De passage à Singapour lors d’une mission de start-ups organisée par BPI France, je me retrouve en compagnie du fondateur d’une start-up qui propose une intéressante solution de réalité augmentée à destination des opérateurs de transports par bus. En résumé, il s’agit de remplacer le panneau sur l’arrêt indiquant le temps d’attente (le fameux «Prochain bus dans 2 minutes») par une appli sur smartphone: il suffira de la braquer sur l’arrêt de bus pour qu’une IA embarquée identifie l’arrêt en question et y superpose un panneau d’information virtuel. Il faudra quand même pas mal d’IA à bord pour être capable de reconnaitre tous les arrêts de bus et quelles que soient les conditions (jour, nuit, pluie, etc…). Je fais remarquer que c’est peut être plus simple d’utiliser le GPS du smartphone pour identifier l’arrêt de bus, mais il me dit avoir essayé et que c’est trop imprécis : on n’arrive pas à différencier un arrêt du suivant ou de celui de l’autre côté de la rue. Pourtant, le GPS est utilisé en permanence dans les voitures et sert aussi au guidage piéton sur Google maps, donc pour moi c’est quelques mètres de précision … et puis avec la voiture connectée on va descendre au centimètre… alors qu’en est-il vraiment? Petit tour de la question en quatre points
Dans l’absolu
Sans rentrer dans les détails du fonctionnement du GPS ou de Galileo (le GPS européen), il faut simplement retenir que les facteurs suivants induisent des erreurs: erreurs liées au système (erreur d’orbite, dérive de l’horloge des satellites), erreurs liées aux conditions extérieures (en particulier la ionosphère ou l’activité solaire) mais surtout ce que l’on appelle les multi trajet ou effet canyon. Cette dernière erreur se produit en environnement urbain et est due aux réflections sur les immeubles. Il suffit de se promener avec son smartphone en main dans n’importe quelle grande ville pour le constater : quelques dizaines de mètres ou quelques rues d’erreur, ce qui n’est pas rien! Dernière cause d’erreur: appelons cela le temps de chauffe, votre GPS a parfois du mal a se mettre en route, c’est ce qu’on appelle le démarrage à froid qui peut prendre plusieurs minutes.
Pour répondre malgré tout à la question: un récepteur GPS tout à fait standard vous donne aujourd’hui une precision de quelques mètres environ. Pour le constater, c’est simple: allumez votre smartphone en zone dégagée (exemple: terrain de foot, place de la Concorde), mettez-vous sur Google maps en mode satellite et attendez une minute ou deux pour que cela se stabilise: voilà, vous êtes exactement LA!
Dans le véhicule
Vous avez un GPS dans votre voiture (TomTom ou autre), voici comment ça marche. J’ai eu l’occasion, après plusieurs voitures équipées de GPS en première monte, de constater quelques phénomènes assez courants que je vais détailler.
D’abord, dans certains cas, en sortant la voiture du parking où elle a passé la nuit, le GPS ne se cale pas sur la bonne position…. Et cela peut durer plusieurs minutes: c’est le fameux démarrage à froid, et il faut parfois du temps avant d’avoir la bonne position, alors que le GPS du smartphone fonctionne parfaitement lui! (on verra pourquoi).
Ensuite, j’entre dans un tunnel ou je me garre dans un parking souterrain: et bien le GPS continue à fonctionner (celui du smartphone ne suit plus). Par exemple en descendant dans un sous sol de parking, on voit bien le vehicule tourner en rond. Là on dit merci aux capteurs inertiels qui sont dans le véhicule et compensent la perte du GPS.
Enfin, le grand classique: la navigation m’indique une sortie d’autoroute que je rate… je me vois quand meme sortir jusqu’à ce que ce soit corrigé un peu après. De fait, les GPS embarqués projettent la position de la voiture sur la route la plus proche ou celle qu’ils pensent que vous empruntez (la sortie proposée) histoire de compenser le manque de précision de la position et de la carte… c’est ce qui permet de se voir sur une route et génère des effets bizarres lorsque la route n’est pas sur la carte…
Dans le smartphone
Les smartphones n’embarquent généralement pas des GPS très performants, les constructeurs se focalisant sur le prix et la consommation. Par contre, il s’agit généralement de puces A-GPS (Assisted GPS). De quoi s’agit-il? Le smartphone permet d’offrir une connexion à Internet qui permet d’assister le GPS, en particulier dans les phases de démarrage ou de grosses erreurs (multipath). Ainsi les serveurs A-GPS peuvent servir a calculer une position meilleure que le GPS et à la renvoyer ou bien à transmettre au GPS de informations du réseau de satellites facilitant la localisation. Typiquement, le GPS a besoin de recharger des éphémerides après 4H d’arrêt (le fameux démarrage à froid). Ce processus peut prendre jusqu’à 10 minutes dans des conditions pas idéales, la transmission des satellites GPS étant très lente: dans ce cas, le serveur A-GPS permet de mettre à jour ces éphémérides très rapidement via le réseau.
Enfin, de nombreux smartphones embarquent des assistances basées sur le Cell-ID des opérateurs ou l’identification du WiFi. Le Cell-ID, c’est l’identification de la borne cellulaire à laquelle votre téléphone est accroché: le smartphone la transmet (par exemple) à Google qui dispose des positions desdites bornes via des accords avec les opérateurs. De même, Google dispose d’une base de données impressionnante de positions de bornes wifi publique. La précision est très variable, de l’ordre de 100m mais offre une première approximation acceptable. Et pour se convaincre de l’intérêt de la chose: coupez le wifi et le gsm sur votre téléphone et regardez le temps de démarrage du GPS…
Dans le futur
Le progrès aidant, il ne fait pas de doute que les systèmes de localisation, GNSS ou autre, ne deviennent de plus en plus prècis.
Par exemple, l’addition de Galiléo à la constellation GPS va permette d’améliorer la précision, qui est lié au nombre de satellites et à leur géométrie. De la même façon, les points de «référence» , qu’il s’agisse de BTS des réseaux cellulaires, de bornes Wifi voire de «beacons» basés sur le bluetooth vont se multiplier en environnement urbain… Tout cela ne pourra qu’être bénéfique à la précision du positionnement sur smartphone, ouvrant ainsi la possibilité de nouvelles applications…
Pour finir, de nouvelles améliorations, comme le service PPP (Positionnement Ponctuel Précis) promettent des précision de l’ordre de quelques centimètres… Avec évidemment des inconvénients, en particulier le temps de convergence car il faut compter plus de 15 minutes pour obtenir ce degré de précision.
Pour ma part, la précision actuelle du GPS me suffit largement en usage courant car ce qui pose réellement problème, c’est la consommation. Tous les coureurs à pieds qui utilisent une appli sur smartphone vous le diront: il n’est pas rare que la batterie rende l’ame avant la fin de la course… Qu’attendent les constructeurs pour s’attaquer à ce problème?
WRITTEN BYMarc Leminh