Des chercheurs du MIT transforment le Wi-Fi en GPS d’intérieur

Quand on pense aux technologies capables de faire de la localisation en intérieur, on pense par exemple aux Beacon, des petites balises de positionnement ou encore au Li-Fi qui semble tout indiqué pour cet usage.

Ce n’est plus l’utilisateur qui localise le Wi-Fi, c’est le Wi-Fi qui localise l’utilisateur

Mais des chercheurs du MIT, l’Institut de technologie du Massachusetts, ont trouvé un moyen de rendre la localisation avec le Wi-Fi beaucoup plus précise. On parle en l’occurrence d’une marge d’erreur d’une dizaine de centimètres au maximum. Dans un article de recherche dirigé par le professeur Dina Katabi, les chercheurs du département de Science de l’Informatique et du Laboratoire d’Intelligence Artificielle ont présenté cette solution appelée Chronos.

Localiser des objets et des personnes

Le système a été développé par les chercheurs du MIT à travers deux expériences dans un appartement et dans un café équipés d’un seul point d’accès Wi-Fi et d’aucun autre capteur externe.

Bien qu’elle soit pour l’instant à un stade expérimental, le potentiel de la technologie est immense. Elle pourrait par exemple avoir des répercussions dans la domotique et l’internet des objets, en localisant des objets précisément au sein d’une maison. Mais les chercheurs voient encore plus loin et imaginent un monde dans lequel les mots de passe Wi-Fi auront disparu. Ce n’est donc plus l’utilisateur qui localise le Wi-Fi, c’est le Wi-Fi qui localise l’utilisateur.

La borne d’accès Wi-Fi d’un café pourrait ainsi savoir qui se trouve à l’intérieur de l’établissement et empêcher ceux qui sont à l’extérieur de se connecter. Dans une autre expérience, les chercheurs montrent également que leur technologie permet de sécuriser les drones, qui sont désormais capables de maintenir une distance de sécurité d’une précision de quatre centimètres avec l’émetteur Wi-Fi.

« De la création de drones moins dangereux, en passant par la localisation de membres de la famille dans la maison, Chronos ouvre de nouvelles opportunités pour l’utilisation du Wi-Fi dans la robotique, la domotique et bien plus », expliquent le doctorant Deepak Vasisht, et l’assistant-professeur Swarun Kumar, avant de rajouter que « concevoir un système qui permet à un appareil Wi-Fi d’en localiser un autre est une étape importante pour la technologie sans fil ».

Le géorepérage permet d’exclure des personnes se trouvant hors de la zone autorisée : plus besoin de mots de passe.

Dans le trois pièces de quatre occupants qui a servi à l’expérience, Chronos a pu identifier dans quelle pièce se trouve l’occupant 94 % du temps. Ainsi, reliée à une box domotique, cette technique permettrait par exemple d’éteindre automatiquement la lumière des pièces inoccupées. Et dans le café, la technologie du MIT a pu identifier si les personnes connectées étaient à l’intérieur ou à l’extérieur de l’établissement avec une précision de 97 %. Ce système pourrait donc permettre aux propriétaires d’établissement de réserver leurs réseaux Wi-Fi aux clients, sans investir dans des systèmes de balises plus onéreux.

Comment ça fonctionne ?

La technologie de positionnement intérieur de nouvelle génération imaginée par le MIT calcule le « temps de vol » de la donnée, ou en d’autres termes le temps que celle-ci va mettre pour effectuer un trajet entre l’émetteur et le récepteur. D’après les chercheurs, le système serait 20 fois plus précis que tous les systèmes actuels, avec une marge d’erreur de 0,47 nano-seconde.

Avec un seul point d’accès, Chronos est capable de calculer la distance et l’angle d’un émetteur, en multipliant le temps de vol par la vitesse de la lumière. Il utilise pour cela la capacité du point d’accès de passer d’un canal à l’autre sur un spectre de 2,5 Ghz à 5,8 Ghz, mais cette fois-ci très rapidement (toutes les deux ou trois millisecondes). En passant d’un canal à l’autre, Chronos récupère les différentes mesures qui lui serviront à terminer la distance entre le point d’accès et les objets connectés.

Les points d’accès Wi-Fi d’aujourd’hui n’ont pas assez de bande passante pour calculer le temps de vol de la donnée, mais « en mettant au point une méthode pour passer rapidement d’un canal à l’autre disposant d’une bande passante de pratiquement 1 GHz, Chronos peut mesurer le temps de vol de la donnée avec une précision inférieure à la nano-seconde », expliquent les chercheurs.

Chronos utilise les mesures de différents canaux Wi-Fi pour calculer la distance parcourue par le signal

Toutefois, les chercheurs se frottent encore à un certain nombre d’obstacles techniques, et effectuer de la localisation en intérieur précise avec cette technologie n’est pas la chose la plus aisée. Il faut par exemple réussir à distinguer de manière efficace le délai de détection du paquet transmis, et le délai que constitue le temps de vol de la donnée.

Mais les chercheurs ont également dû trouver un moyen de différencier entre les signaux qui étaient répliqués en rebondissant sur les murs et les meubles, et le signal d’origine. Pour cela, ils ont mis au point un algorithme qui peut déterminer automatiquement quel signal a effectué le plus court temps de vol, comme étant celui qui a emprunté le chemin le plus direct jusqu’au point d’accès.