Les capteurs inertiels améliorent les performances GPS des smartphones

Si vous avez déjà utilisé un smartphone pour naviguer, vous saurez que l'un des plus gros problèmes est de manquer de jus. Les capteurs GPS épuisent considérablement la batterie et donc tout voyage d'une longueur importante nécessite une sorte de source d'alimentation externe. À cela s'ajoute la difficulté d'obtenir même un signal GPS dans les centres-villes où les immeubles de bureaux, les ponts et les tunnels imposants conspirent régulièrement pour bloquer le signal.

Donc, une astuce qui réduit la consommation d'énergie tout en augmentant la précision de positionnement de l'appareil serait sûrement utile.

Aujourd'hui, Cheng Bo de l'Illinois Institute of Technology à Chicago et quelques amis disent qu'ils ont développé un tel programme, appelé SmartLoc, et l'ont testé de manière approfondie en voyageant dans la ville venteuse.

On dit qu'en ville, le GPS a une précision de positionnement d'environ 40 mètres. En comparaison, leur système SmartLoc localise son emplacement à moins de 20 mètres, 90 % du temps.

Alors, comment ces gars-là ont-ils atteint cette amélioration ? L'astuce utilisée par Bo et ses potes est d'exploiter les capteurs inertiels du smartphone pour déterminer sa position chaque fois que le GPS est hors ligne.

La façon dont cela fonctionne est simple. Imaginez un smartphone fixé au pare-brise d'une voiture roulant en ville. Avec une lecture GPS pour commencer, le smartphone sait où il se trouve sur sa carte intégrée ou en ligne. Il utilise ensuite le capteur inertiel pour mesurer son accélération, indiquant un mouvement vers l'avant ou un virage à gauche ou à droite et ainsi de suite.

En soi, ce genre de données n'est pas très utile car il est difficile de dire la distance parcourue par le véhicule et si l'accélération était le résultat de l'accélération de la voiture ou du passage d'un pont en dos d'âne, par exemple.

Pour contourner ce problème, le smartphone examine la section de route sur la carte à la recherche de tracés de route et de caractéristiques susceptibles d'influencer les capteurs ; des choses comme les virages de la route, les feux de circulation, les ponts à bosse, etc. Chacun d'eux a une signature inertielle spécifique que le téléphone peut repérer. De cette façon, il peut faire correspondre les signaux inertiels aux caractéristiques de la route à ce point.

La clé ici est que chaque caractéristique de la route a une signature unique. Bo et co ont découvert un large éventail de signatures inertielles, telles que la décélération, l'attente et l'accélération associées à un ensemble de feux de circulation, les forces associées aux virages (et en quoi elles diffèrent des forces générées par le changement de voie, par exemple) et même le changement de la force de gravité lors du passage sur un pont.

Après avoir collecté ces données, le programme SmartLoc recherche ces signatures pendant que la voiture est en mouvement. Ces gars-là l'ont testé à l'aide d'un smartphone Galaxy S3 dans les rues de la ville de Chicago et disent que cela fonctionne bien. Ils soulignent qu'en centre-ville, le signal GPS peut disparaître sur des distances allant jusqu'à un kilomètre, ce qui laisserait un système de navigation conventionnel complètement désorienté.

Cependant, SmartLoc comble simplement les lacunes en utilisant sa base de données de signatures inertielles et une carte de la zone. Nos évaluations approfondies montrent que SmartLoc améliore la précision de localisation à moins de 20 m pour plus de 90 % des routes du centre-ville de Chicago, contre ≥ 50 % avec les données GPS brutes, disent-ils.

Cela semble certainement pratique. Et ce type de performances pourrait également aider à économiser la batterie en permettant à un smartphone d'éteindre périodiquement le capteur GPS et de fonctionner uniquement à l'aide du capteur inertiel.

Ce que Bo et co ne font pas, c'est expliquer leurs plans pour leur nouveau système. Une idée évidente serait de le publier en tant qu'application - cela fonctionne clairement déjà sur la plate-forme Android. Une autre idée serait de vendre la technologie à une entreprise de cartographie existante. Peut-être qu'ils prévoient les deux. Quel que soit l'objectif, cela vaut la peine de garder un œil dessus.

Réf : arxiv.org/abs/1310.8187 : SmartLoc : détection des points de repère en silence pour une localisation métropolitaine basée sur un smartphone

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