IR-UWB Location Positioning System with Wireless Synchronization

Impulse Radio Ultra Wide Band (IR-UWB) system can be used to wireless position location system because of its unique very short pulse in the order of nanosecond. A few algorithms have been proposed to calculate location of sensors or tags. In this paper, we compare these algorithms and propose 'TDoA with wireless synchronization' as practical solution. Earlier algorithms need special logic to fix the duration to receive and send pulse or assume synchronization with wire. In proposed method, beacons synchronize each other using impulse and nodes can be made simple and cheap. We evaluated the performance and it shows 50% improved accuracy at the error range of 50cm.

무선 동기를 이용한 IR-UWB 무선 측위 알고리즘

시간 영역에서 나노 초 이하의 임펄스 신호를 이용하는 초광대역 임펄스 통신을 이용하면 임펄스 특성으로 인해 노드의 위치 정보 파악이 가능하다는 것이 알려져 있다. 이를 위해 무선 측위(Wireless Position Location)용으로 펄스의 도착 시간을 측정하여 센서나 태그의 위치를 계산하는 많은 알고리즘들이 제안되었다. 본 논문에서는 이러한 기존의 알고리즘들의 장단점을 비교한 후 무선으로 동기를 맞추는 TDoA 방안을 실용화 가능한 새로운 방안으로 제안한다. 기존의 알고리즘들은 완벽한 동기를 가정하거나 펄스 송,수신의 시간을 제약하는 등의 특수한 로직이 따로 필요하지만, 저가격, 저전력으로 동작하는 센서네트워크 등의 시스템을 위해서는 가급적 간단하게 노드를 만들어야 하고, 가급적 적은 펄스의 전송을 수행하여야 한다. 제안하는 방안은 동기를 임펄스를 이용해 맞추는 방법을 사용한다 따라서 실제로 구현이 가능하면서도 고정밀 측위를 요하는 시스템에서 측위의 정확도도 높다 시뮬레이션을 통해서 제안하는 방안이 50cm 이하의 에러를 나타낼 확률이 다른 구현 가능한 시스템보다 50%이상 개선됨을 확인하였다.