Quelles technologies pour la géolocalisation en milieu contraint et l’indoor ?
28 février 2018

Analyse

Quelles technologies pour la géolocalisation en milieu contraint et l’indoor ?

La géolocalisation est devenue l’un des enjeux majeurs en entreprise. En effet, connaître la localisation d’un équipement, suivre le déplacement d’un véhicule ou encore identifier la position d’un outil permet d’optimiser le partage des ressources et d’améliorer les processus opérationnels.

 

On distingue aujourd’hui deux grands domaines d’application pour la géolocalisation, à savoir l’indoor, qui correspond aux zones fermées telles que les bâtiments, et l’outdoor, qui correspond aux zone extérieures et par définition vastes.

 

1/ L’outdoor

En outdoor, la technologie Américaine GPS (Global Position System) permet une géolocalisation d’un ordre de grandeur de 5 et 10 mètres par défaut et semble faire l’unanimité. Elle devrait d’ailleurs être confortée par l’arrivée du système européen Galileo qui apportera une précision accrue.

Cette technologie couvrant le globe terrestre ne répond cependant pas à tous les usages. En effet, elle est très consommatrice d’énergie au niveau du récepteur qui reçoit les signaux de 4 satellites et calcule ensuite, par trilatération, sa position. Il est donc nécessaire que le récepteur soit alimenté, ce qui représente une contrainte forte dès lors que l’équipement à suivre ne possède ni moteur, ni batterie.

C’est pour cela que d’autres technologies essaient d’en tirer parti en proposant des récepteurs fonctionnants sur pile dont la durée de vie peut aller jusqu’à 10 ans : c’est le cas du LoRaWAN ou du Sigfox.

Cependant, à ce jour, et surement pour un certain temps encore, ces technologies utilisant du TDOA , ne permettent de faire que du geofencing (en français, géo-repérage), c’est-à-dire connaitre la zone dans lequel l’équipement se trouve. En effet, la précision n’est actuellement que d’environ 100 mètres.

 

2/ L’indoor

Cette contrainte d’autonomie du récepteur se retrouve aussi dans un environnement indoor. Mais à cela peuvent s’ajouter d’autres critères de choix : le niveau de précision souhaité, la quantité de ressources à localiser, la nécessité d’une infrastructure dédiée, l’environnement dans lequel la géolocalisation doit être opérée (présence de métal par exemple), la nécessité d’un suivi en temps réel et bien évidement l’existence d’un ROI.

 

WPS

Dans les lieux accueillants du public, il est possible de s’appuyer sur le Wi-Fi qui est généralement déjà existant en indoor.

Le WPS (Wi-Fi Positioning System) consiste à effectuer des mesures d’intensité de signal reçu (Received Signal Strentgh ou RSS), du SSID (Service Set Identifier) et de l’adresse MAC (Media Access Control) de la borne en différents endroits. Il faut ensuite les positionner sur un plan avant d’injecter cette cartographie dans un terminal avec des algorithmes appropriés. Il est alors possible de situer une ressource dans un espace défini avec une précision similaire au GPS. Si cette technologie a l’avantage d’utiliser une infrastructure déjà déployée, elle nécessite souvent d’être densifiée. Elle est aussi surtout très consommatrice d’énergie pour le récepteur sans avoir une précision forte, souvent nécessaire en indoor.

 

Senseurs MEMS

Pour améliorer cette précision, une astuce consiste à utiliser les senseurs MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) qui sont à la base des fonctions de boussole, d’accéléromètre, et de gyroscope des terminaux mobiles. Cela permet notamment de combler les trous de couverture Wi-Fi et de compléter le maillage de ce réseau. On peut par ailleurs trouver sur le marché des solutions de géolocalisation ne s’appuyant que sur les senseurs des téléphones. Si elles ont l’avantage d’être peu coûteuses (pas d’infrastructure, MEMS déjà présents dans les terminaux), la précision n’est pas au rendez-vous.

 

Beacons

Une autre façon d’apporter de la précision au WPS est l’utilisation de balises Bluetooth, aussi appelées beacons. Ces dernières, indépendantes et dotées d’une pile longue durée, envoient un signal de type Bluetooth Low Energy (BLE) contenant un identifiant et une intensité de signal émis modulable.

En s’appuyant sur la même logique que le WPS, on peut en déduire une position qui sera d’autant plus précise que la densité de beacons déployés. Là encore, il existe des solutions ne s’appuyant que sur une infrastructure de beacons pour faire de la géolocalisation. Si elle a l’avantage d’être facile à déployer, cette technologie est généralement utilisée pour faire du géo-repérage, c’est-à-dire savoir lorsque l’on rentre ou l’on sort d’une zone.

La réalité du marché d’aujourd’hui est qu’une grande partie des solutions de géolocalisation indoor agrègent ces trois technologies (WPS, MEM et BLE) pour fournir un service acceptable.

 

Li-Fi

Une autre technologie de géolocalisation pouvant s’appuyer sur une infrastructure déjà existante mais non connectée est le Li-Fi. Au demeurant très précise (quelques centimètres), elle nécessite des luminaires LED compatibles. Ces derniers envoient un identifiant unique en faisant varier l’intensité de la lumière (imperceptible à l’œil humain) ce qui permet au récepteur de savoir sous quel luminaire exact il se trouve. Elle a aussi l’avantage d’être compatible avec la plupart des terminaux possédants une caméra.

 

D’autres technologies prometteuses

Il existe d’autres technologies permettant de faire de la géolocalisation indoor.

  • Une technologie assez prometteuse est l’UWB (Ultra WideBande). Cette technologie de modulation radio basée sur la transmission d’impulsions de très courtes durées a l’avantage d’être très peu sensible aux trajets multiples (rebonds sur les murs).
    S’appuyant sur la technique de trilatérisation, elle permet donc d’avoir une précision forte, de l’ordre de 15 à 30 cm en trois dimensions et en temps réel. Elle a en revanche l’inconvénient de nécessiter une infrastructure dédiée et onéreuse.
    S’ajoute à cela que le facteur de forme du récepteur et son coût ne permettent pas de le coller sur n’importe quel type de ressource (comme un outil de chantier de type perceuse par exemple).
    Ceci étant dit, une société française tente actuellement de mettre au point une étiquette UWB passive (sans batterie) qui se nourrirait des ondes radio pour emmagasiner suffisamment d’énergie et envoyer un signal aux antennes afin de la géolocaliser. Si elle arrive à relever ce défi, cela pourrait révolutionner la géolocalisation indoor, mais reste à savoir à quel prix !
  • L’ultrason permet lui aussi d’avoir une précision à quelques centimètres près tout en faisant un suivi temps réel et sans être trop consommateur d’énergie. Cela s’appuie sur le même principe que pour les beacons. Il faut en revanche prendre en compte des problématiques d’étendue de couverture car la précision tombe avec la distance ou avec un mur…
  • Enfin, il y a une technologie encore moins connue : la géolocalisation par champ magnétique. Cette dernière nécessite de cartographier le lieu pour ensuite se localiser grâce à l’écoute du signal statique dont l’empreinte semble unique suivant la position. Cette technologie, très peu répandue, n’apporte pas toujours beaucoup de précision (de 10 cm à quelques mètres) mais à l’avantage de ne nécessiter aucune infrastructure.

 

 

Au final, les contraintes terrain et les attentes métiers doivent orienter sur le choix de la technologie de géolocalisation. Mais une fois cette dernière identifiée, un deuxième challenge reste à relever : sélectionner la solution d’affichage cartographique la plus appropriée.

Jérémie PAPPO
Jérémie PAPPO

Responsable innovation

Jérémie PAPPO est Responsable Innovation chez Hub One. Le sport et la technologie sont ses principaux centres d’intérêts. Ancien handballeur de compétition, ce sport est selon lui, un bon moyen de se dépenser et d’aller au-delà de ses limites. De nature curieux, il aime découvrir de nouveaux objets. L’idéal pour lui étant de pouvoir expérimenter toutes ces nouvelles découvertes une fois avoir compris leurs fonctionnements. Son gadget préféré ? Sa montre connectée. Convaincu des progrès en termes de nouvelles technologies, il espère prochainement, en dénicher un nouveau dont il sera encore plus addict !

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