Location! Location! Location!

Position! Position! Position!

Des chercheurs de l'Université de Calgary affinent les connaissances scientifiques à la base des systèmes mondiaux de localisation
1 mars 2005
Le travail d'Elizabeth Cannon consiste à trouver des gens, des lieux et des choses.
 

Plus précisément, Elizabeth Cannon, professeure de génie géomatique à l'Université de Calgary, exploite les signaux des systèmes mondiaux de localisation (GPS) pour améliorer l'exactitude et la fiabilité des dispositifs utilisés pour la navigation et le positionnement. Ses recherches trouvent des applications dans une foule de systèmes, qui permettent, par exemple, de faire atterrir un appareil sur le pont d'un porte-avions par vents violents ou d'aider des sauveteurs à localiser une personne prise au piège dans un édifice en flammes à l'aide de son téléphone cellulaire.

Elizabeth Cannon et son équipe conçoivent de nouveaux algorithmes et de nouvelles techniques avant de les intégrer à une vaste gamme de logiciels et d'applications. « Nos travaux vont de la recherche très théorique à la conception d'applications pratiques dans les véhicules terrestres, les aéronefs, les navires et les systèmes de navigation personnels », indique-t-elle.

L'équipe de l'Université de Calgary est le seul groupe non américain à participer, avec la US Navy, à un projet visant à faire atterrir des appareils sans équipage sur des porte-avions. Tout un défi sur ces navires dont les pistes, on le sait, sont très courtes et où, en raison de la grande quantité de matériel de communication de pointe qui s'y trouve, le potentiel d'interférence avec d'autres capteurs est très grand. Un phénomène qui peut affecter la qualité des signaux GPS. Les membres de l'équipe travaillent à concevoir des algorithmes fiables qui garantiront une précision sans faille — à 30 centimètres près — du matériel GPS utilisé pour faire atterrir les avions.

La technologie — un système de radionavigation composé d'une multitude de satellites en orbite autour de la Terre et de leurs stations terrestres — a été conçue à l'origine pour fonctionner à ciel ouvert, c'est-à-dire dans un environnement permettant une ligne de visée directe entre les antennes et les satellites orbitant dans l'espace 20 000 kilomètres plus haut. Aujourd'hui, on veut obtenir des signaux forts aussi bien à l'intérieur de bâtiments que dans des endroits boisés ou des parcs de stationnement couverts, par exemple. Ces lieux posent de nouvelles difficultés. À l'aide d'un simulateur de signal financé par la FCI, Elizabeth Cannon et son équipe simulent des environnements contraints pour tester leurs programmes. L'équipe de l'Université de Calgary a mis au point un nouveau récepteur GPS logiciel — plutôt que matériel — qui lui permet de modifier les algorithmes de traitement du signal à l'intérieur des récepteurs de façon à pouvoir étudier les résultats des différentes méthodes de réception des signaux. « Dans un sens, nous sommes en quête du Saint-Graal des GPS, dit Elizabeth Cannon, au sujet du récepteur. Si vous pouvez transporter un récepteur GPS avec vous partout où vous allez et obtenir une position fiable où que vous soyez, alors vous bénéficiez d'une transparence totale. »

Une autre application possible concerne les systèmes de navigation de bord, plus précisément la capacité de mettre à contribution les récepteurs GPS et d'autres capteurs intégrés aux véhicules pour établir la position d'autres voitures sur la route. Elizabeth Cannon est convaincue que, éventuellement, si les données cartographiques étaient mises en relation avec des systèmes d'alerte automatique indiquant la position et la proximité d'autres véhicules, les probabilités d'accident diminueraient.

Retombées

La géomatique — la science et la méthode d'interprétation des données géospatiales ou le positionnement des objets dans le temps et dans l'espace — est un secteur en pleine croissance au Canada et dans le monde entier. Selon les estimations, ce marché devrait atteindre 21 milliards de $ US à l'échelle mondiale en 2008 et le Canada occupe une créneau de pointe dans ce marché.

Grâce à des chercheurs comme Elizabeth Cannon et son équipe de l'Université de Calgary, le Canada a acquis dans ce domaine une expertise qui rend ses diplômés aussi populaires sur le marché que ses innovations. Toutes les technologies géomatiques sont très en demande : de la navigation par satellite à la cartographie aéroportée pour l'exploration pétrolière et gazière en passant par les systèmes de navigation permettant de localiser des personnes en situation d'urgence.

À lui seul, le groupe de l'Université de Calgary a déposé plus de 200 brevets pour les logiciels qu'il a mis au point, qui rapportent des millions de dollars en revenus à l'Université. « Chaque application offre des avantages particuliers, qu'ils soient économiques ou sociétaux », indique E. Cannon.

Plus de la moitié des étudiants diplômés du département de l'Université de Calgary proviennent de l'extérieur du Canada, mais finissent par s'y établir. Des entreprises comme NovAtel Inc., à Calgary, un leader mondial en technologies de positionnement de précision, qui fournit des produits autant aux secteurs agricole, minier et maritime qu'aux domaines de l'exploration, des systèmes autonomes et des systèmes téléguidés, s'arrachent le personnel hautement qualifié du programme de géomatique.

« Nous encourageons et nous appuyons sans réserve le programme de géomatique, qui nous permet de recruter un grand nombre d'excellents diplômés », révèle Tony Murfin, vice-président à l'expansion des activités de NovAtel Inc..

En contrepartie, le groupe d'Elizabeth Cannon travaille de façon ponctuelle avec NovAtel, une collaboration qui contribue à la création d'une filière de savoir à Calgary dans le domaine de la géomatique. « Nous en tirons profit, dans de nos rapports avec l'industrie et dans les débouchés possibles pour nos diplômés », ajoute-t-elle.

Les bénéfices sociétaux de la recherche géomatique menée à l'Université de Calgary sont plus difficiles à quantifier, du fait que les applications des technologies GPS sont nombreuses. « Nous aimons à dire que plus de la moitié des applications n'ont même pas encore vu le jour - que ce soit pour localiser des animaux, aider les personnes atteintes de la maladie d'Alzheimer, retrouver des voitures perdues ou volées, faire atterrir des avions ou améliorer la sécurité des systèmes de navigation des navires. » Selon E. Cannon, les retombées possibles sont vastes, autant du point de vue de la sécurité que de celui des consommateurs.

Partenaires

Lorsque Bruno Scherzinger a commencé à collaborer avec Elizabeth Cannon, il ne savait pas combien ce partenariat avec l'Université de Calgary se révélerait fructueux. Il le sait maintenant.

Bruno Scherzinger est directeur de la technologie à Applanix Corp., une entreprise ontarienne de Richmond Hill qui fabrique des systèmes de localisation et d'orientation pour les activités de cartographie et d'arpentage menées à partir de véhicules en mouvement. Les produits de l'entreprise connaissent plusieurs champs d'application : cartographie aérienne et maritime, télédétection ou encore dessin de routes et acquisition de données GPS.

En 1994, Applanix a commencé à travailler avec E. Cannon et le groupe de géomatique de l'Université de Calgary pour mettre au point des algorithmes de traitement en temps réel. Les algorithmes conçus allaient permettre de créer des produits de cartographie et d'arpentage précis à quelques centimètres près. Les travaux du professeur Cannon et de son équipe ont permis à Applanix de mettre au point un compas GPS à deux antennes, une technologie capitale pour l'entreprise, selon Bruno Scherzinger.

« Le rendement de notre produit s'en est trouvé considérablement accru, a-t-il indiqué. Cette percée technologique a permis à notre entreprise d'améliorer son avantage concurrentiel et de franchir une étape importante dans son évolution. »

Aujourd'hui, Applanix emploie 90 personnes et a des contrats dans le monde entier. Grâce aux algorithmes et aux logiciels mis au point par le professeur Cannon et son équipe, les systèmes de positionnement et d'orientation de l'entreprise peuvent fournir des mesures de la position, du roulis, du tangage et du cap vrai des véhicules en mouvement au centimètre près.