Transcript Une vision de la géolocalisation et des technologies associées
Navigation Group
Une vision de la géolocalisation et des technologies associées
Nel SAMAMA
Groupe Navigation Telecom SudParis Institut Mines-Telecom
Géolocalisation: ça sert à quoi?
Navigation Group Dans les temps anciens
Revenir à son point de départ, principalement en mer Préparer sa route Se partager le Monde …
Dans les temps récents
Se déplacer efficacement dans une zone plutôt inconnue ( navigation!
)
Aujourd’hui … et demain
Comme avant, mais en plus relier le virtuel au réel
Géolocalisation et
R
echerche?
Navigation Group Communauté « Positionnement »
Indoor Fusion de constellations, de signaux, etc.
Hybridation
Communauté « Télécommunications »
Services et applications Optimalisations diverses ( routage, etc.
) Réseaux véhiculaires ( Echanges infrastructures terminaux ) Positionnement ( aussi!
)
Communautés « Energie », « Environnement », …
Géolocalisation: c’est quoi en réalité?
Navigation Group Un ensemble de données d’espace et de temps
Pas indispensable ( on s’en passe bien pour le moment dans de nombreux domaines ) Certainement fort utile à des fins « d’optimalisation » Ayant un lien « assez clair » avec la « mobilité »
Avec des moyens techniques associés
Très divers dans les approches et les technologies Très divers dans les performances Très divers dans les niveaux de maturité
Mais nous ne sommes qu’au tout début de l’histoire …
Horloge individuelle portative synchronisée ( fin XVIII ème ) Positionnement individuel portatif synchronisé ( fin XX ème )
Géolocalisation: y a-t-il un besoin?
Navigation Group Pour le grand public
Des choses existent mais si on veut aller plus loin il faudrait adresser le problème de la continuité du service … … à coût quasi nul ( pour l’infrastructure et le terminal ) … … sans «
réelles
» spécifications utilisateurs ( ou « trop » )
Dans le domaine professionnel
Les évolutions actuelles sont incrémentales et il faut toujours penser en termes de fiabilité et de performances
Pour la recherche
Les travaux sont menés sans échanges entre les communautés !
Alors que fait-on avec la géoloc ?
Navigation Group Il apparaît ainsi assez clairement
qu’il existe de nombreuses pistes technologiques ( actuelles et futures ) qu’elles présentent toutes de fortes limitations que les diverses communautés n’interagissent que faiblement ► Il me semble manquer la volonté d’échanger et de mutualiser ( ce qui réclame un réel effort il est vrai ) afin de chercher à dépasser l’horizon proche ► Nous sommes très disponibles pour aller dans ce sens … et plein d’énergie ! RT 8 ?
Navigation Group
Nos travaux dans ce contexte:
une approche de la continuité du service de positionnement
Les nombreuses solutions
Navigation Group De nombreuses solutions ont été proposées
Source:
Global Positioning, Wiley
Techniques
Network of sensors Vision based QR Code / Bar Code RF ID WLAN UWB Cell-Id Radar E-OTD (2G) / TDOA (3G) GNSS A-GNSS Pseudolites Transmitters Inertial ...
Indoors
1 cm to few meters few cm few cm to 1 m < 1 m few m 10 cm 500 m to 10 km few cm >> 200 m Not Available few m to Not Available 10 cm few dm to few m < 1 m (time dependent) ...
Outdoors
Not Suitable* < 1m few cm to 1 m < 1 m Not Suitable* Not Suitable* 100 m to 10 km few cm to few m < 100 m a few m a few m a few m a few m < 1 m (time dependent) ...
Approche WiFi
Navigation Group Positionnement WLAN symbolique
Définition de zones géographiques en fonction du niveau du signal reçu (RSSI) pour chaque point d’accès Calcul par intersections de zones
45.1120
Symbolic positioning resulting area
Résultat obtenu symbolique peu précis fiable Adaptable à toutes les configurations
AP4 AP3 AP1 AP2 Actual location Calculated location 45.1116
7.6703
7.6710
Approche Réseaux Connectés
Navigation Group Exploitation de l’ensemble des liens radio entre terminaux
Définition d’un « environnement » de simulation Utilisation de diverses « technologies » WiFi, BT, UWB, Choix d’une densité de nœuds de diverses technologies
Graphe géographique estimé et liens
GSM/UMTS, GPS, Pseudolites, etc.
20 15 10 5 0 200 150 100 50 0 -50 0 50 100 150 200
Approche Radar et tags actifs
Navigation Group Principe du système de localisation en coordonnées polaires en 2D Duplexeur 6-7GHz 7.5-8.5 GHz BPF: filtre passe bande LPF: filtre passe bas
Mesures de distances en TR-UWB
Navigation Group Principe de la Time Delayed Sampling & Correlation (TDSC) Envoi d’un doublet décalé dans le temps Premiers résultats T D Référence transmise Impulsion d’information Corrélation Vitesse de corrélation Résultats expérimentaux
Les nouveaux utilisateurs
Navigation Group Omniprésence du GPS … de GLONASS, de Galileo, de Beidou, …
Approches GNSS Indoor
Navigation Group
“Les Répélites”
Répélite 1 Répélite 2 Répélite 3 Répélite 4 Générateur de signal cable 12 23 34
PRI k
PR j +
cable
uw + d k
d 1 d 2 d 3 d 4
Mesures de la porteuse possibles Synchronisation automatique Positionnement dynamique Effet d’éblouissement Multi-trajets
Approches GNSS Indoor
Le Near-Far dans le système « répélites » Navigation Group
Générateur de Séquence maximale Répélite 1 Répélite 2 Suppression de l’éblouissement Répélite i Principe général
la transmission de deux codes retardés et en opposition de phase
des traitements spécifiques au niveau du récepteur afin d’éliminer les termes d’interférence
l’utilisation d’une séquence maximale Répélite n
Navigation Group
Approches GNSS Indoor
Multi-trajets et système « répéteurs »
Multi-trajets: l’approche proposée SMICL: Short Multipath Insensitive Code Loop
Pour des muti-trajets inférieurs à ½ chip (146m), on montre que
IE
2
IL
QE
QL
2 0
k
N A k
0
k
N A k
cos(
k
ˆ ) sin(
k
ˆ ) Ainsi, le discriminateur proposé (SMICL)
D
IE
2
QE
2
IP
2 0
k
N A k
cos(
k
ˆ ) 2
QP
2 0
k
N A k
sin(
k
ˆ ) 2 Peut être obtenu avec les corrélateurs classiques E, L et P Avantages
D
IE
2
QE
2
IP
2
IE
2
IL
2
QP
2
QE
2
QL
2 Simple: pas besoin de hardware spécifique Temps réel
Approches GNSS Indoor
Multi-trajets et système « répéteurs » Navigation Group
SMICL – enveloppes des erreurs ( simulations )
0,5 0,4 0,3 In-phase multipath SMICL Out-of-phase multipath SMICL In-phase multipath NC Out-of-phase multipath NC In-phase multipath SDLL Out-of-phase multipath SDLL 0,2 0,1 0 -0,1 -0,2 -0,3 0 0,125 0,25 0,375 0,5 0,625 0,75 0,875 Multipath relative delay (chips) 1 1,125 1,25 1,375 1,5 Récepteur non filtré
Approches GNSS Indoor
L’amélioration de la précision dans le système « répélites » Navigation Group
Afin d’améliorer la précision du positionnement
OK Approche classique de lissage du code par la porteuse mesures de code non ambigües mesures de code "précises" Problème: Le code est trop bruité en intérieur, principalement à cause des travaux multiples SMICL
Navigation Group
Approches GNSS Indoor
Premiers résultats en positionnement relatif
Navigation Group
Position initiale partiellement résolue
Approches GNSS Indoor
Premiers résultats en positionnement absolu
Navigation Group
Approches GNSS Indoor
Version actuelle du système
Approches GNSS Indoor
Derniers résultats en positionnement relatif Navigation Group Résultats stabilisés et représentatifs de l’approche
Navigation Group
Notre proposition de continuité globale
CEA-LIST/LISA & IMT/Groupe Navigation Les techniques retenues pour l’extérieur
GNSS Inertiel
Les techniques retenues pour l’intérieur
cable
GNSS Indoor Inertiel
PRI k
PR j +
cable +
uw + d k
d 1 12 d 2 23 d 3
Les grandes lignes
34 d 4
Couvrir le large éventail des environnements indoor En combinant radio (larges espaces) et inertiel (milieux plus confinés) Ce qui permet un calibrage régulier de l’inertiel Continuité globale entre extérieur (GNSS+Inertiel) et intérieur (GNSS+Inertiel)!
Complément des systèmes actuels également pour l’extérieur!!