LoRaRescueBalloon
Enseignant : Didier DONSEZ, Mathieu BATHELEMY (Directeur du CSUG)
Objectif
Contexte: L’Internet des objets (IoD, en anglais Internet of things, IoT) représente l’extension d’Internet à des choses et à des lieux du monde physique. L’objet connecté à Internet est identifié par le réseau de manière unique comme l’est un ordinateur relié à Internet. L’objet connecté embarque l’intelligence nécessaire pour générer des données (paramètres de fonctionnement, données d’usage, mesures physiques de son environnement, etc.), en capter de son environnement et les transférer automatiquement sur le réseau. A l’autre bout, une plateforme informatique centralise et traite les données collectées et gère les services à valeur ajoutée créés de l’exploitation des historiques des mesures collectées au cours du temps. Les domaines d’application de l’Internet des objets couvrent des pans entiers d’activités (e-santé, e-inclusion, sport connecté, ville connectée, usine du futur, agriculture de précision, gestion des risques naturelles et industrielles, smart office, smart building, logistique, déplacement doux, etc.). L’internet des objets est considéré comme la troisième évolution.
La technologie de communication sans-fil qui est/sera utilisée dans un premier temps est LoRa. LoRa permet de transmettre des données à plusieurs kilomètres de distance entre un objet connecté et une passerelle (appelé aussi station de base) en ligne de vue (Line-of-Sight) ou à travers plusieurs mètres de béton (milieu urbain dense).
Dans le contexte de situation d’urgence, l’infrastructure réseau GSM est généralement inopérante. LoRa peut être utiliser pour assurer un service de messagerie minimaliste mais robuste et peu couteux.
Le réseau pourra être constitué d’une constellation d’objets répéteurs accrochés sous des ballons gonflés à l’hélium qui devront se coordonner pour garantir différents niveaux de qualité de service dans l’accheminement des messages des objets vers les stations et des stations vers les objets. L’objet devra peser entre 30 et 45 grammes (nacelle comprise) afin de limiter le cout opérationnel (hélium, transport, taille ballon …). Les ballons pourront être lachés avec une durée de vie de quelques heures (< 3 heures) ou captifs reliés au sol par un fil de nylon à une durée de vue d’une à 2 journées. Une alternative au ballon sonde captif dans les situations de vent fort peut être d'accrocher l'objet répéteur à un cerf-volant captif. L’objet devra être éco-conçu.
L'application pourra être pour des situations de secours dans des endroits non couverts par un réseau dense de stations sol comme dans les zones montagne, polaires, océans et désertiques..
Un groupe d'étudiants IESE34 réalise l'objet LoRa qui s'accroche sous un ballon sonde et qui sert de répéteur de communication entre des objets LoRaWAN situés au sol et une ou plusieurs stations de base LoRaWAN situées au sol.
L’objectif du projet est de développer le logiciel embarqué dans l'objet répéteur et d'étendre le logiciel du network server LoRaWAN utilisé (https://www.chirpstack.io/) qui est écrit en langage Go.
Un premier test aura lieu en début Mai avec un ballon sonde lancé depuis l'IUT de Valence. Un second test aura lieu fin Mai avec un ballon sonde lancé depuis la base d'Aire sur Adour du CNES. Un autre test aura lieu au Svalbard en Juin.
Ce projet reprendra le travail réalisé en 2018-2019 par un groupe d'élèves IESE34 et un groupe d'élèves ENSIMAG.
Les contraintes technologiques
Matériels
- Semtech LoRaMote
- OrbiMote + modules GPS/GNSS u-Blox
Logiciels
- https://www.chirpstack.io/ pour le LoRa Network Server
- Mosquitto pour MQTT
- C, C++ pour l'objet répeteur (STM32)
- RIOT OS
- NodeRED pour le backend applicatif
Plan de travail
- Contact avec l'équipe IESE34
- Formation LoRa/LoRaWAN
- Conception
- Développement, Test, Intégration
- Test terrain à Valence