Localisation & sécurité
AirTag et consort

Localiser un objet, c'est connaitre la direction (un angle) et la distance auxquelles il se trouve, généralement par rapport à vous, autrement dit par rapport à une référence. Se localiser revient au même, seule la référence et l'objet sont échangés.

Trouver un angle, une direction, c'est de la goniométrie, ça se fait avec un goniomètre. Par exemple, avec les ondes radios, il suffit de tourner l'antenne pour rechercher la position où le signal est le plus fort, c'est la radiogoniométrie.

Il est plus malin d'utiliser plusieurs antennes fixes plutôt que de tourner manuellement l'antenne pour trouver la direction.

Si la distance est difficile à mesurer, on peut s'en sortir avec la mesure de plusieurs directions à partir de plusieurs points, c'est la triangulation, souvent à partir de 3 points, d'où le terme.

De nos jours, on utilise cette technique pour localiser les impacts de foudre :

Il faut évidemment que les récepteurs ne soient pas trop proches les uns des autres pour que ça marche bien. Et on comprend vite qu'avec uniquement deux récepteurs, la précision sera plus faible.

On peut également trianguler si on ne connait que la distance, mais pas la direction. C'est souvent le cas avec la réception radio, où les antennes sont omnidirectionnelles.

Il est possible de mesurer une distance avec les ondes radios par deux moyens :

• à partir de la puissance reçue, connaissant la puissance d'émission
• à partir d'une horloge commune, en mesurant le temps de transmission, vu que la vitesse d'une onde est celle de la lumière

La puissance d'émission est rarement connue avec précision, surtout s'il s'agit d'un appareil portable alimenté par une batterie dont la tension est variable. Du coup, la mesure de distance est assez imprécise.

Mesurer le temps de propagation requiert une horloge rapide et précise (1 mètre à 300 000 km/s parcouru en 3,3 nanosecondes), de plus synchronisée entre l'émetteur et le récepteur, alors autant dire que ça n'arrive pratiquement jamais. Un moyen de contourner cela est de réaliser un aller-retour, par exemple en utilisant la réflexion de l'onde sur l'objet, il suffit alors d'une seule horloge, et ça s'appelle un radar.

Ou alors vous utilisez deux émetteurs-récepteurs, à la réception du signal, un autre est renvoyé avec un délai de traitement, et pas forcément sur la même fréquence. C'est le principe des transpondeurs qui retournent en plus un identifiant, utilisés dans de nombreuses applications (votre carte bancaire sans contact est une sorte de transpondeur, comme pas mal d'objets RFID).

Là où ça devient la zone, c'est lorsqu'il existe des réflexions multiples du signal radio qui ne facilitent pas les mesures.

Retrouver un objet est une opération souvent utile surtout avec une mémoire de poisson rouge. Le besoin est différent suivant l'usage :

• Retrouver un gros objet, comme une voiture, demandera une précision relativement faible, moins d'une dizaine de mètres par exemple, mais sur une étendue relativement élevée (des dizaines de kilomètres).
• Retrouver un petit objet, comme un écouteur intra-auriculaire, requiert une précision élevée, de l'ordre de quelques centimètres, mais sur une étendue relativement faible (disons cent mètres).

Le GPS est certainement la technologie de localisation la plus connue à notre époque. Elle n'échappe pas aux conditions que l'on a vues :

• Les références sont les satellites dont on connait parfaitement les positions (éphémérides) par rapport au zéro des longitudes et latitudes sur Terre.
• Triangulation par plusieurs satellites.
• Mesure de distance grâce à une horloge atomique embarquée.

La localisation GPS est passive, c'est-à-dire que le récepteur GPS n'émet aucun signal, c'est juste un récepteur qui reçoit l'identification de chaque satellite en vue, avec la date d'émission.

Localiser un objet à l'aide du GPS est simple : un récepteur GPS couplé à un émetteur/récepteur GSM doté d'une carte SIM pour communiquer comme avec un téléphone portable, et le tour est joué tant que la batterie est encore chargée.

Ce sont les trackers ou traceurs que vous pouvez facilement acheter sur Internet. Si vous voyez « sans abonnement », c'est qu'il faudra acheter une carte SIM et l'abonnement associé afin de pouvoir communiquer à distance, sinon ça ne marchera pas en temps réel, à la rigueur le traceur enregistrera son parcours que vous téléchargerez lorsque vous le récupèrerez.

D'une manière un peu évidente :

• Ça ne marche que là où le signal GPS peut être reçu. Pas dans les bâtiments, les tunnels, enfin vous le savez bien.
• Un émetteur est requis pour les communications, et c'est pratiquement toujours le GSM et sa carte SIM associée, il faudra payer l'abonnement de la carte. Bien sûr, il faudra « du signal » pour que ça marche.
• Les données envoyées sont d'une taille ridicule par rapport à ce que l'on a l'habitude d'utiliser avec un smartphone. Une position GPS et la date vont prendre quelques dizaines d'octets, ce sera donc facile à transmettre.
• Ces appareils sont souvent assez gros, car le récepteur GPS et l'émetteur GSM consomment de l'énergie, et la taille de la batterie compte beaucoup, ce n'est jamais qu'un smartphone sans écran.
• On est loin de la précision centimétrique requise pour retrouver des petits objets, lesquels objets seront certainement trop petits pour contenir un récepteur GPS et sa batterie associée...

De nos jours, les smartphones sont très répandus, et peuvent vraiment aider à mettre en place de nouvelles technologies de localisation, possédant des moyens de communications de plus en plus divers comme le Bluetooth (ben si, vos oreillettes) ou le NFC (ce qui vous sert pour payer).

De plus, la tentation est grande d'utiliser les nombreux smartphones répandus sur Terre comme détecteurs, afin de retourner une information de localisation d'un objet qui n'a rien à voir avec vous.

Pratiquement tous nos smartphones possèdent la technologie Bluetooth, et surtout sa version dite "Low Energy" (BLE) qui permet de réduire drastiquement la consommation d'énergie et donc la taille de la batterie, sachant que l'émetteur-récepteur Bluetooth peut présenter une très petite taille, mais ne permet de communiquer qu'à moins d'une centaine de mètres dans les meilleures conditions.

En pratique, la précision de localisation par Bluetooth n'est pas extraordinaire, on sera loin de la précision centimétrique souhaitée. Mais généralement le récepteur Bluetooth = votre smartphone pourra être déplacé, ce qui permettra de trianguler.

Plusieurs localisateurs

La distance pouvant atteindre la centaine de mètres, utiliser une flotte de smartphones pour retrouver un objet est très tentant ! Surtout que nos smartphones savent où ils sont grâce à leur GPS intégré, et peuvent ainsi communiquer la position GPS de l'endroit où l'objet Bluetooth a été détecté. Et si plusieurs smartphones détectent l'objet, la triangulation n'en sera que plus efficace.

Si les utilisateurs de smartphones autorisent ce genre de détection/communication. Mais comme on ne leur demande pas vraiment leur avis, ou si vous ne participez pas, alors ça ne marchera pas pour vous, ou alors c'est paumé dans quarantième sous-menu...

Faible coût

Un énorme avantage est le faible coût de cette technologie, on trouve des émetteurs-récepteurs à moins d'un dollar. Les oreillettes Bluetooth sont un bon exemple de mise en œuvre.

Cette technologie présente nativement une panoplie d'outils de sécurité qui sera intéressante, voire indispensable à mettre en œuvre, nous verrons cela plus tard.

L'UWB Ultra Wide Band consiste à envoyer une impulsion radio, qui, du fait de sa courte durée, présente une bande passante ultra-large, étalée dans le spectre.

La courte durée d'une impulsion présente des avantages très intéressants :

• précision de mesure de la date d'arrivée, dans le domaine centimétrique
• on arrive à distinguer les réflexions du chemin direct (ligne de vue LOS Line Of Sight)
• consommation électrique faible, puisqu'on émet pendant une très courte durée
• aucune licence, puisqu'on occupe une bande très large, et le signal n'est pas facile à rechercher quand on ne le connait pas, il est « perdu » dans le bruit.

La technique est relativement simple (two-way ranging) : le « tag » envoie un signal, que « l'anchor » va retourner après un temps de traitement, un chronomètre mesure le délai et on en déduit le temps de vol aller-retour, et donc la distance.

On arrive à traiter les réflexions multiples, il suffit de prendre le premier signal qui arrive en retour.

La direction n'est pas évaluée, aussi il faut trianguler pour trouver la position.

Les tags de localisation UWB/Bluetooth se sont répandus, surtout depuis qu'Apple a sorti le sien.

Ces tags sont destinés à retrouver un objet en zone « non-GPS », avec une meilleure précision, et une durée de vie plus importante.

En avril 2021, Apple a présenté son AirTag, un objet de la taille imposée par la batterie CR2032 qu'il contient.

Pas mal de matériel est embarqué :

• une pile CR2032
• la panoplie Bluetoooth
• la panoplie UWB
• la panoplie NFC
• 32 Mo de mémoire flash
• un haut-parleur et son amplificateur
• un accéléromètre 3 axes
• et un aimant

C'est très riche !

Un an d'autonomie annoncé, relativement étanche, personnalisable. 32 AirTags max par iPhone, dont 3 slots pour les Airpods et l'étui.

Fonctionnalités offertes

• Retrouver un objet : c'est pour ça qu'on l'achète...
• Mode perdu : si l'AirTag est détecté par quelqu'un d'autre, un message spécifique apparait.
• Alerte de séparation : si vous vous éloignez de l'AirTag, vous êtes averti (avant d'être trop loin).
• Partage familial : votre famille (déclarée) peut aussi localiser votre AirTag

Ça sent mauvais du point de vue sécurité, car accorder des accès à d'autres appareils pose immédiatement des problèmes de gestion de clés cryptographiques.

Une alternative à l'AirTag, moins chère, compatible avec la localisation d'Apple (du moins la partie Bluetooth).

Compatible Apple et Android.

Bluetooth/UWB. IP67. 700 jours d'autonomie. Possède un bouton pour faire sonner le smartphone ou pour allumer la lumière, ouvrir le garage... Similaire à l'AirTag, les autres Samsung Galaxy peuvent le détecter et renvoyer la position.

Le Chipolo POP est compatible avec Apple « Find My » et Google « Find My Device ».

1 an d'autonomie. 90 mètres de portée. Possède un trou fort pratique. Bouton pour effectuer des commandes spéciales (clic, double-clik pour faire sonner le smartphone ou ouvrir le garage...). 4.5 millions d'unités écoulées en 2025.

• Ugreen Finder Smart et FineTrack Slim
• Vocolinc Smart Tracker Tag
• Logicom LogiTrack (pas cher)
• Spigen Tag Me
• Verbatim My Finder
• Metabo (le plus résistant)
• Cube Shadow
• MiTag ios
• ...