Brevet FR3135209A1 — publié le 20231110

L’invention concerne un système de détection (1) de toucher de porte pour compétition en eaux vives, comportant au moins une porte de passage (5) d’un véhicule nautique (7), notamment un canoë ou un kayak, la porte de passage (5) présentant deux poteaux (9, 9’) suspendus à une structure de support (11) par une extrémité proximale (13, 13’). Chaque poteaux (9, 9’) présente dans sa portion d’extrémité distale (15, 15’) qui est opposée à l’extrémité proximale (13, 13’), un inclinomètre (17, 17’) configuré pour mesurer l’inclinaison du poteau (9, 9’) suspendu par rapport à la verticale et en ce que le système comporte en outre une unité de traitement (19) recevant un signal de mesure de chaque inclinomètre (17, 17’) et configurée pour déclencher un signal de toucher de porte en fonction de l’inclinaison mesurée. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Système de détection de toucher de porte pour compétition en eaux vives Domaine technique de l’invention La présente invention concerne un système de détection de toucher de porte pour compétition en eaux vives, en particulier pour le slalom en canoë ou en kayak Arrière-plan technique Dans le domaine des compétitions sportives, notamment à haut niveau, on a assisté les dernières années à une prolifération de jugements assistés par la technologie dans une grande variété de sports. Alors que la réponse vidéo joue un rôle dans de nombreux sports depuis un certain temps, il n’est pas adapté à toutes les activités sportives. En particulier pour les compétitions de slalome en eaux vives comme par exemple le canoë, un système vidéo à lui seul n’est pas adapté du fait de la difficulté d’installation et de délivrer un résultat en temps réel pour pouvoir détecter un toucher de porte sous divers angles et pour un parcours, comptant plus d’une vingtaines de portes. Le sport du canoë a commencé à la fin des années 1800 en Amérique du Nord, avec des courses entre les Indiens et les premiers habitants de la région. Dans la discipline du slalom du canoë-kayak, où les compétiteurs doivent franchir un certain nombre de portes de slalom sur un parcours en eau vive, les premiers championnats du monde ont été organisés en 1949, et ces disciplines ont fait leur apparition aux Jeux olympiques de 1972. Après une interruption jusqu'en 2002, le canoë slalom (à genoux, à l'aide d'une pagaie simple) et le kayak (assis, à l'aide d'une pagaie double) font depuis lors partie intégrante de tous les jeux olympiques. Un parcours de compétition présente en général 18 à 25 portes constituées de poteaux verticaux suspendus entre lesquelles les concurrents doivent passer. Au moins 6 portes doivent être négociées en amont (poteaux rouges/blancs), les autres en aval (verts/blancs) et les portes doivent être négociées dans un ordre strict. En général, les parcours mesurent entre 200 m et 400 m du début à la fin, avec un temps de passage d'environ 100s. Les pénalités de temps sont encourues comme suit : - 2s si un ou les deux poteaux d'une porte sont "touchés", et - 50s si une porte est manquée. Une difficulté en compétition relève du fait qu’aucune précision n'est apportée sur la signification exacte du terme de "toucher". Alors que certains contacts semblent évidents et entraînent un déplacement des poteaux, d'autres contacts plus subtils peuvent entraîner une rotation des poteaux seulement, ou aucun mouvement perceptible à l’œil nu. Actuellement, lors des grandes compétitions (Jeux olympiques, Championnats du monde, Coupes du monde), les pénalités sont jugées comme suit. Un juge humain individuel est placé à chaque porte. Chaque juge possède la possibilité d'une révision vidéo suite, par exemple, à une protestation d’un concurrent ou d’une équipe du concurrent. Cependant, il est nécessaire de pouvoir distinguer le déplacement naturel des poteaux des portes dû aux éclaboussures d'eau (rappelons qu'il s’agit d’un parcours d'eau vive) et du vent. De plus, il y a une impossibilité d'avoir une perspective de 360° sur chaque poteau, soit par le juge, soit par le système vidéo (généralement 10 caméras vidéo sont utilisées pour couvrir l'ensemble du cours). Les conséquences d'un toucher, ou d'un toucher mal jugé, sont importantes, car en 2012 les médailles d'or et de bronze aux Jeux Olympiques à Londres sont séparées par moins d'une seule pénalité de toucher (2 s). Afin d’y apporter une réponse le document https://www.researchgate.net/publication/283655752_A_gate_hit_detection_system_for_canoe_slalom) publié en 2015 a proposé un système dont la détection repose sur une frappe de la tige ( « A gate hit détection »). Pour ce faire, un accéléromètre est mis en place sur le bas de la tige. Lors d’un impact sur la tige, l’accéléromètre transmet une information temporelle à un calculateur qui calcule la transformée de Fourier du signal afin d’avoir la réponse spectrale du signal comportant un ensemble de raies fréquentielles. En résumé, un impact se traduit par un touché. En fonction du type d’impact, les fréquences issues des capteurs mis en place (ITG3205/ADXL345 gyroscope/accéléromètre), fournissent un signal temporel variable. Une transformée de Fourier est appliquée à ce même signal. L’exploitation de l’analyse fréquentielle du signal est censé de fournir, à priori le type d’impact. La difficulté de cette technique réside dans le temps d’acquisition et du traitement des données en temps réel. Lors d’une course, les informations doivent être fournies dans un laps de temps inferieure à la « seconde », voire au mieux à la seconde. L’analyse spectrale sur un signal de faible fréquence (par exemple 1 Hz) demandera au minimum 2 secondes d’acquisition afin de respecter le critère de Shannon. Ce qui peut être le cas si un coureur frôle la tige avec son vêtement sans donner un véritable d’impact contrairement à un impact de pagaie. Pour avoir une signature et une bonne exploitation du signal, une dizaine d’échantillons est obligatoirement nécessaire, il faudrait donc avoir un temps d’acquisition de 20 secondes minimum. Dans ces conditions, ce système devient inutilisable, en particulier pour des championnats de haut niveau qui demande des résultats dans la « seconde ». Un des buts de la présente invention est donc de proposer un système de détection de toucher de porte qui puisse délivrer avec une excellente fiabilité un résultat en temps réel lors d’une compétition. A cet effet, l’invention a pour objet un système de détection de toucher de porte pour compétition en eaux vives, comportant au moins une porte de passage d’un véhicule nautique, notamment un canoë ou un kayak, la porte présentant deux poteaux suspendus à une structure de support par une extrémité proximale, caractérisé en ce que chaque poteaux présente dans sa portion d’extrémité distale qui est opposée à l’extrémité proximale, un inclinomètre configuré pour mesurer l’inclinaison du poteau suspendu par rapport à la verticale et en ce que le système comporte en outre une unité de traitement recevant un signal de mesure de chaque inclinomètre et configurée pour déclencher un signal de toucher de porte en fonction de l’inclinaison mesurée. Un tel système de détection se distingue par sa précision de la détection de toucher et par sa rapidité de mesure qui permet une exploitation en temps réel, ces deux aspects étant capital pour des compétitions de haut niveau, notamment des compétitions internationales / olympiques avec de plus une retransmission en direct par la télévision. Le système repose sur l’hypothèse que chaque toucher aura comme conséquence une variation mesurable de l’inclinaison d’un des poteaux suspendus et que cette inclinaison par rapport à la verticale est mesurée quasiment instantanément dans un temps inférieure à 1/10eme de seconde et ce avec une très grande fiabilité. Le système peut en outre comporter un ou plusieurs des aspects suivants pris isolément ou en combinaison. Selon un aspect, l’unité de traitement détermine un différentiel d’inclinaison entre les deux poteaux et est configuré pour déclencher un signal de toucher de porte lorsque la différence d’inclinaison entre les deux poteaux est supérieure à un seuil prédéfini. Le différentiel d’inclinaison peut être calculé comme la différence entre les inclinaisons des deux poteaux par rapport à la verticale. Le seuil prédéfini, notamment pour un différentiel d’inclinaison, est par exemple inférieur à 7,5° et notamment égal à 5°. La porte de passage peut être équipée d’au moins une caméra configurée pour filmer le passage d’un véhicule nautique, l’unité de traitement est configurée pour recevoir des signaux de caméra et pour déterminer notamment le sens de passage de la porte. L’un des poteaux d’une porte de passage comporte par exemple dans sa portion d’extrémité distale de plus un émetteur optique et l’autre poteau un récepteur optique notamment pour mesurer le temps de passage de la porte par rapport à un temps de référence. Le faisceau d’émission de l’émetteur optique présente notamment la forme d’un éventail avec un angle d’émission supérieur à 30°, notamment égal à 60°. L’angle de réception du récepteur optique dans une direction perpendiculaire au poteau est notamment supérieur à 30°, notamment égal à 60°. La porte de passage comporte par exemple un lecteur RFID configuré pour détecter lors d’un passage une puce RFID portée par le véhicule nautique ou le sportif manœuvrant ce dernier. L’unité de traitement est notamment configurée pour recevoir un signal de passage pour synchroniser la mesure de toucher de porte avec le passage d’un véhicule nautique. L’invention concerne de plus un parcours sportif pour compétitions en eaux vives, comportant plusieurs portes de passage d’un véhicule nautique, notamment un canoë ou un kayak, caractérisé en ce que chaque porte de passage comprend un système de détection tel que défini ci-dessus. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description des figures qui suivent, parmi lesquelles : montre de face de façon schématique une porte de passage, et montrent respectivement de face et de dessus une porte de passage à l’état de repos, et montrent respectivement de face et de dessus une porte de passage après un touché, et est une vue en coupe transversale au niveau des extrémités distales des poteaux pour illustrer le fonctionnement d’une barrière photoélectrique. Sur toutes les figures, les mêmes éléments portent les mêmes numéros de référence. Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées pour fournir d'autres réalisations. On définit par supérieur, inférieur, latéral, avant et arrière, amont et aval les orientations relatives à une porte de passage installée sur un parcours sportif. Sur l’ensemble des figures sont représentés des trièdres XYZ ou X’Y’Z’ afin de définir l’orientation des différents éléments les uns des autres. Une première direction, notée Y ou Y’, correspond à une direction transversale d’une porte de passage. Une deuxième direction, notée X ou X’, est une direction dite de passage de porte. Elle est perpendiculaire aux directions Y ou Y’ et correspond à la direction générale pour passer la porte de passage avec le véhicule nautique. Enfin, une troisième direction, notée Z ou Z’, est verticale. Les directions, X, Y, Z ainsi que X’, Y’ et Z’ sont orthogonales deux à deux. La seule différence entre les deux trièdres XYZ ou X’Y’Z’ est leur origine O ou O’, l’origine O correspondant au point de suspension d’un des deux poteaux de la porte de passage et l’origine O’ correspond au point de suspension de l’autre poteau de la porte de passage. La montre un système 1 de détection de toucher de porte pour compétition en eaux vives qui est installé au-dessus d’un plan d’eau 3 par exemple une rivière naturelle ou artificielle. Ce système 1 comporte au moins une porte de passage 5 d’un véhicule nautique 7, notamment un canoë ou un kayak, représenté avec un sportif embarqué. La porte de passage 5 présente deux poteaux 9 et 9’ suspendus respectivement aux points de suspension O et O’ à une structure de support 11 par une extrémité proximale respectivement référencée 13 et 13’. Chaque poteau 9, 9’ présente une extrémité distale respectivement référencée 15, 15’ qui est opposée à l’extrémité proximale 13, 13’ et qui est disposée à environ une dizaine de cm du plan d’eau 3 en hauteur. Comme on le voit sur la , chaque poteau 9, 9’ comporte dans sa portion d’extrémité distale 15, 15’ un inclinomètre 17, 17’. Un tel inclinomètre 17, 17’ est en particulier un capteur à trois axes basé sur la technologie 3-D MEMS capacitive avec un microprocesseur et fournissant des signaux correspondant à une variation de l’angle / l’inclinaison des poteaux 9, 9’ par rapport à la verticale. De tels inclinomètres 17, 17’ sont couramment vendus dans le commerce et ont par exemple une précision de +/- 0,1°. Les inclinomètres 17, 17’ sont intégrés et scellés à l’intérieur des poteaux 9, 9’ qui ont une forme tubulaire, à l’extrémité distale 15, 15’ et sont configurés pour mesurer l’inclinaison des poteaux 9, 9’ suspendu par rapport à la verticale (direction Z, Z’). Le système comporte en outre une unité de traitement 19 qui peut être logé dans un boîtier fixé à la structure de support 11, c’est-à-dire la barre transversale de la porte de passage 5. L’unité de traitement 19 est reliée par exemple par une liaison filaire qui évolue à l’intérieur des poteaux 9, 9’ aux inclinomètres 17, 17’ pour les alimenter en courant et pour recevoir des signaux de mesure de chaque inclinomètre 17, 17’. Bien entendu, on peut aussi prévoir que chaque inclinomètre possède sa propre batterie et alimentation. Les signaux de mesure peuvent aussi en variante être transmis via une liaison radio, notamment par Bluetooth (marque enregistrée). L’unité de traitement 19 comporte à cet effet différentes interfaces et aussi des moyens de calcul et de traitement notamment programmables. L’unité de traitement 19 est plus particulièrement configurée pour déclencher un signal de toucher de porte en fonction de l’inclinaison mesurée. Selon un premier mode de réalisation, un signal de toucher peut être émis lorsque l’inclinaison d’un des deux poteaux 9, 9’ est supérieure à un seuil prédéfini. Une bonne précision peut être obtenue en choisissant le seuil prédéfini inférieur à 7,5° et notamment égal à 5°. L’unité de traitement 19 comporte par exemple de plus des moyens de télécommunication pour communiquer avec un ordinateur central de gestion d’une course (PC course) qui peut être programmé pour centraliser les données venant de toutes les portes de passage et pour comptabiliser tous les touchers d’un parcours sportif pour compétitions en eaux vives, comportant plusieurs portes de passage d’un véhicule nautique. Pour prendre en particulier en compte des phénomènes extérieurs, comme par exemple le vent qui tend à imposer à chaque poteau 9, 9’ une inclinaison non nulle, mais similaire par rapport à la verticale, l’unité de traitement 19 est configurée pour déterminer un différentiel d’inclinaison entre les deux poteaux 9, 9’. Dans ce cas, l’unité de traitement 19 est programmée pour déclencher par exemple un signal de toucher de porte lorsque la différence d’inclinaison entre les deux poteaux 9, 9’ est supérieure à un seuil prédéfini. Le différentiel d’inclinaison peut être calculé comme la différence entre les inclinaisons des deux poteaux 9, 9’ par rapport à la verticale. Il s’est avéré qu’une bonne précision peut être obtenue en choisissant le seuil prédéfini inférieur à 7,5° et notamment égal à 5°. Les figures 2A et 2B montrent respectivement de face et de dessus une porte de passage à l’état de repos. Dans cas, les deux poteaux 9, 9’ pendent verticalement selon la direction Z / Z’ et sont parallèles. Aucun signal de toucher de porte n’est généré par l’unité de traitement 19 pour cette situation. Si on suppose un peu de vent, les poteaux 9, 9’ peuvent être légèrement inclinés, mais dans la même direction. Aucun signal de toucher de porte n’est généré par l’unité de traitement 19 pour cette situation non plus si le déclenchement d’un signal de toucher est subordonné au fait que la différence d’inclinaison entre les deux poteaux 9, 9’ soit supérieure à un seuil prédéfini. Les figures 3A et 3B montrent respectivement de face et de dessus une porte de passage lorsqu’il y a un toucher par le véhicule nautique 7. Dans cas par exemple, le poteau 9’ pend verticalement selon la direction Z’ tandis que le poteau 9 est incliné par exemple de 15° par rapport à la verticale du fait du toucher par le véhicule nautique 7. Les deux poteaux 9, 9’ ne sont alors plus parallèles et un signal de toucher de porte est généré par l’unité de traitement 19 pour cette situation. De plus, comme on peut le voir sur la , la porte de passage 5 peut être équipée d’au moins une caméra 21 configurée pour filmer le passage d’un véhicule nautique 7. La caméra 21 est également connectée à la l’unité de traitement 19. L’unité de traitement est en outre configurée pour recevoir des signaux de la caméra 21 et pour déterminer le sens de passage d’un véhicule nautique 7 entre les poteaux 9, 9’ d’une porte de passage 5. Ainsi, il peut être vérifié que la porte de passage 5 soit franchie dans le bon sens. Par ailleurs, le système de détection 1 peut en outre comporter une barrière photoélectrique où l’un des poteaux 9 d’une porte de passage 5 comporte dans sa portion d’extrémité distale 15 un émetteur optique 23 émettant un faisceau lumineux 24 et l’autre poteau 9’ un récepteur optique 25 du faisceau lumineux 24 notamment pour mesurer le temps de passage de la porte 5 par rapport à un temps de référence. Comme cela est représenté schématiquement sur la qui montre une vue en coupe transversale au niveau des extrémités distales 17, 17’ des poteaux 9, 9’, le faisceau d’émission 24 de l’émetteur optique 23 présente la forme d’un éventail avec un angle d’émission α par exemple supérieur à 30°, notamment égal à 60°. L’angle de réception β du récepteur optique 25 dans une direction perpendiculaire au poteau 9’ est par exemple supérieur à 30°, notamment égal à 60° (voir schéma ). Une telle configuration permet détecter le passage avec une grande fiabilité. Le faisceau d’émission 24 en éventail et le champ de réception sous forme de secteur permet d’assurer une détection de franchissement même si les poteaux 9,9’ ne sont plus exactement alignés, par exemple du fait du vent. La porte de passage 5 peut aussi comporter un lecteur RFID 27 relié à l’unité de traitement 19 et configuré pour détecter lors d’un passage une puce RFID portée par le véhicule nautique 7 ou le sportif manœuvrant ce dernier. Le lecteur RFID 27 peut être installé sur ou dans le boîtier contenant l’unité de traitement 19 et être disposée en position centrale sur la structure de support 11. La radio-identification, le plus souvent désignée par l'acronyme RFID (de l’anglais « radio frequency identification »), est une méthode pour mémoriser et récupérer des données à distance en utilisant des marqueurs appelés « radio-étiquettes » (« RFID tag » ou « RFID transponder » en anglais). Les radio-étiquettes comprennent une antenne associée à une puce électronique qui leur permet de recevoir et de répondre aux requêtes radio émises par l’émetteur-récepteur. Ces puces électroniques contiennent un identifiant et éventuellement des données complémentaires. Cela permet clairement identifier le sportif qui passe la porte de passage 5. Si besoin, pour un parcours sportif d’une certaine longueur, cela permettrai que plusieurs sportifs puissent être sur le parcours en même temps tout en permettant des mesures de temps et de toucher précis. Cela peut être notamment intéressant pour des entraînements ou des courses de qualification. L’unité de traitement 19 peut en outre être configurée pour recevoir un signal de passage, soit via le lecteur RFID 27 ou via la barrière photoélectrique 23, 25 pour synchroniser la mesure de toucher de porte avec le passage d’un véhicule nautique 7. De préférence, on utilise la technologie RFID avec une portée de détection RFID réglée de manière qu’un véhicule nautique 7 puisse être détecté à environ 1m ou 50cm en amont de la porte de passage 5, ce permet « d’armer » la détection de toucher via l’unité de traitement 19 et pour ensuite « désarmer » la détection juste après le passage lorsque le véhicule nautique 7 se trouve en aval de la porte de passage 5. L’invention concerne également un parcours sportif pour compétitions en eaux vives, comportant plusieurs portes de passage, par exemple entre 10 et 20, d’un véhicule nautique 7, notamment un canoë ou un kayak, équipé d’un système de détection 1 tel que décrit ci-dessus. On comprend donc que le système de détection permet une détection rapide en temps réel et fiable d’un toucher d’une porte de passage lors d’une compétition sportive. Ainsi, on peut réduire le nombre d’arbitres nécessaires, voire s’en dispenser, le long du parcours sportif sans renoncer à la précision et justesse de résultats de course pour des compétitions de haut niveau. Système de détection (1) de toucher de porte pour compétition en eaux vives, comportant au moins une porte de passage (5) d’un véhicule nautique (7), notamment un canoë ou un kayak, la porte de passage (5) présentant deux poteaux (9, 9’) suspendus à une structure de support (11) par une extrémité proximale (13, 13’), caractérisé en ce que chaque poteaux (9, 9’) présente dans sa portion d’extrémité distale (15, 15’) qui est opposée à l’extrémité proximale (13, 13’), un inclinomètre (17, 17’) configuré pour mesurer l’inclinaison du poteau (9, 9’) suspendu par rapport à la verticale et en ce que le système comporte en outre une unité de traitement (19) recevant un signal de mesure de chaque inclinomètre (17, 17’) et configurée pour déclencher un signal de toucher de porte en fonction de l’inclinaison mesurée. Système de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’unité de traitement (19) détermine un différentiel d’inclinaison entre les deux poteaux (9, 9’) et est configurée pour déclencher un signal de toucher de porte lorsque la différence d’inclinaison entre les deux poteaux (9, 9’) est supérieure à un seuil prédéfini. Système de détection selon la revendication 2, caractérisé en ce que le seuil prédéfini est inférieur à 7,5° et notamment égal à 5°. Système de détection selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la porte de passage (5) est équipée d’au moins une caméra (21) configurée pour filmer le passage d’un véhicule nautique (7), l’unité de traitement (19) est configurée pour recevoir des signaux de caméra et pour déterminer le sens de passage de la porte (5). Système de détection selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l’un (9) des poteaux d’une porte de passage (5) comporte dans sa portion d’extrémité distale un émetteur optique (23) et l’autre poteau (9’) un récepteur optique (25) notamment pour mesurer le temps de passage de la porte par rapport à un temps de référence. Système de détection selon la revendication 5, caractérisé en ce que le faisceau d’émission (24) de l’émetteur optique (23) présente la forme d’un éventail avec un angle d’émission supérieur à 30°, notamment égal à 60°. Système de détection selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l’angle de réception du récepteur optique (25) dans une direction perpendiculaire au poteau (9’) est supérieur à 30°, notamment égal à 60°. Système de détection selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la porte de passage comporte un lecteur RFID (27) configuré pour détecter lors d’un passage une puce RFID portée par le véhicule nautique (7) ou le sportif manœuvrant ce dernier. Système de détection selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l’unité de traitement (19) est configurée pour recevoir un signal de passage pour synchroniser la mesure de toucher de porte avec le passage d’un véhicule nautique (7). Parcours sportif pour compétitions en eaux vives, caractérisé en ce qu‘il comprend un système de détection (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, le système de détection comportant plusieurs portes de passage (5) d’un véhicule nautique (7), notamment un canoë ou un kayak.