Objectifs et verrous scientifiques

Le développement de réseaux de capteurs souterrains sans fils est un axe de recherche novateur qui vise à offrir de nouvelles perspectives, notamment :

1) dans la surveillance automatisée de données environnementales et agricoles,

2) dans l’adaptation du comportement de véhicules robotisés passant dans le rayon d’action du système (e.g. changement de paramètres de locomotion, déclenchement d’actionneurs).

Les principaux atouts de ces réseaux sont d’être basés sur des nœuds capteurs communicants pouvant être enterrés à différentes profondeurs, se trouvant ainsi dissimulés et protégés de certaines dégradations (aléas climatiques, actes malveillants), avec la possibilité d’être installés en tout point, y compris sur des zones de passage de véhicules (e.g. mesure de l’humidité du sol en différents points d’une parcelle agricole). Le développement de tels réseaux nécessite néanmoins de lever d’importants verrous scientifiques et technologiques, notamment en termes d’autonomie énergétique (idéalement sur plusieurs années sans recharge de batterie), de portée de communication (les ondes radioélectriques étant fortement atténuées dans le sol avec de fortes variabilités selon la nature et l’humidité du sol), mais aussi en terme de collecte automatisée des données.

Dans ce cadre, l’objectif du projet CIDEA est de développer des réseaux de capteurs souterrains innovants, intégrant une optimisation du fonctionnement du système en termes de consommation énergétique et de portée de communication, combinée à une optimisation de la collecte automatisée des données à partir de vecteurs mobiles terrestres (robot mobile), aériens (drone), et spatiaux (nanosatellite). Les données collectées sont soit utilisées directement par le vecteur mobile pour auto-adapter son comportement en temps réel (e.g. variation de la vitesse de travail d’un robot agricole, activation d’un outil, adaptation de l'altitude et de la position du drone de collecte), soit déposées sur un serveur web. 

Publications 2022-2024

· Objets souterrains communicants :

- Moiroux-Arvis L.; Cariou C.; Chanet J.P. Evaluation of LoRa technology in 433-MHz and 868-MHz for underground to aboveground data transmission. Computers and Electronics in Agriculture, 2022, Vol. 194, DOI 10.1016/j.compag.2022.106770

- Cariou C.; Moiroux-Arvis L.; Pinet F.; Chanet J.P. Internet of Underground Things in Agricuture 4.0: Challenges, Applications and Perspectives, Sensors, 2023, 23(8), 4058, DOI 10.3390/s23084058 

· Collecte de données par drone et planification optimale de trajectoires :

- Cariou C.; Moiroux-Arvis L.; Pinet F.; Chanet J.P. Data collection from buried sensor nodes by means of an unmanned aerial vehicle. Sensors, 2022, 22(15), 5926, DOI 10.3390/s22155926 

- Cariou C.; Moiroux-Arvis L.; Pinet F.; Chanet J.P. Evolutionary algorithm with geometrical heuristics for solving the Close Enough Traveling Salesman Problem: application to the trajectory planning of an Unmanned Aerial Vehicle. Algorithms, 2023, 16(1), 44, DOI 10.3390/a16010044 

- Cariou C.; Moiroux-Arvis L.; Bendali, F.; Mailfert, J. Optimal route planning of an Unmanned Aerial Vehicle for data collection of agricultural sensors, The 17th Int. Workshop on Networked Robotics and Communication Systems (NetRobiCS), Vancouver, Canada, 20-23 May, 2024 (accepté)

· Robots agricoles connectés :

- Moiroux-Arvis L.; Cariou C.; Pinet F.; Chanet J.P. CIDEA : Robot behavior adaptation from interactive communication with buried sensor nodes. Application to smart agriculture, 8th International Conference on Machine & Guidance (MCG), November 17-18th 2022, Wroclaw University of Science and Technology, Wroclaw, Poland, https://doi.org/10.37190/mcg2022

- Cariou C.; Moiroux-Arvis L.; Pinet F.; Chanet J.P. Adaptive robot control based on Wireless Underground Sensor Network in Agriculture 4.0, 5th International Conference on Computer Communication and the Internet (ICCCI), June 23-25th 2023, pp. 217-222, Shonan Institute of Technology, Fusijawa, Japan, DOI 10.1109/ICCCI59363.2023.10210173