Cette page a été traduite automatiquement.
Merci de bien vouloir compléter un sondage de 1 minute concernant la qualité de cette traduction.
Transformer les téléphones portables de tous les jours en balises de recherche et de sauvetage
Sauver des vies tout en se préparant à la 6G
Dans le terrain accidenté des montagnes du Colorado, retrouver un randonneur perdu peut s’apparenter à chercher une aiguille dans une botte de foin, même avec un hélicoptère planant à seulement 50 pieds au-dessus de la cime des arbres. Mais un nouveau système de détection cellulaire appelé Lifeseeker transforme les opérations de recherche et de sauvetage en milieu sauvage en adaptant l'un de nos appareils les plus omniprésents, le téléphone portable, en une puissante balise de localisation.
« C'est profond », déclare Tim Durkin, médecin urgentiste et coordinateur du programme de recherche et de sauvetage chez Colorado Highland Helicopters. « L’avion entre dans le canyon et vous recevez immédiatement un signal. En une minute et demie, vous avez géolocalisé quelqu'un à quelques mètres près. »
Cette capacité de localisation rapide représente une avancée révolutionnaire dans la technologie de recherche et de sauvetage. Les méthodes de recherche traditionnelles ont des limites. Les chiens de recherche sont fortement dépendants des conditions environnementales, telles que le vent et l’humidité. Les caméras infrarouges peuvent détecter la chaleur corporelle, mais pas à travers une couverture forestière dense. Même les recherches visuelles effectuées à bord d'hélicoptères ne parviennent souvent pas à repérer les personnes portant des vêtements aux tons terreux sur fond naturel.
Le système transforme essentiellement un hélicoptère de sauvetage en une tour de téléphonie mobile. Après l'installation, le matériel de Lifeseeker se connecte à trois antennes (deux cellulaires et une GPS) et crée un signal auquel tout téléphone actif dans la zone de recherche tentera de se connecter. Le système rejette tous les autres téléphones et se connecte uniquement à l'appareil qu'il recherche spécifiquement, protégeant ainsi les données des autres téléphones à proximité immédiate. Grâce à l’utilisation d'une analyse sophistiquée du temps de vol et d'un traitement du signal optimisé par MATLAB®, le système peut rapidement trianguler l'emplacement de l'appareil d'une personne perdue, même dans les zones sans couverture cellulaire.
Malgré sa sophistication technologique, Lifeseeker est simple à déployer. « C'est une solution prête à l’emploi », explique Durkin. Un membre de l’équipe de recherche et de sauvetage peut installer l’ensemble du système dans un hélicoptère en trois à cinq minutes, et cela ne nécessitera que quatre connexions de câbles. L'interface fonctionne sur n'importe quelle tablette via une connexion Wi-Fi®, affichant les données dans un format familier aux pilotes et aux équipes de recherche. Lorsque les services d'urgence fournissent les coordonnées téléphoniques d'une personne disparue, les équipes peuvent programmer le système pour se concentrer uniquement sur cet appareil, filtrant les autres signaux cellulaires dans la zone de recherche.
Une mission de recherche et de sauvetage utilisant la technologie Lifeseeker. (Crédit vidéo : CENTUM)
Antennes installées sous un hélicoptère. (Crédit image : CENTUM)
Cette simplicité d’utilisation, associée à la fiabilité des résultats, peut faire toute la différence entre un travail réussi et une tâche particulièrement difficile pour Durkin. « Devoir dire à une famille que nous avons épuisé toutes les ressources et que nous ne pouvons pas retrouver son proche est l'une des conversations les plus difficiles en matière de recherche et de sauvetage », explique Durkin. « C’est pourquoi cette technologie est si passionnante. Cela nous donne un autre outil pour localiser les gens à l’aide de leur téléphone portable, un outil que la plupart des gens possèdent déjà. »
Technologie qui sauve des vies
CENTUM, la société espagnole à l'origine de Lifeseeker, a commencé à développer l'outil en 2011 avec une idée visionnaire : transformer les téléphones portables en balises d'urgence. Les fondateurs pensaient que le marché était prêt pour les solutions de recherche et de sauvetage aériennes, mais ils ont découvert que les organisations de recherche et de sauvetage n'étaient pas encore conscientes du potentiel de la technologie cellulaire.
Pour garder une longueur d’avance sur l'évolution rapide du cellulaire tout en répondant aux exigences rigoureuses de l'aviation, trois ingénieurs travaillent sur le prototypage précoce de ce système conçu, en utilisant une gamme d'outils de simulation pour surmonter les défis de détection et de localisation des téléphones portables, sur différentes générations de téléphones portables et sur des terrains variés.
Les premiers prototypes ont été confrontés à un autre défi important : l’évolution rapide de la technologie cellulaire. Le système initial de CENTUM, conçu pour les réseaux 2G, était presque obsolète au moment de son achèvement, car les réseaux 3G devenaient déjà prédominants. Cette expérience a mis en évidence un défi unique que CENTUM devait relever : relier deux mondes technologiques très différents.
« Nous faisons partie du secteur des télécommunications, secteur qui évolue très vite, mais nous faisons également partie du secteur de l’aviation qui a plus d’inertie, où la sécurité est la principale préoccupation et où tout changement est douloureux pour les constructeurs d'avions et les intégrateurs avioniques », explique Brais Sánchez Rama, responsable technologique chez CENTUM.
Pour garder une longueur d’avance sur l'évolution rapide du cellulaire tout en répondant aux exigences rigoureuses de l'aviation, trois ingénieurs travaillent sur le prototypage précoce de ce système conçu, en utilisant une gamme d'outils de simulation pour surmonter les défis de détection et de localisation des téléphones portables, sur différentes générations de téléphones portables et sur des terrains variés. La technologie surveille l’état du réseau cellulaire commercial dans les zones de recherche à l’aide d’identifiants téléphoniques spécifiques provenant des services d’urgence et des opérateurs de téléphonie mobile. Une fois ces identifiants saisis, le système peut détecter les téléphones cibles et analyser les signaux cellulaires pour estimer la position d'une personne, tout en tenant compte de variables telles que le mouvement et la vitesse de l'avion, les conditions météorologiques et les effets de propagation radio provenant du réseau de télécommunications.
Un événement de géolocalisation Lifeseeker. (Crédit image : CENTUM)
Simulations avant prototypes physiques
Le processus de développement commence par une simulation approfondie. L'équipe utilise MATLAB et Simulink® pour modéliser le comportement des différents signaux cellulaires dans divers environnements. Ce terrain d’essai virtuel leur permet d’identifier rapidement les défaillances de design et d’optimiser leurs techniques de géolocalisation avant de passer aux essais sur le terrain. L’un des plus gros obstacles techniques était de garantir que le système puisse fonctionner avec n’importe quel téléphone.
« Pouvoir simuler d’abord notre système nous permet d’être plus efficaces. Nous partons de problèmes ouverts avec une grande incertitude technologique, et nous réduisons le champ d’application grâce à la simulation. »
« Chaque génération cellulaire utilise des formes d’onde, des protocoles et des structures de signaux différents », explique Sánchez Rama. « Notre système doit fonctionner avec toutes les générations de communication cellulaire, car nous ne savons pas si une personne disparue possède un téléphone 2G, 3G, 4G ou 5G. »
Les fournisseurs de téléphonie mobile déploient également leurs réseaux différemment dans chaque pays, ce qui ajoute une couche supplémentaire de complexité. Lorsque CENTUM a testé son système pour la première fois aux États-Unis, il n'a pas fonctionné comme prévu car il avait été optimisé pour les réseaux cellulaires européens. La capacité de simuler diverses configurations de réseau aide CENTUM à développer des solutions qui fonctionnent quel que soit l'emplacement.
L'équipe utilise plus d'une douzaine de toolboxes spécialisées tout au long du développement, notamment Communications Toolbox™, LTE Toolbox™ et 5G Toolbox™ pour générer, modifier et décoder des signaux à travers les générations. Signal Processing Toolbox™ et Radar Toolbox aident à optimiser les méthodes de traitement. RF Toolbox™, Antenna Toolbox™ et Phased Array System Toolbox™ émulent les effets matériels sur la chaîne de traitement du signal, ce qui est primordial pour comprendre comment les facteurs physiques impactent les capacités de détection.
Mapping Toolbox™ et Navigation Toolbox™ sont essentiels au développement d'algorithmes de géolocalisation qui localisent avec précision l'emplacement de la personne disparue sur la carte. Les connaissances et solutions issues des étapes de simulation du système, qui s'appuient sur MATLAB, sont ensuite transférées vers la production. Le système permet aux équipes de recherche et de sauvetage d’utiliser une interface Web facilement utilisable sur une tablette ou un ordinateur portable.
Avant de déployer les mises à jour de Lifeseeker, l’équipe valide ses algorithmes en laboratoire à l’aide de dispositifs radio définis par logiciel. Ces éléments matériels, contrôlés via Communications Toolbox, comblent le fossé entre la simulation et les performances réelles.
La technologie Lifeseeker utilisée sur une tablette pour aider à localiser une personne. (Crédit image : CENTUM)
La simulation d’environnements et de protocoles cellulaires variés permet à CENTUM de s’adapter à l’évolution constante de la technologie des télécommunications. Les méthodes traditionnelles nécessiteraient d’esquisser des solutions sur papier, de les mettre en œuvre directement dans un logiciel, de créer des composants matériels et d’effectuer des tests en vol pour chaque itération, une approche beaucoup plus coûteuse et chronophage.
« Pouvoir d’abord simuler notre système nous permet d’être plus efficaces », explique Sánchez Rama. « Nous partons de problèmes ouverts comportant une grande incertitude technologique et nous en réduisons le champ grâce à la simulation. » L’équipe estime que cette approche réduit le temps de design d’un tiers à la moitié par rapport aux méthodes traditionnelles.
Lorsque les tests sur le terrain révèlent de nouveaux défis, ils peuvent collecter des données de mission, analyser les structures de signaux et les problèmes de protocole dans leurs laboratoires et développer des solutions plus robustes grâce à la simulation. Cette approche systématique les a aidés à évoluer d’implémentations spécifiques à chaque pays vers un système plus agnostique qui fonctionne sur différents déploiements de réseau dans le monde entier.
« Plus l’incertitude technique est élevée, plus nous risquons d’échouer d’une manière ou d’une autre lors de notre première itération de design », explique Sánchez Rama. « Être capable d'échouer tôt et sans avoir besoin de prototypage est essentiel pour un cycle de vie d'ingénierie efficace. »
Sauver des vies tout en préparant l'avenir
Avec des rapports sur plus de 220 missions réussies au cours de l'année écoulée, et bien d'autres non signalées en raison de restrictions de confidentialité, l'impact de Lifeseeker a déjà aidé plus de 40 clients dans plus de 20 pays. Une mission avec la Rega, un service de sauvetage aérien en Suisse et au Liechtenstein, illustre de façon marquante les capacités de sauvetage du système.
« L’IA va être fondamentale dans la 6G. Les systèmes radio devront avoir la capacité d’apprendre les uns des autres et de leur environnement. »
Un matin, aux premières heures, la Rega a reçu une alerte concernant une personne âgée disparue avec son véhicule depuis la veille. En collaboration avec la police, la Rega a identifié la dernière tour cellulaire à laquelle le téléphone de la personne s'était connecté, laissant encore une zone de recherche énorme. À 3 heures du matin, l'hélicoptère de la Rega a décollé avec Lifeseeker à bord.
Après environ 10 minutes, le téléphone portable du conducteur s'est connecté au système Lifeseeker. Après quelques minutes, les sauveteurs ont localisé précisément le téléphone : le véhicule avait dévalé un talus et s'était écrasé dans la forêt en contrebas. L'impact avait coincé la conductrice à l'intérieur avec son téléphone hors de portée quelque part dans l'épave. Lifeseeker leur a permis de retrouver l'épave à temps pour amener la victime à l'hôpital, où elle s'est rétablie avec succès.
Alors que CENTUM se tourne vers l’avenir, il se prépare à la prochaine génération de technologie cellulaire. La 6G apportera de nouveaux défis et opportunités, notamment grâce à l’intégration de l’intelligence artificielle. « L’IA sera fondamentale dans la 6G », déclare Sánchez Rama. « On attendra des systèmes radio qu’ils aient la capacité d’apprendre les uns des autres et de leur environnement. » L’équipe prévoit d’adapter ses systèmes à ce nouveau paradigme basé sur l’IA en utilisant Deep Learning Toolbox™.
Utilisation du système de localisation téléphonique aéroporté pour la recherche et le sauvetage. (Crédit vidéo : CENTUM)
CENTUM étudie également l'intégration avec des réseaux non terrestres à mesure que les futures normes cellulaires évoluent pour fusionner les tours terrestres avec les stations par satellite, offrant potentiellement une couverture transparente entre les communications terrestres et spatiales. Parallèlement, la technologie de formation de faisceaux, qui utilise des réseaux d’antennes pour contrôler électroniquement la direction du signal, offre une autre voie prometteuse pour améliorer la précision de la localisation.
Alors que la technologie cellulaire continue d’évoluer rapidement, CENTUM reste concentré sur sa mission principale : transformer les téléphones portables de tous les jours en sauveurs de vie potentiels. Son approche de développement, qui allie les changements technologiques rapides aux exigences rigoureuses de sécurité de l’aviation, continue de faire progresser les capacités de recherche et de sauvetage dans le monde entier, mission après mission.
Lire d'autres articles
STARTUPS / TRAITEMENT DU SIGNAL
NanoSemi améliore l'efficacité de ses systèmes pour les produits 5G et autres produits RF
AÉROSPATIALE
Le design et les tests virtuels d'un drone de sauvetage autonome accélèrent le développement du produit
Une start-up crée un système d'évacuation d'urgence par drone
