[Reportage] Luciole : conception d’un dispositif de guidage aérien à faible latence

Le déclic : un besoin réel, une idée lumineuse

Tout est parti d’un constat aussi simple qu’injuste.

Autour de Julien, ingénieur chez KAIZEN Solutions et moniteur de parapente, plusieurs amis sourds et malentendants partagent la même passion du vol… mais sans jamais pouvoir la vivre pleinement.
Leur handicap les empêchent d’accéder aux stages de simulation d’incidents de vol (SIV), pourtant essentiels pour progresser en sécurité.

Les moniteurs n’ont pas d’outils adaptés. En SIV, tout se joue sur la radio, et eux ne peuvent pas l’utiliser. Du coup, ils volent seuls, sans encadrement, et se mettent en danger.

Julien Le Guen

Et si l'on pouvait remplacer la voix par la lumière et la vibration ? 
C’est ainsi qu’est née Luciole, un petit être volant qui communique par la lumière.

Une idée poétique, certes, mais surtout une réponse technologique à un vrai besoin.
Luciole, c’est un système embarqué combinant télécommande, vibreurs et lunettes à micro affichage, conçu pour recréer ce lien invisible entre sol et ciel sans passer par la radio.

 

Objectifs du projet

À la croisée de l’ingénierie embarquée et de la pédagogie du vol, Luciole s’est fixé trois ambitions :

1.  Rendre le SIV accessible à tous
   -> Offrir aux pilotes sourds ou malentendants la possibilité d’apprendre, progresser et voler en sécurité, grâce à un système de communication visuelle et tactile.
2. Développer un dispositif embarqué non intrusif
   -> Le pilote doit garder un champ de vision libre, une expérience fluide et naturelle, sans écran perturbant ni gestes complexes. D’où le choix d’un affichage projeté sur des lunettes translucides et de vibreurs discrets pour le guidage.
3. Expérimenter une architecture technique robuste et ouverte
   -> Un système temps réel fiable, codé en Rust, basé sur LoRa pour la portée et Bluetooth LE pour la modularité, avec une logique open source et open hardware.
   
   

 Le code et les plans seront ouverts, pour que d’autres puissent améliorer le système. 

 

Séduite par le concept, la Kaizen School s’est rapidement jointe à l’aventure, transformant Luciole en un terrain d’apprentissage concret pour de jeunes ingénieurs.

 

De l’idée à la solution

Pendant près d’un an en amont du projet, Julien et ses amis discutent avec des moniteurs de parapente, des pilotes et des élèves pour comprendre les contraintes, les usages et les risques.

On a passé un an à discuter avec des moniteurs, pour cadrer le besoin. On s’est rendu compte que le vrai point de douleur, c’était les stages SIV , là où la communication est critique.  

Le constat est vite devenu une ligne directrice : concevoir un dispositif capable de remplacer la voix dans les situations où elle n’est pas utilisable, tout en restant fiable, instantané et non intrusif.
C’est à ce moment que Julien,  architecte en systèmes embarqués passionné de vol, a décidé de faire de Luciole un projet d’innovation interne porté par la KZS School.

KzS School : un terrain d’expérimentation technologique

Chez KAIZEN Solutions, la KZS School est bien plus qu’un programme de stage : c’est un terrain d’expérimentation technologique.

On cherche toujours des stages intéressants et complexes, pour attirer les bons profils. Luciole était parfait : ambitieux, concret, et humain.

En cinq mois, ils ont fait beaucoup de choses. Le système marchait, on l’a présenté à la Fédération française du vol libre, et ils nous ont félicités.

Au-delà du défi technique, le projet a eu une vraie portée pédagogique : il a permis à de jeunes ingénieurs de plonger dans un cas d’usage embarqué exigeant, de maîtriser Rust, LoRa, BLE et le développement hardware, tout en contribuant à un projet d’inclusion.

 

Architecture technique : robustesse et réactivité

Luciole est conçu selon trois principes d’ingénierie :
zéro latence, zéro dépendance réseau, zéro distraction.

Le cœur du système repose sur une double radio LoRa, assurant la communication directe entre le moniteur au sol et le pilote en vol, sans passer par Internet, ni par un réseau cellulaire.
Cette approche est née d’un constat terrain : en montagne, le réseau mobile est souvent inexistant ou instable, rendant les solutions connectées inopérantes.

En parapente, tu peux avoir deux kilomètres entre le moniteur et l’élève, souvent sans aucun réseau. On voulait un système autonome, qui fonctionne partout, tout le temps.

Julien Le Guen

 

Les messages sont courts, envoyés à un rythme d’environ une commande par seconde, avec accusés de réception, rejouabilité et gestion de priorités pour les instructions critiques.
Côté logiciel, tout est codé en Rust, avec le framework ESP-IDF pour les ESP32 et Embassy pour les modules Nordic.
Ce choix garantit robustesse, sécurité mémoire et architecture testable.

Rust te prend par la main. Le compilateur t’empêche de mal faire. C’est exigeant, mais ça force à concevoir proprement.

 

 

Défis humains et ergonomiques

Le système devait être transparent pour le pilote, intuitif et non intrusif.
Pas d’écran, pas d’interface à manipuler, pas de charge mentale supplémentaire.

Il faut que le pilote garde son champ de vision libre. Pas d’écran, pas de téléphone. Et que le moniteur n’ait pas besoin de lâcher son élève des yeux pour envoyer un message.

Luciole combine donc :

• des lunettes translucides à microaffichage LED, projetant des icônes simples dans le champ visuel,
• des vibreurs haptiques sur le poignet, pour transmettre des signaux directionnels ou de sécurité,
• et une télécommande ergonomique pour le moniteur

Cette communication multisensorielle pallie non seulement les handicaps auditifs, mais aussi les situations de stress, où même les pilotes valides perdent parfois l’audition partielle en vol.

Quand un élève est stressé, il n’entend plus. Là, on peut toujours communiquer : la lumière et la vibration passent mieux que la voix.

Défis techniques

Comme tout projet d’ingénierie embarquée, Luciole a dû surmonter plusieurs verrous technologiques :

• Synchroniser les protocoles LoRa et BLE pour assurer un dialogue fluide entre les modules radio et les périphériques connectés.
• Minimiser la latence des signaux, essentielle à la sécurité en vol.
• Garantir la communication sans dépendance réseau, même dans les zones montagneuses isolées.
• Assurer la fiabilité des paquets dans un environnement radio perturbé par le relief.
• Maintenir l’ergonomie du système

 

Tests et validation en conditions réelles

Un prototype n’a de valeur que s’il quitte un jour le bureau d’étude.
Chez KAIZEN Solutions, l’innovation ne s’arrête pas au KZS Lab : elle se confronte à la réalité.

Des essais au sol avant le grand saut

Avant de prendre les airs, l’équipe a commencé par des tests au sol.(article : Innovation : Comment permettre aux personnes sourdes et malentendantes d’apprendre à voler ?)

On a testé à pied, à la bobine, entre deux bières, à se diriger les uns les autres. C’était marrant, mais ça nous a permis de vérifier les bases.

 

Ces premiers essais ont permis de valider :

• la stabilité de la liaison LoRa en champ libre,
• la réactivité du système de vibration,
• la lisibilité des icônes projetées dans les lunettes,
• et la robustesse des commandes via la télécommande BLE.

Une fois ces points validés, Julien a engagé les tests en vol, d’abord sur des parapentes biplaces pédagogiques, puis avec des élèves sourds et malentendants lors d’un stage encadré.

 

Premiers vols : une validation technique et émotionnelle

Les tests en vol ont eu lieu sur un site du Puy-de-Dôme, dans un cadre sécurisé.
Le protocole était clair : évaluer la communication entre le moniteur au sol et les élèves en vol, sans radio, uniquement via Luciole.

On a commencé avec quatre élèves sourds. Deux ont testé le système, un avec les lunettes, l’autre seulement avec les vibreurs.

Les premiers résultats sont clairs :

• Les vibreurs seuls permettaient un guidage directionnel basique (gauche/droite), mais trop limité pour un apprentissage complet.
• L’ajout des lunettes à micro affichage a changé la donne : les élèves comprenaient mieux le contexte de l’action, ce qu’ils devaient faire et pourquoi.
  
  

Quand je lui envoie une icône, je ne lui dis pas seulement “tire à gauche”, je lui dis pourquoi : aller vers la zone de sécurité, sortir du thermique… C’est ça la différence.

La réactivité du système a été testée dans diverses conditions de vol de stage d'initiation, et stage progression avec des manœuvres non dangereuses.

La liaison LoRa est restée stable jusqu’à deux kilomètres, sans perte critique, même dans des zones sans couverture réseau mobile.

 

Fiabilité et sécurité : un système conçu pour durer

Un des points clés validés lors des essais concerne la résilience du protocole de communication Rust.
Julien et son équipe ont conçu un mécanisme d’acquittement intelligent : si une commande n’est pas reçue dans un délai imparti, elle est renvoyée automatiquement.
Ce protocole garantit une communication fiable, même avec un taux de perte inhérent aux environnements montagneux.

Quand on parle à la radio, il y a toujours un peu de latence, parfois une seconde. Avec Luciole, c’est instantané, et surtout, on sait si le message est bien passé.

Les tests ont également permis de mettre en évidence un autre avantage :
le système avertit automatiquement le moniteur et le pilote en cas de perte de liaison.
Une vibration ou une icône d’alerte s’affiche alors, invitant le pilote à se poser en sécurité.

Apprentissage et coordination : le facteur humain

 

 

Les essais en vol ont aussi mis en lumière une limite importante du prototype : la coordination entre le moniteur au sol et le moniteur en vol biplace.

Lors de certaines sessions, Luciole était installé uniquement sur l’élève, équipé des lunettes et des vibreurs.
Le moniteur derrière lui, chargé d’assurer la sécurité et d’observer les réactions de l’élève, n’avait quant à lui aucun retour sur les commandes envoyées depuis le sol.

Cette situation n’a pas remis en cause l’efficacité du système, mais elle a révélé un besoin d’évolution ergonomique :
pour garantir la compréhension mutuelle, le moniteur biplace doit lui aussi être équipé soit avec une paire de lunettes miroir, soit avec un retour visuel ou haptique synchronisé.

 

Ça s’est bien passé pour l’élève, mais le moniteur derrière n’avait pas les infos. Il ne voyait pas les icônes ni les signaux que j’envoyais, donc il ne comprenait pas pourquoi l’élève faisait telle ou telle manœuvre. Il était un peu paniqué. [...] Il faudrait que le moniteur biplace ait lui aussi des lunettes, ou au moins un retour des commandes. Comme ça, il comprend ce que je transmets au pilote, et il peut suivre sans stress.

 

Retours utilisateurs : enthousiasme et perspectives

Les élèves sourds ayant testé le système ont unanimement exprimé leur enthousiasme.
Certains ont évoqué une expérience inédite de liberté, d’autres ont parlé de confiance retrouvée.

Les retours ont été incroyables. Ils étaient tous excités à l’idée de continuer, de nous aider à améliorer le système.

Même son de cloche du côté des moniteurs : la Fédération Française de Vol Libre a salué le projet pour son innovation pédagogique et sécuritaire.
Julien a d’ailleurs eu l’occasion de présenter Luciole lors du rassemblement national des moniteurs, devant une cinquantaine de professionnels :

 

Ils étaient tous emballés. Ce n’est pas juste un gadget : ça peut vraiment changer la façon d’enseigner.

 

Une innovation qui dépasse le handicap

Au fil des tests, Julien et les moniteurs ont aussi constaté que le dispositif pourrait bénéficier à un public plus large.
Même les élèves valides peuvent perdre l’audition temporairement sous stress ou dans des conditions bruyantes.
Le système de double communication visuelle et haptique pourrait ainsi devenir un outil de formation universel pour améliorer la pédagogie du vol.
Luciole ouvre donc la voie à une nouvelle génération d’outils pédagogiques, où la technologie embarquée ne remplace pas l’humain, mais le renforce.

 

Vers la prochaine étape

Les prochains défis identifiés concernent :

• la robustesse du hardware (boîtiers étanches),
• l’ajout de nouveaux vibreurs pour plus de nuances de guidage,
• l’intégration d’un affichage tête haute adaptable aux casques,
• et la création d’un kit de formation moniteur pour diffuser la solution dans les écoles de parapente.
  
  

Maintenant, l’enjeu, c’est de passer du prototype à un outil durable. Et surtout, de former les gens à s’en servir.

Quand l’ingénierie donne du sens au mot “innovation”

Au-delà des lignes de code, des protocoles radio et des tests en vol, Luciole raconte une aventure humaine : celle d’un ingénieur qui a voulu rendre accessible ce qui ne l’était pas.
Une idée née du terrain, propulsée par la KZS School, et validée par la passion et la rigueur.

Le but, ce n’est pas de faire un gadget high-tech, c’est de faire voler les gens.

 

Ce projet a prouvé que l’innovation technologique ne se résume pas à la performance, mais à sa capacité à résoudre un vrai problème humain.
Avec Luciole, le KZS Lab et la KZS School ont démontré qu’on peut allier excellence technique et impact sociétal, en s’appuyant sur les valeurs qui font leur ADN : curiosité, partage, expérimentation.

De cette aventure, une morale s’impose :

Les grandes innovations ne naissent pas des laboratoires fermés, mais des terrains où l’humain et la technique se rencontrent.

Luciole n’est pas simplement un dispositif embarqué : c’est un symbole de ce que peut devenir la technologie quand elle éclaire, relie et élève.
Et c’est sans doute là le plus beau des vols : celui d’une idée qui décolle… et fait briller d’autres possibles.

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