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7/24/2019 solutionsdegeolocalisation-121106160346-phpapp02

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Pour une meilleureE

fficacite desT I .

http://www.etic-consulting.fr

Solutions de go localisation

Au centre du cycle Projet


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ETIC Consulting&DeveloppementPage N2

Quest ce que la golocalisation indoor ?

Localisation d'un lment (objet, personne) sur une carte l'aide de positionsgographiques

Techniques possibles :

Rseaux de capteurs (RFID passive, smart floor , infrarouge, ultrasons)

Rseaux de communication (Wifi, Bluetooth, ZigBee, RFID active, UWB,)

Rseaux mobiles (GSM Cell-ID, E-OTD, DECT,)

Techniques satellitaires (A-GPS, rpteurs GPS, HS-GPS,)

Mthodes de localisation :

statique : une position un instant prcis (ex: RFID passive, capteur pression)

dynamique : suivi en temps rel > RTLS (Real Time Location System)

par cellule. ex: RFID, GSM Cell-ID, infrarouge, ultrasons

par indication de puissance des signaux reus des points d'accs > RSSI (ReceivedSignal Strength Identification). ex: RFID, Wifi, Bluetooth, ZigBee, GSM

par mesure du temps de propagation des ondes >TDOA (Time Difference Of Arrival). ex:Wifi, GPS, RFID, GSM

par mesure des angles de rception >AOA (Angle of Arrival). ex: Wifi, UWB, RFID, GSM


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Mthodes de golocalisation > statique

Dterminer la position un instant prcis T

Avantages

Coordonnes de localisation prcises

Lectures fiables

La dtection se fait faible distance

Inconvnients

Pas de suivi en temps-rel

Position inconnue entre deux localisations

Dploiement complexe si besoin de forte

couverture


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Mthodes de golocalisation >

dynamique > cellule

Porte

A

B

C

A) Prcision gale la porte dune borne (Cell-ID)

B) Prcision gale la surface dintersection entre deux

bornes

C) Prcision gale la surface dintersection entre troisbornes (Triangulation)

Dterminer la surface dintersection la plus petite entreplusieurs bornes

Avantages

Pas ou peu de calibrage

Pas besoin de bornes spcifiques

Inconvnients

Prcision faible

Impossibilit de dterminer la position dans la surface dintersection


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Mthodes de golocalisation > dynamique

> RSSI

La borne est capable de fournir une mesure de signal la

rception d'un paquet, en recoupant les mesures faites pour

des paquets venant de diffrents points d'accs, il est possible

d'estimer la position o elle se trouve.

Premire phase > constitution d'une carte d'empreintes despuissances du signal par enregistrement en diverses positions

travers l'environnement (couverture radio)

Seconde phase > estimation de position en comparant la

puissance des signaux reus ceux enregistrs dans la base

de donnes (couverture radio)

Mesurer les puissances des signaux reus des bornes /points d'accs

Avantages

Bonne prcision

Pas besoin dquipements radio spcifiques

Inconvnients

Besoin de constituer une carte d'empreintes des puissances par enregistrement en

plusieurs points de l'espace (calibrage)

Carte "invalide" si environnement changeant (cloisons amovibles)

Porte


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> TDOA

Chaque borne va mesurer le temps de propagation de londe jusqu

llment localiser

Connaissant la vitesse de propagation des ondes (vitesse de la

lumire), ces temps peuvent alors tre convertis en distances

Les trois distances permettent (par triangulation) de dterminer uneposition gographique

Mesurer le temps de propagation des ondes

Avantages

Trs bonne prcision

Faible calibrage (carte dempreintes)

Inconvnients

Sensible aux obstacles et lenvironnement

Besoin dquipements radio spcifiques

Limitation en terme dlments localiser (grand nombre de requtes >

saturation)

T1

T2

T3


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> AOA

Les bornes sont calibres pour avoir la mme ligne gographique de

rfrence (Ex: Nord)

Connaissant la vitesse de propagation des ondes (vitesse de la

lumire), les temps de propagation peuvent alors tre convertis en

distances, puis en angles

Les trois angles permettent (par triangulation) de dterminer une

position gographique

Mesurer langle darrive des ondes radio

Avantages

Trs bonne prcision

Faible calibrage (carte dempreintes)

Inconvnients

Sensible aux obstacles et lenvironnement

Besoin dquipements radio spcifiques

Ncessit de calibrage des bornes (orientation)

A1

A3

A2


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Golocalisation > Technologie RFID passive

+ Pas dnergie embarque (dure de vie), prcision de localisation, faible cot des tags, compatibilit matriel- Faible porte, ncessite la mise en place dun rseau spcifique, sensible lenvironnement (liquide, mtal suivant la frquence utilise), cotslevs de linfrastructure, pas de norme de communication, pas ou peu de localisation temps-rel

Estimer le nombre de tags localiser simultanment (anti-collision), effectuer le choix de la frquence suivant le type dlment localiser

Structure

Compose de tags (terminal localisable) sans batterie et

dun ou plusieurs lecteurs avec antennes

Frquence

125 Khz, 13.56 Mhz, 800 960 Mhz

Porte

De 1 35 mtres

Cots

Tag : entre 0,2 et 3

Point d'accs / Borne : entre 0,5 et 5 K

RTLS Mthode(s) Prcision(s)

Oui RSSI Infrieur 1 mtre

RFID passive : (Radio Frequency Identification) Technologie d'identification utilisant la

communication par radio. Normes ISO (14443 Proximity cards, 15693 Vicinity cards)


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Golocalisation > Technologie RFID active

+ Consommation modre, prcision de localisation, longue porte, possibilit de mise en place de capteurs / actionneurs- Cot du tag, taille du tag, ncessite la mise en place dun rseau spcifique, sensible lenvironnement (liquide, mtal suivant la frquenceutilise), pas de norme de communication

Estimer le nombre de tags localiser simultanment (anti-collision), effectuer le choix de la frquence suivant le type dlment localiser

Structure

Compose de tags (terminal localisable) avec batterie/pile et dun ou plusieurs lecteurs

Frquence

433 Mhz, 800 960 Mhz, 2.4 Ghz

Porte

De 10 mtres plusieurs kilomtres

Cots

Tag : entre 15 et 80



Oui RSSI

TDOA

Entre 3 et 10 mtres

Infrieure 1 mtre

RFID active : (Radio Frequency Identification) Technologie d'identification utilisant la

communication par radio. Normes 18000-X


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Golocalisation > Technologie WiFi

+ Possibilit dexploiter le rseau existant (positionnement & transfert de donnes), prcision, protocole norm- Forte consommation lectrique, taille des tags, cots des matriels et de la mise en place, risques de piratage Vrifier la compatibilit des bornes Wifi existantes pour un usage de localisation (ex: maj. firmware obligatoire pour Cisco), estimer le nombre de

tag localiser simultanment, prvoir la logistique pour le rechargement des tags

WiFi : technologie de rseau informatique sans fil mise en place pour fonctionner en rseau interne.

Elle est aussi un moyen d'accs internet, en haut dbit. Elle est base sur la norme IEEE 802.11

Structure

Compose de tags (terminal localisable) avec batterie, dun rseau de bornes/points daccs et dun contrleur

Frquence

2.4 GHz et 5 GHz

Porte

Entre 10 et 100 mtres (plusieurs km en Wi-Max)

Cots


Point d'accs / Borne : entre 2 et 5 K


Oui RSSI

TDOA

Entre 3 et 5 mtres (suivant le nombre de

bornes)

Infrieure 2 mtres


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Golocalisation > Technologie Bluetooth

+ Possibilit dexploiter un rseau existant, prcision de localisation, protocole norm et standard- Forte consommation lectrique, taille des tags, mise en place dun rseau spcifique, limitation en terme de nombre de connexion, risques depiratage, temps de connexion non ngligeables

Estimer le nombre de tags Bluetooth localiser simultanment (limitation), prvoir la logistique pour le rechargement des tags, calculer le meilleur

emplacement des bornes pour une couverture optimales

Structure

Compose de tags (terminal localisable) avec batterie, dun rseau de bornes/points daccs

Frquence

2.4 GHz

Porte

Entre 10 et 100 mtres

Cots




Oui RSSI

TDOA

Infrieure 1 mtre (suivant le nombre de

bornes)Infrieure 1 mtre

Bluetooth : Technologie radio courte distance destine simplifier les connexions entre les appareils

lectroniques, conue dans le but de remplacer les cbles. Bas sur la norme IEEE 802.15.x


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Golocalisation > Technologie ZigBee

+ Faible consommation lectrique, prcision de localisation, protocole scuris- Taille des tags, mise en place dun rseau spcifique, faible porte en indoor (multiplication des bornes), cots encore levs Estimer le nombre de tags Zigbee localiser simultanment, calculer le meilleur emplacement des bornes pour une couverture optimale, peu de

recul sur cette technologie

Structure

Compose de tags (terminal localisable) avec batterie, dun rseau de bornes/points daccs

Frquence

868 Mhz, 914 Mhz et 2.4 GHz

Porte


Cots


Point d'accs / Borne : entre 1 et 2 K


Oui RSSI

TDOA

Entre 3 et 5 mtres (suivant le nombre de

bornes)Infrieure 2 mtres (suivant le nombre de

bornes)

Zigbee : Protocole de haut niveau permettant la communication radio, consommation rduite, base

sur le standard IEEE 802.15.4 pour les rseaux dimension personnelle (WPANs).


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Golocalisation > Technologie Ultrasons

+ Consommation modre, prcision de localisation- Cot de mise en place de linfrastructure (> 300 k), sensible lenvironnement (temprature, humidit, ), sujet aux chos Vrifier linfrastructure du btiment, calculer le meilleur emplacement des bornes

Structure

Compose de tags (terminal localisable) avec batterie/pile

et dun ou plusieurs lecteurs

Frquence

20 000 Hz

Porte


Cots




Oui TDOA Infrieure 1 mtre

Ultrason : Son dont la frquence est suprieure 20 000 Hz. L'cholocation consiste envoyer des sons

diverses frquences et les rcuprer. La dure prise pour que l'onde revienne, et la nature des ondes

renvoyes parmi toutes celles mises, permettent de localiser les lments


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Golocalisation > Technologie UWB

+ Consommation modre (dure de vie entre 1 et 4 ans), trs haute prcision de localisation, faible cots des tags- Ncessite la mise en place dun rseau spcifique, frquence non rglemente, peu de recul sur cette technologie

Vrifier ladquation entre la prcision requise et constate, technologie peu rpandue > Vrifier le fonctionnement sur le

terrain

Structure

Compose de tags (terminal localisable) avec pile et de plusieurs lecteurs

Frquence

De 3.1 10.6 GHz

Porte

Jusqu 50 mtres

Cots


Point d'accs / Borne : environ 0,2 K


Oui TDOAAOA

Infrieure 30 cm (mode 3D)Infrieure 30 cm (mode 3D)

UWB : (Ultra Wide Band) Technique de modulation radio qui est base sur la transmission

d'impulsions de trs courte dure


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Golocalisation > Technologie Infrarouge

+ Consommation modre, prcision de localisation, faibles cots- Porte faible, sensible aux obstacles, capteurs spcifiques

Vrifier la visibilit du tag par rapport aux capteurs

Structure

Compose de tags (terminal localisable) avec pile et dun ou plusieurs capteurs

Frquence

Entre 30 et 120 Hz

Porte

Infrieure 20 mtres Cots

Tag : non disponible

Point d'accs / Borne : non disponible


Non / /

Infrarouge : Rayonnement lectromagntique ou radio d'une longueur d'onde

suprieure celle de la lumire visible mais plus courte que celle des micro-ondes


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Golocalisation > Technologie DECT-DPS

+ Rseau existant (utilisable pour le positionnement et les communications vocales), prcision de localisation, protocolenorm, capacit de localisation (+100K utilisateurs)

- Localisation temps-rel dlicate, pas ou peu de modules spcifiques, cot du module

Vrifier lexistence de terminaux existants et leur compatibilit

Structure

Compose d'un module (ou tlphone) DECT avec batterie, dune ou plusieurs antennes DECT et d'un contrleur

Frquence

1880-1900 MHz

Porte

Plusieurs centaines de mtres

Cots

Module/Tlphone DECT (compatible DSP): entre 500 et 1K

Rptiteur DECT : entre 150 et 500


Non statique Entre 5 et 15 mtres

DECT : (Digital European Cordless Telephone). Norme europenne de tlphone sans filnumrique utilisant la compression, de meilleure qualit que le systme analogique, etassurant la confidentialit des communications DPS (DECT Positioning System)


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Synthse des technologies

Volume

Frquence

Porte

Rseau spcifique

Sensible enviro.

Pas de norme

Pas dnergie

Prcision

Cots

entre 0,2 et 3

entre 0,5 et 5 K

Oui1 35m125 Khz, 13.56Mhz, 800 960

Mhz

RFID passive

Volume

Frquence

Cots

Rseau spcifique

Sensible enviro.

Pas de norme

Consommation

Prcision

Porte

entre 15 et 80

entre 0,5 et 3 K

Oui10m + km433 Mhz, 800 960 Mhz, 2.4

Ghz

RFID active

ExistantCots

Disponibilit

Pas de RTLS

Rseau existant

Prcision

Capacits

entre 0,5 et 1 K

entre 150 et 500

Non+ de100m1880-1900 MhzDECT

VisibilitPorte

Sensibilit

Rseau spcifique

Consommation

Prcision

Cots

??????????????Non- de 20mEntre 30 et 120HzInfrarouge

Cots

Sensible enviro.

Echos

Frquences

Rseau spcifique

Recul

Taille

Rseau spcifique

Porte

Prcision

Rseau spcifique

Piratage

Consommation

Taille

Cots

Piratage

Inconvnients

Oui

Oui

Oui

Oui

Oui

RTLS

entre 15 et 200

entre 0,5 et 1 K

entre 20 et 40 autour de 0,2 K

entre 15 et 50

entre 1 et 2 K

entre 15 et 50

entre 0,2 et 2 K

entre 30 et 100

entre 3 et 5 K

Cots (Tag/Borne)

Consommation

Prcision

Consommation

Prcision

Cots

Consommation

Prcision

Protocople

Rseau existant

Prcision

Protocople

Rseau existant

Prcision

Protocople

Avantages

10 30m

50m

20 100m

10 100m

10 100m

Porte

Rseau existant

Validation terrain

De 3.1 10.6GHz

UWB

Emplacement

Infrastructure

20 KhzUltrasons

Volume

Emplacement

Prennit

868 Mhz, 914Mhz et 2.4 GHz

Zigbee

Volume

Logistique

Emplacement

2.4GHzBluetooth

Compatibilit

Volume

Logistique

2.4GHz / 5GHzWifi

PrcautionsFrquence(s)Technologie

Volume

Frquence

Porte

Rseau spcifique

Sensible enviro.

Pas de norme

Pas dnergie

Prcision

Cots

entre 0,2 et 3

entre 0,5 et 5 K

Oui1 35m125 Khz, 13.56Mhz, 800 960

Mhz

RFID passive

Volume

Frquence

Cots

Rseau spcifique

Sensible enviro.

Pas de norme

Consommation

Prcision

Porte

entre 15 et 80

entre 0,5 et 3 K

Oui10m + km433 Mhz, 800 960 Mhz, 2.4

Ghz

RFID active

ExistantCots

Disponibilit

Pas de RTLS

Rseau existant

Prcision

Capacits

entre 0,5 et 1 K

entre 150 et 500

Non+ de100m1880-1900 MhzDECT

VisibilitPorte

Sensibilit

Rseau spcifique

Consommation

Prcision

Cots

??????????????Non- de 20mEntre 30 et 120HzInfrarouge

Cots

Sensible enviro.

Echos

Frquences

Rseau spcifique

Recul

Taille

Rseau spcifique

Porte

Prcision

Rseau spcifique

Piratage

Consommation

Taille

Cots

Piratage

Inconvnients

Oui

Oui

Oui

Oui

Oui

RTLS

entre 15 et 200

entre 0,5 et 1 K

entre 20 et 40 autour de 0,2 K

entre 15 et 50

entre 1 et 2 K

entre 15 et 50

entre 0,2 et 2 K

entre 30 et 100

entre 3 et 5 K

Cots (Tag/Borne)

Consommation

Prcision

Consommation

Prcision

Cots

Consommation

Prcision

Protocople

Rseau existant

Prcision

Protocople

Rseau existant

Prcision

Protocople

Avantages

10 30m

50m

20 100m

10 100m

10 100m

Porte

Rseau existant

Validation terrain

De 3.1 10.6GHz

UWB

Emplacement

Infrastructure

20 KhzUltrasons

Volume

Emplacement

Prennit

868 Mhz, 914Mhz et 2.4 GHz

Zigbee

Volume

Logistique

Emplacement

2.4GHzBluetooth

Compatibilit

Volume

Logistique

2.4GHz / 5GHzWifi

PrcautionsFrquence(s)Technologie


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Interfrences possibles avec le matriel et

le corps humain Des frquences normes et limites en puissance, peu dtudes

mdicales, mais des faits contradictoires

Tags sans mission (pas de batterie), inoffensifs pour le matriel et pour le corps humain

Antennes et lecteurs faible porte, des puissances faibles

Implantation sous la peau dconseille

125 Khz, 13.56 Mhz,800 960 MhzRFID passive


Pas dinterfrence avec les stimulateurs cardiaques (pacemakers) ou les dfibrillateurs

Puissance maximale limite et faible

433 Mhz, 800 960Mhz, 2.4 GhzRFID active

Interfrences possibles sur la bande 2,4GHz ou 5GHz. Rayonnement fort

Maux de tte, vertiges, fatigue constats

1880-1900 MhzDECT

Pas dinterfrences constates avec le matriel ou le corps humainEntre 30 et 120 HzInfrarouge

Pas dinterfrences constates avec le matriel.

Volume dmission faible, sans risques pour le corps humain.

Pas dinfos disponibles


Puissance maximale limite 2 mW > pas dexposition suprieure constate au-del deslimites dfinies par la rglementation

Frquence leve (~2400 MHz), pntrant peu dans lorganisme.

Puissance maximale limite 100 mW > pas dexposition suprieure constate au-del des

limites dfinies par la rglementation Frquence leve (~2400 MHz), pntrant peu dans lorganisme (voir OMS)


Porte

De 3.1 10.6 Ghz

UWB

20 KhzUltrasons

868 Mhz, 914 Mhz et2.4 GhzZigbee

2.4 GhzBluetooth

2.4 Ghz / 5Ghz

Wifi

Frquence(s)Technologie

Tags sans mission (pas de batterie), inoffensifs pour le matriel et pour le corps humain

Antennes et lecteurs faible porte, des puissances faibles


125 Khz, 13.56 Mhz,800 960 MhzRFID passive


Pas dinterfrence avec les stimulateurs cardiaques (pacemakers) ou les dfibrillateurs

Puissance maximale limite et faible

433 Mhz, 800 960Mhz, 2.4 GhzRFID active

Interfrences possibles sur la bande 2,4GHz ou 5GHz. Rayonnement fort


1880-1900 MhzDECT

Pas dinterfrences constates avec le matriel ou le corps humainEntre 30 et 120 HzInfrarouge

Pas dinterfrences constates avec le matriel.

Volume dmission faible, sans risques pour le corps humain.



Puissance maximale limite 2 mW > pas dexposition suprieure constate au-del deslimites dfinies par la rglementation

Frquence leve (~2400 MHz), pntrant peu dans lorganisme.

Puissance maximale limite 100 mW > pas dexposition suprieure constate au-del des

limites dfinies par la rglementation Frquence leve (~2400 MHz), pntrant peu dans lorganisme (voir OMS)


Porte

De 3.1 10.6 Ghz

UWB

20 KhzUltrasons

868 Mhz, 914 Mhz et2.4 GhzZigbee

2.4 GhzBluetooth

2.4 Ghz / 5Ghz

Wifi

Frquence(s)Technologie


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