Cette application dispose d'un GPS super précis, et je ne peux pas comprendre comment cela fonctionne

Une des choses que vous devez accepter en tant qu’écrivain technique est de recevoir un flot incessant de discours PR. Généralement, ils sont mal ciblés ou sans rapport avec les sujets sur lesquels j'écris - par exemple, tout ce qui a "blockchain" est immédiatement supprimé. Parfois, cependant, un email de pitch sera suffisamment intriguant pour justifier une réponse autre que "désolé, ce n'est pas pour Ars".

Ces réponses mènent généralement à une conversation intéressante avec un expert dans un domaine particulier, ce qui est utile pour informer nos reportages. Cependant, le courrier électronique à l'origine de cet article concernait une nouvelle application de navigation, Live Roads, qui devrait être la première à proposer une carte HD et une précision bien supérieure à celles auxquelles nous sommes habitués dans nos téléphones portables.

Le smartphone GPS n’a généralement qu’une précision d’environ 4 m (13 pieds). L’idée d’une application de navigation pour smartphone capable d’une résolution spatiale bien plus précise a donc suscité mon intérêt pour l’essayer. Ensuite, je me suis demandé comment tout cela fonctionnait.

Qu'est-ce qu'une carte HD?

J'ai écrit plusieurs fois sur les cartes HD, mais toujours dans le contexte de véhicules autonomes. De la même manière qu'un écran de télévision HD a une résolution supérieure à celle d'un écran de définition standard, une carte HD est beaucoup plus détaillée que votre atlas routier. Les cartes HD sont précises à un centimètre ou deux et sont généralement obtenues par une combinaison d'arpentage traditionnel et de balayage lidar. Une voiture autonome téléchargera la section appropriée d'une carte du nuage et l'utilisera avec ses propres capteurs pour se localiser dans le monde. Et s'il constate des différences entre la carte de référence et sa propre perception de l'environnement, par exemple une fermeture de voie ou des travaux routiers, il téléchargera ces modifications (appelées «delta») pour mettre à jour la carte.

Comme je l'ai toujours été expliqué, ces cartes ne sont pas lisibles par l'homme et nécessitent une précision supérieure à celle de la fonction GPS de votre téléphone ou de votre voiture. Peut-être à tort, j'ai supposé que cela signifiait que nous aurions bientôt besoin de récepteurs GPS plus coûteux et plus précis intégrés à nos véhicules pour accéder aux cartes HD. Mais Live Roads a contesté ces hypothèses et affirmé qu'une meilleure précision était possible avec un smartphone actuel.

Quelques semaines après avoir parlé à la société, un Samsung S7 chargé de Live Roads m'a été livré. Je serai honnête: je ne connais pas très bien Android et ce n’est pas vraiment une critique de l’application. Je l'ai utilisé suffisamment pour vérifier qu'il fait ce qu'il prétend, mais je ne l'ai pas utilisé comme seul moyen de navigation. Cependant, ce bref test utilisateur m'a permis de vérifier les revendications contenues dans ce courrier électronique. Je ne pense pas que j'assimilerais l'application aux cartes HD dont les véhicules autonomes auront besoin. D'une part, il est lisible par un être humain; pour un autre ce n'est pasassez que précis.

Mais la résolution spatiale était effectivement meilleure que sur un téléphone grand public, et Live Roads a pu me localiser sur une voie spécifique sur une route à plusieurs voies. Diverses applications de navigation vous donnent des instructions spécifiques à une voie, par exemple, vous invitant à rester dans les deux voies centrales si vous vous approchez d'une intersection compliquée. Live Roads diffère par le fait qu’il peut également indiquer dans quelle voie vous êtes.réellement La question qui reste ouverte est de savoir si cette caractéristique est suffisante pour construire un modèle commercial. Je suis assez content d'utiliser Google Maps sur iOS, avec des incursions occasionnelles dans Waze (en arrière-plan pour avertir des pièges de vitesse) et dans Apple Maps (si je conduis avec quelque chose avec CarPlay et la navigation intégrée de l'infotainment, c'est nul).

Mais je me suis demandé: comment ça marche?

Paul Konieczny, PDG de Live Roads, m'a donné une explication jusqu'à un certain point. "Il est principalement basé sur la fusion de capteurs et sur certains modèles probabilistes - nous l'appelons la Black Box", a-t-il déclaré. "La version actuelle de l'application disponible sur le Play Store contient une version antérieure de notre Black Box. Cette version initiale manque certaines des fonctionnalités du système complet et présente donc une résolution spatiale d'environ 2,5 m. se compare avantageusement au GPS standard ayant une résolution de 4,0 m +. "

Konieczny espère que le système sera pleinement opérationnel d'ici l'été et que la précision sera réduite à moins de 1,5 m. En supposant qu’une base d’utilisateurs assez importante puisse lui permettre d’offrir des données de trafic propres à une voie, "ainsi que de présenter un écosystème complet d’objets 3D avec lesquels les utilisateurs pourront interagir", m’at-il dit.

Rendre le GPS plus précis

Il existe en réalité plusieurs façons d'améliorer la précision de votre système GPS. Le plus simple s'appelle Real Time Kinematics (RTK). Ce système consiste à comparer le signal de la constellation (ou des constellations, si vous enregistrez des signaux de GLONASS, Galileo et BeiDou ainsi que du GPS) de satellites en orbite à un second signal provenant d'une station de base située à une position connue. Cela fonctionne très bien pour des choses comme les enquêtes sur le terrain, mais les stations de base RTK ont une portée limitée - moins de 20 miles - vous avez donc besoin d’un réseau si vous voulez une couverture étendue.

Le positionnement ponctuel précis (PPP) est une autre alternative. il supprime la station de base et envoie à la place au GPS de l'utilisateur final un signal de correction calculé en connaissant les éventuelles corrections apportées aux horloges ou aux orbites des satellites. De plus en plus, ce signal de correction est délivré via le cloud.

"La RTK coûte cher: entre 5 000 et 10 000 $ par station, elle n’a pas d’échelle", a expliqué Fergus Noble, CTO de Swift Navigation. "Le PPP a une couverture globale mais une précision moindre et une attente allant jusqu'à 30 min lors de l'initialisation." La société Noble a développé une approche hybride appelée Skylark pour obtenir une localisation précise au centimètre près à un coût relativement bas. "Nous modélisons les profils d'erreur lorsque les signaux GPS traversent les différentes régions de l'atmosphère et de l'environnement pour corriger l'erreur d'horloge", a déclaré M. Noble.

Je suis presque sûr que GM utilise une approche similaire pour le système Cadillac Super Cruise dont je me suis vanté récemment. La société lidar a cartographié plus de 160 000 km d'autoroutes aux États-Unis et au Canada, mais les voitures équipées de Super Cruise doivent pouvoir se placer sur cette carte. Alors GM a opté pour RTX, un système d’une société appelée Trimble. Ce système utilise également une série de stations de référence dans le monde entier, qui comparent leurs positions connues avec le signal qu'elles reçoivent du système GPS. Ces données sont ensuite utilisées pour envoyer aux voitures un signal de correction via OnStar et 4G LTE.

J'ai demandé si c'était l'approche que Live Roads utilisait également. Malheureusement, je n'ai pas pu obtenir plus de précisions - peut-être que le nom aurait dû être un indice. "Vous avez raison," Black Box "était un nom volontairement obscurci", m'a dit Konieczny. "Je peux dire que nous avons abordé ce problème avec un regard neuf, comparé à ce qui a été typiquement tenté dans cet espace. Nous avons examiné les corrections d'horloge ionosphérique, mais sommes parvenus à la conclusion qu'il y avait peu d'améliorations à apporter à ces algorithmes déjà intégré dans les puces de récepteur GPS de smartphone moderne. En outre, pour diverses autres raisons, ce n’était pas la bonne approche pour nous. Malheureusement, c’est aussi profond que je peux le faire pour le moment. "

Pour l'instant, le "comment" reste un mystère.