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MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT ERIEUR ET LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Université d’Adrar Faculté des Sciences et de la Technologie Département Mathématique&Informatique Module: Réseaux avancés 2 Exposé sur :  Présenter par: o ELAZZAOUI Noura o MAATOUK Fatma  Proposé par : o Mr.DEMRI. M Année universitaire : 2015 /2016

3 o conclusion o Introduction o Composition d’un système de localisation o Algorithme de localisation o Le calcul de la position o Les systèmes de localisation par satellite o L’estimation de distance/angle

1-Introduction Dans bon nombre d’applications, un événement détecté par un capteur n’est utile que si une information relative à sa localisation géographique est fournie. C’est le cas de la surveillance des feux de forêt. Sans cette information, ces applications n’auraient aucun sens. Il s’agit donc de déterminer pour chacun des capteurs sa position. La localisation des capteurs est un des principaux problèmes dans ce type de réseaux et nombreuses sont les solutions qui ont été proposées pour le résoudre, chacune faisant des hypothèses diverses sur les capacités des capteurs. 4

2-Composition d’un système de localisation Un système de localisation peut être décomposé en trois parties distinctes. Chaque partie a son propre objectif et méthodes de résolution. Elles seront étudiées séparément. Ces trois parties (sous systèmes) sont : 2.1L’estimation de distance/angle : Cette partie permet d‘estimer la distance et/ou l‘angle entre deux nœuds. Cette information est utilisée par la suite par les deux autres parties. 2.2Le calcul de la position : Cette partie permet d‘estimer la position d‘un nœud en se basant sur les mesures de distances et/ou d‘angles disponibles et sur les positions des nœuds de références (ancres,amers) en utilisant la triangulation par exemple. 5

2.3 Algorithme de localisation : C‘est la partie la plus importante du système de localisation. Elle définit la manière avec laquelle les informations disponibles (distances, angles, positions des nœuds déjà localisés).Les performances du système de localisation sont directement liées aux performances de chaque partie. 6 2-Composition d’un système de localisation

2.1 L’estimation de distance/angle L‘estimation de la distance/angle consiste à mesurer la distance/angle entre deux nœuds. Cette estimation est très importante car elle sera utilisée pour le calcul de la position et par l‘algorithme de localisation. Plusieurs technologies permettent à un capteur de mesurer la distance qui le sépare d’un capteur voisin (ToA, TDoA, RSSI) ou bien de mesurer l’angle qu’il forme avec celui-ci (AoA). 7

2.2.1 Temps d’arrivée La technologie ToA (Time of Arrival) exploite la relation entre la distance parcourue par un signal et le temps de parcours. En effet, la distance entre l‘émetteur et le récepteur est la multiplication du temps pris par le signal avec la vitesse des ondes radio La vitesse de propagation du signal radio est m/s. Cette technologie est celle utilisée par le système GPS L’estimation de distance/angle

2.1.2 Différence des temps d’arrivée La technologie TDoA (Time Difference of Arrival) La différence de temps pris par deux signaux envoyés par un même nœud pour arriver au niveau d‘un autre nœud. Chaque nœud doit être équipé de deux dispositifs émission/réception. En général, le premier dispositif utilise les ondes radio (vitesse = m/s) et le deuxième utilise les ondes sonores (vitesse = 340 m/s ) ou ultrasonores L’estimation de distance/angle

10 est le temps d‘arrivée du signal radio. est le temps d‘arrivée du signal sonore (ou ultrasonore). est la vitesse du signal sonore (ou ultrasonore). 2.1 L’estimation de distance/angle

2.1.3 Puissance du signal La technologie RSSI (Received Signal Strength Indicator) La puissance d’émission et de réception d’un signal peut être également exploitée pour obtenir la distance entre deux capteurs. La distance est estimée en utilisant un modèle de propagation des ondes radio. Plusieurs modèles existent ; le plus simple utilise la formule suivante : L’estimation de distance/angle

12 d: la distance entre les deux nœuds., : la puissance du signal transmis et reçu respectivement. c,α : deux constantes connues du modèle. 2.1 L’estimation de distance/angle

2.1.4 Angle d’arrivée La technologie AoA (Angle of Arrival) calcule l’angle formé entre deux capteurs. Chaque capteur est doté d’antennes orientées de sorte à déduire l’angle qu’il forme avec un voisin lorsque ce dernier lui envoie un signal. Cet angle est reporté par rapport à un axe propre au capteur. Toutefois, un capteur peut être équipé d’une boussole et, dans ce cas, l’angle sera reporté sur un des axes nord, sud,est ou ouest L’estimation de distance/angle

2.2 Le calcul de la position : Les méthodes généralement utilisées pour la localisation d’un objet sont : la trilatération,multilatération et la triangulation Trilatération et multilatération La Figure suivant illustre Principe de la trilatération 14

Le calcul de la position :

2.2.2 triangulation La Figure suivant illustre Principe de la triangulation Le calcul de la position :

2.2.3Comparaison des méthodes de calcul de la position 17 MéthodeNombre de références DistanceAngleComplexité temporelle Trilatération3OuiNon Multilatératin n ≥ 3 OuiNon Triangulation2 Ou 3NonOui 2.2 Le calcul de la position :

2.3 Algorithme de localisation Cette section est destinée aux algorithmes de localisation. Nous distinguons deux façons d'implémenter un algorithme de localisation les algorithmes centralisés et les algorithmes distribués Algorithmes centralisées : Tous les nœuds communiquent avec leurs voisins et renvoient à la machine centrale les informations sur le signal. La centralisation permet à un algorithme d'être plus complexe, car les calculs se font sur la machine centrale et non pas les nœuds eux mêmes. 18

2.3.2 Algorithme distribuées : Ici tous les nœuds communiquent avec leurs voisins pour estimer les distances et échangent leurs informations de voisinage. Ils dérivent ensuite de façon distribuée la position de tous les nœuds dans le réseau. C'est-à-dire qu'à la fin du processus de localisation, chaque nœud doit connaître sa position ainsi que celles de ses voisins et ce sans l'aide d'un machine central qui effectuerait les calculs Algorithme de localisation

Les principaux systèmes de localisation par satellite est GPS et Galileo 3.1 GPS (Global Positioning System) Système de géo localisation par satellite. Le réseau de 32 satellites actuellement en fonctionnement, développé par l'armée américaine, est mis à disposition des civils. Il permet de déterminer les coordonnées géographiques de n'importe quel point situé à la surface du globe. Les satellites envoient des ondes électromagnétiques qui se propagent à la vitesse de la lumière. Un récepteur GPS doit capter les signaux d'au moins quatre satellites. en mesurant sa distance par rapport aux satellites Les systèmes de localisation par satellite

Galileo Ce système vise à supprimer la dépendance de l'Europe à l'utilisation du système américain GPS. Cette indépendance est essentielle car le système américain souffre de restrictions sur la précision de positionnement, sur la fiabilité et sa continuité. De plus, le positionnement dans certaines régions du globe n'est pas possible avec le GPS pour des raisons techniques ou politiques. Le système Galileo sera entièrement sous contrôle civil, contrairement aux autres systèmes de positionnement existants. 3. Les systèmes de localisation par satellite

3.3 Comparaissent enter système GPS et Galileo 22 GalileoGPS PaysEuropeÉtats-Unis nombre de satellites3032 orbite km km Premier satellite sur orbite précision1 à 5m15 à 100m 3. Les systèmes de localisation par satellite

4. Conclusion Dans ce exposé nous avons abordé la problématique de la localisation plus particulièrement dans les réseaux de capteurs sans fil. Nous avons également présenté les différentes technologies utilisées ainsi que quelques système de localisation par satellite. 23

24 Merci pour votre attention

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