EP4158384A1 - Procede et dispositif de determination de positions geographiques d'un traceur de localisation geographique - Google Patents

Procede et dispositif de determination de positions geographiques d'un traceur de localisation geographique

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Publication number
EP4158384A1
EP4158384A1 EP21734187.4A EP21734187A EP4158384A1 EP 4158384 A1 EP4158384 A1 EP 4158384A1 EP 21734187 A EP21734187 A EP 21734187A EP 4158384 A1 EP4158384 A1 EP 4158384A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sequence
measurements
statistical data
measurement
indexed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21734187.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Stéphane Coutant
Jérôme De Murcia
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Orange SA
Original Assignee
Orange SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Orange SA filed Critical Orange SA
Publication of EP4158384A1 publication Critical patent/EP4158384A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/42—Determining position
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
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    • G01S19/14—Receivers specially adapted for specific applications
    • G—PHYSICS
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    • G01S19/03—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers
    • G01S19/09—Cooperating elements; Interaction or communication between different cooperating elements or between cooperating elements and receivers providing processing capability normally carried out by the receiver
    • G—PHYSICS
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    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/13—Receivers
    • G01S19/34—Power consumption
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/38—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system
    • G01S19/39—Determining a navigation solution using signals transmitted by a satellite radio beacon positioning system the satellite radio beacon positioning system transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/40—Correcting position, velocity or attitude

Definitions

  • the invention relates to the general field of GNSS geographic localization (for “Geolocation and Navigation by a Satellite System”), for example GPS (for “Global Positioning System” in English) or even Galileo. It applies in a privileged but nonlimiting manner to the geographical location of a geographical position tracer having low energy consumption.
  • Low power consumption position plotters are commonly used to trace objects that are often stationary, such as baggage or cargo containers. These trackers have a low power battery or battery. Such a plotter captures a GNSS signal to determine its location or geographical position and can display and / or send information on the determined location to a server.
  • the GNSS tracking functionality often works intermittently, by measuring the GNSS signal at times far from each other, and not from each other. continuous way.
  • the GNSS location measurements (called “fix”) can be of poor quality, in particular when the plotter is placed in a place where the GNSS signal is weak.
  • a solution is known for obtaining a more precise localization while respecting the requirement of the low consumption of the tracer.
  • This solution consists of post-processing by a server of the location measurements carried out by the GNSS plotter.
  • Patents US8223068B2 and US9261599B1 propose such post-processing methods. These prior art post-processing methods are based on an assumption that the tracer is static. However, the plotter can be moved from time to time. These methods of the prior art therefore do not make it possible to locate the tracer with precision.
  • the invention relates to a method for determining the geographical positions of a geographic location plotter, the method being implemented by a device for a sequence of geographic location measurements of the plotter, the sequence being ordered as a function of an instant of measurement of the measurements, the method comprising the steps of:
  • the invention relates to a device for determining the geographic positions of a geographic location plotter, the device comprising:
  • a module for obtaining a sequence configured to obtain a sequence of measurements of the geographical location of the tracer, the sequence being ordered as a function of an instant of measurement of the measurements;
  • processing module configured for, for a measurement of the sequence, known as an “indexed measurement”,
  • a comparison module configured to determine a maximum distance from among the distances calculated for all the indexed measurements of the sequence; the processing module being configured to determine that the statistical data of the first set defined for the indexed measurement associated with the maximum distance corresponds to a first position of the tracer and the statistical data of the second set defined for the indexed measurement associated with the maximum distance corresponds to a second position of the tracer.
  • the proposed device is a device for post-processing GNSS location measurements, making it possible to improve the precision of the location of the start and finish positions of the plotter after each movement.
  • the proposed method finds an interesting application when the tracer often remains static, for example 90% of the time.
  • the tracer moves infrequently, for example two to three times a month.
  • the tracer can be co-located, for example, with a piece of luggage or a container.
  • the tracer is a tracer with low energy consumption.
  • This geographic location tracer can be incorporated into the plotted object, attached to or attached to it.
  • a geographic location measurement is a set of GNSS coordinates making it possible to define a geographic position of the plotter. It is common to use the English term “fix” to denote a GNSS geographic location measurement.
  • the GNSS coordinates of the plotter can be for example the latitude, the longitude and the altitude with respect to a given level such as the mean sea level.
  • the determination method proposes dividing a sequence of GNSS measurements into sub-sequences which correspond to positions occupied by the sensor (the tracer) before and after a movement.
  • the proposed method further comprises steps of:
  • the comparison module is further configured to compare the maximum distance to a threshold; the proposed device also includes:
  • a division module configured for, if the maximum distance is greater than or equal to the threshold
  • the proposed method is implemented until all the maximum distances determined for all the subsequences are below the threshold, the statistical data of the subsequences obtained at the end of the last iteration correspond to the starting and ending positions of the plotter following each movement.
  • This mode allows better precision in determining the starting and ending positions of the plotter when moving.
  • the plotter has been moved as many times as the number of sub-sequences obtained following the last iteration of the implementation of the method, reduced by 1. For example, if the number of sub-sequences is equal to 2, the plotter has been moved once, the first sub-sequence corresponds to its starting position and the second sub-sequence corresponds to its arrival position. If the number of sub-sequences is equal to n, the plotter has been moved n-1 times.
  • the proposed technique makes it possible to meet the low energy consumption requirement of the geographic location tracer (s).
  • the GNSS functionality can be activated at the plotter in a discontinuous fashion.
  • the steps of calculating statistical data for the sets and of calculating a distance between the sets are implemented for each of the measurements of the sequence, as an indexed measurement.
  • the step of obtaining the sequence of measurements comprises at least one reception of said measurement from the location tracer.
  • the proposed device and the location tracer can communicate with each other via a LoRa type network (for "Long Range” in English, long range network) to allow the transmission of measurements to the server.
  • a LoRa type network for "Long Range” in English, long range network
  • loT objects for "Internet of Things” in English
  • the LoRa network consumes little power because it only circulates a limited amount of data at the same time.
  • Connected objects of the LoRa type have a great autonomy, they can by for example be powered by a battery for a period of 2 to 3 years, without the need for special maintenance. This makes it possible to ensure low energy consumption of the tracer.
  • the proposed device can obtain the sequence of measurements following its configuration by a user or by downloading it from another device.
  • each statistical datum associated with a set represents a geographical position, in other words a set of GNSS coordinates such as a latitude, a longitude and an altitude.
  • the statistical data of the first and second sets are of the same nature.
  • the statistical data associated with the sets are the geometric medians of these sets.
  • a geometric median of a set is the point which minimizes the sum of the distances between this point and the elements of the set.
  • a geometric median of a set of measurements is therefore a geographical position which minimizes the distances between it and the GNSS positions defined by the measurements of this set.
  • This embodiment makes it possible to obtain a value which represents a location centered among the measures of the set.
  • the geometric median of a set can be determined by a method of the prior art, for example by a gradient descent algorithm such as that proposed by the mathematician Weiszfeld.
  • the statistical data of a set is equal to the average of its elements. It corresponds to a position whose latitude, longitude and altitude are respectively the mean latitude, the mean longitude and the mean altitude of the GNSS measurements of the whole.
  • the distance between a first and a second set is equal to the distance between the statistical data of these sets, for example between the geometric medians of these sets.
  • the step of obtaining the sequence further comprises obtaining, for at least certain measurements of the sequence, reliability coefficients of these measurements.
  • the determination method further comprises, for each indexed measurement of the sequence and for each of the first and second set corresponding to the indexed measurement, a step of calculating a quality coefficient associated with the statistical data of the set, in as a function of the number of measurements in the set and as a function of the reliability coefficients of the measurements of the set, the distance between said first and second sets being calculated taking into account the quality coefficients associated with their statistical data.
  • This embodiment makes it possible to take into account the quality of the measurements, and thus to give more weight to the GNSS measurements of better quality for the localization of the tracer.
  • the distance between the first and second sets is calculated as a function of the distance between the statistical data of these sets while taking into account the quality coefficients of these data. The maximum distance that will be maintained for a possible division of the sequence thus takes these factors into account.
  • the more the assembly includes GNSS measurements the better the quality coefficient of its statistical data. Indeed, the geographical location of the plotter is more reliable when the server has more GNSS measurements.
  • the quality coefficient of the statistical data of a set reflects the reliability coefficients of the GNSS measurements of this set. The more reliable the GNSS measurements, the better the quality coefficient of the statistical data.
  • a measure Mj is weighted by a weighting coefficient wj expressed by: [Math. 1] where j is an integer (index) that varies between 1 and the number of measurements in a sequence, Qj is the reliability coefficient of a measurement Mj, and K is a constant, Qj and K being expressed in meters.
  • the quality coefficient of a statistical datum of a set is expressed by [Math. 2]: where j is an integer (index) that varies between 1 and the number of measurements in the set, Qj is the reliability coefficient of a measurement Mj, and K is a constant, Qj and K being expressed in meters.
  • the method further comprises a step of representing on a map, a circle having as its center the statistical data of a said set, and having the quality coefficient (CQ) as its radius. associated with the statistical data.
  • CQ quality coefficient
  • This embodiment allows a user to graphically visualize zones of presence of the tracer.
  • the smaller the radius of the circle the better the quality of the statistical data of the set.
  • the circle is a point, we can determine that the plotter has been located at that point.
  • the plotter is located in the geographical area surrounded by the circle, but without further precision.
  • the distance associated with an indexed measurement is represented on the map by the distance between the two circles corresponding to the first and the second set.
  • the distance maximum which is taken into account for a possible division of the sequence of measurements is that which allows a greater spacing between the circles representing the first and second sets which are associated with it.
  • the distance between a first and a second set is equal to the distance between the statistical data of these sets, ie on the map the distance between the centers of the two circles.
  • the distance between a first and a second set is equal to the distance between the statistical data of these sets, minus the quality coefficients associated with each of the statistical data. This mode makes it possible to take into account the distance which separates the ends of the two sets closest to one another. On the map, this distance corresponds to the distance between the edges of the circles representing the sets.
  • the statistical datum of a set is weighted as a function of the reliability coefficients of the measurements of this set, the weighted statistical datum being calculated by an application of the Weiszfeld algorithm.
  • This mode makes it possible to determine the statistical data by favoring the measures of better quality compared to the other measures of the whole.
  • the statistical data is the geometric median of the set
  • this weighted data is a position minimizing the distances between it and the positions corresponding to the best quality GNSS measurements.
  • This embodiment makes it possible to rely on GNSS measurements of better quality compared to other measurements, and thus to improve the precision of the geographical location of the tracer and of its positions before and after each displacement.
  • the distance between a first and a second set is equal to the distance between the weighted statistical data of these sets, minus the quality coefficients associated with each of the weighted statistical data.
  • the measurements of the sequence are time stamped.
  • the timestamp makes it possible to determine a time interval during which the tracer has been moved and thus to provide an estimate on the instant of movement of the tracer. In particular, it is possible to determine at the end of the iterations of implementation of the proposed method that the plotter has been moved between a time corresponding to a statistical datum of a first sub-sequence, and an hour corresponding to a statistical datum of a second sub-sequence.
  • the invention also relates to a system for determining the geographical positions of a geographical location plotter.
  • the system comprises a device in accordance with the invention, as described above, and the geographic location plotter, the plotter being configured to send geographic location measurements to the proposed device for post-processing of these measurements.
  • the tracer of the proposed determination system comprises an accelerometer, the tracer being configured to increase a frequency for sending measurements upon detection of the activation of the accelerometer, the latter indicating a possible start of movement of the plotter.
  • the sequence will include more measurements taken during the movement of the plotter, which will improve the precision of the determined geographical positions.
  • the invention also relates to a computer program on a recording medium, this program being capable of being implemented in a computer or in a determination device as described above, this program comprising suitable instructions. to the implementation of a method for determining the geographical positions of a tracer as described above.
  • This program can use any programming language, and be in the form of machine code, source code, object code, or code intermediate between source code and object code, such as in a partially compiled form, or in any other desirable form.
  • this program can be executed by a microcontroller pC (“microcontroller” in English).
  • the invention also relates to information or recording media readable by a computer, and comprising instructions of the computer program as mentioned above.
  • Information or recording media can be any entity or device capable of storing programs.
  • the media can include a storage means, such as a ROM, for example a CD ROM or a microelectronic circuit ROM, or else a magnetic recording means, for example a floppy disk or a disk. hard, or flash memory.
  • the information or recording media can be transmissible media such as an electrical or optical signal, which can be conveyed via an electrical or optical cable, by radio link, by optical link without wire or by other means.
  • the program according to the invention can in particular be downloaded over an Internet-type network.
  • each information or recording medium can be an integrated circuit in which the program is incorporated, the circuit being adapted to execute or to be used in the execution of the method of determining the geographical positions of a plotter according to the invention.
  • FIG. 1 illustrates a functional architecture of a system for determining the geographical positions of a plotter according to a particular embodiment
  • FIG. 2 is a flowchart representing steps of a method for determining the geographical positions of a plotter according to a particular embodiment
  • FIG. 3 illustrates the content of a memory of a device for determining the geographical positions of a plotter according to a particular embodiment
  • FIGS. 4A and 4B are maps represented by a device for determining positions, according to a particular embodiment
  • FIG. 5 A and 5B are maps represented by a device for determining positions, according to a particular embodiment
  • FIG. 6 illustrates a functional architecture of a device for determining the geographical positions of a plotter according to a particular embodiment
  • FIG. 7 illustrates the hardware architecture of a device for determining the geographical positions of a plotter according to a particular embodiment.
  • FIG. 1 illustrates a functional architecture of a SYS system for determining the geographical positions of a plotter according to a particular embodiment.
  • the SYS system includes an SRV device for determining geographic positions and at least one geographic location tracer TRAC.
  • the tracer TRAC is configured to send location measurements Mj to the determination device SRV for their post-processing, that is to say their processing after taking these measurements.
  • the tracer can be co-located with an object, for example incorporated therein.
  • the SRV device is a server.
  • the SRV server can be configured to process the measurements of several plotters.
  • the determination device can be a terminal such as a computer, a tablet or a mobile phone.
  • the TRAC plotter has low energy consumption. It is powered by a battery of limited voltage, for example less than 10V.
  • the SRV server and the TRAC plotter communicate with each other via a LoRa type network.
  • the TRAC plotter is configured to take measurements of geographic location Mj (j is a strictly positive integer) at moments tj. These measurement instants are for example distant from each other, for example 6 hours.
  • the TRAC plotter is configured to send these Mj measurements to the SRV server.
  • GNSS Global System for Mobile Communications
  • GPS Global System for Mobile Communications
  • Galileo measurements or any other satellite system. No limitation is attached to the type of location measurement.
  • the tracer TRAC comprises an accelerometer configured to detect an acceleration of movement of the tracer.
  • the tracer TRAC is configured to increase the frequency of sending the measurements Mj if the accelerometer detects an acceleration of movement of the tracer, the acceleration being an indication of a possible start of movement of the tracer. For example, this involves sending a measurement every 30 minutes instead of every 6 hours in the absence of acceleration.
  • the plotter can be configured to take a measurement for a shorter time compared to the time needed for the measurement to stabilize. For example instead of taking a measurement for a period of 1 to 3 minutes required for stabilization, the TRAC plotter takes a measurement for 5 to 6 seconds. Mj measurements are therefore of uncertain reliability because they are not stabilized. Mj measurements require post-processing by the SRV server to determine with better accuracy the positions and displacement of the plotter.
  • FIG. 2 is a flowchart representing the different steps of a method for determining the geographical positions of a plotter in a particular embodiment. The method is implemented by the SRV server described with reference to FIG. 1.
  • the SRV server obtains a sequence SQ of measurements Mj of geographical location of the tracer, the sequence SQ being ordered according to an instant of measurement of said measurements.
  • the post-processing implemented by the SRV server is set, that is to say it is carried out over the entire sequence SQ of the GNSS measurements, Mj.
  • Figure 3 illustrates the content of a memory of the SRV server according to the embodiment described with reference to Figures 1 and 2.
  • the memory stores the SQ sequence obtained in step E010.
  • the sequence SQ comprises a number n of measurements Mj.
  • the SRV server can obtain in step E010 a measurement instant tj for each measurement Mj, j being an integer which varies between 1 and n.
  • the SRV server creates a partition of the sequence into two ordered sets El and E2.
  • the indexed measurement is the last measure of the first set E1.
  • the first set E1 comprises the first measure M1 of the sequence SQ and the second set E2 comprises the other measures M2 to Mn of the sequence SQ.
  • the server SRV calculates for the indexed measurement M1, a statistical datum Medl for the first set El.
  • the server SRV calculates for the indexed measurement M1, a statistical datum Med2 for the second set E2.
  • the statistical data Med1 and Med2 are geographical positions determined from the GNSS measurements of the sets El and E2 respectively.
  • the statistical datum Med1 represents the measurements of the set El, and the statistical datum Med2 represents the measures of the set E2.
  • the statistical data Med1 and Med2 are the geometric medians of the GNSS measurements of the sets El and E2 respectively:
  • the statistical data Med1 (respectively the statistical data Med2) is a geographical position which minimizes the distances between itself and all the GNSS measurements of the set El (respectively the set E2).
  • a gradient descent technique such as that proposed by the mathematician Weiszfeld can be used.
  • the statistical data Med1 and Med2 can be the means of the measurements of the sets E1 and E2 respectively.
  • the SRV server calculates a distance DI associated with the indexed measurement M1, between the two sets El and E2 as a function of a distance between the statistical data Medl and Med2 of these sets.
  • the distance Dj between the two sets El and E2 associated with a measure Mj is equal to the distance between their geometric medians Medl and Med2.
  • step E0128 The steps of partitioning into two sets E1 and E2 (step E018), of calculating a statistical datum Med1, Med2 for each set E1, E2 (steps E020 and E024) and of calculating a distance between the sets E1 and E2 (step E028) are repeated by varying the indexed measurement Mj from M2 to Mn of the sequence SQ, each time considering an indexed measurement Mj among the measurements of the sequence SQ.
  • the indexed measure Mj is the last measure of the first set E1. Alternatively, it can be the first measure of the second set E2.
  • the server SRV determines during a step E030 a maximum distance Dmax among the distances Dj calculated for all the indexed measurements Mj of the sequence SQ.
  • the SRV server determines during a step E060 that the statistical datum Med1 of the first set E1 of the indexed measurement associated with the maximum distance Dmax corresponds to a first position of the tracer TRAC and that the statistical datum Med2 of the second set E2 of the indexed measurement associated with the maximum distance Dmax corresponds to a second position of the tracer TRAC.
  • the SRV server compares, during a step E032, the maximum distance Dmax and a given threshold S.
  • the threshold S can be a configuration datum of the SRV server, or can be received by the SRV server from another communicating device.
  • the threshold is for example chosen as a function of the optimum precision of the plotter. By way of illustration, for an accuracy of one hundred meters, the threshold is chosen at twenty-five meters.
  • the SRV server determines during the step E060 that the statistical data of the first set of the measurement indexed associated with the maximum distance corresponds to a first position of the tracer and the statistical data of the second set of the indexed measurement associated with said maximum distance corresponds to a second position of the tracer.
  • the server SRV divides during a step E040 the sequence SQ into two sub-sequences SQA and SQB corresponding respectively to the first and second sets El and E2 of the indexed measurement Mj associated with the maximum distance Dmax. Then, the SRV server implements the method again, i.e. all the previously described steps E010 to E040 for each of the sub-sequences SQA and SQB, as a sequence.
  • step E010 to E032 The execution of the proposed method (steps E010 to E032) for one of the SQA or SQB sub-sequences can again lead to the division (E040) into two sub-sequences of one of these sub-sequences. sequences. The method is then implemented again for each of the new sub-sequences, as a sequence.
  • the SRV server records as and when the sub-sequences obtained at the end of each iteration of implementation of the proposed method.
  • the server determines during step E060 the movements of the plotter and its positions before and after each trip.
  • the SRV server determines during step E060 that the plotter has been moved twice:
  • the proposed method is based on a gradient descent technique.
  • the SRV server defines sub-sequences to result in the sub-sequences making it possible to determine the start and finish positions when moving the plotter.
  • the server SRV determines a time interval during which the plotter was moved. Indeed, the server can calculate an average of the instants tj of GNSS measurement, Mj, of each of the sub-sequences SQAa, SQAb and SQB.
  • the SRV server determines that the first movement of the tracer took place between an instant (the average) tAa calculated for the subsequence SQAa and an instant tAb calculated for the subsequence SQAb. The second displacement took place between the instant tAb and an instant tB calculated for the sub-sequence SQB.
  • the server SRV represents on a map, during a step E050, a position corresponding to the geometric median (or other statistical data) of each sub-sequence SQi.
  • This representation E050 can be carried out as the method is implemented following each division E040 as presented in the flowchart of FIG. 2, or after the end of the iterations, or after the determination step E060 .
  • step E010 of obtaining a sequence SQ furthermore comprises obtaining reliability coefficients Qj at least for certain measurements Mj of the sequence SQ.
  • a measure Mj can be weighted by a weighting coefficient denoted wj and expressed by: [Math. 3]: where j is an integer (index) which varies between 1 and the number n of measurements of a sequence SQ, Qj is the reliability coefficient of a measurement Mj, and K is a constant, Qj and K being expressed in meters.
  • the TRAC plotter takes a measurement Mj by picking up GNSS signals from several satellites.
  • the TRAC plotter calculates the solid angles between the various signals picked up and assigns the measurement reliability coefficient Mj as a function of the solid angles. If the satellites are aligned (the solid angles tend towards 0), the measurement is of poor quality. On the contrary, if the satellites are in opposite directions to each other (eg at solid angles of 90 ° for 4 satellites), the measurement is of good quality.
  • the SRV server calculates during a step E022 a quality coefficient CQ1 associated with the statistical data Med1 of the set E1.
  • This step E022 is represented in FIG. 2 in dotted lines.
  • the quality coefficient CQ1 is calculated (E022) as a function of the number of measurements of the set El and as a function of the reliability coefficients Qj of the measurements Mj of the set El.
  • the SRV server calculates during a step E026 a quality coefficient CQ2 associated with the statistical data Med2 of the set E2.
  • This step E026 is implemented after step E024 and it is shown in Figure 2 in dotted lines.
  • the quality coefficient CQ2 is calculated (E022) as a function of the number of measurements of the set E2 and as a function of the reliability coefficients Qj of the measurements Mj of the set E2.
  • the SRV server calculates (E028) for the indexed measurement Mj, the distance Dj between the first and second set El and E2 taking into account the quality coefficients CQ1 and CQ2 associated with their statistical data Medl and Med2.
  • the quality coefficient CQ1 (or CQ2) of the statistical data Med1 (or Med2) can be expressed by [Math. 4]: where j is an integer (index) which varies between 1 and the number of measurements of the set El (E2 respectively), Qj is the reliability coefficient of a measurement Mj, and K is a constant, Qj and K being expressed in meters.
  • the quality coefficient CQ of the statistical data of a set can be considered as a weighted average according to the number of measurements of the set and according to the individual quality Qj of each measurement Mj.
  • FIGS. 4A and 4B illustrate two examples of maps of the sensor location measurements, represented by the SRV server according to this second embodiment of the invention.
  • the various bubbles present on the maps represent measurements Mj of the GNSS geographic location of the tracer.
  • the SRV server represents, for each set of measurements El, E2, a circle C1, C2, having as its center the statistical data Medl, Med2 of the set, and having a radius determined as a function of the quality coefficient CQ1, CQ2 associated with the statistical data Medl, Med2.
  • the radius of the circle C1 (C2) is equal to the quality coefficient CQ1 (CQ2).
  • the indexed measure is represented by the filled black bubble.
  • the measurements of the first set E1, prior to the indexed measurement are represented by the hatched bubbles.
  • the measurements of the second set E2, subsequent to the indexed measurement are represented by the dotted bubbles.
  • the indexed measure is the first measure of the second set
  • Figure 4A shows an example where the first set El comprises 8 GNSS measurements, and the second set E2 has only one measurement which is the indexed measurement.
  • the quality coefficient depends on the number of measurements in the set, the quality coefficient CQ2 of the second set E2 is less good than that (CQ1) of the first set El.
  • the radius of the circle C2 (8 meters in this example) is larger than that of circle Cl (3 meters).
  • the radius of the circle Cl, C2 is inversely proportional to the number of measurements of the set El, E2. It is determined for example by an exponential sum function.
  • the distance D between the sets E1 and E2 is equal to the distance between the statistical data Med1 and Med2
  • the distance D is equal to the distance between the sets. edges of the two circles C1 and C2: or the distance between the statistical data Med1 and Med2, minus the quality coefficients CQ1 and CQ2 associated with each of the statistical data Med1 and Med2.
  • the second set E2 has one more measure compared to the example of Figure 4A.
  • the quality coefficient CQ2 is better and the circle C2 which represents it has a smaller radius than that of the example of Figure 4A.
  • the distance Dj between the two sets is equal to 3 meters.
  • the distance Dj between the edges of the circles is the distance taken into account for the determination (E030) of the maximum distance Dmax on which a possible division E040 is based.
  • the tracer travel distance is represented by the distance between the Med1 and Med2 statistical data, which is a displacement of 10 meters in the example of Figure 4A, and 11 meters in the example of Figure 4B.
  • FIGS. 5A and 5B illustrate a mapping of measurements of the same sequence SQ represented by the SRV server according to a particular embodiment, following the implementation of steps E020 to E028 of the method proposed by considering two indexed measurements. consecutive.
  • the black filled bubble represents the indexed measure
  • the hatched bubbles represent the measures of the first set E1
  • the dotted bubbles represent the measures included in the second set E2 in addition to the indexed measure.
  • the SRV server represents (E050) the mapping for each indexed measurement Mj after calculating the distance Dj associated with this measurement Mj.
  • the first set El comprises 7 measurements
  • the second set E2 comprises 8 measurements
  • the distance between the statistical data Med1 and Med2 of the sets El and E2 is equal to 14 meters
  • the radii circles C1 and C2 are equal to 3 meters
  • the distance D between the sets El and E2 is equal to 8 meters.
  • the indexed measurement of FIG. 5B is consecutive, in the sequence SQ, to that of FIG. 5A.
  • the first set El comprises 8 measures
  • the second set E2 comprises 7 measures
  • the distance between the statistical data Med1 and Med2 of the sets El and E2 is equal to 15 meters
  • the radii of the circles Cl and C2 are equal to 3 meters
  • the distance D between the sets El and E2 is equal to 9 meters.
  • the indexed measurement of FIG. 5B makes it possible to obtain a distance D greater than that obtained by the indexed measurement of FIG. 5A.
  • the server SRV server determines during step E030 that the maximum distance Dmax, equal to 9 meters, is associated with the indexed measurement of FIG. 5B, and determines during step E032 that this distance Dmax is greater than the threshold S, the server SRV divides, during step E040, the sequence SQ into two sub-sequences corresponding to the sets El and E2 represented by FIG. 5B.
  • the SRV server determines that the plotter has been moved 15 meters, from a geographical position corresponding to the statistical data Med1 to a geographical position corresponding to the statistical data Med2.
  • the statistical data Med1 or Med2 of a set El or E2 is weighted according to the reliability coefficients Qj of the measurements Mj of this set, the weighted statistical data being calculated by an application of the Weiszfeld's algorithm.
  • the statistical data is closer to reliable GNSS measurements than to GNSS measurements of poorer quality.
  • the SRV server calculates an average of the instants tj of certain measurements of a sub-sequence, which are closest to the median geometric Med of the subsequence. The server takes this average into account to determine a time interval during which the plotter has been moved.
  • the SRV server determines that a movement has taken place between the latest instant among the instants relating to the measurements of a first sub-sequence (for example the sub-sequence SQAa, or SQAb ), and the earliest instant among the instants relating to the measurements of a second sub-sequence (for example the sub-sequence SQAb, or respectively SQB) which follows the first sub-sequence.
  • a first sub-sequence for example the sub-sequence SQAa, or SQAb
  • SQB sub-sequence SQAb
  • the discarded GNSS measurements which are quite far from the rest of the GNSS measurements of a set are not taken into account for the calculation of the statistical data of this set.
  • a sub-sequence obtained after an E040 division comprises only a single measure or a number of measures below a certain threshold, this sub-sequence is not taken into account during of step E060 for determining the movements of the tracer.
  • the SRV determination device when the SRV determination device receives a new measurement, it adds it to the last processed sequence and implements the method for the sequence. modified. If the maximum distance Dmax increases following the addition of the new measurement, the device SRV compares the new value of the maximum distance Dmax with the threshold S and optionally divides the modified sequence into two sub-sequences.
  • FIG. 6 shows a functional architecture, according to one embodiment of the invention, of a device for determining the geographical positions of a TRAC geographic location plotter, such as the SRV server described with reference to FIGS. 1 to 5.
  • the TRAC plotter can be co-located with an object, for example incorporated therein to trace its GNSS location.
  • the SRV device includes:
  • an OBT module for obtaining a sequence, configured to obtain a sequence SQ of measurements Mj of geographical location of the tracer.
  • sequence SQ is ordered according to a measurement instant
  • PROC processing module configured for:
  • indexed measure For a measure Mj of the sequence SQ, called an indexed measure, create (E018) a partition of all the measures into two ordered sets El and E2, the indexed measure Mj being either the last measure of the first set El, or the first measure of the second set E2;
  • a COMP comparison module configured to determine (E030) the maximum distance Dmax among the distances calculated for all the indexed measurements Mj of the sequence SQ; the processing module PROC determines (E060) that the statistical data Med1 of the first set El of the indexed measurement associated with the maximum distance Dmax corresponds to a first position of said tracer and the statistical data Med2 of the second set E2 of the indexed measurement associated with the maximum distance corresponds to a second position of the TRAC plotter.
  • the comparison module COMP is further configured to compare (E032) the maximum distance Dmax to the threshold S; the SRV server further comprises a division module DIV configured for, if the maximum distance Dmax is greater than or equal to said threshold S,
  • each of the sub-sequences SQA and SQB to the obtaining module OBT for a new iteration (E010 to E040) of implementation of the determination method.
  • the obtaining module OBT obtains each of the subsequences SQA and SQB as a sequence.
  • the statistical data of the sub-sequences obtained (E060) at the end of the last iteration correspond to the starting and ending positions of the tracer following its movement.
  • the SRV device further comprises a display module configured to represent (E050) on a map the Med statistical data of the SQA and SQB subsequences.
  • the SRV device has the architecture of a computer, as illustrated in FIG. 7. It comprises in particular a processor 7, a random access memory 8, a read only memory 9, a non-volatile flash memory 10 in a particular embodiment of the invention, as well as communication means 11. Such means are known per se and are not described in more detail here.
  • the read only memory 9 of the SRV device constitutes a recording medium in accordance with the invention, readable by the processor 7 and on which is recorded a computer program Prog as proposed.
  • the memory 10 of the SRV server makes it possible to record variables used for the execution of the steps of the method for determining the positions of a sensor, such as the data illustrated in FIG. 3: the SQ sequences and sub-sequences SQA, SQB, the measurements Mj, their setting times tj, their reliability coefficients Qj, the sets El and E2 for each measurement Mj, the statistical data Medl, Med2, the quality coefficients CQ associated with the statistical data Med, the distances Dj, Dmax and the threshold S.
  • the SQ sequences and sub-sequences SQA, SQB the measurements Mj, their setting times tj, their reliability coefficients Qj, the sets El and E2 for each measurement Mj, the statistical data Medl, Med2, the quality coefficients CQ associated with the statistical data Med, the distances Dj, Dmax and the threshold S.
  • the computer program Prog defines functional and software modules, configured to determine geographic positions and possibly a displacement of a plotter whose location is traced by a TRAC plotter. These functional modules are based on and / or control the hardware elements 7-11 of the SRV device mentioned above.

Landscapes

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Abstract

Le procédé est mis en œuvre par un dispositif (SRV) pour une séquence (SQ) de mesures (Mj) de localisation géographique du traceur (TRAC), la séquence étant ordonnée en fonction d'un instant de mesure desdites mesures, le procédé comportant des étapes de: - obtention (E010) de la séquence (SQ); - pour une mesure (Mj) de la séquence (SQ), dite mesure indexée, - partition de toutes les mesures en deux ensembles ordonnés (E1, E2), la mesure indexée étant soit la dernière mesure du premier ensemble (E1) soit la première mesure du deuxième ensemble (E2); - calcul d'une donnée statistique (Medl) pour le premier ensemble (E1); - calcul d'une donnée statistique (Med2) pour le deuxième ensemble (E2); - calcul d'une distance (Dj), associée à la mesure indexée (Mj), entre les ensembles (E1, E2) en fonction d'une distance entre les données statistiques (Medl, Med2) des ensembles; - détermination d'une distance maximale (Dmax) parmi les distances calculées pour l'ensemble des mesures indexées de ladite séquence (SQ); la donnée statistique (Medl) du premier ensemble (E1) défini pour la mesure indexée associée à la distance maximale (Dmax) correspondant à une première position du traceur et la donnée statistique (Med2) du deuxième ensemble (E2) défini pour la mesure indexée associée à la distance maximale correspondant à une deuxième position du traceur.

Description

Description
Titre de l’invention : Procédé et dispositif de détermination de positions géographiques d'un traceur de localisation géographique
Technique antérieure
[1] L'invention se rapporte au domaine général de la localisation géographique GNSS (pour « Géolocalisation et Navigation par un Système de Satellites »), par exemple GPS (pour « Global Positionning System » en anglais) ou encore Galileo. Elle s'applique de façon privilégiée mais non limitative à la localisation géographique d'un traceur de position géographique ayant une faible consommation d'énergie.
[2] Les traceurs de position à faible consommation énergétique sont utilisés généralement pour tracer des objets qui sont souvent fixes, tels que des bagages ou des conteneurs de marchandises. Ces traceurs disposent d'une pile ou d'une batterie de faible puissance. Un tel traceur capte un signal GNSS pour déterminer sa localisation ou position géographique et peut afficher et /ou envoyer à un serveur une information sur la localisation déterminée.
[3] Selon l'état de la technique, pour économiser l'énergie d'un traceur GNSS, la fonctionnalité de localisation GNSS fonctionne souvent de manière intermittente, en mesurant le signal GNSS à des instants éloignés les uns des autres, et non de façon continue. Ainsi, les mesures de localisation GNSS (appelées « fix ») peuvent être de mauvaise qualité, notamment lorsque le traceur est placé à un endroit où le signal GNSS est faible.
[4] On connaît une solution pour obtenir une localisation plus précise tout en respectant l'exigence de la basse consommation du traceur. Cette solution consiste en un post-traitement par un serveur des mesures de localisation effectuées par le traceur GNSS. Les brevets US8223068B2 et US9261599B1 proposent de telles méthodes de post-traitement. Ces méthodes de post-traitement de l'art antérieur reposent sur une hypothèse selon laquelle le traceur est statique. Cependant, le traceur peut être déplacé de temps en temps. Ces méthodes de l'art antérieur ne permettent donc pas de localiser le traceur avec précision.
[5] Il existe donc un besoin en une solution améliorant les méthodes de post-traitement de l’art antérieur pour obtenir une meilleure précision de la localisation du traceur, et donc d'un objet tracé, tout en maintenant une faible consommation en énergie du traceur.
Exposé de l'invention [6] L'invention vise un procédé de détermination de positions géographiques d'un traceur de localisation géographique, le procédé étant mis en oeuvre par un dispositif pour une séquence de mesures de localisation géographique du traceur, la séquence étant ordonnée en fonction d'un instant de mesure des mesures, le procédé comportant des étapes de:
- obtention de la séquence ;
- pour une mesure de la séquence, dite « mesure indexée »,
- partition de toutes les mesures en deux ensembles ordonnés, la mesure indexée étant soit la dernière mesure du premier ensemble, soit la première mesure du deuxième ensemble ;
- calcul d'une donnée statistique pour le premier ensemble ;
- calcul d'une donnée statistique pour le deuxième ensemble ;
- calcul d'une distance associée à la mesure indexée, entre les deux ensembles en fonction d'une distance entre les données statistiques de ces ensembles;
- détermination d'une distance maximale parmi les distances calculées pour l'ensemble des mesures indexées de la séquence : la donnée statistique du premier ensemble défini pour la mesure indexée associée à la distance maximale correspondant à une première position du traceur et la donnée statistique du deuxième ensemble défini pour la mesure indexée associée à la distance maximale correspondant à une deuxième position du traceur.
[7] Corrélativement, l’invention vise un dispositif de détermination de positions géographiques d'un traceur de localisation géographique, le dispositif comprenant :
- un module d'obtention d'une séquence configuré pour obtenir une séquence de mesures de localisation géographique du traceur, la séquence étant ordonnée en fonction d'un instant de mesure des mesures ;
- un module de traitement configuré pour, pour une mesure de la séquence, dite « mesure indexée »,
- partitionner toutes les mesures en deux ensembles ordonnés, la mesure indexée étant soit la dernière mesure du premier ensemble soit la première mesure du deuxième ensemble ;
- calculer une donnée statistique pour le premier ensemble ;
- calculer une donnée statistique pour le deuxième ensemble ;
- calculer une distance, associée à la mesure indexée, entre les deux ensembles en fonction d'une distance entre les données statistiques de ces ensembles;
- un module de comparaison configuré pour déterminer une distance maximale parmi les distances calculées pour l'ensemble des mesures indexées de la séquence; le module de traitement étant configuré pour déterminer que la donnée statistique du premier ensemble défini pour la mesure indexée associée à la distance maximale correspond à une première position du traceur et la donnée statistique du deuxième ensemble défini pour la mesure indexée associée à la distance maximale correspond à une deuxième position du traceur.
[8] Les caractéristiques et avantages du procédé proposé présentés ci-après s'appliquent de la même façon au dispositif proposé, et vice versa.
[9] Le dispositif proposé est un dispositif de post-traitement des mesures de localisation GNSS, permettant d'améliorer la précision de la localisation des positions de départ et d'arrivée du traceur après chaque déplacement.
[10] Le procédé proposé trouve une application intéressante lorsque le traceur reste souvent statique, par exemple à 90% du temps. Les déplacements du traceur sont peu fréquents, par exemple deux à trois fois par mois. Le traceur peut être co-localisé par exemple avec un bagage ou un conteneur.
[11] Dans un mode de réalisation particulier, le traceur est un traceur à basse consommation énergétique. Ce traceur de localisation géographique peut être incorporé à l’objet tracé, solidaire ou fixé à celui-ci.
[12] Dans un mode de réalisation particulier, une mesure de localisation géographique est un ensemble de coordonnées GNSS permettant de définir une position géographique du traceur. Il est courant d'utiliser le terme anglais « fix » pour désigner une mesure de localisation géographique GNSS. Les coordonnées GNSS du traceur peuvent être par exemple la latitude, la longitude et l'altitude par un rapport à un niveau donné tel que le niveau moyen de la mer.
[13] Le procédé de détermination propose de répartir une séquence de mesures GNSS en des sous-séquences qui correspondent à des positions occupées par le capteur (le traceur) avant et après un déplacement.
[14] Dans un mode de réalisation, le procédé proposé comporte en outre des étapes de :
- comparaison entre la distance maximale et un seuil ;
- si la distance maximale est supérieure ou égale au seuil,
- division de la séquence en deux sous-séquences correspondant aux premier et deuxième ensembles de la mesure indexée associée à la distance maximale ; et
- mise en oeuvre de ce procédé pour chacune desdites sous-séquences en tant que séquence.
[15] Dans un mode de réalisation du dispositif proposé, le module de comparaison est configuré en outre pour comparer la distance maximale à un seuil ; le dispositif proposé comporte en outre :
- un module de division configuré pour, si la distance maximale est supérieure ou égale au seuil,
- diviser la séquence en deux sous-séquences correspondant aux premier et deuxième ensembles de la mesure indexée associée à la distance maximale ; et
- envoyer chacune desdites sous-séquences au module d'obtention pour qu'il les obtienne en tant que séquences.
[16] Dans un mode de réalisation, le procédé proposé est mis en oeuvre jusqu'à ce que toutes les distances maximales déterminées pour toutes les sous-séquences soient inférieures au seuil, les données statistiques des sous-séquences obtenues à l'issue de la dernière itération correspondent aux positions de départ et d'arrivée du traceur suite à chaque déplacement.
[17] Ce mode permet une meilleure précision de détermination des positions de départ et d'arrivée du traceur lors de son déplacement. Le traceur a été déplacé autant de fois que le nombre de sous-séquences obtenues suite à la dernière itération de mise en oeuvre du procédé, réduit de 1. Par exemple, si le nombre des sous-séquences est égale à 2, le traceur a été déplacé une fois, la première sous-séquence correspond à sa position de départ et la deuxième sous-séquence correspond à sa position d’arrivée. Si le nombre des sous-séquences est égale à n, le traceur a été déplacé n-1 fois.
[18] Il est ainsi proposé une méthode simple à implémenter au niveau d'un dispositif de détermination et qui permet une localisation précise du traceur même sur la base d'un nombre limité de mesures GNSS.
[19] La technique proposée permet de respecter l’exigence de basse consommation en énergie du ou des traceurs de localisation géographique. La fonctionnalité GNSS peut être activée au niveau du traceur de façon discontinue.
[20] Dans un mode de réalisation, si la distance maximale est associée à plusieurs mesures indexées de la séquence, l’une de ces mesures indexées est sélectionnée de façon arbitraire pour la division éventuelle de la séquence en deux sous-séquences.
[21] Dans un mode de réalisation particulier, les étapes de calcul de données statistiques pour les ensembles et de calcul d'une distance entre les ensembles sont mises en oeuvre pour chacune des mesures de la séquence, en tant que mesure indexée.
[22] Dans un mode de réalisation particulier, l’étape d'obtention de la séquence des mesures comporte au moins une réception d'une dite mesure en provenance du traceur de localisation.
[23] En particulier, le dispositif proposé et le traceur de localisation peuvent communiquer entre eux via un réseau de type LoRa (pour "Long Range" en anglais, réseau à longue portée) pour permettre la transmission des mesures au serveur. Nous rappelons qu’un réseau supportant le protocole LoRa est dédié à la communication des objets loT (pour "Internet of Things" en anglais). Le réseau LoRa consomme peu d'énergie car il ne fait circuler qu'une quantité limitée de données en même temps. Les objets connectés de type LoRa disposent d'une grande autonomie, ils peuvent par exemple être alimentés par une batterie pour une durée de 2 à 3 ans, sans avoir besoin d'une maintenance particulière. Cela permet d'assurer une faible consommation énergétique du traceur.
[24] Alternativement, le dispositif proposé peut obtenir la séquence de mesures suite à sa configuration par un utilisateur ou en la téléchargeant d’un autre dispositif.
[25] Conformément à l'invention, chaque donnée statistique associée à un ensemble représente une position géographique, autrement dit un ensemble de coordonnées GNSS telles qu'une latitude, une longitude et une altitude. Les données statistiques du premier et du deuxième ensemble sont d'une même nature.
[26] Dans un mode de réalisation particulier, les données statistiques associées aux ensembles sont les médianes géométriques de ces ensembles. Nous rappelons qu’une médiane géométrique d’un ensemble est le point qui minimise la somme des distances entre ce point et les éléments de l’ensemble. Une médiane géométrique d'un ensemble de mesures est donc une position géographique qui minimise les distances entre elle et les positions GNSS définies par les mesures de cet ensemble.
[27] Ce mode de réalisation permet d'obtenir une valeur qui représente une localisation centrée parmi les mesures de l’ensemble. La médiane géométrique d’un ensemble peut être déterminée par une méthode de l’état de la technique, par exemple par un algorithme de descente en gradient tel que celui proposé par le mathématicien Weiszfeld.
[28] Dans un autre mode de réalisation, la donnée statistique d’un ensemble est égale à la moyenne de ses éléments. Elle correspond à une position dont la latitude, la longitude et l'altitude sont respectivement la latitude moyenne, la longitude moyenne et l'altitude moyenne des mesures GNSS de l'ensemble.
[29] Dans un mode de réalisation particulier, la distance entre un premier et un deuxième ensemble est égale à la distance entre les données statistiques de ces ensembles, par exemple entre les médianes géométriques de ces ensembles.
[30] Dans un mode de réalisation particulier, l'étape d'obtention de la séquence comporte en outre une obtention, pour au moins certaines mesures de la séquence, de coefficients de fiabilité de ces mesures. Le procédé de détermination comporte en outre, pour chaque mesure indexée de la séquence et pour chacun des premier et deuxième ensemble correspondant à la mesure indexée, une étape de calcul d'un coefficient de qualité associé à la donnée statistique de l'ensemble, en fonction du nombre de mesures de l'ensemble et en fonction des coefficients de fiabilité des mesures de l'ensemble, la distance entre les dits premier et deuxième ensembles étant calculée en tenant compte des coefficients de qualité associés à leurs données statistiques. [31] Ce mode de réalisation permet de tenir compte de la qualité des mesures, et de donner ainsi plus de poids aux mesures GNSS de meilleure qualité pour la localisation du traceur. En effet, pour chacune des mesures indexées, la distance entre les premier et deuxième ensembles est calculée en fonction de la distance entre les données statistiques de ces ensembles tout en tenant compte des coefficients de qualité de ces données. La distance maximale qui sera tenue pour une éventuelle division de la séquence prend ainsi compte de ces facteurs.
[32] Conformément à ce mode de réalisation, plus l’ensemble comporte des mesures GNSS, plus le coefficient de qualité de sa donnée statistique est meilleur. En effet, la localisation géographique du traceur est plus fiable quand le serveur dispose de plus de mesures GNSS.
[33] Conformément à ce mode de réalisation, le coefficient de qualité de la donnée statistique d’un ensemble reflète les coefficients de fiabilité des mesures GNSS de cet ensemble. Plus les mesures GNSS sont fiables, plus le coefficient de qualité de la donnée statistique est meilleur.
[34] Dans un mode de réalisation, une mesure Mj est pondérée par un coefficient de pondération wj exprimé par : [Math. 1] où j est un entier (indice) qui varie entre 1 et le nombre de mesures d'une séquence, Qj est le coefficient de fiabilité d'une mesure Mj, et K est une constante, Qj et K étant exprimés en mètres. [35] Dans un mode de réalisation, le coefficient de qualité d'une donnée statistique d'un ensemble, noté CQ, est exprimé par [Math. 2]: où j est un entier (indice) qui varie entre 1 et le nombre de mesures de l'ensemble, Qj est le coefficient de fiabilité d'une mesure Mj, et K est une constante, Qj et K étant exprimés en mètres.
[36] Dans un mode de réalisation particulier, le procédé comporte en outre une étape de représentation sur une cartographie, d'un cercle ayant pour centre la donnée statistique d'un dit ensemble, et ayant pour rayon le coefficient de qualité (CQ) associé à la donnée statistique.
[37] Ce mode de réalisation permet à un utilisateur de visualiser graphiquement des zones de présence du traceur. Plus le rayon du cercle est petit, plus la qualité de la donnée statistique de l’ensemble est bonne. Dans l’idéal, si le cercle est un point, on peut déterminer que le traceur a été localisé à ce point. Au contraire, pour un cercle de rayon plus grand, on peut déterminer que le traceur est situé dans la zone géographique entourée par le cercle, mais sans plus de précision.
[38] La distance associée à une mesure indexée est représentée sur la cartographie par la distance entre les deux cercles correspondant au premier et au deuxième ensemble. La distance maximale qui est prise en compte pour une division éventuelle de la séquence de mesures est celle qui permet un espacement plus grand entre les cercles représentant les premier et deuxième ensembles qui lui sont associés.
[39] Dans un mode de réalisation, la distance entre un premier et un deuxième ensemble est égale à la distance entre les données statistiques de ces ensembles, soit sur la cartographie la distance entre les centres des deux cercles.
[40] Dans un mode de réalisation, la distance entre un premier et un deuxième ensemble est égale à la distance entre les données statistiques de ces ensembles, diminuée des coefficients de qualité associés à chacune des données statistiques. Ce mode permet de prendre en considération la distance qui sépare les extrémités des deux ensembles les plus proches l'une de l'autre. Sur la cartographie, cette distance correspond à la distance entre les bords des cercles représentant les ensembles.
[41] Dans un mode de réalisation, la donnée statistique d'un ensemble est pondérée en fonction des coefficients de fiabilité des mesures de cet ensemble, la donnée statistique pondérée étant calculée par une application de l'algorithme de Weiszfeld.
[42] Ce mode permet de déterminer la donnée statistique en favorisant les mesures de meilleure qualité par rapport aux autres mesures de l’ensemble. En particulier, lorsque la donnée statistique est la médiane géométrique de l’ensemble, cette donnée pondérée est une position minimisant les distances entre elle et les positions correspondant aux mesures GNSS de meilleure qualité.
[43] Ce mode de réalisation permet de reposer sur les mesures GNSS de meilleure qualité par rapport aux autres mesures, et d’améliorer ainsi la précision de la localisation géographique du traceur et de ses positions avant et après chaque déplacement.
[44] Dans un mode de réalisation, la distance entre un premier et un deuxième ensemble est égale à la distance entre les données statistiques pondérées de ces ensembles, diminuée des coefficients de qualité associés à chacune des données statistiques pondérées.
[45] Dans un mode de réalisation de l’invention, les mesures de la séquence sont horodatées.
[46] L’horodatage permet de déterminer un intervalle de temps durant lequel le traceur a été déplacé et de fournir ainsi une estimation sur l'instant de déplacement du traceur. En particulier, on peut déterminer à la fin des itérations de mise en oeuvre du procédé proposé que le traceur a été déplacé entre une heure correspondant à une donnée statistique d’une première sous-séquence, et une heure correspondant à une donnée statistique d’une deuxième sous-séquence.
[47] L'invention vise également un système de détermination de positions géographiques d'un traceur de localisation géographique. Le système comporte un dispositif conforme à l’invention, tel que décrit précédemment, et le traceur de localisation géographique, le traceur étant configuré pour envoyer des mesures de localisation géographique au dispositif proposé pour le post-traitement de ces mesures.
[48] Dans un mode de réalisation, le traceur du système de détermination proposé comporte un accéléromètre, le traceur étant configuré pour augmenter une fréquence d'envoi des mesures sur détection de l'activation de l'accéléromètre, celle-ci indiquant un éventuel début de déplacement du traceur. Ainsi, la séquence comportera plus de mesures prises lors du déplacement du traceur, ce qui permettra d'améliorer la précision des positions géographiques déterminées.
[49] L'invention vise également un programme d'ordinateur sur un support d'enregistrement, ce programme étant susceptible d'être mis en oeuvre dans un ordinateur ou dans un dispositif de détermination tel que décrit précédemment, ce programme comportant des instructions adaptées à la mise en oeuvre d'un procédé de détermination de positions géographiques d'un traceur tel que décrit ci-dessus.
[50] Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code machine, code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable.
[51] En particulier, ce programme peut être exécuté par un microcontrôleur pC (« micro- Controller » en anglais).
[52] L'invention vise aussi des supports d’information ou d'enregistrement lisibles par un ordinateur, et comportant des instructions du programme d’ordinateur tel que mentionné ci-dessus.
[53] Les supports d’information ou d'enregistrement peuvent être n’importe quelle entité ou dispositif capable de stocker les programmes. Par exemple, les supports peuvent comporter un moyen de stockage, tel qu’une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d’enregistrement magnétique, par exemple une disquette (floppy dise) ou un disque dur, ou une mémoire flash.
[54] D’autre part, les supports d’information ou d'enregistrement peuvent être des supports transmissibles tels qu’un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par lien radio, par lien optique sans fil ou par d’autres moyens.
[55] Le programme selon l’invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet.
[56] Alternativement, chaque support d’informations ou d'enregistrement peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l’exécution du procédé de détermination de positions géographiques d'un traceur selon l'invention. Brève description des dessins
[57] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures :
[Fig. 1] La figure 1 illustre une architecture fonctionnelle d’un système de détermination de positions géographiques d’un traceur selon un mode de réalisation particulier ;
[Fig. 2] La figure 2 est un organigramme représentant des étapes d'un procédé de détermination de positions géographiques d’un traceur selon un mode de réalisation particulier ;
[Fig. 3] La figure 3 illustre un contenu d’une mémoire d’un dispositif de détermination de positions géographiques d’un traceur selon un mode de réalisation particulier ;
[Fig. 4A-4B] Les figures 4A et 4B sont des cartographies représentées par un dispositif de détermination de positions, selon un mode de réalisation particulier;
[Fig. 5A-5B] La figure 5 A et 5B sont des cartographies représentées par un dispositif de détermination de positions, selon un mode de réalisation particulier ;
[Fig. 6] La figure 6 illustre une architecture fonctionnelle d'un dispositif de détermination de positions géographiques d’un traceur selon un mode de réalisation particulier ; et [Fig. 7] La figure 7 illustre l'architecture matérielle d'un dispositif de détermination de positions géographiques d’un traceur selon un mode de réalisation particulier.
Description détaillée de modes de réalisation particuliers
[58] La figure 1 illustre une architecture fonctionnelle d’un système SYS de détermination de positions géographiques d'un traceur selon un mode de réalisation particulier. Le système SYS comporte un dispositif SRV de détermination de positions géographiques et au moins un traceur TRAC de localisation géographique. Le traceur TRAC est configuré pour envoyer des mesures de localisation Mj au dispositif de détermination SRV pour leur post-traitement, c'est-à-dire leur traitement après les prises de ces mesures. Le traceur peut être co-localisé avec un objet, par exemple incorporé à celui-ci.
[59] Dans le mode décrit ici, le dispositif SRV est un serveur. En particulier, le serveur SRV peut être configuré pour traiter les mesures de plusieurs traceurs. Alternativement, le dispositif de détermination peut être un terminal tel qu'un ordinateur, une tablette ou un téléphone mobile.
[60] Le traceur TRAC a une faible consommation en énergie. Il est alimenté par une pile de voltage limité, par exemple de moins de 10V. Dans le mode décrit ici, le serveur SRV et le traceur TRAC communiquent entre eux via un réseau de type LoRa. Le traceur TRAC est configuré pour prendre des mesures de localisation géographique Mj (j est un entier strictement positif) à des instants tj. Ces instants de mesure sont par exemple éloignés les uns des autres, par exemple de 6 heures. Le traceur TRAC est configuré pour envoyer ces mesures Mj au serveur SRV.
[61] Les mesures de localisation géographique sont obtenues par référence à un système de satellites et sont connues sous le terme GNSS (pour « Géolocalisation et Navigation par un Système de Satellites »). Il s'agit par exemple de mesures GPS ou Galileo ou tout autre système de satellites. Aucune limitation n'est attachée au type de mesure de localisation.
[62] Dans un mode de réalisation, le traceur TRAC comporte un accéléromètre configuré pour détecter une accélération de déplacement du traceur. Le traceur TRAC est configuré pour augmenter la fréquence d'envoi des mesures Mj si l'accéléromètre détecte une accélération de déplacement du traceur, l'accélération étant une indication d'un éventuel début de déplacement du traceur. Il s'agit par exemple d'envoyer une mesure toutes les 30 minutes au lieu de toutes les 6 heures en absence d’accélération.
[63] Dans le but d’économiser l’énergie du traceur TRAC, le traceur peut être configuré pour prendre une mesure pendant une durée inférieure par rapport à la durée nécessaire pour la stabilisation de la mesure. Par exemple au lieu de prendre une mesure pendant une durée de 1 à 3 minutes requises pour la stabilisation, le traceur TRAC effectue une mesure durant 5 à 6 secondes. Les mesures Mj sont donc d’une fiabilité incertaine car elles ne sont pas stabilisées. Les mesures Mj requièrent un post-traitement par le serveur SRV pour déterminer avec une meilleure précision les positions et le déplacement du traceur.
[64] La figure 2 est un organigramme représentant les différentes étapes d’un procédé de détermination de positions géographiques d'un traceur dans un mode de réalisation particulier. Le procédé est mis en oeuvre par le serveur SRV décrit en référence à la figure 1.
[65] Au cours d’une étape E010, le serveur SRV obtient une séquence SQ de mesures Mj de localisation géographique du traceur, la séquence SQ étant ordonnée en fonction d'un instant de mesure desdites mesures. Le post-traitement mis en oeuvre par le serveur SRV est ensembliste, c'est-à-dire qu'il est effectué sur toute la séquence SQ des mesures GNSS, Mj.
[66] La figure 3 illustre le contenu d’une mémoire du serveur SRV selon le mode de réalisation décrit en référence aux figures 1 et 2. La mémoire mémorise la séquence SQ obtenue à l’étape E010. La séquence SQ comporte un nombre n de mesures Mj. En option, le serveur SRV peut obtenir à l’étape E010 un instant tj de mesure pour chaque mesure Mj, j étant un entier qui varie entre 1 et n.
[67] Au cours d’une étape E018, dans une première itération du procédé, au cours de laquelle la première mesure Ml de la séquence SQ, nommée ici la « mesure indexée », est une mesure de référence de la séquence de mesures considérée, le serveur SRV crée une partition de la séquence en deux ensembles ordonnés El et E2. Dans ce mode de réalisation particulier, la mesure indexée est la dernière mesure du premier ensemble El. Dans cette première itération, le premier ensemble El comporte la première mesure Ml de la séquence SQ et le deuxième ensemble E2 comporte les autres mesures M2 à Mn de la séquence SQ.
[68] Au cours d'une étape E020, le serveur SRV calcule pour la mesure indexée Ml, une donnée statistique Medl pour le premier ensemble El.
[69] Au cours d'une étape E024, le serveur SRV calcule pour la mesure indexée Ml, une donnée statistique Med2 pour le deuxième ensemble E2.
[70] Les données statistiques Medl et Med2 sont des positions géographiques déterminées à partir des mesures GNSS des ensembles El et E2 respectivement. La donnée statistique Medl représente les mesures de l'ensemble El, et la donnée statistique Med2 représente les mesures de l'ensemble E2.
[71] Les données statistiques Medl et Med2 sont d'une même nature. Dans le mode de réalisation décrit, les données statistiques Medl et Med2 sont les médianes géométriques des mesures GNSS des ensembles El et E2 respectivement : la donnée statistique Medl (respectivement la donnée statistique Med2) est une position géographique qui minimise les distances entre elle- même et toutes les mesures GNSS de l'ensemble El (respectivement l'ensemble E2). Pour déterminer les médianes géométriques, une technique de descente en gradient, telle que celle proposée par le mathématicien Weiszfeld peut être utilisée. L'article « Generalized Weiszfeld Algorithms for Lq Optimization » de K. Aftab et al. publié dans la revue IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence (Volume: 37, Issue: 4, April 1 2015) décrit cette technique. Alternativement, les données statistiques Medl et Med2 peuvent être les moyennes des mesures des ensembles El et E2 respectivement.
[72] Au cours d’une étape E028, le serveur SRV calcule une distance DI associée à la mesure indexée Ml, entre les deux ensembles El et E2 en fonction d'une distance entre les données statistiques Medl et Med2 de ces ensembles.
[73] Dans le mode décrit ici, la distance Dj entre les deux ensembles El et E2 associés à une mesure Mj est égale à la distance entre leurs médianes géométriques Medl et Med2.
[74] Les étapes de partition en deux ensembles El et E2 (l’étape E018), de calcul d’une donnée statistique Medl, Med2 pour chaque ensemble El, E2 (les étapes E020 et E024) et de calcul d'une distance entre les ensembles El et E2 (l’étape E028) sont répétées en faisant varier la mesure indexée Mj de M2 à Mn de la séquence SQ, en considérant à chaque fois une mesure indexée Mj parmi les mesures de la séquence SQ. Dans le mode de réalisation décrit ici, la mesure indexée Mj est la dernière mesure du premier ensemble El. Alternativement, elle peut être la première mesure du deuxième ensemble E2. [75] La mémoire du serveur SRV, illustrée par la figure 3, mémorise également un tableau des distances Dj calculées pour l'ensemble des mesures indexées Mj de la séquence SQ, j variant de 1 à n. La mémoire du serveur SRV enregistre également pour chaque mesure indexée Mj, les ensembles El et E2 et les données statistiques Medl et Med2.
[76] Suite à la mise en oeuvre des étapes E018, E020, E024 et E028 pour l'ensemble des mesures indexées Mj de la séquence SQ, le serveur SRV détermine au cours d’une étape E030 une distance maximale Dmax parmi les distances Dj calculées pour l'ensemble des mesures indexées Mj de la séquence SQ. Le serveur SRV détermine au cours d'une étape E060 que la donnée statistique Medl du premier ensemble El de la mesure indexée associée à la distance maximale Dmax correspond à une première position du traceur TRAC et que la donnée statistique Med2 du deuxième ensemble E2 de la mesure indexée associée à la distance maximale Dmax correspond à une deuxième position du traceur TRAC.
[77] Dans le mode décrit ici, et pour une meilleure précision, le serveur SRV compare au cours d’une étape E032 la distance maximale Dmax et un seuil donné S. Le seuil S peut être une donnée de configuration du serveur SRV, ou peut être reçu par le serveur SRV en provenance d’un autre dispositif communicant. Le seuil est par exemple choisi en fonction de la précision optimale du traceur. A titre illustratif, pour une précision de cent mètres, le seuil est choisi à vingt-cinq mètres.
[78] Si le serveur SRV a déterminé au cours de l'étape de comparaison E032 que la distance maximale Dmax est inférieure au seuil S, le serveur SRV détermine au cours de l'étape E060 que la donnée statistique du premier ensemble de la mesure indexée associée à la distance maximale correspond à une première position du traceur et la donnée statistique du deuxième ensemble de la mesure indexée associée à la dite distance maximale correspond à une deuxième position du traceur.
[79] Si la distance maximale Dmax est supérieure ou égale au seuil S (E032), le serveur SRV divise au cours d’une étape E040 la séquence SQ en deux sous-séquences SQA et SQB correspondant respectivement aux premier et deuxième ensembles El et E2 de la mesure indexée Mj associée à la distance maximale Dmax. Ensuite, le serveur SRV met de nouveau en oeuvre le procédé, i.e. toutes les étapes décrites précédemment E010 à E040 pour chacune des sous-séquences SQA et SQB, en tant que séquence.
[80] Si la distance maximale Dmax a été obtenue (E028) pour plusieurs mesures indexées Mj, le serveur SRV choisit de façon arbitraire une mesure indexée parmi celles-ci pour la division (E040) de la séquence SQ.
[81] L'exécution du procédé proposé (étapes E010 à E032) pour l'une des sous-séquences SQA ou SQB peut de nouveau conduire à la division (E040) en deux sous-séquences de l'une de ces sous- séquences. Le procédé est alors mis de nouveau en oeuvre pour chacune des nouvelles sous- séquences, en tant que séquence. Le serveur SRV enregistre au fur et à mesure les sous-séquences obtenues à l'issue de chaque itération de mise en oeuvre du procédé proposé.
[82] Le procédé proposé est mis en oeuvre jusqu'à ce que les distances maximales Dmax pour l'ensemble des sous-séquences SQi soient toutes inférieures au seuil S.
[83] Si le serveur SRV vérifie que toutes les distances maximales Dmax pour toutes les séquences enregistrées dans sa mémoire sont inférieures au seuil, le serveur (SRV) détermine au cours de l'étape E060 les déplacements du traceur et ses positions avant et après chaque déplacement.
[84] Les données statistiques Med des sous-séquences obtenues à l'issue de la dernière itération de mise en oeuvre du procédé permettent de déterminer les positions de départ et d'arrivée du traceur lors de son déplacement.
[85] Supposons par exemple qu’au cours d'une première itération, la première séquence SQ a été divisée (E040) en deux sous-séquences SQA et SQB, puis qu’au cours d’une deuxième itération, la sous-séquence SQA a été divisée à son tour (E040) en deux sous-séquences SQAa et SQAb et que la sous-séquence SQB n’a pas été divisée, et qu’au cours d’une troisième itération, aucune des sous- séquences SQAa et SQAb n’a été divisée, le nombre final des sous-séquences obtenues suite à la dernière itération de mise en oeuvre du procédé est trois sous-séquences: SQAa, SQAb et SQB. Ainsi le serveur SRV détermine au cours de l’étape E060 que le traceur a été déplacé deux fois:
- un premier déplacement entre une position correspondant à la médiane géométrique de la sous- séquence SQAa vers une position correspondant à la médiane géométrique de la sous-séquence SQAb, puis
- un second déplacement entre une position correspondant à la médiane géométrique de la sous- séquence SQAb vers une position correspondant à la médiane géométrique de la sous-séquence SQB.
[86] Le procédé proposé repose sur une technique de descente en gradient. A chaque itération, le serveur SRV définit des sous-séquences pour aboutir aux sous-séquences permettant de déterminer les positions de départ et d’arrivée lors d'un déplacement du traceur.
[87] Dans le mode décrit ici, comme le serveur SRV a obtenu au cours de l’étape E010 les instants tj de mesure Mj de la séquence SQ, le serveur SRV détermine un intervalle de temps durant lequel le traceur a été déplacé. En effet, le serveur peut calculer une moyenne des instants tj de mesure GNSS, Mj, de chacune des sous-séquences SQAa, SQAb et SQB. Le serveur SRV détermine que le premier déplacement du traceur a eu lieu entre un instant (la moyenne) tAa calculé pour la sous- séquence SQAa et un instant tAb calculé pour la sous-séquence SQAb. Le deuxième déplacement a eu lieu entre l'instant tAb et un instant tB calculé pour la sous-séquence SQB. [88] Selon une variante du premier mode de réalisation, le serveur SRV représente sur une cartographie, au cours d'une étape E050, une position correspondant à la médiane géométrique (ou autre donnée statistique) de chaque sous-séquence SQi. Cette représentation E050 peut être effectuée au fur et à mesure de la mise en oeuvre du procédé suite à chaque division E040 telle que présentée sur l'organigramme de la figure 2, ou après la fin des itérations, soit après l'étape de détermination E060.
[89] Dans un deuxième mode de réalisation, l'étape E010 d'obtention d'une séquence SQ comporte en outre une obtention de coefficients de fiabilité Qj au moins pour certaines mesures Mj de la séquence SQ. En particulier, une mesure Mj peut être pondérée par un coefficient de pondération noté wj et exprimé par : [Math. 3] : où j est un entier (indice) qui varie entre 1 et le nombre n de mesures d'une séquence SQ, Qj est le coefficient de fiabilité d'une mesure Mj, et K est une constante, Qj et K étant exprimés en mètres.
[90] En effet, le traceur TRAC prend une mesure Mj en captant des signaux GNSS de plusieurs satellites. Le traceur TRAC calcule les angles solides entre les différents signaux captés et attribue le coefficient de fiabilité de la mesure Mj en fonction des angles solides. Si les satellites sont alignés (les angles solides tendent vers 0), la mesure est de mauvaise qualité. Au contraire, si les satellites sont dans des directions opposées les unes aux autres (par exemple à des angles solides de 90° pour 4 satellites), la mesure est de bonne qualité.
[91] Selon ce deuxième mode de réalisation, suite à l’étape E020 de calcul de la donnée statistique Medl pour l’ensemble El associé à une mesure indexée Mj, le serveur SRV calcule au cours d’une étape E022 un coefficient de qualité CQ1 associé à la donnée statistique Medl de l'ensemble El. Cette étape E022 est représentée sur la figure 2 en pointillé. Le coefficient de qualité CQ1 est calculé (E022) en fonction du nombre de mesures de l'ensemble El et en fonction des coefficients de fiabilité Qj des mesures Mj de l'ensemble El.
[92] De même pour le deuxième ensemble E2 associé à la mesure indexée Mj, le serveur SRV calcule au cours d’une étape E026 un coefficient de qualité CQ2 associé à la donnée statistique Med2 de l'ensemble E2. Cette étape E026 est mise en oeuvre après l’étape E024 et elle est représentée sur la figure 2 en pointillé. Le coefficient de qualité CQ2 est calculé (E022) en fonction du nombre de mesures de l'ensemble E2 et en fonction des coefficients de fiabilité Qj des mesures Mj de l'ensemble E2.
[93] Dans ce deuxième mode de réalisation, le serveur SRV calcule (E028) pour la mesure indexée Mj, la distance Dj entre le premier et deuxième ensemble El et E2 en tenant compte des coefficients de qualité CQ1 et CQ2 associés à leurs données statistiques Medl et Med2. [94] En particulier, le coefficient de qualité CQ1 (ou CQ2) de la donnée statistique Medl (ou Med2) peut être exprimé par [Math. 4]: où j est un entier (indice) qui varie entre 1 et le nombre de mesures de l'ensemble El (E2 respectivement), Qj est le coefficient de fiabilité d'une mesure Mj, et K est une constante, Qj et K étant exprimés en mètres.
[95] Le coefficient de qualité CQ de la donnée statistique d’un ensemble peut être considéré comme une moyenne pondérée en fonction du nombre de mesures de l’ensemble et en fonction de la qualité individuelle Qj de chaque mesure Mj.
[96] Les figures 4A et 4B illustrent deux exemples de cartographies des mesures de localisation du capteur, représentées par le serveur SRV selon ce deuxième mode de réalisation de l’invention. Les différentes bulles présentes sur les cartographies représentent des mesures Mj de localisation géographique GNSS du traceur.
[97] Dans ce mode de réalisation, le serveur SRV représente pour chaque ensemble de mesures El, E2, un cercle Cl, C2, ayant pour centre la donnée statistique Medl, Med2 de l’ensemble, et ayant un rayon déterminé en fonction du coefficient de qualité CQ1, CQ2 associé à la donnée statistique Medl, Med2. Dans ce mode de réalisation, le rayon du cercle Cl (C2) est égal au coefficient de qualité CQ1 (CQ2). Plus le rayon du cercle est grand, moins la localisation est fiable. La mesure indexée est représentée par la bulle noire remplie. Les mesures du premier ensemble El, antérieures à la mesure indexée, sont représentées par les bulles hachurées. Les mesures du deuxième ensemble E2, postérieures à la mesure indexée, sont représentées par les bulles pointillées. Dans ces exemples, la mesure indexée est la première mesure du deuxième ensemble
E2.
[98] La figure 4A montre un exemple où le premier ensemble El comporte 8 mesures GNSS, et le deuxième ensemble E2 ne comporte qu’une seule mesure qui est la mesure indexée. Comme le coefficient de qualité dépend du nombre des mesures de l’ensemble, le coefficient de qualité CQ2 du deuxième ensemble E2 est moins bon que celui (CQ1) du premier ensemble El. Le rayon du cercle C2 (8 mètres dans cet exemple) est plus grand que celui du cercle Cl (3 mètres).
[99] Le rayon du cercle Cl, C2 est inversement proportionnel au nombre de mesures de l’ensemble El, E2. Il est déterminé par exemple par une fonction de somme exponentielle.
[100] Contrairement au premier mode de réalisation dans lequel la distance D entre les ensembles El et E2 est égale à la distance entre les données statistiques Medl et Med2, dans ce deuxième mode de réalisation, la distance D est égale à la distance entre les bords des deux cercles Cl et C2: soit la distance entre les données statistiques Medl et Med2, moins les coefficients de qualité CQ1 et CQ2 associés à chacune des données statistiques Medl et Med2.
[101] Dans l'exemple de la figure 4A, les cercles se chevauchent, la distance Dj est égale à -1 mètre. Il n'est pas possible alors de déterminer un déplacement du traceur.
[102] Dans l'exemple de la figure 4B, le deuxième ensemble E2 comporte une mesure de plus par rapport à l’exemple de la figure 4A. Le coefficient de qualité CQ2 est meilleur et le cercle C2 qui le représente a un rayon plus petit que celui de l’exemple de la figure 4A. Nous considérons que le premier ensemble El de cet exemple de la figure 4B est identique à celui de l'exemple de la figure 4A. La distance Dj entre les deux ensembles est égale à 3 mètres.
[103] Nous notons que la distance Dj entre les bords des cercles est la distance prise en compte pour la détermination (E030) de la distance maximale Dmax sur laquelle repose une éventuelle division E040. Cependant, la distance de déplacement du traceur est représentée par la distance entre les données statistiques Medl et Med2, soit un déplacement de 10 mètres dans l’exemple de la figure 4A, et de 11 mètres dans l’exemple de la figure 4B.
[104] Les figures 5A et 5B illustrent une cartographie de mesures d’une même séquence SQ représentée par le serveur SRV selon un mode de réalisation particulier, suite à des mises en oeuvre des étapes E020 à E028 du procédé proposé en considérant deux mesures indexées consécutives. La bulle remplie noire représente la mesure indexée, les bulles hachurées représentent les mesures du premier ensemble El, et les bulles pointillées représentent les mesures comprises dans le deuxième ensemble E2 en plus de la mesure indexée.
[105] Dans le mode décrit ici le serveur SRV représente (E050) la cartographie pour chaque mesure indexée Mj après le calcul de la distance Dj associée à cette mesure Mj.
[106] Pour la mesure indexée de la figure 5A, le premier ensemble El comporte 7 mesures, le deuxième ensemble E2 comporte 8 mesures, la distance entre les données statistiques Medl et Med2 des ensembles El et E2 est égale à 14 mètres, les rayons des cercles Cl et C2 sont égaux à 3 mètres, et la distance D entre les ensembles El et E2 est égale à 8 mètres.
[107] La mesure indexée de la figure 5B est consécutive, dans la séquence SQ, à celle de la figure 5A. Pour la mesure indexée de la figure 5B, le premier ensemble El comporte 8 mesures, le deuxième ensemble E2 comporte 7 mesures, la distance entre les données statistiques Medl et Med2 des ensembles El et E2 est égale à 15 mètres, , les rayons des cercles Cl et C2 sont égaux à 3 mètres, et la distance D entre les ensembles El et E2 est égale à 9 mètres.
[108] La mesure indexée de la figure 5B permet d’obtenir une distance D plus grande que celle obtenue par la mesure indexée de la figure 5A. [109] Supposons que le serveur SRV détermine au cours de l'étape E030 que la distance maximale Dmax, égale à 9 mètres, est associée à la mesure indexée de la figure 5B, et détermine au cours de l'étape E032 que cette distance Dmax est supérieure au seuil S, le serveur SRV divise au cours de l'étape E040 la séquence SQ en deux sous-séquences correspondant aux ensembles El et E2 représentés par la figure 5B. Selon cet exemple, le serveur SRV détermine que le traceur a été déplacé de 15 mètres, à partir d'une position géographique correspondant à la donnée statistique Medl vers une position géographique correspondant à la donnée statistique Med2.
[110] Dans un mode de réalisation, la donnée statistique Medl ou Med2 d'un ensemble El ou E2 est pondérée en fonction des coefficients de fiabilité Qj des mesures Mj de cet ensemble, la donnée statistique pondérée étant calculée par une application de l'algorithme de Weiszfeld. Ainsi, la donnée statistique est plus proche des mesures GNSS fiables que des mesures GNSS de qualité moins bonne.
[111] Selon une variante applicable au premier ou au deuxième mode de réalisation décrits en référence à la figure 2, le serveur SRV calcule une moyenne des instants tj de certaines mesures d’une sous-séquence, qui sont les plus proches de la médiane géométrique Med de la sous- séquence. Le serveur prend compte de cette moyenne pour déterminer un intervalle de temps durant lequel le traceur a été déplacé.
[112] Selon une autre variante, le serveur SRV détermine qu’un déplacement a eu lieu entre l’instant le plus tard parmi les instants relatifs aux mesures d’une première sous-séquence (par exemple la sous-séquence SQAa, ou SQAb), et l’instant le plus tôt parmi les instants relatifs aux mesures d’une deuxième sous-séquence (par exemple la sous-séquence SQAb, ou respectivement SQB) qui suit la première sous-séquence.
[113] L'utilisation d'une donnée statistique de type médiane géométrique permet d’obtenir une bonne précision de localisation du traceur lorsque ses déplacements ne sont pas de même ordre de grandeur: des déplacements courts et des déplacements plus longs.
[114] Dans un mode de réalisation, les mesures GNSS écartées qui sont assez éloignées du reste des mesures GNSS d’un ensemble (avec des distances qui dépassent un certain seuil) ne sont pas prises en compte pour le calcul de la donnée statistique de cet ensemble.
[115] Dans un mode de réalisation, si une sous-séquence obtenue après une division E040 ne comporte qu’une seule mesure ou un nombre de mesures inférieur à un certain seuil, cette sous- séquence n'est pas prise en compte au cours de l'étape E060 de détermination des déplacements du traceur.
[116] Dans un mode de réalisation, lorsque le dispositif de détermination SRV reçoit une nouvelle mesure, il l'ajoute à la dernière séquence traitée et met en oeuvre le procédé pour la séquence modifiée. Si la distance maximale Dmax augmente suite à l'ajout de la nouvelle mesure, le dispositif SRV compare la nouvelle valeur de la distance maximale Dmax au seuil S et divise éventuellement la séquence modifiée en deux sous-séquences.
[117] La figure 6 présente une architecture fonctionnelle, selon un mode de réalisation de l'invention, d'un dispositif de détermination de positions géographiques d'un traceur TRAC de localisation géographique, tel que le serveur SRV décrit en référence aux figures 1 à 5. Le traceur TRAC peut être co-localisé avec un objet, par exemple incorporé à celui-ci pour tracer sa localisation GNSS.
[118] Le dispositif SRV comprend :
- un module OBT d'obtention d'une séquence, configuré pour obtenir une séquence SQ de mesures Mj de localisation géographique du traceur. Nous rappelons que la séquence SQ est ordonnée en fonction d'un instant de mesure ;
- un module de traitement PROC configuré pour :
- pour une mesure Mj de la séquence SQ, dite mesure indexée, créer (E018) une partition de toutes les mesures en deux ensembles ordonnés El et E2, la mesure indexée Mj étant soit la dernière mesure du premier ensemble El, soit la première mesure du deuxième ensemble E2 ;
- calculer (E020) la donnée statistique Medl pour le premier ensemble El;
- calculer (E024) la donnée statistique Med2 pour le deuxième ensemble E2, les données Medl et Med2 étant d'une même nature, par exemple deux médianes géométriques ou deux moyennes ;
- calculer (E028) la distance Dj associée à la mesure indexée Mj, entre les ensembles El et E2 en fonction d'une distance entre les données statistiques Medl et Med2 desdits ensembles;
- un module de comparaison COMP configuré pour déterminer (E030) la distance maximale Dmax parmi les distances calculées pour l'ensemble des mesures indexées Mj de la séquence SQ; le module de traitement PROC détermine (E060) que la donnée statistique Medl du premier ensemble El de la mesure indexée associée à la distance maximale Dmax correspond à une première position dudit traceur et la donnée statistique Med2 du deuxième ensemble E2 de la mesure indexée associée à la distance maximale correspond à une deuxième position du traceur TRAC.
[119] Dans un mode de réalisation, le module de comparaison COMP est configuré en outre pour comparer (E032) la distance maximale Dmax au seuil S; le serveur SRV comporte en outre un module de division DIV configuré pour, si la distance maximale Dmax est supérieure ou égale audit seuil S,
- diviser (E040) la séquence SQ en deux sous-séquences SQA et SQB correspondant aux premier et deuxième ensembles El et E2 de la mesure indexée associée à la distance maximale Dmax ; et
- envoyer (E040) chacune des sous-séquences SQA et SQB au module d'obtention OBT pour une nouvelle itération (E010 à E040) de mise en oeuvre du procédé de détermination. Le module d'obtention OBT obtient chacune des sous-séquences SQA et SQB en tant que séquence. Les données statistiques des sous-séquences obtenues (E060) à l'issue de la dernière itération correspondent aux positions de départ et d'arrivée du traceur suite à son déplacement.
[120] Dans un mode de réalisation, le dispositif SRV comporte en outre un module d’affichage configuré pour représenter (E050) sur une cartographie les données statistiques Med des sous- séquences SQA et SQB. [121] Dans les modes de réalisation décrits ici, le dispositif SRV a l'architecture d'un ordinateur, telle qu'illustrée à la figure 7. Elle comprend notamment un processeur 7, une mémoire vive 8, une mémoire morte 9, une mémoire flash non volatile 10 dans un mode particulier de réalisation de l'invention, ainsi que des moyens de communication 11. De tels moyens sont connus en soi et ne sont pas décrits plus en détail ici. [122] La mémoire morte 9 du dispositif SRV constitue un support d'enregistrement conforme à l'invention, lisible par le processeur 7 et sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur Prog tel que proposé.
[123] La mémoire 10 du serveur SRV permet d'enregistrer des variables utilisées pour l'exécution des étapes du procédé de détermination de positions d'un capteur, telles que les données illustrées par la figure 3: les séquences SQ et sous-séquences SQA, SQB, les mesures Mj, leurs instants de prise tj, leur coefficients de fiabilités Qj, les ensembles El et E2 pour chaque mesure Mj, les données statistiques Medl, Med2, les coefficients de qualité CQ associés aux données statistiques Med, les distances Dj, Dmax et le seuil S.
[124] Le programme d'ordinateur Prog définit des modules fonctionnels et logiciels, configurés pour déterminer des positions géographiques et éventuellement un déplacement d’un traceur dont la localisation est tracée par un traceur TRAC. Ces modules fonctionnels s'appuient sur et/ou commandent les éléments matériels 7-11 du dispositif SRV cités précédemment.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Procédé de détermination de positions géographiques d'un traceur (TRAC) de localisation géographique, ledit procédé étant mis en oeuvre par un dispositif (SRV) pour une séquence (SQ) de mesures (Mj) de localisation géographique dudit traceur, ladite séquence étant ordonnée en fonction d'un instant de mesure desdites mesures, ledit procédé comportant des étapes de:
- obtention (E010) de ladite séquence (SQ) ;
- pour une mesure (Mj) de ladite séquence (SQ), dite mesure indexée,
- partition de toutes lesdites mesures en deux ensembles ordonnés (El, E2), la mesure indexée étant soit la dernière mesure du premier ensemble (El) soit la première mesure du deuxième ensemble (E2) ;
- calcul (E020) d'une donnée statistique (Medl) pour ledit premier ensemble (El) ;
- calcul (E024) d'une donnée statistique (Med2) pour ledit deuxième ensemble (E2) ;
- calcul (E028) d'une distance (Dj), associée à ladite mesure indexée (Mj), entre lesdits ensembles (El, E2) en fonction d'une distance entre les données statistiques (Medl, Med2) desdits ensembles;
- détermination (E030) d'une distance maximale (Dmax) parmi les distances calculées pour l'ensemble des mesures indexées de ladite séquence (SQ) ; la donnée statistique (Medl) du premier ensemble (El) défini pour la mesure indexée associée à ladite distance maximale (Dmax) correspondant à une première position dudit traceur et la donnée statistique (Med2) du deuxième ensemble (E2) défini pour la mesure indexée associée à ladite distance maximale correspondant à une deuxième position dudit traceur.
[Revendication 2] Procédé selon la revendication 1 comportant en outre des étapes de :
- comparaison (E030) entre la distance maximale (Dmax) et un seuil (S);
- si la distance maximale (Dmax) est supérieure ou égale (E032) audit seuil (S),
- division (E040) de ladite séquence (SQ) en deux sous-séquences (SQA, SQB) correspondant aux premier et deuxième ensembles de la mesure indexée associée à la dite distance maximale ; et
- mise en oeuvre du procédé pour chacune desdites sous-séquences (SQA, SQB) en tant que séquence.
[Revendication 3] Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 dans lequel lesdites données statistiques (Medl, Med2) sont des médianes géométriques pour lesdits ensembles (El, E2).
[Revendication 4] Procédé selon l’une des revendications 1 à 3 dans lequel ladite étape d'obtention (E010) comprend en outre une obtention de coefficients de fiabilité (Qj) pour au moins certaines mesures (Mj) de ladite séquence (SQ) ; ledit procédé comportant en outre pour chaque mesure indexée (Mj) de ladite séquence (SQ), et pour chacun desdits premier et deuxième ensemble (El, E2), une étape de calcul (E022, E026) d'un coefficient de qualité (CQ1, CQ2) associé à la donnée statistique (Medl, Med2) de l'ensemble (El, E2), en fonction du nombre de mesures de l'ensemble (El, E2) et en fonction des coefficients de fiabilité (Qj) des mesures de l'ensemble (El, E2), ladite distance (Dj) entre les dits premier et deuxième ensembles étant calculée en tenant compte desdits coefficients de qualité (CQ1, CQ2) associés à leurs données statistiques (Medl, Med2).
[Revendication 5] Procédé selon la revendication 4 dans lequel le coefficient de qualité (CQ1, CQ2) d'une dite donnée statistique (Medl, Med2) d'un ensemble (El, E2) est exprimé par : où j est un entier variant de 1 au nombre (n) de mesures de l'ensemble (El, E2), Qj est le coefficient de fiabilité d'une mesure (Mj) dudit ensemble, et K est une constante, Qj et K étant exprimés en mètres.
[Revendication 6] Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5, dans lequel la donnée statistique d'un dit ensemble est pondérée en fonction des coefficients de fiabilité des mesures de cet ensemble, la donnée statistique pondérée étant calculée par une application de l'algorithme de Weiszfeld.
[Revendication 7] Procédé selon l’une des revendications 4 à 6 dans lequel la distance (Dj) entre un dit premier (El) et un dit deuxième ensemble (E2) est égale à la distance entre les données statistiques (Medl, Med2) de ces ensembles, diminuée des coefficients de qualité (CQ1, CQ2) associés à chacune desdites données statistiques.
[Revendication 8] Procédé selon l’une des revendications 4 à 7 comportant en outre une étape de représentation (E050) sur une cartographie, d'un cercle (Cl, C2) ayant pour centre la donnée statistique (Medl, Med2) d'un dit ensemble (El, E2), et ayant pour rayon le coefficient de qualité (CQ1, CQ2) associé à la donnée statistique.
[Revendication 9] Procédé selon l’une des revendications 1 à 8 dans lequel lesdites mesures (Mj) de ladite séquence (SQ) sont horodatées pour déterminer un intervalle de temps durant lequel ledit traceur a été déplacé.
[Revendication 10] Programme d'ordinateur (Prog) comportant des instructions pour l'exécution d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 9 lorsque ledit programme est exécuté par un ordinateur.
[Revendication 11] Support d'enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré le programme d'ordinateur (Prog) selon la revendication 10.
[Revendication 12] Dispositif de détermination de positions géographiques d'un traceur (TRAC) de localisation géographique, ledit dispositif comprenant :
- un module (OBT) d'obtention d'une séquence configuré pour obtenir une séquence (SQ) de mesures (Mj) de localisation géographique dudit traceur, ladite séquence étant ordonnée en fonction d'un instant de mesure desdites mesures ;
- un module de traitement (PROC) configuré pour, pour une mesure de ladite séquence (SQ), dite mesure indexée (Mj),
- partitionner toutes lesdites mesures en deux ensembles ordonnés (E1,E2), la mesure indexée (Mj) étant soit la dernière mesure du premier ensemble (El) soit la première mesure du deuxième ensemble (E2) ;
- calculer une donnée statistique (Medl) pour ledit premier ensemble (El);
- calculer une donnée statistique (Med2) pour ledit deuxième ensemble (E2) ;
- calculer une distance (D), associée à ladite mesure indexée, entre lesdits ensembles (El, E2) en fonction d'une distance entre les données statistiques desdits ensembles;
- un module de comparaison configuré pour déterminer une distance maximale (Dmax) parmi les distances calculées pour l'ensemble des mesures indexées de ladite séquence (SQ) ; ledit module de traitement (PROC) étant configuré pour déterminer que la donnée statistique (Medl) du premier ensemble (El) défini pour la mesure indexée associée à ladite distance maximale (Dmax) correspond à une première position dudit traceur et que la donnée statistique (Med2) du deuxième ensemble (E2) défini pour la mesure indexée associée à ladite distance maximale correspond à une deuxième position dudit traceur. [Revendication 13] Dispositif selon la revendication 12 dans lequel :
- ledit module de comparaison est en outre configuré pour comparer la distance maximale (Dmax) à un seuil (S); le dispositif (SRV) comportant en outre :
- un module de division (DIV) configuré pour, si la distance maximale (Dmax) est supérieure ou égale audit seuil (S), - diviser ladite séquence (SQ) en deux sous-séquences correspondant aux premier et deuxième ensembles de la mesure indexée associée à la dite distance maximale ; et
- envoyer chacune desdites sous-séquences (SQA, SQB) au module d'obtention (OBT) pour qu'il les obtienne en tant que séquences. [Revendication 14] Système (SYS) de détermination de positions géographiques d'un traceur (TRAC) de localisation géographique, ledit système (SYS) comportant un dispositif (SRV) selon l'une des revendications 12 ou 13 et ledit traceur (TRAC) , ledit traceur étant configuré pour envoyer desdites mesures (Mj) audit dispositif (SRV). [Revendication 15] Système selon la revendication 14 dans lequel ledit traceur (TRAC) comporte un accéléromètre, ledit traceur étant configuré pour augmenter une fréquence d'envoi desdites mesures sur détection de l'activation de l'accéléromètre.
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