Comment mesurer la vitesse réelle de votre bateau avec le GPS

Introduction

Votre loch indique 6,2 kn (7,1 mph)6,2 kn (11,5 km/h). Le téléphone fixé au poste de barre affiche 7,4 kn (8,5 mph)7,4 kn (13,7 km/h). Même bateau, même seconde, deux chiffres séparés de plus d’un nœud. Lequel ment ?

Aucun des deux. Votre loch mesure la vitesse à laquelle l’eau défile le long de la coque ; le GPS mesure la vitesse à laquelle la coque se déplace au-dessus du fond. L’écart entre les deux, c’est le courant dans lequel vous naviguez — mêlé à tout ce que votre loch mesure de travers. Séparer ces deux choses, c’est précisément l’objet d’un test de vitesse, et cela prend une dizaine de minutes.

Points clés

• Votre loch mesure la vitesse sur l’eau ; le GPS mesure la vitesse sur le fond. Sur une route droite dans l’axe du courant, l’écart entre les deux, c’est le courant plus l’erreur éventuelle du loch.
• Un seul passage ne vaut rien pour mesurer votre bateau (c’est en revanche une parfaite vitesse sur le fond pour naviguer). Parcourez la même base dans les deux sens et faites la moyenne des deux — un courant constant s’annule exactement.
• La moyenne des deux passages, c’est votre vitesse sur l’eau. C’est elle, et non un unique passage GPS, qui sert de référence pour étalonner le loch ; étalonner sur un seul passage grave le courant dans l’instrument.
• La moyenne est le chiffre honnête. Un maximum est un pic d’une seconde — il vous parle d’une vague, pas de votre bateau.
• 1 nœud = 1 mille nautique par heure = 1,15078 mph1,852 km/h, et un mille nautique vaut exactement 1 852 mètres (6 076 pieds)1 852 mètres par définition.

Pourquoi les instruments du bord dérivent

Les instruments de vitesse marins ne sont pas de la mauvaise ingénierie. C’est de la vieille ingénierie, et chacun d’eux mesure quelque chose qui tient lieu de vitesse plutôt que la vitesse elle-même.

La roue à aubes compte des tours, pas des progrès. Le loch le plus répandu sur les bateaux de série est une petite roue à aubes montée dans un passe-coque. L’eau la fait tourner, un aimant déclenche un capteur, et l’afficheur convertit les impulsions en nœuds à l’aide d’une constante figée en usine — une constante qui suppose la roue propre, le palier libre et l’écoulement non perturbé. Les trois se dégradent. Une saison de salissures et de bernacles ajoute de la traînée, la roue tourne moins vite que l’eau qui l’entoure, et l’instrument sous-estime. C’est exactement le même mode de défaillance qu’une voiture qui compte les tours de roue en supposant un diamètre de pneu, ce qui explique pourquoi la vitesse GPS est plus fiable que l’instrument de bord d’un véhicule.

Les tubes de Pitot mesurent une pression, pas une vitesse. Les bateaux planants rapides utilisent souvent un orifice orienté vers l’avant qui perçoit la pression de l’eau qui s’y engouffre. La pression croît avec le carré de la vitesse : l’instrument est donc réactif en haut de la plage et quasi inutilisable en bas. En dessous d’environ 8–10 kn (9–12 mph)8–10 kn (15–19 km/h), beaucoup sous-estiment, deviennent erratiques ou n’indiquent rien du tout. Ils se bouchent aussi facilement — un nid de guêpe pendant l’hiver, un fragment d’algue — et une obstruction partielle fait chuter la pression perçue : l’instrument se met alors discrètement à sous-estimer, sans panne visible.

L’emplacement du capteur compte. Un capteur de vitesse échantillonne la couche d’eau que votre coque a déjà perturbée, pas la mer libre. Pire, l’erreur change avec l’assiette : un bateau à l’arrêt est à plat, le même bateau au planing est cabré, avec une autre partie de coque mouillée. C’est pourquoi un loch peut être raisonnablement juste à l’allure de déplacement et franchement faux au régime de croisière, et pourquoi un étalonnage en un seul point corrige rarement un bateau sur toute sa plage.

Rien de tout cela ne se règle depuis la barre. Ce qui se règle, c’est de disposer d’une seconde source de vitesse indépendante pour vous contrôler, et c’est ce qu’apporte un téléphone équipé d’un compteur de vitesse GPS pour bateau : pas de passe-coque, aucune pièce mobile, rien qui se salisse.

Vitesse sur l’eau et vitesse sur le fond

Il existe deux réponses légitimes à « à quelle vitesse va ce bateau ? », et ce sont deux grandeurs différentes.

La vitesse sur l’eau (vitesse surface) est votre vitesse par rapport à l’eau dans laquelle vous flottez — ce que mesurent une roue à aubes ou un tube de Pitot, et le chiffre qui compte pour le réglage de voilure et la performance de la coque. La vitesse sur le fond est votre vitesse par rapport au fond marin — ce que mesure le GPS, et le chiffre qui compte pour préparer une traversée, estimer votre heure d’arrivée et savoir si vous doublerez ce cap avant la renverse.

La différence entre les deux, c’est le courant. Ce n’est pas une règle empirique, c’est du calcul vectoriel : votre mouvement sur le fond est votre mouvement dans l’eau plus le mouvement de l’eau elle-même.

Revenons aux deux chiffres de l’introduction. Le loch indique 6,2 kn (7,1 mph)6,2 kn (11,5 km/h) et le GPS 7,4 kn (8,5 mph)7,4 kn (13,7 km/h). Sur une route droite avec le courant exactement dans le dos, cet écart de 1,2 kn (1,4 mph)1,2 kn (2,2 km/h) est la marée qui vous pousse — plus tout ce que votre loch mesure de travers. Une seule lecture ne peut pas séparer les deux. Faites demi-tour et refaites la route inverse : la même marée se soustrait désormais. Le loch indique toujours environ 6,2, mais le GPS tombe à environ 5,6 kn (6,4 mph)5,6 kn (10,4 km/h).

Rien ne s’est cassé entre ces deux passages. Le bateau n’a pas ralenti — vous avez cessé d’être aidé pour commencer à être freiné, et seul le chiffre GPS l’a remarqué, parce que lui seul se réfère à quelque chose d’immobile. Les deux coïncident quand l’eau est immobile et que le loch est honnête : sur un lac calme, ils doivent s’accorder ; sur une rivière soumise à la marée, ils peuvent différer de plusieurs nœuds et avoir tous les deux raison.

Ce que mesure vraiment un test de vitesse GPS

Un compteur de vitesse GPS ne prend pas deux points de position pour les diviser par le temps. Il déduit la vitesse de l’effet Doppler sur la porteuse satellite : votre mouvement par rapport à chaque satellite étire ou comprime la fréquence reçue d’une quantité infime mais mesurable, et avec quatre satellites ou plus en vue, le récepteur résout ces décalages en un vecteur vitesse en trois dimensions. La vitesse sur le fond en est la composante horizontale.

Deux conséquences en découlent. C’est rapide, car une mesure de fréquence n’a besoin d’aucune base de temps longue : la lecture se stabilise en une seconde ou deux après un changement de vitesse au lieu de le suivre avec retard. Et c’est précis en vitesse : précision de position et précision de vitesse sont deux spécifications distinctes, votre position peut donc vagabonder de quelques mètres pendant que la solution de vitesse reste bonne à quelques dixièmes de nœud près, avec une vue dégagée sur le ciel. La mécanique est détaillée dans le fonctionnement des compteurs de vitesse GPS.

Ce que le GPS ne peut pas vous dire, c’est votre vitesse sur l’eau. Il n’a aucun moyen de savoir que tout l’océan dérive à deux nœuds — du point de vue d’un satellite, l’eau, c’est du décor. Ce n’est pas une limite à contourner ; c’est exactement la propriété qui fait du GPS la référence à laquelle vous comparez tout le reste.

Les deux passages : un test de vitesse qui fonctionne

Si vous prenez une lecture GPS sur un seul cap et que vous l’appelez la vitesse de votre bateau, vous avez mesuré votre bateau plus ce que faisait l’eau. Sur une côte à marée, cela peut représenter deux nœuds de mensonge dans un sens ou dans l’autre.

La parade, c’est le double passage, emprunté aux essais sur base de vitesse que les chantiers navals pratiquent depuis un siècle. Vous parcourez la même base dans les deux sens et vous faites la moyenne des deux résultats. Un courant constant s’ajoute à un passage et se retranche de l’autre pour la même valeur : la moyenne est donc votre vitesse, courant retiré.

Comment le mener

1. Choisissez un plan d’eau utilisable. Il vous faut une portion droite et dégagée, assez profonde pour ne pas lutter contre l’effet de faible profondeur, hors du chenal de navigation, et sans trafic qui vous obligerait à changer de route en cours de passage. La profondeur compte plus qu’on ne le croit, et pas dans un seul sens : l’eau peu profonde ralentit une coque à déplacement, alors qu’une coque planante peut au contraire aller plus vite sur un fond peu profond. Dans les deux cas, la profondeur devient une variable que vous n’aviez pas l’intention de mesurer, et le cas planant est le plus traître, parce qu’il flatte le résultat.
2. Choisissez une longueur. Au moins 0,5 NM (0,58 milles terrestres)0,5 NM (0,93 km) par passage, et 1 NM (1,15 milles terrestres)1 NM (1,85 km) si vous avez la place. Les passages longs moyennent les variations d’une vague à l’autre. Les passages courts sont dominés par l’instant que vous avez échantillonné par hasard.
3. Stabilisez d’abord le bateau. Montez au régime que vous voulez tester, tenez-le, et laissez au bateau le temps d’atteindre une assiette et une vitesse stables avant le début du passage. Sur une coque planante, cela peut prendre quinze ou vingt secondes. L’assiette, les flaps et la charge doivent être exactement là où vous comptez les laisser.
4. Effectuez le premier passage sur un cap fixe, régime constant, en tenant la route la plus droite que permettent les conditions. Ne courez pas après le chiffre de vitesse avec la manette. Notez la vitesse moyenne du passage.
5. Faites demi-tour et refaites la route inverse, même régime, même assiette, même eau, sens opposé. Virez assez large pour être revenu à une vitesse stabilisée avant le début du second passage.
6. Recommencez si les chiffres semblent bizarres. Deux paires de passages coûtent cinq minutes de plus et vous diront immédiatement si la première paire était polluée.

Le calcul

Prenez les deux moyennes, additionnez-les, divisez par deux. C’est tout.

Disons que le passage dans le sens du courant a donné en moyenne 7,4 kn (8,5 mph)7,4 kn (13,7 km/h) et le passage à contre-courant 5,6 kn (6,4 mph)5,6 kn (10,4 km/h) :

vitesse réelle = (7,4 + 5,6) / 2 = 6,5 kn
courant        = (7,4 − 5,6) / 2 = 0,9 kn

Votre bateau fait 6,5 kn (7,5 mph)6,5 kn (12,0 km/h) sur l’eau à ce régime, et vous étiez dans un courant de 0,9 kn (1,0 mph)0,9 kn (1,7 km/h). Les deux chiffres sortent des mêmes deux passages.

La moyenne arithmétique annule exactement un courant constant et dans l’axe de la route. C’est l’hypothèse sur laquelle repose toute la méthode, et elle peut échouer de trois façons.

Une marée qui renverse. Si le courant change pendant que vous naviguez, la moyenne est biaisée de tout ce dont il a bougé entre les deux passages — d’où l’intérêt d’enchaîner les passages plutôt que de les espacer d’une heure de déjeuner. Faire deux paires et les comparer détecte le problème, mais ne le corrige pas. Si vous voulez la correction, la réponse issue des bases de vitesse est de faire quatre passages pondérés 1:3:3:1 et divisés par huit, ce qui annule exactement un courant qui varie régulièrement :

vitesse réelle = (passage1 + 3 × passage2 + 3 × passage3 + passage4) / 8

Un courant en travers de votre route. La méthode suppose que l’eau se déplace le long de votre trace, pas en travers. Un courant purement de travers est le cas vicieux : il vous ralentit de la même quantité aux deux passages, donc les deux lectures s’accordent, le calcul annonce un courant nul, et la moyenne ressort légèrement trop haute. Cela ressemble à un résultat propre, et ça ne l’est pas. Choisissez une route alignée sur le courant de marée, ce qui, sur la plupart des côtes, veut dire dans l’axe du chenal plutôt qu’en travers.

Un bateau qui ne fait pas deux fois la même chose. Le vent et l’état de la mer modifient votre vitesse sur l’eau : si le vent se lève entre les deux passages, les deux courses ne mesurent pas le même bateau.

Le vent est un cas à part, et il vaut la peine d’être clair. Le vent appuie sur le gréement et les œuvres mortes et modifie votre vitesse sur l’eau : un vent debout ralentit donc réellement le bateau, et la moyenne des deux passages sera plus basse que par jour calme. Ce que le vent ne fait pas, c’est fausser la lecture GPS. Le récepteur indique à quelle vitesse la coque se déplace au-dessus du fond, quelle que soit la combinaison de poussée, de courant et de fardage qui l’a produite.

Ce qu’il faut noter

La plupart des apps de vitesse vous proposent un maximum, une moyenne et une distance. Elles ne sont pas d’égale utilité, et les traiter comme interchangeables, c’est ainsi qu’on finit par citer une vitesse de pointe que son bateau n’a jamais réellement tenue.

La vitesse maximale est la lecture la plus élevée du passage — le chiffre que tout le monde veut et celui qui veut dire le moins. C’est un événement d’une seconde : le bateau qui surfe la face d’une vague, ou qui attrape un instant de courant favorable. Parfait pour se vanter, inutile pour comparer.

La vitesse moyenne est le chiffre honnête — ce que le bateau a réellement tenu sur tout le passage, et le seul des trois qui se compare vraiment d’une course à l’autre, d’un régime à l’autre ou d’une saison à l’autre. C’est aussi sur elle que repose le double passage : vous faites la moyenne des moyennes de chaque passage, jamais des pics.

La distance est votre contrôle croisé. Si l’app annonce 0,94 NM (1,08 milles terrestres)0,94 NM (1,74 km) sur un passage censé faire 1 NM (1,15 milles terrestres)1 NM (1,85 km), le passage a été écourté et la moyenne décrit une portion d’eau plus courte que prévu.

Notez les conditions à côté des chiffres : régime moteur ou tours/minute, assiette et position des flaps, carburant et eau à bord, nombre de personnes, état de la mer et direction du vent par rapport à la route. Un bateau qui a fait 6,5 kn (7,5 mph)6,5 kn (12,0 km/h) léger et à plat ne recommencera pas avec les réservoirs pleins et quatre invités, et si vous n’avez pas noté la différence, vous passerez l’hiver à vous demander ce qui cloche avec le moteur.

C’est pourquoi l’app que vous utilisez devrait enregistrer un trajet et non se contenter d’afficher une aiguille : enregistrer le passage vous donne une moyenne sur une portion définie plutôt qu’un chiffre entraperçu en barrant. Un compteur de vitesse GPS réglé en nœuds conserve le maximum, la moyenne et la distance par trajet — exactement le relevé à trois colonnes qu’exige cette méthode.

Pourquoi la vitesse d’un bateau se mesure en nœuds

Un nœud, c’est un mille nautique par heure, et un mille nautique vaut exactement 1 852 mètres (6 076 pieds)1 852 mètres par définition — une valeur choisie pour coller de très près à une minute de latitude. Cela lui donne une propriété que n’ont ni le mille terrestre ni le kilomètre : l’échelle des latitudes en marge d’une carte marine sert aussi d’échelle de distances, si bien qu’un bateau à 10 nœuds parcourt dix minutes de latitude en une heure. Prenez la mesure au compas à pointes sèches sur la portion de cette échelle qui se trouve par votre travers, pas en haut ni en bas de la feuille — sur une carte de Mercator, l’échelle s’étire à mesure que l’on monte vers le nord ou descend vers le sud.

Les équivalences, pour quand vous devrez en parler à quelqu’un à terre :

Étalonner votre loch à partir du résultat GPS

Le double passage vous donne le facteur de correction gratuitement. Vous avez déjà la vitesse réelle sur l’eau ; il ne vous manque que ce qu’indiquait le loch pendant ce temps-là.

Reprenons l’exemple chiffré : la moyenne des deux passages était de 6,5 kn (7,5 mph)6,5 kn (12,0 km/h), et le loch affichait 6,2 kn (7,1 mph)6,2 kn (11,5 km/h) aux deux passages. L’instrument sous-estime :

correction = 6,5 / 6,2 = 1,048  →  saisir +4,8 % (le loch indique trop bas)

La plupart des afficheurs modernes proposent un réglage d’étalonnage de la vitesse, soit sous forme d’un pourcentage unique, soit sous forme d’une table multipoint où vous entrez une correction à plusieurs vitesses. Appliquez le facteur, puis refaites le test pour confirmer qu’il a bien été pris en compte. Trois choses à savoir avant de vous lancer.

Nettoyez d’abord le capteur. Inutile d’étalonner pour compenser des salissures. Démontez la roue à aubes, ôtez les dépôts, vérifiez qu’elle tourne librement, puis mesurez — sinon vous gravez les bernacles de la saison dans les réglages de l’instrument et devrez tout refaire quand elles tomberont.

Étalonnez à plus d’une vitesse si votre système le permet. Les roues à aubes ne sont pas linéaires. Une roue qui indique 5 % trop bas à l’allure de déplacement peut être juste au régime de croisière, ou pire : une correction en un seul point corrige une vitesse et déplace l’erreur ailleurs. Si votre afficheur n’accepte qu’un seul chiffre, étalonnez à la vitesse à laquelle vous passez réellement votre temps.

Recommencez une fois par saison. Les salissures reviennent et les paliers s’usent ; la correction juste en mai ne le sera plus en septembre.

Si le loch se trompe de plus de 15 % environ après nettoyage, ou si son erreur varie fortement avec la vitesse, l’étalonnage ne fait que masquer un problème matériel — aube endommagée, capteur défaillant ou sonde placée dans un mauvais écoulement. C’est un travail de sortie d’eau, pas un réglage de menu.

Questions fréquentes

Comment connaître la vitesse de mon bateau en nœuds tout de suite ?

N’importe quel compteur de vitesse GPS réglé en nœuds vous la donnera. Le GPS fournit directement la vitesse sur le fond, sans passe-coque, sans étalonnage et sans rien qui puisse se salir : un téléphone au poste de barre ne demande donc aucune préparation, hormis une vue dégagée sur le ciel et quelques secondes pour obtenir son premier point. Gardez à l’esprit qu’il s’agit de votre vitesse par rapport au fond : dans un courant, elle différera de celle du loch du bord — cette différence, c’est le courant, pas une panne de l’un ou l’autre appareil.

Pourquoi mon loch et le GPS de mon téléphone ne sont-ils pas d’accord ?

Parce qu’ils mesurent des choses différentes. Le loch mesure la vitesse sur l’eau ; le GPS mesure la vitesse sur le fond. Le moindre courant les sépare. Sur une route menée exactement avec ou contre le courant, l’écart est le courant plus l’erreur éventuelle du loch — c’est pourquoi une seule lecture ne peut donner ni l’un ni l’autre. Si les deux divergent encore dans une eau vraiment immobile — un lac par temps calme — alors vous avez une véritable erreur d’instrument, le plus souvent une roue à aubes encrassée, et le double passage vous dira de combien.

Quelle est la précision d’un test de vitesse GPS ?

En vitesse et avec une vue dégagée sur le ciel, une solution de vitesse GPS est typiquement bonne à quelques dixièmes de nœud près, parce que la vitesse provient du décalage Doppler du signal satellite plutôt que d’une différence de positions. C’est bien plus serré qu’une roue à aubes ou un tube de Pitot. La vitesse est la norme d’un vecteur vitesse bruité : à l’arrêt, ce bruit ne peut donc pas s’annuler à zéro — il se redresse en un petit nombre positif. Un GPS qui affiche « 0,3 nœud » à quai, c’est cet artefact, pas du mouvement.

Quelle longueur de base et combien de passages pour un test de vitesse ?

Au moins 0,5 NM (0,58 milles terrestres)0,5 NM (0,93 km) par passage, idéalement 1 NM (1,15 milles terrestres)1 NM (1,85 km), et toujours deux passages sur des caps opposés enchaînés l’un après l’autre. Un passage dans chaque sens est le minimum pour que le courant s’annule ; deux paires valent mieux, parce que l’accord entre les paires vous dit que l’eau était stable pendant votre test.

Le vent et le courant faussent-ils la lecture GPS ?

Ils agissent sur votre bateau, pas sur la lecture. Un courant déplace physiquement votre coque au-dessus du fond : le GPS montre donc correctement que vous allez plus vite ou moins vite — c’est la mesure qui fonctionne, pas qui échoue. Le vent modifie votre vitesse sur l’eau en appuyant sur le gréement et les œuvres mortes, ce que le GPS rapporte également avec justesse. Ni l’un ni l’autre n’introduit d’erreur dans le chiffre GPS lui-même ; moyenner deux passages inverses supprime la contribution du courant et laisse la performance propre de votre bateau.

Sources et lectures complémentaires

• BIPM — Brochure SI, tableau 8 (unités hors SI) — le mille marin international, égal à exactement 1 852 mètres.
• Performances du service de positionnement standard du GPS (gps.gov) — la spécification officielle de précision du GPS civil, y compris les chiffres de vitesse qui étayent les affirmations sur le Doppler ci-dessus.
• NOAA — Usage des cartes marines et échelle des latitudes — pourquoi les distances se prennent sur la portion d’échelle des latitudes située par votre travers.

Conclusion

Le loch et le téléphone n’ont jamais été en concurrence. L’un vous dit comment la coque se déplace dans l’eau, ce qui guide votre barre et vos réglages. L’autre vous dit comment vous vous déplacez sur la carte, ce qui vous ramène au port avant la renverse. Un bateau qui connaît les deux chiffres connaît le courant en prime.

Un contrôle de vitesse demande une seule portion droite d’eau profonde : stabilisez-vous au régime qui vous intéresse, parcourez un demi-mille nautique, faites demi-tour, refaites-le en sens inverse et moyennez les deux. Notez la moyenne, pas le maximum, et inscrivez les conditions à côté. Faites-le une fois par saison et vous repérerez une roue à aubes encrassée depuis la barre, au lieu de la découvrir au sec.

Si vous voulez la configuration marine — les nœuds comme unité par défaut, le maximum, la moyenne et la distance enregistrés par trajet, et un affichage lisible depuis la barre — la page du compteur de vitesse GPS pour bateau explique comment cela fonctionne sur l’eau.

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