Method Of Geolocation In A Disturbed Radiofrequency Transmission Environment

  • Published: Nov 15, 2012
  • Family: 3
  • Cited Works: 0
  • Cited by: 0
  • Cites: 10
  • Additional Info: Full text

PROCEDE DE GEOLOCALISA ION DANS UN ENVIRONNEMENT DE

TRANSMISSION RADIOFREQUENCE PERTURBEE

Domaine de 1 ' invention

La présente invention concerne le domaine de la géolocalisation, et de la détermination d'une position sur un parcours donné. Elle concerne plus particulièrement la géolocalisation dans un environnement de transmission perturbé, par exemple pour la détermination de la position dans un réseau souterrain telle que le métro ou un tunnel, ou encore une galerie sous-terraine .

Etat de la technique

On connaît dans l'état de la technique la demande de brevet américain US60/702,285 décrivant un système de guidage et de contrôle d'un engin minier dans un tunnel ou un passage sous-terrain. Dans cette solution, le positionnement est déterminé par comparaison avec une carte des signaux RF enregistrée. Les brevets US5999865 ou US6694233 proposent des solutions similaires.

On connaît également le brevet US6028550 décrivant un système de guidage basé sur l'analyse de la signature électromagnétique d'une cellule pour déterminer la position.

On connaît encore la demande de brevet PCT

WO2006/007442. Ce document concerne des procédés, des radios, des composants associés, et d'autres dispositifs permettant de localiser un emplacement géographique d'un récepteur radio. Une signature radio comprend une pluralité de qualités de signal mesurées qui représentent collectivement un spectre de fréquences. Chaque qualité de signal mesurée parmi ladite pluralité de qualités correspond à une partie du spectre de fréquences. La signature radio actuelle est comparée à une pluralité de signatures radio de référence. Chaque signature radio de référence parmi ladite pluralité des signatures radio de référence est associée à une position mondiale. Lorsque la comparaison permet d'identifier une correspondance unique entre la signature radio actuelle et une signature radio de référence parmi la pluralité des signatures radio de référence, le récepteur radio est amené à être localisé à la position mondiale associée à la signature radio de référence.

On connaît également le brevet français FR2187591 divulguant un procédé de géolocalisation dans un environnement de transmission radiofréquence perturbé, sur un trajet fixe tel qu'une voie ferrée.

On connaît encore le brevet britannique GB249136.

Inconvénients de l'art antérieur Les solutions de l'art antérieur présentent l'inconvénient d'être dépendant de la qualité du signal capté en chaque point. La localisation se fait de manière statique, par l'analyse locale des signaux, soit pour déterminer la position au moment de l'analyse, soit pour restituer la trajectoire des cellules traversées par un engin mobile.

Si le signal est perturbé sur le lieu de la mesure, les informations seront inexploitables et ne permettront pas une localisation satisfaisante.

Eventuellement, certaines solutions de l'art antérieur proposent des traitements pour améliorer la qualité du signal local.

Solutions proposée par l'invention. La présente invention vise à remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant une solution rendant le procédé peu sensible aux perturbations occasionnelles des signaux captés.

En particulier, l'invention propose une solution qui n'est pas sensible à des erreurs de localisation, puisqu'elle ne prend pas en compte une position absolue estimée, mais une position sur une trajectoire déterminée voire contrainte.

A cet effet, l'invention concerne selon son acception la plus générale un procédé de géolocalisation dans un environnement de transmission perturbée, pour l'estimation d'une position sur un parcours prédéfini, comportant

• une étape consistant à enregistrer pendant au moins un parcours une séquence temporelle de signaux captés horodatés,

• une ou plusieurs étapes d'affinement de ladite séquence de signaux horodatés, et

• au moins une étape de prédiction d'une position donnée par le traitement de ladite séquence de signaux horodatés affinée.

Les signaux peuvent être de différentes natures ; ils doivent toutefois présenter des variations sur une partie au moins des parcours. Cette variation peut être quelconque, et il n'est pas nécessaire qu'elle soit régulière, ni qu'elle soit une fonction d'une information de géolocalisation.

Selon une première variante, lesdits signaux captés sont des signaux radiofréquences .

Selon une deuxième variante, lesdits signaux captés sont des signaux sonores.

Selon une troisième variante, lesdits signaux captés sont des signaux lumineux.

Selon une quatrième variante, lesdits signaux captés sont issus d'une source de vibration mécanique.

Selon une cinquième variante, lesdits signaux captés sont des variations de la gravité.

Selon une sixième variante, lesdits signaux captés sont des variations du champ magnétique.

Selon une septième variante, lesdits signaux captés sont des informations particulières fournies par un équipement mobile. La particularité de ces informations consiste en une valeur qui varie selon la position de l'utilisateur. Un exemple de ces informations dépendantes de la position de l'utilisateur pourrait être une estimation, même très imprécise, effectuée par un équipement mobile à partir de triangulation sur des données géolocalisées .

Les signaux peuvent également être fonction de

1 ' altitude .

Avantageusement, le procédé selon l'invention comporte en outre des étapes de recalage à partir de données de géolocalisation :

- provenant d'une source cartographique extérieure.

- associées aux signaux radiofréquences .

- associées aux signaux sonores.

- associées aux signaux lumineux.

- associées aux signaux issus d'une source de vibration mécanique.

- issues d'une analyse de la gravité.

- issues d'une analyse du champ magnétique.

- issues d'une analyse des informations, dépendantes de la position de l'utilisateur, fournies par un équipement mobile.

De préférence, le mode de recalage est commandé en fonction d'une part de la précision de chacun des modes de recalage disponibles et d'autre part du coût énergétique de chacun desdits modes de recalage disponibles.

De préférence, le procédé selon l'invention comporte en outre une étape d'enregistrement d'au moins un lieu de référence, et des étapes de détermination de la position temporelle par rapport audit lieu de référence.

Selon un mode de réalisation particulier, le procédé comporte en outre des étapes d'échanges avec un serveur enregistrant les données de géolocalisation provenant d'une pluralité d'équipements, et transmettant des séries de données de géolocalisation à l'équipement d'un nouvel utilisateur . Avantageusement, ces données de géolocalisation sont regroupées en fonction de leur appartenance à une trajectoire partagée par plusieurs utilisateurs.

De préférence, les données de géolocalisation sont signées au moment de leur enregistrement local ou distant.

L'invention concerne également un équipement mobile comportant au moins une horloge et au moins un capteur d'un signal et des moyens de traitement pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention.

L'invention concerne également un programme informatique téléchargeable en vue de son installation et de son exécution sur un équipement mobile, caractérisé en ce qu'il est configuré pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention.

Description détaillée d'un exemple de réalisation de 1 ' invention

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit, concernant un exemple non limitatif de réalisation se référant aux dessins annexés où :

- la figure 1 représente une vue schématique d'un processus d'acquisition des signaux sur un parcours

- la figure 2 représente une vue schématique de la structure des séquences horodatées

- la figure 3 représente un diagramme fonctionnel d'un système pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention

- la figure 4 représente une vue schématique de la reconstitution de réseau de transport public par assemblage de séquences provenant de différents utilisateurs La figure 1 représente une vue schématique de l'acquisition des données.

L'équipement d'acquisition est constitué par un équipement portable, par exemple une tablette mobile ou un téléphone portable, présentant des capacités d'installation d'une application logicielle.

L'utilisateur se déplace sur un trajet défini, par exemple une ligne de métro, de bus, de tramway ou de train. Lors du déplacement, il détection des signaux Signal^ Signal2, Signal3 correspondant à des points remarquables du trajets, pouvant être associés à des positions temporelles tl t2, t3 du parcours du trajet. On associe à ces positions des délais Délai!, Délai2, Délai3 correspondant aux délais entre les positions temporelles tl t2, t3 et l'heure d'atteinte estimée du lieu de référence.

La détection des signaux est réalisée par les capteurs disponibles sur l'équipement, et concerne par exemple la capture des signaux électromagnétiques, et/ou des signaux sonores et/ou lumineux, voire des signaux magnétiques lorsque l'équipement comporte ou est associé à un capteur magnéto sensible. Cette dernière solution permet de prendre en compte les légères variations du champ magnétique produit par des roches, lorsque le trajet est effectué dans une galerie, par exemple par un spéléologue ou un mineur.

Ces signaux sont enregistrés en temps réel, à une fréquence d'acquisition déterminée soit de manière périodique, soit par la détection d'une variation du signal considérée ou encore par lorsque la valeur du signal dépasse un seuil.

Les données du signal sont enregistrées en corrélation une donnée temporelle, par exemple l'heure système. Les données sont, dans l'exemple décrit, constituées par la localisation de l'antenne émettrice de la BTS, lorsque le signal est un signal de type GPS. Cette donnée est fournie par la partie téléphonie ou WIFI de l'équipement, qui nativement comporte des moyens d'analyse de la trame des signaux RF détectés et de traitement pour extraire d'une table locale l'identifiant et la position de l'antenne émettrice du signal détecté.

La concordance temporelle d'au moins deux signaux enregistrés au cours d'un trajet précédent permet de prédire l'approche du lieu de référence.

La détection sera généralement interrompue dans certaines parties du parcours. Ceci est néanmoins sans incidence sur le procédé. L'enregistrement de la séquence horodatée nécessite simplement l'enregistrement d'une série de points jalonnant le parcours.

Une autre donnée importante concerne l'enregistrement d'un lieu de référence, dont on souhaitera ultérieurement prédire l'approche, même lorsqu' aucun signal n'est disponible en ce point.

L'indication du lieu de référence ou de la distance temporelle par rapport à ce lieu de référence sera obtenue par extrapolation de la position à l'instant donné par rapport à la séquence enregistrée précédemment.

Lorsque l'utilisateur parcourt à plusieurs le même trajet, les données acquises lors d'un nouveau déplacement sont comparées avec celles préalablement enregistrées. En cas de discordance, un traitement attribuera un degré de confiance variable en fonction de ladite discordance. Ce degré de confiance sera pris en compte pour pondérer les traitements estimatifs .

Ces données pourront également être horodatées afin de prendre en compte leurs variations périodiques. Il s'agit par exemple de données présentes seulement certaines heures de la journée ou certains jours de la semaine. La figure 3 représente un diagramme fonctionnel de l'invention. La séquence d'action est la suivante :

création d'un parcours de référence, par une première étape d'enregistrement des signaux caractéristiques captés lors de la circulation sur le trajet de référence. L'utilisateur défini un lieu de référence dont il souhaite être ultérieurement informé, lors d'un parcours du même trajet.

- La séquence initiale de signaux horodatés est enregistrée pour permettre son exploitation lors des prochains parcours

le calculateur procède à une estimation de l'atteinte ou de l'approche du lieu de référence préalablement défini, par comparaison de la séquence de signaux détectés avec la séquence initiale de signaux horodatés préalablement enregistrée, et déclenche une action telle que l'émission d'une action sonore ou vibratoire lors de l'approche estimée du lieu de référence

par ailleurs, le calculateur procède un affinement de la séquence de signaux horodatés.

L'étape d'estimation de l'atteinte du lieu de référence susvisée repose, par exemple, sur la base des informations enregistrées lors de la définition du parcours de référence.

Pour constituer cette base d'information pour un parcours donné, on commence à enregistrer, à partir du démarrage d'un parcours, les signaux horodatés. L'enregistrement d'un signal est actionné chaque fois que le signal est modifié. Par exemple :

- le signal peut être le signal de géolocalisation fourni par le périphérique (l'appel à locationManager: - didUpdateToLocation : fro Location : dans le cas d'un système d'exploitation iOS) - le signal d'erreur de localisation fourni en cas de perte de signal (l'appel à locationManager:- didFailWithError: dans le cas d'un système d'exploitation iOS).

Chaque fois que ce signal connaît une variation lors du déplacement sur le parcours, il est enregistré avec une donnée d'horodatage.

A la fin du parcours, l'ensemble des informations ainsi collecté est organisé sous forme d'une table de référence, les données d'horodatage étant recalculées pour être transformées en différence par rapport au temps d'arrivée, déterminant l'atteinte du point de référence sur le parcours considéré .

Ensuite, lors d'un nouveau déplacement, l'équipement recevra des signaux pour lesquels on recherchera dans la table susvisée toutes les données correspondant au même signal que celui détecté, et on en déduit les heures d'atteinte du lieu de référence à partir des données d'horodatage recalculées lors de l'étape d'enregistrement.

Il est possible que sur un parcours, un signal détecté corresponde à plusieurs signaux enregistrés. Dans ce cas, le système fournira plusieurs heures d'arrivée possibles. Au fur et à mesure de l'acquisition de nouveaux signaux, on enregistre les heures d'arrivées possibles déterminées par la comparaison entre le signal détecté périodiquement et les signaux enregistrés dans la table de référence, et on procède à une pondération par consensus pour déterminer les heures d'arrivées possibles les plus fréquemment proposées.

Pour illustrer ces étapes, prenons un exemple simplifié où les informations prises en compte sont :

- des informations IS± de perte de signal, qui se traduit par un état binaire « 0 » ou « 1 »

- des informations I~PL de positionnement de type longitude/latitude, dont on admet que la précision est faible (par exemple précision à trois kilomètres près seulement) voire que l'information de positionnement est erronée dans certains cas.

Lors du premier déplacement sur un nouveau parcours, on enregistrera une nouvelle information chaque fois qu'un signal I S ou IP connaît une modification.

L'information sera alors enregistrée sous la forme d'un couple de données (I S -L T±) ou ( IPi ±), où T± désigne le temps écoulé entre le début du parcours et le moment d'acquisition de la nouvelle information.

A la fin du parcours, on construit une table de référence de type (I S -L Δ±) ou ( IPi Δ±) , où Δ correspond à la différence entre T, temps d'arrivée au lieu de référence sur le parcours et T±. Le temps d'arrivée est déterminé par une action de l'utilisateur sur l'interface de l'équipement.

Lors d'un nouveau déplacement sur le même parcours, on détecte les signaux I S et IP , et on recherche à chaque détection d'une modification I Sj ou IPj de l'un de ces signaux tous les couples respectivement (I S -L Δ±) ou ( ΙΡ± Δ±) où I Sj = IS± ou IPj = lPl et on enregistre l'ensemble des valeurs T± correspondantes, en fonction des valeurs Δ± considérées et de l'heure de réception du signal considéré.

Ces valeurs T± forment une pluralité d'heures d'arrivée possibles.

Au fur et à mesure du déplacement, les différentes détections fourniront des heures d'arrivée T± possibles dont certaines seront plus fréquentes que d'autres. Lorsque l'on se rapproche du point d'arrivée, le consensus sur un nombre réduire d'heures T± bénéficiant d'un consensus permettra de déterminer avec précision l'heure effective d'arrivée.

Optionnellement , les informations susvisées peuvent être filtrées en fonction de paramètres tels que le jour de la semaine ou l'heure dans la journée, afin d'éliminer des informations contextuellement non pertinentes. Pendant ce nouveau parcours, il est possible de procéder à un affinement de la table de référence consistant à construire une table de référence secondaire à partir des signaux acquis pendant le nouveau déplacement sur le même parcours, et périodiquement à recalculer une table de référence affinée à partir des moyennes sur l'ensemble des tables de référence principale et secondaires.

La figure 4 représente une vue schématique d'une variante dans laquelle plusieurs utilisateurs utilisent le procédé d'estimation sur un même parcours. Dans ce cas, les équipements, par exemple les téléphones cellulaires comportant les moyens de mise en œuvre de 1 ' invention échangent périodiquement les séquences horodatées et réalisent localement à des affinements incrémentaux à partir des signaux détectés ainsi qu'à partir des séquences horodatées provenant d'autres utilisateurs effectuant le même trajet.

A cet effet, les séquences horodatées comportent une étiquette d'identification du parcours et du lieu de référence .

Revendications

1 — Procédé de géolocalisation dans un environnement de transmission perturbée, pour l'estimation d'une position sur un parcours prédéfini, comportant

• une étape consistant à enregistrer pendant au moins un parcours une séquence temporelle de signaux captés horodatés,

• une ou plusieurs étapes d'affinement de ladite séquence de signaux horodatés, et

· au moins une étape de prédiction d'une position donnée par le traitement de ladite séquence de signaux horodatés affinée .

2 — Procédé de géolocalisation selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits signaux captés sont des signaux radiofréquences .

3 — Procédé de géolocalisation selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits signaux captés sont choisis parmi des signaux lumineux, des signaux sonores, des vibrations mécaniques, des variations de la gravité, des variations de la pression atmosphérique ou des variations du champ magnétique. 4 — Procédé de géolocalisation selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits signaux captés sont des informations particulières fournies par un équipement mobile. La particularité de ces informations consiste en une valeur qui varie selon la position de l'utilisateur.

5 — Procédé de géolocalisation selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte en outre des étapes de recalage à partir de données de géolocalisation provenant d'une source cartographique extérieure. 6 — Procédé de géolocalisation selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte en outre des étapes de recalage à partir de données de géolocalisation provenant de signaux correspondant aux revendications 2 à 4.

7 — Procédé de géolocalisation selon les revendications précédentes caractérisé en ce que le mode de recalage est commandé en fonction d'une part de la précision de chacun des modes de recalage disponibles et d'autre part du coût énergétique de chacun desdits modes de recalage disponibles .

8 — Procédé de géolocalisation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape d'enregistrement d'au moins un lieu de référence, et des étapes de détermination de la position temporelle par rapport audit lieu de référence.

9 - Procédé de géolocalisation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre des étapes d'échanges avec un serveur enregistrant les données de géolocalisation provenant d'une pluralité d'équipements, et transmettant des séries de données de géolocalisation à l'équipement d'un nouvel utilisateur.

10 - Procédé de géolocalisation selon la revendication précédente caractérisé en ce que les données de géolocalisation sont regroupées en fonction de leur appartenance à une trajectoire partagée par plusieurs utilisateurs .

11 - Procédé de géolocalisation selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que les données de géolocalisation sont signées au moment de leur enregistrement local ou distant. 12 — Equipement mobile comportant au moins une horloge et au moins un capteur d'un signal et des moyens de traitement pour la mise en œuvre du procédé selon l'une au moins des revendications précédentes.

13 — Programme informatique téléchargeable en vue de son installation et de son exécution sur un équipement mobile, caractérisé en ce qu'il est configuré pour la mise en œuvre du procédé selon l'une au moins des revendications 1 à 11.

Sign in to the Lens

Release 5.10.0: Improved patent search performance, saved query alerts, increased user privacy and more!

Improved Search Performance

Upgraded patent search index servers to improve search performance.

Saved Query Alerts.

Improvements to in saved query alerts emails and better formatting of links.

Increased User Privacy.

Removed Google Maps dependency in a Patents Family page.