Une technologie récemment mise au point par des ingénieurs californiens pourrait bien transformer l’expérience de la réalité étendue (XR). Cette technologie, qui utilise des signaux sans fil pour suivre des objets physiques en temps réel avec une précision au centimètre près, pourrait améliorer aussi bien les expériences de jeu virtuel que la sécurité sur le lieu de travail.
La technologie, qui consiste en un système de localisation d’actifs, a été présentée lors de la conférence ACM sur les systèmes de capteurs en réseau embarqués (SenSys 2023) à Istanbul, en Turquie.
L’équipe à l’origine de cette innovation est dirigée par Dinesh Bharadia, professeur au département de génie électrique et informatique de la Jacobs School of Engineering de l’UC San Diego.
Les méthodes de localisation existantes rencontrent de nombreuses limitations. De nombreuses applications XR utilisent des caméras pour localiser des objets, que ce soit à travers des dispositifs de réalité virtuelle (VR), des lunettes de réalité augmentée (AR) ou des caméras de smartphones, explique Aditya Arun, co-auteur de l’étude et doctorant en génie électrique et informatique dans le laboratoire de Bharadia.
Surmonter les limitations existantes
« Cependant, ces méthodes basées sur la caméra sont peu fiables dans des scénarios très dynamiques avec des obstructions visuelles, des environnements en rapide évolution ou de mauvaises conditions d’éclairage », ajoute Aditya Arun. Par ailleurs, les technologies sans fil comme le WiFi et le Bluetooth Low Energy (BLE) ne fournissent souvent pas la précision requise, et la technologie à bande ultra-large (UWB) nécessite une configuration et une installation complexes.
Le nouveau système de localisation d’actifs développé par l’équipe de Bharadia, en collaboration avec Shunsuke Saruwatari de l’Université d’Osaka, au Japon, surmonte ces limitations en fournissant une localisation précise en temps réel des objets avec une précision au centimètre près, même dans des environnements dynamiques et mal éclairés. Le système est également emballé dans un module facilement déployable et compact, mesurant un mètre de taille, qui pourrait être intégré dans des appareils électroniques comme des télévisions ou des barres de son avec un minimum d’installation.
Fonctionnement du système
Les chercheurs ont construit leur système en exploitant la puissance des signaux sans fil dans le régime sub-6 GHz. « Contrairement aux méthodes basées sur la caméra, ces signaux sans fil sont moins affectés par les blocages visuels et continuent à fonctionner même dans des conditions de non-visibilité directe », explique le doctorant.
Le système utilise des signaux sans fil pour localiser des balises UWB alimentées par batterie qui sont attachées à des objets. Il se compose de deux composants principaux. L’un est une balise UWB qui émet un signal de balise pour la localisation. L’autre composant est un module de localisation équipé de six récepteurs UWB qui sont synchronisés en temps et en phase pour recevoir le signal de balise.
Au fur et à mesure que ce signal se déplace, il atteint chaque récepteur à une phase et à un moment légèrement différents. Le système combine ces différences de manière astucieuse pour mesurer avec précision la position de la balise dans l’espace 2D.
Tests et résultats
Dans les tests, les chercheurs ont utilisé leur système pour jouer à un jeu d’échecs grandeur nature en utilisant des objets du quotidien. Ils ont équipé des tasses de balises UWB disponibles dans le commerce, les transformant en pièces d’échecs virtuelles. Au fur et à mesure que les pièces étaient déplacées sur une table, le système était capable de suivre leurs mouvements en temps réel avec une précision au centimètre près.
« Nous avons constaté que notre système atteint une précision au 90e percentile dans des scénarios dynamiques et fonctionne au moins huit fois mieux que les systèmes de localisation de pointe », conclut Aditya Arun.
Prochaines étapes
L’équipe travaille actuellement à l’amélioration du système. Les prochaines étapes comprennent l’amélioration de la conception du PCB pour rendre le système plus robuste, la réduction du nombre de récepteurs pour améliorer l’efficacité énergétique, et l’ajout d’antennes le long de l’axe vertical pour supporter une localisation 3D complète.
En synthèse
La technologie développée représente une avancée significative dans le domaine de la réalité étendue. En surmontant les limitations des méthodes de localisation existantes, elle offre une précision au centimètre près dans des environnements dynamiques et mal éclairés. Les applications potentielles de cette technologie sont vastes, allant de l’amélioration des expériences de jeu virtuel à l’amélioration de la sécurité sur le lieu de travail.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que la réalité étendue (XR) ?
La réalité étendue (XR) est un terme qui englobe toutes les formes de réalité virtuelle (VR), de réalité augmentée (AR) et de réalité mixte (MR).
Qu’est-ce que le système de localisation d’actifs ?
Il s’agit d’une technologie qui utilise des signaux sans fil pour suivre des objets physiques en temps réel avec une précision au centimètre près.
Quelles sont les limitations des méthodes de localisation existantes ?
Les méthodes actuelles, basées sur des caméras ou des technologies sans fil comme le WiFi et le Bluetooth, sont souvent peu fiables dans des environnements dynamiques, mal éclairés ou obstrués.
Comment fonctionne le nouveau système de localisation d’actifs ?
Le système utilise des signaux sans fil pour localiser des balises UWB attachées à des objets. Il combine les différences de phase et de temps de réception du signal de balise par plusieurs récepteurs pour localiser précisément l’objet.
Quels sont les avantages de ce nouveau système ?
Il offre une localisation précise en temps réel des objets avec une précision au centimètre près, même dans des environnements dynamiques et mal éclairés. Il est également facile à déployer et compact.
Références
Légende illustration principale : Ce nouveau système de localisation d’actifs pour les applications XR utilise des signaux sans fil pour suivre des objets physiques auxquels sont attachées des étiquettes à bande ultra-large (UWB). Un module équipé de six récepteurs UWB mesure l’emplacement des étiquettes avec une grande précision, ce qui permet un suivi fluide et en temps réel dans les représentations virtuelles de la scène. Crédit : Bharadia lab
Article : “XRLoc: Accurate UWB Localization to Realize XR Deployments.” Co-authors include Aditya Arun*, Sureel Shah and Dinesh Bharadia, UC San Diego; and Shunsuke Saruwatari*, Osaka University, Japan.
1. University of California – San Diego. (2023). New technology makes XR experience smoother. Retrieved from [source URL]
2. Bharadia, D., Arun, A., & Saruwatari, S. (2023). Asset Localization System for Extended Reality. Presented at the ACM Conference on Embedded Networked Sensor Systems (SenSys 2023), Istanbul, Turkey.
