So far, those relationships have been neglected by the scientific community. This results in significant barriers to the adoption of a model-driven engineering (MDE). That is why we intend to propose a new approach to MDE where we completely reconsider the place of modeling activities and artifacts.
For this, we focus on the following particular topics:
Synchronization and cooperation between the different artifacts occurring in the lifecycle of the software.
Adaptation of the visual representation of a model to the task and the profile of the person concerned.
Redefine the patterns of interaction for modeling activities and associated tasks.
Provide relevant and effective ways of interaction to manipulate artifacts, while exploiting their cooperation and choosing the most appropriate interaction devices.
We aim to provide bases building blocks, good practices and frameworks for building such software design environment.
Quel que soit le domaine d’application, cette synthèse entre capteur, communication et traitement du signal, ne peut être réalisée que si l’on relève les défis de l’autonomie, de la faible consommation, de l’intégration et de la fiabilité du lien radio et de la facilitation du déploiement des applications embarquées …
Pour répondre à ces différents défis, nous développons des études sur :
la modélisation de l’environnement (canal radio, interférence)
l’architecture de modules radio ultra faible consommation en gamme millimétrique utilisant la technique ULB impulsionnelle,
l’optimisation du bilan de liaison en termes de rendement énergétique, de couverture radio globale et de localisation,
l’interface et les interactions logiciel-matériel
les intergiciels de communication et de déploiement d’applications
la microsource de puissance pour rendre autonome énergétiquement le microsystème qui est développée dans le cadre du projet « Microsource de puissance pour nœuds miniatures de réseaux de capteurs autonomes »
Pour garantir une couverture radio globale, dans le contexte des réseaux sans fils sans infrastructure (Ad-Hoc), nous avons choisi d’utiliser des antennes sectorielles simples à base de MEMS. Les versions de MEMS utilisées présentaient des temps de commutation pouvant avoisiner le temps d’émission d’un paquet, ce qui diminue l’efficacité de l’ensemble, l’IRCICA a donc développé des travaux sur les mécanismes de transmission en définissant une pile protocolaire performante et adaptée à ce type d’antennes.
L’objectif du projet est la réalisation d’une microsource de puissance miniature pour nœuds de capteurs autonomes en énergie. L’approche de l’IRCICA consiste en l’intégration sur un même substrat de deux « blocs » qui sont (1) la récupération de l’énergie et (2) le stockage de l’énergie. Les résultats expérimentaux des ces différents éléments (cycles de charge/décharge et en capacité énergétique) seront utilisés dans la plateforme globale développée dans le cadre du projet « réseaux de capteurs ».
Module de récupération d’énergie :
Jusqu’à présent, nous nous sommes plus particulièrement attachés au développement du “bloc” récupération de l’énergie. Nous avons focalisé nos efforts sur la réalisation de films minces photo-absorbants développés par voie sol-gel, pouvant répondre à la fois aux besoins énergétiques et au dimensionnement des nœuds du réseau (de l’ordre du cm³).
Module de stockage d’énergie : micro super capacité électrochimique et électrostatique et microbatterie.
Ce module de stockage permettra à terme de répondre aux différents besoins d’un nœud en puissance et d’énergie pour lequel le diagramme de Ragone (énergie fonction de puissance) sera balayé en fonctionnement.
Nous développons deux approches visant à exacerber la capacité surfacique des éléments de stockage permettant ainsi d’augmenter leur efficacité tout en visant une empreinte écologique faible.
La première approche est basée sur l’ingénierie de la porosité et à partir de méthodes de chimie en solution à basse température pour la réalisation de super capacité intégrable dans une plateforme de silicium.
L’autre approche est basée sur une topologie générique 3D originale obtenue par micro-structuration d’une plateforme de silicium permettant d’intégrer les trois dispositifs de stockage. La micro-batterie développée au sein de cette plateforme est tout solide à base de lithium-ion.
Malgré les efforts de recherche depuis plusieurs années, les réseaux de capteurs autonomes sont encore loin d’être opérationnels. Une difficulté rencontrée est la nécessité de prendre en compte l’ensemble des opérations effectuées pour le traitement d’un élément d’information. Les plate-formes actuelles se basent par exemple sur des couches physiques standardisées ou des approches radio-logicielles peu efficaces d’un point de vue énergétique. Il n’est alors pas possible de vraiment influer sur l’environnement global de la communication. De même l’optimisation des modules se fait sans prendre en compte les étapes nécessaires de codage de l’information, les retransmissions nécessaires ou la consommation engendrée par les logiciels embarqués.
Environnement de mesure précise permettant le contrôle des sources d’énergie d’un nœud.
La plate-forme développée à l’IRCICA a pour objectif d’être ouverte, multidisciplinaire et instrumentalisée, pour la conception optimale de systèmes de communication robustes et faible consommation. La finalité de cette plate-forme est de combiner la CAO circuits et architectures systèmes, l’optimisation du lien radio, de la couche MAC et de la consommation d’énergie.
Avec cette plate-forme, il est possible de quantifier en temps réel la consommation d’énergie, de mesurer la consommation propre de chaque sous systèmes(processeur, carte SD, module radio, capteurs, …) en lien avec les instructions exécutées des logiciels embarqués. Nous pouvons ainsi suivre en temps réel la consommation de chaque composant et nous pouvons analyser, a posteriori, la consommation des différentes fonctions logicielles.
Cette plate-forme constituera également un outil précieux pour le test des circuits et sous systèmes développés au cours de l’étude.
Deux retombées scientifiques et technologiques principales sont attendues :
une gestion de l’énergie originale et plus performante de l’architecture matérielle, tenant compte du fonctionnement et des besoins logiciels.
des outils de cartographie et d’analyse du code, s’intégrant directement dans les processus de développement logiciel classiques, afin d’optimiser et de réaliser des recommandations pour les concepteurs de logiciels. Sur la base de cette plate-forme nous pourrons implémenter des stratégies originales de gestion optimale de l’énergie tant pour l’architecture matérielle que logicielle.
La robustesse des transmissions sans fils est mise à mal par deux difficultés majeures : le canal radio et les interférences. L’évolution des technologies en particulier l’Ultra Large Bande et les réseaux ad hoc soulèvent de nouveaux challenges : les modèles classiques, basés sur les statistiques d’ordre 2 et bien souvent les processus gaussiens ne sont plus adaptés. Nous avons proposé le cadre plus général des distributions alpha-stables ce qui modifie les stratégies de communication.
The Connected Container Project (CCONNECT) gives the ability to know in real time the exact contents of a mobile container. It is based on the UHF RFID Technology. It supposes that each object of placed into the container is equipped by a passive RFID tag following the EPC Global C1G2 international standard. The container is equipped with a embedded reader module and other technologies such as (Bluetooth Low Energy) and WIFI in order to transmit the information written in the memory of the reading RFID tags. The system is able to detect with no doubt the presence or absence of tags that should become invisible owing to stacking or shadowing effect due to other tags or objects locate within the same container.
Several types of container has been studied :
A supermarket smart trolley
A packet and mail receiving and distribution trolley
A handling trolley used in factories and warehouses
A handling box used in factories and warehouses
The Supermarket Smart Trolley has been the first object to be realized. It has shown that it is possible to give a consumer located within a large surface supermarket interesting characteristics of the products selected on the shelves and placed within the trolley. A specific software application has been developed on smartphone in order to prove that such a system is able to advise a buyer with a previously recorded profile on the presence or absence of allergenic substance within a foodstuff like gluten for instance. This project has been presented during several years in the Xperium of the Université de Lille – Faculté des Sciences et Technologies as part of an exhibition on the connected object issue (smart trolley by Rédha Kassi, in French).
View of the whole components of the system.
The total technological parameters (power, radio transmitting duration, protocol, …) have been studied in order to minimize the energy consumption and in order to reach a minimum size of the embedded rechargeable battery. The autonomy of the device has been calculate in line with the duration of use of the trolley.
The radiation pattern of the UHF RFID reader antenna has been studied in order to optimize its placement within the trolley.
années à l’Xperium de l’Université de Lille 1 dans le cadre d’une exposition autour du thème des objets connectés (Chariot intelligent par Rédha Kassi ).
Mesure du rayonnement d’une antenne à l’intérieur d’un chariot.
Chariot de supermarché.
The packet and mail receiving and distribution trolley is a second release of the project. It has been tested in an actual use case within the IRCICA Research Building in order to solve some problems of bad reception or distribution by non-empowered staff. A specific software application allows the receiver to scan his device for his personal identification. Thus, the packet or the mail can be traced and delivered to the good recipient.
Chariot de réception et distribution de colis et de courrier.
Application de gestion de colis
The handling trolley used in factories and warehousesis a third release which tends to bring an innovative solution the industry. It is a RFID reading system that complete the whole of already existing RFID reading systems such as the portals, the tunnels or the rackets as well. Indeed, for such companies of the industry or logistics domain, it is mandatory to know the location of an object (product, tool, spare part) within the building. By instance, it is the case when an operator has to pick an object on a shelf and put it down inside one of cardboards placed within the trolley. An error of deposit may result in a bad routing towards the bad recipient and resultant financial penalties detrimental to the company.
Chariot de manutention en usine et entrepôt.
Simulation du rayonnement d’une antenne située à l’intérieur d’un chariot industriel.
The handling box used in factories and warehouses is another innovative local transportation equipment. It is based on the same characteristics as that of the industrial trolley but its RFID antenna has been specifically designed in order to concentrate the reading of the tags within a well-controlled perimeter although the vertical walls constitutive of the box are made of PVC thus totally transparent to the radio electromagnetic waves !
Dans le cadre du projet FUI DECARTE (« DEveloppement de CARton Electronique) dont l’objectif était d’imprimer directement sur le carton d’emballage d’un produit, une étiquette RFID (Radio Frequency Identification Device) invisible du consommateur, nous avons :
Conçu les antennes à l’aide des outils de simulation (HFSS) prenant en compte le contenu et la taille du l’emballage
Mis en œuvre plusieurs bancs de mesures pour la caractérisation des tags RFID (DecarTAG). La figure jointe présente un premier banc de mesure de DecarTAG en champ libre et un second banc de mesure pour une lecture de DecarTAG en palette. Ce banc au sein d’une chambre réverbérante à brasseur de modes permet de lire une palette complète de 1248 de DecarTAGs en quelques secondes.
