De nouvelles mises à niveau de l’ancienne technologie sans fil pourraient permettre la capture de mouvements 3D en temps réel

De nouvelles mises à niveau de l'ancienne technologie sans fil pourraient permettre la capture de mouvements 3D en temps réel

Le nouveau système UWB consiste en une petite étiquette électronique (l’encart montre la taille d’une étiquette par rapport à un sou américain) qui transmet un signal simultanément à quatre ancres. Crédit : Université de Californie – San Diego

Une technologie sans fil qui aide les gens à trouver leurs clés et leurs portefeuilles pourrait un jour être utilisée pour une capture de mouvement 3D précise et en temps réel, grâce aux mises à niveau développées par les ingénieurs électriciens de l’Université de Californie à San Diego.

Le nouveau travail de l’équipe améliore une technologie de communication sans fil appelée ultra-large bande, ou UWB. La technologie existe depuis des années, mais ce n’est que récemment que l’UWB a commencé à gagner en popularité car il promet une plus grande précision que le Wi-Fi et le Bluetooth pour déterminer l’emplacement et le mouvement d’autres appareils.

Il a également le potentiel d’ouvrir des possibilités encore plus grandes, telles que la navigation intérieure; des entrepôts intelligents qui fournissent une localisation précise et en temps réel des stocks et du personnel ; et la capture de mouvement 3D qui peut être effectuée sans fil en temps réel pour des applications telles que la réalité virtuelle et l’analyse sportive.

Mais pour y arriver, plusieurs limitations de la technologie UWB actuelle doivent être surmontées, a déclaré Dinesh Bharadia, professeur d’ingénierie électrique et informatique et membre du corps professoral du Center for Wireless Communications de l’UC San Diego Jacobs School of Engineering. Les systèmes UWB doivent fonctionner beaucoup plus rapidement qu’ils ne le font actuellement, fonctionner à une puissance extrêmement faible et fournir une grande précision dans la localisation 3D, a-t-il expliqué.

Le groupe de détection et de mise en réseau des communications sans fil de Bharadia a récemment développé un prototype de système UWB qui répond à ces critères. Il communique des données avec une latence d’une milliseconde seulement ; il utilise si peu d’énergie qu’il peut fonctionner en continu pendant plus de deux ans avec une petite pile bouton ; et il peut localiser l’emplacement 3D à trois centimètres près pour les objets fixes et à huit centimètres pour les objets en mouvement.

Les chercheurs présenteront leur système UWB, baptisé ULoc, lors de la conférence UbiComp 2021 qui se déroulera virtuellement du 21 au 26 septembre.







Le nouveau système ultra-large bande (UWB) suit avec précision l’emplacement 3D de l’étiquette mobile en une milliseconde de latence. Crédit : Groupe de détection et de mise en réseau des communications sans fil

Le nouveau système modifie fondamentalement le processus utilisé par les systèmes UWB pour localiser un objet. Les systèmes UWB se composent généralement de deux composants principaux : un petit dispositif de suivi appelé balise, qui peut être attaché à un objet, et un ensemble de dispositifs appelés ancres qui sont installés à divers endroits de l’environnement pour détecter les signaux radio de la balise.

La façon dont le suivi UWB fonctionne actuellement est que la balise envoie des signaux à toutes les ancres, et les ancres à leur tour renvoient ces signaux à la balise. Le système mesure le temps qu’il faut pour que ces signaux reviennent à l’étiquette. Il utilise ensuite ces informations pour calculer les distances entre la balise et chaque ancre, et l’emplacement de la balise peut ensuite être triangulé.

Le problème avec ce processus, a expliqué Bharadia, est qu’il implique beaucoup d’échanges de signaux. Une balise doit envoyer un signal distinct à chaque ancre, et chaque ancre, à son tour, renvoie un signal à la balise. « Cela ralentit le système. Il n’est pas évolutif et ne fournit pas de localisation 3D », a déclaré Bharadia.

Pour simplifier ce processus, les chercheurs ont mis à jour le logiciel de la balise afin qu’elle n’ait besoin d’envoyer qu’un seul signal au total à toutes les ancres. Cela réduit également considérablement la consommation d’énergie de l’étiquette ; il peut fonctionner en continu pendant plus de deux ans sur une petite pile bouton, alors que les balises UWB actuelles ne peuvent durer que quelques mois sur ce type de pile. Ils ont également construit de nouvelles ancres qui peuvent fonctionner avec ce seul signal et obtenir une bonne lecture de l’emplacement 3D de la balise. L’équipe a développé des réseaux d’antennes spéciaux et de nouveaux algorithmes qui permettent aux ancres d’estimer avec précision l’angle et la direction 3D à partir desquels le signal de la balise arrive. Les ancres sont capables de mesurer cet angle 3D à partir de plusieurs points de vue afin de pouvoir localiser la balise avec précision.

Lors des tests, le nouveau système UWB a suivi avec précision l’emplacement 3D de l’étiquette en une milliseconde de latence pendant qu’un des chercheurs la tenait et la déplaçait dans un espace de bureau ouvert. Les chercheurs soulignent que le système a bien fonctionné malgré le fait qu’il se trouve dans un environnement « bruyant » : les écrans d’ordinateur, les vitres et les tôles interfèrent avec les signaux UWB et créent du bruit.

L’équipe travaille actuellement à la création d’un système de capture de mouvement de bout en bout pour des applications allant des jeux VR à l’analyse sportive et aux robots autonomes pour les soins de santé. Les chercheurs disent qu’ils cherchent à collaborer avec des partenaires industriels pour développer et commercialiser davantage la technologie.


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Plus d’information:
Minghui Zhao et al, ULoc, Actes de l’ACM sur les technologies interactives, mobiles, portables et ubiquitaires (2021). DOI : 10.1145/3478124

Fourni par l’Université de Californie – San Diego

Citation: De nouvelles mises à niveau de l’ancienne technologie sans fil pourraient permettre la capture de mouvement 3D en temps réel (2021, 21 septembre) récupéré le 21 septembre 2021 à partir de https://techxplore.com/news/2021-09-wireless-tech-enable-real-time- 3d.html

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