Source : mémoire de master (MASTEROPPGAVE), Informatique / Génie informatique, University of Stavanger, semestre de printemps 2009, daté du 15 juin 2009, encadré par Erlend Tøssebro · pas de DOI · accès OPEN (mention « Åpen » sur la page de garde) · PDF Stolsmark2021-UncertainMobileGNSS.pdf, sha256 bee2e1ccd69670a2…, 79 pages (pagination imprimée citée ci-dessous, égale à celle du PDF à partir de la page de titre ; résumé non numéroté, p. 4 du PDF) Lu le : 2026-11-02. LECTURE COMPLÈTE : texte intégral (résumé, §1 à §10, bibliographie, annexes A.1 à A.5) ; pages 40 à 43 et 59 à 69 relues rendues (formules, tableaux 9.1 et 9.2, boîtes à moustaches 9.1 à 9.8) ; les captures d’écran et diagrammes UML des chapitres 2 à 8 n’ont pas été examinés, aucun chiffre n’en est repris. Statut summarized. Thème : mobility · localisation GNSS sobre en énergie, incertitude de position Métadonnées vérifiées dans le PDF : auteur conforme (Ragnar Stølsmark, seul auteur ; le « et al. » du corpus est inexact). Écarts : année 2009 (le corpus et le citekey disent 2021) ; titre « …in a mobile GIS » (le corpus dit « …in a Mobile GNSS Context ») ; document de type mémoire de master, pas un article ; pas de DOI.

Contexte et question

Le récepteur GPS consomme beaucoup de batterie sur un téléphone de 2009. L’auteur étudie si l’on peut espacer les mesures GPS en acceptant une incertitude de position qui croît entre deux mesures, tout en gardant une position affichée plausible par estime (dead reckoning). Le travail mesure l’effet de ce choix sur la durée de la batterie (§1, p. 8).

Méthode

• Application de test « Travel Application » en J2ME (Java Micro Edition) sur un Sony Ericsson W760i : carte OpenStreetMap, routage A*, affichage permanent du cercle d’incertitude, niveau d’incertitude toléré réglable par l’utilisateur (§1, §7).
• Incertitude initiale : rayon donné par getHorizontalAccuracy() de l’API Location J2ME, interprété comme un écart-type (environ 68 % des positions dans le cercle) ; rayon fixé à 100 m si l’appareil renvoie 0 (§7.1, p. 38).
• Deux régimes selon la vitesse « en ligne droite » entre deux fixes : marche si elle est inférieure ou égale à 10 km/h, conduite au-delà (§7.2, p. 38-39). Un démarrage de 30 mises à jour GPS espacées de 2 s précède tout calcul d’incertitude ; ensuite la vitesse est une moyenne pondérée à poids exponentiellement décroissants, paramètre w = 0,8 (p. 40).
• Incertitude de marche : cercle dont le rayon croît à 10 km/h ; délai avant la prochaine mesure = ½·(d/v) − (s/v), d étant le diamètre maximal autorisé, s le rayon initial (p. 42-43). Niveaux : 100, 200, 500, 1000 m de diamètre (p. 43).
• Incertitude de conduite : si aucune route de la carte n’est dans le cercle initial, croissance circulaire à la vitesse maximale connue (90 km/h) ; sinon propagation le long du graphe routier à la vitesse limite, sens uniques respectés, simulée seconde par seconde. Arrêt si la distance entre nœuds dépasse le diamètre du niveau, ou si le nombre d’intersections dépasse le plafond du niveau (p. 44-46). Niveaux : 150, 300, 800, 1400 m de diamètre ; 1, 3, 5, 7 intersections (p. 44, 46).
• Dead reckoning : machine à états à quatre schémas (hors route avec ou sans itinéraire, sur route avec ou sans itinéraire) ; sur route, vitesse égale à la limite de la route, avec recalage sur la route la plus proche du fix (§8, p. 48-52).
• Choix de la route à une intersection sans itinéraire par accéléromètre 3 axes (20 Hz) : collecte de 5 s avant à 5 s après l’intersection ; identification de l’axe vertical (proche de ±1 G), de l’axe tangentiel (plus forte somme des accélérations en valeur absolue, fenêtre ±2 s autour de l’intersection exclue) et de l’axe centripète ; double intégration des accélérations (vitesse initiale = limite de la route, accélération angulaire déduite de a_centripète · a_tangentielle / v²) pour estimer la position après le carrefour, puis choix du voisin du graphe routier dont l’angle depuis le carrefour est le plus proche de celui de cette position (§8.5, p. 53-56, annexe A.5).
• Hypothèses déclarées : l’un des axes du téléphone est à peu près vertical, circulation fluide, freinage avant et accélération après l’intersection, vitesse et cap initiaux supposés (p. 55).

Données

Un seul téléphone (W760i, deux mois d’âge). Protocole : batterie vidée, charge de 3 minutes exactement, mesure jusqu’à l’extinction, téléphone immobile, 3G désactivée, 10 répétitions par test (§9.1, p. 58). Destination de routage : Grannesvegen, près de l’université (p. 60). Aucune vérité terrain de position : les tests mesurent la durée de batterie, pas l’erreur de position.

Résultats chiffrés

Durée de batterie moyenne selon le niveau d’incertitude maximal (Tab. 9.1, p. 61). L’en-tête du tableau dit « minutes » et les valeurs sont imprimées « 8:22 » ; l’axe en minutes de la Fig. 9.2 (médiane du niveau 1000 m proche de 48) indique que ce format se lit minutes:secondes.

Sans la phase de démarrage (au moins 90 s entre la mise sous tension et le premier fix, puis 30 mises à jour à 2 s ; ces 2 min 30 s sont communes à tous les tests), les gains sont plus nets (Tab. 9.2, p. 61) : sans estime 5:52 ; 100 m 7:17 (+24,0 %) ; 200 m 11:31 (+96,2 %) ; 500 m 24:31 (+318,0 %) ; 1000 m 45:18 (+672,2 %).

Ancres (extraits verbatim du PDF) des chiffres principaux : « 500 m 27:01 223.0 % 92.8 % » (Tab. 9.1) ; « The mean battery life was 138:29 for the accelerometer test and 24:55 while using GPS » (§9.6) ; « Wayfinder Navigator had an average battery life of 3:14 minutes during the tests » (§9.7) ; « The data set’s mean value was 332 minutes or 5:32 hours » (§9.3). Les autres ancres sont dans le bloc YAML.

Autres mesures :

• Veille seule : moyenne de 332 minutes, soit 5:32 heures, qui justifie la charge de 3 minutes (§9.3, p. 59).
• Deux implémentations de routage : moyennes 47:48 (toujours le plus court chemin exact) contre 41:53 (nœud le plus proche) à 1000 m ; différence non significative, la médiane de l’une est dans l’intervalle de confiance à 95 % de l’autre (§9.4.2, p. 62).
• Écoute GPS (listener) contre requête ponctuelle (getter), mise à jour toutes les 30 s : moyennes 19:32 (listener) et 30:55 (getter) ; étendues 10 à 30 minutes et 6 à 61 minutes. En mauvaises conditions GPS : listener 10-18 min (6 essais), getter 6-10 min (5 essais) ; en bonnes conditions : listener 21-30 min (4 essais), getter 47-61 min (§9.5, p. 64). Le listener déclenche un appel doublé à chaque réglage d’intervalle (p. 63).
• Accéléromètre seul à 20 Hz contre GPS toutes les 10 s : moyennes 138:29 et 24:55, soit environ 5,6 fois plus long pour l’accéléromètre (§9.6, p. 65-66).
• Navigateur commercial préinstallé (Wayfinder Navigator) : 3:14 en moyenne ; l’application sans estime dure environ 2,6 fois plus, et 8,4 fois plus à 500 m (§9.7, p. 69).
• Erreur GPS observée avec le W760i : la plupart des résultats à moins de 30 m de la position réelle, quelques valeurs un peu supérieures à 100 m (§7.1, p. 38).

Conclusion de l’auteur : à 500 m d’incertitude, la batterie dure environ 3 fois plus qu’« avec aucune estime » (§10, p. 70). Le résumé annonce environ 4 fois pour le même cas (résumé, p. 4 du PDF) : le Tab. 9.1 donne 27:01 / 8:22, soit environ 3,2, et le Tab. 9.2, hors démarrage, 24:31 / 5:52, soit environ 4,2. Les deux chiffres correspondent à ces deux tableaux, démarrage compté ou non ; l’auteur ne le dit pas explicitement (rapports calculés par nous à partir des tableaux).

Limites déclarées par les auteurs

• Les tests de l’estime à l’intersection par accéléromètre sont peu nombreux, faute de véhicule ; la méthode se trompe parfois, surtout quand les axes sont mal identifiés lors de virages pris presque à pleine vitesse (§8.5, p. 56).
• L’accéléromètre ne suffit pas seul à l’estime : il faut des hypothèses sur l’orientation, il ne mesure aucune rotation, et l’erreur croît au carré avec la double intégration (p. 57).
• Les tests ont eu lieu dans des conditions GPS variables (météo, géométrie satellitaire) qui réduisent les gains observés ; à 1000 m, un avertissement de batterie faible supplémentaire a écourté les essais (§9.4.1, p. 61).
• Différence de routage non significative statistiquement, il faudrait plus d’essais (p. 62). Le seuil de conditions GPS où listener et getter s’équivalent, et le seuil accéléromètre contre mise à jour GPS anticipée, restent à trouver (§9.5, §10.1, p. 65, 70).
• Une vitesse calculée sur deux fixes proches peut être très fausse (exemple : 108 km/h à l’arrêt avec 30 m d’incertitude et 2 s d’intervalle) ; la moyenne pondérée comme critère de type d’incertitude n’est pas pleinement mise en œuvre, l’usage du seul fix précédent ayant suffi aux tests (§7.2, p. 39).
• Course à pied et vélo sont classés « conduite », donc l’incertitude s’étend trop vite (p. 39).

Ce que ça change pour Teleforge (interprétation, hors de l’article)

• Le document n’est ni récent ni centré sur les capteurs inertiels de qualité : c’est un travail d’étudiant sur téléphone J2ME de 2009, avec un seul appareil. À citer comme illustration d’une idée (le coût énergétique de la fréquence GPS), pas comme référence quantitative.
• L’idée utile est le budget d’incertitude : on borne la croissance de l’erreur de position (cercle ou graphe routier) et on déclenche une mesure GPS à un seuil, ce qui échange précision contre énergie. Applicable à la planification des fenêtres d’écoute d’un boîtier à batterie.
• La propagation de l’incertitude le long du graphe routier à la vitesse limite, avec plafond d’intersections, est une formulation simple d’un a priori de carte ; à comparer au map matching quand nous traiterons le recalage.
• Le choix de la branche à une intersection par accéléromètre rejoint nos questions de yaw dérivé sans gyroscope, mais ses hypothèses (orientation du téléphone, freinage avant le virage) ne tiennent pas pour un boîtier fixé dans un véhicule sans recalibrage ; non reprenable tel quel.
• Aucun filtre de Kalman, aucune matrice de covariance ni ellipse de confiance dans ce document : la seule incertitude GPS exploitée est un rayon scalaire issu du récepteur.
• Les mesures de batterie ne se transposent pas à un boîtier de flotte alimenté par le véhicule ; seule la hiérarchie relative (accéléromètre bien moins coûteux que GPS) est un ordre de grandeur plausible.