La géolocalisation : comment ça marche ?

La géolocalisation ou géoréférencement est un procédé permettant de positionner un objet (une personne, etc) sur un plan ou une carte à l'aide de ses coordonnées géographiques. Quelles sont les différentes techniques utilisées pour géolocaliser ?...

La géolocalisation est réalisée à l'aide d'un terminal capable d'être localisé (grâce à un système de positionnement par satellites (et un récepteur GPS par exemple) ou à d'autres techniques) et de publier (en temps réel ou de façon différée) ses coordonnées géographiques (latitude/longitude). Les positions enregistrées peuvent être stockées au sein du terminal et être extraites postérieurement, ou être transmises en temps réel vers une plateforme logicielle de géolocalisation. La transmission temps réel nécessite un terminal équipé d'un moyen de télécommunication de type GSM/GPRS, radio ou satellite lui permettant d'envoyer les positions à des intervalles réguliers. Ceci permet de visualiser la position du terminal au sein d'une carte à travers une plateforme de géolocalisation le plus souvent accessible depuis internet.

Géolocalisation par géocodeur
Les logiciels de géocodage permettent de calculer et d'attribuer à une adresse ou à un objet référencé dans une carte vecteur des positions X,Y avec une précision de quelques dizaines de mètres en moyenne.

Géolocalisation par satellite
La géolocalisation par satellite consiste à calculer, grâce aux signaux émis par une constellation de satellites prévue à cet effet, la position actuelle sur la face terrestre d'un terminal équipé d'une puce compatible. Cette position est alors traduite en termes de latitude, longitude et parfois altitude (ex : 43° 5494 N - 1° 48472 E) et peut alors être représentée physiquement sur une carte. Le réseau satellite de positionnement le plus connu est le GPS (Global Positionning System), bien que l'alternative européenne nommée Galileo soit en cours de déploiement. Dans le cas du GPS, pour que le repérage spatial fonctionne, un immense réseau constitué de 27 satellites (dont 3 de secours) tournant autour de la Terre (2 tours en 24 heures) à une altitude de 20 200 km et répartis sur 6 orbites (4 par orbite) différentes est nécessaire. Ces satellites constituent un maillage du ciel et servent de repères aux navigateurs GPS dans leur processus de calcul de position. Ce système de satellites est conçu de façon à ce qu’il y en ait toujours au moins quatre « visibles » par les navigateurs GPS, sans quoi la position ne peut pas être déterminée.

Pour qu'un terminal soit capable de se géolocaliser grâce au réseau GPS, celui-ci doit être équipé d'une puce électronique GPS.

Le GPS offre une précision allant de 15 à 100 mètres pour les applications civiles.

Géolocalisation par GSM
Cette technique permet le positionnement d'un terminal GSM en se basant sur certaines informations relatives aux antennes GSM auxquelles le terminal est connecté.

La précision du positionnement par GSM peut aller de 200 mètres à plusieurs kilomètres, selon si le terminal se trouve en milieu urbain (où la densité d'antennes est supérieure), ou en milieu rural.

Plusieurs techniques existent :

Différence de temps observée ou EOTD (enhanced-observed timed difference) : le terminal calcule le temps écoulé entre l'émission et la réception de la requête envoyée à l'antenne, il peut alors calculer sa distance par rapport à celle-ci.

Temps d'arrivée (time of arrival)
Angle d'arrivée (angle of arrival)
Cell ID (identifiant de cellule)

Aujourd'hui, la méthode GSM la plus utilisée est celle du Cell ID. Cette méthode consiste à récupérer les identifiants des antennes GSM auxquelles le terminal est connecté. Par la suite, grâce à une base de données faisant le lien entre les identifiants des cellules et les positions géographiques des antennes, le terminal est capable de déterminer sa position et d'émettre une estimation.

Ces bases de données peuvent être mises à disposition par les opérateurs pour leurs abonnés, ou par des sociétés privées qui recensent les antennes GSM ou ayant des partenariats avec les opérateurs. Des bases de données communautaires existent et sont le plus souvent alimentées par les utilisateurs eux-mêmes.

Étant donné que les bases de données Cell ID ne sont pas stockées localement dans le terminal, une connexion internet de type GPRS/EDGE ou 3G peut être nécessaire afin d'émettre une requête pour obtenir la correspondance Cell ID / longitude latitude.

Géolocalisation par WiFi
De la même façon qu'un terminal GSM peut se localiser par la méthode du Cell ID sur un réseau GSM, un terminal WiFi peut utiliser la même méthode en se basant sur les identifiants des bornes WiFi (adresses MAC) qu'il détecte. Il existe des bases de données recensant une multitude de bornes d'accès WiFi ainsi que leur position géographique. Ces bases peuvent appartenir à des entreprises privées ou à des communautés qui les publient gratuitement. Ces bases de données sont construites en utilisant la méthode appelée War Driving, qui consiste à parcourir les rues des villes en voiture avec un ordinateur portable équipé du WiFi et relié à un récepteur GPS, afin de recenser un maximum de points d'accès WiFi

Géolocalisation par adresse IP (sur internet)
Cette méthode permet de déterminer la position géographique d'un ordinateur ou de n'importe quel terminal connecté à internet en se basant sur son adresse IP. Les adresses IP sont gérées par l'IANA, une organisation qui s'occupe de découper les blocs d'adresses IP disponibles et de les distribuer de façon très contrôlée aux pays qui en demandent. Toutes ces attributions étant très bien documentées, il est possible de savoir dans quel pays se trouve un terminal connecté à internet grâce à son adresse IP. On peut même obtenir un niveau de précision de l'ordre de la ville en se basant sur la distribution des adresses IP faite par les fournisseurs d'accès à internet.

Géolocalisation par RFID
La technologie RFID peut être utilisée pour la géolocalisation en intérieur. Pour ce faire, une série de lecteurs RFID équipés de différents types d'antennes sont positionnés de façon à couvrir l'ensemble de la zone souhaitée. La zone est alors découpée en cases dont la surface varie en fonction du nombre de lecteurs déployés et de leur puissance. Lorsqu'une personne équipée d'un tag RFID actif sera dans ces zones là, le système sera capable de calculer sa position en se basant sur le nombre de lecteurs qui détectent le tag et de déduire la position approximative de l'individu en se référent au schéma de découpage établi. En temps réel, cette technique reste néanmoins très approximative et sa précision permettra uniquement de déterminer la pièce ou le couloir dans lequel se trouve la personne géolocalisée.

La précision de la géolocalisation par RFID peut grandement être améliorée si celle-ci s'effectue de façon différée. En effet, une fois tous les déplacements enregistrés, des systèmes informatiques peuvent réaliser toute une série de calculs probabilistes en se basant sur les lecteurs RFID, la puissance de réception et la cohérence des positions d'une personne au sein d'une structure connue. Ceci permet, dans les meilleurs des cas, d'obtenir une précision de l'ordre du mètre en indoor.

Les difficultés des localisations indoor en temps réel proviennent de l'environnement en constante évolution (portes fermées ou ouvertes, déplacement de meubles etc). Ces structures altèrent la puissance et la portée des signaux (effet guide d'onde par exemple) et rendent très difficiles l'utilisation de la triangularisation avec la technologie RFID, c'est pourquoi une méthode de prédécoupage en grilles est généralement utilisée.

Cette technique de géolocalisation ne doit pas être confondue avec la localisation indoor d'une personne en se basant sur la dernière détection de son tag lors d'une entrée ou sortie de zone. Cette technique est notamment utilisée dans les hôpitaux grâce à des lecteurs RFID faible puissance positionnés dans certaines portes du bâtiment et qui permettent de dire si une personne équipée d'un tag les traverse.

Combinaison de différentes techniques
Il existe plusieurs inconvénients à l'utilisation d'une seule technique de géolocalisation :

La dépendance au réseau GPS : l'incapacité de l'utiliser en intérieur et le temps de réponse à l'allumage;
La dépendance au réseau GSM : sa couverture géographique, l'accès au réseau GPRS pour exploiter l'information;
La dépendance à la présence de bornes d'accès WiFi : en zone rurale par exemple;

Des dispositifs qui combinent ces trois techniques et qui sont capables de géolocaliser le terminal dans n'importe quelle situation existent. La précision de ce positionnement va varier en fonction des technologies disponibles, mais le temps de réponse à l'allumage et l'adaptabilité s'en verront améliorées. Ceci permet par exemple de géolocaliser un personne à l'extérieur en utilisant le GPS, et de garder sa trace à l'intérieur des bâtiments ou des tunnels en utilisant la technologie GSM couplée au WiFi pour plus de précision.

L'iPhone d'Apple est un exemple de terminal capable d'utiliser une méthode hybride de géolocalisation grâce à son interface GSM, WiFi et à son récepteur GPS. Cette fonction est fournie par la société skyhookwireless, qui en l'occurrence met à disposition les bases de données appropriées pour transformer les identifiants des cellules GSM et des points d'accès WiFi en latitude/longitude et rayon de précision.

Un spécialiste de la géolocalisation de flottes de véhicules :

92230 - DOTMOBIL http://www.geolocalisation-flotte-vehicules.com