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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 étoileétoile à partir de capteurscapteurs, en l'occurrence des dongles USB qui utilisent un System on a Chip (SoCSoC) 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 tomographietomographie, 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 démonstrateurdémonstrateur. 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 mursmurs, 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 métalmétal. 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.
