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
Projet Diaphano : système d'imagerie laser par diaphanoscopie pour la détecti...
PosLoc : un GPS de localisation Indoor
1. PX POSLOC
un système de positionnement local
« INDOOR »
Andreas Blatter, PX Group, La Chaux-de-Fonds
andreas.blatter@pxgroup.com
Cyril Botteron, EPFL ESPLAB, Neuchâtel
cyril.botteron@epfl.ch
2. Agenda
Motivations
Développements technologiques
Installation chez PX Précimet SA
Résumé et bilan
Perspectives
Février 2013 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc" 2
3. Projet atypique
Projet ne visant pas un nouveau produit PX
Projet à long-terme
Projet hors des « core competences »
Stimuler l’innovation
Collaboration université – industrie
Contribuer au développement d’une nouvelle
technologie avec de grands potentiels
3
4. A quoi ça sert?
Suivre un lot de fabrication à tout moment pour des
raisons de:
Logistique (gérer les flux)
Sécurité (métaux précieux)
Défis
Zones encombrées
Sans fil
Basse puissance, bon-marché, miniature
Précision de l’ordre de 10 cm
December 16, 2011 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc" 4
5. 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" 5
6. UWB LPS – comment ça marche?
1) Distance measurement 3) Unknown time of transmission
ToF=44ns 13.2m => Time difference of arrival
(TDOA) Synchro
Rx4 Rx2
A2
TO
TO
Synchro
A4
Synchro
TOA3 TOA
1
Synchro
Rx3 Rx1
2) Time of Flight => Distance
=> Trilateration
Top synchro Computer
ToA1
Rx1
TDoA1
ToA2
Rx2 TDoA2
Transmit pulse
ToA3
Time
Rx3 Received pulse
TDoA3
ToA4
Rx4
ToF1 ToF2 ToF3 ToF4
Tx3
Février 2013 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc" 6
7. 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"
8. Agenda
Motivations
Développements technologiques
Installation chez PX Précimet SA
Résumé et bilan
Perspectives
Février 2013 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc" 8
9. PX PosLoc Développements (2006-2011)
1) Application Specific Integrated Circuits (ASICs) 2) UWB receivers (custom PCB and COTS)
UWB ASIC modulator & pulse UWB ASIC receiver building
generator (CMOS 180nm) blocks (CMOS 180nm)
4) Control Centre Application (running on a PC)
3) UWB tags (custom PCB and ASIC+COTS)
Février 2013 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc" 9
10. Agenda
Motivations
Développements technologiques
Installation chez PX Précimet SA
Résumé et bilan
Perspectives
Février 2013 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc" 10
11. Installation chez PX Précimet SA
RX
TX
Février 2013 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc" 11
12. 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.
Février 2013 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc" 12
13. TAG mobile
(émetteur)
Récepteurs fixes
Logfile
date heure ID X (m) Y (m) x^2 y^2 # Recv Réf
20.01.2012 10:26:41 15 57.37 19.6 0.001453 0.000819 6 5
20.01.2012 10:28:43 20 45.5 30.4 0 0 1 0
ID_15: positionnement
ID_20: détection de présence
Février 2013- Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc" 13
14. Agenda
Motivations
Développements technologiques
Installation chez PX Précimet SA
Résumé et bilan
Perspectives
December 16, 2011 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc" 14
15. 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+.
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
[1] D. Dardari et al, “RangingWith Ultrawide Bandwidth Signals in Multipath Environments,” Proceedings of the IEEE | Vol. 97,
No. 2, 2009
16. 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.
December 16, 2011 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc" 16
17. Agenda
Motivations
Développements technologiques
Installation chez PX Précimet SA
Résumé et bilan
Perspectives
Février 2013 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc" 17
18. Axes technologiques
Systèmes sans batterie (100 W)
Intégration des antennes = passer à 25GHz+
Transceiver (récepteur-émetteur)
Miniaturisation (étude de faisabilité 0.5x1x1 cm3)
Communication entre objets, avec communication de
la position
Février 2013- Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc" 18
19. 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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20. Merci de votre attention
Février 2013- Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc" 20
Notes de l'éditeur
LPS = local positioning system
Final step:ASIC transceiver solution not reached yet within PX PosLoc !
PCB=printed circuit board
From: “Position Estimation via Ultra-Wide-Band Signals,” Proceedings of the IEEE | Vol. 97, No. 2, February 2009Some important applications of UWB WSNs can be exemplified as follows [2], [10], [11]:• Medical: wireless body area networking for fitness and medical purposes, and monitoring the locations of wandering patients in a hospital;• Security/Military: locating authorized people in high-security areas and tracking the positions of the military personnel;• Inventory Control: real-time tracking of shipments and valuable items in manufacturing plants, and locating medical equipments in hospitals;• Search and Rescue: locating lost children, injured sportsmen, emergency responders, miners, avalanche/earthquake victims, and firefighters;• Smart Homes: home security, control of home appliances, and locating inhabitants.