Localization in Constrained Environments

Localisation en environnements contraints Cette thèse se concentre sur la localisation à faible puissance dans des environnements contraints, sans nécessiter d'infrastructure de localisation. Nous considérons deux cas d'utilisation cibles: la localisation de bateaux dans un port de plaisance, et la localisation de robots mobiles dans un environnement intérieur. Nous commençons par évaluer deux systèmes de localisation en temps réel ("Real Time Localition System" en anglais, RTLS) basés sur les radiofréquences (Bluetooth Angle-of-Arrival et Ultra-Wide Band ranging). Leurs principaux inconvénients sont qu'ils nécessitent le déploiement préalable de points d'ancrage, et qu'ils ne sont pas à faible consommation, ce qui les rend peu compatibles avec nos cas d'utilisation cibles. Ce travail contribue à remédier à ces inconvénients en proposant deux nouveaux systèmes: WELOC et Blip. Nous proposons également RRDV, une solution de détection de rencontre de robots pour les systèmes multi-robots. WELOC est un système de localisation basé sur les ultrasons qui réutilise les capteurs de détection de présence des bateaux déjà présents dans la marina. Il comporte un système de programmation qui déclenche l'émetteur-récepteur ultrasonique de chaque capteur de présence à des moments précis. WELOC présente le design d'un appareil mobile alimenté par batterie, capable de communiquer en toute sécurité à la fois par ultrasons et par signaux radio, et conçu à partir de composants disponibles sur le marché. Des essais en conditions réelles dans un port de plaisance dans le sud de la France montrent que l'appareil mobile peut être localisé avec une précision de l'ordre du centimètre, tout en étant à une distance de 10 m des capteurs de présence. Blip est un système d'identification des bateaux dans un port de plaisance, qui ne nécessite qu'une mise à jour logicielle des systèmes de capteurs intelligents existants dans les ports de plaisance. Il utilise les informations fournies par les capteurs de surveillance des bateaux déjà présents (installés dans la cabine d'un bateau) et les combine avec les informations provenant de l'infrastructure fixe des capteurs de présence pour identifier les bateaux sur les emplacements. Lors de nos essais en conditions réelles, le système a fait preuve d'une précision de 100 % dans l'identification des bateaux. Cette thèse propose également RRDV, un système de détection de rencontres entre robots dans un système multi-robots. De nombreux robots sont déjà équipés d'un capteur à ultrasons pour mesurer leur distance à des objets devant eux. RRDV est une mise à jour logicielle pour ces robots, leur permettant d'utiliser ces capteurs à ultrasons pour détecter les rencontres avec d'autres robots. En testant RRDV sur un système multi-robots réel, il détecte correctement 96.7% des fois où deux robots se font face pendant 5 s ou plus. La thèse contribue au domaine de recherche croissant de la localisation et des communications sans-fil à faible consommation, en proposant des solutions innovantes pour des systèmes de localisation précis et à faible consommation dans des environnements contraints. Ces solutions ont des applications non seulement dans l'industrie maritime mais aussi dans les systèmes multi-robots. La thèse démontre l'efficacité des systèmes basés sur les ultrasons et met en évidence le potentiel du matériel ubiquitaire prêt à l'emploi pour le développement de systèmes de localisation.