Localisation navigation et mobilité intelligente

Localisation navigation et mobilité intelligente

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Durée totale du cours: 22.5H

Semestre : 5 Ingénierie des Services Télécom (IST)

Nombre de crédits : 1

Modules spécialisés	Modules de base	Sciences et techniques de l'ingénierie	Préparation à la carrière professionnelle
		X

 

Nombre d’heures		Activités hors classe
22.5		18
cours	TD		TP
16.5	6

Sommaire:

La localisation, la navigation et la mobilité intelligente sont des concepts liés qui se concentrent sur l'utilisation de technologies avancées pour améliorer l'efficacité et la sécurité des déplacements. La localisation intelligente fait référence à la capacité de déterminer avec précision la position géographique d'un utilisateur, d'un véhicule ou d'un objet.

Code

GT5110

Localisation navigation et mobilité intelligente

Objectifs :

La localisation est devenue une information cruciale pour un grand nombre de services, dont beaucoup relèvent du domaine des transports. Les systèmes de transport modernes, souvent appelés mobilité intelligente ou systèmes de transport intelligents (STI), s'appuient sur les technologies de l'information et de la communication (TIC) pour améliorer la sécurité, la durabilité et la qualité de la mobilité. La connaissance de la position/vitesse des véhicules, des personnes et des actifs, qu'il s'agisse d'entités individuelles ou d'agrégats (c'est-à-dire des flux de trafic), est fondamentale. Le système mondial de navigation par satellite GPS est la technologie dominante en ciel ouvert, mais des conditions de propagation ou des exigences de performances critiques (précision, fiabilité de latence) nécessitent l'intégration avec des technologies de localisation hybrides, telles que les réseaux sans fil, les radars , et les systèmes inertiels. L'objectif de ce cours est d'enseigner aux étudiants les bases des systèmes de localisation, de navigation et de communication pour une mobilité intelligente.

Les objectifs spécifiques sont :

fournir une compréhension de base des technologies sans fil et des méthodologies de traitement pour la localisation radio, y compris les systèmes de navigation par satellite et le positionnement sans fil basés sur des réseaux cellulaires ou à courte portée ; discuter des services et technologies basés sur la localisation pour la mobilité intelligente, en se concentrant sur les systèmes de communication pour la sécurité routière et l'efficacité du trafic, les systèmes de surveillance du trafic, les modèles et les méthodologies de traitement pour l'analyse du trafic, les réseaux de véhicules pour les systèmes de transport intelligents coopératifs. Les cours sont intégrés à des séminaires animés par des experts du milieu universitaire et de l'industrie. Le cours comprend des activités interactives et des exercices réalisés dans un environnement Matlab avec des étudiants organisés en groupes, visant à la simulation et à l'évaluation de systèmes de localisation/mobilité dans des cas d'utilisation pratiques. Les activités du laboratoire seront menées sur des cas d'utilisation et des données définis en collaboration avec des entreprises du secteur.

Sujets couverts :

Semaine 1-2: Introduction à la Localisation, Navigation et Mobilité Intelligente

• Concepts fondamentaux de la localisation et de la navigation.
• Historique et évolution des systèmes de localisation.
• Enjeux et défis de la mobilité intelligente.
• Principes de fonctionnement des systèmes de positionnement global (GPS, GNSS).
• Technologies de communication pour la mobilité intelligente.

Semaine 3-4: Systèmes de Positionnement Global et Navigation Satellitaire

• Architecture des systèmes GNSS (GPS, Galileo, GLONASS, BeiDou).
• Principes de mesure de la position et du temps par les satellites.
• Techniques d'amélioration de la précision de la localisation.
• Applications des systèmes de navigation satellitaire dans divers domaines.

Semaine 5-6: Capteurs de Localisation et de Navigation

• Capteurs inertiels (accéléromètres, gyroscopes) pour la navigation.
• Capteurs de vision et de perception pour la localisation.
• Fusion de données sensorielles pour améliorer la précision et la fiabilité.

Semaine 7-8: Techniques de Localisation en Intérieur

• Systèmes de localisation en intérieur basés sur Wi-Fi, Bluetooth, RFID.
• Méthodes de trilatération et de triangulation pour la localisation en intérieur.
• Applications de la localisation en intérieur : navigation dans les bâtiments, marketing géolocalisé.

Semaine 9-10: Techniques de Localisation en Milieu Urbain

• Défis de la localisation en milieu urbain : multi-trajets, blocages, interférences.
• Techniques de localisation assistée par les infrastructures (cellules, balises).
• Utilisation de données cartographiques et de crowdsourcing pour améliorer la localisation urbaine.

Semaine 11-12: Mobilité Intelligente et Véhicules Autonomes

• Introduction à la mobilité intelligente et aux véhicules autonomes.
• Capteurs et technologies de perception pour les véhicules autonomes.
• Systèmes de localisation haute précision pour les véhicules autonomes.
• Réglementation et enjeux éthiques des véhicules autonomes.

Semaine 13-14: Applications de la Mobilité Intelligente

• Systèmes de gestion du trafic et de transport intelligent.
• Services de covoiturage et de partage de véhicules.
• Suivi des actifs et logistique en temps réel.
• Applications de la localisation et de la mobilité dans les secteurs industriels et environnementaux.

Semaine 15-16: Sécurité et Vie Privée dans la Localisation et la Mobilité

• Risques liés à la localisation : spoofing, brouillage, cyberattaques.
• Mécanismes de sécurité pour les systèmes de navigation et de localisation.
• Questions de vie privée et de collecte de données dans les systèmes de mobilité intelligente.
• Conformité réglementaire et normes de protection des données.

Ressources :

• Livres et articles de référence sur la localisation, la navigation et la mobilité intelligente.
• Logiciels de simulation de navigation et de localisation.
• Accès à des systèmes de positionnement et de communication pour expérimentations

  Partie I - Fondamentaux de la localisation et de la navigation Services géolocalisés, mesures de localisation (TOA, TDOA, AOA, RSS), infrastructures et protocoles, référentiels spatio-temporels, méthodes de positionnement (multi-latération/angulation, détection de proximité, empreintes digitales, navigation à l'estime, approches hybrides), équations de navigation et algorithmes, exactitude et dilution géométrique de la précision, modèles dynamiques et filtres pour le positionnement mobile (filtres de Kalman, à grille et à particules). Partie II - Technologies sans fil pour applications intérieures/extérieures Systèmes de positionnement basés sur des réseaux cellulaires et à courte portée (cellulaire, LPWAN, WiFi, Bluetooth, ZigBee, UWB, RFID), navigation par satellite (GPS, Galileo, GNSS, Beidou) et systèmes d'augmentation, technologies hybrides et avancées (radio passive imagerie, systèmes coopératifs et distribués pour la localisation/localisation multi-agents), exemples et applications. Partie III - Systèmes de mobilité intelligents Introduction aux STI, principes fondamentaux de la modélisation et du contrôle du trafic, technologies de surveillance du trafic, méthodes de traitement pour l'analyse du trafic, systèmes de communication pour la sécurité routière et l'efficacité du trafic, STI coopératif (C-ITS), communication véhicule-à-tout (V2X) pour l'assistance /conduite automatisée, exemples et applications.

Méthodes d’enseignement et d’apprentissage

• ¨Enseignement frontal (magistral) avec des exemples à résoudre en commun.
• ¨Exercices théoriques et études de cas (présentation et discussion).
• Apprentissage mixte et classe inversée
• MOOC & Classroom

Connaissances et compétences pré-requises

Les étudiants doivent avoir une connaissance de base des systèmes de communication.

Références bibliographiques

Un support de cours de l’enseignant sera disponible.

Modalité d’évaluation

40% Contrôle continu (TP noté, Test, Assiduité, Devoir surveillé, travaux non présentiel, …) 60% Examen semestriel

Évaluation et Projets :

• Participation aux cours magistraux et aux travaux dirigés.
• Projets individuels et en groupe : développement d'une application de localisation, simulation de scénarios de navigation, conception d'un système de mobilité intelligente.
• Examens écrits et/ou oraux sur les concepts clés et les applications pratiques.
• Présentations de projets et évaluations par les pairs.

L'examen consiste en une épreuve écrite (2-3 exercices numériques et questions sur le contenu du cours). En option, les étudiants peuvent intégrer le résultat du test écrit soit à un projet sur un sujet assigné par l'enseignant et ses collaborateurs, soit à un test oral sur le contenu du cours. En cas d'absence de projet/oral, la note finale est celle obtenue à l'épreuve écrite.

Résultats d'apprentissage :

Après avoir réussi l'examen du cours "Localisation, Navigation et Mobilité Intelligente" en diplôme d'ingénieur en Génie des Télécommunications, les étudiants devraient acquérir un ensemble de compétences techniques et professionnelles. Voici une liste des compétences que les étudiants pourraient développer grâce à ce cours : Compétences Techniques :

• Systèmes de Positionnement et Navigation : Comprendre en profondeur les principes des systèmes de positionnement tels que le GPS, Galileo, GLONASS, etc., ainsi que les techniques de navigation inertielle.
• Traitement du Signal : Maîtriser les techniques de traitement du signal utilisées pour améliorer la précision de la localisation, réduire les erreurs et filtrer le bruit des signaux de positionnement.
• Capteurs et Mesures : Connaître les différents types de capteurs utilisés pour la localisation et la mobilité intelligente, tels que les capteurs inertiels, les caméras, les lidars et les radars.
• Communication Sans Fil : Comprendre les protocoles de communication sans fil utilisés pour la transmission des données de positionnement, ainsi que les avantages et les limites de ces protocoles.
• Systèmes de Transport Intelligents (STI) : Avoir une connaissance approfondie des systèmes de transport intelligents, y compris les communications véhicule-infrastructure (V2I) et véhicule-véhicule (V2V), ainsi que leur impact sur la mobilité.
• Modélisation et Simulation : Être capable de modéliser et de simuler des scénarios de mobilité pour évaluer les performances des systèmes de localisation et de navigation dans diverses conditions.
• Intelligence Artificielle pour la Mobilité : Comprendre comment l'intelligence artificielle est utilisée pour améliorer la précision de la localisation, prédire le trafic et optimiser les itinéraires.

Compétences Professionnelles :

• Résolution de Problèmes : Être capable d'identifier, d'analyser et de résoudre les problèmes liés à la localisation et à la navigation dans des contextes complexes.
• Travail d'Équipe : Collaborer efficacement au sein d'équipes multidisciplinaires travaillant sur des projets liés à la mobilité intelligente.
• Communication Technique : Pouvoir communiquer de manière claire et efficace les concepts techniques liés à la localisation et à la navigation, tant à l'écrit qu'à l'oral.
• Éthique et Responsabilité : Comprendre les implications éthiques et légales liées à la collecte, au stockage et à l'utilisation des données de localisation.
• Adaptabilité Technologique : Être capable de s'adapter aux évolutions rapides des technologies de localisation, de navigation et de mobilité intelligente.
• Gestion de Projets : Avoir une compréhension de base de la gestion de projets pour planifier, organiser et exécuter des initiatives liées à la mobilité intelligente.

7. Innovation : Être capable de proposer et d'explorer de nouvelles idées et solutions pour améliorer la mobilité et la navigation à l'aide de technologies émergentes