• 한국정보통신학회논문지
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• 제27권1호
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• pp.139-142
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• 2023

In this paper, we propose a GNSS-UWB hybrid positioning system for indoor and outdoor seamless positioning. Fusion of GNSS and inertial sensors has been widely used as a method for estimating positions in places where GNSS reception sensitivity is low, and UWB technology, which started as a short-range wireless communication technology, is widely used indoors where GNSS is completely blocked. This paper proposes a method of mutual correction and fusion of the location information collected through GNSS and the location information collected from the UWB indoor positioning system when indoor and outdoor work occurs continuously and repeatedly, such as in an industrial site.

• 대한전자공학회논문지TC
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• 제42권1호`
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• pp.9-15
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• 2005

현재 위치결정기술에 주로 사용되고 있는 매체는 RF이다. 그러나 RF를 사용한 위치결정기술은 GPS나 실외의 LOS 상황에서 주로 이용되고 있다. 왜냐하면 실내에서는 다중경로 해상도가 좋지 않아 정확한 위치 값을 계산해 내기가 힘들기 때문이다. UWB는 다중경로 해상도가 높고 장애물 투과율이 좋은 실내 측위에 적합한 매체이며 현재 UWB 통신 및 위치측정에 사용하고자 하는 표준화가 IEEE 802.15 위원회에서 진행 중이다. 그러나 UWB를 이용한 실내 측위 알고리즘의 연구나 개발은 아직 미비하다. 본 논문에서는 실내 측위에서 UWB의 장점을 극대화 할 수 있는 TDOA 알고리즘 중 대표적인 두 가지 알고리즘을 분석하고 이를 UWB 실내 측위에 이용할 때 얼마나 정확한 위치를 추정할 수 있는지를 시뮬레이션을 통해 분석한다. 또한 UWB 채널모델을 분석하고 오차요소를 시뮬레이션에 적용하여 그 결과를 비교분석하며, 시뮬레이션 결과를 바탕으로 실내 측위를 위한 UWB의 가능성 및 적합한 알고리즘을 제안한다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제22권9호
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• pp.1011-1019
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• 2019

In this paper, we propose a system that can more precisely identify and monitor the position of the tool used in the assembling workplace such as automobile production. The proposed positioning monitoring system is a combination of UWB communication module and MEMS IMU sensor. Since UWB does not need modulation and demodulation function and has low power density, UWB is widely used in indoor positioning field. However, it may cause positioning error due to errors in RF transmission and reception process, which may cause positioning accuracy. Therefore, in this paper, we propose an algorithm that uses IMU as an auxiliary means to compensate for errors that may occur in positioning using only UWB. The tag and anchor of UWB module measure the transmission / reception time by transmitting signals to each other and then estimate the distance between tag and anchor. The MEMS IMU sensor serves to provide positioning calibration information. The tag, which is a mobile node and attached to a moving tool, measures the three-dimensional position of the tool and transfers the coordinate data to the anchor. Thus, it is possible to confirm whether or not the specific tool is properly used according to the prescribed regulations.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제10권3호
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• pp.153-158
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• 2010

본 논문에서는 실내 환경에서 TH-PPM UWB를 이용한 위치인식 기법의 성능을 분석하였다. 실험 환경은 AWGN 및 IEEE 802.15.3a 채널을 사용하였고, 위치인식 기법으로 TDOA를 적용하여 분석하였다. UWB 기반의 위치인식 기술은 실내에서 cm 레벨의 높은 정밀도를 가진다. 모의실험을 통하여 TH-PPM UWB 위치인식 기법의 채널 영향에 대한 오류 확률 및 위치인식 성능에 대해 분석하였고, 제안된 기법의 유용성을 확인하였다.

• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제11권2호
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• pp.99-107
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• 2022

Urban Air Mobility (UAM) such as a drone taxi is one of the future transportations that have recently been attracting attention. Along with the construction of an urban terminal, an accurate landing system for UAM is also essential. However, in urban environments, reliable Global Navigation Satellite Systems (GNSS) signals cannot be received due to obstacles such as high-rise buildings which causes multipath and non-line of sight signal. Thus, the positioning result in urban environments from the GNSS signal is unreliable. Consequently, we propose the Ultra-Wideband (UWB) network to assist the soft landing of UAM on a vertiport. Since the positioning performance of UWB network depends on the layout of UWB anchors, it is necessary to optimize the layout of UWB anchors. In this paper, we propose a two-steps genetic algorithm that consists of binary genetic algorithm involved multi objectives fitness function and integer genetic algorithm involved robust solution searching fitness function in order to optimize taking into account Fresnel hole effects.

• 한국항행학회논문지
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• 제25권5호
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• pp.357-362
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• 2021

UWB(ultra wide band) 통신 시스템은 신호 에너지를 매우 넓은 주파수 스펙트럼에 정보를 전송하기 위해 펄스를 사용한다. UWB 신호의 수신 신호 대 잡음 전력비는 위치 추정 시스템의 정확도를 결정하는 중요한 요소이다. 신호 대 잡음 전력비가 높을수록 잡음의 영향이 낮아 위치 추정 오류는 감소한다. 통신 거리에 따른 신호 대 잡음 전력비의 계산은 시스템 설계에 중요한 지침을 제공하며 위치 추정 시스템의 성능은 채널 모델에 크게 의존한다. 분석 결과, 통신 거리에 따른 수신 신호 대 잡음 전력비의 성능은 Non LOS (line of sight)채널 환경보다 LOS 채널 환경에서 더 좋은 것으로 나타났다. 그리고 특정 통신 거리에서 프리앰블 신호의 심볼 간격이 증가하면 UWB 시스템의 채널 용량은 증가하였다.

• 로봇학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.350-355
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• 2017

UWB (Ultra Wide Band) refers to a system with a bandwidth of over 500 MHz or a bandwidth of 20% of the center frequency. It is robust against channel fading and has a wide signal bandwidth. Using the IR-UWB based ranging system, it is possible to obtain decimeter-level ranging accuracy. Furthermore, IR-UWB system enables acquisition over glass or cement with high resolution. In recent years, IR-UWB-based ranging chipsets have become cheap and popular, and it has become possible to implement positioning systems of several tens of centimeters. The system can be configured as one-way ranging (OWR) positioning system for fast ranging and TWR (two-way ranging) positioning system for cheap and robust ranging. On the other hand, the ranging based positioning system has a limitation on the number of terminals for localization because it takes time to perform a communication procedure to perform ranging. To overcome this problem, code multiplexing and channel multiplexing are performed. However, errors occur in measurement due to interference between channels and code, multipath, and so on. The measurement filtering is used to reduce the measurement error, but more fundamentally, techniques for removing these measurements should be studied. First, the TWR based positioning was analyzed from a stochastic point of view and the effects of outlier measurements were summarized. The positioning algorithm for analytically identifying and removing single outlier is summarized and extended to three dimensions. Through the simulation, we have verified the algorithm to detect and remove single outliers.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제11권2호
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• pp.61-72
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• 2010

본 논문에서는 Ultra-Wide-Band(UWB) 영역 측정을 활용한 이동객체 위치추정과 이동객체 위치정확도를 개선하기 위한 방법을 논한다. 실외환경과는 달리 실내에서는 여러 가지 노이즈로 인해 이동객체의 위치추적이 어렵다. UWB는 최근 위치추적 응용에서 주목을 받고 있는 라디오 기술이다. UWB의 영역측정 기술은 cm 수준의 정확도를 제공한다. UWB의 데이터 전송과 정밀한 영역측정, 물질관통의 특성은 실내위치추적 응용에 적합하다. 본 논문은 UWB 영역 기술과 파티클 필터를 이용한 이동객체의 위치추정 알고리즘을 제안한다. 기존 위치추정 알고리즘들은 이동객체의 위치추정을 한 후에 예상되는 오차와 bias 값을 제거하였다. 그러나 이 논문에서 제안한 알고리즘은 먼저 예상되는 UWB 영역 거리 오차를 제거하고 난 후에 이동객체의 위치를 추정한다. 본 논문에서는 제안 알고리즘이 기존 이동객체의 위치 추정 후 오차를 제거하는 방식보다 위치정밀도가 좋아졌음을 실험을 통하여 보였다. 본 연구에서는 UWB를 이용하여 고정되어 있고 위치를 알고 있는 세 앵커들과 이동객체 간의 추정 거리로부터 bias값과 반복 영역 오차 값을 제거한 후 삼각측량을 하여 이동객체의 위치를 추정하였다. 마지막으로 파티클 필터를 사용하여 이동객체의 위치 정밀도 개선을 한다. 실험 결과는 제안 위치추정 방식이 실내 환경에서 더 정밀함을 보인다.

• 한국통신학회논문지
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• 제34권10A호
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• pp.727-735
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• 2009

UWB (Ultra Wide Band) 무선 측위에서 정화한 위치 정보를 추정하기 위해서는 무선 측위 과정에서 발생하는 오차를 보상하기 위한 알고리즘이 반드시 필요하다. 이러한 무선 측위 오차를 보상하고 정확한 위치 정보 추정이 가능한 Scanning 기법은 동일한 태그 위치에 대한 무선 측위를 반복하여 얻을 수 있는 위치 정보 후보군의 무게중심 점을 찾는 기법으로 처리 구조가 비교적 간단하고 정확한 위치 정보를 추정할 수 있는 장점이 있지만, 측위용 비콘 범위 내의 scanning 좌표들을 하나하나 탐색하고 연산해야하는 단점이 있다. 본 논문에서는 Scanning 기법의 높은 연산량을 줄이기 위해 유전자 알고리즘 (Genetic Algorithm)과 블록 윈도잉 (Block Windowing)의 적용 방안을 제안한다. 제안하는 기법의 성능 검증을 위하여 IEEE 802.15.4a TG에서 제시한 채널 환경에서 얻은 거리 인지 오차 (ranging error) 정보를 사용하였으며, 모의실험 결과를 통하여 낮은 연산량으로도 기존 Scanning 기법의 위치 추정 정확도에 근사할 수 있음을 확인하였다.

• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제11권1호
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• pp.45-49
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• 2022

In this paper, we propose a method for estimating the error of the Ultra-Wideband (UWB) distance measurement using the channel impulse response (CIR) of the UWB signal based on machine learning. Due to the recent demand for indoor location-based services, wireless signal-based localization technologies are being studied, such as UWB, Wi-Fi, and Bluetooth. The constructive obstacles constituting the indoor environment make the distance measurement of UWB inaccurate, which lowers the indoor localization accuracy. Therefore, we apply machine learning to learn the characteristics of UWB signals and estimate the error of UWB distance measurements. In addition, the performance of the proposed algorithm is analyzed through experiments in an indoor environment composed of various walls.