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Enquêteurs Université Carlos III de Madrid (UC3M) ont développé un nouveau système qui améliore le positionnement des GPS conventionnels dans les environnements urbains jusqu'à un 90% et qui peut être intégré à un coût très réduit dans n’importe quel véhicule.

Le système, basé sur fusion sensorielle, a été conçu et développé conjointement par les groupes de renseignements artificiels appliqués (GIAA) et Laboratoire des systèmes intelligents (LSI) de l’UC3M Le prototype intègre le signal d’un GPS conventionnel à celui d’autres capteurs (acéléromètres et giroscopes) afin de réduire la marge d’erreur dans l’emplacement. " Nous avons réussi à améliorer le positionnement d’un véhicule dans des cas critiques de 50 à 90 pour cent, en fonction du degré de dégradation des signaux et du temps que la dégradation affecte le récepteur GPS ," indique David Martin, chercheur du LSI.

La marge d’erreur d’un GPS commercial comme ceux utilisés dans les voitures est de quelques 15 mètres en terrain libre, où le récepteur dispose d’une large visibilité des satellites. En revanche, dans un environnement urbain, le positionnement peut être détourné de plus de 50 mètres, en raison du rebond des signaux sur les obstacles que constituent les bâtiments, les arbres ou les rues étroites, par exemple. Dans certains cas, comme dans les tunnels, la communication est perdue, ce qui rend difficile les applications du GPS aux systèmes intelligents de transport, qui exigent un degré élevé de sécurité. "Les applications futures qui bénéficieront de la technologie que nous étudions actuellement seront la coopération entre véhicules, les manœuvres automatiques pour la sécurité des piétons, les véhicules autonomes ou l’évitement des collisions entre véhicules," commentent les scientifiques.

Le plus gros problème d’un GPS commercial en milieu urbain est la perte de signal de tous les satellites. " Cet effet se produit en permanence, mais les récepteurs commerciaux le résolvent en partie en s’appuyant sur les cartes urbaines qui tentent de positionner le véhicule à un point approximatif," explique David Martin. "Ces dispositifs - continue-t-il - permettent d’indiquer au conducteur du véhicule où il se trouve approximativement, mais ne peuvent pas être utilisés comme source d’information dans une application de systèmes intelligents de transport comme ceux que nous citons." Le cas échéant, avec le nouveau prototype qu’ils ont développé, ils ont réussi à assurer un positionnement du véhicule entre 1 et 2 mètres dans des environnements urbains.

Combinaison de capteurs

Les éléments de base de ce système sont un GPS et une Unité de Mesure Inerciale (IMU) à faible coût. Cette dernière intègre trois accéléromètres et trois tours pour mesurer les changements de vitesse et de manœuvres que le véhicule effectue. Ensuite, tout se connecte à un ordinateur qui possède une application chargée de fusionner les données et de corriger l’erreur dans les coordonnées géographiques. "Ce logiciel est basé - explique Enrique Martí, du GIAA de l’UC3M - sur une architecture utilisant des informations de contexte et un puissant algorithme (appelé Unscented Kalman Filter) qui est chargé d’éliminer les déviations instantanées causées par la dégradation des signaux reçus sur le récepteur GPS ou la perte totale ou partielle des satellites."

Actuellement, les chercheurs disposent d’un prototype qu’ils peuvent intégrer dans n’importe quel type de véhicule. En fait, il est déjà en service à bord de l’IVVI (Spécial Intelligente based on Visual Information, acronyme anglais), une voiture réelle qui est devenue une plate-forme de recherche et d’expérimentation pour les professeurs et les étudiants de l’Université. L’objectif des chercheurs du LSI de l’UC3M travaillant sur ce "voiture intelligente " est de pouvoir saisir et interpréter toutes les informations sur la route et que nous utilisons lorsque nous conduisons. Pour cela, ils utilisent des caméras optiques, infrarouges et lasers pour détecter si nous sortons des lignes de la route, s’il y a des piétons sur la trajectoire du véhicule, adapter la vitesse aux signaux de circulation ou même analyser l’état de somnolence du conducteur en temps réel.

La prochaine étape que ces chercheurs entendent faire est d’analyser la possibilité de développer un système qui utilise les capteurs intégrés sur les smartphones. Et c’est qu’un smartphone dispose de plus d’une dizaine de capteurs, tels que accéléromètre, giroscope, magnétomètre, GPS ou caméras, ainsi que de communications WiFi, Bluetooth ou GSM, par exemple. "Nous commençons à travailler maintenant - révèle Enrique Martí - à l’intégration de ce système de fusion de données dans un téléphone mobile, afin qu’il soit en mesure d’intégrer toutes les mesures de ses capteurs pour atteindre le même résultat que nous obtenons maintenant et à un coût beaucoup moins élevé encore, car c’est quelque chose que presque n’importe qui peut porter dans sa poche."

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Pour plus d’informations:

Titre: Context-Aided Sensor Fusion for Enhanced Urban Navigation

Auteurs: Enrique David Martí, David Martin, Jesús García, Arturo de la Escalera, José Manuel Molina, José María Armingol

Source: SENSORS Volume: 12 Nombre: 12 Pages: 16802-16837 Décembre 2012

DOI: 10.3390/s121216802 ISSN: 1424-8220

Image: Un nouveau système de fusion de capteurs. / Source UC3M

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