Les technologies de géolocalisation indoor

Certains composants GPS peuvent recevoir un signal suffisamment élevé pour déterminer une position à l’intérieur d’un bâtiment. Cependant, le résultat n’est généralement pas assez précis pour être utilisable. De plus le GPS ne permet pas de se localiser dans un bâtiment à plusieurs étages.

La géolocalisation indoor est pourtant devenue le Saint Graal du marketing géolocalisé car elle permet d’assister le consommateur de son domicile au centre commercial. Elle le guide à l’intérieur du lieu, déclenche l’envoi de messages et lui permet de régler ses achats à partir de son mobile. Un des objectifs principaux de cette nouvelle méthode de marketing est d’éviter la fuite des consommateurs vers des sites e-commerce.

L’intérêt de la géolocalisation indoor ne se limite pas au marketing. De nombreux aéroports, gares, centres de congrès et d’exposition s’équipent de ces technologies pour aider les utilisateurs en leur fournissant des informations utiles.

Le terme générique de géolocalisation indoor couvre 3 principaux niveaux de services :

• La géolocalisation indoor, véritable GPS d’intérieur, aide les utilisateurs à trouver leur chemin, leur permet d’optimiser leur visite, de localiser leurs amis et collègues ; ainsi que de fournir des analyses comportementales aux commerçants sur le parcours des visiteurs.
• La micro-localisation permet aux voyageurs, visiteurs ou consommateurs d’interagir avec un élément spécifique : un produit sur une étagère en magasin, une œuvre d’art exposée dans un musée… La présence du consommateur est identifiée seulement quand il est à proximité d’une balise. Sa géolocalisation est perdue lorsqu’il s’en éloigne.
• Le Geofencing envoie des informations spécifiques lorsque un utilisateur entre ou sort d’une zone prédéfinie. Le géomarketing ou les programmes de fidélisation comptent parmi les cas d’utilisation les plus courants de cette méthode de localisation.

Quelles  sont les technologies utilisées et quels services proposent-elles ?

Wi-Fi Positioning System : le pionnier

Le Wi-Fi positioning system (WPS) est utilisé lorsque le GPS n’est pas adéquat. Il permet de localiser un appareil (smartphone par exemple) en utilisant la détection d’un réseau Wi-Fi.

Principe de fonctionnement

La technique de positionnement par point d’accès Wi-Fi est basée sur la mesure de l’intensité du signal reçu (Received Signal Strength ou RSS) et sur la méthode d’empreinte.  Une empreinte est constituée du RSS, du SSID du point d’accès, et de l’adresse MAC du routeur. Il n’est pas nécessaire de se connecter au réseau. Un ping est suffisant pour déterminer la force du signal.

L’appareil consulte ensuite une base de donnée distante pour faire l’association entre l’empreinte et la position. La précision du positionnement dépend du nombre de positions enregistrées dans la base de données. Pour collecter les données de localisation Wi-Fi, Google, Apple et Microsoft utilisent les smatphones et tablettes. Les appareils consultent périodiquement leur position en envoyant leur identifiant, la position GPS et l’empreinte Wi-Fi.

Applications

Le WPS est principalement utilisé pour du positionnement dans des lieux publics (gare, centre commerciaux, musées).

Conclusion

Ce mode de géolocalisation est bien adapté à la localisation en intérieur, mais cette technologie n’est pas suffisamment précise pour être utilisée pour du geofencing ou de la micro-localisation. Cette limitation technologique ne permet pas d’utilisation marketing.

Points positifs :

• Grâce à l’utilisation des UUD, l’empreinte d’une position devient unique au monde.
• La base de données des empreintes est très complète grâce à la  production participative.
• Permet de se localiser dans la plupart des supermarchés, aéroports, gares…

Points négatifs :

• Précision.
• Nécessite d’activer le Wi-Fi sur le récepteur.
• Nécessite une connexion internet pour interroger la BDD associant empreinte et localisation.

Near Field Communication : la mini révolution en plein essor

La Near Field Communication (NFC) est une technologie de communication sans fil à courte portée et haute fréquence, permettant l’échange d’informations entre des périphériques jusqu’à une distance d’environ 10 cm. Cette technologie est une extension des cartes de proximité utilisant la radio-identification (RFID).

Un tag NFC peut être relié à des informations telles qu’une page web, des réseaux sociaux et toutes sortes d’autres informations en général. Les autres domaines dans lesquels la NFC commence à évoluer sont le paiement sans contact, l’ouverture de porte avec des serrures sécurisées sans contact, la connexion à des ordinateurs et bien d’autres encore. Toutes ces actions ont quelque chose en commun : elles impliquent que le récepteur NFC soit à proximité.

Principe de fonctionnement

Pour comprendre comment fonctionne la NFC, il faut d’abord s’intéresser à la RFID.

La RFID

Cette technologie permet d’identifier un objet, d’en suivre le cheminement et d’en connaître les caractéristiques à distance grâce à une étiquette émettant des ondes radio, attachée ou incorporée à l’objet. La technologie RFID permet la lecture des étiquettes même sans ligne de vue directe et peut traverser de fines couches de matériaux (peinture, neige, etc.).

L’étiquette RFID, est composée d’une puce reliée à une antenne, encapsulée dans un support. Elle est lue par un lecteur qui capte et transmet l’information.

On distingue 3 catégories d’étiquettes RFID :

• Les étiquettes en lecture seule, non modifiables ;
• Les étiquettes « écriture une fois, lecture multiple ». Dans ce cas, la puce possède une zone mémoire vierge sur laquelle il est possible d’ écrire un numéro particulier propre à l’utilisateur final. Une fois ce numéro écrit, il ne peut plus être modifié ;
• Les étiquettes en « lecture réécriture ».

Par ailleurs, il existe deux grandes familles d’étiquettes RFID :

• Les étiquettes actives reliées à une source d’énergie embarquée (pile, batterie, etc.). Les étiquettes actives possèdent une meilleure portée mais leur coût est plus élevé et leur durée de vie restreinte ;
• Les étiquettes passives utilisant l’énergie propagée à courte distance par le signal radio de l’émetteur. Ces étiquettes à moindre coût sont généralement plus petites et possèdent une durée de vie quasi-illimitée. En contrepartie, elles nécessitent une quantité d’énergie non négligeable de la part du lecteur pour fonctionner.

Et le NFC dans tout ça ?

Le NFC utilise des étiquettes passives à trois modes de fonctionnement différents :

Mode émulation de carte

Le terminal mobile fonctionne comme une carte sans contact. La carte SIM du téléphone portable peut être utilisée pour stocker des informations chiffrées, et les sécuriser.

Exemples d’utilisations :

• Paiement sans contact ;
• Gestion des coupons de réduction ou des points de fidélité dans un magasin.

Mode lecteur

Le mobile équipé du NFC est capable de lire des « tags » (étiquettes électroniques), pour récolter des informations pratiques, ou pour lancer une action de manière automatique sur un smartphone.

Exemples d’utilisations :

• Parcours dans un musée ;
• Automatisation d’une tâche : changer la sonnerie de son téléphone, ou lancer une application, à l’approche du tag NFC ;
• Demande d’information dans un magasin.

Un « tag NFC » peut être programmé de façon à envoyer une information aux appareils situés dans son champ d’action. On peut acheter des tags NFC, à programmer soi-même sur internet. Pour programmer son tag NFC, il existe des applications mobiles comme « NFC Task Launcher », disponible sur le Google Play Store.

Mode peer to peer

Ce mode de fonctionnement permet l’échange d’informations entre deux appareils équipés du NFC.

Exemples d’utilisations :

• Echange de photos entre une tablette et un smartphone.
• Ouverture des portières de sa voiture

Applications

Voici un résumé des multiples utilités du NFC :

• Paiement, soit en utilisant une carte bancaire sans contact, soit un smartphone sur un terminal de paiement adapté ;
• Tickets dématérialisés pour un titre de transport, un billet d’entrée à un évènement (spectacle, conférence, concert, etc.) ;
• Coupons de réductions ou de points de fidélisation ;
• Parcours dans un musée avec informations utiles ;
• Accès et démarrage d’un véhicule de location ;
• Demande d’informations sur un produit (prix, composition, allergène, etc.) dans un magasin ;
• Contrôle d’accès à des locaux en accès réservé ;
• Lecture d’une carte de visite électronique ;
• Fonctionnalités domotiques ;
• Suivi de colis.

Conclusion

La courte porté du NFC est particulièrement bien adaptée à la micro-localisation mais ne permet pas de véritable géolocalisation ou geofencing.

C’est bien là l’intérêt du Near Field Communication. Sa portée délibérément courte permet de cibler expressément un terminal de paiement, une balise informative ou un appareil connecté. L’utilisateur doit survoler une zone prédéfinie avec son téléphone mobile, en contrepartie il n’a pas à le déverrouiller ou à manipuler son interface.
Points positifs :

• L’action du NFC est instantanée et ne nécessite aucun effort de la part de l’utilisateur.
• Le risque de se faire voler les données est réduit par la courte portée.
• NFC consomme moins de batterie que le bluetooth ou le Wi-Fi.
• Ne nécessite pas de connexion internet.

Point négatif :

• Portée de moins de 10 cm (non adapté à la géolocalisation et au geofencing)

Beacon : sérieux concurrent du NFC ?

Le beacon, c’est ce petit boîtier basé sur la technologie Bluetooth Low Energy, qui émet en permanence une petite quantité d’informations, qui permet à une application mobile d’adapter son comportement.

Principe de fonctionnement : Bluetooth Low Energy

Introduit avec la version 4.0 des spécifications Bluetooth, Bluetooth Low Energy (ou Bluetooth LE) est une technique de transmission sans fil se différenciant de son aîné « classique » par une consommation d’énergie 10 fois inférieure pour un débit équivalent.

Il ne transmettra pas de contenu complexe comme le ferait par exemple un clavier Bluetooth mais permettra de fournir des informations telles que son identifiant, sa distance (ou plus précisément son intensité émise), et plus encore. En effet, l’idée est d’incorporer le Bluetooth 4.0 aux appareils mobiles de petite taille, fonctionnant bien souvent sur pile, sans possibilité d’être rechargés : des capteurs pour mesurer le rythme cardiaque, des montres communicantes, des télécommandes, etc.

et les Beacons alors, c’est quoi ? et pour quoi faire ?

Beacon (balise en anglais)

Un beacon est un périphérique « Smart » qui diffuse un signal en utilisant le protocole de communication Bluetooth Low Energy. Il va contenir des informations permettant de le définir de manière unique :

• proximity UUID
• major
• minor

Ce sont des valeurs modifiables qui vont nous permettre de différencier les beacon entre eux. Il est également possible de régler la puissance d’émission, ce qui va permettre de définir précisément la zone à couvrir par le Beacon.

La première action du beacon va être de se signaler en envoyant ces données. Cette radiodiffusion est émise à intervalle régulier par le périphérique. Évidemment, cet intervalle aura un impact sur l’autonomie et la détection de l’appareil. L’objectif ici est de se faire connaître par plusieurs appareils en même temps, pour par exemple, détecter la proximité d’un lieu.

Il est important de noter qu’un récepteur peut se connecter à plusieurs beacon en même temps.

iBeacon

Terme souvent utilisé pour désigner un beacon, sauf que iBeacon est une marque déposé par Apple. Même si Apple ne vend pas encore de hardware iBeacon, il fournit les spécifications à respecter (celle d’un beacon estampillé Apple en somme) pour obtenir la certification iBeacon. Bref, la spécification est plus liée à l’utilisation de la marque qu’à un changement de la spécification Bluetooth LE elle-même. Ainsi, tout appareil équipé de Bluetooth 4.0 (tel qu’un smartphone Android) pourra également communiquer avec un iBeacon.

Des valeurs spécifiques à  Apple permettent de définir qu’un appareil est un iBeacon.

Applications

Une application mobile est nécessaire pour réagir aux signaux émis par un beacon. Il faut également que le Bluetooth soit activé sur le recepteur (souvent un smartphone compatible BLE). Depuis iOS 7.1, Apple permet même le déclenchement d’une notification alors même que l’application n’est pas lancée (ni même en tâche de fond).

L’idée essentielle à comprendre est que l’appareil mobile sera en charge de détecter la présence d’un beacon dans l’entourage mais la manière dont on veut faire réagir le téléphone de l’utilisateur est uniquement gérée par votre application. En somme, le beacon est uniquement destiné à signaler sa présence (par broadcasting), il ne contient pas d’informations applicatives,uniquement ses identifiants.

Exemple1 : Détecter la proximité d’un magasin

Vous passez à côté d’un magasin, votre application est « réveillée » par la détection du signal transmis par un beacon reconnu. L’applicatif se charge ensuite de définir ce qu’elle peut en déduire pour vous afin de vous proposer, par exemple, la dernière paire de chaussure ou encore une remise exclusive si vous entrez dans le magasin immédiatement.

Exemple2 : Retrouver ses clés

Ils sont plusieurs à s’être lancés dans l’aventure destinée aux objets de la vie courante : Tile, Ticatag, Wistiki, StickNFind… En parallèle avec la commercialisation de beacons discrets et parfois réactifs (vibreur, sonnerie, lumière…), ces entreprises fournissent l’application mobile qui accompagne la recherche de votre objet (radar, leach virtuel…).

Exemple3 : Utiliser les valeurs d’un iBeacon

Revenons dans notre magasin, cette fois-ci à l’intérieur où ont été placés tous les beacons avec le même UUID. On pourra ensuite faire réagir l’application en fonction des valeurs major (par exemple l’étage où se situe le client : homme, femme, enfant) et les valeurs minor (par exemple le rayon : chaussures, chemises, costumes…). On voit bien ici que le seul rôle d’un beacon est de communiquer son identité, charge ensuite à l’applicatif d’en déduire le positionnement de l’utilisateur et de réagir en conséquence.

Conclusion

Les beacons ne semblent pas être de réels concurrents au NFC mais plutôt une technologie complémentaire qui prend le relais là où le NFC est techniquement limité (geofencing).

La micro-localisation semble être compliquée à mettre en place avec les beacons. Les balises BLE ne sont pour l’instant pas prévues pour faire du paiement. Contrairement au NFC, c’est une technologie hors de l’infrastructure bancaire. Pour que le paiement puisse s’effectuer avec beacon, il faudra que le commerçant élargisse son réseau d’acceptation de paiement hors banques (Paypal, iTunes, etc.).

Le paiement par carte à puce est déjà très simple, bien accepté et bien ancré dans les mœurs. Le changer apportera son lot de résistances. Un nouveau système ne pourra s’imposer que s’il est aussi simple que le paiement par carte à puce et s’il apporte une réelle valeur ajoutée.

Le plus probable que l’on puisse imaginer aujourd’hui est que la technologie NFC va continuer à se développer, notamment pour le paiement et les usages déjà déployés aujourd’hui ; les beacons vont quant à eux compléter les usages du NFC là où elle n’est pas pertinente : geomarketing, push d’information, geofencing…

Points positifs :

• L’utilisation du BLE économise la batterie du terminal récepteur.
• Facile à mettre en place et à programmer.
• Le risque de recevoir des notifications par erreur est quasi nul.
• Porté annoncée jusqu’à 70 mètres.

Point négatif :

• Nécessite généralement une connexion internet pour associer l’identifiant à une information. (Dans certain cas, l’information peut être stockée dans une application mobile)
• Nécessite d’activer le Bluetooth sur le récepteur.
• La portée du beacon n’est pas adaptée à la micro-localisation.
• Les balises BLE ne sont pour l’instant pas prévues pour faire du paiement
• Nécessite l’installation d’une application de Tracking

Localisation par champ magnétique : l’avenir de la géolocalisation indoor  ?

Une autre solution pour se géolocaliser lorsqu’on ne capte pas de signal GPS est d’écouter les champs magnétiques, pour dessiner la carte du bâtiment dans lequel on se trouve. Le béton armé, l’acier renforcé, etc., autant de matériaux modernes qui laissent une empreinte magnétique caractéristique. Les animaux, on pense notamment au pigeon voyageur et au homard, sont capables de capter ces variations magnétiques pour retrouver leur chemin.

Ainsi donc, chaque immeuble, étage, couloir, cage d’ascenseur, produit une perturbation qui lui est propre. Le système, en les lisant, peut ainsi générer une carte du lieu. Une technologie intéressante s’il en est puisqu’elle ne requiert aucun périphérique externe et offre une précision de 10 cm. Les chercheurs à l’origine du projet ont monté une entreprise IndoorAtlas et ont d’ores et déjà publié une API pour smartphones.

Principe de fonctionnement

Dans un premier temps, pour permettre la géolocalisation, il est nécessaire de cartographier le champ magnétique du bâtiment à l’aide d’un smartphone équipé de l’application MapCreator. Lorsque l’utilisateur se déplace, l’application va utiliser la boussole pour créer une carte du champ magnétique du bâtiment.

L’application va rechercher l’empreinte magnétique pour en déduire la position.

La précision varie de 0.1 à 2 mètres.

Exemple en vidéo

Remarque : Cette méthode de géolocalisation ne se limite pas au Indoor. Il est possible d’obtenir une position en pleine mer en utilisant la Référence Géomagnétique International. Cette méthode est employée par des centres de recherche pour géolocaliser la migration de bancs de poissons.

Applications

L’utilisation principale du champ magnétique est la localisation dans les lieux publics (aéroports, gares, musées…).

Conclusion

Cette technologie est aujourd’hui très peu utilisée et son utilisation se limite à la localisation dans les lieux publics. Pourtant, sa force réside dans la diversité de ses utilisations possibles. Sa précision lui permet d’être utilisée aussi bien pour de la géolocalisation que du geofencing. Cette dualité peut s’avérer très pertinente pour une utilisation de géomarketing.

Si cette technologie se développe, elle pourrait donc facilement prendre le dessus sur les beacons.

Points positifs :

• Pas besoin besoin de Wi-Fi ou de Bluetooth (autonomie du récepteur)
• Précision.
• Diversité des utilisations (géolocalisation + geofencing).

Points négatifs :

• Peu répandu (peu d’API et cartographie très limitée pour l’instant).

• Plus long à mettre en place que le Beacon.
• Nécessite généralement une connexion internet pour associer l’empreinte à la position. (Dans certain cas, l’information peut être stockée dans une application mobile)

Conclusion

Si on résume tout ça, ça donne quoi ?

	Géolocalisation	Geofencing	Micro-localisation
Wi-Fi Positionning	Très bon, mais précision limitée	Précision trop limitée pour cette utilisation	Le positionnement donné par le Wi-Fi ne permet pas d’échanges d’informations
NFC	La portée du NFC ne permet pas de faire de géolocalisation	La porté du NFC est trop limitée pour cette utilisation.	Excellent
Beacon	Nécessite un nombre très important de balises	Le Beacon reste la techno la plus adaptée au Geofencing	La portée du Beacon est trop élevée pour cette utilisation
Champ magnétique	Excellente précision	Très bon, mais peu utilisé et plus long à mettre en place que le Beacon	Le positionnement donné par le champ magnétique ne permet pas d’échanges d’informations

Le Wi-Fi Positionning reste la méthode la plus utilisé en géolocalisation d‘intérieur. Pourtant cette technologie n’est pas la plus performante et elle nécessite d’activer le Wi-Fi de son récepteur. La localisation par champ magnétique, plus précise et sans contrainte semble être en mesure de prendre le dessus.

Le NFC est le grand gagnant de la micro-localisation et du paiement sans contact. Cette technologie à l’avantage d’être déjà bien implantée, et le beacon ne semble pas être en mesure de la détrôner.

le beacon est aujourd’hui le leader en matière de Geofencing. Cette technologie est particulièrement adaptée pour définir des zones et permet de nombreuses applications marketing.

Le champ magnétique est très performant en géolocalisation, et sa très bonne précision permet également de l’utiliser pour du gofencing. C’est cette dualité qui en fait une technologie très intéressante.  Même si aujourd’hui peu de sociétés semble miser sur cette technologie, c’est pourtant celle qui semble être la plus intéressante et qui couvre le plus de fonctionnalités.