PosLoc : un GPS de localisation Indoor

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PX POSLOC un système de positionnement local « INDOOR » Andreas Blatter, PX Group, La Chaux- de-Fonds [email protected] Cyril Botteron, EPFL ESPLAB, Neuchâtel [email protected]

description

Auteur : Andreas BLATTER, Responsable R&D, La Chaux-de-Fonds, Suisse, PX GROUP Réalisé lors du 5ème Atelier Microtechniques & Innovation de Minnovarc, les 7 et 8 février 2013, Montbéliard/Sochaux, France Plus d'infos sur www.minnovarc.fr

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PX POSLOC un système de positionnement local

« INDOOR »

Andreas Blatter, PX Group, La Chaux-de-Fonds [email protected]

Cyril Botteron, EPFL ESPLAB, Neuchâ[email protected]

Page 2: PosLoc : un GPS de localisation Indoor

Agenda Motivations Développements technologiques Installation chez PX Précimet SA Résumé et bilan Perspectives

2Février 2013 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc"

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Projet atypique Projet ne visant pas un nouveau produit PX Projet à long-terme Projet hors des « core competences »

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Stimuler l’innovation Collaboration université – industrie Contribuer au développement d’une nouvelle

technologie avec de grands potentiels

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A quoi ça sert?

Suivre un lot de fabrication à tout moment pour des raisons de: Logistique (gérer les flux)

Sécurité (métaux précieux)

4December 16, 2011 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc"

Défis Zones encombrées Sans fil Basse puissance, bon-marché, miniature Précision de l’ordre de 10 cm

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Quelle technologie?

Hui Liu; Darabi, H.; Banerjee, P.; Jing Liu; , "Survey of Wireless Indoor Positioning Techniques and Systems," Systems, Man, and Cybernetics, Part C: Applications and Reviews, IEEE Transactions on , vol.37, no.6, pp.1067-1080, Nov. 2007

Février 2013 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc"

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UWB LPS – comment ça marche?

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ToF=44ns13.2m

TOA1

TOA2

TOA4

TOA3

Rx4 Rx2

Rx3 Rx1

Computer

Synchro

Syn

chro

Syn

chro

Synchro

Top synchro

Rx1ToA1

Top synchro

Rx1Rx1

Tim

e

Top synchro

Rx1

Rx2

Rx3

Rx4

ToA2

ToA3

ToA4

Top synchro

Rx1Rx1

Tx3

Transmit pulse

Received pulse

TDoA1

TDoA2

TDoA3ToA4

ToF1 ToF2 ToF3 ToF4

1) Distance measurement

2) Time of Flight => Distance => Trilateration

3) Unknown time of transmission => Time difference of arrival (TDOA)

Février 2013 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc"

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Axes de développement

Emetteurs (TAGs): low cost + miniature + low power ASIC transmetteurs Design de petites antennes Minimiser la consommation

LPS infrastructure: low cost + scalable + easy deployment + low power Étape intermédiaire: récepteur programmable sur une

plateforme de développement (not low cost!) Développement de nouveaux algorithmes pour un

déploiement grande échelle Objectif final: ASIC émetteur-récepteur (transceiver)

Février 2013 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc"

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8Février 2013 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc"

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PX PosLoc Développements (2006-2011)

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UWB ASIC receiver building blocks (CMOS 180nm)

UWB ASIC modulator & pulse generator (CMOS 180nm)

2) UWB receivers (custom PCB and COTS)

3) UWB tags (custom PCB and ASIC+COTS)

4) Control Centre Application (running on a PC)

1) Application Specific Integrated Circuits (ASICs)

Février 2013 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc"

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10Février 2013 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc"

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Installation chez PX Précimet SA

11

RX

TX

Février 2013 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc"

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Installation in PX Précimet SA

Cellules de positionnement (vert) et de détection de présence (rouge) couvrant la grande partie de la halle de fabrication avec 22 récepteurs.

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13Février 2013- Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc"

TAG mobile(émetteur)

Récepteurs fixes

date heure ID X (m) Y (m) x^2 y^2 # Recv Réf20.01.2012 10:26:41 15 57.37 19.6 0.001453 0.000819 6 520.01.2012 10:28:43 20 45.5 30.4 0 0 1 0

Logfile

ID_15: positionnementID_20: détection de présence

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14December 16, 2011 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc"

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Résumé “Over the coming decades, high-definition

situationally-aware (HDSA) networks have the potential to create revolutionary applications in the social, scientific, commercial, and military sectors” [1].

[1] D. Dardari et al, “RangingWith Ultrawide Bandwidth Signals in Multipath Environments,” Proceedings of the IEEE | Vol. 97, No. 2, 2009

Avantages de la technologie UWB pour LPS: Haute précision de positionnement Erreur de trajets multiples diminuée Pénétration d’obstacles (zones encombrées) Ultra-low power et low cost transceiver designs

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Bilan

Ce projet de R&D a permis le développement et le déploiement d’une installation

prototype – une plateforme technologiques pour guider les développements futurs ,

l’élaboration d’une thèse de doctorat, de déposer des brevets et la réalisation de nombreuses publications.

16December 16, 2011 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc"

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17Février 2013 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc"

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Axes technologiques Systèmes sans batterie (100mW) Intégration des antennes = passer à 25GHz+ Transceiver (récepteur-émetteur)

Miniaturisation (étude de faisabilité 0.5x1x1 cm3) Communication entre objets, avec communication de

la position

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Applications Logistique, gestion des stocks: suivi en temps réel

des objets dans une fabrication; localisation d’équipement

Médical: surveillance de patients en promenade dans un hôpital; localisation d’équipement médical

Sécurité: monitoring de personnes dans une zone sécurisée ou à risque (ex: plateforme pétrolière)

Smart Buildings: sécurité; contrôle; repérage Robotique: inter-communication de leurs positions

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Merci de votre attention

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