Coeurs Technologiques

A. La localisation

1. Généralités

La localisation est la technologie matérielle et logicielle qui permet de savoir « où est le mobile » et ce avec certaines qualités de permanence, de précision, de « sécurité » de cette information.

En matière de localisation, on a vécu l’arrivée d’une technologie dite de fracture : le GPS. Certains y ont vu la panacée, ce que le GPS n’est pas, pas plus que ne le sera Galileo. En effet, GPS/Galileo, s’ils sont des moyens fabuleux, n’en sont pas pour autant magiques. En particulier ces moyens fonctionnent « à l’air libre » et même dans ces conditions, ils peuvent être affectés de phénomènes appelés « trajets parasites » (cas des villes) entachant gravement la position. Les techniques intrinsèques de compensation dites « supersense » ne sont qu’un progrès apparent car l’augmentation de la sensibilité se paie par une dégradation inévitable de la performance.
En clair, GPS/Galileo ne fonctionne correctement qu’en espace dégagé et certainement pas dans les bâtiments ou dans le métro comme certains le racontent.

BCI a toujours observé que pour l’utilisateur le besoin de localisation est fondamentalement partout, y compris dans le métro ou dans les bâtiments et ce avec une constance dans la précision car la qualité des applications en dépend. BCI s’est attaché et a résolu le problème pour les véhicules terrestres et développe au fur et à mesure des progrès technologiques la solution au problème crucial du piéton.

Nota : pour les spécialistes, quand on parle de « localisation » on entend « vecteur d’état » c’est-à-dire l’ensemble des données de position plane, altitude, vitesse, cap, temps, etc… toutes affectées de leur incertitude.

2. La localisation des véhicules terrestres

BCI a innové en 1992 en développant pour le projet Aigle de la RATP (suivi des bus) une localisation à base d’estime qui a été ensuite copiée partout. L’estime est basée sur la combinaison des données d’un gyromètre piézo-électrique (sensible à la rotation du véhicule) et de celles de l’odométrie (compteur de vitesse). Le résultat est monitoré par le GPS qui permet le recalage de cap, de position et le calcul des gains des capteurs. Le GPS n’est ainsi utilisé qu’épisodiquement dans les meilleures conditions d’utilisation et la qualité de la localisation devient quasi indépendante des conditions de visibilité du trajet, souterrain compris. La qualité intrinsèque de l’estime est de 10m par 1000m parcourus.

Au fil du temps, l’algorithmie afférente a été portée sur des matériels qui ont suivi l’évolution technique ; on est ainsi passé d’un calcul sur PC (très cher) à un calcul sur microcontrôleur (très bon marché).

A titre d’exemple, voici les spécifications d’un boîtier de localisation haut de gamme tel qu’il est utilisé pour le transport de fonds.

Ce boîtier a deux fonctions :

- Elaboration d’une localisation estime – GPS de qualité professionnelle (permanente et précise en conditions de mauvaise visibilité GPS)
- Recueil des informations capteurs (jusqu’à huit) et intégration au message de position

Le message de position peut-être émis par une liaison série ou une liaison bluetooth vers différents périphériques utilisateurs.

Description sommaire du matériel bciPOS :

- Alimentation : 9 à 30 V
- Consommation : < 150 mA sous 12 V et < 100 mA sous 24 V
- Poids : 960 g
- Option baromètre
- Option Bluetooth

Plan de montage :

Noir « GND » : connecté à la masse
Rouge « 12Vin » : +12/24 V permanent (non commuté, logique positive)
Jaune « APC » : Après contact, 12/24 V commuté par la clé de contact
Vert « ODO » : information odométrique du véhicule (information vitesse – signal carré dont les tops sont proportionnels au déplacement du véhicule)
Gris « Lanterne » : 12/24 V si les phares du véhicule sont allumés
Blanc « Marche arrière » : 12/24 V si la marche arrière est enclenchée
Mauve « Reveil2 » : entrée secondaire de réveil de la carte
AL1 à AL3 : 12/24 V (capteur – logique positive)
AL4 à AL8 : non utilisé

Antenne GPS : entrée de la réception du signal GPS

DB9 : information de localisation pour le périphérique

Exemple d’utilisation de bciPOS pour la gestion de flotte avancée :

Synopsis du système

3. Les utilisations de la localisation des véhicules terrestres

Par conception la localisation BCI présente des caractéristiques qui lui permettent d’adresser divers usages :

- utilisation normale en temps réel : la qualité brute statistique est alors de 5m CEP
- utilisation en temps réel avec corrections différentielles GPS : la qualité brute statistique atteint le mètre (exemple d’emploi : relevé de trajectoire pour mise à jour automatique de bases de données routières, utilisation sur avion, etc.)
- utilisation des données brutes mémorisées et postprocessing différentiel : qualité de trajectoire en temps différé submétrique – exemple d’utilisation : modélisation fine d’aéroport, restitution fine de trajectoire d’accident, etc.
- utilisation du capteur barométrique : fourniture précise de l’altitude et de la pression atmosphérique – utilisation : relevé du MNS (modèle numérique de surface)

En résumé, BCI dispose d’une technologie de localisation pour véhicules terrestres peu coûteuse, flexible, de très haut niveau de performance et pouvant adresser tous les besoins connus en la matière.

Nota : BCI dispose d’une chaîne d’analyse physique de très haut niveau en la matière grâce au développement d’outils spécifiques au fil des année.

4. La localisation des piétons

Les besoins de localisation du « piéton » sont en fait intenses à travers les applications qui pourront être permises dès qu’elle sera effective. Ces applications concernent tous les services liés à la surveillance et à l’assistance des personnes (surveillance de l’enfant, des personnes âgées, assistance médicale déportée, facilitation des déplacements compliqués, etc.).

Les contraintes de cette localisation sont :

- la permanence : l’utilisateur veut disposer d’une localisation « partout » et en particulier dans les bâtiments
- la précision : elle doit être typiquement métrique car il s’agit de ce qu’on appelle la granularité de l’être humain – un exemple : on veut guider un aveugle – celui-ci va entendre un conseil vocal du type « dans 2 mètres, escalier descendant de 10 marches », il va de soi qu’un tel conseil n’a de sens qu’à 2 conditions : position de l’aveugle précise à mieux qu’un mètre et positionnement de l’escalier (problème de modélisation du monde) avec la même qualité – ainsi, avec sa canne, il va chercher le bord de l’escalier et le trouver…

La technologie qui permet d’atteindre l’objectif est connue :

- utilisation à l’air libre de GPS/Galileo
- utilisation dans les bâtiments de la technologie RFID associée à un complément inertiel sommaire.

Explications :

Technologie GPS/Galileo : à compter de 2011, les 2 systèmes compatibles offriront une localisation submétrique dans les bonnes conditions d’emploi. L’association des 2 systèmes permettra d’augmenter ces «bonnes » conditions, y compris en ville.
Technologie RFID : elle permet simplement d’inscrire sur une étiquette pérenne et sans effet d’environnement, une information – dans le cas présent ce peut être une position plus d’autres données. On imagine que tous les lieux de passage dits contraints (porte par exemple) soient équipés – dès lors, au passage de la porte, le capteur RFID – dès lors équipant le portable au même titre que le GPS – va lire l’information de position et pouvoir l’utiliser. Ensuite, si on se déplace dans une salle très vaste, il sera nécessaire de prendre en compte le déplacement à l’intérieur de la salle : c’est l’affaire des capteurs inertiels. Les fabricants de portable n’ont pas encore vu tout ça, mais peu importe CAR :