Localisation

Présentation générale des solutions de localisation

Les solutions basées sur la localisation par satellites jouent un rôle central à cet égard, les signaux satellitaires permettant d’estimer la position du récepteur instantanément, avec une précision généralement suffisante (métrique voire inférieure au mètre) et à peu de frais pour un grand nombre d’applications, presque n’importe où et à n’importe quel moment. Pour ce faire, le récepteur mobile doit être en visibilité directe d’au moins quatre satellites de géolocalisation, ce qui est parfois difficile dans certains environnements comme les corridors urbains, les zones boisées ou montagneuses qui limitent la réception des signaux, voire impossible comme à l’intérieur des tunnels.

D’autres solutions de localisation peuvent également être utilisées par les systèmes de transport intelligent, seules ou en complément (on parle alors d’hybridation) de solutions basées sur la localisation par satellites, notamment pour compenser l’absence de réception des signaux satellitaires dans certains environnements. Il s’agit notamment des technologies hertziennes de courte portée (RFID, ULB, GPS différentiel) ou de solutions de triangulation sur réseaux cellulaires de télécommunications mobiles (GSM ou 3G) ou sur réseaux locaux (WiFi par exemple). Il existe également des solutions de localisation dites « à l’estime » à base de capteurs intégrés sur le mobile (ex : centrale inertielle, odomètre, gyromètre).

Ces technologies complémentaires permettent d’accroitre la précision des localisations, la zone de couverture (environnements extérieurs dégradés, localisation à l’intérieur des bâtiments...) et la confiance que l’utilisateur peut accorder aux informations sur la position fournie.

Le succès des solutions satellitaires est facilité par le déploiement de systèmes globaux (notamment les systèmes GPS américain, GLONASS russe et GALILEO européen) offrant une couverture mondiale permanente et inter-opérables de navigation par satellites, ainsi que par les progrès accomplis sur les terminaux mobiles embarqués (multi-constellations, multi-fréquences) et les systèmes de communication (ex : GSM/GPRS/3G, Bluetooth, WiFi).

La localisation appliquée au transport intelligent

Un nombre croissant de solutions et services basés sur le positionnement par satellites seul, ou mettant en œuvre plusieurs solutions de localisation complémentaires dans le cadre de systèmes hybrides, voit ainsi le jour dans le domaine des transports.

En voici quelques exemples :

• suivi du transport de matières dangereuses (voir le projet SCUTUM)
• péage routier (voir projets GINA, SIGNATURE, péages routiers allemand et slovaque)
• suivi du transport maritime (voir projet MARGAL)
• suivi du transport fluvial (voir le projet SINAFE)
• transport ferroviaire (voir projets TR@IN-MD et GRAIL)
• navigation aérienne (voir projet GIANT2)
• suivi du fret (voir projets AQUIFRET et GOST)
• mobilité coopérative (voir projets CoVel et POMA )
• information multi-modale des voyageurs (voir projets MOBIVILLE, SMARTWAY et OPTI-TRANS)

La recherche européenne dans le domaine des technologies satellitaires, notamment des récepteurs de navigation GNSS, est très active, comme en témoigne la liste des projets de recherche financés par les 6ème et 7ème programmes de recherche communautaire.

Le report de la position géographique dans un système d’information géographique constitue très souvent un besoin indispensable. Il est alors fondamental pour des raisons de cohérence mais aussi d’interopérabilité que le calcul de cette position soit fait dans un même référentiel géodésique, qui, en France, est le RGF93. Les services de l’Etat et des collectivités locales ainsi que les entreprises chargées d’exécuter des missions de service public ont désormais l’obligation de diffuser les données géographiques dans ce référentiel.

Localisation GNSS

La puce ou récepteur GPS utilise le système de positionnement par satellites pour calculer sa position. La précision de la mesure de positionnement n’est pas suffisante pour localiser le véhicule au niveau de la voie de circulation. Pour localiser le véhicule sur le réseau, un algorithme est généralement utilisé. Pour améliorer, la précision du positionnement, d’autres sources de données peuvent être utilisées par exemple l’odomètre et le gyromètre.

Principe de fonctionnement

Les véhicules traceurs sont localisés, toutes les secondes en général, grâce au GNSS (GPS, GALILEO, GLONASS, BEIDOU) et les données sont récupérées, depuis un récepteur GPS et ce à intervalles réguliers, par l’intermédiaire d’un moyen de communication mobile ( GSM, GPRS, UMTS, Wi-Fi... ). Ces données sont ensuite filtrées et projetées sur le réseau routier (Map-Matching). Après le passage dans une plate-forme d’analyse, on peut avoir accès à des temps de parcours et vitesses moyennes des VT sur une section donnée. Le suivi de véhicules traceurs offre aussi la possibilité d’établir des Matrices O/D.

Mesures disponibles

Vitesses moyennes, sens de déplacement, temps de parcours, détection de congestions, matrices O/D.

Limites de fonctionnement

Pas de distinction des voies (mais distinction de la chaussée empruntée), intégration d’un moyen de communication mobile (notion de coût et de fréquence d’envoi des données).

Positionnement par satellite et recueil de données

Principe de fonctionnement

Des véhicules possédant un moyen de communication par satellite sont suivis sur le réseau routier par un ou plusieurs satellites. A la différence de la localisation GNSS, les données de positionnement sont renvoyées au(x) satellite(s). Les données trafic, transitant par le centre de contrôle des satellites, sont ensuite envoyées au serveur FCD central. Les positions horodatées obtenues par le suivi des véhicules permettent d’obtenir des temps de parcours et des vitesses moyennes.

Mesures disponibles

Vitesses moyennes, temps de parcours, sens de déplacement, détection de congestions.

Limites de fonctionnement

Taux d’équipement en moyen de communication par satellites.

Les données des téléphones mobiles (ou FMD - Floating Mobile Data)

Le Floating Mobile Data ou plus exactement les données FMD, sont des données issues des réseaux des opérateurs de téléphonie mobile et permettant de recueillir des informations utiles pour la connaissance et la gestion du trafic comme par exemple le localisation, la vitesse et le sens de déplacement. Après exploitation, des données FMD peuvent donner des informations sur la localisation, le sens de déplacement du véhicule traceur, les temps de parcours. Chaque opérateur a sa façon de recueillir des données FMD dont le recueil par événements de handover (positions, sens de déplacement).

Principe de fonctionnement

Chaque mobile communicant en permanence avec sa station de base (BTS) elle-même associé à une cellule du réseau GSM, on peut localiser le mobile dans cette cellule (« cell-id » , identification de la cellule). Les antennes relais étant généralement trisectorisées (3 fois 120 degrés), on peut restreindre la localisation à une zone de la cellule. Aussi, l’information sur la valeur du Timing Advance du mobile permet de déterminer sa distance approximative par rapport à la station de base. L’étude de la signature électromagnétique du mobile en déplacement permet d’en déterminer la vitesse instantanée (étude en cours chez Orange). Lorsque le mobile se déplace dans la cellule, il communique avec sa station de base mais également avec d’autres stations de base (associées à d’autres cellules) et ceci afin de faciliter le transfert-intercellulaire, sans interrompre une communication téléphonique en cours. Ces transferts inter-cellulaires sont appelés événements de handover. Lorsque le handover survient, l’opérateur mobile peut localiser le mobile à la frontière de 2 cellules (utilisation chez ITIS). Après le passage par des algorithmes de traitement et de filtrage, les données de localisation des VT peuvent être projetées sur le réseau routier (Map-Matching).

Mesures disponibles

Vitesses instantanées/moyennes, Temps de parcours, détection de congestions.

Limites de fonctionnement

Précision (médiocre), disponibilité des mobiles (mobiles en communication et sur la route), risque de saturation du réseau mobile à certaines périodes de l’année, pas de distinction des voies de circulation.

Captures d’adresses Bluetooth

Principe de fonctionnement

Les données de floating car data (FCD), ou données flottantes automobiles, sont récupérées via la capture d’adresses Bluetooth émanant d’appareils Bluetooth dans les véhicules (téléphone, PND GPS, autoradio, etc..). Des stations "bord de voie" équipées de capteurs Bluetooth peuvent détecter les adresses Bluetooth dans les véhicules passant à proximité. Ces adresses sont géolocalisées (position des balises le long de la route) et horodatées (heure de détection). Les données peuvent être transmises en temps réel à l’exploitant via un moyen de communication mobile, ou transférées sur un support de stockage numérique. Une répartition le long des voie de ces stations permet de récupérer la vitesse moyenne des véhicules équipés, leur temps de parcours et le débit (en véhicules équipés) en un point donné pendant un temps donné.

Mesures disponibles

Vitesses moyennes, temps de parcours, sens de déplacement, matrice O/D.

Limites de fonctionnement

Taux d’équipement en appareils Bluetooth, coût d’instrumentation.

Infrastructures de péage

Principe de fonctionnement

Dans le but d’atténuer les congestions à l’entrée des péages, les sociétés d’autoroute ont équipé leurs péages de bornes RFID ou DSRC capables de communiquer avec un appareil RFID/DSRC (badge, télephone) à l’intérieur du véhicule. C’est le principe du télépéage (Electronic Toll Collection). Aussi, des portiques RFID/DSRC peuvent être installés le long des voies. Ainsi il devient possible d’associer un véhicule à un identifiant RFID/DSRC anonymisé et chaque véhicule équipé devient alors une sonde de trafic sur le réseau emprunté. Les transactions de péage étant datées et localisées à l’entrée, le long et à la sortie de l’autoroute, on peut avoir accès à des temps de parcours et, donc, des vitesses moyennes, et aux débits en se basant sur le pourcentage d’utilisateur du télépéage. Le télépéage permet aussi d’avoir une idée plsu précise des plans de gestion du trafic à associer à chaque situation grâce aux classifications possibles par badge (nombre de voyage, type de voyage, heures de voyages...)

Mesures disponibles

Vitesses moyennes, temps de parcours.

Limites de fonctionnement

Taux d’équipement des usagers en badges, téléphones RFID/DSRC, coût d’installation et d’exploitation, continuité de la mesure (arrêts sur l’autoroute, interférences), qualité de lecture à haute vitesse, certains badges étrangers émettant à une puissance plus élevée peuvent endommager les lecteurs Français (notamment les badges Espagnols).

Positionnement par bornes WiFi (WPS)

Principe de fonctionnement

Le WPS (WiFi positionning System) permet de se positionner grâce aux bornes d’accès WiFi (hotspots) de plus en plus répandue en milieu urbain et notamment dans tous les lieux publics. Cette technique permet de palier les défauts de positionnement relatifs au GPS en milieu urbain, d’avoir une couverture intéressante au niveau des villes et d’être complétement gratuit. Après identification par ces bornes d’accès WiFi, il est donc possible de localiser ces terminaux Wi-Fi avec une précision inférieure à 50 mètres. A partir de ces positions horodatées, il est possible d’estimer la vitesse moyenne et le temps de parcours d’un véhicule équipé. Cette technologie et une base de données contenant les localisations exactes des bornes Wi-Fi, le programme est capable de localiser l’endroit ou vous vous trouvez.

Mesures disponibles

Localisation (précision < 50m), vitesses moyennes, temps de parcours, suivi des déplacements urbains

Limites de fonctionnement

Utilisation en milieu urbain, zone couverte par les bornes WiFi

Pour en savoir plus...

Pour en savoir plus, consulter :

• le site internet du Pôle de Compétence et d’Innovation du MEEDDM sur les Applications Satellitaires et les Télécommunications
• le portail européen sur la navigation par satellite
• le site de la Commission européenne sur la navigation par satellite
• le site de l’autorité européenne de surveillance de GNSS
   le site de l’IGN sur la géodésie