TDOA 추정을 기반으로 한 저비용 실내 실시간 위치 추적 시스템 UWB 펄스 시퀀스

실내 위치 추적을 위해 채택된 가장 인기 있는 기술 중 하나는 초광대역 임펄스 라디오(IR-UWB)입니다. 이 기술은 고유한 특성 덕분에 복잡한 환경에서 송신기(태그)의 위치를 추정하는 수신기(센서)의 성능을 심각하게 떨어뜨리는 다경로 효과를 극복할 수 있습니다. 본 논문에서는 센서 간 시간 동기화가 필요하지 않고 태그의 비용과 복잡성을 줄이기 위해 단방향 통신 방식을 사용하는 새로운 저비용 실시간 위치 추적 시스템(RTLS)을 소개합니다. 이 시스템은 최소 3개의 센서가 수신한 UWB 펄스 시퀀스의 도착 시간 차이(TDOA)를 계산하여 다수의 태그 위치를 평가할 수 있습니다. 제시된 시스템에서 태그는 7.25 GHz의 반송파 주파수를 가지는 2-ns UWB 펄스의 시퀀스를 전송합니다. 각 센서는 FPGA(Field-Programmable Gate Array) 칩에서 먼저 수행되는 2단계 상관 분석을 통해 수신된 시퀀스를 처리하고 이후 온보드 프로세서에서 처리합니다. 분석의 결과는 각 센서에서 태그 시퀀스의 도착 시간(TOA)과 관련된 태그의 ID입니다. 결과는 센서 간 계산된 TDOA에 기반한 삼변측량 알고리즘을 구현하는 호스트 PC로 전송됩니다. 우리는 이 프로젝트를 위해 설계된 맞춤형 하드웨어(태그 및 센서)의 특성과 최적의 위치 정확도 10 cm를 달성할 수 있도록 구현한 처리 단계를 설명할 것입니다.