La promesse de précision centimétrique de l’UWB est séduisante, mais sa concrétisation dépend fortement de la qualité du déploiement. Ce cas réel décrit la mise en œuvre d’un système RTLS UWB dans un environnement industriel contraint, avec des exigences élevées en matière de précision, de fiabilité et de maintenabilité. L’objectif était de localiser en temps réel des équipements mobiles dans une zone de production active, sans perturber les opérations existantes.
1. Contexte industriel et objectifs du projet
Le site concerné est une usine de production d’environ 6 000 m² composée de plusieurs halls interconnectés, de zones de stockage intermédiaires et de couloirs logistiques. Les équipements à localiser incluent des chariots, des bacs mobiles et des outils critiques utilisés sur différentes lignes.
Les objectifs principaux étaient la localisation en temps réel avec une précision inférieure à 30 cm, une fréquence de mise à jour d’au moins 10 Hz, une couverture continue sans zones mortes et une autonomie des tags supérieure à un an.
2. Choix de l’UWB pour la localisation
Les technologies alternatives comme le BLE ou le Wi-Fi ont été écartées en raison de leur précision insuffisante dans un environnement métallique dense. Le RFID passif ne permettait pas une localisation continue mais uniquement des points de passage.
L’UWB a été retenu pour sa robustesse face au multipath, sa précision basée sur le temps de vol et sa capacité à fonctionner dans des environnements industriels complexes.
3. Architecture globale du système RTLS
L’architecture repose sur trois couches. La couche terrain est constituée de tags UWB actifs fixés sur les équipements mobiles. La couche infrastructure comprend des ancres UWB fixes installées en hauteur et synchronisées via Ethernet. La couche logicielle centralise les mesures, calcule les positions et expose les données aux systèmes métiers.
Le moteur de localisation est hébergé localement afin de garantir une latence minimale et une indépendance vis-à-vis de la connectivité externe.
4. Dimensionnement et positionnement des ancres
Le positionnement des ancres a été l’étape la plus critique. Les ancres ont été installées à une hauteur comprise entre 4 et 6 mètres afin de limiter les masquages par les machines et les opérateurs. Une densité moyenne d’une ancre pour 250 à 300 m² a été retenue, avec un recouvrement volontaire des zones de couverture.
Chaque zone critique est couverte par au moins quatre ancres afin de garantir une géométrie favorable au calcul de position et de limiter les erreurs liées aux masquages temporaires.
5. Méthode de localisation retenue
Le système utilise une approche Time Difference of Arrival. Les ancres sont synchronisées avec une précision sub-nanoseconde via le réseau filaire. Les tags émettent des trames UWB périodiquement, reçues par plusieurs ancres, qui transmettent les timestamps au moteur de calcul.
Cette méthode permet de localiser simultanément un grand nombre de tags sans augmenter significativement la charge radio côté tag.
6. Performances mesurées sur le terrain
Après calibration, la précision mesurée est comprise entre 10 et 25 cm dans 90 % des cas, avec des pointes d’erreur atteignant 40 cm dans certaines zones fortement métalliques. La fréquence de mise à jour est maintenue à 10 positions par seconde pour une centaine de tags simultanés.
La latence de bout en bout, entre l’émission du tag et la disponibilité de la position dans le système applicatif, est inférieure à 200 ms.
7. Gestion des masquages et du multipath
Les masquages temporaires par le corps humain ou les structures métalliques ont été identifiés comme la principale source d’erreur. Ces effets ont été atténués par une densité accrue d’ancres, un filtrage logiciel des positions aberrantes et une fusion temporelle des mesures successives.
Les trajets multiples n’ont pas constitué un problème majeur grâce à la résolution temporelle fine de l’UWB.
8. Consommation énergétique et autonomie des tags
Les tags UWB sont configurés pour émettre à 10 Hz en continu pendant les heures d’activité et à une fréquence réduite hors production. Cette stratégie permet d’atteindre une autonomie moyenne comprise entre 14 et 18 mois avec une batterie lithium standard.
Une augmentation de la fréquence à 20 Hz a été testée mais jugée trop coûteuse en énergie pour un gain fonctionnel limité.
9. Intégration avec les systèmes métiers
Les positions calculées sont transmises au système MES et à une plateforme de supervision via API. Les données sont utilisées pour l’optimisation des flux, la réduction des temps de recherche d’équipements et l’analyse des parcours.
L’intégration temps réel a permis de détecter des goulots d’étranglement logistiques jusque-là invisibles.
10. Exploitation et maintenance
L’exploitation repose sur la supervision de l’état des ancres, de la synchronisation temporelle et du taux de réception des trames. Les ancres étant alimentées et connectées au réseau filaire, leur maintenance est limitée.
Les opérations les plus fréquentes concernent le remplacement préventif des batteries des tags et la recalibration ponctuelle lors de modifications de l’agencement industriel.
11. Enseignements clés du projet
Plusieurs enseignements se dégagent. La géométrie des ancres est plus importante que leur puissance. La densité d’infrastructure conditionne directement la précision. La calibration initiale et les tests terrain sont indispensables. Enfin, l’UWB doit être considéré comme un système global incluant radio, réseau et logiciel.
Conclusion
Ce cas réel démontre que l’UWB permet une localisation centimétrique fiable en environnement industriel à condition d’un dimensionnement rigoureux et d’une intégration maîtrisée. La technologie tient ses promesses, mais uniquement lorsqu’elle est déployée avec une approche d’ingénierie complète. L’UWB s’impose ainsi comme une brique stratégique pour les projets RTLS exigeants en précision, traçabilité et réactivité.