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Vue schématisée du réseau sans fil créé par
les capteurs radio. Deux séries sont disposées à des hauteurs
différentes, créant deux couches de détection. Grâce à elles, le système
extrapole une représentation en 3D de la position du corps et détermine
si la personne est debout, assise ou allongée au sol. © Université de
l’Utah
Le prototype de dongle USB développé par les ingénieurs de l’université d’Utah utilise le protocole de communication radio IEEE 802.15.4. En disposant plusieurs dizaines de ces capteurs dans une pièce, il est possible de tisser un réseau sans fil au maillage suffisamment dense pour détecter les perturbations provoquées par les mouvements du corps humain. © Dan Hixson, Université de l’Utah
Des chercheurs de
l’université américaine de l’Utah ont mis au point un système de
détection de chutes pour les personnes âgées qui s’appuie sur un réseau
de capteurs sans fil. Cette toile invisible tissée à partir d’ondes
radio peut évaluer la position d’une personne en 3D, et déclencher une
alerte en cas de problème. Les explications avec Brad Mager, l’un des
ingénieurs qui a travaillé sur le projet.
Le 18/09/2013 à 08:36
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Vue schématisée du réseau sans fil créé par
les capteurs radio. Deux séries sont disposées à des hauteurs
différentes, créant deux couches de détection. Grâce à elles, le système
extrapole une représentation en 3D de la position du corps et détermine
si la personne est debout, assise ou allongée au sol. © Université de
l’Utah
Pour les personnes âgées
vivant seules, les chutes sont l’un des risques les plus fréquents. La
plupart des systèmes de détection reposent sur des appareils portables
qu’il faut avoir sur soi en permanence pour pouvoir déclencher une
alerte en cas de problème. Un moyen efficace et rassurant, mais qui
trouve ses limites si la personne oublie de porter son transmetteur, ou
si elle perd connaissance suite à une chute. C’est pour tenter de
résoudre cette problématique qu’une équipe d’ingénieurs de l’université de l’Utah a développé un réseau de capteurs sans fil qui
peut détecter la chute d’une personne. Cette technologie peut être
reliée à un service d’alerte et fonctionne sans nécessiter le port d’un
transmetteur.
Le système repose sur le protocole radio IEEE 802.15.4 dans la bande de fréquence de 2,4 GHz. Il permet la formation d’un réseau maillé ou en étoile à partir de capteurs, en l’occurrence des dongles USB qui utilisent un System on a Chip (SoC)
Texas Instruments CC2531. Les capteurs sont disposés dans une pièce à
deux hauteurs différentes, qui correspondent à la station debout et
allongée sur le sol. « Les dongles transmettent leurs mesures à une station de base qui les relaie à un ordinateur portable pour le traitement et le stockage », a expliqué à Futura-Sciences Brad Mager, l’un des deux ingénieurs qui a conçu ce système de détection de chutes.
Le prototype de dongle USB développé par les ingénieurs de l’université d’Utah utilise le protocole de communication radio IEEE 802.15.4. En disposant plusieurs dizaines de ces capteurs dans une pièce, il est possible de tisser un réseau sans fil au maillage suffisamment dense pour détecter les perturbations provoquées par les mouvements du corps humain. © Dan Hixson, Université de l’Utah
16 à 24 capteurs pour un appartement
Chaque capteur communique avec plusieurs de ses
semblables afin de tisser une toile invisible. Le corps humain étant
constitué d’eau, il altère la propagation des ondes radio
et ce sont ces perturbations qui sont mesurées. En mesurant la force du
signal entre chaque lien du réseau sans fil, le système figure une
image 3D de la position de la personne dans une pièce. Il est capable de
déceler si cette dernière se tient debout, assise ou allongée. Le
principe repose sur la tomographie, une technique d’imagerie qui parvient à créer une image 3D à partir des liens unidimensionnels générés par les capteurs.
« Lors de nos essais, nous avons utilisé 24
capteurs dans une pièce. Mais il s’agissait de valider notre
démonstrateur. Nous voulons réduire le nombre de capteurs autant que
faire se peut afin de rendre le système plus pratique. Nous pensons
qu’il serait possible de couvrir tout un appartement avec 16 à 24
capteurs », poursuit le professeur Mager. Outre le fait qu’elle
n’implique pas le port d’un transmetteur, cette solution a l’avantage de
ne pas être intrusive. Les capteurs peuvent être dissimulés dans les murs, du mobilier ou des objets. Autre avantage par rapport à une technologie infrarouge, le signal peut traverser les murs, à condition qu’ils ne soient pas en métal.
Et les ingénieurs de l’université de l’Utah ont évidemment pris en
compte la problématique des éléments perturbateurs comme les meubles. « Le système est calibré lorsque la pièce est vide et il intègre les meubles, précise l’ingénieur. Lorsque
le système est activé, il mesure la différence entre la pièce vide et
les données produites par la présence d’une personne. »
Un détecteur de chute achevé et commercialisable d’ici deux ans
Mais le scientifique nous a confié qu’il restait
encore beaucoup de travail pour fiabiliser le système en utilisant le
minimum de capteurs afin de le rendre abordable en vue d’une
commercialisation. « Nous testons le système dans différents types
d’environnements pour nous assurer qu’il fonctionne dans toutes sortes
de situations avec une grande précision et un minimum de fausses
alertes. Nous envisageons aussi d’explorer la manière de gérer la
présence d’animaux, car beaucoup de personnes âgées vivant seules en possèdent. »
Brad Mager et son coauteur Neal Patwari prévoient de développer un produit commercialisable via la start-up Xandem Technology. L'entreprise exploite déjà la technologie de détection de mouvements par tomographie pour sécuriser des bâtiments.
