Géolocalisation
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Introduction

La géolocalisation est un procédé permettant de positionner un objet (une personne, une information, ...) sur un plan ou une carte à l'aide de ses coordonnées géographiques.

Cette opération est réalisée à l'aide d'un terminal capable d'être localisé (grâce à un récepteur GPS ou à d'autres techniques) et de publier (en temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) réel ou de façon différée) ses coordonnées géographiques (latitude/longitude). Les positions enregistrées peuvent être stockées au sein du terminal et être extraites postérieurement, ou être transmises en temps réel vers une plateforme logicielle de géolocalisation (La géolocalisation est un procédé permettant de positionner un objet (une personne, une information, ...) sur un plan ou une carte à l'aide de ses coordonnées géographiques.). La transmission temps réel nécessite un terminal équipé d'un moyen de télécommunication de type GSM/GPRS, radio ou satellite (Satellite peut faire référence à :) lui permettant d'envoyer les positions à des intervalles réguliers. Ceci permet de visualiser la position du terminal au sein d'une carte à travers une plateforme de géolocalisation le plus souvent accessible depuis internet (Internet est le réseau informatique mondial qui rend accessibles au public des services variés comme le courrier électronique, la messagerie instantanée et le World Wide Web, en utilisant...).

Techniques de géolocalisation

Géolocalisation par géocodeur

Les logiciels de géocodage permettent de calculer et d'attribuer à une adresse (Les adresses forment une notion importante en communication, elles permettent à une entité de s'adresser à une autre parmi un ensemble d'entités. Pour qu'il n'y ait pas d'ambiguïté, chaque adresse doit correspondre à une...) ou à un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être...) référencé dans une carte vecteur (En mathématiques, un vecteur est un élément d'un espace vectoriel, ce qui permet d'effectuer des opérations d'addition et de multiplication par un scalaire. Un n-uplet peut constituer un exemple de...) des positions X,Y avec une précision de quelques dizaines de mètres en moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient...).

Géolocalisation par satellite (Satellite peut faire référence à :)

La géolocalisation par satellite consiste à calculer, grâce aux signaux émis par une constellation (Une constellation est un ensemble d'étoiles dont les projections sur la voûte céleste sont suffisamment proches pour qu'une civilisation les relie par des lignes...) de satellites prévue à cet effet, la position actuelle sur la face terrestre d'un terminal équipé d'une puce compatible. Cette position est alors traduite en termes de latitude (La latitude est une valeur angulaire, expression du positionnement nord-sud d'un point sur Terre (ou sur une autre planète), au nord ou au sud de l'équateur.), longitude (La longitude est une valeur angulaire, expression du positionnement est-ouest d'un point sur Terre (ou sur une autre planète).) et parfois altitude (L'altitude est l'élévation verticale d'un lieu ou d'un objet par rapport à un niveau de base. C'est une des composantes géographique et biogéographique...) (ex : 43° 5494 N - 1° 48472 E) et peut alors être représentée physiquement sur une carte. Le réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on appelle...) satellite de positionnement (On peut définir le positionnement comme un choix stratégique qui cherche à donner à une offre (produit, marque ou enseigne) une position crédible,...) le plus connu est le GPS (Global Positionning System), bien que l'alternative Européenne nommée Galileo (Galileo est le nom du futur système de positionnement par satellites européen, en test depuis 2004, qui commencera à être utilisable en 2010 et le sera pleinement en 2012.) soit en cours de déploiement. Dans le cas du GPS, pour que le repérage spatial fonctionne, un immense réseau constitué de 27 satellites (dont 3 de secours) tournant autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit...) de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre planètes...) (2 tours en 24 heures) à une altitude de 20 200 km et répartis sur 6 orbites (4 par orbite) différentes est nécessaire. Ces satellites constituent un maillage du ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue depuis le sol de la planète.) et servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) de repères aux navigateurs GPS dans leur processus de calcul de position. Ce système de satellites est conçu de façon à ce qu’il y en ait toujours au moins quatre « visibles » par les navigateurs GPS, sans quoi la position ne peut pas être déterminée.

Pour qu'un terminal soit capable de se géolocaliser grâce au réseau GPS, celui-ci doit absolument être équipé d'une puce électronique GPS (ex : SiRFstar III).

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

Géolocalisation par GSM

Cette technique permet le positionnement d'un terminal GSM en se basant sur certaines informations relatives aux antennes GSM aux quelles le terminal (Le Terminal (The Terminal) est un film américain réalisé par Steven Spielberg, sorti en 2004.) est connecté.

La précision du positionnement par GSM peut aller de 200 mètres à plusieurs kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le...), selon si le terminal se trouve en milieu urbain (où la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure à 4 °C pour...) d'antennes est supérieure), ou en milieu rural.

Plusieurs techniques existent :

  • Différence de temps observée ou EOTD (Enhanced-Observed Timed Difference) : le terminal calcule le temps écoulé entre l'émission et la réception de la requête (Le mot requête, synonyme de demande, est employé dans les domaines suivants :) envoyée à l'antenne (En radioélectricité, une antenne est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou de capter (récepteur) les ondes électromagnétiques.), il peut alors calculer sa distance par rapport à celle-ci.
  • Temps d'arrivée (Time of Arrival)
  • Angle d'arrivée (Angle of Arrival)
  • Cell ID (Identifiant de cellule)

Aujourd'hui, la méthode GSM la plus utilisée est celle du Cell ID. Cette méthode consiste à récupérer les identifiants des antennes GSM aux quelles le terminal est connecté. Par la suite, grâce à une base de données (En informatique, une base de données (Abr. : « BD » ou « BDD ») est un lot d'informations stockées dans un dispositif informatique. Les technologies existantes permettent d'organiser...) faisant le lien entre les identifiants des cellules et les positions géographiques des antennes, le terminal est capable de déterminer sa position et d'émettre une estimation.

Ces bases de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) peuvent être mises à disposition par les opérateurs pour leurs abonnés, ou par des sociétés privées qui recensent les antennes GSM ou ayant des partenariats avec les opérateurs. Des bases de données communautaires existent et sont le plus souvent alimentées par les utilisateurs eux-mêmes.

Étant donné que les bases de données Cell ID ne sont pas stockées localement dans le terminal, une connexion internet de type GPRS/EDGE ou 3G peut être nécessaire afin d'émettre une requête pour obtenir la correspondance (La correspondance est un échange de courrier généralement prolongé sur une longue période. Le terme désigne des échanges de courrier personnels plutôt qu'administratifs.) Cell ID / Longitude Latitude.

Géolocalisation par WiFi

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

Géolocalisation par adresse IP (Une adresse IP (avec IP pour Internet Protocol) est le numéro qui identifie chaque ordinateur connecté à Internet, ou plus généralement...) (sur internet)

Cette méthode permet de déterminer la position géographique d'un ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de circuits électroniques...) ou de n'importe quel terminal connecté à internet en se basant sur son adresse IP. Les adresses IP sont gérées par l'IANA, une organisation (Une organisation est) qui s'occupe de découper les blocs d'adresses IP disponibles et de les distribuer de façon très contrôlée aux pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas gallo-romaine. Comme la civitas qui subsiste le...) qui en demandent. Toutes ces attributions étant très bien documentées, il est possible de savoir dans quel pays se trouve un terminal connecté à internet grâce à son adresse IP. On peut même obtenir un niveau de précision de l'ordre de la ville (Une ville est une unité urbaine (un « établissement humain » pour l'ONU) étendue et fortement peuplée (dont les...) en se basant sur la distribution des adresses IP faite par les fournisseurs d'accès à internet (L'accès à Internet a beaucoup varié depuis sa création dans les années 1970. Un fournisseur d'accès à Internet permet cet, soit accès grâce à une connexion filaire quasiment jusqu'à...).

Géolocalisation par RFID

La technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) RFID peut être utilisée pour la géolocalisation indoor (Indoor est un terme qui désigne les modèles réduits qui évoluent dans un espace fermé comme un gymnase. Les modèles réduits sont souvent...). Pour se faire, une série de lecteurs RFID équipés de différents types d'antennes sont positionnés de façon à couvrir l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout »,...) de la zone souhaitée. La zone est alors découpée en cases dont la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec...) varie en fonction du nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de lecteurs déployés et de leur puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :). Lorsqu'une personne équipée d'un tag RFID actif sera dans ces zones là, le système sera capable de calculer sa position en se basant sur le nombre de lecteurs qui détectent le tag et de déduire la position approximative de l'individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux sont soutenus par la fondation Wikimedia).) en se référent au schéma de découpage établi. En temps réel, cette technique reste néanmoins très approximative et sa précision permettra uniquement de déterminer la pièce ou le couloir dans lequel se trouve la personne géolocalisée.

La précision de la géolocalisation par RFID peut grandement être améliorée si celle-ci s'effectue de façon différée. En effet, une fois tous les déplacements enregistrés, des systèmes informatiques peuvent réaliser toute une série de calculs probabilistes en se basant sur les lecteurs RFID, la puissance de réception et la cohérence des positions d'une personne au sein d'une structure connue. Ceci permet, dans les meilleurs des cas, d'obtenir une précision de l'ordre du mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international (SI). Il est défini, depuis 1983, comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en...) en indoor.

Les difficultés des localisations indoor en temps réel proviennent de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux...) en constante évolution (portes fermées ou ouvertes, déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense...) de meubles etc...). Ces structures altèrent la puissance et la portée des signaux (effet guide d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière. Une onde...) par exemple) et rendent très difficiles l'utilisation de la triangularisation avec la technologie RFID, c'est pourquoi une méthode de prédécoupage en grilles est généralement utilisée.

Cette technique de géolocalisation ne doit pas être confondue avec la localisation indoor d'une personne en se basant sur la dernière détection de son tag lors d'une entrée ou sortie de zone. Cette technique est notamment utilisée dans les hôpitaux grâce à des lecteurs RFID faible puissance positionnés dans certaines portes du bâtiment et qui permettent de dire si une personne équipée d'un tag les traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de la voie, sous les rails, pour en maintenir...).

Combinaison (Une combinaison peut être :) de différentes techniques

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

  • La dépendance au réseau GPS : l'incapacité de l'utiliser en intérieur et le temps de réponse à l'allumage (Pour s'enflammer, le mélange air-essence, un gaz contenu dans le cylindre doit subir une élévation de température permettant de porter une partie de sa masse au-dessus de sa température d'inflammation (ti-380°C).);
  • La dépendance au réseau GSM : sa couverture géographique, l'accès au réseau GPRS pour exploiter l'information;
  • La dépendance à la présence de bornes d'accès WiFi : en zone rurale par exemple;

Des dispositif qui combinent ces trois techniques et qui sont capables de géolocaliser le terminal dans n'importe quelle situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non. Il...) existent. La précision de ce positionnement va varier en fonction des technologies disponibles, mais le temps de réponse à l'allumage et l'adaptabilité s'en verront améliorées. Ceci permet par exemple de géolocaliser un personne à l'extérieur en utilisant le GPS, et de garder sa trace (TRACE est un télescope spatial de la NASA conçu pour étudier la connexion entre le champ magnétique à petite échelle du Soleil et la géométrie du plasma...) à l'intérieur des bâtiments ou des tunnels en utilisant la technologie GSM couplée au WiFi pour plus de précision.

L'iPhone (L'iPhone est une famille de smartphones conçue et commercialisée par Apple Inc. depuis 2007. Les modèles, dont l'interface utilisateur a...) d'Apple (Apple, Inc. (Apple Computer, Inc. jusqu'en janvier 2007 ; apple signifie « pomme » en anglais) (NASDAQ : AAPL) est une société multinationale dont l'activité...) est un exemple de terminal capable d'utiliser une méthode hybride (En génétique, l'hybride est le croisement de deux individus de deux variétés, sous-espèces (croisement intraspécifique), espèces (croisement interspécifique) ou genres (croisement...) de géolocalisation grâce à son interface (Une interface est une zone, réelle ou virtuelle qui sépare deux éléments. L’interface désigne ainsi ce que chaque élément a besoin de connaître de l’autre pour pouvoir...) GSM, WiFi et à son récepteur GPS. Cette fonction est fournie par la société skyhookwireless, qui en l'occurrence met à disposition les bases de données appropriées pour transformer les identifiants des cellules GSM et des points d'accès WiFi en latitude/longitude et rayon de précision.

Pour une comparaison de précision des différentes techniques de géolocalisation, veuillez consulter le schéma ci-contre.

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