Brevet FR2899422A1 — publié le 20071005

Domaine de la présente invention La présente invention concerne un procédé de localisation d'un mobile et une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé. Etat de la technique Il existe différents systèmes de localisation tels que le GPS indépendamment des systèmes de téléphone mobile. Il existe également des GPS intégrés dans les téléphones mobiles. Mais ces systèmes de localisation ont l'inconvénient de ne pas toujours être utilisables dans un environnement urbain à cause des défauts de réception. But de la présente invention La présente invention a pour but de développer des moyens de localisation d'un mobile avec une précision de quelques centaines de mètres, utilisables par tous les mobiles de la seconde génération et au-delà, ne nécessitant pas de module GPS intégré au mobile et permettant d'avoir des informations de position, locales, à l'initiative du titulaire du mobile pour disposer notamment des services de localisation à l'approche d'un lieu d'intérêt ou à l'intérieur de celui-ci, dans un magasin, ou dans des situations plus larges telles que sur une autoroute. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, la présente invention concerne un procédé de lo- calisation d'un mobile caractérisé en ce qu' - on prend le signal de description de l'environnement cellulaire du mobile à l'endroit où se trouve le mobile, -on extrait l'avance de temps et l'identité de la cellule, du signal de des- cription des stations de base de chaque cellule et qui sont contenues dans les signaux de l'environnement reçus par le mobile, - on calcule la position du mobile par rapport à la position connue des stations de base et on définit sa position géographique. Le mobile utilisant ce service de localisation contient un 30 programme chargé à l'initiative du propriétaire du mobile pour disposer des services liés à sa localisation, par exemple : - à l'approche d'une gare affichage automatique des quais des trains, - dans un quartier de magasins, affichage des soldes, - sur autoroute, affichage des bouchons ou des accidents, 35 - obtention de prévisions météo personnalisées par le lieu. Ce procédé de localisation peut être appliqué par des fournisseurs de services privés qui ne sont pas nécessairement les opéra- teurs GSM disposant de leurs cartes des stations de base (BTS ou UTRAN en 3G) et des cellules qu'elles couvrent. Ce service de localisation est personnalisé car il ne concerne que le mobile ayant demandé l'information de localisation. Ce principe est différent de services tels que les services de diffusion dans une cellule car pour ce service toutes les personnes dans un certain voisinage reçoivent la même information alors que selon l'invention il s'agit d'informations spécifiques. Suivant une caractéristique avantageuse, le mobile transmet les signaux de l'environnement à un centre de service pour calculer sa position par rapport à la position connue des stations de base et le centre de services transmet en retour la position géographique au mobile, accompagnée d'informations relatives à l'environnement de la position du mobile. 15 Alors que de façon générale le procédé de l'invention sert en premier lieu à établir une carte des stations de base, notamment autour d'un point d'intérêt tel qu'une gare, un lieu touristique ou autres, pour utiliser ensuite ces informations de position des stations de base pour cal-culer la position d'un mobile par rapport à ces stations de base et définir 20 sa position par exemple par rapport à un point d'intérêt ou de repère. Le mobile utilisateur des services de localisation comporte de préférence seulement un programme pour envoyer les informations d'environnement, c'est-à-dire le signal de l'environnement CCED vers le centre de service qui effectue les calculs de positionnement en s'appuyant 25 sur la cartographie des stations de base et des cellules à proximité du point remarquable près duquel se trouve le mobile demandeur. La cartographie des stations et des cellules est établie soit par le gestionnaire de ce centre de service soit que les informations lui sont fournies par les réseaux de téléphones mobiles. 30 Ensuite, après avoir calculé la position du mobile demandeur, il renvoie l'information au mobile demandeur. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le centre de service transmet au mobile l'information géographique de sa position accompagnée d'informations relatives à l'environnement de la position du 35 mobile. Comme déjà indiqué, le procédé de localisation utilise une cartographie des stations de base de différents réseaux notamment à proximité des lieux d'intérêt, près desquels un mobile peut avoir besoin d'informations de position ou relatives aux services ou éléments d'intérêt. Pour cela, on effectue le relevé des stations de base situées autour des points d'intérêt, notamment dans un site urbain et on déter-mine la position du mobile par rapport à un point d'intérêt. Ce relevé des stations de base est particulièrement simple à mettre en oeuvre à partir d'un véhicule transportant un équipement simplifié composé d'un modem GSM, d'un GPS et d'un ordinateur portable. L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé, cette installation étant caractérisée en ce qu'elle comprend : - un centre de service dans lequel est enregistré la cartographie des stations de base d'au moins un réseau de téléphones mobiles, - un calculateur, - des moyens d'accès au réseau, les mobiles associés à ce service de localisation comportant un programme de transmission des avances de temps contenues dans les signaux de description de l'environnement cellulaire qu'ils reçoivent, le centre de service recevant ces informations des abonnés à un service 20 utilisant la localisation pour - extraire de chaque transmission, l'avances de temps et l'identité de la station de base qui définit cette cellule, - calculer la localisation du mobile demandeur et retourner l'information relative du service vers le mobile Demandeur. 25 Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation de l'invention représentés dans les dessins annexés dans lesquels, - la figure 1 est un schéma d'implantation de stations de base et de 30 cellules couvertes par les stations de base permettant d'expliquer le procédé selon l'invention, - la figure 2 est un schéma montrant un équipement mobile avec GPS pour relever les différentes stations de base. Description d'un mode de réalisation 35 Selon la figure 1, l'invention concerne un procédé de localisation d'un mobile M qui permet de le situer par rapport à son environnement pour se repérer facilement même dans des conditions difficiles comme par exemple un environnement urbain, à l'intérieur de bâtiments. Le mobile M est équipé d'un programme de communication lui permettant d'accéder au service de localisation d'un centre de servi-ces CS par l'intermédiaire de son réseau. Ce programme de communication contenu dans le mobile M est, par exemple, un programme particulier connu sous la dénomination de Applets , écrit dans le langage Java. De tels programmes donnent des fonctions supplémentaires aux mobiles. Le mobile M se trouve dans un environnement dans lequel se chevauchent des cellules de plusieurs réseaux de téléphones mobiles. Ces cellules sont couvertes chacune par une station de base SB1, SB2, SB3, SBi. Ces différentes stations de base appartiennent à des réseaux identiques ou différents. Chaque station de base émet un signal de description de la cellule. A partir de ce signal de description, le mobile élabore un signal de description de l'environnement CCED propre à chaque cellule et se composant de quatorze informations connues sous leurs dénominations suivantes : MCC, MNC, LAC, CI, BSIC, BCCH Freq., RxLev, RxLev Full, RxLev Sub, RxQual, RxQual Full, RxQual Sub, Idle TS, TA. Parmi celles-ci, il y a les informations MCC, MNC, LAC et CI identifiant la cellule et qui contiennent les codes suivants : - MCC = code du pays du mobile, par exemple 208 pour la France, - MNC = code du réseau du mobile, ce code identifie un réseau de mobiles, par exemple le code 20 est celui du réseau Bouygues, - LAC = code de la zone de situation (Location Area), il s'agit d'un code à quatre chiffres, - CI= code d'identité de la cellule, il s'agit par exemple d'un code à quatre chiffres. Outre ces informations et celles non décrites car ne concernant pas directement l'objet de l'invention, le signal de description de l'environnement de la cellule contient également l'information TA. Cette information est appelée l'avance de temps ; elle représente la distance du mobile à la station de base. Le mobile M reçoit non seulement le signal émis par la station de base SB1 de son réseau mais également d'autres signaux venant d'autres stations de base SBi de son réseau ou d'autres réseaux de télé- phones mobiles. Le mobile M reçoit ainsi en général, jusqu'à six à sept signaux des stations de base SBi les plus proches. Le mobile M calcule les signaux d'environnement CCED de toutes les stations de base voisines et les transmet vers le centre de servi- ces CS qui extrait de ces signaux l'avance de temps TA de chaque station de base SBi pour calculer la position du mobile par rapport à ces stations de base et par suite, la position géographique (IG) du mobile, c'est-à-dire la longitude et la latitude du mobile. Pour cela, le centre de services CS calcule la meilleure estimation connaissant la position des stations de base SBi dont le mobile M lui a transmis les signaux d'environnement. Cette estimation de la meilleure position consiste à résoudre une équation algébrique. Bien que trois stations de base SB1-SB3 seulement soient représentées à la figure, le nombre de station de base dont le mobile M peut recevoir le signal d'environnement CCED est, en général, plus important ; cela est nécessaire pour améliorer la précision de la localisation du mobile M. En effet, compte tenu de l'imprécision de l'information TA, 15 la localisation sera d'autant meilleure qu'il y aura un nombre N de stations de base reçues par le mobile M. Cette précision est de l'ordre de 550 (en mètres). JN-1 Cela correspond en pratique à une précision d'environ 200 20 mètres pour sept stations de base. Bien que connaissant la position géographique des stations de base SBi, le centre de services CS puisse calculer la position géographique IG du mobile M (longitude et latitude), il est préférable sur un plan pratique de positionner le mobile M par rapport à un point d'intérêt ou 25 point remarquable PR tel qu'un monument situé à proximité. Réciproquement, ce procédé de localisation peut servir au mobile M à trouver un point d'intérêt PR ou se repérer par exemple dans un lieu public tel qu'une gare pour trouver le quai d'un train, un magasin, dans un quartier de magasins ou encore sur autoroutes avec l'affichage des bouchons et des acci- 30 dents. Un autre service pourrait être celui de prévisions météorologiques personnalisées, c'est-à-dire liées au lieu où se trouve le mobile M. La figure 2 montre un équipement mobile avec GPS servant à relever les distances TA mesurées vers les différentes stations visibles. On voit ainsi que la station de base dont la position est estimée corres- 35 pond à trois cellules (zone trisectorielle). En effet, la localisation du mobile M par le centre de servi-ces CS suppose la connaissance de points de repère, c'est-à-dire des stations de base SBi dans l'environnement du mobile M. Pour cela, par un travail préalable, on établit la cartographie des stations de base SBi et, en particulier, les stations de base entourant des points d'intérêt PR. Cette cartographie peut se faire en combinant la cartographie des stations de base de plusieurs réseaux de téléphone mobile. Une autre solution consiste à faire préalablement le relevé des stations de base dans l'environnement de points d'intérêt PR. Un tel relevé peut remplacer la connaissance de la cartographie des stations de base. Il est simple à mettre en oeuvre à partir d'un véhicule et d'un équipement simplifié composé d'un modem GSM, d'un GPS et d'un ordinateur portable. Par triangulation à partir de la direction du signal émis par une station de base et connaissant la position géographique de l'équipement qui effectue le relevé, on peut calculer la position géographique de la station de base. En renouvelant cette opération plusieurs fois dans l'environnement d'un point d'intérêt PR, on peut ainsi cartographier les principales stations de base entourant ce point d'intérêt PR.20 REVENDICATIONS 1 ) Procédé de localisation d'un mobile, caractérisé en ce qu' - on prend le signal de description de l'environnement cellulaire du mo-5 bile (CCED) à l'endroit où se trouve le mobile (M), - on extrait l'avance de temps (TA) et l'identité de la cellule (MCC, MNC, LAC, CI) du signal de description (CCED) des stations de base de chaque cellule et qui sont contenues dans les signaux de l'environnement (CCED) reçus par le mobile (M), 10 - on calcule la position du mobile par rapport à la position connue des stations de base et on définit sa position géographique (IG). 2 ) Procédé de localisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que 15 - le mobile (M) transmet les signaux de l'environnement (CCED) à un centre de service pour calculer sa position par rapport à la position connue des stations de base (SBi) et - le centre de services (CS) calcule la position géographique du mobile et lui transmet des informations en retour. 20 3 ) Procédé de localisation selon la revendication 2, caractérisé en ce que le centre de service (CS) transmet au mobile (M), l'information géographique (IG) de sa position accompagnée d'informations relatives à 25 l'environnement de la position du mobile (M). 4 ) Procédé de localisation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on effectue le relevé des stations de base (SBi) situées autour de points 30 d'intérêt (PR), notamment dans un site urbain et on détermine la position du mobile par rapport à un tel point d'intérêt. 5 ) Installation de localisation à l'aide d'un mobile pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 4, 35 caractérisée en ce qu' elle comprend : - un centre de service (CS) dans lequel est enregistrée la cartographie des stations de base (SBi) d'au moins un réseau de téléphones mobiles, 30 - un calculateur, - des moyens d'accès au réseau, les mobiles (M) associés à ce service de localisation ayant un programme de transmission des avances de temps (TA) contenues dans les signaux de description de l'environnement cellulaire (CCED) qu'ils reçoivent, le centre de service (CS) recevant ces informations des abonnés à un service utilisant la localisation pour - extraire de chaque transmission, l'avances de temps (TA) et l'identité de la station de base qui définit cette cellule, -calculer la localisation du mobile demandeur (M) et - retourner l'information relative au service vers le mobile demandeur (M). 6 ) Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le centre serveur effectue le calcul de position par recherche du point le plus proche de N cercles, ce qui se réduit à la recherche d'un point minimisant la somme des carrés des distances à N cercles. 7 ) Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que les relevés des positions de station de base se font par utilisation d'un système mobile comportant : un modem GSM, un GPS et un ordinateur portable. 8 ) Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le mobile peut être tout type GSM 2G, 2.5G ou 3G à condition qu'il puisse charger et exécuter des programmes embarqués standards. 9 ) Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que la transmission des mesures peut être faite par GPRS ou par SMS. 35 10 ) Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que les mobiles contiennent des programmes particuliers (Applets écrits dans le langage Java).