IR-UWB


Precise Indoor Location System

IR-UWB 전파 측위 시스템


IR-UWB (Impulse Radio Ultra-Wide-Band) 신호는 3~7GHz 주파수 대역에서 500MHz니GHz의 넓은 대역폭을 갖는 극히 짧은 임펄스 전파 신호이며, 시간분해능이 우수하여 실내 멀티 패스 환경에 강인하고 건물 벽과 같은 장애물에 대해 강한 투과력을 보유하고 있습니다.

IR-UWB 전파 측위 시스템은 멀티 패스 환경인 실내에서도 고정밀 측위가 가능하여 10cm 이내의 거리 정확도를 가지며,구축이 간편한 TWR(Two Way Ranging) 방식과 고속 측위가 가능한 OWR(One Way Ranging) 방식의 전파측위 기술을 사용할 수 있습니다.

IR-UWB 기술의 특징



㈜와이파이브에서는 OWR 방식과 TWR 방식의 IR-UWB 전파측위 솔루션을 보유하고 있으며, 태그, 앵커, 측위 서버를 포함한 전체 솔루션 및 개별 구성요소를 제공합니다.



㈜와이파이브의 IR-UWB 전파측위 시스템은 30cm이내의 위치 오차를 가지며,전파 도달거리는 30~150m까지 다양한 옵션을 제공합니다.



IR-UWB 전파측위 시스템은 데이터 통신 겸용으로 사용할 수 있으며, 110~850Kbps의 통신 속도를 지원합니다.



UWB  측위 시스템의 Multi-hop 무선화를 통해 유선 네트워크 설치가 필요 없어 유연한 무선 측위망 확장이 가능합니다.


One-Way Ranging 방식 RTLS(Real Time Location System)


  • OWR 방식의 전파 측위 시스템은 태그에서 전송한 단방향 신호를 다수의 앵커에서 수신하여 신호의 도달시간을 측정함으로써 거리를 계산하고 이를 이용하여 위치를 계산하는 시스템입니다.
  • 고정밀의 OWR 전파 측위를 위해서는 앵커 클럭 간의 시각 동기가 정밀하게 이루어져야 하며, (주)와이파이브에서는 유/무선 시각 동기기술을 자체 개발하였습니다.
  • (주)와이파이브에서 독자적으로 개발한 OWR 방식 전파 측위 시스템은 수백 개의 태그 노드의 위치를 파악할 수 있는 active RFID 방식의 RTLS이며, 최대 500nodes/sec의 고속 측위가 가능합니다.

Two-Way Ranging 방식 RTLS(Real Time Location System)


  • TWR 방식 전파측위 시스템은 태그와 앵커 사이에 주고 받는 신호의 왕복 시간을 측정하여 두 노드 사이의 거리를 파악하고 이를 다수의 앵커에 대해 수행한 후 거리정보를 취합하여 태그의 위치를 계산하는 시스템입니다.
  • TWR 방식은 앵커간의 시각 동기가 불필요하기 때문에 설치가 간편한 장점이 있는 반면, 태그가 여러 앵커들과 순차적으로 통신하여 거리를 구해야 하기 때문에 약 80 nodes/sec의 측위 속도를 제공합니다.
  • ㈜와이파이브는 넓은 측위 작업 공간을 갖는 응용 분야나 측위 인프라가 구축이 되어 있지 않은 환경의 응용분야에 대처하기 위하여 Multi-hop 무선 측위 기능과 Infra-less 무선 측위 기능을 탑재한 TWR 전파측위 시스템을 개발하였습니다.

 측위 방식에 따른 분류 

① 중앙 집중형 측위 시스템

  • UWB 측위 망이 비교적 넓게 분포되지 않고 Tag 개수가 비교적 적은 환경에 적합한 시스템

UWB 망 단독 사용 방식


측위 망 : UWB


데이터 통신 망 : UWB


측위 속도 : 36Hz(5hop 기준)


측위 정확도 : <0.2m (2D 기준), <0.3m (3D 기준)



데이터 통신 망 분리 방식


측위 망 : UWB


데이터 통신 망 : WiFi/Ethernet/LTE 등


측위 속도 : 71Hz(5hop 기준)


측위 정확도 : <0.2m (2D 기준), <0.3m (3D 기준)



② 분산형 측위 시스템

  • UWB 측위 망이 비교적 넓게 분포되고 Tag 개수가 비교적 많은 환경에 적합한 시스템

측위 망 : UWB


데이터 통신 망 : WiFi/Ethernet/LTE 등


측위 속도 : 400Hz


측위 정확도 : <0.2m (2D 기준), <0.3m (3D 기준)


 태그 용도에 따른 분류 

① 실시간 연속 위치 추적 시스템

  • 태그의 실시간 위치가 연속적으로 추적이 필요한 환경에 적합한 시스템

태그 형태 : UWB Tag


용도 : 실시간 추적용


응용분야 : 실시간 측위 (산업, 스포츠, 국방)



② RFID/바코드 융합형 자재관리 시스템

  • 태그의 실시간 위치 추적 보다는 장기보관 태그에 대한 위치 관리에 적합한 시스템

태그 형태 :

– 작업자 또는 운반장치: RFID/바코드 리더기 + UWB Tag
– 물류 또는 자재: RFID/바코드 Tag


용도 : 장기 보관 및 Tag 저가 공급


응용 분야 : 대규모 재고 관리(스마트 공장 및 물류 등)


관련 특허

1건의 관련 해외 특허등록

  • 2014년 6월 미국 특허등록
    Method and system for performing seamless localization(US 8,761,934)

8건의 관련 국내 특허등록

  • 2010년 8월 특허등록 순방향 링크 AOA를 이용한 위치 추정 장치 및 방법(0977246)
  • 2011년 12월 특허등록 무선 측위망에서 오차요소의 선보상을 통한 이동노드의 위치 추정 갱신 주기 단축 및 측위 정확도 향상 방법(1101987)
  • 2014년 7월 특허등록 위치 기반 서비스를 수행하는 네트워크에서의 위치 측위 시스템 및 방법(1420016)
  • 2015년 11월 특허등록 모바일 노드의 위치 측정 장치 및 방법(1570061) 
  • 2016년 3월 특허등록 인프라 없는 환경에서의 근거리 무선통신망 기반 협업 위치 측정 방법 및 시스템(1608976)
  • 2019년 7월 특허등록 FLAOA를 이용한 위치 추정 장치 및 방법(2006003)
  • 2019년 9월 특허등록 기압계와 FLAOA를 이용한 위치 추정 장치 및 방법(2020801)
  • 2019년 9월 특허등록 중력센서와 FLAOA를 이용한 위치 추정 장치 및 방법(2020806)
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스마트 공장 및 물류센터


  • 적용분야 : 이동 자산(지게차 등 이동체, 부품, 생산품/반제품), 작업자
  • 수집된 위치 정보와 연계된 생산 및 재고 관리 및 모니터링
  • 다양한 태그 옵션을 이용한 고속 위치 추적
  • RFID/바코드 융합형 자재 위치 추적 및 실내외 연속 위치 추적 기능 제공
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산업 현장


  • 적용분야 : 이동 자산(지게차, 크레인 등 이동체), 작업자
  • 이동체 및 작업자 간 충돌 방지, 위험 구역 관리 등 산업 안전 관리 모니터링
  • 실시간 연속 위치 추적을 위한 저지연 측위 기술 적용
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스포츠 매니지먼트


  • 적용분야 : 선수 훈련용 고정밀 고속 측위 시스템
  • 선수 훈련 상황 및 경기력 분석을 위한 궤적 모니터링
  • 유무선 네트워크 기반의 고속 측위 시스템 적용
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국방


  • 적용분야 : 병사용 실내·외 연속측위 시스템
  • GPS 재밍 상황 및 실내 작전 상황에서의 병사 위치 모니터링 및 통신 수행
  • Self Configuration 기능이 적용된 이동형 앵커 기반 TWR 멀티홉 측위 시스템