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geolocation

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geolocation Powered By Docstoc
					Géo-positionnement et Systèmes
d’information géographique



 M’bène FALL
 mbenef@yahoo.fr




               Master2 Génie Informatique
                       2004-2005            1
      Sommaire
   Motivations

   Les technologies de positionnement
                GPS

                Glonass

                Galileo

                Egnos

                GSM




   formats de récupération des données

   Les applications de géo-positionnement et retombées économiques

   Conclusion


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Motivations

Besoin de permanent connaître une heure, une position.




 Multiplication des applications dépendantes de notre
                      localisation.




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    Les technologies de positionnement

   GPS : Global Positioning System

Historique

Composition du GPS




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    Historique du GPS

 1965 : Premier concept GPS par le DoD des USA
 1972: étude de faisabilité

 1978 : premier tir satellite GPS.

 1983 : Signaux GPS accessible aux civils.

 1990 : Précision dégradé.

 1994 : GPS déclaré opérationnel.

 2000 : Les restrictions d’accès sont supprimées.

 2004 : accord final pour interopérabilité technique et
complémentarité du GPS avec Galileo futur système
européen


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     Composition du GPS

   Segment spatial:   24 satellites NAVSTAR sur 6 orbites
                        - altitude de 20184 Km
                        - 12 h révolution terrestre
                        - horloge atomique




   Segment de contrôle:     5 stations américaines au sol.




   Segment utilisateur:    ensemble des utilisateurs.



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Fonctionnement du GPS




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      Codage et Fréquence
   Fréquence de communication :
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     Segment de contrôle
                                                                   L2 1227 MHz en BPSK
                2275 MHz
                                                                   L1 1575 MHz en QPSK.

                             1783 MHz


   Codage de l’information (segment utilisateur) :

Code C/A                    Ou exclusif
      Données                                         Modulation BPSK ou QPSK
Code P                      Ou exclusif

   Chaque satellite a son propre code C/A (coarse acquisition ) et code P
   (protected).
         source: Baptiste             Master2 Génie Informatique
         Burles                               2004-2005                                    8
     GPS conclusion

   Utilisation gratuite mais pas de garantie de fonctionnement


   Signal non accessible dans environnement fermé


   Couverture non intégrale de la planète


   Possibilité de services à valeur ajoutée payants.


Nouveaux signaux prévu avec les nouvelles génération de satellites
(M-code, nouveau signal L2C, troisième signal L5 à 1176 Mhz)


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     Glonass:           GLObal NAvigation Satellite System

   Développé à partir de 1982 par la RUSSIE

   Opérationnel depuis 1997

   24 satellites sur 3 orbites incliné de 64.8° à 19130 Km

   Chaque satellite possède sa propre fréquence

   5 stations au sol

   Usage militaire

   Seuls 7 satellites sont actifs à cause de problèmes économiques

   La Russie est intéressée par Galileo


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 Galileo :       Futur système de positionnement européen
initiative de l’Union Européenne et Agence Spatiale Européenne

Motivations:
Indépendance de l’Europe face au GPS américain


Supprimer les restrictions du GPS (précision et fiabilité)

Avoir un Système novateur et performant

Système sous contrôle strictement civil

Calendrier:
Développement et validation en orbite (2001-2005)

 Déploiement (2006-2007)

Exploitation commerciale (à partir de 2008)


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     3.1 Composition de Galileo

La partie Spatiale: 27 satellites actifs plus 3 de secours
                    placés sur 3 orbites à 23616 Km
                   Satellite: 700 Kg,
                              une horloge atomique
                              panneaux solaires

La partie au sol: 2 centres de contrôles en Europe
                  min de 2O stations au sol
                  les récepteurs individuels


Galileo diffusera 10 signaux sur 3 bandes de fréquence:
                             6 pour les services gratuits
                             2 pour le service commercial
                             2 pour le service public réglementé



                                  Master2 Génie Informatique
       source ESA                         2004-2005                12
     3.2 Galileo : Les Services prévus
Fréquences des Signaux Galileo : E5a (1164-1189 MHZ);E5b(1189-1214 Mhz)
                                E6(1260-1330 Mhz); L1(1563-1587 Mhz);

Service Ouvert (ou OS pour Open Service)


Service commerciale ( ou CS pour Commercial Service)


Service de la sûreté de la vie (ou SOL pour Safety of Life Service)


Service de recherche et secours (ou SAR pour Search And Rescue service)


Service public réglementé (ou PRS pour Public Regulated Service)



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Galileo : logique de développement




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     Galileo: Conclusion

GALILEO est à la fois le concurrent et le complémentaire du GPS

Disponibilité du signal quasi parfaite

De meilleurs services pour l’utilisateur

Plus grande fiabilité et une moindre vulnérabilité

Responsabilité contractuelle

Une réduction de la charge sur les budgets publics

Création probable de 140000 emplois

Coût de l’ordre de quatre milliards d’Euros



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Service Européen de navigation par complément géostationnaire.

Motivations:

Réel besoin de fonctions de communication, Navigation et Surveillance du
système de gestion de trafic aérien( CNS/ATM)

   Améliorer les performances du GPS et de GLonass

   première initiative de l’Europe dans ce domaine


Trois Services Principaux:
           Service Correction différentielle

           Service Intégrité

           Service Ranging

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  Egnos : Composition
Trois répéteurs installés dans les satellites géostationnaires
                                              (Immarsat- III et Artemis)
Segment sol :
   - 30 stations de télémétrie et de contrôle d’intégrité
   - quatre centres de contrôle principaux
   - 6 stations de liaison montante




                               Master2 Génie Informatique
   Source ESA                          2004-2005                           17
     Egnos:Comment fonctionne-il ?


Complément du
GPS et GLonass


Augmentation
de la précision
de localisation




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  Egnos:Conclusion

Large recouvrement régional européen.

Recouvrement étendu déjà prévu pour l’Afrique , et l’Europe de l’est.

Existence de système équivalent:

 MSAS (MTSAT (Multi function Transport Satellite) Satellite Based
Augmentation System) pour le Japon

WAAS (Wide Area Augmentation System) pour les USA

Le tout forme le standard mondial recommandé par l’ICAO (international
civil Organisation)




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       GSM:       Global System for Mobile Communication

   1950 : Première génération de téléphonie mobile

1971 : mise en œuvre du concept cellulaire avec « Advanced Mobile Phone
Service »

   1982: Création du Groupe Spécial Mobile

1987 : GSM fixe les choix technologiques pour utilisation des téléphones
mobiles

1991: Première communication par Global System For Mobile
Communication et passage en numérique

   Plus d’un milliard d’abonnés dans 205 pays et territoires


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      GSM:      Global System for Mobile Communication

     Le concept cellulaire
                    F2
              F7          F3
                    F1
              F6          F4
                    F5



Motif élémentaire
réutilisation de fréquences dans sept cellules


                                                               Motif dans un réseau



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     GSM:        Global System for Mobile Communication

   Cellule : puissance d’émission
             fréquence porteuse
             réseau auquel elle est connecté

   Quatre type de services principaux:
          Service Outdoor
          Service Incar
          Service Indoor( Soft Indoor et Deep Indoor)
Seul système de positionnement Indoor


   Deux bandes de fréquences:
            890-915 [Mhz] pour communications mobiles-> station de base
             935-960 [Mhz] pour communications station de base->mobiles




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 GSM:       Architecture

Le GSM est organisé de la façon suivante :

    le système radio mobile (Mobile Station) : l’utilisateur

    le système de gestion radio (Base Station Subsystem) : l’antenne

    le sous système réseau (Network Switching Subsystem) interconnexion
         des antennes

    le système de gestion réseau (Network Management Subsystem) :
         supervision du réseau

    L’ensemble forme le Public Land Mobile Network




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    GSM:le géo-positionnement
   Le système le plus simple repose sur l’identification de la cellule (ou Cell-ID)
    dans laquelle se trouve l’abonné.

    La précision se compte en centaines de mètres en ville et en kilomètres en
    campagne.

   Des technologies plus sophistiquées procédant par triangulation
    permettraient de s’approcher de la précision du GPS. Mais elles ne sont pas
    d’actualité chez les opérateurs français.

   Grands avantages du GSM:
          Les terminaux et cartes SIM existants suffisent.

          Le seul système actuel de géolocalisation indoor (dans les espaces
           fermés, dans les immeubles, les gares ou les aéroports).

          A la portée des PME pour coût peu élevé et la simplicité de mise en
           œuvre.


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    GSM:       Etat des lieux des Offres de géolocalisation GSM en France

   SFR: après un démarrage avorté, la stratégie est en cours de redéfinition.

   Bouygues Telecom: annonce avoir des clients mais aucune offre
    commerciale n’est clairement mise en avant.

   Orange :affiche une stratégie claire. L'opérateur a ainsi déployé une
    plateforme délivrant uniquement les coordonnées «X, Y» du mobile
    correspondant à un numéro de téléphone. Un service difficilement exploitable
    tel quel.

   Orange fait appel à des partenaires qui proposent des services à valeur
    ajoutée intégrant :
                cartographique
                archivage des déplacements de personnes ou de groupes
                la génération d’alertes
                recherche de personnes situées dans une zone donnée.
            (services accessibles par le biais d’un simple site web ou mieux, via une plate-
                 forme en mode ASP )
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       GSM:          Quelques Prix

  Prestataire           Service    Technologie           Description                         Coût

France Telecom/    Service        Cell-ID           Plate-forme délivrant      100 euros par mois et par terminal
Orange             Localisation                     les coordonnées X,Y        plus 4 à 8 centimes par requêtes
                   Orange                           des terminaux d’une        de localisation(selon quantité)
                                                    base d’abonnés Orange
Global Staff       eGeoTrack      Cell-ID(basée     Service à valeur ajoutée   Offre ASP: 600 euros plus 6 euros
Consulting                        sur l’offre       sur une plate-forme en     par mobile et par mois (plus coût
                                  Orange)           mode ASP ou via un         de requêtes vers Orange).
                                                    logiciel déployé dans      Offre logicielle: 6 à 10 euros par
                                                    l’entreprise(intégration   mobile et par mois plus 1500 à
                                                    avec le Système d’infos)   3000 euros pour la cartographie.
Webtiss            Geofleet       Cell-ID basée                                500 euros par an et plus de 8
Technologies                      sur l’offre                                  euros par mobile et par mois (plus
                                  Orange(bientôt    Service à valeur ajoutée   coût de requêtes vers Orange).
                                  Bouygues)          sur une plateforme en
                                                     mode ASP(intégration
                                  GPS(avec GPRS             avec SI)           500 euros par an et plus de 8
                                  pour échange                                 euros par mobile et par mois plus
                                  de données                                   les coûts GPRS (selon fréquence
                                                                               de la remontée d’informations).




                                            Master2 Génie Informatique
          source:znet.fr                            2004-2005                                                  26
  Formats de récupération des données

Le Standard RINEX



Le Format standard NMEA 0183



Formats basés XML
    • NVML, POIX, GPSml, …


Formats propriétaires
   • Garmin, Trimble,




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   Protocoles et Format de récupération des données

 RINEX: Receiver INdependant Exchange format
  (format d’échange de données indépendant du récepteur)
 Accomode GPS et Glonass et utilisé dans la phase 1 de Galileo.
 Fichier d’observations, d’éphémérides et météorologique.
 NMEA 0183 : National Marine Electronic Association.
       Format textuel des données GPS envoi sur liaison série à un hôte.

         Exemple de trame NMEA   :

         $IDMSG ,D1,D2,D3,…Dn * CS[CR][LF]
 Début                  Message id                                     terminateur
du msg                                           delimiter
                      Talker id                                      Ckecksum
                   (GP pour GPS)                                  2 hexa for 8 bits
                                             Msg data fields
                                 Master2 Génie Informatique
                                         2004-2005                            28
    Applications des systèmes de Géo-positionnement


Les applications sont multiples :

Transport (Assistance à la navigation, …)
Surveillance d’infrastructures routières (Viaduc de Millau).
 Urgence

Gestion de flottes (taxis)

 Loisirs (Alpinisme, Randonnée, Voile, …)
Traçabilité (Conteneurs, Courrier rapide, Flot de véhicule ..)

Géomètre, Cadastre, BTP, Agriculture, …

Sécurité des biens (vol de véhicule, de conteneurs, …)

Sécurité des personnes (enfants, prisonniers, VIP)
Surveillance d’employés (respect de horaires et utilisation du matériel
Réalité augmentée ,aide aux handicapés

Aide au déplacements dans un milieu fermé (bibliothèques, parc d’attraction..)

Etude des mouvements terrestres .

Applications pervasives.



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Applications des systèmes de Géo-positionnement




 Marché européen total estimé à 37 milliards de dollars en 2003
 Retombées économiques (Galileo) de l’orde des 200 milliards en 2020

                          Master2 Génie Informatique
 source CNES                      2004-2005                            30
Conclusion
           Remarques?



           Questions?




             Master2 Génie Informatique
                     2004-2005            31
         Documentation Consultée
   European Spatial Agency, http: www.esa.int
            Site officiel de Galileo et de Egnos.

   Site de l’Union Européenne http://europa.eu.int/comm/dgs/energy_transport/galileo/
            Site officiel de Galileo, programmes, partenaires, fontionnement et documents

              officiels.
   Wikepedia Encyclopedie Libre, http://fr.wikipedia.org/Global_Positioning_System
          Mais aussi sur Glonass, Galileo, Egnos
   La lettre des Groupes Professionels
    http://www.g9plus.org/interface/CR%20GALILEO%202.pdf
   Thierry Lévy-Abégnoli, Géolocalisation:La baisse des prix élargit le champ des
    applications,http://www.zdnet.fr/techupdate/reseaux_telecoms/0,39020969,39175031,00.
    htm
   Moteur de recherche Google, http://www.google.fr
            Les différents résultats de mes recherche.
Etc..


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                                                           2004-2005                         32

				
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posted:10/31/2010
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