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Des GPS automobiles rendus beaucoup plus précis en ville

Un modeste module électronique, mis au point par des ingénieurs espagnols, augmenterait de 90 % la précision d’un GPS automobile en zone urbaine. Le système combine des accéléromètres et des gyroscopes, et utilise un logiciel qui fusionne les informations et corrige les erreurs de positionnement. Peu onéreux, ce module peut être intégré dans n’importe quel véhicule ou dans de futurs systèmes de transport autonomes.

Photo d’IVVI (Intelligent Vehicle based on Visual Information), la voiture laboratoire avec laquelle les chercheurs de l’Universidad Carlos III de Madrid développent des systèmes pour les transports intelligents (anticollision, évitement des piétons, aide au stationnement, etc.). C’est pour garantir la sécurité et la fiabilité de ces systèmes que l’UC3M a conçu le module GPS hybride dont la précision est d’un à deux mètres. © Universidad Carlos III de Madrid Photo d’IVVI (Intelligent Vehicle based on Visual Information), la voiture laboratoire avec laquelle les chercheurs de l’Universidad Carlos III de Madrid développent des systèmes pour les transports intelligents (anticollision, évitement des piétons, aide au stationnement, etc.). C’est pour garantir la sécurité et la fiabilité de ces systèmes que l’UC3M a conçu le module GPS hybride dont la précision est d’un à deux mètres. © Universidad Carlos III de Madrid

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Le système de navigation par satellite (GPS) est devenu une option de plus en plus répandue dans les véhicules de tourisme. Un outil fort utile quand il s’agit de se rendre à une adresse inconnue ou d’emprunter l’itinéraire le plus court. On ne le remarque pas forcément, mais il arrive que la précision du GPS ne soit pas toujours optimale, particulièrement en ville. Le signal émis par le satellite est sujet à des perturbations lorsqu’il se heurte à des obstacles (bâtiments, rues étroites, arbres), voire carrément coupé si le véhicule traverse un tunnel.

Des chercheurs de l’Universidad Carlos III de Madrid (UC3M) ont travaillé sur ce problème dans le cadre d’un projet plus large consacré aux transports intelligents en zone urbaine. Ils ont développé un nouveau système à faible coût qui améliore de 90 % la précision d’un GPS dans des conditions de perte du signal et peut être intégré dans n’importe quel véhicule.

Marge d’erreur de 50 mètres pour le GPS en ville

Dans leurs travaux publiés dans la revue Sensors, les chercheurs espagnols expliquent que les GPS grand public actuels ont une marge d’erreur d’environ 15 mètres lorsqu’ils fonctionnent dans une zone dégagée pour recevoir le signal des satellites et trianguler leur position. Mais en ville, les nombreux obstacles font passer la marge d’erreur à 50 mètres.

Cette perte de signal se produit en permanence, mais les GPS parviennent à compenser partiellement ce problème en basculant sur la cartographie et en se servant de la dernière position connue et de la destination pour estimer la position du véhicule. « Ces appareils peuvent indiquer au conducteur où il se trouve approximativement, mais ils ne peuvent pas servir de sources d’information pour des systèmes de transport intelligents », estime David Martín, chercheur à l’Intelligent Systems Lab de l’UC3M.

Le module conçu par les chercheurs espagnols de l’Universidad Carlos III de Madrid. Il comprend un récepteur GPS comme celui que l’on trouve dans les véhicules de tourisme, auquel sont associés trois accéléromètres et trois gyroscopes qui mesurent en permanence la vitesse et la direction. Un logiciel fusionne ces informations et corrige les erreurs de positionnement provoquées par la perturbation du signal GPS en s’appuyant sur les informations fournies par les six capteurs. Les chercheurs assurent que leur invention pourrait être intégrée dans n’importe quelle voiture pour un prix très abordable. © Universidad Carlos III de Madrid
Le module conçu par les chercheurs espagnols de l’Universidad Carlos III de Madrid. Il comprend un récepteur GPS comme celui que l’on trouve dans les véhicules de tourisme, auquel sont associés trois accéléromètres et trois gyroscopes qui mesurent en permanence la vitesse et la direction. Un logiciel fusionne ces informations et corrige les erreurs de positionnement provoquées par la perturbation du signal GPS en s’appuyant sur les informations fournies par les six capteurs. Les chercheurs assurent que leur invention pourrait être intégrée dans n’importe quelle voiture pour un prix très abordable. © Universidad Carlos III de Madrid

 

Un module peu onéreux

Le module mis au point par l’équipe de l’UC3M associe un GPS classique ainsi que trois accéléromètres et trois gyroscopes afin de mesurer en permanence la vitesse et la direction du véhicule. Le tout est relié à un ordinateur de bord où un logiciel se charge de fusionner les informations et de corriger les erreurs de coordonnées géographiques. Pour cela, le logiciel utilise un filtre de Kalman, algorithme couramment employé pour les radars ou la vision électronique qui réduit le bruit (erreurs de position liées aux obstacles en milieu urbain) et assure une information continue sur la position et la vitesse. Grâce à cette approche, le module parvient à une précision d’un à deux mètres en ville.

Autre avantage, le système est peu onéreux, car il utilise un GPS et des composants courants. Il peut être installé dans n’importe quel véhicule existant. Les chercheurs le testent actuellement à bord d’une voiture de tourisme nommée Intelligent Vehicle based on Visual Information (IVVI), qui leur sert de laboratoire pour développer des systèmes de conduite autonome et d’évitement d’obstacles.

Intégrer le système dans les smartphones

Prochaine étape : essayer de transposer ce système dans des smartphones qui sont eux-mêmes dotés d’un GPS, d’accéléromètres et de gyroscopes. « Nous avons commencé à travailler à l’intégration de ce système de fusion des données dans un téléphone mobile de manière à ce qu’il puisse collecter les données de ces capteurs, afin d’obtenir le même résultat que ce que nous avons, mais pour un coût bien moindre », explique Enrique Martí, un autre chercheur de l’UC3M qui a participé à ces travaux.

Une idée déjà mise en pratique par le spécialiste américain des semi-conducteurs Broadcom avec sa puce pour mobiles BCM4752. Ce circuit reçoit simultanément les signaux de quatre systèmes de localisation par satellite (GPS, Glonass, QZSS et SBAS) et assurer la localisation à l’intérieur d’un bâtiment en collectant les informations provenant des capteurs présents dans un smartphone ou une tablette (Bluetooth, Wi-Fi, NFC, accéléromètres, boussole, gyroscope ou altimètre).


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