels. Le CGI-230 répond à ces besoins en maintenant la continuité de navigation lors de brèves interruptions GNSS, sans nécessiter de module IMU externe.

Utilisés dans un même terminal, le CGI-610 et le CGI-230 couvrent deux profils opérationnels complémentaires : les manœuvres de haute précision à faible vitesse sur le quai et les déplacements de flotte dans la cour. Les deux s’appuient sur les mêmes principes GNSS/INS, mais sont optimisés pour des exigences de déploiement différentes.

Étendre l’automatisation à l’ensemble de l’écosystème portuaire

L’automatisation portuaire ne se limite pas aux véhicules autonomes. Un terminal moderne fonctionne comme un système intégré dans lequel les mouvements sur les zones de stockage, les portiques, les opérations côté navire, les équipements fixes et les actifs mobiles doivent partager une même référence spatiale. Le positionnement devient alors une couche fondamentale de l’architecture du terminal. Il ne concerne plus uniquement le véhicule, mais aussi l’infrastructure, les points de référence, les zones maritimes et les systèmes de contrôle du terminal.  Le GNSS s’intègre également dans une pile de connectivité plus large. Les communications V2X sur réseaux 5G peuvent transmettre des informations en temps réel sur le trafic, les obstacles, les itinéraires et l’état des équipements entre les véhicules et l’infrastructure. Le GNSS fournit la référence spatiale et temporelle sur laquelle ces échanges s’appuient.

Ces deux couches sont complémentaires. Une architecture GNSS/INS cohérente permet à chaque élément connecté du terminal de travailler avec le même cadre de positionnement et la même base de temps. Cette cohérence est essentielle pour éviter que différents sous-systèmes évoluent dans des référentiels séparés.

Le CHCNAV P2 répond à ce besoin d’extension du positionnement au-delà du véhicule. En tant que capteur GNSS de haute précision conçu pour les conditions industrielles et marines difficiles, il peut prendre en charge des applications telles que les stations de référence sur le périmètre du terminal, la surveillance de la position des équipements de quai ou le positionnement côté mer, où les superstructures métalliques et les mouvements maritimes rendent l’environnement GNSS plus complexe. La mise en place de références GNSS cohérentes à plusieurs points du terminal permet à chaque véhicule autonome de fonctionner dans un même cadre géodésique. Cette approche limite le risque de fragmentation des données de position lorsque le programme d’automatisation s’étend à de nouvelles zones.

Sous les produits de niveau système se trouve la couche inertielle. Le CHCNAV CI-710 est une IMU MEMS de haute précision conçue pour la mesure de mouvement dans les systèmes robotiques et automatisés. Dans un port intelligent, ce type de capteur peut être utilisé dans des applications variées : mesure du roulis et du tangage sur une grue, intégration dans un système SLAM pour mettre à jour l’agencement du terminal, ou détection de mouvement dans un robot d’inspection. Ces composants permettent à un port de dépasser une logique d’équipements automatisés isolés. Les données de mouvement deviennent cohérentes, interopérables et utilisables par la couche centrale de coordination du terminal.

Pour un opérateur qui introduit progressivement l’automatisation sur plusieurs années, cette approche présente un avantage stratégique. Une flotte pilote d’AGV équipée de systèmes CGI-610 peut être étendue à des tracteurs de terminal équipés de CGI-230 sans redéfinir le référentiel de positionnement. L’ajout d’un capteur P2 à une nouvelle extension de terminal permet d’intégrer cette zone au même réseau. L’intégration d’une IMU CI-710 dans un équipement robotisé ajoute une nouvelle capacité sans imposer une architecture distincte. Chaque étape renforce le système existant au lieu de créer un nouvel îlot technologique.

Garantir la performance grâce aux tests et à la validation

L’autonomie à grande échelle dépend de la validation. Avant qu’un AGV transporte un conteneur en conditions réelles ou qu’un tracteur de terminal automatisé circule entre deux zones opérationnelles, le système doit être testé par rapport à une référence plus précise que le capteur de production. Sans cette référence, il devient difficile de démontrer que le véhicule respecte les exigences de sécurité, de caractériser ses performances ou d’identifier les écarts de comportement dans les situations complexes.

Le CHCNAV CGI-830 est conçu pour ce rôle de validation. Il associe un récepteur GNSS à couplage étroit à une unité inertielle MEMS de haute performance afin de produire des données de référence de position, d’attitude et de vitesse. Installé sur un véhicule d’essai aux côtés du système de navigation de production, il fournit une vérité terrain permettant de comparer, d’évaluer et d’optimiser la solution embarquée. Les équipes d’ingénierie utilisent ces données pour analyser les performances dans les cas extrêmes, identifier les modes de défaillance qui n’apparaissent pas dans des conditions idéales et adapter les algorithmes à la géométrie spécifique du port.

La validation ne s’arrête pas au lancement. Une nouvelle disposition des conteneurs, l’installation d’une grue, l’ajout d’une voie automatisée ou la modification d’une zone de circulation peuvent changer l’environnement GNSS. Un terminal automatisé doit donc considérer la validation comme une capacité continue, et non comme une simple étape préalable au déploiement. Les données de référence servent également à l’analyse d’incidents, au recalibrage périodique du système de navigation et à la constitution de preuves techniques pour les autorités, les assureurs ou les équipes sécurité. Un port disposant d’une solution de validation robuste peut répondre plus rapidement aux questions opérationnelles et réglementaires, avec des données vérifiables.

L'avenir des ports intelligents

L’évolution de l’automatisation portuaire est claire. Les véhicules autonomes isolés, les projets pilotes et les preuves de concept cèdent progressivement la place à des terminaux intelligents intégrés, dans lesquels chaque actif mobile, chaque point de référence fixe et chaque système opérationnel partagent une même architecture de positionnement. Les produits nécessaires pour construire cette architecture sont variés, mais la logique technique reste cohérente : des capteurs GNSS et inertiels à couplage étroit, déployés au niveau du véhicule, de l’infrastructure, des actifs maritimes et des plateformes de validation.

CHC Navigation prend en charge ces différentes couches avec une gamme de récepteurs conçu pour fonctionner de manière coordonnée. Le CGI-610 et le CGI-230 couvrent la couche véhicule selon deux profils opérationnels. Le P2 étend le positionnement aux zones industrielles et maritimes complexes. Le CI-710 apporte la mesure inertielle nécessaire aux sous-systèmes robotiques et aux équipements mobiles. Le CGI-830 complète l’architecture avec des données de validation de référence.

À mesure que les ports poursuivent leur modernisation, ces solutions permettent de passer de l’automatisation comme projet ponctuel à l’automatisation comme mode de fonctionnement du terminal. Un positionnement fiable est la base de cette transition. Le construire autour d’une architecture GNSS/INS cohérente est l’un des moyens les plus directs de développer les terminaux intelligents de demain.

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À propos de CHC Navigation

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