{"id":12921,"date":"2025-05-04T09:02:07","date_gmt":"2025-05-04T09:02:07","guid":{"rendered":"https:\/\/www.lansitec.com\/?page_id=12921"},"modified":"2025-05-04T09:02:11","modified_gmt":"2025-05-04T09:02:11","slug":"uwb-positioning-technology","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.lansitec.com\/fr\/technologie-de-positionnement-uwb\/","title":{"rendered":"Technologie de positionnement UWB"},"content":{"rendered":"
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Technologie de positionnement UWB<\/h1>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Ce livre blanc pr\u00e9sente principalement le principe, la s\u00e9lection du sch\u00e9ma et les m\u00e9thodes de mise en \u0153uvre<\/p>\n

de la technologie de positionnement ultra-large bande UWB dans diff\u00e9rents sc\u00e9narios d'application.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Actuellement, les principales technologies de positionnement peuvent \u00eatre divis\u00e9es en quatre types en fonction de leurs principes :<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

\n\t\t\t\t\t

Son, Lumi\u00e8re, \u00c9lectromagn\u00e9tique et UWB<\/p>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t

Ce document de conception \u00e9num\u00e8re les principaux avantages et inconv\u00e9nients de chaque principe apr\u00e8s une analyse de base. Le document explique principalement la conception du syst\u00e8me et la m\u00e9thode de mise en \u0153uvre de l'utilisation de la technologie de positionnement \u00e0 bande ultra-large UWB pour le positionnement.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\tChapitre 1\n\t\t\t\t\t<\/p>

Principe de positionnement<\/h2>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

En principe, les m\u00e9thodes de positionnement actuelles incluent principalement le son, la lumi\u00e8re, l'\u00e9lectricit\u00e9 et le magn\u00e9tisme. Il existe \u00e9galement la navigation inertielle, mais la technologie n'\u00e9tant pas encore suffisamment mature et les applications limit\u00e9es, elle ne sera pas abord\u00e9e ici.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

\n\t\t\t\t\t

Son<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Il mesure principalement la distance en collectant le temps de vol des ondes ultrasonores dans l'air. L'\u00e9metteur est g\u00e9n\u00e9ralement un haut-parleur et le r\u00e9cepteur un microphone (comme celui d'un t\u00e9l\u00e9phone portable). L'\u00e9metteur envoie des informations fixes, tandis que le r\u00e9cepteur calcule le temps de transmission des donn\u00e9es et les convertit en distance. Il effectue ensuite le positionnement par des m\u00e9thodes \u00e0 deux ou trois points.<\/br><\/br><\/p>\n

Avantages :<\/strong><\/span><\/p>\n

Il offre une pr\u00e9cision de positionnement tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9e, atteignant le centim\u00e8tre pr\u00e8s. Sa structure est relativement simple, sa capacit\u00e9 de p\u00e9n\u00e9tration est \u00e9lev\u00e9e et l'onde ultrasonore elle-m\u00eame offre une excellente r\u00e9sistance aux interf\u00e9rences.<\/br><\/br><\/p>\n

Inconv\u00e9nients :<\/strong><\/span><\/p>\n

L'att\u00e9nuation de l'air est \u00e9lev\u00e9e et ne convient pas aux \u00e9v\u00e9nements \u00e0 grande \u00e9chelle, l'effet multitrajet et la propagation hors ligne de vis\u00e9e provoquent des erreurs importantes dans la port\u00e9e de r\u00e9flexion, ce qui n\u00e9cessite une analyse et un calcul pr\u00e9cis des installations mat\u00e9rielles sous-jacentes, et le co\u00fbt est trop \u00e9lev\u00e9.<\/br><\/br><\/p>\n

Champ d'application :<\/strong><\/span><\/p>\n

La technologie de positionnement par ultrasons est largement utilis\u00e9e dans les stylos num\u00e9riques et l'exploration offshore. Cette technologie de positionnement en int\u00e9rieur est \u00e9galement utilis\u00e9e pour le positionnement d'objets dans les ateliers automatis\u00e9s.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

\n\t\t\t\t\t

Positionnement de la lumi\u00e8re visible<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Cette technologie peut \u00eatre d\u00e9velopp\u00e9e par des lumi\u00e8res LED. Ces lumi\u00e8res \u00e9mettent des signaux clignotants \u00e0 haute fr\u00e9quence. Apr\u00e8s r\u00e9ception, le r\u00e9cepteur calcule le temps de vol pour mesurer la distance et obtient ensuite les informations de localisation.<\/p>\n

Avantages :<\/strong><\/span><\/p>\n

Large plage dynamique, capable de communication \u00e0 haut d\u00e9bit.<\/p>\n

Inconv\u00e9nients :<\/strong><\/span><\/p>\n

En raison de la courte longueur d'onde de la lumi\u00e8re et de sa faible diffraction, elle est facilement bloqu\u00e9e. L'autre solution consiste \u00e0 utiliser la reconnaissance d'images pour comparer les informations actuelles avec celles de la base de donn\u00e9es afin de positionner l'image. L'inconv\u00e9nient est que le traitement de l'image est long et consomme beaucoup d'\u00e9nergie.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Positionnement du champ magn\u00e9tique<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

La Terre elle-m\u00eame est un aimant g\u00e9ant, cr\u00e9ant un champ magn\u00e9tique fondamental entre les p\u00f4les Nord et Sud. Cependant, ce champ magn\u00e9tique terrestre peut \u00eatre perturb\u00e9 par des objets m\u00e9talliques, notamment dans les b\u00e2timents en b\u00e9ton arm\u00e9. Les mat\u00e9riaux de construction (structures m\u00e9talliques) interf\u00e8rent avec le champ magn\u00e9tique d'origine et le d\u00e9forment, conf\u00e9rant \u00e0 chaque b\u00e2timent une texture magn\u00e9tique unique. Autrement dit, un champ magn\u00e9tique int\u00e9rieur r\u00e9gulier se forme \u00e0 l'int\u00e9rieur des b\u00e2timents.<\/br><\/br><\/p>\n

En collectant \u00e0 l'avance les informations du champ magn\u00e9tique sur le terrain, puis en les comparant \u00e0 celles du magn\u00e9tom\u00e8tre d'un appareil de suivi (tel qu'un t\u00e9l\u00e9phone portable), nous pouvons obtenir une localisation pr\u00e9cise. Th\u00e9oriquement, la diff\u00e9rence de champ magn\u00e9tique \u00e0 diff\u00e9rents endroits est de l'ordre de la microseconde, ind\u00e9tectable par les instruments de mesure classiques. Cependant, ce champ magn\u00e9tique int\u00e9rieur, d\u00e9form\u00e9 par les interf\u00e9rences du b\u00e2timent, accentue la diff\u00e9rence du signal magn\u00e9tique, rendant possible l'acquisition de donn\u00e9es magn\u00e9tiques en int\u00e9rieur et am\u00e9liorant indirectement la pr\u00e9cision du positionnement. Le profil du champ magn\u00e9tique de chaque petit espace de la pi\u00e8ce \u00e9tant unique, le t\u00e9l\u00e9phone portable peut \u00eatre positionn\u00e9 avec pr\u00e9cision en comparant les caract\u00e9ristiques du champ magn\u00e9tique de la zone avec la base de donn\u00e9es du syst\u00e8me, g\u00e9n\u00e9ralement avec une pr\u00e9cision d'environ 2 m\u00e8tres.<\/br><\/br><\/p>\n

Cependant, si la disposition des b\u00e2timents \u00e0 proximit\u00e9 change, par exemple en raison de la circulation des v\u00e9hicules, le champ magn\u00e9tique changera \u00e9galement, et la pr\u00e9cision sera difficile \u00e0 \u00e9valuer. Cette m\u00e9thode n\u00e9cessite un \u00e9talonnage fr\u00e9quent du champ magn\u00e9tique et n'est pas recommand\u00e9e.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

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Positionnement des ondes \u00e9lectromagn\u00e9tiques<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Force du signal<\/h4>\n

Une application typique est un tracker Bluetooth et une passerelle Bluetooth, qui peuvent \u00eatre localis\u00e9s en calculant la puissance du signal. Les syst\u00e8mes B-Fixed et B-Mobile de notre entreprise utilisent tous deux ce syst\u00e8me. Ses principaux avantages sont son faible co\u00fbt et sa simplicit\u00e9 d'installation, mais sa pr\u00e9cision n'est que de 2 \u00e0 3 m\u00e8tres maximum. Il est principalement utilis\u00e9 pour le positionnement r\u00e9gional des biens et du personnel.<\/p>\n

AoA<\/h4>\n

On parle g\u00e9n\u00e9ralement de technologie Bluetooth Angle of Arrive.<\/p>\n

Avantage:<\/strong><\/span><\/p>\n

Faible co\u00fbt du terminal, il suffit de d\u00e9ployer une seule passerelle et une grande pr\u00e9cision de positionnement.<\/p>\n

Inconv\u00e9nients :<\/strong><\/span><\/p>\n

La couverture est limit\u00e9e et le rayon de couverture est \u00e9gal \u00e0 la hauteur de la passerelle. Celle-ci doit \u00eatre positionn\u00e9e avec pr\u00e9cision et ne doit pas \u00eatre secou\u00e9e pendant son utilisation. Dans le cas contraire, son positionnement serait affect\u00e9.<\/p>\n

UWB<\/h4>\n

La DARPA et la FCC ont propos\u00e9 diff\u00e9rentes d\u00e9finitions pour l\u2019UWB, mais seulement avec de subtiles diff\u00e9rences dans les param\u00e8tres.<\/p>\n

\"Sp\u00e9cifications<\/p>\n

Sp\u00e9cifications des impulsions \u00e9troites en bande de base UWB :<\/p>\n

IR-UWB (Radio \u00e0 impulsions-UWB) :<\/h4>\n

Il transmet directement via l'antenne sans moduler l'onde sinuso\u00efdale. Ce type de syst\u00e8me est simple, en temps r\u00e9el, \u00e9conomique, peu gourmand en \u00e9nergie, anti-trajets multiples et offre une bonne p\u00e9n\u00e9tration. Il a ensuite \u00e9t\u00e9 adopt\u00e9 par la norme 802.15.4a.<\/p>\n

Modulation de la porteuse passe-bande :<\/h4>\n

DS-UWB (acc\u00e8s multiple par r\u00e9partition en code \u00e0 s\u00e9quence directe) et MB-UWB (multiplexage par r\u00e9partition orthogonale de la fr\u00e9quence \u00e0 bandes multiples).<\/p>\n

Parmi elles, l'IR-UWB d\u00e9finit deux couches physiques dans la sp\u00e9cification IEEE 802.15.4a-2007 : l'une est la technologie CSS (fournie par l'allemand Nanotron, fonctionnant \u00e0 2,4G, technologie de positionnement \u00e0 bande \u00e9troite), et l'autre est la technologie IR-UWB.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"Technologie\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t

Structure de la charge utile UWB\u00a0:<\/b>\"Tableau<\/p>

Modulation<\/strong><\/p>

BPM-BPSK :<\/strong><\/p>

Il combine BPM (modulation de position en rafale) et BPSK (Binary Phase Shift Keying).<\/p>

Bande de fr\u00e9quence de travail\/canal\u00a0:<\/strong><\/p>

Le tableau de distribution des bandes de fr\u00e9quences disponibles \u00e0 l'\u00e9chelle mondiale est le suivant<\/p>

\"Tableau<\/p>

\"Tableau<\/p>

Division des canaux<\/strong><\/p>

\"Tableau<\/p>

La division des canaux comprend deux types de canaux\u00a0: 500\u00a0MHz et 1\u00a0GHz. Actuellement, les canaux 500\u00a0MHz sont principalement utilis\u00e9s, soit les canaux 1, 2, 3 et 5.<\/p>

Puissance de sortie et r\u00e9glementations :<\/strong><\/p>

Selon la r\u00e9glementation FCC, la limite maximale est de -41 dBm\/MHz.<\/p>

\"Puissance<\/div>

\u00a0<\/p>

Les r\u00e8gles du pouvoir en Chine :<\/strong><\/p>

\"Tableau<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\tChapitre 2\n\t\t\t\t\t<\/p>

Comparaison des technologies de positionnement<\/h2><\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

Comparaison du positionnement UWB et du positionnement Bluetooth AoA<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

\"Comparaison<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

\n\t\t\t\t\t

Comparaison du positionnement UWB-AoA et Bluetooth AoA<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t

\"Sch\u00e9ma<\/p>\n

Comparaison de principes :<\/h4>\n

Bluetooth AoA :<\/strong><\/span><\/p>\n

Cette m\u00e9thode mesure uniquement l'angle du signal provenant d'une seule passerelle, et non la distance. Elle suppose \u00e9galement que la hauteur du tracker est fixe et projette sa position \u00e0 partir de l'intersection angle-hauteur. Le fait de lever et d'abaisser le tracker peut s\u00e9rieusement affecter la pr\u00e9cision du positionnement.<\/p>\n

UWB-AoA :<\/strong><\/span><\/p>\n

Cette m\u00e9thode mesure l'angle et la distance avec une pr\u00e9cision centim\u00e9trique, ce qui est plus pr\u00e9cis. Elle permet \u00e9galement de localiser le tracker en trois dimensions.<\/p>\n

Comparaison des antennes :<\/h4>\n

Bluetooth AoA :<\/strong><\/span><\/p>\n

Cette m\u00e9thode utilise un r\u00e9seau d'antennes, g\u00e9n\u00e9ralement compos\u00e9 de 16 ou 64 antennes, et des commutateurs RF pour calculer l'angle d'arriv\u00e9e et la distance du signal \u00e0 partir de plusieurs temps d'arriv\u00e9e. La conception complexe du r\u00e9seau d'antennes emp\u00eache la miniaturisation de la passerelle Bluetooth AoA. De plus, la passerelle est soumise \u00e0 des exigences d'installation strictes et sa zone de couverture est limit\u00e9e \u00e0 environ 1 \u00e0 2 fois le rayon de la hauteur.<\/p>\n

UWB-AoA :<\/strong><\/span><\/p>\n

Cette m\u00e9thode utilise g\u00e9n\u00e9ralement deux antennes et la m\u00e9thode de diff\u00e9rence de phase PDoA pour calculer l'angle optimal. La PDoA n\u00e9cessite que la distance entre les deux antennes de r\u00e9ception soit proportionnelle \u00e0 la longueur d'onde, soit \u03bb\/2. Pour le canal 5 (6489,6 MHz), les antennes d'ancrage sont distantes de 2,08 cm, et pour le canal 9, elles sont encore plus proches. Cela permet de miniaturiser la PDoA, ce qui explique son utilisation dans des applications telles que les smartphones, les serrures de porte intelligentes et les contr\u00f4leurs de maison connect\u00e9e.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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\n\t\t\t\t\t\tChapitre 3\n\t\t\t\t\t<\/p>

Technologie UWB<\/h2><\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Fonctionnalit\u00e9s UWB<\/h3>\t\t\t\t
\n\t\t\t\t\t
    \n
  1. L'UWB couvre les bandes de fr\u00e9quences 3G~5G, 6G~10G, un total de 7G, et dispose d'un seul canal
    bande passante de plus de 500 MHz.<\/li>\n
  2. Faible puissance. Conform\u00e9ment \u00e0 la FCC et \u00e0 d'autres r\u00e9glementations, sa puissance de sortie est limit\u00e9e \u00e0 -41 dBm\/MHz. Sur un canal unique de 500 MHz, sa puissance est de -14,3 dBm.<\/li>\n
  3. L'impulsion ultra-courte, d'une dur\u00e9e de quelques dixi\u00e8mes de nanoseconde.<\/li>\n
  4. P\u00e9n\u00e9tration du mur : Il peut p\u00e9n\u00e9trer efficacement les murs mais provoquera une certaine att\u00e9nuation du signal.<\/li>\n<\/ol>\n

    Le tableau ci-dessous montre l'att\u00e9nuation du signal caus\u00e9e par la p\u00e9n\u00e9tration du mur lorsque l'on travaille sur le canal 2 (avec 4 GHz comme fr\u00e9quence centrale).<\/p>\n

    \"Att\u00e9nuation<\/p>\n

    Identification des trajets multiples<\/b><\/p>\n

    \"Identification<\/p>\n

    Les ondes \u00e9lectromagn\u00e9tiques peuvent se propager directement de l'\u00e9metteur au r\u00e9cepteur, ou \u00eatre r\u00e9fl\u00e9chies vers la cible. En communication \u00e0 bande \u00e9troite, le signal le plus puissant est g\u00e9n\u00e9ralement trait\u00e9, et il n'est pas toujours le premier \u00e0 arriver.<\/p>\n

    En communication UWB, le premier signal \u00e0 arriver (premier trajet) peut \u00eatre identifi\u00e9 avec pr\u00e9cision gr\u00e2ce au d\u00e9calage temporel. En revanche, lorsqu'il arrive directement ou par p\u00e9n\u00e9tration, on ne peut que supposer que le premier signal multitrajet est le signal direct dont nous avons besoin.<\/p>\n

    Comme toutes les autres ondes \u00e9lectromagn\u00e9tiques, l\u2019UWB ne peut pas p\u00e9n\u00e9trer le m\u00e9tal.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

    \n\t\t\t\t\t

    Pr\u00e9cision<\/h3>\t\t\t\t
    \n\t\t\t\t\t

    La pr\u00e9cision repose principalement sur trois aspects\u00a0: la pr\u00e9cision de la mesure, la pr\u00e9cision de la synchronisation temporelle et la pr\u00e9cision du positionnement. La pr\u00e9cision de la mesure d\u00e9pend principalement de deux facteurs\u00a0: l'algorithme de mesure et la pr\u00e9cision de l'horloge utilis\u00e9e.<\/p>\n

      \n
    1. Pr\u00e9cision de la port\u00e9e :<\/strong><\/span> DS-TWR minimise l\u2019erreur caus\u00e9e par l\u2019\u00e9cart d\u2019horloge.<\/li>\n
    2. Pr\u00e9cision de la synchronisation horaire :<\/strong> <\/span>Dans le syst\u00e8me de t\u00e9l\u00e9m\u00e9trie, un oscillateur \u00e0 cristal compens\u00e9 en temp\u00e9rature (TCXO) d'horloge de 0,5 PPM
      Permet d'obtenir une meilleure pr\u00e9cision. La pr\u00e9cision de la mesure peut \u00eatre contr\u00f4l\u00e9e \u00e0 10 cm pr\u00e8s.
      La pr\u00e9cision peut \u00eatre am\u00e9lior\u00e9e en utilisant TCXO.\n

      Dans un r\u00e9seau sans fil UWB syst\u00e8me de positionnement<\/a>, both ranging and TDoA are supported. In TDoA, all positioning gateways need to be synchronized wirelessly. The system has a synchronization accuracy of 0.3ns.<\/p>\n

      Par rapport \u00e0 la m\u00e9thode de synchronisation filaire, un syst\u00e8me sans fil est beaucoup plus simple et peut \u00eatre \u00e9tendu sans limite, sans \u00eatre limit\u00e9 par la distance filaire. Cela simplifie \u00e9galement la difficult\u00e9 de mise en \u0153uvre du projet.<\/li>\n

    3. Pr\u00e9cision de positionnement :<\/strong><\/span> Sa pr\u00e9cision de positionnement est de 30 cm. La pr\u00e9cision de positionnement du syst\u00e8me est influenc\u00e9e par divers facteurs. <\/li>\n<\/ol>\n

      Les facteurs environnementaux, et pas seulement la pr\u00e9cision de mesure de distance de 10 cm, sont importants. Une pr\u00e9cision de positionnement de 10 cm ne peut \u00eatre obtenue que dans un environnement id\u00e9al, sans aucune interf\u00e9rence en laboratoire. Toute perturbation du signal peut entra\u00eener une d\u00e9viation du syst\u00e8me.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t\tChapitre 4\n\t\t\t\t\t<\/p>

      \u00c0 propos du positionnement<\/h2><\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Fonctionnalit\u00e9s UWB<\/h3>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      La dimension de positionnement est choisie en fonction du cas d'utilisation et de la situation sur site. La sc\u00e8ne z\u00e9ro dimension est principalement utilis\u00e9e pour la d\u00e9tection d'entr\u00e9es et de sorties. La sc\u00e8ne unidimensionnelle est g\u00e9n\u00e9ralement une sc\u00e8ne avec un rapport hauteur\/largeur disproportionn\u00e9, comme une sc\u00e8ne de tunnel, et fonctionne \u00e9galement en usine. Dans une sc\u00e8ne unidimensionnelle, la cible positionn\u00e9e est align\u00e9e sur une ligne. La sc\u00e8ne 2D permet de localiser les coordonn\u00e9es XY sans information de hauteur, tandis que la sc\u00e8ne 3D en dispose. Cependant, une diff\u00e9rence de hauteur entre les ancrages est n\u00e9cessaire lors de l'installation du syst\u00e8me pour garantir une certaine pr\u00e9cision de l'axe Z.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t

      Z\u00e9ro-Dimensionnel<\/h4><\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t

      En positionnement UWB, pour obtenir un meilleur positionnement en z\u00e9ro dimension, on utilise g\u00e9n\u00e9ralement la t\u00e9l\u00e9m\u00e9trie, qui sert \u00e0 limiter la distance, par exemple la distance entre un appareil et un point d'ancrage. On consid\u00e8re alors qu'il est entr\u00e9 dans la zone z\u00e9ro dimension.<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\"Positionnement\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      unidimensionnel<\/h4>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Le positionnement unidimensionnel peut \u00eatre obtenu en utilisant la technologie ToF, TDoA ou AoA combin\u00e9e.<\/p>\n

      M\u00eame lorsque le tracker UWB n'est pas sur la ligne droite reliant les deux ancres, il peut \u00eatre sur cette ligne droite.<\/p>\n

      Localisation actuelle :<\/p>\n

      <\/strong><\/p>\n

      \"Localisation<\/p>\n

      R\u00e9sultat du positionnement :<\/strong><\/p>\n

      \"R\u00e9sultat<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t

      Bidimensionnel<\/h4>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Le positionnement bidimensionnel affichera les coordonn\u00e9es XY de l'emplacement cible. Si les ancrages sont install\u00e9s \u00e0 la m\u00eame hauteur, les r\u00e9sultats du positionnement ne seront pas affect\u00e9s par la hauteur d'installation des trackers.<\/p>\n

      \"Technologie<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t

      Tridimensionnel<\/h4>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Le r\u00e9sultat du positionnement tridimensionnel est la coordonn\u00e9e XYZ de la cible. Il existe deux m\u00e9thodes pour y parvenir. L'une est bas\u00e9e sur la mesure de distance, qui n\u00e9cessite une diff\u00e9rence de hauteur entre les ancrages. L'autre est bas\u00e9e sur l'AoA, qui n\u00e9cessite une r\u00e9solution d'angle \u00e9lev\u00e9e sur l'axe Z pour garantir la pr\u00e9cision de la coordonn\u00e9e Z.<\/p>\n

      \"Technologie<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t

      M\u00e9thode de positionnement<\/h3>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Actuellement, le positionnement UWB utilise principalement la t\u00e9l\u00e9m\u00e9trie TOF, le TDoA et le positionnement AoA. Les deux premi\u00e8res m\u00e9thodes fonctionnent ind\u00e9pendamment, tandis que la seconde, la m\u00e9thode AoA, est g\u00e9n\u00e9ralement combin\u00e9e au ToF ou au TDoA.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t

      Positionnement ToF<\/h4>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Le positionnement ToF est bas\u00e9 sur la port\u00e9e. Le tracker UWB lance la t\u00e9l\u00e9m\u00e9trie avec chaque ancre \u00e0 positionner. Une fois la t\u00e9l\u00e9m\u00e9trie termin\u00e9e, la position est calcul\u00e9e. En mode z\u00e9ro dimension, une seule ancre est n\u00e9cessaire\u00a0; en mode unidimensionnel, au moins deux ancres sont n\u00e9cessaires\u00a0; en mode bidimensionnel, trois ancres ou plus sont g\u00e9n\u00e9ralement n\u00e9cessaires, mais dans certains modes sp\u00e9cifiques, deux ancres suffisent. En mode tridimensionnel, quatre ancres sont n\u00e9cessaires.<\/p>\n

      Pour les cas unidimensionnels, l'ancre est plac\u00e9e en haut et le positionnement avec une seule ancre permet d'obtenir un positionnement unidimensionnel.<\/p>\n

      \"Distance<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t

      Pour les cas unidimensionnels, vous pouvez mesurer la distance avec seulement deux ancres\u00a0:<\/p>

      \"Pour<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t\t\t\t\t

      Positionnement bidimensionnel :<\/p>

      \"Positionnement<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t

      Positionnement TDoA<\/h4>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Le positionnement TDoA consiste \u00e0 d\u00e9terminer la position de la cible en d\u00e9tectant la diff\u00e9rence de temps absolue entre l'arriv\u00e9e des signaux \u00e0 deux ancres ou antennes diff\u00e9rentes, plut\u00f4t que l'heure de vol d'arriv\u00e9e. Cela r\u00e9duit les besoins de synchronisation temporelle entre la source du signal et chaque ancre de surveillance, mais augmente les besoins de synchronisation temporelle entre les ancres. Deux TDoA peuvent \u00eatre d\u00e9tect\u00e9s en utilisant trois ancres diff\u00e9rentes, et le tracker mobile est situ\u00e9 \u00e0 l'intersection des hyperboles d\u00e9finies par les deux TDoA.<\/p>\n

      \"Pour<\/p>\n

      L'avantage du TDoA r\u00e9side dans la r\u00e9duction significative du nombre de communications n\u00e9cessaires \u00e0 un positionnement, ainsi que dans sa plus grande pr\u00e9cision. Cependant, ce type de positionnement d\u00e9pend de la propagation des ondes, et l'erreur d'horloge inh\u00e9rente de 1 ns peut entra\u00eener une erreur de distance de 30 cm. Par cons\u00e9quent, les horloges de chaque ancre doivent \u00eatre parfaitement synchronis\u00e9es. De plus, la construction d'un syst\u00e8me de synchronisation pr\u00e9cis avec un espacement relativement important est tr\u00e8s co\u00fbteuse.<\/p>\n

      Il existe deux types de synchronisation temporelle\u00a0:<\/strong><\/p>\n

      L'une des solutions consiste \u00e0 utiliser des connexions filaires, qui permettent d'atteindre une pr\u00e9cision de synchronisation de 0,1 ns, mais qui augmentent la complexit\u00e9 et le co\u00fbt de la maintenance et de la construction du r\u00e9seau. De plus, la synchronisation de l'horloge n\u00e9cessite un c\u00e2ble d\u00e9di\u00e9 (Ethernet, par exemple), ce qui est \u00e9galement co\u00fbteux.<\/p>\n

      L'autre solution est la connexion sans fil, qui permet d'atteindre une pr\u00e9cision de synchronisation de 0,25 ns, l\u00e9g\u00e8rement inf\u00e9rieure \u00e0 celle du filaire, mais le syst\u00e8me est relativement simple. La passerelle de positionnement ne n\u00e9cessite qu'une alimentation \u00e9lectrique, et le retour de donn\u00e9es peut se faire via le Wi-Fi, LoRa ou Ethernet, ce qui r\u00e9duit consid\u00e9rablement les co\u00fbts.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t

      Positionnement AoA<\/h4>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Le positionnement de l'angle d'arriv\u00e9e (AoA) est g\u00e9n\u00e9ralement bas\u00e9 sur la diff\u00e9rence de phase entre les signaux, mais il n'est pas souvent utilis\u00e9 seul car l'AoA a un probl\u00e8me de r\u00e9solution angulaire, ce qui signifie que la pr\u00e9cision du positionnement se d\u00e9grade \u00e0 mesure que la distance par rapport \u00e0 l'ancre augmente.<\/p>\n

      L'AoA peut fonctionner conjointement avec la mesure du temps de vol (ToF) pour le positionnement. Dans ce mode, nous pouvons utiliser une ancre pour le positionnement.<\/p>\n

      \"Positionnement<\/p>\n

      Il est \u00e9galement possible que deux ancres parviennent \u00e0 se positionner via AoA<\/p>\n

      \"deux<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t

      Mode de positionnement et consommation d'\u00e9nergie<\/h4>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Nous comparerons principalement la consommation \u00e9nerg\u00e9tique des modes ToF et TDoA. En mode ToF, le tracker UWB mesure la distance avec chaque ancre s\u00e9par\u00e9ment, et n\u00e9cessite plusieurs classements. G\u00e9n\u00e9ralement, une port\u00e9e prend plus de 5 ms. Pour le positionnement TDoA, le tracker UWB n'a besoin que d'envoyer un message pour finaliser le positionnement. G\u00e9n\u00e9ralement, il faut moins de 0,5 ms entre la pr\u00e9paration et l'envoi, ce qui consomme beaucoup moins d'\u00e9nergie qu'en mode ToF.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t

      Facteurs environnementaux<\/h4>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Il existe de nombreux facteurs environnementaux, et les plus courants sont le positionnement intra-zone et le positionnement hors zone\u00a0;
      Le TDoA \u00e9tant bas\u00e9 sur la diff\u00e9rence de temps d'arriv\u00e9e du signal, il utilise g\u00e9n\u00e9ralement un algorithme hyperbolique apr\u00e8s conversion de la diff\u00e9rence de temps d'arriv\u00e9e en diff\u00e9rence de distance. Les limites de cet algorithme hyperbolique se traduisent par une pr\u00e9cision de positionnement \u00e9lev\u00e9e dans la zone couverte par les ancres, et relativement faible en dehors de cette zone. Dans des environnements complexes tels que les centrales \u00e9lectriques, le d\u00e9ploiement du syst\u00e8me est tr\u00e8s complexe et il est difficile d'utiliser le positionnement TDoA pour r\u00e9pondre aux besoins de l'application. Dans ce mode, nous pouvons utiliser le ToF ou le TDoA combin\u00e9 \u00e0 l'AoA.<\/p>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div><\/div>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      \n\t\t\t\t\t\tChapitre 5\n\t\t\t\t\t<\/p>

      Solution de positionnement UWB bas\u00e9e sur LoRaWAN<\/h2>\t\t\t\t
      \n\t\t\t\t\t

      Ce chapitre pr\u00e9sente le dispositif associ\u00e9 et la th\u00e9orie sur le fonctionnement du syst\u00e8me.<\/p>\n