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 andreas.blatter@pxgroup.com
Cyril Botteron, EPFL ESPLAB, Neuchâtelcyril.botteron@epfl.ch
Agenda Motivations Développements technologiques Installation chez PX Précimet SA Résumé et bilan Perspectives
2Février 2013 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc"
Projet atypique Projet ne visant pas un nouveau produit PX Projet à long-terme Projet hors des « core competences »
3
Stimuler l’innovation Collaboration université – industrie Contribuer au développement d’une nouvelle
technologie avec de grands potentiels
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
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"
UWB LPS – comment ça marche?
6
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"
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"
Agenda Motivations Développements technologiques Installation chez PX Précimet SA Résumé et bilan Perspectives
8Février 2013 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc"
PX PosLoc Développements (2006-2011)
9
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"
Agenda Motivations Développements technologiques Installation chez PX Précimet SA Résumé et bilan Perspectives
10Février 2013 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc"
Installation chez PX Précimet SA
11
RX
TX
Février 2013 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc"
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.
12Février 2013 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc"
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
Agenda Motivations Développements technologiques Installation chez PX Précimet SA Résumé et bilan Perspectives
14December 16, 2011 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc"
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
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"
Agenda Motivations Développements technologiques Installation chez PX Précimet SA Résumé et bilan Perspectives
17Février 2013 - Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc"
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
18Février 2013- Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc"
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
19Février 2013- Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc"
Merci de votre attention
20Février 2013- Démonstration du système de positionnement "PXPosLoc"
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