La navigation assistée par vision comble les angles morts des satellites
Les systèmes satellitaires qui fournissent des services de positionnement, de navigation et de synchronisation sont considérés comme des infrastructures essentielles, qui soutiennent les véhicules autonomes, les études techniques et bien d’autres choses encore. Pourtant, la couverture reste incomplète. «Dans les environnements urbains en particulier, les appareils de navigation perdent souvent le signal satellite, ce qui perturbe les données de localisation et souligne la nécessité de disposer de systèmes plus résilients», explique Phillipp Fanta-Jende, coordinateur du projet EGeNiouSS(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre). Pour y remédier, EGeNiouSS a complété les systèmes mondiaux de navigation par satellite (GNSS) par des technologies de localisation visuelle, ce qui a permis d’en améliorer la fiabilité et la précision. Des techniques avancées de vision par ordinateur, de photogrammétrie et de géodésie offrent des informations de positionnement absolu indépendantes du GNSS, grâce à des ensembles de données géospatiales très précises distribuées via le service en nuage EGeNiouSS. «Alors que le positionnement complémentaire au GNSS prend de plus en plus d’importance, notamment pour les systèmes autonomes, nous démontrons qu’il peut être à la fois rentable et évolutif», ajoute Phillipp Fanta-Jende, de l’Institut autrichien de technologie(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), qui héberge le projet.
Localisation visuelle et fusion multi-capteurs
Le maintien de la précision et de la fiabilité dans des environnements complexes, tels que les zones urbaines denses ou les endroits où les signaux sont dégradés ou indisponibles, est un défi constant pour les services modernes de positionnement par satellite. La plupart des solutions de contournement reposent sur des solutions de repli telles que les systèmes de radionavigation pour l’aviation, ou d’autres technologies radio telles que le Wi-Fi ou l’ultra large bande pour les applications terrestres, y compris les services de localisation des smartphones. La solution EGeNiouSS utilise des capteurs, tels que l’appareil photo d’un smartphone, ainsi que des services GNSS, notamment le service de haute précision de Galileo(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), pour calculer à la fois le positionnement relatif et absolu. Ce système est complété par un composant basé dans le nuage qui distribue des données de référence géospatiales à la plateforme d’exploitation ou à l’appareil périphérique, qui croise les images de la caméra avec ces ensembles de données, tout en respectant des principes stricts de protection de la vie privée. «Même si le GNSS, ou des systèmes similaires, doit être disponible pour initialiser notre solution, celle-ci peut tout de même fournir aux utilisateurs des informations de localisation essentielles si ce signal venait à faire défaut», explique Phillipp Fanta-Jende.
Vers une mobilité quotidienne plus intelligente et plus sûre
Tous les composants de base ont été testés dans des conditions expérimentales adaptées à leur fonction. Par exemple, le module de fusion de capteurs a été évalué pour sa capacité à estimer la position et l’orientation en temps réel d’un smartphone en combinant les données des capteurs disponibles. Un algorithme traite les signaux provenant d’une unité de mesure inertielle (IMU) et d’un récepteur GNSS intégré au téléphone, tout en comparant les détails des images de la caméra à des jeux de données de cartographie mobile terrestre à courte portée et de référence géospatiale aérienne de la même zone. Des techniques de post-traitement comparent ensuite cette estimation de la position et de l’orientation à la «vérité sur le terrain», précise au centimètre près, afin de valider les performances de cette solution en temps réel. «Outre les bonnes performances des composants individuels, EGeNiouSS a montré une adaptabilité prometteuse à des priorités de déploiement très différentes, allant de l’efficacité de calcul à faible coût à une précision et une robustesse maximales», note Phillipp Fanta-Jende. Des solutions de bout en bout sont actuellement testées avec des volontaires et des participants externes dans le cadre de trois cas d’utilisation: la topographie à l’aide d’un smartphone via l’application QField(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), où la précision est primordiale; la navigation à vélo via l’application Naviki(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), où le faible coût et la faible consommation d’énergie sont essentiels; et la livraison de marchandises par drone, grâce à des cartes géospatiales mises en cache permettant une localisation visuelle hors ligne. «Il est essentiel d’évaluer la solution non seulement d’un point de vue technique, mais aussi en termes de facilité d’utilisation et de déploiement pratique», ajoute Phillipp Fanta-Jende. «La flexibilité de la solution lui permet de prendre en charge à la fois des services orientés vers le consommateur et des applications professionnelles de grande valeur.»
