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Un smartphone pour se repérer à l'intérieur d'un bâtiment

ActualitéClassé sous :technologie , Université d’Oulu , champ magnétique

L'aide à la navigation « indoor », à la manière d'un GPS mais là où les signaux des satellites ne parviennent pas, nécessite des moyens lourds. Voilà une nouvelle méthode, bien plus astucieuse : s'appuyer sur une cartographie des légères variations locales du champ magnétique terrestre. Des chercheurs de l'université finlandaise d'Oulu ont concrétisé l'idée dans une application pour smartphone, et ont tout expliqué à Futura-Sciences.

Sur l’écran du smartphone, le plan du lieu (ici un supermarché) s’affiche avec la position de l’utilisateur en temps réel (point vert, en haut au centre). © Indooratlas

Avec l'avènement des smartphones, les services d'aide à la navigation et les applications géolocalisées sont de plus en plus répandus. Des outils devenus précieux pour se déplacer dans un endroit inconnu ou obtenir des informations personnalisées en fonction de sa position géographique. Problème, le GPS ne fonctionne pas dans les bâtiments alors qu'il pourrait rendre une multitude de services : trouver son chemin dans le métro, dans un musée, un centre commercial ou tout autre bâtiment inconnu. Pour combler ce manque, il existe bien des systèmes de positionnement en intérieur, ou indoor positioning system (IPS), qui fonctionnent en triangulant la position d'un smartphone par rapport à un réseau d'antennes Wi-Fi ou Bluetooth. Cela nécessite le déploiement d'une infrastructure matérielle importante et coûteuse. Mais l'IPS va peut-être connaître une véritable révolution grâce à une technologie mise au point par des chercheurs de l'université d’Oulu en Finlande.

Leur invention repose sur la cartographie du champ magnétique terrestre capté par la boussole présente dans tous les smartphones. Plus précisément, la boussole détecte les variations ou perturbations du champ magnétique de la Terre que provoquent la structure métallique et le béton armé d'un bâtiment. Ces informations sont ensuite traitées par un service de localisation hébergé en ligne, qui fournit à l'utilisateur une carte détaillée du bâtiment dans lequel il se trouve et affiche ses déplacements en temps réel avec une précision qui varie de 0,1 m à 2 m en fonction du type de bâtiment.

Pour donner vie à leur projet et le commercialiser, les chercheurs ont créé la société Indooratlas. « Les bâtiments modernes faits de béton armé et de structures en acier ont des champs magnétiques ambiants qui varient spatialement et peuvent être utilisés pour faire de la localisation, à peu près de la même manière (mais avec une échelle spatiale moindre) que les animaux se servant du champ magnétique terrestre », explique Indooratlas dans un livre blanc.

Une simulation en couleur des perturbations dans le champ magnétique terrestre provoquées par un bâtiment et que la boussole d’un smartphone peut détecter. © Indooratlas

Obtenir la carte d'un lieu sur son smartphone

D'un point de vue matériel, cela ne nécessite qu'un smartphone muni d'une boussole intégrée. Tout le reste du processus se fait par voie logicielle combinant une API développée par Indooratlas, un service de localisation hébergé dans le cloud et une base de données qui contient les cartes des champs magnétiques des bâtiments.

La création de la cartographie d'un bâtiment se décompose en 3 étapes.

  1. À l'aide de l'application en ligne Indooratlas Floor Plans, on commence par plaquer le plan d'un bâtiment sur ses coordonnées géographiques. Cela se réalise très facilement en faisant glisser le plan sur la photo du bâtiment que l'on affiche dans Google Maps. La cartographie s'aligne alors sur les coordonnées géographiques et les informations sont transmises au service de localisation Indooratlas Maps. « Le service de localisation tourne sur la plateforme cloud Windows Azure », a précisé à Futura-Sciences Janne Haverinen, l'un des chercheurs de l'université de Oulu.
  2. Deuxième étape, la création de la carte du champ magnétique qui se fait à l'aide d'un smartphone et de l'application Indooratlas Map Creator. L'opérateur ouvre le plan qu'il a créé, trace son itinéraire sur l'écran puis commence à se déplacer afin d'enregistrer les données du champ magnétique. Map Creator envoie les informations au service Indooratlas Maps qui générera la carte du champ magnétique qui servira à la géolocalisation.
  3. Enfin, Indooratlas met à disposition des développeurs une API qu'ils peuvent intégrer à leur application afin de proposer toute sorte de fonctions basées sur cette plateforme d'IPS. Par exemple, une grande enseigne de magasins ou de restaurants présents dans des centres commerciaux peut proposer une application pour smartphone qui guidera l'utilisateur à partir de son entrée dans le bâtiment. Même principe pour retrouver le produit d'une marque dans le dédale des rayons.

Quelles applications ?

Comme indiqué plus haut, l'utilisation dans un métro, une gare, un aéroport ou un musée peut également trouver beaucoup de débouchés. « Une équipe de développeurs travaille actuellement sur une application intégrant des fonctions de réseautage. Nous en ferons la démonstration très bientôt », indique le chercheur.

L'une des clés du succès de cette solution repose donc sur le développement de la base de données de cartes de champs magnétiques et de plans. Raison pour laquelle Indooratlas a voulu un système ouvert et collaboratif. « Les développeurs peuvent participer au travail de cartographie et nous en ferons une partie. Mais l'idée est que, potentiellement, tout le monde puisse participer », explique Janne Haverinen. Très prometteuse, cette technologie demande encore à être fiabilisée et optimisée avec chaque système d'exploitation mobile et les smartphones correspondants. Car le chercheur a confié à Futura-Sciences qu'il y avait encore des problèmes logiciels et matériels à régler. « Il s'agit d'une technique complètement nouvelle et il se trouve que certains terminaux (matériel et OS) fonctionnent mieux que d'autres. Nous espérons que cela changera. »