Brevet FR3068141A1 — publié le 20181228

GEOLOCALISATION SANS GPS PAR UN TRACEUR MIXTE WIFI ET LPWAN La présente invention est relative à la géolocalisation de biens ou de 5 personnes. DOMAINE TECHNIQUE GÉNÉRAL ET ART ANTÉRIEUR Les traceurs permettant de géo-localiser avec précision des biens ou des personnes sont généralement composés de deux parties fonctionnelles : - un module « GPS » qui permet au dispositif de calculer sa position 10 (exprimée en coordonnées de latitude et de longitude - coordonnées GPS) ; - un module de communication (modem « WAN ») qui permet au traceur de transmettre sa position à travers un réseau sans-fil opéré (GSM, 3G, 4G, ...). Ils comportent en outre habituellement un troisième élément actif : un 15 microcontrôleur qui gère ces deux modules et le cas échéant d'autres fonctionnalités. Cette implémentation basée sur l'utilisation d'un module GPS présente plusieurs inconvénients. En particulier, elle est onéreuse : les modules GPS sont généralement 20 d'un coût conséquent ; en outre, le coût global du traceur est d'autant plus important que celui-ci doit également comporter une antenne GPS associée au module GPS. Par ailleurs une telle implémentation de traceur est encombrante : ceci du fait de sa structure comprenant un module GPS et une antenne GPS, 25 la taille de cette dernière devant être suffisante pour assurer une bonne réception des signaux satellites. En outre, l'utilisation d'un module GPS augmente la consommation en énergie du traceur, d'autant qu'au démarrage du module après une veille prolongée (« cold start »), plusieurs minutes de fonctionnement peuvent 30 être nécessaires à obtenir la géolocalisation (« time to fix »), de sorte que les traceurs GPS souffrent souvent d'une faible autonomie. 2 Egalement encore, une telle implémentation de traceur a l'inconvénient de ne fonctionner qu'en extérieur. L'antenne du GPS doit en effet être dirigée vers le ciel, sans que sa fenêtre de réception ne soit obstruée. Enfin, l'utilisation de modems WAN conçus pour la téléphonie mobile ( 2G, 3G, 4G LTE, ...) implique une consommation d'énergie importante. On connait par ailleurs déjà, notamment pour les systèmes de géolocalisation utilisés sur les téléphones portables, des techniques géolocalisation s'appuyant sur la détection des points d'accès WiFi visibles 10 par un téléphone portable et le cas échéant sur le niveau de puissance que ledit téléphone détecte pour lesdits point d'accès. Les informations sur les points d'accès visibles par ledit téléphone portable et le cas échéant sur les niveaux de puissance relevés pour ceux-ci sont collectées par une application logicielle dudit téléphone, qui interroge 15 - via une connexion internet établie à partir dudit du téléphone - une base de données à distance pour que celle-ci lui donne en retour des coordonnées de géolocalisation. Enfin, on connait également déjà de nombreuses autres solutions de géolocalisation basées sur la triangulation des bornes du réseau « WAN » 20 Ou « LPWAN » (LPWAN ou « Low Power Wide Area Network » selona terminologie anglo-saxonne), par exemple la localisation LBS basée sur la triangulation des stations LoRa visibles du terminal. Ces solutions ne permettent pas de disposer d'une géolocalisation précise, celle-ci étant généralement connue avec un niveau d'incertitude de 25 plusieurs centaines de mètres. PRÉSENTATION GÉNÉRALE DE L'INVENTION Un but général de l'invention est de proposer une solution permettant un suivi de la localisation de biens ou de personnes qui ne présentent pas 30 les inconvénients des techniques antérieures. 3 L'invention propose quant à elle un procédé de géolocalisation d'un bien ou d'une personne dans lequel un traceur associé audit bien ou à ladite personne met en oeuvre les étapes suivantes : a) détection de réseaux WiFi et de leurs points d'accès se trouvant à 5 sa portée, b) collecte de données brutes relatives à au moins réseau WiFi détecté et à au moins un point d'accès par lequel ledit réseau est rendu visible audit traceur,c) transmission des données brutes collectées, à un serveur de résolution à distance, via une communication par réseau LPWAN établie à 10 partir du traceur, d) traitement de ces données brutes par le serveur de résolution à distance, afin de fournir une information de localisation. Typiquement, le réseau LPWAN est un réseau de technologie LoRaWan. Il peut également être un réseau de technologie SigFox. 15 En variante, il peut être un réseau de technologie Zigbee. En variante encore, le réseau LPWAN peut être un réseau LTE-m. Il peut en outre être un réseau narrowband-IOT. Les technologies LPWAN en commun de permettre d'utiliser des modems peu encombrants, de faible coût et de de forte autonomie. 20 La solution proposée permet donc une structure de capteur particulièrement simple avec un faible encombrement, un faible coût et une consommation énergétique limitée. Le traceur peut en outre n'utiliser une connexion par un réseau LPWAN qu'a titre secondaire et ne transmettre les données brutes de 25 localisation WiFi par le biais d'une telle connexion secondaire que lorsqu'une transmission par des réseaux Wifi (réseaux publics notamment) n'est pas disponible. A cet effet, le traceur vérifie la possibilité d'une transmission au serveur de résolution à distance par l'intermédiaire d'un réseau WiFi auquel 30 il parvient à se connecter et, à défaut, déclenche une transmission par réseau LPWAN. L'invention propose également un traceur dont le microcontrôleur est apte à mettre en oeuvre les étapes a) à c) et un système de géolocalisation 4 comportant un serveur de résolution adapté à la mise en oeuvre de l'étape d). PRÉSENTATION DES FIGURES 5 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des figures annexées sur lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique illustrant l'architecture intervenant dans un exemple de mise en oeuvre de l'invention ; - les figures 2a et 2b illustrent deux modes de réalisation possible pour des traceurs conformes à l'invention ; - la figure 3 illustre différentes étapes susceptibles d'être mises en oeuvre par un traceur conforme à un mode de réalisation l'invention. DESCRIPTION D'UN OU PLUSIEURS MODES DE MISE EN OEUVRE ET DE RÉALISATION Sur la figure 1, on a illustré un traceur de géolocalisation 1, différents points d'accès Wi-Fi 2a dans la zone de réception ZR dudit traceur 1 (périmètre schématiquement délimité par des traits pointillés) et une pluralité de serveurs 3b et 3c qui interviennent dans la chaine de transmission et de traitement des données (requêtes R) transmises par le traceur 1. Structure du traceur Le traceur 1 comporte pour l'essentiel : une unité de traitement un émetteur/récepteur WiFi lui permettant d'écouter l'environnement Wi-Fi autour de lui (et le cas échéant également de communiquer en Wi-Fi), 5 un modem de communication selon les technologies de réseau sans fil choisies dans le groupe comprenant les technologies. Notamment, un but de l'invention est de proposer une solution permettant un suivi de la localisation de biens ou de personnes au moyen 5 de traceurs qui soient particulièrement peu encombrants, d'un très faible coût et d'une grande autonomie. Deux exemples d'architectures particulièrement simples possibles pour le traceur 1 sont illustrés sur les figures 2a et 2b. Dans ces exemples, le traceur 1 comporte un microcontrôleur la, un module Wifi lb associé à 10 une antenne, et un module émetteur/récepteur lc associé à une antenne. L'émetteur/récepteur lc permet des communications sous technologies LPWAN. Les technologies LoRa, SigFox, Zigbee, LTE-m ou narrowbandIOTLPWAN ont en particulier été chacune identifiée comme consituant un 15 mode de mise en oeuvre possible avantageux. Le microcontrôleur la et les modules émetteur/récepteur lb associé à une antenne ainsi qu'une alimentation le. L'alimentation le peut être assurée par une ou plusieurs piles non rechargeables montées en série (piles P1 sur la figure 2a). 20 L'alimentation le peut également être rechargeable (pile P2 rechargeable alimentée par un chargeur C dans l'exemple de la figure 2b). Egalement, un étage de régulation ld peut être prévu pour protéger le microcontrôleur la et le module émetteur/récepteur lb. Cet étage est alors interposé entre d'une part les éléments actifs que constituent ledit 25 microcontrôleur la et ledit module lb et d'autre part le reste du circuit d'alimentation lc (piles P1 en série dans le cas de la figure 2a ou pile P2 et son chargeur C dans le cas de la figure 2b). Cet étage de régulation ld permet d'écrêter la tension appliquée en entrée du microcontrôleur la et du module lb lorsque la tension 30 d'alimentation est susceptible de dépasser la tension maximale supportée par le microcontrôleur la et le module émetteur/récepteur lb. L'électronique du traceur 1 est par exemple montée sur un support souple ou rigide (étiquette, support rigide, etc.) ou dans un boîtier de petites 6 dimensions, ce qui permet de l'intégrer facilement à tout objet dont on souhaiterait pouvoir suivre la localisation (sacs de voyage, vêtements, colliers pour animal, etc.). Egalement, il peut se présenter sous la forme d'un patch adapté pour être collé à la peau d'un individu. 5 Points d'accès Les points d'accès WiFi 2a sont tous ceux qui sont visibles par le traceur de suivi et pour lesquelles le traceur 1 peut récupérer des données brutes relatives à l'environnement WiFi du traceur 1 (données dites 10 « primitives de géolocalisation »)et le cas échéant d'autres données complémentaires. Ces ponts d'accès sont typiquement des bornes WiFi d'hôtels, de cafés, de lieux publics (gares, aéroports, musées, etc...), bornes WiFi de particuliers, d'entreprises, etc... 15 Serveurs Sur la figure 1, le traceur 1 transmet les données brutes de géolocalisation WiFi à un serveur 3a à distance qui peut traiter les données lui-même ou interroger un serveur 3b de résolution. 20 La transmission est commandée par le microcontrôleur la. Celui-ci peut être programmé pour émettre les données via le module lc lorsque cela est possible. En variante, il peut transmettre les données à titre principal via le module WiFi lb et ne déclencher une transmission par le module lc que 25 lorsque cela la transmission via le module lb n'est pas possible. Le serveur 3b est quant à lui un serveur de résolution apte fournir une information de localisation à partir des données brutes sur un environnement WiFi. Il traite les données brutes reçues du serveur 3a, c'est-à-dire les 30 données collectées par le traceur 1 sur les réseaux Wi-Fi visibles dans son environnement, et retourne audit serveur 3a une information de localisation (coordonnées de latitude ou longitude (système géodésique WGS 84, couramment utilisé, notamment par le système GPS)). 7 Données brutes d'environnement - primitives de localisation Les données brutes d'environnement collectées par le traceur 1 - ou primitives de la localisation - sont issues des points d'accès Wi-Fi 2a les plus 5 visibles dudit traceur 1 (point d'accès pour lesquels ledit traceur 1 reçoit un signal WiFi avec le meilleur niveau de signal). Ces points d'accès peuvent être sélectionnés par le microcontrôleur la du traceur 1 par comparaison à un seuil, ou encore en sélectionnant les N points d'accès WiFi les plus visibles par ledit traceur (ou N est un entier 10 supérieur ou égal à 1. De ces points d'accès, tout ou partie des informations suivantes sont collectées : - Nom du réseau diffusé par le point accès (SSID), - Identifiant du point d'accès (BSSID), 15 - Niveau de puissance du signal reçu, en dBm (RSSI). Par exemple, avec les données de 3 points d'accès, les données brutes collectées par le capteur seront des données alphanumériques reprenant ces trois types d'information pour chacun des trois points. 20 Point Acces 1 SSID Point Acces 1 BSSID Point Acces 1 RSSI Point Acces 2 SSID Point Acces 2 BSSID Point Acces 2 RSSI Point Acces 3 SSID Point Acces 3 BSSID Point Acces 3 RSSI Des implémentations avec un nombre différents de points d'accès sont également possibles, la collecte d'informations sur un seul point 25 d'accès permettant en elle-même de fournir une information de localisation. La multiplication des points d'accès et des informations collectées permet une triangulation et ainsi une meilleure précision sur la localisation. 30 8 Fonctionnement interne du traceur de suivi (Figure 3) Le microcontrôleur lb alterne entre un état de veille profonde (AO), lui permettant d'économiser l'alimentation du traceur, et un état de réveil dans lequel il effectue une tentative de transmission de données. 5 Par exemple, sur un cycle d'une heure, il peut être en veille pendant 59' et 55 secondes à un niveau de consommation énergétique très faible, et se réveiller 5 secondes pour effectuer ses tâches. Une fois réveillé, le microcontrôleur lb effectue une séquence de tâches du type de celles illustrées sur la figure 3. 10 Notamment : il écoute son environnement WiFi et détecte les points d'accès (étape Al), il mémorise (étape A2) la liste de l'ensemble des points d'accès WiFi environnants visibles par le récepteur Wi-Fi. 15 Les différents points d'accès peuvent être identifiés par leur BSSID (identifiant de station), et le cas échéant par leur SSID (identifiant de réseau), le microcontrôleur la pouvant également mémoriser le niveau (RSSI) du signal qu'il reçoit de ces réseaux. Le microcontrôleur la compare alors la première liste (celle de 20 l'ensemble des points d'accès observés) à celle du dernier cycle ayant permis une localisation (étape A3). Lorsqu'il y a des points d'accès en commun, le microcontrôleur la considère que le traceur 1 ne s'est pas déplacé significativement et se remet en veille (étape A4) jusqu'au prochain cycle. 25 Dans le cas contraire (A5 et A6), le microcontrôleur la se connecte à Internet à travers sa connexion LPWAN (1c). Le microcontrôleur la transmet une requête incluant les données brutes au serveur 3a (étape A6). Ledit serveur 3a transmet le cas échéant lesdites données brutes au serveur de résolution 3b. 30 D'autres variantes de mise en oeuvre sont bien entendu possibles. Notamment, le microcontrôleur la transmet les données à titre principal via le module WiFi lb (Etapes A7 et A8) et ne déclencher une transmission par 9 le module lc que lorsque cela la transmission via le module lb n'est pas possible. Lorsqu'un message est transmis, soit via le réseau WiFi, soit via le module lc, la liste des points d'accès WiFi visibles par le traceur 1 est 5 mémorisée (étape A9). Traitement réalisé par le serveur de résolution Le serveur de résolution 3b reçoit les données brutes primitives sous encodées sous un format JSON de la façon suivante (cas de trois points 10 d'accès) : f [ "SSID":"Network 1, 15 "BSSID":"A8:34 62:C3:C2:07, "RSSI".-50 "S'SiD':"Network 2, 20 'BSSID":"7B:3A:2C.2 7D:F8", -Rssr,-51 "SSID":"Network 3", 25 "BSSID"EC:42:A3:D7:01:79", "RSSI":-55 30 La requête à cette API est effectuée en HTTP ou HTTPS, le serveur 3b retourne alors les informations au serveur 3a dans une réponse HTTPS. D'autres protocoles de transport Internet que HTTP/HTTPS sont utilisables. 10 Lorsque le serveur a pu résoudre avec succès l'environnement Wi-Fi en coordonnées GPS, la réponse contient généralement : - la latitude estimée, - la longitude estimée, 5 - la précision (en mètres), - l'adresse postale si les coordonnées GPS ont également pu être résolues en adresse postale. Divers 10 Liste de réseaux Wi-Fi autorisés Le traceur 1 peut être muni par programmation d'une liste de réseaux Wi-Fi autorisés auxquels il se connectera s'ils sont visibles, afin d'émettre les données préférentiellement à travers la connexion Wi-Fi (lb) au lieu 15 d'utiliser la connexion LPWAN (1c). A ce titre, le module peut être munis d'identifiants permettant de se connecter à certains réseaux fermés qu'il détecterait dans son environnement. 20 Détection de mouvement ou détection de sédentarité : En cas de succès d'émission de l'information de localisation, le traceur 1 peut enregistrer tout ou partie des réseaux WiFi visibles jusqu'au prochain cycle. Lorsque le nouveau cycle intervient, le traceur 1 récupère à nouveau la liste des réseau environnants, et la compare à la liste précédente pour 25 savoir si le traceur a bougé ou non : si un ou plusieurs réseaux sont identiques entre les deux listes, le traceur n'a pas bougé ou a bougé d'une distance faible ( REVENDICATIONS1. Procédé de géolocalisation d'un bien ou d'une personne dans lequel un traceur associé audit bien ou à ladite personne met en oeuvre les étapes suivantes : a) détection de réseaux WiFi et de leurs points d'accès se trouvant à sa portée, b) collecte de données brutes relatives à au moins réseau WiFi détecté et à au moins un point d'accès par lequel ledit réseau est rendu visible audit traceur, c) transmission des données brutes collectées à un serveur de résolution à distance, via une communication par réseau LPWAN établie à partir du traceur, d) traitement de ces données brutes par le serveur de résolution à distance, afin de fournir une information de localisation. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le réseau LPWAN est un réseau LoRaWan. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le réseau LPWAN est un réseau SigFox. 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le réseau LPWAN est un réseau Zigbee. 5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le réseau LPWAN est un réseau LTE-m. 6. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le réseau LPWAN est un réseau narrowband-IOT. 14 7. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le traceur vérifie la possibilité d'une transmission au serveur de résolution à distance par l'intermédiaire d'un réseau WiFi auquel il parvient à se connecter et dans lequel, à défaut, le traceur déclenche une transmission par 5 réseau LPWAN. 8. Procédé selon la revendication 1, dans lequel des données brutes comprennent un identifiant de point d'accès (BSSID) et/ou un nom de réseau (SSID) et/ou un niveau de puissance du signal reçu (RSSI). 10 9. Traceur de géolocalisation de biens ou de personnes comportant un microcontrôleur, un module émetteur/récepteur WiFi, une alimentation, dans lequel le microcontrôleur est apte à mettre en oeuvre les étapes a) à c) d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 6, ledit traceur de localisation comportant un module 15 émetteur/récepteur de technologie LPWAN. . 10. Traceur selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins un capteur de mesure de grandeurs physiques externes. 11. Système de géolocalisation de biens ou services comportant au 20 moins un traceur selon la revendication 9 ou la revendication 10 et serveur de résolution adapté pour mettre en oeuvre l'étape d) d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 8. 25