KR20240061197A - Uwb를 이용한 twr 다중 태그 측위 시스템 - Google Patents

Uwb를 이용한 twr 다중 태그 측위 시스템 Download PDF

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KR20240061197A
KR20240061197A KR1020220142588A KR20220142588A KR20240061197A KR 20240061197 A KR20240061197 A KR 20240061197A KR 1020220142588 A KR1020220142588 A KR 1020220142588A KR 20220142588 A KR20220142588 A KR 20220142588A KR 20240061197 A KR20240061197 A KR 20240061197A
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Abstract

본 발명은 UWB(Ultra-Wide Band) 신호를 송수신하는 UWB태그; 상기 UWB태그와 UWB신호로 통신하는 복수의 UWB앵커; 및 상기 UWB앵커와 네트워크로 연결된 관리서버;를 포함하고, 3개 이상의 상기 UWB앵커가 서로 순차적으로 상기 UWB태그와 통신하여 TWR(Two Way Range) 방식으로 상호 거리 정보 데이터가 생성되고, 상기 관리서버는 단일 UWB태그에 대한 3개 이상의 상기 UWB앵커에서 수신된 데이터 프레임(Data Frame) 정보를 기반으로 상기 UWB태그의 측위를 산출하여 전력소모와 전파간섭을 최소화하여 보다 정밀한 측위 계산 및 위치 확인이 가능한 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템에 관한 것이다.

Description

UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템{TWO WAY RANGING MULTI TAG POSITIONING SYSTEM USING ULTRA WIDE BAND}
본 발명은 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 UWB(Ultra Wide Band) 무선통신 기술을 이용한 TWR(Two-Way Ranging) 기반 향상된 고정밀 태그 측위 시스템에 관한 것이다.
UWB(Ultra Wide Band)는 기존의 주파수 대역에 비해 매우 넓은 대역에 걸쳐 낮은 전력으로 대용량의 정보를 전송하는 무선통신 기술이다. FCC(Federal Communications Commission)는 상기 UWB를 '중심주파수의 20% 이상의 점유대역폭을 가지거나 500MHz 이상 점유 대역폭을 차지하는 무선전송기술'로 정의하였다. 일반적으로는 3.1~10.6GHz 대역에서 100Mbps 이상 속도로 기존의 스펙트럼에 비해 매우 넓은 대역에 걸쳐 낮은 전력으로 초고속 통신을 실현하는 근거리 무선 통신기술로 규정하고 있다.
실외 측위기술로 널리 활용 중인 GPS와는 다르게, 상기 UWB는 실내에서도 정밀한 측위가 가능하므로 다양한 산업군에서 활용 빈도가 높아지고 있는 추세이다. 이때 UWB를 이용한 측위 기술은 크게 ToA(Time of Arrival) 방식, TDoA(Time Difference of Arrival) 방식, 그리고 AoA(Angle of Arrival) 방식으로 구분된다. 이 중 ToA와 TDoA는 IEEE 802.15.4a 의 표준에서 채택하고 있는 방법이다. 여기서 UWB를 이용한 측위 기술은 UWB태그 및 UWB앵커를 포함하고, UWB태그가 통상적으로 이동체에 탑재되어 주변에 데이터 패킷을 보내도록 구성된다. 그리고 상기 TDoA 방식은 서로 시간이 동기화된 다수의 UWB앵커가 상기 UWB태그에서 전송된 데이터 패킷을 수신하여 도달한 시간 차이를 기반으로 측위를 산출할 수 있는 시스템에 관한 것이다.
상기 ToA 방식은 기존 TDoA 방식을 탈피하여 구현의 편의성을 높이면서도 UWB앵커 간의 시간 동기화가 생략되어 정밀도가 향상되도록 TWR(Two Way Ranging) 방식을 이용한 측위 기술로, 도 1에서 도시된 바와 같이 UWB태그는 TSP를 UWB앵커로 폴(Poll) 메시지를 전송하여 초기화한다. 그리고 UWB앵커는 폴링 수신 시간인 TRP을 기록하고 TSR 시간에 응답(Response) 메시지로 응답한다. 응답 메시지 수신시 상기 UWB태그는 상기 UWB앵커의 응답 메시지의 도달시간인 TRR을 기록하고 ID 등의 고유정보와, 상기 TSP, TRR, TSF 정보가 포함된 최종(Final) 메시지를 작성한다. 상기 UWB앵커는 최종 메시지 TRF의 시간 수신 및 최종 메시지에 제공된 정보를 바탕으로, UWB ToF(Time of Flight)를 측정할 수 있다.
위와 같은 TWR 방식은 Sync를 맞출 필요가 없어 구현의 복잡성이 TDoA 방식보다 낮으나, 통신이 가능한 모든 앵커(Anchor)와 거리를 계산하기 때문에 배터리의 수명이 효율적이지 않은 문제점이 있다. 즉, UWB태그의 측위를 산출하기 위해서는 3개 이상의 UWB앵커와의 UWB TOF 정보가 요구되는데, 상기 UWB태그가 다수의 UWB앵커와 모두 교류해야하여 배터리 소모가 과도한 문제점이 발생된다. 이와 더불어 기존의 TWR 방식은, 다수의 UWB태그와 다수의 UWB앵커 사이의 신호들이 상호 간섭이 발생되어 통신 지연 및 전파 충돌이 크게 발생될 수 있는 문제점이 있다.
KR 10-1092209 B1 (2011.12.08. 공고) KR 10-2353600 B1 (2022.01.19. 공고)
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 주파수 점유 시간을 최소한으로 처리하되 다수의 UWB앵커 간 상호 동기화를 통해전파 충돌을 최소화할 수 있는 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템에 관한 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템은, UWB(Ultra-Wide Band) 신호를 송수신하는 UWB태그; 상기 UWB태그와 UWB신호로 통신하는 복수의 UWB앵커; 및 상기 UWB앵커와 네트워크로 연결된 관리서버;를 포함하고, 3개 이상의 상기 UWB앵커가 서로 순차적으로 상기 UWB태그와 통신하여 TWR(Two Way Range) 방식으로 상호 거리 정보 데이터가 생성되고, 상기 관리서버는 단일 UWB태그에 대한 3개 이상의 상기 UWB앵커에서 수신된 데이터 프레임(Data Frame) 정보를 기반으로 상기 UWB태그의 측위를 산출할 수 있다.
또한, 상기 UWB태그는 폴(Poll) 메시지를 UWB를 통해 외부로 송신하고, 복수의 상기 UWB앵커 중 활성화된 일부의 상기 UWB앵커가 수신된 상기 UWB태그의 폴 메시지에 대한 응답 메시지를 송신하되, 상기 UWB태그는 상기 폴 메시지의 송신 시간과, 상기 응답 메시지의 수신시간 및 상기 UWB태그의 고유 식별정보인 태그 ID를 포함하는 최종 메시지를 상기 UWB앵커에 전송할 수 있다.
또한, 상기 데이터 프레임은, 적어도 하나의 바이트(byte)로 이루어진, 상기 UWB앵커의 고유 식별정보인 앵커 ID, 상기 UWB태그의 고유 식별정보인 태그 ID 및, 상기 거리 정보 데이터를 포함할 수 있다.
또한, 상기 UWB태그의 고유 식별정보는 시리얼 정보를 포함하고, 상기 UWB태그가 복수로 이루어져 서로 다른 시리얼 정보를 가질 수 있다.
또한, 상기 관리서버는, 복수의 상기 UWB앵커를 적어도 2개의 세트로 분할하되, 1개의 세트에는 적어도 3개의 상기 UWB앵커가 포함되며, 동일한 세트에 포함된 복수의 상기 UWB앵커는, 하나의 상기 UWB앵커가 활성화되면 다른 상기 UWB앵커들이 비활성화되되, 상기 UWB앵커가 서로 순차적으로 활성화될 수 있다.
또한, 상기 앵커는, 동일한 세트에 포함된 복수의 상기 UWB앵커들의 활성화 상태가 순차적으로 변화될 수 있도록 순환되는 순서에 대한 토큰링(Token ring) 데이터를 각 상기 UWB앵커로 전송하되, 동일한 세트 내에서 하나의 상기 UWB앵커가 다른 하나의 상기 UWB앵커로부터 토큰을 수신받으면 기 설정된 응답 메시지의 송신횟수만큼 활성화하고 또 다른 하나의 상기 UWB앵커로 토큰을 전송할 수 있다.
또한, 동일한 세트에 포함된 복수의 상기 UWB앵커는, 하나의 상기 UWB앵커가 소정시간동안 응답 메시지의 송신횟수가 미달된 경우 또 다른 하나의 상기 UWB앵커로 토큰을 전송할 수 있다.
또한, 상기 관리서버는, 단일의 상기 UWB태그에 대하여, 동일한 세트에 포함된 3개 이상의 상기 UWB앵커에서 측정된 거리 정보 데이터가 누적되면, 3개 이상의 상기 거리 정보 데이터와 상기 UWB앵커의 위치를 기반으로 상기 UWB태그의 측위를 산출할 수 있다.
또한, 상기 관리서버는, 상기 UWB앵커와 네트워크로 데이터 통신하는 통신부; 상기 UWB태그의 측위를 산출하는 제어부; 및 데이터를 기록하는 데이터베이스;를 포함하고, 상기 데이터베이스에는, 각 세트에 포함되는 복수의 상기 UWB앵커에 대한 정보 및, 상기 UWB앵커의 고유 식별정보와 위치정보가 하나의 데이터셋으로 기록될 수 있다.
또한, 상기 관리서버는, 사용자단말에서 가시화되는 정보를 제공하는 모니터링부를 더 포함하고, 상기 모니터링부는, 가시화되는 맵 데이터에서 상기 UWB태그의 측위가 표시되도록 상기 사용자단말에 제공할 수 있다.
상술한 구성에 의한 본 발명에 따른 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템은, 기존 TDoA 방식보다 정밀도가 향상되면서 ToA 방식의 문제점인 과도한 배터리 소모 및 전파 충돌 등의 문제를 해결함에 따라, 보다 정밀한 UWB태그 단말을 장기간 사용할 수 있어 효율적인 측위 측정이 가능한 장점이 있다.
아울러 본 발명에 따른 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템은, UWB를 활용하여 실내 측위를 함에 따라
아울러 본 발명에 따른 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템은, 위와 같은 장점에 의해 작업로봇 자율주행, 시설물 모니터링 등 여러 분야에서 활용이 가능하여 다양한 산업에서 보다 효율적인 작업이 가능해지는 효과로 이어질 수 있다.
도 1은 UWB를 이용한 TWR 방식의 측위 방법을 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 제1UWB앵커와 UWB태그가 통신하는 것을 도시한 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 제1UWB앵커와 UWB태그의 통신과정을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 제2UWB앵커와 UWB태그가 통신하는 것을 도시한 구성도.
도 6은 본 발명에 따른 제1UWB앵커와 UWB태그의 통신과정을 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 제3UWB앵커와 UWB태그가 통신하는 것을 도시한 구성도.
도 8은 본 발명에 따른 제3UWB앵커와 UWB태그의 통신과정을 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 다수의 세트로 분할된 UWB앵커를 도시한 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템의 구성도.
도 10은 본 발명에 따른 다수의 UWB태그를 포함하는 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템의 구성도.
도 11은 본 발명에 따른 데이터 프레임을 도시한 도면.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이때 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
도 2는 본 발명에 따른 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템에 관한 것으로, 도 2는 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템의 구성도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템(10)은, UWB태그(100), UWB앵커(200) 및 관리서버(300)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때 상기 UWB태그(100)는 UWB(Ultra-Wide Band) 신호를 송수신하도록 구성될 수 있다. 여기서 상기 UWB는 저전력 광대역 통신으로 IEEE 802.15.4a 의 표준에 따른 기술일 수 있다. 상기 IEEE 802.15.4a는 CSS(Chirp Spread Spectrum)와 IR(UWB)를 포함한 표준으로 CSS를 위한 2.45GHz대역의 주파수 대역과 UWB를 위한 3.1GHz 내지 10.6GHz대역 및 250MHz 내지 750MHz대역의 주파수 대역을 포함하고 있다.
상기 UWB태그(100)는 UWB 신호의 송신과 수신 기능을 모두 포함할 수 있으며, 상기 UWB앵커(200) 또한 UWB 신호의 송신 및 수신 기능을 모두 포함할 수 있다. 이에 따라 상기 UWB태그(100)와 UWB앵커(200)는 서로 UWB 프로토콜 통신함에 따라 TWR(Tow Way Ranging) 방법을 통해 상기 UWB태그(100)의 위치를 측위할 수 있도록 구현될 수 있다.
상기 UWB앵커(200) 및 관리서버(300)는 서로 유무선 네트워크(Network)를 통해 통신할 수 있도록 구성될 수 있다. 이때 상기 네트워크는 각각의 노드가 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 상기 네트워크의 예로 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 네트워크, LTE(Long Term Evolution) 네트워크, WIMAX(World Interoperability for Microwave Access) 네트워크, 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), 블루투스(Bluetooth) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다. 그리고 상기 관리서버(300)는 고정형 단말기인 데스크 탑 PC, 노트북 컴퓨터(laptop computer), 울트라북(ultrabook) 등으로 구현되거나 서버에 디스플레이가 장착된 형태로 구현될 수 있음과 더불어, 디지털방송용 단말기, 휴대폰, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 태블릿 PC(tablet PC), 웨어러블 디바이스(wearable device) 등 다양한 형태의 이동형 단말로 구현될 수도 있다.
본 발명에 따른 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템(10)은, 복수의 UWB앵커(200)를 포함할 수 있으며, 복수의 상기 UWB앵커(200)는 적어도 3개 이상의 상기 UWB앵커(200)를 포함할 수 있다. 그리고 복수의 상기 UWB앵커(200)는 서로 소정거리 이격되어 위치가 고정되어 상기 관리서버(300)에서 기록하고 있거나, 상기 UWB앵커(200)의 위치가 가변된 경우에는 변경된 위치를 상기 관리서버(300)에서 파악할 수 있도록 구성될 수 있다. 아울러 복수의 상기 UWB앵커(200)는 하나의 UWB앵커(200)만이 활성화될 수 있도록 구현될 수 있으며, 여기서 활성화는 상기 UWB태그(100)의 신호가 도달될 시에 응답하는 것을 기준으로 할 수 있다. 즉, 상기 UWB앵커(200)에 상기 UWB태그(100)의 신호가 도달될 시에, 상기 UWB앵커(200)가 응답하는 설정이면 활성화로, 응답하지 않는 설정이면 비활성화로 정의할 수 있다.
복수의 상기 UWB앵커(200)는 서로 토큰링(Token ring) 방식으로 서로 토큰 데이터를 주고 받을 수 있으며, 토큰 데이터의 송수신은 상술한 UWB 또는 네크워크를 통해 구성되거나 별개의 데이터 전달 방식을 활용할 수도 있다. 복수의 상기 UWB앵커(200) 중 하나의 UWB앵커(200)가 활성화된 상태에서 기 설정된 응답횟수에 도달하거나 기 설정된 토큰(T)을 보유하고 있는 소정시간이 경과하면 다른 하나의 UWB앵커(200)로 토큰(T)에 대한 데이터를 전달할 수 있다. 그리고 다른 상기 UWB앵커(200)가 토큰(T)에 대한 데이터를 전달받고 보유하고 있으면, 활성화상태가 되어 상기 UWB태그(100)로부터 전달된 UWB 신호에 응답할 수 있다. 여기서 복수의 상기 UWB앵커(200)는 서로 토큰(T)을 순환시켜서 순차적으로 활성화가 될 수 있도록 구현될 수 있다. 이때 상기 UWB앵커(200)가 상기 토큰(T)을 보유하는 소정시간은 토큰을 전달하는 전달시간 보다 길도록 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 아울러 상기 응답횟수와 소정시간은 서로 우선순위가 설정될 수 있으며, 상기 UWB앵커(200)가 기 설정된 응답횟수만큼의 메시지를 전송하면 소정시간이 경과되기 이전에 상기 토큰(T)을 전달하되, 소정시간 경과 전까지 응답횟수에 미달되면 소정시간이 된 시점에 상기 토큰(T)을 다른 하나의 상기 UWB앵커(200)로 전달할 수 있다. 이하, 후술되는 내용에서는 단일의 상기 UWB태그(100)가 3개의 상기 UWB앵커(200)와 UWB 통신하여 상기 UWB태그(100)의 측위를 산출하기 위한 상대거리를 측정하는 법에 대해서 설명한다.
도 3 내지 도 8은 본 발명에 따른 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템에 관한 것으로, 도 3은 제1UWB앵커와 UWB태그가 통신하는 것을 도시한 구성도를 도 4는 이의 통신과정을 도시한 도면을, 도 5는 제2UWB앵커와 UWB태그가 통신하는 것을 도시한 구성도를 도 6은 이의 통신과정을 도시한 도면을, 도 7은 제3UWB앵커와 UWB태그가 통신하는 것을 도시한 구성도를 도 8은 이의 통신과정을 도시한 도면을 각각 나타낸다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 3개의 상기 UWB앵커(200)는 제1UWB앵커(210), 제2UWB앵커(220) 및 제3UWB앵커(230)로 구분될 수 있다. 이때 상기 제1UWB앵커(210)는 제2UWB앵커(220)로 토큰을 전달하고, 상기 제2UWB앵커(220)는 제3UWB앵커(230)로 토큰을 전달하며, 상기 제3UWB앵커(230)는 제1UWB앵커(210)로 토큰을 전달하여 순환식 토큰링이 형성될 수 있다. 상기 UWB태그(100) 및 UWB앵커(200)는 이동형 노드 또는 고정형 노드로 형성될 수 있으며, 이하 상기 UWB태그(100)가 이동형 노드로 상기 UWB앵커(200)가 고정형 노드로 형성되는 것으로 가정하여 설명한다.
상기 UWB태그(100)는 일정간격으로 UWB 신호를 외부로 전송할 수 있으며, 폴(Poll) 메시지에 관련된 폴 데이터(DP)를 전송할 수 있다. 그리고 상기 제1UWB앵커(210)가 토큰(T)을 보유하고 있는 경우에 상기 폴 데이터(DP)가 수신되면, 상기 제1UWB앵커(210)는 응답신호에 관한 응답 데이터(DR)를 외부로 전송할 수 있으며 상기 응답 데이터(DR)가 상기 UWB태그(100)에서 수신될 수 있다. 그러면 상기 UWB태그(100)에서는 상기 폴 데이터(DP)를 전송한 시간인 TSP와 상기 응답 데이터(DR)가 수신된 시간인 TRR 및 상기 UWB태그(100)의 고유 식별정보인 태그 ID(Identification)를 최종 데이터(DF)에 포함시켜 전송할 수 있다. 아울러 상기 고유 식별정보는 시리얼 정보(serial) 등 각 장치들을 식별할 수 있는 여러 형태의 데이터일 수 있다.
상기 최종 데이터(DF)에는 최종 데이터(DF)의 전송시간인 TSF가 포함될 수 있다. 그리고 상기 제1UWB앵커(210)는 상기 최종 데이터(DF)에 포함된 데이터들과 함께 폴 데이터(DP)의 수신시간인 TRP와 응답 데이터(DR)의 송신시간인 TSR 및 상기 최종 데이터(DF)의 수신시간인 TRF를 내장하고 있으므로, TWR(Two Way Ranging) 방법을 통해 상호 거리 데이터를 산출할 수 있다. 혹은 최종 데이터(DF), TRP, TSR, TRF 및 상기 제1UWB앵커(210)의 고유 식별정보인 앵커 ID에 대한 로우 데이터를 네트워크를 통해 상기 관리서버(300)로 전송하도록 구성될 수도 있다. 여기서 상기 TWR 방법은 ToA(Time of Arrival)에서 OWR(One Way Ranging)과 구분되는 방법으로, 상기 UWB태그(100) 및 제1UWB앵커(210)가 서로 동기화되어 활용될 수도 있다. 그리고 비동기된 경우에는 상기 UWB태그(100) 및 제1UWB앵커(210) 간의 시간차와, 상기 UWB태그(100) 및 제1UWB앵커(210) 간의 전송 지연을 클록 오프셋에 합산하여 산출될 수 있다. 이때 상기 UWB태그(100) 및 제1UWB앵커(210)는 반 이중(Half-Duplex) 패킷 교환을 가지고 시간 다중 통신(Time-Multiplex)이 될 수도 있으며, 상기 폴 데이터(DP)에 상기 UWB태그(100)의 동기 시간정보를 포함한 패킷이 포함되어 상기 제1UWB앵커(210)가 자신과의 동기를 맞추어 기 설정된 시간지연을 통해 응답 데이터(DR)를 발송할 수 있다. 그리고 응답 수신을 통해 상기 UWB태그(100)의 Round-Trip ToF(Time of Flight) 정보를 결정함에 따라, 왕복 ToF를 산출하여 UWB 전파 속도와의 곱 연산을 통해 상호 거리 정보 데이터가 산출되어 생성될 수 있다. 상기 로우 데이터 혹은 산출된 상호 거리 정보 데이터들은 데이터 프레임(Data Frame)의 리포트(Report) 형태로 상기 관리서버(300)로 전송될 수 있다.
상기 제1UWB앵커(210)는 토큰(T)을 보유한 시간이 소정시간을 경과하거나, 상기 응답 데이터(DP)를 발송한 횟수가 기 설정된 응답횟수에 도달한 경우, 토큰(T)을 상기 제2UWB앵커(220)로 전달하도록 제1토큰 데이터(DT1)를 전송할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 제2UWB앵커(220)가 토큰(T)을 보유하고 있는 경우에 상기 UWB태그(100)의 폴 데이터(DP)가 수신되면, 상기 제2UWB앵커(220)는 응답신호에 관한 응답 데이터(DR)를 외부로 전송할 수 있으며 상기 응답 데이터(DR)가 상기 UWB태그(100)에서 수신될 수 있다. 그러면 상기 UWB태그(100)에서는 상기 폴 데이터(DP)를 전송한 시간인 TSP와 상기 응답 데이터(DR)가 수신된 시간인 TRR 및 상기 UWB태그(100)의 고유 식별정보인 태그 ID(Identification)를 최종 데이터(DF)에 포함시켜 전송할 수 있다.
상기 최종 데이터(DF)에는 최종 데이터(DF)의 전송시간인 TSF가 포함될 수 있다. 그리고 상기 제2UWB앵커(220)는 상기 최종 데이터(DF)에 포함된 데이터들과 함께 폴 데이터(DP)의 수신시간인 TRP와 응답 데이터(DR)의 송신시간인 TSR 및 상기 최종 데이터(DF)의 수신시간인 TRF를 내장하고 있으므로, TWR(Two Way Ranging) 방법을 통해 상호 거리 데이터를 산출할 수 있다. 혹은 최종 데이터(DF), TRP, TSR, TRF 및 상기 제2UWB앵커(220)의 고유 식별정보인 앵커 ID에 대한 로우 데이터를 네트워크를 통해 상기 관리서버(300)로 전송하도록 구성될 수도 있다. 여기서 상기 TWR 방법은 ToA(Time of Arrival)에서 OWR(One Way Ranging)과 구분되는 방법으로, 상기 UWB태그(100) 및 제2UWB앵커(220)가 서로 동기화되어 활용될 수도 있다. 그리고 비동기된 경우에는 상기 UWB태그(100) 및 제2UWB앵커(220) 간의 시간차와, 상기 UWB태그(100) 및 제2UWB앵커(220) 간의 전송 지연을 클록 오프셋에 합산하여 산출될 수 있다. 이때 상기 UWB태그(100) 및 제2WB앵커(220)는 반 이중(Half-Duplex) 패킷 교환을 가지고 시간 다중 통신(Time-Multiplex)이 될 수도 있으며, 상기 폴 데이터(DP)에 상기 UWB태그(100)의 동기 시간정보를 포함한 패킷이 포함되어 상기 제2UWB앵커(220)가 자신과의 동기를 맞추어 기 설정된 시간지연을 통해 응답 데이터(DR)를 발송할 수 있다. 그리고 응답 수신을 통해 상기 UWB태그(100)의 Round-Trip ToF(Time of Flight) 정보를 결정함에 따라, 왕복 ToF를 산출하여 UWB 전파 속도와의 곱 연산을 통해 상호 거리 정보 데이터가 산출되어 생성될 수 있다. 상기 로우 데이터 혹은 산출된 상호 거리 정보 데이터들은 데이터 프레임(Data Frame)의 리포트(Report) 형태로 상기 관리서버(300)로 전송될 수 있다.
상기 제2UWB앵커(220)는 토큰(T)을 보유한 시간이 소정시간을 경과하거나, 상기 응답 데이터(DP)를 발송한 횟수가 기 설정된 응답횟수에 도달한 경우, 토큰(T)을 상기 제3UWB앵커(230)로 전달하도록 제2토큰 데이터(DT2)를 전송할 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 제3UWB앵커(230)가 토큰(T)을 보유하고 있는 경우에 상기 UWB태그(100)의 폴 데이터(DP)가 수신되면, 상기 제3UWB앵커(230)는 응답신호에 관한 응답 데이터(DR)를 외부로 전송할 수 있으며 상기 응답 데이터(DR)가 상기 UWB태그(100)에서 수신될 수 있다. 그러면 상기 UWB태그(100)에서는 상기 폴 데이터(DP)를 전송한 시간인 TSP와 상기 응답 데이터(DR)가 수신된 시간인 TRR 및 상기 UWB태그(100)의 고유 식별정보인 태그 ID(Identification)를 최종 데이터(DF)에 포함시켜 전송할 수 있다.
상기 최종 데이터(DF)에는 최종 데이터(DF)의 전송시간인 TSF가 포함될 수 있다. 그리고 상기 제3UWB앵커(230)는 상기 최종 데이터(DF)에 포함된 데이터들과 함께 폴 데이터(DP)의 수신시간인 TRP와 응답 데이터(DR)의 송신시간인 TSR 및 상기 최종 데이터(DF)의 수신시간인 TRF를 내장하고 있으므로, TWR(Two Way Ranging) 방법을 통해 상호 거리 데이터를 산출할 수 있다. 혹은 최종 데이터(DF), TRP, TSR, TRF 및 상기 제3UWB앵커(230)의 고유 식별정보인 앵커 ID에 대한 로우 데이터를 네트워크를 통해 상기 관리서버(300)로 전송하도록 구성될 수도 있다. 여기서 상기 TWR 방법은 ToA(Time of Arrival)에서 OWR(One Way Ranging)과 구분되는 방법으로, 상기 UWB태그(100) 및 제3UWB앵커(230)가 서로 동기화되어 활용될 수도 있다. 그리고 비동기된 경우에는 상기 UWB태그(100) 및 제3UWB앵커(230) 간의 시간차와, 상기 UWB태그(100) 및 제3UWB앵커(230) 간의 전송 지연을 클록 오프셋에 합산하여 산출될 수 있다. 이때 상기 UWB태그(100) 및 제3WB앵커(230)는 반 이중(Half-Duplex) 패킷 교환을 가지고 시간 다중 통신(Time-Multiplex)이 될 수도 있으며, 상기 폴 데이터(DP)에 상기 UWB태그(100)의 동기 시간정보를 포함한 패킷이 포함되어 상기 제3UWB앵커(230)가 자신과의 동기를 맞추어 기 설정된 시간지연을 통해 응답 데이터(DR)를 발송할 수 있다. 그리고 응답 수신을 통해 상기 UWB태그(100)의 Round-Trip ToF(Time of Flight) 정보를 결정함에 따라, 왕복 ToF를 산출하여 UWB 전파 속도와의 곱 연산을 통해 상호 거리 정보 데이터가 산출되어 생성될 수 있다. 상기 로우 데이터 혹은 산출된 상호 거리 정보 데이터들은 데이터 프레임(Data Frame)의 리포트(Report) 형태로 상기 관리서버(300)로 전송될 수 있다.
상기 제3UWB앵커(230)는 토큰(T)을 보유한 시간이 소정시간을 경과하거나, 상기 응답 데이터(DP)를 발송한 횟수가 기 설정된 응답횟수에 도달한 경우, 상기 토큰(T)을 상기 제1UWB앵커(210)로 전달하여 순환되는 토큰링이 형성되도록 제3토큰 데이터(DT3)를 전송할 수 있다. 아울러 본 발명에 따른 본 발명에 따른 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템(10)은, 각 노드들 사이에서 중계할 수 있도록 토큰(T)를 교환할 수 있는 게이트웨이를 더 포함하여 구현될 수도 있다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템에 관한 것으로, 도 9는 다수의 세트로 분할된 UWB앵커를 도시한 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템의 구성도를, 도 10은 다수의 UWB태그를 포함하는 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템의 구성도를 각각 나타낸다.
도 9를 참조하면, 상기 관리서버(300)는 복수의 상기 UWB앵커(200)를 적어도 2개의 세트로 분할하되, 1개의 세트에는 적어도 3개의 상기 UWB앵커(200)가 포함되며, 동일한 세트에 포함된 복수의 상기 UWB앵커(200)는, 하나의 상기 UWB앵커(200)가 활성화되면 다른 상기 UWB앵커(200)들이 비활성화되되, 상기 UWB앵커(200)가 서로 순차적으로 활성화될 수 있다. 보다 명확히는 복수의 UWB앵커(200)가 복수의 세트로 분할될 수 있으며, 각 세트에는 3개 이상의 상기 UWB앵커(200)가 배치될 수 있다. 그리고 각 세트의 3개 이상의 상기 UWB앵커(200)는 일부의 UWB앵커(200)가 활성화될 수 있으며, 일 예로 하나의 UWB앵커(200)가 활성화되는 형태로 토큰링을 형성할 수 있다. 혹은 둘 이상의 UWB앵커(200)가 활성화될 수도 있으며 본 발명은 하나의 세트에 배치된 UWB앵커(200)의 전체 수보다 활성화된 UWB앵커(200)의 수가 적도록 구성되는 것이 바람직할 수 있다. 이에 UWB앵커(200)가 전송하는 전파에 의한 상호 간섭을 최소화할 수 있으며, 각 장치들의 배터리가 보다 효율적으로 관리될 수 있다. 각 세트에 구성되는 UWB앵커(200)들은 서로 변경될 수 있으며, 일 예로 세트 1(Set 1)에 포함된 하나의 UWB앵커(200)가 상기 관리서버(300)의 설정에 의해 세트 2(Set 2)에 속하도록 재편성될 수도 있다. 아울러 각 세트의 1사이클 회전 후에 상기 UWB앵커(200)에서 생성된 거리 정보 데이터 혹은 원본 데이터가 상기 관리서버(300)로 전송될 수도 있다.
상기 관리서버(300)는 상기 UWB앵커(200)와 네트워크로 데이터 통신하는 통신부(310), 상기 UWB태그(100)의 측위를 산출하는 제어모듈(320) 및 데이터를 기록하는 데이터베이스(330)를 포함하고, 사용자단말(20)에서 가시화되는 정보를 제공하는 모니터링부(340)를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 UWB태그(100)도 상기 통신부(310)와 네트워크를 통해 통신할 수 있는 기능이 부가될 수도 있으며, 상기 UWB태그(100)가 탑재된 장비에 네트워크 통신을 위한 모듈이 포함되거나 상기 UWB태그(100)가 네트워크 통신 기능이 포함된 제어모듈을 포함할 수도 있다.
상기 제어부는(320)는 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세스(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
상기 데이터베이스(330)는 DBMS 등을 통해 데이터가 입출력되고 기록될 수 있다. 이때 상기 데이터베이스(330)는 상기 UWB태그(100)의 고유 식별정보인 태그 ID, 상기 UWB앵커(200)의 고유 식별정보인 앵커 ID, 상기 UWB앵커(200)가 설치된 기준위치, 상기 기준위치를 결정하는 맵 데이터 등이 기록될 수 있으며, 상기 사용자단말(20)의 접근권한 등을 기록 관리 할 수 있다. 여기서 복수의 상기 UWB앵커(200)는 세트 단위로 데이터셋이 분류되어 기록 및 관리될 수 있으며, 분할된 각 세트들은 고유한 세트 정보를 가질 수 있다. 그리고 상기 제어부(320)는 상기 데이터베이스(330)의 각 세트를 생성하거나, 수정하거나 삭제할 수 있으며, 상기 세트의 연관 데이터로 각 세트로 분류되는 상기 UWB앵커(200)의 앵커 ID와 기준위치 등을 연관데이터로 기록 및 보존할 수 있다. 아울러 각 세트에 따라 분류되는 정보들은 설치된 상기 UWB앵커(200)를 제어하는 시스템으로 전파되어, 상기 UWB(200)들의 토큰링을 가변할 수 있다.
상기 모니터링부(340)는 상기 데이터베이스(330)의 맵 데이터에서 상기 UWB태그(100)의 측위가 표시되도록 제공할 수 있다. 즉, 상기 모니터링부(340)는 상기 제어부(320)에서 산출된 상기 UWB태그(100)의 측위 좌표 결과를 원격지에 위치한 사용자가 모니터링 가능하도록 제공할 수 있으며, Restful API 등을 제공하여 외부 시스템과의 데이터 교환이 가능할 수도 있다. 상기 제어부(320)는 상기 통신부(310)를 통해 수신된 각 UWB앵커(200)들의 거리 정보 데이터를 통해 상기 UWB태그(100)의 위치를 산출할 수 있으며, 다수의 하나의 세트에 배치된 3개 이상의 UWB앵커(200)에서 거리 정보 데이터가 수신되면 3개 이상의 거리 정보 데이터와 상술한 UWB앵커(200)들의 기준위치 데이터를 통해 상기 UWB태그(100)의 측위를 산출할 수 있다. 그리고 상기 모니터링부(340)는 상기 UWB앵커(200)들의 기준위치 좌표를 기반으로 동적으로 생성된 지도를 출력할 수 있으며, 이 지도에 각 상기 UWB태그(100)의 지점을 마킹할 수 있다. 그리고 각 상기 UWB태그(100)의 최신 지점을 표기하거나 설정에 따라 일정 시간 내 행적을 실선 또는 점선으로 표시할 수도 있다. 상기 제어부(320)에서 세트의 정보가 변경된 경우에는, 즉각 업데이트된 정보를 기반으로 계산을 수행하며, 업데이트 이전에 수집된 데이터 중, 해당 세트로부터 제외된 UWB앵커(200)가 포함된 경우에는 제외하여 수행할 수 있다. 즉, 세트의 재편성 이후에, 이전 하나의 세트에 포함된 하나의 UWB앵커(200)가 다른 세트로 이전된 경우, 하나의 세트를 중심으로 상기 UWB태그(100)의 측위를 산출하는 과정에서 상기 하나의 UWB앵커(200)의 정보는 제외하여 수행할 수 있다. 아울러 상기 모니터링부(340)는 상기 데이터베이스(330)에 기록된 특정 세트의 특정 UWB태그(100)의 가장 마지막 측위 정보를 표현할 수 있다.
상기 데이터베이스(330)는 각 UWB태그(100)를 기준으로 데이터를 취합하여 측정 기록을 최신화 및 메모리에 보존할 수도 있다. 그리고 보존 데이터는 해당 UWB태그(100)에 대한 UWB앵커(200)의 거리 정보 데이터와, 측정을 시도한 UWB앵커(200)의 고유 식별정보가 포함되며, 최소 3개 이상의 기록이 누적될 때 좌표 계산 과정으로 판단하여 산출할 수 있다. 여기서 좌표 계산은 계산을 위한 필요 정보가 사전에 정의된 계산 대기열 선입선출 큐에 입력될 수 있으며, 해당 큐는 쓰레드 풀에서 관리될 수 있다. 이때 상기 쓰레드 풀에는 작업 쓰레드와 작업 분배용 쓰레드가 포함되며, 각 쓰레드는 서버의 유휴 CPU 자원에 맞춰 능동적 최대 개수로 동작하거나, 다른 서비스가 함께 동작하는 등의 기타 작업이 있는 경우에는 사용자가 혹은 관리자가 임의로 수를 지정하여 쓰레드를 제한할 수도 있다. 아울러 계산 대기열 큐에 추가되는 정보는 좌표 계산 대상의 신속성 여부에 따라 작업 단위의 업데이트 시에 수치가 반영될 수도 있고, 포인터 정보를 통해 계산 시점에서의 최신 데이터가 계산에 사용될 수도 있다. 여기서 포인터 정보를 통한 측위 계산 시에, 앞서 요청한 계산이 끝나지 않은 경우 해당 UWB태그(100)는 대기열에 포함될 수 있다. 또한 상기 작업 분배 쓰레드는 각 작업 쓰레드가 유휴 상태에 도달했을 때, 계산 대기열 큐로부터 작업을 분배할 수 있다. 이때 작업을 위한 정보를 분배받은 쓰레드는 즉시 좌표 계산을 수행할 수 있으며, 계산된 좌표는 즉각 상기 데이터베이스(330)에 업데이트 후, 작업 쓰레드는 다음작업을 요청할 수 있다. 그리고 본 발명에 따른 관리서버(300)는 다수의 서버로 구현되어 작업을 분산 수행할 수 있으며, 하나의 데이터베이스(330)를 공유하거나 각각의 데이터베이스(330)를 통해 기록 관리 될 수도 있다.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템(10)은, 다수의 UWB앵커(200) 간 무선 주파수 트래픽 제어를 위한 주파수 점유 우선권이라는 개념을 도입할 수 있으며, 이와 같은 주파수 점유 우선권을 상기 토큰(T)으로 정의할 수 있다. 그리고 상기 토큰(T)은 각 앵커(200)들 사이에서만 주고 받을 수 있는 정보로 구현될 수도 있다. 이처럼 상기 UWB태그(100)와의 메시지 교환은 토큰(T)을 가지고 있는 UWB앵커(200)만 할 수 있어 무선 주파수 트래픽 충돌을 방지하고 UWB앵커(200) 및 UWB태그(10) 간의 N:N통신이 가능한 장점이 있다. 그리고 거리 측정 정보를 획득하기 위해 토큰(T)을 어떤 순서대로 전달할 것인지 상기 관리서버(300)에서 기 설정하여 무선 주파수 트래픽을 제어하고 어느 위치에 있는 UWB앵커(200)에서 어떤 정보가 들어왔는지 용이하게 파악 가능한 장점이 있다. 아울러 상기 UWB앵커(200) 및 UWB태그(100) 간 교환 정보는 UWB 클럭 정보를 기반으로 한 고유 시간 값을 교환하여, 사전에 입력되거나 상기 관리서버(300)로부터 전송받은 제어정보를 통해 1 사이클 내 측위 횟수와 범위를 지정할 수 있으며, 이 정보를 기반으로 저지연 시분할 통신을 수행하여 대기 중 전파 대기 시간을 최소화할 수 있다. 그리고 서로 간의 통신 시간차와 대기 중 전파속도를 기반으로 상호간 거리를 측정할 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템에 관한 것으로, 도 11은 데이터 프레임을 도시한 도면을 나타낸다.
도 11을 참조하면, 상술한 바와 같이 상기 UWB앵커(200)는 상기 관리서버(300)로 측정데이터 데이터 프레임(Data Frame)을 전송할 수 있으며, 상기 데이터 프레임은 적어도 하나의 바이트(byte)로 이루어진, 상기 UWB앵커(200)의 고유 식별정보인 앵커 ID, 상기 UWB태그(100)의 고유 식별정보인 태그 ID 및, 상기 거리 정보 데이터를 포함할 수 있다. 이때 상기 데이터 프레임은 데이터를 구분을 위해 STX와 ETX를 통해 데이터를 구분할 수 있으며, 상기 앵커 ID, 태그 ID, 거리 정보 데이터들 사이에 구분자를 두어 데이터의 식별력을 높이도록 구현될 수 있다. 일 예로 상기 앵커 ID가 3바이트, 태그 ID가 3바이트 및 상기 거리 측정 데이터가 6바이트 이상으로 구현될 수 있으며, 측정 대상인 UWB태그(100)가 늘어나면 데이터의 총 길이가 증가될 수도 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실내측위를 이용한 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템에 대하여 설명하였지만, UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템을 구현하기 위한 프로그램이 저장된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체 및 실내관리 자동화 방법을 구현하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 프로그램 역시 구현 가능함은 물론이다.
즉, 상술한 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템은 이를 구현하기 위한 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현됨으로써, 컴퓨터를 통해 판독될 수 있는 기록매체에 포함되어 제공될 수도 있음을 당업자들이 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 다시 말해, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리, USB 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 일 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술되는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10 : UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템
20 : 사용자단말
100 : UWB태그
200 : UWB앵커
210 : 제1UWB앵커
220 : 제2UWB앵커
230 : 제3UWB앵커
300 : 관리서버
310 : 통신부
320 : 제어부
330 : 데이터베이스
340 : 모니터링부

Claims (10)

  1. UWB(Ultra-Wide Band) 신호를 송수신하는 UWB태그;
    상기 UWB태그와 UWB신호로 통신하는 복수의 UWB앵커; 및
    상기 UWB앵커와 네트워크로 연결된 관리서버;
    를 포함하고,
    3개 이상의 상기 UWB앵커가 서로 순차적으로 상기 UWB태그와 통신하여 TWR(Two Way Range) 방식으로 상호 거리 정보 데이터가 생성되고,
    상기 관리서버는 단일 UWB태그에 대한 3개 이상의 상기 UWB앵커에서 수신된 데이터 프레임(Data Frame) 정보를 기반으로 상기 UWB태그의 측위를 산출하는 것을 특징으로 하는 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 UWB태그는 폴(Poll) 메시지를 UWB를 통해 외부로 송신하고,
    복수의 상기 UWB앵커 중 활성화된 일부의 상기 UWB앵커가 수신된 상기 UWB태그의 폴 메시지에 대한 응답 메시지를 송신하되,
    상기 UWB태그는 상기 폴 메시지의 송신 시간과, 상기 응답 메시지의 수신시간 및 상기 UWB태그의 고유 식별정보인 태그 ID를 포함하는 최종 메시지를 상기 UWB앵커에 전송하는 것을 특징으로 하는 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 데이터 프레임은,
    적어도 하나의 바이트(byte)로 이루어진,
    상기 UWB앵커의 고유 식별정보인 앵커 ID, 상기 UWB태그의 고유 식별정보인 태그 ID 및, 상기 거리 정보 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 UWB태그의 고유 식별정보는 시리얼 정보를 포함하고,
    상기 UWB태그가 복수로 이루어져 서로 다른 시리얼 정보를 가지는 것을 특징으로 하는 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 관리서버는,
    복수의 상기 UWB앵커를 적어도 2개의 세트로 분할하되, 1개의 세트에는 적어도 3개의 상기 UWB앵커가 포함되며,
    동일한 세트에 포함된 복수의 상기 UWB앵커는,
    하나의 상기 UWB앵커가 활성화되면 다른 상기 UWB앵커들이 비활성화되되, 상기 UWB앵커가 서로 순차적으로 활성화되는 것을 특징으로 하는 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 관리서버는,
    동일한 세트에 포함된 복수의 상기 UWB앵커들의 활성화 상태가 순차적으로 변화될 수 있도록 순환되는 순서에 대한 토큰링(Token ring) 데이터를 각 상기 UWB앵커로 전송하되,
    동일한 세트 내에서 하나의 상기 UWB앵커가 다른 하나의 상기 UWB앵커로부터 토큰을 수신받으면 기 설정된 응답 메시지의 송신횟수만큼 활성화하고 또 다른 하나의 상기 UWB앵커로 토큰을 전송하는 것을 특징으로 하는 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    동일한 세트에 포함된 복수의 상기 UWB앵커는,
    하나의 상기 UWB앵커가 소정시간동안 응답 메시지의 송신횟수가 미달된 경우 또 다른 하나의 상기 UWB앵커로 토큰을 전송하는 것을 특징으로 하는 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 관리서버는,
    단일의 상기 UWB태그에 대하여,
    동일한 세트에 포함된 3개 이상의 상기 UWB앵커에서 측정된 거리 정보 데이터가 누적되면,
    3개 이상의 상기 거리 정보 데이터와 상기 UWB앵커의 위치를 기반으로 상기 UWB태그의 측위를 산출하는 것을 특징으로 하는 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 관리서버는,
    상기 UWB앵커와 네트워크로 데이터 통신하는 통신부;
    상기 UWB태그의 측위를 산출하는 제어부; 및
    데이터를 기록하는 데이터베이스;
    를 포함하고,
    상기 데이터베이스에는,
    각 세트에 포함되는 복수의 상기 UWB앵커에 대한 정보 및, 상기 UWB앵커의 고유 식별정보와 위치정보가 하나의 데이터셋으로 기록되는 것을 특징으로 하는 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 관리서버는,
    사용자단말에서 가시화되는 정보를 제공하는 모니터링부;
    를 더 포함하고,
    상기 모니터링부는,
    가시화되는 맵 데이터에서 상기 UWB태그의 측위가 표시되도록 제공하는 것을 특징으로 하는 UWB를 이용한 TWR 다중 태그 측위 시스템.
KR1020220142588A 2022-10-31 2022-10-31 Uwb를 이용한 twr 다중 태그 측위 시스템 KR20240061197A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101092209B1 (ko) 2009-05-18 2011-12-08 한국전기연구원 무선 동기를 이용한 ｉｒ-ｕｗｂ 무선 측위 방법 및 시스템
KR102353600B1 (ko) 2021-05-07 2022-01-19 호서대학교 산학협력단 초광대역 기반의 자동유도차량에 대한 실내 측위를 위한 시스템, 이를 위한 장치 및 이를 위한 방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101092209B1 (ko) 2009-05-18 2011-12-08 한국전기연구원 무선 동기를 이용한 ｉｒ-ｕｗｂ 무선 측위 방법 및 시스템
KR102353600B1 (ko) 2021-05-07 2022-01-19 호서대학교 산학협력단 초광대역 기반의 자동유도차량에 대한 실내 측위를 위한 시스템, 이를 위한 장치 및 이를 위한 방법

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