Objet et/ou domaine technique
[0001] Cette invention concerne les technologies de géolocalisation, permettant de définir précisément la position géographique (latitude, longitude) d'un appareil mobile (téléphone portable, PDA,...).
Description de l'invention
Etat de la technique
[0002] Alors que l'utilisation du GPS se répand dans nombre d'applications, le problème de la géolocalisation par GPS lorsque l'utilisateur se trouve à l'intérieur d'un bâtiment reste sans solution. Cette limite a un impact significatif sur la performance des applications, un utilisateur passant en effet la majorité de son temps dans des endroits ne permettant pas une réception GPS correcte (à ciel ouvert).
[0003] Plusieurs technologies ne s'appuyant pas sur le GPS tentent d'apporter une réponse:
- Géolocalisation par le réseau de l'opérateur mobile
[0004] L'appareil mobile de l'utilisateur utilisant la technologie GSM est par défaut connecté à une antenne du réseau de l'opérateur mobile. En considérant la zone géographique couverte par cette antenne, l'identifiant unique de cette antenne et l'intensité du signal, il est possible de géolocaliser l'utilisateur, même à l'intérieur d'un bâtiment.
[0005] Cette technologie fonctionne certes à l'intérieur des bâtiments, mais elle a l'inconvénient d'être imprécise, comparée au GPS. La zone géographique définie a en effet une précision de 300 mètres (zone urbaine) à plusieurs km (zone rurale). De plus, un même point géographique peut être couvert par plusieurs zones, ce qui rend l'association antenne-lieu géographique, encore plus délicate.
[0006] Cette technologie a été améliorée en considérant plusieurs antennes de manière à établir une triangulation (E-OTD, TOA, TDOA notamment). Cette approche nécessite un investissement conséquent pour équiper le réseau, ce qu'aucun opérateur important n'a fait et n'envisage de faire.
- Géolocalisation par les signaux (Wifi, GSM) de l'environnement
[0007] L'appareil mobile de l'utilisateur reçoit en un point géographique donné les signaux des bornes Wifi se trouvant à proximité. Toute borne est définie par une adresse MAC unique et l'intensité du signal varie selon le point géographique.
[0008] Il est ainsi possible, pour tout point géographique donné, de définir une signature unique des adresses MAC et intensité du signal, et de la lier aux coordonnées GPS du point, obtenues par d'autres méthodes.
[0009] Ainsi, lorsque l'utilisateur souhaite connaître sa position, son appareil mobile identifie la signature du lieu pour la transmettre à un système qui, par comparaison avec une base de signatures-coordonnées GPS, géolocalise ainsi précisément l'appareil.
[0010] Cette technologie fonctionne également à l'intérieur des bâtiments, mais elle nécessite un repérage de tous les lieux possibles, afin de relever pour chaque point géographique la signature associée. A noter que les bornes évoluent dans le temps (changement de position physique, d'adresse MAC si la borne est changée), ce qui nécessite de conduire l'opération régulièrement.
[0011] Une approche similaire a été développée à partir de la signature des 7 antennes de l'opérateur situées dans l'environnement de l'utilisateur.
- Géolocalisation par GPS (tracking)
[0012] La seule alternative possible, utilisant la technologie GPS, consiste à enregistrer à intervalles réguliers la position de l'appareil mobile (tracking). On obtient ainsi la dernière position très précise, idéalement "devant la porte du bâtiment".
[0013] Cette technique est néanmoins impossible à mettre en oeuvre du fait de la consommation d'énergie du GPS, lorsque l'appareil mobile associe téléphonie et GPS. Une périodicité de lecture GPS de quelques minutes (toutes les 5 minutes par exemple) limite la durée de la batterie à quelques heures.
Inconvénients
[0014] A l'heure actuelle, les technologies pouvant permettre une géolocalisation à l'intérieur sont soient trop imprécise pour être utilisées, soient trop lourdes à mettre en oeuvre ou trop contraignante pour l'utilisateur.
[0015] Dans le cas d'un appel aux services d'urgence, par exemple, les technologies actuelles ne permettent donc pas d'indiquer précisément où se trouve l'utilisateur.
Problème technique
[0016] Le but de l'invention est de proposer une solution permettant de géolocaliser précisément l'appareil mobile à l'entrée du bâtiment dans lequel il se trouve, sans aucun repérage préalable, sans aucune manipulation de l'utilisateur, tout en optimisant l'usage du GPS (consommation d'énergie).
[0017] La connaissance de la dernière position à l'entrée est suffisante pour identifier sans équivoque le bâtiment dans lequel se trouve l'appareil mobile. Dans le cas d'un appel aux services d'urgence, cette information est suffisante pour guider les secours.
Solution
[0018] Les caractéristiques décrites dans les différentes revendications permettent de résoudre le problème technique.
Avantage
[0019] L'invention permet de géolocaliser tout appareil mobile situé dans un bâtiment, sans opération préalable et sans conséquence sur l'utilisation de l'appareil (batterie).
Enumération des figures/dessins
[0020] L'invention va être exposée de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins suivants:
<tb>Fig. 1<sep>Principaux procédés de l'invention
<tb>Fig. 2 à 9:<sep>Description détaillé des procédés de l'invention (Pilotage du GPS(1) et (2), Lecture du GPS, Cartographie des Cellules(1) et (2), Algorithme Fusion', Mise à jour des Lieux (1) et (2))
Réalisation de l'invention
1.1 Principes de base
[0021] Un appareil mobile équipé d'un GPS et d'un moyen de transmission, en étant connecté à une antenne, peut être considéré dans une zone géographique (Cellule):
Lorsque l'appareil mobile est dans cette Cellule, il se connecte automatiquement à cette antenne, le signal émis étant le plus fort (comparé aux Cellules voisines).
La zone géographique peut être assimilée à un cercle de quelques dizaines de mètres à plusieurs kilomètres de rayon (une Cellule),
En un point géographique, l'appareil mobile peut osciller entre plusieurs antennes (fluctuation de l'intensité du signal),
L'antenne est désignée par un identifiant unique (Cell-ID) : Cell-ID du réseau GSM, adresse MAC pour une borne Wifi par exemple.
[0022] Le système identifie les Lieux habituels de vie de l'utilisateur. Ces Lieux sont définis par plusieurs paramètres:
Les Cell-ID qui la définissent.
Le nombre de visites depuis sa création.
Le temps total passé dans le Lieu, actualisé. L'actualisation en multipliant par un coefficient permet ainsi 'd'oublier' des Lieux qui ne sont plus habituels.
Le temps moyen avant la perte du signal GPS (tps) afin de piloter la fréquence de lecture GPS en fonction.
L'efficacité de la lecture GPS dans le Lieu, ce qui permet dans le cas d'une efficacité faible (peu de lectures GPS réussies) d'introduire un tps.
Une position GPS 'moyenne' avec perte du signal GPS (Posps)
1.2. Procédés : Pilotage du GPS (1)
[0023]
L'appareil mobile identifie périodiquement la Cell-ID.
Si l'appareil mobile est depuis plus de 30 minutes dans la même Cellule, la fréquence de lecture du GPS est passée en mode 'sommeil' (Tgps-2), par exemple une fois par heure.
Lorsque l'appareil mobile quitte une cellule, les données sont mises à jour.
La variable tcell est utilisée pour déterminer le temps passé dans une Cellule.
Les Cellules sont conservées en mémoire dans un tableau, Cell(k), de manière séquentielle, avec pour chacune, la durée passée dans cette Cellule.
Elles seront ainsi analysées par la suite pour identifiée de nouveaux Lieux et mettre à jour ceux existants.
Le système identifie si, en changeant de Cellule, l'appareil mobile quitte également un Lieu.
Dans ce cas, la fréquence de lecture du GPS est remise en cycle normal.
Lorsque l'appareil mobile se trouve dans un Lieu, et si celui-ci a une efficacité de lecture du GPS faible, la fréquence de lecture du GPS est augmentée autour du tps de manière à déterminer au plus près la dernière position GPS valable. Toutefois, il n'est pas à exclure que l'appareil mobile entre puis ressorte du Lieu avant le tps. Dans ce cas, la fréquence doit être rétablie en mode normal.
Les données du Lieu sont mises à jour.
La variable mesurant l'efficacité de la lecture du GPS est pondérée de manière à ne pas influencer cette moyenne par un résultat extrême (appareil mobile laissé en extérieur ou au contraire dans un endroit sans réception GPS).
1.3. Procédés : Pilotage du GPS (2)
[0024]
Le système identifie si, en changeant de Cellule, l'appareil mobile entre dans un Lieu.
La variable tLieu est utilisée pour déterminer le temps passé dans une Cellule.
Les variables permettant d'évaluer l'efficacité de la lecture GPS sont également initialisées. CompteGPS, pour compter le nombre de lectures GPS, CompteNoGPS, pour compter le nombre de lectures non valides, CompteGPSok, pour compter le nombre de lectures valides
Si le Lieu possède un tps, la fréquence de lecture du GPS est modifiée, par exemple:
- Si le tps est inférieur à 3 minutes, lecture toutes les 20 secondes pendant les 4 premières minutes après entrée dans le Lieu, puis périodicité normale de 15 minutes.
- Si le tps est supérieur à 3 minutes, lecture toutes les 30 secondes, trois minutes avant et trois minutes après le tps, autrement périodicité normale de 15 minutes.
Si l'appareil mobile est depuis plus de 30 minutes dans le même Lieu, la fréquence de lecture du GPS est passée en mode 'sommeil' (TGPS-2), par exemple une fois par heure.
1.4. Procédés: Lecture GPS
[0025]
La lecture du GPS est contrôlée par les procédés de pilotage du GPS
Lorsque l'appareil mobile se trouve dans un Lieu, l'efficacité du GPS est déterminée systématiquement. L'efficacité correspond au ration nombre de lectures valables / nombre total de lectures.
Les variables utilisées dans le calcul de l'efficacité sont également employées pour la gestion du TPS.
Seuls trois événements peuvent arrêter la fréquence de lecture du GPS en Tps:
- Cas 1 : L'appareil mobile est ressorti rapidement du Lieu (voir Pilotage du GPS (1)),
- Cas 2 :
L'appareil mobile est depuis plus de tps dans le Lieu et il y a eu plus de trois lectures GPS non valables (l'appareil mobile est probablement déjà dans le bâtiment à cet instant),
- Cas 3 : les lectures GPS sont valables et le tps est largement dépassé, i.e. de 2 ou 3 minutes suivant le tps (le tps est probablement trop petit)
Parallèlement, le système garde en mémoire les trois dernières positions GPS valables. Une position GPS 'moyenne', PosPS(i), est déterminée pour chaque Lieu avec un tps, au plus proche de la dernière position GPS lue avant la perte du signal GPS.
Dans les cas 2 et 3, à la fin de ce processus, les variables tPS(i) et, PoSPS(i) sont mises à jour pour le Lieu(i). La fréquence de lecture du GPS est rétablie en mode normal.
1.5. Procédés: Cartographie des Cellules (1)
[0026] - Le principe fondamental qui permet d'identifier des zones géographiques habituelles et significatives pour l'utilisateur, est le suivant : la durée passée dans trois Cellules consécutives est supérieure à 10 minutes.
<tb>Time<sep>Cell-ID
<tb>13:10<sep>13992
<tb>13:11<sep>I4753
<tb>13:14<sep>14451
<tb>13:14<sep>34451
<tb>13:16<sep>34443
<tb>13:16<sep>34452
<tb>13:44<sep>34441
<tb>13:45<sep>34442
<tb>13:48<sep>14044
<tb>13:48<sep>14069
<tb>13:51<sep>34201
<tb>13:52<sep>34159
<tb>13:52<sep>34110
<tb>13:53<sep>34109
<tb>13:56<sep>34551
<tb>14:00<sep>34563
<tb>14:10<sep>34561
<tb>14:11<sep>34128
<tb>14:11<sep>34725
<tb>14:11<sep>34127
[0027] - Les Cellules enregistrées sont analysées périodiquement, par exemple une fois toutes les 24 heures.
[0028] - Les Cellules sont prises par groupe de trois, séquentiellement, pour comparer la durée à ce critère de 10 minutes.
[0029] - Si le critère est respecté, une Zone est alors formée.
[0030] - Le système évalue si les Cellules suivantes ne peuvent pas être intégrées à cette Zone, d'abord suivant ce critère de 10 minutes, puis en observant si ces Cellules ne sont pas en fait déjà comprise dans la Zone formée.
[0031] - Le système observe finalement si des Cellules précédentes ne sont pas comprises dans la Zone, et le cas échéant les intègre.
[0032] - Le système analyse toutes les Cellules créées.
[0033] - Les Zones seront d'abord analysées à leur tour avant d'être confrontées aux Lieux existants. A ce stade, plusieurs Zone identiques peuvent exister de manière distinctes, et dans une même Zone, des Cellules identiques peuvent se répéter.
1.6. Procédés: Cartographie des Cellules (2)
[0034] - La dernière étape avant de trier Zones et Lieux consiste à trier les Cellules à l'intérieur d'une même Zone afin d'éviter les doublons.
[0035] - Les Zones sont considérées une par une, et les Cellules les constituants sont classées par Cell-ID croissant : il s'agit d'un moyen simple pour identifier les doublons.
[0036] - Un algorithme classique de tri de données (croissant/décroissant) est appelé 'Partition-Fusion' et est communément décrit dans la littérature informatique.
[0037] - Les Zones composées de variables Cell(k) sont à présent formées de variables CellZone(k), avec en plus des paramètres Cell-ID et durée, une nouvelle donnée, le nombre de visites.
[0038] - Les Zones sont à présent toutes ordonnées.
1.7. Procédés: Algorithme "Fusion"
[0039] - L'objectif est de fusionner les Zones qui ont au moins une Cellule en commun.
[0040] - Une méthode consiste à lister toutes les Cellules présentes dans les Zones, dans une variable intermédiaire CellTri, en leur associant les paramètres suivants : Cell-ID, Zone associée (l'index est suffisant).
[0041] - Une fois listée, ces Cellules sont triées par ordre croissant de Cell-ID, par exemple en appliquant un algorithme de tri "Partition-Fusion".
[0042] - Les Cellules en double sont alors facilement identifiées, ce qui permet alors de fusionner les Zones concernées.
[0043] - Les Zones sont donc à présent ordonnées et uniques (sans point commun).
1.8. Procédés: Mise à jour des Lieux (1)
[0044] - L'algorithme "Fusion" est utilisé pour fusionner les Zones et les Lieux qui ont au moins une Cellule en commun.
[0045] - Un coefficient R est introduit afin d'actualiser les données liées aux Lieux. Ce coefficient s'applique aux paramètres de durée et de comptage des visites des Lieux et des Cellules qui les composent.
[0046] - Ce principe permet ainsi "d'oublier" un Lieu important lorsqu'il n'est plus visité depuis plusieurs semaines (déménagement, changement de travail, fin de vacances,...).
1.8. Procédés: Mise à jour des Lieux (2)
[0047] - La seconde forme d'actualisation concerne les Cellules qui compose les Lieux.
[0048] - Les Zones permettent en effet de rattacher progressivement de nouvelles Cellules à des Lieux déjà créés. Néanmoins, ces Cellules peuvent être anecdotiques (un café à côté du domicile de l'utilisateur et très occasionnellement visité) et doivent donc être effacées. On évite ainsi un phénomène artificiel d'agrandissement irréversible des Lieux avec le temps.
[0049] - Les Cellules dont les visites, pondérées, sont inférieures à un critère de 0.1 sont effacées.
[0050] - Les Lieux sont triés suivant le critère durée et seuls les 20 premiers sont conservés. L'objectif est en effet 'd'apprendre' l'environnement de l'utilisateur (et de l'appareil mobile) en ne conservant que ce qui est significatif dans ses habitudes de vie.
[0051] - Pour les Lieux dont l'efficacité de lecture du GPS est faible, un tps est introduit de manière à piloter la lecture GPS de manière précise.
1.9. Principales données (structure)
[0052] Zone(i)=[CellZone(1), CellZone(2),...] avec CellZone(j)=[Cell-ID, compte, durée]
[0053] CellTri(i)=[Cell-ID, n de Zone(n)]
[0054] Lieu(i)=[compte, durée, tps, GPSEff, CellLieu(1), CellLieu(2),...]
[0055] Avec CellLieu(j)=[Cell-ID, durée, compte]