Brevet FR2785489A1 — publié le 20000505

La présente invention concerne un procédé de localisation d'une station mobile par un réseau cellulaire. La localisation d'une station mobile, en particulier une station mobile portée par un véhicule, est de plus en plus employée notamment pour détecter la position ou les déplacements d'un véhicule volé ou pour assurer la gestion d'un parc de véhicules. On connaît de nombreux procédés permettant la localisation d'une station mobile. En particulier le document GB-A-2 218 835 décrit un procédé de localisation d'un véhicule volé consistant à déclencher un signal d'alarme lors d'une intrusion non autorisée dans le véhicule, le signal d'alarme étant détecté par des détec- teurs fixes disposés selon un réseau cellulaire. Dans ce cas la distance de la station mobile par rapport à un nombre prédéterminé de détecteurs fixes est mesurée en fonction de la puissance reçue par chacun des détecteurs et un algorithme de triangulation est ensuite mis en oeuvre pour en déduire la position de la station mobile par rapport aux détecteurs fixes. Un tel procédé suppose la mise en place de détecteurs fixes spécialement dédiés au procédé de localisation, ce qui implique de très gros investissements si l'on souhaite couvrir une zone géogra- phique importante. Afin de profiter d'un réseau cellulaire existant on connaît également du document EP-A-398 773 un procédé de localisation d'une station mobile dans un réseau de radiotéléphone cellulaire, en particulier un réseau GSM. Ce réseau comporte de façon conventionnelle des stations fixes avec lesquelles la station mobile est apte à entrer en communication, les différentes stations fixes émettant un signal de synchronisation permettant une mise en synchronisation de la station mobile avec une station fixe pour l'établissement d'une communication. Dans ce document, le procédé implique une mesure préalable des décalages entre les instants d'émission des signaux de synchronisation par les différentes stations fixes et la mesure à la station mobile des décalages de réception de ces signaux. De telles mesures ne peuvent pas tre effectuées directement lors du fonctionnement habituel du réseau cellulaire et il est donc nécessaire d'effectuer préalablement une mise en oeuvre d'un procédé de pseudosynchronisation du réseau de communication selon un algorithme itératif complexe. La mise en oeuvre de ce procédé suppose donc une modification du fonctionnement du réseau lui-mme. Par ailleurs il est habituel dans un réseau de radiotéléphonie cellulaire de communiquer à la station mobile le décalage de propagation (en anglais timing advance) c'est-à-dire le décalage de temps selon lequel la station mobile doit émettre un signal destiné à une station fixe pour que ce mme signal parvienne à la station fixe correspondante dans la fentre de temps qui est allouée à la station mobile dans la station fixe. Selon l'invention, on propose un procédé de localisation d'une station mobile par un réseau cellulaire comportant des stations fixes, la station mobile étant apte à communiquer avec une unité de localisation, le procédé comportant les étapes de -mémoriser dans l'unité de localisation la position géographique des stations fixes, -collecter à la station mobile des données d'identification et de décalage de propagation correspon- dant pour au moins deux stations fixes, -transmettre les données correspondantes à l'unité de localisation, -effectuer à l'unité de localisation des estimations de distances de la station mobile par rapport aux stations fixes à partir des décalages de propagation, et -estimer à l'unité de localisation la position de la station mobile en fonction des estimations de distance et de la position géographique des stations fixes. On effectue ainsi la localisation de la station fixe sans modifier le mode opératoire du réseau cellulaire et il suffit pour mettre en oeuvre le procédé de localisation selon l'invention de prévoir l'établissement d'une communication entre la station mobile et l'unité de localisation, ce qui peut tre effectué de façon habituelle en traitant l'unité de localisation comme un poste utilisateur du réseau de communication. Selon une version avantageuse de l'invention la collecte des données d'identification et de décalage de propagation est effectuée en utilisant un canal de signaisation du réseau cellulaire. Ainsi cette collecte est effectuée sans qu'il soit nécessaire d'établir une communication préalable entre la station mobile et les stations fixes, c'est à dire sans frais pour le détenteur de la station mobile. Selon un autre aspect avantageux de l'invention, l'estimation de position de la station mobile est effectuée à partir de points d'intersection de cercles centrés sur les stations fixes et ayant des rayons représentatifs des estimations de distance. De préférence la position de la station mobile est donnée par le barycentre des points d'intersection des cercles. On obtient ainsi un positionnement d'une grande précision et un suivi précis des déplacements de la station mobile. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront à la lecture de la description qui suit d'un mode de mise en oeuvre particulier non limitatif du procédé selon l'invention en référence à la figure unique ci-jointe qui est une illustration schématique d'un réseau cellulaire permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. En référence à la figure, le réseau cellulaire comprend de façon classique une série de cellules adjacen tes 1 chacune équipée d'une station fixe 2 apte à communiquer avec une station mobile 3 se déplaçant parmi les cellules. De façon également connue en soi, la station mobile 3 est synchronisée sur la station fixe de la cellule dans laquelle elle se déplace et qui a été représentée par un trait continu épais sur la figure. A cet effet les stations fixes 2 sont reliées à des organes de gestion du réseau non représentés. Lors des déplacements de la station mobile celle-ci peut également entrer en relation sur un canal de signalisation avec les cellules adjacentes (représentées en trait mixte sur la figure) afin de préparer un transfert de communication avec la station fixe d'une cellule adjacente, ou mme entrer en relation avec des cellules plus lointaines représentées en trait mixte sur la figure. Selon l'invention, une unité de localisation 4 est associée au réseau cellulaire et comporte des moyens lui permettant d'entrer en communication avec la station mobile, par exemple en prévoyant dans l'unité de localisation un modem de communication approprié au réseau cellulaire. Selon l'invention, la position géographique des stations fixes est tout d'abord mémorisée dans l'unité de localisation. Lorsque l'on souhaite procéder à la localisation de la station mobile, que cette localisation soit effectuée à l'initiative de la station mobile pour communi- quer sa position ou à l'initiative de l'unité de localisation pour détecter la position et/ou les déplacements de la station mobile, on effectue à la station mobile une collecte des données d'identification et de décalage de propagation correspondant pour au moins deux stations fixes, c'est-à-dire que pour chacune des stations fixes concernées, la station mobile collecte l'identification de cette station fixe et le décalage de propagation entre la station mobile et cette station fixe. Les données ainsi collectées sont transmises à l'unité de localisation soit en établissant une communication traditionnelle entre la station mobile et l'unité de localisation, soit par un message court lorsque celui-ci est disponible sur le réseau cellulaire concerné. On notera à ce propos que les données transmises comprennent de préférence l'heure à laquelle ces données ont été collectées, en particulier dans le cas où l'on prévoit de collecter des données à intervalles réguliers et de les mémoriser à la station mobile pour les envoyer de façon groupée à l'unité de localisation. De préférence, on inclut également dans les données collectées une information sur le niveau de puissance selon lequel la station mobile reçoit les signaux de synchronisation de la station fixe correspondante, cette information étant généralement disponible sur un réseau pour permettre de déterminer l'instant où le rattachement de la station mobile à une cellule est basculé vers un rattachement à une cellule adjacente. Lors d'une réception à l'unité de localisation, une première sélection est de préférence effectuée pour éliminer les données faisant double emploi. C'est le cas en particulier de données relatives aux différents émetteurs d'une mme station fixe lorsque celle-ci comporte plusieurs émetteurs. Une seconde sélection est effectuée sur les valeurs des décalages de propagation pour ne retenir que les plus faibles décalages de propagation qui sont représentatifs d'une distance plus courte entre la station mobile et la station fixe correspondante. Enfin, une troisième sélection est effectuée sur le niveau de puissance lorsque celui-ci est disponible afin de ne retenir que trois ou quatre données significatives du décalage de propagation. Les décalages de propagation sont ensuite transformés en distances selon un coefficient qui peut tre soit fixe soit fonction de la cellule lorsque des informations sur les conditions de propagation relatives à une cellule ont pu tre mémorisées dans l'unité de localisation. Dans le cas du réseau cellulaire GSM le décalage de propagation est un nombre entier variant de 0 à 63. Pour une valeur nulle du décalage de propagation, il a été constaté que la distance approximative est comprise entre 0 et 500 mètres, tandis que pour une valeur 1 la distance est approximativement comprise entre 500 et 1000 mètres. L'estimation de distance ainsi obtenue est illustrée sur la figure par des cercles en trait mixte centrés sur les stations fixes correspondantes. On notera qu'il est possible de prendre comme estimation de la distance soit la valeur minimale, soit la valeur maximale, soit une valeur moyenne, soit encore une valeur qui varie en prenant en compte un historique des positions successives de la station mobile telles que mémorisées par le serveur. Par exemple lorsque des relevés successifs montrent que le décalage de propagation passe de 0 à 1, on peut retenir la valeur minimale, soit 500 mètres, comme estimation de distance au moment de changement de décalage de propagation, puis faire évoluer cette valeur selon des lois statistiques en fonction de la direction de déplacement de la station mobile jusqu'à un nouveau changement du décalage de propagation. A cet effet on peut également inclure dans la station mobile un accéléromètre, ou un gyroscope. Après estimation des distances, la position de la station mobile est estimée de préférence en calculant le barycentre des points d'intersection 5 correspondant à la zone de recouvrement commune aux différents cercles. On peut également déterminer la position de la station mobile par plusieurs calculs. Par exemple dans le cas de quatre données, on peut tout d'abord calculer les barycentres intermédiaires des points pris deux à deux puis calculer le barycentre des barycentres intermédiaires. La position géographique de la station mobile est ensuite déterminée en utilisant les coordonnées géographiques des stations fixes mémorisées dans l'unité de localisation. On peut alors effectuer une imagerie de la position de la station mobile en superposant la position calculée de la station mobile avec une image cartographique de la région considérée. A partir d'un premier calcul de position par l'unité de localisation on peut également prévoir un dialogue entre l'unité de localisation et la station mobile pour commander par l'unité de localisation la collecte de données relatives à une station fixe déterminée par l'unité de localisation, par exemple en faisant collecter par la station mobile des données relatives à une station fixe adjacente non consultée précédemment par la station mobile. Dans le cas d'une station mobile équipée d'un accéléromètre ou d'un gyroscope donnant l'indication que la station mobile est à l'arrt on peut prévoir d'effectuer plusieurs estimations de la position de la station mobile en faisant varier les stations fixes consultées et effectuer une moyenne entre les différentes estimations. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des variantes de réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications. En particulier, bien qu'une position précise soit de préférence déterminée en utilisant des données relatives à trois ou quatres stations fixes, on peut dans certaines circonstances tre amenés à faire une première évaluation en limitant les données à deux bases fixes voire mme en utilisant simplement de façon traditionnelle le positionnement relevé par le rattachement de la station mobile à l'une des bases fixes. Bien que dans le mode de mise en oeuvre illustré, une cellule ait été représentée sous forme hexagonale entourée de six cellules adjacentes, le nombre de cellules interrogées pour recueillir le décalage de temps dépendra bien entendu de la taille de chaque cellule et de la distance à laquelle se trouvent les cellules adjacentes par rapport à la station mobile. Bien que le procédé ait été illustré en relation avec une seule unité de localisation, on peut prévoir différentes unités de localisation associées au réseau pour couvrir différentes régions. On peut également intégrer l'unité de localisation au réseau lui-mme. Outre les données énumérées ci-dessus pour la sélection des données servant à la localisation de la station mobile on pourra également utiliser d'autres données disponibles sur le réseau, par exemple le niveau de qualité du signal. REVENDICATIONS 1. Procédé de localisation d'une station mobile (3) par un réseau cellulaire comportant des stations fixes (2) et associé à une unité de localisation de traitement (4), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de -mémoriser dans l'unité de localisation la position géographique des stations fixes, -collecter à la station mobile des données d'identification et de décalage de propagation correspondant pour au moins deux stations fixes, -transmettre les données correspondantes à l'unité de localisation, -effectuer à l'unité de localisation des estimations de distances de la station mobile par rapport aux stations fixes à partir des décalages de propagation, -estimer à l'unité de localisation la position de la station mobile en fonction des estimations de distance et de la position géographique des stations fixes. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la collecte des données d'identification et de décalage de propagation est effectuée en utilisant un canal de signalisation du réseau cellulaire. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la reven- dication 2, caractérisé en ce que l'estimation de position de la station mobile est effectuée à partir de points d'intersection de cercles centrés sur les stations fixes et ayant des rayons égaux aux estimations de distance. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'estimation de position de la station mobile est donnée par le barycentre des points d'intersection des cercles. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins une donnée disponible sur le réseau, notamment une donnée relative à un niveau de puissance ou à un niveau de qualité d'un signal reçu par la station mobile à partir de chaque station fixe est collecté et transmis en mme temps que les données d'identification et de décalage de propagation. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce qu'une sélection des données transmises est effectuée en fonction de l'une d'entre elles avant d'effectuer les estimations de distance. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte en outre l'étape de commander par l'unité de localisation la collecte de données relatives à une station fixe déterminée par l'unité de localisation. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes de détecter si la station mobile est à l'arrt, d'effectuer plusieurs estimations de position de la station mobile, et de calculer une moyenne entre les différentes estimations. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'estimation des distances varie en fonction d'une estimation des distances précédemment effectuée.