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PosLoc : un GPS de localisation Indoor
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PosLoc : un GPS de localisation Indoor

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Auteur : Andreas BLATTER, Responsable R&D, La Chaux-de-Fonds, Suisse, PX GROUP …

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.eu

Published in: Technology

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  • 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.
  • Transcript

    • 1. PX POSLOCun système de positionnement local « INDOOR »Andreas Blatter, PX Group, La Chaux-de-Fondsandreas.blatter@pxgroup.comCyril Botteron, EPFL ESPLAB, Neuchâtelcyril.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 desraisons 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 Rx12) 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 buildinggenerator (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 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 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. BilanCe 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 Février 2013- Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc" 19
    • 20. Merci de votre attention Février 2013- Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc" 20