WO2020157161A1 - Procédé de localisation par signaux gnss - Google Patents

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WO2020157161A1
WO2020157161A1 PCT/EP2020/052218 EP2020052218W WO2020157161A1 WO 2020157161 A1 WO2020157161 A1 WO 2020157161A1 EP 2020052218 W EP2020052218 W EP 2020052218W WO 2020157161 A1 WO2020157161 A1 WO 2020157161A1
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WO
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vehicle
location
gnss
vehicles
signal
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PCT/EP2020/052218
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English (en)
Inventor
Nabil KBAYER
Willy Vigneau
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems

Definitions

  • the invention relates to a method for locating a vehicle to be located comprising at least one GNSS receiver, and a system for implementing this method.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • the vehicles are equipped with a GNSS receiver which receives signals transmitted by satellites at all times, comprising data making it possible to calculate the geographical coordinates of the satellite, its speed of movement and the date of sending signal, and which make it possible, by processing at the level of the GNSS receiver, to deduce therefrom, for each satellite from which a signal has been detected:
  • a vehicle location is possible by trilateration from the reception of signals from at least four satellites.
  • a 3D cartography is a digital representation of buildings or other obstacles that may exist in an urban environment, that is to say a classic map of the environment enriched with the height of the buildings.
  • 3D maps are often incomplete since they do not model all the obstacles that can impact the reception of GNSS signals, such as trees, or temporary obstacles (eg crane, etc.).
  • the object of the invention is to alleviate at least in part the drawbacks of the prior art described above.
  • an aim of the invention is to provide a method for locating a vehicle on the basis of GNSS signals which is reliable, including in an urban environment, and which can be implemented in real time.
  • Another aim of the invention is to provide a location method which does not rely on the use of 3D maps.
  • the invention relates to the method for locating a vehicle to be located comprising at least one GNSS receiver, implemented by a location system comprising at least one computer, a memory, and an interface remote communication, the method comprising the implementation of the steps of:
  • the message sent by the vehicle to be located further comprises a location of the vehicle and a low level of confidence for this location.
  • the method comprises receiving messages transmitted by a plurality of located vehicles, selecting at least one located vehicle whose GNSS signal is close to the GNSS signal of the vehicle to locating, and determining the location of the vehicle to be located from the location of the selected vehicles.
  • the location of the vehicle to be located can then be determined as being the location of the selected localized vehicle exhibiting the GNSS signal closest to the GNSS signal of the vehicle to be located, if the difference between the two GNSS signals is less than a threshold.
  • the location of the vehicle to be located can also be determined as the most likely location of the vehicle to be located among the locations of the selected localized vehicles, or as a weighted average of the locations of the selected localized vehicles, or by application of a filter from Kalman to a location history of the vehicle to be located, constrained by the locations of the selected localized vehicles.
  • the level of confidence associated with a location of a vehicle is determined to be high if the located vehicle comprises at least one additional sensor to the GNSS receiver, a high general level of confidence is associated with the vehicle, or a high confidence level is associated with the GNSS reception conditions.
  • a GNSS signal typically comprises, for each satellite from which a signal is received, the identification of the satellite, a power level of the received signal, and the relative position of the satellite with respect to the GNSS receiver.
  • the method can further comprise receiving a message sent by at least one localized vehicle indicating a low quality GNSS reception area, and sending, once the location of the vehicle to be located has been determined, to this vehicle , a message indicating the low quality GNSS reception area, if this area is located at a distance from the determined location less than a predetermined threshold.
  • the subject of the invention is also a computer program product, comprising code instructions for implementing the method according to the above description, when it is implemented by a computer.
  • the invention also relates to a localization system comprising at least a computer, a memory, and a communication interface to distance suitable for communicating with a plurality of vehicles equipped with GNSS receivers via a telecommunications network, characterized in that the location system is configured to implement the method according to the preceding description.
  • the method according to the invention makes it possible to provide a location to a vehicle from the similarity between its conditions for receiving GNSS signals and the conditions for receiving GNSS signals from other vehicles, the location of which is determined in a manner robust (i.e. precise, continuous and reliable) because, for example, they use sensors complementary to GNSS receivers.
  • This method makes it possible to avoid using 3D maps, and requires much less calculations than the methods using these maps.
  • the location obtained is reliable because it takes into account the GNSS signals received simultaneously by vehicles close to the vehicle to be located, and it therefore takes into account all the obstacles present in the environment, including temporary obstacles or those which would not be. not shown in a 3D map.
  • FIG. 1 schematically shows a location system for implementing the location method according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows the main steps of the location method according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 3 shows an example of part of a GNSS signal. Detailed description of the invention
  • a vehicle location method comprising at least one GNSS receiver is implemented by a location system 1, comprising at least one computer 10, for example a processor, a microprocessor, a microcontroller, etc., and a memory 1 1, storing code instructions that can be executed by the computer to implement the location method.
  • a location system comprising at least one computer 10, for example a processor, a microprocessor, a microcontroller, etc., and a memory 1 1, storing code instructions that can be executed by the computer to implement the location method.
  • the location system 1 further comprises a remote communication interface 12, allowing connection to a telecommunications network R, for example a network using one of the GPRS, EDGE, UMTS, 3G, 4G, WIFI protocols , WIMAX, Internet, etc. and sending and receiving messages through this network.
  • a telecommunications network R for example a network using one of the GPRS, EDGE, UMTS, 3G, 4G, WIFI protocols , WIMAX, Internet, etc.
  • This interface allows the computer 10 to communicate with vehicles V as will be seen in more detail below.
  • the location system 1 is advantageously a remote server performing the method for the remote location of vehicles - and therefore able to concentrate data originating from a large number of vehicles - on the model of cloud computing. or cloud computing.
  • the location system 1 is in communication with a plurality of vehicles, each vehicle being equipped for this with a communication interface 22 with the telecommunications network R, and a GNSS receiver 21, adapted to receive signals one or more satellites and process them to obtain a GNSS signal of the type comprising:
  • each satellite from which a signal is received typically a PRN (acronym for “Pseudo-Random Noise”) or an SVN (acronym for “Space Vehicle Number”),
  • each GNSS receiver 21 conventionally includes in memory an ephemeris of the satellites which is updated regularly.
  • the relative positions of the satellites whose signals are received by a GNSS receiver can be expressed as a vector comprising 360 lines, each line corresponding to a degree of azimuth, and for each angle of azimuth, the elevation angle value at which a satellite received a signal is located.
  • elevation angle values are assigned to only a few azimuth angle values, each elevation angle value corresponding to a satellite.
  • FIG. 3 an example of a GNSS signal part comprising the identification of each satellite from which a signal is received as well as the position expressed in azimuth and in elevation of the satellite relative to the GNSS receiver.
  • Each GNSS receiver 21 of a vehicle is further adapted to deduce, from the GNSS signal obtained, in the case where signals are received from at least four satellites, a location of the GNSS receiver 21 and therefore of the vehicle, by trilateration.
  • the signals emitted by satellites and received by a GNSS receiver are represented by an arrow, by a dotted arrow the signals reflected by obstacles, and by a line ending in a cross the signals blocked by obstacles, and which therefore do not reach a vehicle GNSS receiver.
  • certain vehicles can also include at least one additional sensor 23, making it possible to supplement or corroborate the location determined by the GNSS receiver 21.
  • the additional sensor can be of the type: camera, accelerometer, odometer, etc.
  • the connection interface to the network R can include a WIFI antenna, in which case the number of WIFI networks and the quality of reception of each network can constitute data complementary to the location data determined from the GNSS signals, as will be seen further. in detail below.
  • the computer 10 receives a message sent by a vehicle to be located Vp, comprising at least one GNSS signal generated by the GNSS receiver of the vehicle from the signals received from one or more satellites by this one.
  • Vp means a vehicle for which the GNSS receiver has not been able to determine a location, for example because it has received signals of less than four satellites, or a vehicle for which the GNSS receiver has been able to determine a location, but with a low level of confidence.
  • a low confidence level can be attributed by default to a vehicle, depending on the model of the vehicle, the type of sensors which are integrated therein, etc.
  • a low level of confidence can be attributed to a location if this location is obtained only from GNSS signals, without being supplemented or corroborated by additional data, or if the low level of confidence is attributable to poor quality GNSS reception, that is to say poor reception quality of the signals from the satellites from which the GNSS signals are generated. Poor GNSS reception quality occurs, for example, if the power of the GNSS signals is weak and / or the satellites from which signals have been received are poorly distributed in the sky.
  • a low confidence level can be assigned to a vehicle based on a history of vehicle locations that has been shown to be inaccurate, imprecise or unreliable. Consequently, the message sent by the vehicle to be located Vp and received by the computer 10 can only comprise the GNSS signal of the vehicle, or also a location of the vehicle associated with a low confidence level.
  • the computer 10 receives a message sent by at least one localized vehicle VL, comprising at least one GNSS signal generated by the GNSS receiver of this vehicle, and a location of the vehicle associated with a level of high confidence.
  • the term "localized vehicle” VL means a vehicle for which the GNSS receiver has been able to determine a location, and for which the associated level of confidence is high.
  • a high confidence level can be assigned by default to a vehicle, depending on the vehicle model, the type of sensors integrated in it, etc.
  • a level of confidence can advantageously be attributed to a vehicle if this vehicle comprises additional sensors 23, suitable for supplying data supplementing the GNSS signals and thus corroborating the location data obtained. For example an image acquired by a camera, providing information on the environment of the vehicle, or odometric or accelerometric data, can be used to corroborate the location data obtained by the GNSS signals.
  • a high level of confidence can also be attributed to a vehicle with regard to its location history, if it has proven to be reliable and precise.
  • a high level of confidence can be associated with the location if the high level of confidence is attributable to the quality of GNSS reception, that is to say to the quality of reception of the signals coming from the satellites and used to generate GNSS signals.
  • Good GNSS reception quality occurs, for example, if the power of the signals received is high and the signals have been received from a large number of satellites, making it possible to enhance the accuracy of the location.
  • the computer 10 does not receive any message from a localized vehicle VL, that is to say no GNSS signal associated with a vehicle location and with a high level of confidence, it is not able to put in place. implement the rest of the method and locate the vehicle to be located Vp.
  • each message received from a vehicle or each GNSS signal included in a message is timestamped so as to provide an indication of when the GNSS signal was generated by the GNSS receiver of the vehicle.
  • the computer 10 can compare the timestamps originating from the vehicle to be located Vp and from each localized vehicle VL, and only continue the locating method if the timestamps match with a predetermined latency period, for example equal to 1 second. , and preferably between 1 and 10 seconds. This ensures that the GNSS signals generated by the different vehicles have been generated at identical times, and therefore that the GNSS signals and vehicle locations are comparable.
  • the computer 10 determines a location of the vehicle to be located Vp from the location and the GNSS signal of at least one localized vehicle for which a message was received in step 200 .
  • the computer 10 searches, among the messages received in step 200, the messages 200 comprising a GNSS signal similar to the GNSS signal received. of the vehicle to be located Vp.
  • similar or identical GNSS signals indicate similar relative positions between the vehicles and the satellites from which signals have been received, and therefore similar absolute positions between the vehicles. The similarity of the GNSS reception conditions is therefore exploited to implement a correction of the location for the less confident vehicles or to provide a location in vehicles where this location is not available.
  • the computer 10 selects, among the GNSS signals received from located vehicles, those for which a degree of similarity with the GNSS signal of the vehicle to be located exceeds a predetermined threshold.
  • the calculation of similarity between two GNSS signals can be carried out on the basis of the number of common satellites "visible" by the GNSS receivers, correlated with the positions of the satellites in azimuth and in elevation.
  • the similarity calculation does not take into account the reception power level of the signals received from the satellites since this characteristic is specific to a GNSS receiver.
  • two different GNSS receivers located at the same place can have different GNSS signal strengths.
  • the computer 10 determines during a step 400 a location of the vehicle to be located Vp from the locations of the vehicles whose GNSS signals have been selected.
  • the location of the vehicle to be located can be determined as being the location of the localized vehicle VL whose GNSS signal is closest to that of the vehicle to be located Vp.
  • This determination of the location of the vehicle to be located can therefore be conditioned on the fact that the degree of similarity between its GNSS signal and the closest GNSS signal among the selected localized vehicles is greater than a second threshold, greater than the first.
  • the locations of all the selected vehicles can be taken into account to deduce therefrom that of the vehicle to be located.
  • the location of the vehicle Vp can be chosen as the most likely location among the locations of the vehicles located VL, OR a location obtained from a weighted average of the different locations of the vehicles located VL.
  • the location can be determined by adding to the different available locations of the selected vehicles, additional historical information of the location of the vehicle to be located Vp.
  • the vehicle to be located does not have a location, or has a location with a low level of confidence during the implementation of the method, this vehicle may have been located during previous iterations, and the loss location may result from a change in the conditions for receiving signals from the satellites (for example crossing a tunnel, dense urban area with many reception obstacles, etc.)
  • the computer 10 implements a Kalman filter for propagating the vehicle location history taking into account the constraints arising from the locations of the selected vehicles. Once the location of the vehicle to be located Vp has been determined, the computer 10 returns this location to the vehicle to be located Vp. It can also record in memory this location associated with the vehicle to complete a history associated with this vehicle.
  • the computer 10 can also receive, during a step 500), from a vehicle with which a high confidence level is associated, a message indicating a zone of poor quality of reception of GNSS signals. that is, for which it is not possible to determine a location solely on the basis of satellite signals.
  • the location of this zone can be determined from a last available location of the vehicle, and from additional data such as, for example, odometric data providing movement of the vehicle from this last location.
  • the computer 10 can return this information to the vehicle to be located if the latter approaches the zone.
  • the message sent during step 400 can be supplemented with an alert signal, if the location determined for the vehicle to be located is close to the zone of poor quality of reception of GNSS signals.
  • the computer 10 can send this information in a message separate from the message sent during step 400.
  • the computer 10 can also send this information to a localized vehicle, for example in response 600 to a message received at step 200 providing the location of the vehicle, if this location is close to the zone of poor reception quality.

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Abstract

L'invention propose un procédé de localisation d'un véhicule à localiser (VP) comprenant au moins un récepteur GNSS (21), mis en œuvre par un système de localisation (1) comprenant au moins un calculateur (10), le procédé comprenant la mise en œuvre des étapes de : - réception d'un message émis par un véhicule à localiser (VP) et comprenant au moins un signal GNSS, - réception d'un message émis par au moins un véhicule localisé (VL) comprenant un récepteur GNSS, le message comprenant une localisation du véhicule associée à un niveau de confiance élevé, et un signal GNSS généré par le récepteur GNSS du véhicule, - détermination d'une localisation du véhicule à localiser à partir de la localisation d'au moins un véhicule localisé (VL), du signal GNSS de ce véhicule localisé, et du signal GNSS du véhicule à localiser, et - envoi, au véhicule à localiser (VP), de la localisation déterminée.

Description

Description
Titre : Procédé de localisation par signaux GNSS
Domaine technique
[0001] L’invention concerne un procédé de localisation d’un véhicule à localiser comprenant au moins un récepteur GNSS, et un système pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Technique antérieure
[0002] Les véhicules utilisent classiquement des signaux de positionnement par satellites, plus couramment appelés GNSS pour l'acronyme anglais Global Navigation Satellite System, pour se localiser et fournir un guidage au conducteur.
[0003] Pour ce faire, les véhicules sont équipés d’un récepteur GNSS qui reçoit à chaque instant des signaux émis par des satellites, comportant des données permettant de calculer les coordonnées géographiques du satellite, sa vitesse de déplacement et la date d’envoi du signal, et qui permettent, par un traitement au niveau du récepteur GNSS, d’en déduire, pour chaque satellite dont on a détecté un signal :
- une identification du satellite dont émane le signal reçu,
- une puissance de réception, et
- la position relative du satellite par rapport au récepteur, en azimut et en élévation.
[0004] Une localisation du véhicule est possible par trilatération à partir de la réception de signaux d’au moins quatre satellites. Or, dans un environnement urbain, il n’est pas possible de déterminer une localisation du véhicule uniquement sur la base des signaux GNSS reçus puisque de nombreux obstacles - en premier lieu les bâtiments - peuvent empêcher ou perturber cette réception en bloquant les signaux ou en les réfléchissant.
[0005] Pour résoudre ce problème, des solutions ont déjà été proposées, utilisant notamment des cartographies 3D du lieu parcouru par le véhicule pour compléter les signaux GNSS reçus par le véhicule et en déduire une localisation. Une cartographie 3D est une représentation numérique de bâtiments ou d’autres obstacles pouvant exister dans un environnement urbain, c’est-à-dire une carte classique de l’environnement enrichie de la hauteur des bâtiments.
[0006] Parmi les approches reposant sur l’utilisation de cartographies 3D, on connaît des méthodes de simulation de réception de signaux GNSS basés sur les cartographies 3D. Ces méthodes utilisent une localisation initiale projetée dans la cartographie 3D, et par des algorithmes de lancer de rayons (ou ray tracing) simulent les signaux GNSS reçus lors d’un déplacement mis en oeuvre à partir de la localisation initiale, et comparent les signaux effectivement reçus aux signaux simulés.
[0007] D’autres méthodes extraient des informations géométriques des cartographies 3D pour pouvoir prédire des signaux de réception GNSS en plusieurs points candidats de la carte, puis attribuer une note à chaque point candidat et définir la localisation du véhicule comme étant le point présentant la note maximale. Un exemple d’une telle méthode est celle dite du Shadow Matching, décrite dans la publication de Paul D. Graves : « Shadow Matching : A New GNSS Positioning Technique for Urban Canyons », dans The Journal of Navigation (2011 ), 64, 417- 430
[0008] Les problèmes liés à ces techniques basées sur des cartographies 3D sont nombreux.
[0009] En premier lieu, le fait que ces algorithmes dépendent de cartographies 3D implique que ces cartographies doivent constamment être à jour, à défaut, la localisation déterminée par l’algorithme peut être erronée ou imprécise. De plus, les cartographies 3D sont souvent incomplètes puisqu’elles ne modélisent pas tous les obstacles qui peuvent impacter la réception des signaux GNSS, tels que les arbres, ou des obstacles temporaires (par exemple grue, etc.).
[0010] En second lieu, l’utilisation de cartographies 3D implique de lourds calculs qui impactent à la fois la précision des algorithmes et la possibilité de les mettre en oeuvre en temps réel. Par exemple, dans le cas de la technique dite du Shadow Matching, il est nécessaire de trouver un compromis sur le nombre de points candidats retenus, faute de quoi le temps de calcul est trop important, mais la réduction du nombre de points candidats implique une baisse de précision sur la localisation. [0011] Il existe donc un besoin pour une autre solution de localisation de véhicules dans des environnements urbains, où la réception GNSS peut être dégradée.
Résumé de l’invention
[0012] Compte-tenu de ce qui précède, l’invention a pour objet de palier au moins en partie les inconvénients de l’art antérieur décrit ci-avant.
[0013] En particulier, un but de l’invention est de proposer un procédé de localisation de véhicule sur la base des signaux GNSS qui soit fiable y compris en milieu urbain, et qui puisse être mise en oeuvre en temps réel.
[0014] Un autre but de l’invention est de proposer un procédé de localisation qui ne repose pas sur l’utilisation de cartographies 3D.
[0015] A cet égard, l’invention a pour objet le procédé de localisation d’un véhicule à localiser comprenant au moins un récepteur GNSS, mis en oeuvre par un système de localisation comprenant au moins un calculateur, une mémoire, et une interface de communication à distance, le procédé comprenant la mise en oeuvre des étapes de :
- réception d’un message émis par un véhicule à localiser et comprenant au moins un signal GNSS généré par le récepteur GNSS du véhicule,
- réception d’un message émis par au moins un véhicule localisé comprenant un récepteur GNSS, le message comprenant une localisation du véhicule associée à un niveau de confiance élevé, et un signal GNSS généré par le récepteur GNSS du véhicule,
- détermination d’une localisation du véhicule à localiser à partir de la localisation d’au moins un véhicule localisé, du signal GNSS de ce véhicule localisé, et du signal GNSS du véhicule à localiser, et
- envoi, au véhicule à localiser, de la localisation déterminée.
[0016] Dans des modes de réalisation, le message émis par le véhicule à localiser comprend en outre une localisation du véhicule et un niveau de confiance faible de cette localisation.
[0017] Dans des modes de réalisation, le procédé comprend la réception de messages émis par une pluralité de véhicules localisés, la sélection d’un moins un véhicule localisé dont le signal GNSS est proche du signal GNSS du véhicule à localiser, et la détermination de la localisation du véhicule à localiser à partir de la localisation des véhicules sélectionnés.
[0018] La localisation du véhicule à localiser peut alors être déterminée comme étant la localisation du véhicule localisé sélectionné présentant le signal GNSS le plus proche du signal GNSS du véhicule à localiser, si la différence entre les deux signaux GNSS est inférieure à un seuil.
[0019] La localisation du véhicule à localiser peut aussi être déterminée comme la localisation la plus vraisemblable du véhicule à localiser parmi les localisations des véhicules localisés sélectionnés, ou comme une moyenne pondérée des localisations des véhicules localisés sélectionnés, ou par application d’un filtre de Kalman à un historique de localisation du véhicule à localiser, contraint par les localisations des véhicules localisés sélectionnés.
[0020] Dans des modes de réalisation, le niveau de confiance associé à une localisation d’un véhicule est déterminé comme élevé si le véhicule localisé comprend au moins un capteur supplémentaire au récepteur GNSS, un niveau de confiance général élevé est associé au véhicule, ou un niveau de confiance élevé est associé aux conditions de réception GNSS.
[0021] Un signal GNSS comprend typiquement, pour chaque satellite dont un signal est reçu, l’identification du satellite, un niveau de puissance du signal reçu, et la position relative du satellite par rapport au récepteur GNSS.
[0022] Le procédé peut en outre comprendre la réception d’un message émis par au moins un véhicule localisé indiquant une zone de basse qualité de réception GNSS, et l’envoi, une fois la localisation du véhicule à localiser déterminée, à ce véhicule, d’un message indiquant la zone de basse qualité de réception GNSS, si cette zone est située à une distance de la localisation déterminée inférieure à un seuil prédéterminé.
[0023] L’invention a également pour objet un produit programme d’ordinateur, comprenant des instructions de code pour la mise en oeuvre du procédé selon la description qui précède, lorsqu’il est mis en oeuvre par un calculateur.
[0024] L’invention a également pour objet un système de localisation comprenant au moins un calculateur, une mémoire, et une interface de communication à distance adaptée pour communiquer avec une pluralité de véhicules équipés de récepteurs GNSS par un réseau de télécommunications, caractérisé en ce que le système de localisation est configuré pour mettre en œuvre le procédé selon la description qui précède.
[0025] Le procédé selon l’invention permet de fournir une localisation à un véhicule à partir de la similarité entre ses conditions de réceptions de signaux GNSS et les conditions de réceptions de signaux GNSS d’autres véhicules, dont la localisation est déterminée de manière robuste (c’est-à-dire précise, continue et fiable) parce que, par exemple, ils utilisent des capteurs complémentaires aux récepteurs GNSS.
[0026] Ce procédé permet d’éviter d’utiliser des cartographies 3D, et requiert beaucoup moins de calculs que les méthodes utilisant ces cartographies. De plus, la localisation obtenue est fiable car elle tient compte des signaux GNSS reçus simultanément par des véhicules proches du véhicule à localiser, et elle tient donc compte de tous les obstacles présents dans l’environnement, y compris des obstacles temporaires ou qui ne seraient pas représentés dans une cartographie 3D.
Brève description des dessins
[0027] D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
Fig. 1
[0028] [Fig. 1 ] représente schématiquement un système de localisation pour la mise en œuvre du procédé de localisation selon un mode de réalisation de l’invention.
Fig. 2
[0029] [Fig. 2] représente les principales étapes du procédé de localisation selon un mode de réalisation de l’invention.
Fig 3
[0030] [Fig. 3] représente un exemple d’une partie d’un signal GNSS. Description détaillée de l’invention
[0031] En référence à [Fig. 1 ], un procédé de localisation de véhicule comprenant au moins un récepteur GNSS est mis en œuvre par un système de localisation 1 , comprenant au moins un calculateur 10, par exemple un processeur, un microprocesseur, un microcontrôleur, etc., et une mémoire 1 1 , stockant des instructions de code exécutables par le calculateur pour mettre en œuvre le procédé de localisation.
[0032] Le système 1 de localisation comprend en outre une interface de communication à distance 12, permettant la connexion à un réseau R de télécommunications, par exemple un réseau utilisant l’un des protocoles GPRS, EDGE, UMTS, 3G, 4G, WIFI, WIMAX, Internet, etc. et l’envoi et la réception de messages via ce réseau. Cette interface permet au calculateur 10 de communiquer avec des véhicules V comme on le verra plus en détails ci-après. De la sorte, le système 1 de localisation est avantageusement un serveur distant effectuant le procédé de localisation à distance des véhicules - et pouvant de ce fait concentrer des données provenant d’un grand nombre de véhicules - sur le modèle de l’informatique en nuage ou cloud computing.
[0033] Le système 1 de localisation est en communication avec une pluralité de véhicules, chaque véhicule étant équipé pour cela d’une interface de communication 22 avec le réseau R de télécommunications, et d’un récepteur GNSS 21 , adapté pour recevoir des signaux d’un ou plusieurs satellites et de les traiter pour obtenir un signal GNSS du type comprenant :
- une identification de chaque satellite dont un signal est reçu, typiquement un PRN (acronyme anglais de « Pseudo-Random Noise ») ou un SVN (acronyme anglais de « Space Vehicle Number »),
- un niveau de puissance du signal reçu,
- et la position relative du satellite par rapport au récepteur GNSS, cette position relative étant exprimée en azimut et en élévation.
[0034] Pour déduire le signal GNSS des signaux reçus par les satellites, chaque récepteur GNSS 21 comprend classiquement en mémoire une éphéméride des satellites qui est mise à jour régulièrement. [0035] Avantageusement, mais facultativement, les positions relatives des satellites dont des signaux sont reçus par un récepteur GNSS peuvent être exprimées comme un vecteur comprenant 360 lignes, chaque ligne correspondant à un degré d’azimut, et pour chaque angle d’azimut, la valeur d’angle d’élévation à laquelle se trouve un satellite dont on a reçu un signal. Typiquement des valeurs d’angle d’élévation ne sont attribuées qu’à quelques valeurs d’angles d’azimut, chaque valeur d’angle d’élévation correspondant à un satellite. On a représenté sur la [Fig. 3] un exemple d’une partie de signal GNSS comprenant l’identification de chaque satellite dont un signal est reçu ainsi que la position exprimée en azimut et en élévation du satellite par rapport au récepteur GNSS.
[0036] Chaque récepteur GNSS 21 d’un véhicule est en outre adapté pour déduire, du signal GNSS obtenu, dans le cas où des signaux sont reçus d’au moins quatre satellites, une localisation du récepteur GNSS 21 et donc du véhicule, par trilatération.
[0037] Sur la [Fig. 1], on a représenté par une flèche les signaux émis par des satellites et reçus par un récepteur GNSS, par une flèche en pointillés les signaux réfléchis par des obstacles, et par un trait terminé par une croix les signaux bloqués par des obstacles, et qui ne parviennent donc pas à un récepteur GNSS de véhicule.
[0038] De plus, certains véhicules peuvent en outre comprendre au moins un capteur additionnel 23, permettant de compléter ou de corroborer la localisation déterminée par le récepteur GNSS 21. Le capteur additionnel peut être du type : caméra, accéléromètre, odomètre, etc. L’interface de connexion au réseau R peut comprendre une antenne WIFI, auquel cas le nombre de réseaux WIFI et la qualité de réception de chaque réseau peuvent constituer des données complémentaires aux données de localisation déterminées à partir des signaux GNSS, comme on le verra plus en détails ci-après.
[0039] En référence à [Fig. 2], on va maintenant décrire un procédé de localisation d’un véhicule à localiser mis en œuvre par le système décrit ci-avant.
[0040] Au cours d’une étape 100, le calculateur 10 reçoit un message émis par un véhicule à localiser Vp, comprenant au moins un signal GNSS généré par le récepteur GNSS du véhicule à partir des signaux reçus d’un ou plusieurs satellites par celui-ci. [0041] Dans la suite, on entend par «véhicule à localiser » Vp, un véhicule pour lequel le récepteur GNSS n’a pas été en mesure de déterminer une localisation, par exemple parce qu’il a reçu des signaux de moins de quatre satellites, ou un véhicule pour lequel le récepteur GNSS a été en mesure de déterminer une localisation, mais avec un niveau de confiance faible.
[0042] Par exemple, un niveau de confiance faible peut être attribué par défaut à un véhicule, selon le modèle du véhicule, le type des capteurs qui y sont intégrés, etc. selon un autre exemple, un niveau de confiance faible peut être attribué à une localisation si cette localisation est obtenue uniquement à partir de signaux GNSS, sans être complétées ou corroborées par des données supplémentaires, ou si le faible niveau de confiance est attribuable une mauvaise qualité de réception GNSS, c’est-à-dire une mauvaise qualité de réception des signaux des satellites à partir desquels les signaux GNSS sont générés. Une mauvaise qualité de réception GNSS a lieu par exemple si la puissance des signaux GNSS est faible et/ou les satellites dont des signaux ont été reçus sont mal répartis dans le ciel. En variante, un niveau de confiance faible peut être attribué à un véhicule d’après un historique de localisations du véhicule qui s’est avéré inexact, imprécis ou peu fiable. Par conséquent, le message émis par le véhicule à localiser Vp et reçu par le calculateur 10 peut comprendre uniquement le signal GNSS du véhicule, ou également une localisation du véhicule associée à un niveau de confiance faible.
[0043] Au cours d’une étape 200, le calculateur 10 reçoit un message émis par au moins un véhicule localisé VL, comprenant au moins un signal GNSS généré par le récepteur GNSS de ce véhicule, et une localisation du véhicule associée à un niveau de confiance élevée.
[0044] Dans la suite, on entend par « véhicule localisé » VL un véhicule pour lequel le récepteur GNSS a été en mesure de déterminer une localisation, et pour laquelle le niveau de confiance associé est élevé. Un niveau de confiance élevé peut être attribué par défaut à un véhicule, selon le modèle du véhicule, le type des capteurs qui y sont intégrés, etc. Un niveau de confiance peut avantageusement être attribué à un véhicule si ce véhicule comprend des capteurs 23 additionnels, adaptés pour fournir des données venant compléter les signaux GNSS et ainsi corroborer les données de localisation obtenues. Par exemple une image acquise par une caméra, fournissant une information sur l’environnement du véhicule, ou des données odométriques ou accélérométriques, peuvent être utilisées pour corroborer les données de localisation obtenues par les signaux GNSS. Enfin, un niveau de confiance élevé peut aussi être attribué à un véhicule au regard de son historique de localisations, s’il s’est avéré fiable et précis.
[0045] En variante, un niveau de confiance élevé peut être associé à la localisation si le niveau de confiance élevé est attribuable à la qualité de réception GNSS, c’est- à-dire à la qualité de réception des signaux provenant des satellites et permettant de générer les signaux GNSS. Une bonne qualité de réception GNSS a lieu par exemple si la puissance des signaux reçus est élevée et que des signaux ont été reçus depuis un grand nombre de satellites, permettant de renforcer la précision sur la localisation.
[0046] Si le calculateur 10 ne reçoit aucun message de véhicule localisé VL, c’est- à-dire aucun signal GNSS associé à une localisation de véhicule et à un niveau de confiance élevé, il n’est pas en mesure de mettre en oeuvre la suite du procédé et de localiser le véhicule à localiser Vp.
[0047] De préférence, chaque message reçu d’un véhicule ou chaque signal GNSS inclus dans un message est horodaté de manière à fournir une indication du moment auquel le signal GNSS a été généré par le récepteur GNSS du véhicule. Avantageusement, mais facultativement, le calculateur 10 peut comparer les horodatages provenant du véhicule à localiser Vp et de chaque véhicule localisé VL, et ne poursuivre le procédé de localisation que si les horodatages concordent moyennant une durée de latence prédéterminée, égale par exemple à 1 seconde, et de préférence comprise entre 1 et 10 secondes. Ceci permet d’assurer que les signaux GNSS générés par les différents véhicules l’ont été à des instants identiques, et donc que les signaux GNSS et les localisations des véhicules sont comparables.
[0048] Au cours d’une étape 300, le calculateur 10 détermine une localisation du véhicule à localiser Vp à partir de la localisation et du signal GNSS d’au moins un véhicule localisé pour lequel un message a été reçu à l’étape 200.
[0049] Pour cela, le calculateur 10 recherche, parmi les messages reçus à l’étape 200, les messages 200 comprenant un signal GNSS similaire au signal GNSS reçu du véhicule à localiser Vp. En effet, des signaux GNSS proches ou identiques indiquent des positions relatives similaires entre les véhicules et les satellites dont des signaux ont été reçus, et donc des positions absolues similaires entre les véhicules. On exploite donc la similitude des conditions de réception GNSS pour mettre en œuvre une correction de la localisation pour les véhicules les moins confiants ou pour fournir une localisation chez les véhicules où cette localisation n’est pas disponible.
[0050] Dans un mode de réalisation, le calculateur 10 sélectionne, parmi les signaux GNSS reçus de véhicules localisés, ceux dont un degré de similarité avec le signal GNSS du véhicule à localiser excède un seuil prédéterminé.
[0051] Le calcul de similarité entre deux signaux GNSS peut être réalisé à partir du nombre de satellites communs « visibles » par les récepteurs GNSS, corrélé aux positions des satellites en azimut et en élévation. De préférence, le calcul de similarité ne tient pas compte du niveau de puissance de réception des signaux reçus des satellites puisque cette caractéristique est propre à un récepteur GNSS. Ainsi deux récepteurs GNSS différents localisés au même endroit peuvent avoir des puissances de signaux GNSS différents.
[0052] Puis, le calculateur 10 détermine lors d’une étape 400 une localisation du véhicule à localiser Vp à partir des localisations des véhicules dont les signaux GNSS ont été sélectionnés. Par exemple, la localisation du véhicule à localiser peut être déterminée comme étant la localisation du véhicule localisé VL dont le signal GNSS est le plus proche de celui du véhicule à localiser Vp. Dans ce cas, on peut faire preuve d’une exigence de similarité accrue entre le signal GNSS du véhicule localisé le plus proche et celui du véhicule à localiser. On peut donc conditionner cette détermination de la localisation du véhicule à localiser au fait que le degré de similarité entre son signal GNSS et le signal GNSS le plus proche parmi les véhicules localisés sélectionnés soit supérieure à un deuxième seuil, supérieur au premier.
[0053] Selon un autre exemple, les localisations de tous les véhicules sélectionnés peuvent être prises en compte pour en déduire celle du véhicule à localiser. Par exemple, la localisation du véhicule Vp peut être choisie comme la localisation la plus vraisemblable parmi les localisations des véhicules localisés VL, OU une localisation obtenue à partir d’une moyenne pondérée des différentes localisations des véhicules localisés VL.
[0054] En variante, la localisation peut être déterminée en ajoutant aux différentes localisations disponibles des véhicules sélectionnés, une information supplémentaire d’historique de localisation du véhicule à localiser Vp. En effet, bien que le véhicule à localiser n’ait pas de localisation, ou ait une localisation avec un faible niveau de confiance lors de la mise en oeuvre du procédé, ce véhicule peut avoir été localisé lors d’itérations précédentes, et la perte de localisation peut résulter d’un changement dans les conditions de réceptions des signaux des satellites (par exemple franchissement d’un tunnel, zone urbaine dense avec beaucoup d’obstacles de réception, etc.) Dans ce cas, le calculateur 10 met en oeuvre un filtre de Kalman pour propager l'historique de localisation du véhicule en tenant compte des contraintes provenant des localisations des véhicules sélectionnés. Une fois la localisation du véhicule à localiser Vp déterminée, le calculateur 10 retourne cette localisation au véhicule à localiser Vp. Il peut également enregistrer en mémoire cette localisation associée au véhicule pour compléter un historique associé à ce véhicule.
[0055] Dans un mode de réalisation, le calculateur 10 peut également recevoir au cours d’une étape 500), d’un véhicule auquel est associé un niveau de confiance élevé, un message indiquant une zone de mauvaise qualité de réception de signaux GNSS, c’est-à-dire pour laquelle il n’est pas possible de déterminer une localisation uniquement sur la base des signaux de satellites. L’emplacement de cette zone peut être déterminé à partir d’une dernière localisation disponible du véhicule, et de données complémentaires comme par exemple des données odométriques fournissant un déplacement du véhicule depuis cette dernière localisation. Dans ce cas, le calculateur 10 peut retourner cette information au véhicule à localiser si celui- ci approche de la zone. Par exemple, le message envoyé lors de l’étape 400 peut être complété d’un signal d’alerte, si la localisation déterminée pour le véhicule à localiser est proche de la zone de mauvaise qualité de réception de signaux GNSS. En variante, le calculateur 10 peut envoyer cette information dans un message distinct du message envoyé lors de l’étape 400. Le calculateur 10 peut également envoyer cette information à un véhicule localisé, par exemple en réponse 600 à un message reçu à l’étape 200 fournissant la localisation du véhicule, si cette localisation est proche de la zone de mauvaise qualité de réception.
[0056] Ainsi il est donc possible de corriger ou de compléter la localisation de véhicules pour lesquels une localisation à partir de signaux GNSS uniquement n’est pas disponible, sans traitement lourd et coûteux, et sans avoir besoin de stocker et de maintenir à jour une cartographie 3D des zones parcourues par les véhicules.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Procédé de localisation d’un véhicule à localiser (VP) comprenant au moins un récepteur GNSS (21 ), mis en oeuvre par un système de localisation (1 ) comprenant au moins un calculateur (10), une mémoire (1 1 ), et une interface de communication à distance (12), le procédé comprenant la mise en œuvre des étapes de :
- réception (100) d’un message émis par un véhicule à localiser (Vp) et comprenant au moins un signal GNSS généré par le récepteur GNSS du véhicule,
- réception (200) de messages émis par une pluralité de véhicules localisés (VL) comprenant un récepteur GNSS, le message comprenant une localisation du véhicule associée à un niveau de confiance élevé, et un signal GNSS généré par le récepteur GNSS du véhicule,
- la sélection, parmi les signaux GNSS reçu de véhicules localisés, des signaux GNSS dont un degré de similarité avec le signal GNSS reçu du véhicule à localiser excède un seuil particulier,
- détermination (300) d’une localisation du véhicule à localiser à partir de la localisation d’au moins un véhicule localisé (VL) dont le signal GNSS est sélectionné, du signal GNSS de ce véhicule localisé, et du signal GNSS du véhicule à localiser, et
- envoi (400), au véhicule à localiser (Vp), de la localisation déterminée.
[Revendication 2] Procédé de localisation selon la revendication 1 , dans lequel le message émis par le véhicule à localiser (Vp) comprend en outre une localisation du véhicule et un niveau de confiance faible de cette localisation.
[Revendication 3] Procédé de localisation selon la revendication 2, dans lequel la localisation du véhicule à localiser (Vp) est déterminée comme étant la localisation du véhicule localisé (VL) sélectionné présentant le signal GNSS le plus proche du signal GNSS du véhicule à localiser, si la différence entre les deux signaux GNSS est inférieure à un seuil.
[Revendication 4] Procédé de localisation selon la revendication 2, dans lequel la localisation du véhicule à localiser (Vp) est déterminée comme la localisation la plus vraisemblable du véhicule à localiser parmi les localisations des véhicules localisés (VL) sélectionnés, ou comme une moyenne pondérée des localisations des véhicules localisés (VL) sélectionnés, ou par application d’un filtre de Kalman à un historique de localisation du véhicule à localiser, contraint par les localisations des véhicules localisés (VL) sélectionnés.
[Revendication 5] Procédé de localisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le niveau de confiance associé à une localisation d’un véhicule est déterminé comme élevé si le véhicule localisé (VL) comprend au moins un capteur supplémentaire au récepteur GNSS, un niveau de confiance général élevé est associé au véhicule, ou un niveau de confiance élevé est associé aux conditions de réception GNSS.
[Revendication 6] Procédé de localisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un signal GNSS comprend, pour chaque satellite dont un signal est reçu, l’identification du satellite, un niveau de puissance du signal reçu, et la position relative du satellite par rapport au récepteur GNSS.
[Revendication 7] Procédé de localisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre la réception (500) d’un message émis par au moins un véhicule localisé indiquant une zone de basse qualité de réception GNSS, et l’envoi une fois la localisation du véhicule à localiser déterminée, à ce véhicule, d’un message indiquant la zone de basse qualité de réception GNSS, si cette zone est située à une distance de la localisation déterminée inférieure à un seuil prédéterminé.
[Revendication 8] Produit programme d’ordinateur, comprenant des instructions de code pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications précédentes, lorsqu’il est mis en œuvre par un calculateur (10).
Système de localisation (1 ) comprenant au moins un calculateur (10), une mémoire (11 ), et une interface de communication à distance (12) adaptée pour communiquer avec une pluralité de véhicules équipés de récepteurs GNSS (21 ) par un réseau de télécommunications, caractérisé en ce que le système de localisation est configuré pour mettre en œuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.
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