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

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
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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
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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
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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
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14. Agenda
 Motivations
 Développements technologiques
 Installation chez PX Précimet SA
 Résumé et bilan
 Perspectives
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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.
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17. Agenda
 Motivations
 Développements technologiques
 Installation chez PX Précimet SA
 Résumé et bilan
 Perspectives
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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
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