The use of ubiquitous network has made real time tracking of objects, animals and human beings easy through the use of radio frequency identification system (RFID). Localization techniques in RFID rely on accurate estimation of the read range between the reader and the tags. The tags consist of a small chip and a printed antenna which receives from and transmits information to the reader. The range information about the distance between the tag and the reader is obtained from the received signal strength indication (RSSI). Accuracy of the read range using RSSI can be very complicated especially in complicated propagation environment due to the nature and features of the environment. There are different kinds of localisation systems and they are Global Positioning System (GPS) which can be used for accurate outdoor localization; while technologies like artificial vision, ultrasonic signals, infrared and radio frequency signals can be employed for indoor localization. This project focuses on the location estimation in RFID Non Line-of-Sight (NLOS) environment using Real Time Localization System (RTLS) with passive tags, in carrying out passengers and baggage tracking at the airport. Indoor location radio sensing suffers from reflection, refraction and diffractions due to the nature of the environment. This unfavourable phenomenon called multipath leads to delay in the arrival of signal and the strength of signal received by receiving antenna within the propagation channel which in turns affects the RSSI, yielding inaccurate location estimation. RTLS based on time difference of arrival and error compensation technique and extended Kalman filter technique were employed in a NLOS environment to determine the location of tag. The better method for location estimation in a NLOS between the Kalman filtering and extended Kalman filtering is investigated. According to simulation results, the extended Kalman filtering technique is more suitable to be applied to RTLS.

Le suivi des petits animaux utilisés dans le cadre de tests de laboratoire et l'analyse de leur comportement à distance, à faible coût et en temps réel suscitent depuis longtemps l’intérêt des chercheurs. Ceux-ci peuvent se faire par l’implantation de capteurs sans fils miniatures qui nécessitent des composants vitaux dont le plus problématique est l’antenne. En effet, la principale difficulté dans la conception d'antennes pour les dispositifs de communication bio-implantables est de fournir une structure rayonnante efficace et ce, malgré les contraintes de volume et le fort impact des tissus biologiques qui l’entourent. Si de nombreuses études ont porté sur l’utilisation d'antennes implantées dans la bande MICS (Medical Implant Communications Service) (402-405 MHz), il faut noter qu’à ces fréquences, la taille des antennes peut être un inconvénient réel dans le cas de petits animaux, d’où une recherche de miniaturisation. Une alternative consiste en l’utilisation de la technologie RFID (Radio-Frequency Identification) dans la bande UHF à 868 MHz. En effet, elle présente deux avantages primordiaux : elle facilite l'implantation du tag et ne nécessite pas l’ajout d'une batterie pour alimenter le périphérique implanté. Ce travail de thèse fait suite à un projet collaboratif financé par l’ANR (Agence Nationale de la Recherche) dans le cadre du Labex UCN@Sophia et qui a pour objectif la conception d’un système sans fils incluant aussi bien les tags RFID implantables, les antennes du lecteur et le lecteur connecté à un ordinateur se chargeant de la gestion centralisée des informations sur un serveur pour le suivi et la collecte de données de souris de laboratoire. Ce mémoire présente la conception d’antennes implantées pour tags RFID dans un modèle homogène représentant le corps d’une souris. Après l’analyse d’un bilan de liaison permettant de calculer les performances minimales de l’antenne implantée à concevoir pour une communication fiable et efficace, des antennes tags RFID passifs en 2D et en 3D ont été optimisées par différentes techniques pour atteindre des structures finales implantables ou injectables au dos d’une souris. Une caractérisation des solutions proposées en termes d’impédance, de champs E et H et de DAS (Débit d'Absorption Spécifique) a ensuite été effectuée dans un fantôme homogène. Enfin, un système d’interrogation permettant d’estimer la position de l’animal via la récupération du RSSI (Received Signal Strength Indicator) est présenté. / The monitoring of small animals in laboratory tests and the remote analysis of their behavior, with low cost and in real time interest researchers for a long time. This can be done by implanting miniature wireless sensors requiring vital components among which the most challenging is the antenna. Indeed, the main difficulty in designing antennas for bio-implantable communication devices is to provide an effective radiating structure, despite the volume constraints and the high impact of the surrounding biological tissues. Although many studies have focused on the use of implanted antennas dedicated to the MICS band (402405 MHz), it should be noted that at these frequencies, the size of the antennas can be a real disadvantage in the case of small animals, requiring miniaturization structures. Another solution consists in the using RFID (Radio-Frequency Identification) technology in the UHF band at 868 MHz. Indeed, it has two major advantages: it facilitates the implementation of the tag and does not require the addition of a battery to power the implanted device. This thesis funded by the ANR (French National Research Agency) within the framework of the Labex UCN@Sophia aims at designing a wireless system, including implantable RFID tags, reader's antennas and the reader connected to a computer that is responsible for the centralized management of information on a server for monitoring and collecting the data of laboratory mice. This thesis presents the design of implanted antennas for RFID tags in a homogeneous model representing the body of a mouse. After an analysis of a link budget allowing to determine the minimum performance of the implanted antenna to be designed for a reliable and an efficient communication, two RFID passive tag antenna designs have been optimized to obtain final structures able to be implanted or injected in the back of a mouse. A characterization of the proposed solutions in terms of impedance, E and H fields and SAR (Specific Absorption Rate) was then performed in a homogeneous phantom. Finally, an interrogation system capable to estimate the position of several animals placed in a cage thanks to the RSSI (Received Signal Strength Indicator) levels is presented.

Le but de cette thèse est de développer des capteurs sur la base des tags RFID, des technologies et matériaux disponibles au Vietnam afin de contribuer à résoudre la problématique du contrôle de la qualité des produits alimentaires. En effet la technologie RFID s’est affirmée en importance pour ses applications dans de nombreux domaines. Dans ce contexte, l’identification des produits alimentaires expirés, sans les endommager, est une orientation de recherche très prometteuse. Un tag RFID UHF passif peut aussi être composé de plusieurs puces et plusieurs antennes, chaque couple puce/antenne conçu pour travailler sur un intervalle déterminé de valeur de permittivité. Donc, à partir de l’ensemble des permittivités définies pour chaque couple puce/antenne et les signaux réfléchis vers le lecteur, nous pourrons «mesurer» la permittivité de l’objet tracé. Ainsi la connaissance de la permittivité des aliments et la conception spécifique de l’antenne, nous développerons un tag capteur de type "multi puce/antenne" qui sera utilisé comme un capteur sans fil pour la détection de la qualité des aliments / In recent years, RFID technology has established itself in importance, particularly for applications in the civil sector. In this context, identification of expired products without damage is a very promising direction of research. However, the price of these sensors is still too high especially compared to living in Vietnam. A passive UHF RFID tag chip can include many antennae and many chips on a same substrate in which each pair of chip/antenna is designed to be activated on a determined interval value of permittivity. So from designed permittivities for each pair of chip/antenna and the reflected signals to the reader, we can define the value of permittivity of the object that is labelled with RFID tag. From the characterization of food permittivity and the background of antenna design, we developped a sensor tag "multi chip/antenna" to be used as a wireless sensor for the detection of food quality. The aim of this thesis intends to develop a new family of wireless sensors based on RFID technology and available technology of fabrication in Vietnam to solve this problem.