LOS 환경에서 오프라인 오프셋 보정에 따른 Decawave PDOA1000 성능 및 한계 분석

Abstract

본 논문에서는 LOS (line-of-sight) 환경 실험을 통해 Decawave社의 UWB (ultra-wideband) 기반 측위 키트인 PDOA1000의 성능 및 한계를 분석한다. PDOA1000은 UWB 단말 간 일련의 메시지 교환 과정을 통해서 단말 간 거리(TWR; two-way ranging)를 측정하고, 상대각도 정보를 포함한 배열안테나 소자 간 위상차(PDOA; phase difference of arrival)를 측정하여 위치를 추정한다. 상대거리 및 상대각도 정보를 동시에 획득할 수 있어 1대의 기준단말만으로도 UWB 단말의 위치를 추정할 수 있으나, 센티미터급 측위 정확성을 위해서는 배열안테나의 오프셋(offset) 보정이 필수적이다. Decawave社는 측위과정(online)에 앞서 오프라인(offline) 과정에서 두 개의 단말을 정확한 위치에, 서로의 안테나가 직접 바라보도록 설치한 후, TWR/PDOA 측정치와 실제 값의 차이를 통해 오프셋을 추정하고, 측위과정의 측정치에서 오프셋 추정치를 차감하는 오프라인 오프셋 보정을 권고하고 있다. 본 논문에서는 오프라인 오프셋 보정에 따른 PDOA1000의 성능 및 오차 특성을 분석하고, 이를 바탕으로 오프라인 보정의 한계를 분석한다. LOS 환경 실험을 통해 상대각도별 배열안테나의 오프셋이 상이하고, 이로 인해 오프라인 보정 이후 잔여오차, 즉 오프셋 잔차(residual)로 인해 0.26m 내외의 측위 오차가 발생함을 보인다.