En mati`ere de localisation v´ehiculaire non-coop´erative, des unit´es de bord de route RSUs peuvent ˆetre exploit´ees comme ancres. Chaque v´ehicle peut alors estimer de mani`ere ind´ependante sa position `a partir de techniques classiques de multi-lat´eration (c.-`a-d., util-isant des mesures de distances r´ealis´ees vis-`a-vis de ces ancres), de simples informations de connectivit´e/proximit´e (potentiellement, alli´ees `a des techniques de navigation inertielles de type dead reckoning [53]), voire des m´ethodes de reconnaissance de signatures radio ou fingerprinting (ex. assist´ees par du filtrage particulaire [54]). Cependant ces solu-tions d´ependent fortement de la densit´e, de la disponibilit´e et de la g´eom´etrie relative de l’infrastructure d´eploy´ee le long de la route. Par exemple, comme illustr´e sur la Figure 9.1, un simple lien V2I vis-`a-vis d’une RSU serait insuffisant pour positionner sans ambigu¨ıt´e g´eom´etrique le v´ehicule “Ego” `a partir de techniques classiques de multi-lat´eration.
Au contraire, l’approche CLoc permet d’exploiter des liens vis-`a-vis des v´ehicules voisins mobiles et la connaissance de leurs propres positions estim´ees (awareness), ainsi que d’autres mesures V2V opportunistes [9, 61, 84, 104], comme illustr´e sur la Figure 9.1.
Par exemple, les auteurs en [65] proposent un algorithme de poursuite distribu´e reposant sur un filtre de Kalman standard (KF). Ce dernier fusionne les positions GNSS avec les positions des voisins et des mesures de distances V2V (suppos´ees parfaites) en cas de d´egradation av´er´ee des conditions GNSS. Dans un autre exemple, la solution coop´erative propos´ee en [59] s’appuie sur une matrice de dissimilarit´es compos´ees de mesures RSSI V2V. Ces mesures sont inject´ees en tant qu’observations dans un filtre KF ´etendu (EKF), alors que les donn´ees GNSS sont utilis´ees uniquement pour l’initialisation. En [61], la matrice des mesures V2V et les positions GNSS sont conjointement incorpor´ees en tant qu’observation dans le filtre. Les auteurs de [73, 75] proposent d’´echanger seulement des donn´ees GNSS brutes (ou des facteurs correctifs DGPS) de proche en proche via des liens de communication V2V, renfor¸cant d’autant le positionnement relatif des v´ehicules.
En [76, 77], une m´ethode coop´erative d’accord/reconnaissance de cartes (map matching) vise `a conformer la topologie relative obtenue par le biais des liens V2V avec la topologie de la route. Enfin, la m´ethode distribu´ee propos´ee en [78] s’affranchit de mesures explicites de distances entre v´ehicules, en se contentant d’un ´echange d’informations portant sur des obstacles passifs (poteaux, pi´etons, etc.) d´etect´es simultan´ement au niveau de capteurs
LIDAR embarqu´es sur diff´erents v´ehicules.
Alors mˆeme que le contexte v´ehiculaire impose des constraintes drastiques, la plupart des solutions coop´eratives ci-dessus reposent sur des hypoth`eses de travail simplistes ou trop optimistes, que ce soit en termes de propagation radio (Ex. param`etres constants pour les ´evanouissements lents affectant les mesures RSSI V2V, absence de corr´elations. . . ), de connectivit´e (Ex. port´ee de communication constante, nombre important et stable de voisins disponibles. . . ), et/ou de protocole (Ex. transmissions parfaitement sychrones et p´eriodiques, absence de contrˆole `a l’´emission or rate. . . ). De plus, le niveau de pr´ecision atteint sur la base de technologies `a bas coˆut (dans le meilleur des cas, ´equivalent `a celui du GNSS nominal en situations favorables d’utilisation) est encore largement insuffisant pour les applications v´ehiculaires de deuxi`eme g´en´eration d´ej`a mentionn´ees plus haut.
Les standards de communication V2X se trouvent bien ´evidemment au coeur de ces nouvelles fonctions CLoc. La Figure 9.2 revient donc sur les principales technologies pressenties pour ´equiper les futurs v´ehicules connect´es, avec notamment le standard ITS-G5/IEEE 802.11p d´ej`a en grande partie sp´ecifi´e, le standard LTE V2X (aussi appel´e C-V2X) en cours d’´elaboration, et la future technologie 5G mmWave V2X. Dans le cadre de nos recherches, nous avons choisi de retenir la technologie ITS-G5 dans la mesure o`u cette derni`ere pr´esente de loin le plus grand niveau de maturit´e, tout en remplissant d’ores et d´ej`a la plupart des besoins exprim´es en termes de port´ee (et donc, offrant un potentiel de coop´eration int´eressant), de d´ebit (au moins suffisant pour assurer la diffusion d’informations ´el´ementaires de position) et de latence (ex. a minima, compatible avec les taux de rafraichissement des GNSS actuels). De plus, cette technologie, actuellement disponible sur le march´e, a d´ej`a ´et´e test´ee en conditions r´eelles d’utilisation, ce qui nous paraissait int´eressant dans la perspective d’une impl´ementation et d’une validation `a court-terme des m´ethodes de localisation coop´eratives. Au contraire, la technologie LTE V2X, qui se trouve encore en cours de sp´ecification, n´ecessitera probablement plusieurs ann´ees avant d’ˆetre pleinement op´erationnelle, tandis que la technologie 5G V2X (notamment en bandes millim´etriques mmWave) demeure encore `a un stade tr`es prospectif6.
La Figure 9.3 r´esume les technologies de radiolocalisation permettant d’assurer des mesures explicites (`a courte port´ee) de param`etres radio d´ependant de la distance
en-6La m´ethode d’optimisation conjointe propos´ee entre communications V2X et fonctions de localisation se veut toutefois agnostique et suffisamment g´en´erique pour ˆetre facielement adapt´ee `a d’autres technologies sous-jacentes `a terme.
Figure 9.2: Technologies de communication envisageables dans un contexte v´ehiculaire de fusion coop´erative (en rouge, technologies retenues dans le cadre de la th`ese).
Figure 9.3: Analyse des diff´erentes technologies de radiolocalisation envisageables dans un contexte v´ehiculaire de fusion coop´erative (en rouge, technologies retenues dans le cadre de la th`ese).
tre ´emetteur et r´ecepteur, au sens de diff´erentes m´etriques (ex. temps de vol aller-retour ou RT-ToF, (diff´erence de) temps d’arriv´ee ou T(D)oA, puissance re¸cue ou RSSI, mesure diff´erentielle de phase ou PDoA, angle d’arriv´ee ou AoA...). Alors que cer-taines technologies sont principalement pens´ees pour assurer un transfert de donn´ees (ex.
mesures RSSI opportunistes sur la base de communications ITS-G5), d’autres technolo-gies, v´eritablement d´edi´ees `a la radiolocalisation, s’av`erent beaucoup plus pr´ecises (ex.
mesures RT-ToF en IR-UWB, avec une pr´ecision sur la distance de l’ordre de quelques cm
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a quelques dizaines de cm).
Sur la Figure 9.4, on repr´esente l’architecture globale de fusion consid´er´ee dans le cadre du travail de th`ese, ainsi que les diff´erentes technologies mises en jeu `a cette occasion (y compris des capteurs embarqu´es tels que GNSS, centrale inertielle, odom`etre et cam´era bas-coˆut pour la d´etection de voie). La Figure 9.5, quant `a elle, illustre les diff´erentes
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etapes de recherche suivies. Pour chaque ´etape, on s’int´eressera `a une difficult´e particuli`ere, inh´erente au contexte v´ehiculaire coop´eratif, ainsi qu’aux moyens de la lever (notamment, avec l’ajout de nouvelles modalit´es).
Figure 9.4: Architecture globale de fusion adopt´ee pour la localisation v´ehiculaire coop´erative et technologies associ´ees.
Figure 9.5: Approche graduelle suivie dans le cadre du travail de th`ese, avec ajout progessif de nouvelles modalit´es.