Applications of an Ultra Low-Power Analog Wake-up Detector for Environmental IoT Networks and Military Smart Dust

Fourniol, Manon; Giès, Valentin; Barchasz, Valentin; Kussener, Edith; Glotin, Hervé

doi:10.1109/iotais.2018.8600893

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“…La propuesta tecnológica de implementación de los sistemas de geolocalización con módulos de radiofrecuencia es una base fundamental para el desarrollo de aplicaciones en entornos IoT de redes militares, como los detectores de ultrabaja potencia en campos de operación (Fourniol et al, 2018). El estudio de investigación de estos sistemas permite dar una solución a la problemática de uso de equipos de ubicación en zonas donde no existe cobertura de redes de comunicación.…”

Section: Discussionunclassified

Implementación de un sistema de geoposicionamiento con transmisión de coordenadas por radiofrecuencia

2021

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La implementación de sistemas de geolocalización ha tenido gran auge en la última década, bajo la primicia de poder controlar y proporcionar seguridad en el desplazamiento de vehículos o personas en el desarrollo de diferentes actividades. No obstante, los diferentes dispositivos dispuestos para dichas funciones han sido parcialmente comercializados para interactuar en campo con el uso de redes de comunicaciones móviles o, en su defecto, dispositivos de posicionamiento global independientes, con comunicación satelital para la visualización en plataformas digitales. Estos sistemas generan ciertas limitantes, tanto en tamaño como en consumo de energía, debido a los dispositivos dispuestos para uso en aplicaciones generales. Es por esto que se realizó un estudio tecnológico de los diferentes dispositivos de geoposicionamiento, teniendo en cuenta tamaño, consumo energético y envío de información por radiofrecuencia. De esta forma se diseñó e implementó un sistema con un nodo remoto para uso en inteligencia estratégica militar, para desplazamientos en áreas sin coberturas de redes de comunicaciones móviles. Y una estación base encargada de la recepción de información y de envío a una plataforma de visualización satelital. Como resultado, se obtuvo un módulo remoto de bajas dimensiones que permanece en estado de reposo para ahorrar energía y solo se activa cuando recibe un mando desde el módulo base, teniendo un alcance de enlace superior a veinte kms, siempre y cuando se asegure línea de vista. La ventaja de tener un dispositivo programable en el nodo remoto es el poder controlar variables que no se logran manejar en otros dispositivos similares, tales como: ahorro de energía, tiempos de trasmisión de datos y codificación propia para seguridad de la transmisión, convirtiéndose así en un sistema más confiable para uso en operaciones militares.

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Section: Discussionunclassified

Implementación de un sistema de geoposicionamiento con transmisión de coordenadas por radiofrecuencia

2021

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“…Thus, the ultra low power wake-up detector presented in this paper consumes only 2.5µW . More versatile or more energy aware than existing implementations, it can be used for applications in environmental or military surveys such as stealth intelligent recording of acoustic signals emitted by animals or drones, or alarm systems such as smart dust presented in [11]. Other applications using non-acoustic high frequency signal analysis and detection could also be developed using this wake-up detector, such as pulsed light wake-up systems operated from a long distance to trigger simultaneously a whole environmental wireless sensor networks [11].…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Ultra Low-Power 2.5µW CMOS Implementation of a Mixed Analog-Digital Wake-Up System Based on Frequency Analysis

Fourniol

Giès

Barchasz

et al. 2021

2021 19th IEEE International New Circuits and Systems Conference (NEWCAS)

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An ultra low power acoustic wake-up detector based on high frequency signal analysis is presented in this paper. Focused on environmental or military Internet of Things (IoT) applications, it aims at detecting in real time the presence of specific animal species or drones for generating alerts and for triggering power consuming tasks such as high frequency signal recording only when needed. This wake-up detector continuously monitors the presence of specific frequencies in an analog acoustic signal, with a good frequency selectivity and a high frequency range detection capability. It is based on an ultra-low power analog frequency to voltage converter using a current-mirror, analog timers and synchronous comparators. Dedicated to long term stealth environmental or military surveys, a strong emphasis has been put on power consumption reduction in order to reduce batteries constraints. Its power consumption has been reduced to 2.5µW , leading to an autonomy of more than 28 years with a single coin cell CR2032 battery.

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“…This solution is reliable even in a dense environment such as a rain forest. This can be used in cooperation with sound detection for trajectography applications [35] in environmental surveys.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…Several comparators associations can be done, allowing to detect a signal in several bands of frequencies. This can be used for detecting generated frequencies in order to synchronize or trigger a wireless sensor network as presented in [35].…”

Section: Trigger Delaymentioning

confidence: 99%

Analog Ultra Low-Power Acoustic Wake-Up System Based on Frequency Detection

Fourniol

Giès

Barchasz

et al. 2018

2018 IEEE International Conference on Internet of Things and Intelligence System (IOTAIS)

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An ultra low power acoustic wake-up detector based on high frequency signal analysis is presented in this paper. Focused on environmental or military Internet of Things (IoT) applications, it aims at detecting in real time the presence of specific animal species or drones for generating alerts and for triggering power consuming tasks such as high frequency signal recording only when needed. This wake-up detector continuously monitors the presence of specific frequencies in an analog acoustic signal, with a good frequency selectivity and a high frequency detection capability. It is based on an ultra-low analog frequency to voltage converter using a current-mirror, analog timers and comparators. Dedicated to long term stealth environmental or military surveys, a strong emphasis has been put on power consumption reduction in order to limit size and weight of the system. This power consumption has been reduced to 34µW , leading to a full year of autonomy including the microphone when powered by 3 coin cell CR2032 batteries.

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Applications of an Ultra Low-Power Analog Wake-up Detector for Environmental IoT Networks and Military Smart Dust

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Implementación de un sistema de geoposicionamiento con transmisión de coordenadas por radiofrecuencia

Implementación de un sistema de geoposicionamiento con transmisión de coordenadas por radiofrecuencia

Ultra Low-Power 2.5µW CMOS Implementation of a Mixed Analog-Digital Wake-Up System Based on Frequency Analysis

Analog Ultra Low-Power Acoustic Wake-Up System Based on Frequency Detection

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