Projet de fin d’études les techniques de géolocalisation et de positionnement

Les étapes de calcule de la position du terminal mobile par TDOA :

La localisation du terminal mobile passe par plusieurs étapes :

− Les stations de base voisines détectent le signal venu de la MS, à partir de ce signal, on peut calculer la distance d entre BTS et MS puis déduire le temps d’arrivée T.
− Déterminer la différence du temps d’arrivée entre la BTS serveur et les autres BTS secondaires en effectuant la corrélation croisée entre signaux reçus au niveau des BTS.
− Les mesures TDOA peuvent être converties à des équations hyperboliques, ces équations sont non linéaires, on utilise la méthode de Chan pour les rendre linéaires puis les résoudre afin de déterminer les coordonnées (x, y) du terminal mobile [20].

Cas d’un signal de parole :

En deuxième cas on considère que le signal de parole mtlb qui appartient à la bibliothèque matlab est le signal émis, ayant une fréquence d’échantillonnage de 7418Hz et une durée de 0,55s.

La détermination de la différence de temps d’arrivée TDOA des signaux émis par la MS au niveau de chaque BTS se calcule par la corrélation croisée entre ces signaux.
Durant le trajet entre la MS et chaque BTS le signal subit un bruit qu’on définit comme un bruit gaussien.
Les résultats sont présentés dans les figures suivantes :
Dans La figure suivante, le signal de parole est en haut et le signal de parole retardée par exemple de 200 échantillons est en bas.

Modèle mathématique pour résoudre les équations hyperboliques :

Le modèle général en deux dimensions pour l’estimation de la localisation de la position de la source en utilisant M stations de bases est développé. En référant tous les TDOAs à une station de base primaire BTS1 qui joue le rôle d’une station de base de contrôle d’appel et la première qui reçoit le signal transmis. Soit (Xi,Yi) la localisation des BTS Avec l’indice i=2,…,M qui présente les numéro des BTS secondaires et (x,y) la localisation de la source.

La structure du réseau GSM :

Lorsqu’on téléphone à partir d’un mobile GSM :
Le mobile transmet par radio la communication vers la station de base de sa cellule.
La conversation est ensuite acheminée de façon plus classique (câble, fibre optique …) vers le Correspondant s’il est raccordé au réseau téléphonique filaire, ou à sa station de base s’il est Équipé d’un mobile.
Cette station de base transmet finalement la conversation par radio au correspondant.
Même si deux personnes se trouvent dans la même cellule et se téléphonent, la conversation ne passe jamais directement d’un GSM à l’autre.
Au cours d’un déplacement, il est possible qu’on sorte d’une cellule. Il est nécessaire alors de changer sa station de base tout en maintenant la communication : c’est le transfert intercellulaire ou handover.

Guide du mémoire de fin d’études avec la catégorie architecture du réseau GSM

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Table des matières

Introduction Générale
Chapitre I : Présentation de la société GSM
Chapitre II: Les techniques de géolocalisation et de positionnement
II. Les techniques de géolocalisation
1. Le système GPS
1. Généralités
1. Les applications de GPS
1. Les composants du GPS
1. Le Principe de fonctionnement
1. Les avantages de GPS
1. Les inconvénients de GPS
2. Localisation par GSM
2. GPS assisté (A-GPS)
2. L’angle d’Arrivée (AOA)
2. Le temps d’arrivée (TOA)
2. La différence de temps d’arrivée TDOA (Time Difference Of Arrival)
2. La puissance du Signal
2. Identifiant de la cellule (Cell-ID)
3. Localisation hybride
4. Localisation par wifi
III. Les méthodes de base de positionnement
1. La triangulation
2. La trilatération
IV. Conclusion
Chapitre III : Géolocalisation des flottes par réseaux mobil GSM et CDMA
I. Introduction
II. Le réseau GSM
1. Introduction
2. Notion de réseaux cellulaires
3. La structure du réseau GSM
4. Architecture du réseau GSM
5. La carte SIM
6. Les fréquences de travail dans GSM
7. La voix balise et la voix de trafic
8. La détection de changement de cellules
9. Les protocoles dans le système GSM
10. Les antennes des terminaux GSM
11. Les antennes des stations de base GSM
III. Géolocalisation par réseaux mobile GSM
1. Techniques de géolocalisation en GSM
1. Par le réseau (Network-Based)
1. Par le Mobile (mobile-Based)
1. Assistée par le GSM (Mobile-Assisted)
2. Les sources d’erreurs de localisation dans les systèmes sans fil
2. Phénomène de multitrajets
2. La propagation NLOS (sans visibilité directe)
2. Interférences co-canal
3. Les équipements du service de la localisation
3. Unité de mesure de localisation (LMU)
3. Centre de localisation de mobile (MLC)
3. Centre de localisation de mobile serveur (SMLC)
3. Centre de localisation de mobile passerelle (GMLC)
3. Centre de commutation du mobile visité (VMSC: VisitedMobile Switching Centre)
4. Localisation par La différence de temps d’arrivée TDOA
4. La différence de temps d’arrivée en liaison montante U-TDOA
4. La différence de temps observée optimisée E-OTD
4. Calcul de la TDOA en utilisant le modèle de propagation d’OKUMURA-Hata
5. Localisation par l’angle d’arrivée (AOA)
5. Principe
5. Calcul de la position de terminal mobile
IV. Géolocalisation dans CDMA
1. Généralités sur CDMA
1. Définition
1. L’étalement de spectre
1. Les avantages de CDMA
2. Localisation de position par CDMA
2. La technique TDOA dans CDMA
2. Avantages de TDOA dans CDMA
2. La technique de localisation AFLT (Advanced Forward Link Trilateration)
V. Conclusion
Chapitre IV : Simulation de la technique TDOA
I. Introduction
II. Les étapes de calcule de la position du terminal mobile par TDOA
III. La méthode de corrélation croisée
1. Principe
2. Modèle mathématique de la fonction de corrélation croisée
IV. Estimation de TDOA par la corrélation croisée généralisée (GCC) avec la méthode de phase (PHAS Transform (PHAT))
V. Résultats de la Simulation
1. Estimation de TDOA par la corrélation croisée (CC)
1. Cas d’un signal périodique
1. Cas d’un signal de parole
2. Estimation de TDOA par GCC-PHAT
2. Cas d’un signal périodique
2. Cas d’un signal de parole
VI. Résolutions des équations hyperboliques
1. Modèle mathématique pour résoudre les équations hyperboliques
2. La Méthode de CHAN
VII. Conclusion
Conclusion Générale
Annexe
La bibliographie

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