Location based services and location based behavior in a smart city

par Chen Wang

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Bertrand David et de Chuantao Yin.

Soutenue le 27-05-2016

à Lyon , dans le cadre de École doctorale en Informatique et Mathématiques de Lyon , en partenariat avec École centrale de Lyon (établissement opérateur d'inscription) et de Situated Interaction, Collaboration, Adaptation and Learning (équipe de recherche) .

Le président du jury était Franck Tarpin-Bernard.

Le jury était composé de Bertrand David, Chuantao Yin, René Chalon, Hélène Tattegrain.

Les rapporteurs étaient Christophe Kolski, Ahmed Seffah.

  • Titre traduit

    Services basés sur la localisation et comportement basé sur la localisation dans une ville intelligente


  • Résumé

    Le concept de ”Smart Cities” a émergé au cours des dernières années pour décrire comment les investissements dans le capital humain et social, et dans les technologies de la communication (TIC) infrastructures et services électroniques peuvent maintenir la croissance durable et la qualité de vie, par une gestion judicieuse des ressources naturelles et par un gouvernement participatif. Pour nous, Smart City est un environnement réel augmenté permettant l’informatique ubiquitaire, avec web 2.0, qui est collaborative, mobile et contextuelle, les acteurs humains, ainsi que des objets connectés faisant désormais partie intégrante de l’Internet. Dans le contexte de notre projet international France-Chine sur Smart City, nous avons utilisé une approche MOCOCO (Mobilité, Contextualisation, Collaboration) à mener des travaux de recherche avec de multiples applications dans des situations de travail professionnels et à domicile, des situations d’apprentissage mobile contextuelles, ainsi que des applications de Smart City sont prises en compte - le transport, la distribution des marchandises, et des activités sportives et culturelles. Cette thèse se concentre sur les services basés sur la localisation (LBS), et Internet des Objets (IdO), qui sont deux aspects importants de Smart City. Le choix de la Gestion Dynamique des Voies de Circulation comme une étude de cas dans cette thèse est également une bonne pratique d’intégration de nouvelles technologies pour rendre la ville plus intelligente et pour rendre notre vie plus confortable. Selon Schiller et Voisard (2004), les services basés sur la localisation peuvent ˆêtre définis comme des services qui intègrent l’emplacement ou la position d’un dispositif mobile avec d’autres informations afin de fournir une valeur ajoutée à un utilisateur. L’objectif est d’utiliser la mise en œuvre IdO pour améliorer LBS, fournissant l’intelligence ambiante et d’assurer la facilité d’utilisation pour usagers dans des situations dynamiques. L’aspect théorique de nos contributions est que nous examinons la possibilité et la faisabilité de l’utilisation de l’IdO pour augmenter LBS. L’architecture de l’IdO a une capacité d’intégrer divers objets, ce qui fournit à LBS une meilleure gestion des dispositifs de géolocalisation; l’intergiciel de l’IdO, capable de faire l’abstraction des objets et la composition de services, donne la possibilité de déployer des composants de service plus intelligents et personnalisés, ainsi peut améliorer l’intergiciel de LBS. L’aspect pratique de nos contributions est que nous avons choisi une problématique de gestion dynamique des voies comme une étude de cas, validant notre approche d’utiliser l’IdO pour augmenter LBS dans une application de Smart City. L’objectif du système de gestion dynamique des voies est d’assurer une meilleure utilisation de voie de circulation par l’allocation dynamique de voies à différents types de transport. Nous avons fourni l’architecture du système du point de vue de TIC, et un environnement de simulation pour valider la conception de la solution. Nous avons également développé une preuve de concept pour valider les aspects technologiques du système. L’environnement de simulation comprend un simulateur pour simuler la fonction du système et les comportements des véhicules, un éditeur de scénario, et un générateur de trafic en tant qu’outils d’initialisation. Différentes formes de visualisation de résultats de simulation sont également prises en compte. En outre, nous avons développé un outil d’évaluation basé sur la visualisation en 3D, qui permet l’interaction entre l’utilisateur et l’outil en temps réel, pour effectuer des tests d’utilisation comme l’étude des aspects IHM, puisque les facteurs humains devraient toujours être mis en premiers dans le contexte de Smart City. [...]


  • Résumé

    The concept of “Smart Cities” has emerged during the last few years to describe how investments in human and social capital and modern Information and Communication Technologies (ICT) infrastructure and e-services fuel sustainable growth and quality of life, enabled by a wise management of natural resources and through participative government. To us, Smart City is a real augmented environment allowing ubiquitous computing, with up-to-date web 2.0, which is collaborative, mobile and contextual, human actors as well as different things (connected objects) are now an integral part of internet. In the international France-China project on Smart City we used the MOCOCO approach (Mobility, Contextualization, Collaboration) to conduct research work with multiple applications in working, learning and social situations; professional and home working situations, professional and teenager contextual mobile learning situations as well as Smart City applications are taken into account – transportation, goods distribution and local sport and cultural activities. This dissertation focuses on Location Based Services, and Internet of Things, which are both important aspects of Smart City. The choice of dynamic management of road lanes as a case study in this thesis, is also a good practice of integrating new technologies to make the city smarter and to make our life more comfortable. According to Schiller and Voisard (2004), Location Based Services (LBS) can be defined as services that integrate a mobile device’s location or position with other information so as to provide added value to a user. During recent years, LBS has evolved from simple GIS applications and positioning of emergent phone callers to more complicated, proactive, application-oriented services adapted to different users. However, heterogeneity of devices, data management and analysis, and HCI aspects are always main challenges for LBS. Our goal is to make the LBS meet the requirements of Smart City, with use of Internet of Things (IoT), integrating a certain degree of ambient intelligence. The theoretical aspect of our contributions is that we examine at component level the possibility and feasibility of using IoT to better support LBS. The ability of IoT architecture of integrating various objects gives LBS a better management of location-aware devices; the sensors can also enrich the data source of LBS. The middleware of IoT, good at objects abstraction and service composition, provides possibilities to deploy more intelligent and customized service components, thus can enhance the middleware of LBS. The practical aspect of our contributions is that we choose a dynamic lane management problem as a use case study demonstrating our approach in regard to combining LBS with IoT for a Smart City application. The goal of the dynamic lane management system is to make a better use of road lanes by dynamic allocation of lanes to different types of transportation. We provide the system architecture, user interfaces and a simulation environment to validate the solution design. We also develop a proof of concept to validate the technological aspects of the lane management system. The simulation environment of the lane management system is another important part of our contributions, it includes a core simulator to simulate the function of the system and the behaviors of the vehicles, and an editor of scenario and a generator of traffic as initialization tools. Different visualization methods of simulation results are also taken into consideration. In addition, we develop an evaluation tool which allows for real time user interaction, based on the visualization of the results of the simulator to conduct user tests for HCI aspects, as human factors should always be considered in the context of Smart City. [...]


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