무선 시간동기화를 이용한 UWB TDoA 기반 실내 측위 시스템에 관한 연구

Abstract

본 논문에서는 Ultra-wideband(UWB) 모듈인 DWM3000을 이용하여 무선시간동기화를 적용한 UWB Time Difference of Arrival(TDoA) 기반 실내 측위 시스템을 제안한다. 본 논문의 UWB TDoA 기반 측위 시스템은 무선 시간 동기화 방식을 적용하여 인프라 설치 시 제약을 줄이고자한다. 본 논문의 실내 측위 시스템은 one-way 시간 동기화와 linear extrapolation 방식을 활용한 무선 시간 동기화를 적용한다. 본 논문의 시스템은 1대의 Master Anchor, 4대의 Slave Anchor와 Tag로 구성되어있다. Master Anchor는 주기적으로 Time Sync 메시지를 전송하고 Tag는 주기적으로 Ranging 메시지를 전송한다. Slave Anchor는 Master Anchor로부터 Time Sync 메시지를 수신한 경우, linear extrapolation 기반의 시간 동기화 알고리즘을 수행하여 4대의 Slave Anchor 시간 동기를 맞춘다. Tag로부터 Ranging 메시지를 수신한 경우, Time of Arrival(ToA) 메시지를 Wireless Fidelity(WiFi) 소켓 통신을 통해 TDoA 서버로 전달한다. TDoA 서버에서는 각 Slave Anchor로부터 받은 ToA를 통해 Tag의 위치 좌표를 산출한다. 본 논문에서 제안하는 시스템의 성능 평가는 실내 공간 내 기준 좌표를 설정하여 기준 좌표에 Tag를 위치 시켜 측위 테스트를 수행하였다. 시스템의 정량적 평가를 위해 기준 좌표와 제안하는 시스템의 측위 결과의 비교하고 평균 오차를 도출한다.