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1. T
H
È
S
E
2016-ENST-0041
Doctorat ParisTech
T H È S E
pour obtenir le grade de docteur délivré par
TELECOM ParisTech
Spécialité « Electronique et Communications »
présentée et soutenue publiquement par
Soufien KAMMOUN
le 29 juin 2016
Géolocalisation à l’intérieur des bâtiments
pour terminaux mobiles
Jury
M. Noureddine MANAMANNI, Professeur des universités, Université de Reims Rapporteur
Mme Valérie RENAUDIN, Chargée de recherche, HDR, IFSTTAR Nantes Rapporteur
M. Paul HONEINE, Professeur des universités, Université de Rouen Examinateur
M. Nel SAMAMA, Professeur des universités, TELECOM SudParis Examinateur
M. Bernard UGUEN, Professeur des universités, Université de Rennes 1 Examinateur
M. Bernard HUYART, Professeur des universités, TELECOM ParisTech Directeur de thèse
M. Jean-Christophe COUSIN, Maître de Conférences, TELECOM ParisTech Directeur de thèse
M. Jean-Baptiste POTHIN, Ingénieur de Recherche, DataHertz SA Directeur de thèse
TELECOM ParisTech
école de l’Institut Mines-Télécom - membre de ParisTech
46 rue Barrault 75013 Paris - (+33) 1 45 81 77 77 - www.telecom-paristech.fr

2. Résumé
Force est de constater aujourd’hui que la localisation d’un bien ou d’une personne est devenue une néces-
sité. Plusieurs solutions existent en extérieur, largement dominées par le système GPS. Pour la localisation
en intérieur, la précision se dégrade en raison des trajets multiples et de l’atténuation des signaux traversant
les murs.
Cette thèse se focalise sur la problématique de localisation à l’intérieur d’un bâtiment en utilisant les techno-
logies présentes dans des smartphones et des tablettes fonctionnant sous le système d’exploitation Android
disponible dans divers marques. Les systèmes de localisation en intérieur exploitent différents supports tels
que les ondes radio-fréquence (RF) ou les capteurs inertiels embarqués dans un terminal. Dans le cas RF, ils
utilisent des points références dont la répartition sur la zone couverte influe sur la performance en localisa-
tion. Une première contribution est un développement d’algorithme d’optimisation d’emplacement des balises
basé sur le recuit simulé. Les signaux extraits des capteurs inertiels sont utilisés par la navigation pédestre à
l’estime (NPE) pour déterminer le trajet effectué depuis une position connue. Ils dépendent de la sensibilité
des paramètres intrinsèques de ces capteurs et ils sont corrompus par des bruits. Dans le cas NPE, une cali-
bration permet d’obtenir des données exploitables pour l’estimation de l’orientation de déplacement et pour la
détection des pas. Cette orientation est supposée identique à celle du terminal mais il y a un intérêt à prendre
en compte le biais d’orientation entre les deux. Une autre contribution est une proposition d’algorithme de
détection des pas exploitant la logique floue.
Abstract
Nowadays, the localization of a device or person has become mandatory. If many solutions exist for
outdoor environment, as the GPS one, any fails to provide an expected accuracy for indoor environment
because of the multipath phenomena and the attenuation of signals crossing walls.
This thesis focuses on the localization problem in buildings by using existed technologies in smartphones
and tablets managed by Android OS - which is available in several brands. The indoor localization systems
are using different technologies like radio-frequency (RF) waves or inertial sensors embedded in handsets.
In the RF case, they use anchors or beacons, whose position impacts the localization performance for the
covered zone. Our first contribution was the placement optimization of beacons using simulated annealing
algorithm. Next to improve the localization performance, the inertial sensors, embedded in smartphones,
have been used. The pedestrian dead reckoning (PDR) algorithm employs the extracted signals from the
inertial sensors and determines the path done since a known position. These extracted signals are affected
by the intrinsic parameters of sensors and they are corrupted by noises. The calibration of the sensors is
compulsory to obtain data that could be used to estimate the walking orientation and the number of done
steps by the user. It is often supposed that the walking orientation is the same as the smartphone orientation ;
however it might be interesting to consider the bias between these two orientations. A last contribution, in this
thesis, consists on a proposed algorithm for step detection using fuzzy logic.