• 정보처리학회논문지C
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• 제16C권2호
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• pp.229-236
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• 2009

WPAN에서는 해상도가 높은 UWB 신호를 사용하여 노드 간의 거리를 추정하고 이로부터 이동노드의 위치를 추정한다. 비동기 거리추정 방식은 고정노드와 이동노드 간에 비동기 상태에서 노드간의 거리를 추정하는 바 각 노드 국부클럭의 주파수 차이에 의한 영향이 심각하다. 고속 UWB에서는 각 노드 국부클럭의 주파수 차이에 의한 영향을 감소시키기 위하여 비동기 TWR 방식을 연속으로 수행하고, 상대주파수 편이 보상방안을 제시하고 있다. 본 논문에서는 고속 UWB의 상대주파수 편이 보상 수식을 완성하고, 이를 적용하는데 대한 문제점을 분석하고, 정확한 주파수편이 보상 방안을 제안한다. 거리추정 방식은 원래의 TWR, 상대주파수 편이 보상 및 정확한 주파수 편이 보상 방식에 의한 TWR에 대하여 시뮬레이션으로 성능을 분석하였다. 상대주파수편이 방식과 정확한 주파수편이 방식은 잡음이 없는 상태에서는 유사한 성능을 나타내었다. 제안된 정확한 주파수 편이 방식은 SNR이 열악한 환경에서 상대주파수 편이 보상 방식보다 정확한 거리를 추정하는 것을 확인하였다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제15C권1호
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• pp.31-36
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• 2008

무선 센서망에서 이동노드의 위치를 추정하는데 센서노드의 클럭주파수 차이는 TOF 추정에 중요한 파라메타이며, 이동노드와 고정노드 간의 거리 추정에 크게 영향을 미친다. IEEE802.15.4a에서는 별도의 유선 등에 의한 망동기 공급이 없는 상태에서도 주파수 차이에 둔감한 비동기 TWR 및 SDS-TWR 거리 추정 방식을 제안하고 있다. 그러나 제안된 비동기 TWR 및 SDS-TWR 방식은 여전히 노드 쌍에 따른 주파수 차이, 프레임 처리 시간, 프레임 처리 시간 차이 등에 의한 영향을 충분히 제거하지 못하고 있다. 특히 주파수 차이가 큰 저가의 발진기 사용, 서로 다른 하드웨어 및 소프트웨어에서 동작하는 센서노드는 더 큰 위치추정 오류를 유발할 수 있다. 본 논문은 주파수 차이를 추정하는 방식을 제안하고, 기존의 TWR 및 SDS-TWR 방식에 적용하였다. 시뮬레이션을 통하여 주파수 차이 추정을 적용한 제안된 방식은 주파수 차이의 영향을 감소시켜 TWR 및 SDS-TWR 등의 성능을 개선시켰으며, 25cm 이하의 위치오류가 발생하는 것을 확인하였다.

• 한국음향학회지
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• 제39권3호
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• pp.163-169
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• 2020

비동기 양상태 소나는 음원 방향에서 수신되는 직접파를 탐지하고 직접파가 수신된 시간을 추정하여 반사파의 거리를 산출한다. 따라서 동기식에 비해 직접파 수신 시간 추정 오차가 표적 거리 추정 오차에 더하여 나타난다. 특히, 직접파는 다중경로 신호에 의해 정합필터 출력이 여러 개의 첨두치로 나타나는데 문턱치를 넘는 첫 번째 첨두치로 직접파 도달시간을 추정하는 기법과 가장 큰 첨두치로 직접파 도달시간을 추정하는 기법에 대하여 분석하였다. 실험은 공간적으로 분리된 음원과 해저에 매설된 선배열 수신센서로 구성된 양상태 소나를 이용하여 모의 반향기에서 반향되는 유사 표적 신호를 획득하는 방식으로 진행되었다. 실험결과 첫 번째 첨두치로 직접파 도달시간을 추정하는 기법이 표적 거리 추정 오차가 더 작은 것을 확인하였다. 도출된 결과는 비동기 양상태 소나의 표적 추적 기법에 활용할 예정이다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제9권7호
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• pp.76-85
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• 2009

높은 해상도를 갖는 UWB 신호는 무선 개인영역망에서 거리추정 및 위치추정에 사용된다. 이들 노드는 국부클럭으로 동작하고, 노드간의 클럭 주파수 차이는 이동노드의 위치를 추정하는 거리추정 알고리즘에 심각한 영향을 미친다. IEEE802.15.4a의 저속 UWB에서는 추가적인 망동기의 도움 없이 수행하는 TWR 및 SDS-TWR의 비동기 양방향 거리추정 방식을 기술하고 있으나 클럭 주파수차이의 영향을 없애지는 못하고 있다. 그러므로 UWB 물리기능에 두 노드의 수정발진기 주파수 차이를 추정하는 방식이 필요하다. 고속 UWB에서는 추적회로를 사용한 수정발진기 편이 추정이 표준에 별도로 요구되지 않고 있다. 그러나 잡음이 없는 환경에서는 노드간의 수정발진기 편이 추정이 가능하다. 본 논문에서는 상대주파수 편이를 사용하여 TWR 기반의 거리추정 수식을 유도하였으며, 이상적인 수식에서의 잔여 오차를 분석하였다. 또한 시뮬레이션으로 상대주파수 편이 알고리즘의 성능을 평가하고, TWR 횟수에 따른 거리추정오차를 분석하였다. 결과적으로 클럭 해상도가 낮더라도 다수의 TWR을 사용한 상대주파수 편이 보상 방식에 의하여 거리추정오차의 성능이 개선됨을 알 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권8호
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• pp.31-37
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• 2016

거리 추정기법은 노드간 글로벌 동기화의 유무에 따라 동기방식과 비동기방식으로 나뉜다. 일반적으로 비동기 측위 기법이 동기 측위 기법에 비해 글로벌 동기와 고가의 정밀한 오실레이터를 요구하지 않기 때문에 선호되고 있다. 그러나 기존의 비동기 추정기법은 대규모의 인프라로 구성되는 위치 인식시스템에서 각 노드마다 발생되는 패킷에 의해 각 기준 노드들은 위치 파악을 위한 상당한 패킷을 전송해야 하며, 이것은 노드의 수가 증가될수록 네트워크 내의 트래픽의 양이 상당히 증가하게 된다. 이러한 네트워크 트래픽의 증가는 전체 네트워크의 처리량의 감소로 이어지며, 이로 인해 상당한 에너지 손실이 발생된다. 따라서 본 논문에서는 기존의 문제를 해결하기 위하여 다수의 노드들이 분산적으로 랜덤하게 선택한 가상 슬롯을 사용하여 전송함으로써 노드간의 동기를 맞추는데 필요한 오버헤드를 줄이고, 가상슬롯을 기반으로 비동기로 거리를 추정함으로써 네트워크 트래픽을 낮출 수 있는 기법을 제안하였다. 또한 성능 평가를 통해 매우 낮은 트래픽의 강도에도 불구하고 제안된 거리추정 기법은 TWR과 SDS-TWR보다 오차 범위에 대해 더 강력하다는 것을 입증하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제15권2호
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• pp.347-354
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• 2011

본 논문에서는 시간 영역 기반의 비동기 IR-UWB 거리추정 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 시간 영역에 서 고속으로 샘플링된 IR-UWB 신호에 대해서 FIR 필터를 이용해 코릴레이션 연산을 하여 피크를 검출한다. 코릴레이션 과정에 의해 신호성분이 단계적으로 커지지만 잡음환경에서의 성공적인 동작을 위해서 본 연구에서는 윈도우를 이용해서 잡음레벨을 추정한다. 주파수 영역 기반의 방식과의 비교 관점에서 시스템 구조 및 동작과정을 설명하고 시뮬레이션에 의해 제시된 시스템이 주파수 영역 기반의 시스템과 유사하게 우수한 성능을 나타냄을 보인다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.587-594
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• 2010

본 논문에서는 two-way ranging protocol 기반의 비동기 IR-UWB 거리 측정 시스템을 제안한다. 거리 측정을 위해서 주기 선호 특성을 지닌 펄스열을 송신하며 수신단에서는 수신 펄스열을 아날로그 코릴레이터 뱅크틀 이용해서 주파수 도메인으로 변환한 후 주파수 도메인에서 디지털 선호 처리를 하게 되어 펄스률 정도 속도의 ADC로 구현이 가능하다. 제시된 알고리즘은 주파수 도메인에서 다중경로 채널 보상 및 matched 필터링을 하여 피크를 검출한 후 검출된 피크에 동기를 이룬 펄스열을 재전송하는 과정을 거친다. CM1 채널을 가정한 두 디바이스 사이의 거리 측정 시뮬레이션을 통해서 제시한 알고리즘의 타당성을 검증한다.

• 한국음향학회지
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• 제38권2호
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• pp.154-159
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• 2019

수중 이동 음원의 방사 소음을 측정하는 경우 음원과 수신기 사이의 거리 정보가 중요한 평가 요소이며, 수신기 위치, 음원의 수심 및 속도 등과 같이 측정 규격이 정해져 있다. 이동하는 수중 음원의 거리를 찾는 방법으로써 상호 상관도를 사용하는 방법이 있지만 이 방법은 송신기와 수신기 사이의 시간 동기화 과정을 필요로 한다. 본 논문에서는 이론적으로 계산된 다중 경로 신호 사이의 도달 주파수 차와 수신 신호에서 추정된 다중 경로 신호의 도달 주파수 차를 비교하여 거리를 추정하는 방법을 제안한다. 기존의 방법과는 다르게 제안한 방법은 시간 동기화 과정이 필요하지 않다. 성능 검증을 위해 모의실험을 수행하였으며, 거리 오차가 기존의 방법에 비해 약 95 % 감소하였다.

• 정보처리학회논문지C
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• 제19C권4호
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• pp.239-246
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• 2012

WPAN에서 위치추정은 UWB를 사용한 선택적 기능으로 규격화되어 있다. 그러나 실제로는 위치추정 기능이 제공되고, 가격이 저렴하고 개발환경이 제공되고 있는 CSS(Chirp Spread Spectrum) 소자를 주로 사용하고 있다. CSS 소자는 2.4GHz 주파수 대역을 사용하고, 표본화 클럭 주파수가 UWB에 비하여 낮고, 시각정보추출 정확도가 떨어지므로 거리추정 오차가 크게 나타난다. 거리추정 오차는 SDS-TWR 방식을 사용하여 10m 거리에서 30cm～1m 정도로 알려지고 있으며, ($10m{\times}10m$) 환경에서 위치추정 오차는 1～2m 정도로 알려지고 있다. 따라서 보다 개선된 성능이 요구되는 응용을 위해서는 거리추정 이후의 후처리 알고리즘 개발이 중요하게 되었다. 본 논문에서는 고정노드의 주파수편이를 확장 Kalman 필터에 적용하는 방식을 연구하였으며, 각 고정노드의 주파수 편이를 공통의 상태변수와 각 고정노드별 주파수편이 상수로 구분하고 이를 통합하는 주파수편이 보상 확장 Kalman 필터 방식을 제안하였다. 제안된 방식은 CSS WPAN 노드를 사용하여 10cm 이하로 매우 정확한 위치오차 범위 내에서도 이동노드의 위치를 추정할 수 있음을 확인하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제19권6호
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• pp.534-543
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• 2015

본 논문에서는 다수의 DME (distance measuring equipment) 지상국에 대한 거리 측정치들을 결합할 경우 문제가 될 수 있는 시각 비동기 오차를 소개하고 이를 대비한 위치 결정 방법을 제안하였다. 소개된 시각 비동기 오차는 한 개의 DME와 한 개의 VOR (VHF omnidirectional range)을 활용하는 기존의 위치 결정 방법에서는 발생하지 않는 오차요인이다. 제안된 방법은 항공기의 속도벡터를 이용하여 동기화 되지 않은 다수의 임의 시점의 DME 거리 측정값들을 위치 결정 시점으로 투영하는 원리를 활용하였다. 한 개의 대표적 궤적을 활용한 시뮬레이션을 통하여 제안된 방법을 활용할 경우 이미 구축되어진 DME 인프라의 변경 없이 다수의 DME를 활용하여 항공기의 위치를 높은 정확도로 추정할 수 있음을 확인하였다.