초록 ▼

□ 연구개요
UWB Radar 기반 위치추정은 무선통신을 이용한 측위방식 중 가장 정확도가 높은 방식으로 여러 분야에서 관심을 받고 있음. 현재 기술수준에서 약 10~30cm의 오차를 가지고 수십 Hz의 속도로 객체의 위치를 추정할 수 있는데 스마트 공장, 물류센터 등의 분야에서 요구되는 위치추정 정확도(10cm 미만)와 속도사양에는 다소 못 미치는 수준임. 본 과제에서는 스마트 공장, 물류센터 등에서 요구되는 위치추정의 정확도(10cm 미만) 및 속도사양(100Hz 이상)을 만족시키는 UWB radar 위치추정 기술개발을 최

□ 연구개요
UWB Radar 기반 위치추정은 무선통신을 이용한 측위방식 중 가장 정확도가 높은 방식으로 여러 분야에서 관심을 받고 있음. 현재 기술수준에서 약 10~30cm의 오차를 가지고 수십 Hz의 속도로 객체의 위치를 추정할 수 있는데 스마트 공장, 물류센터 등의 분야에서 요구되는 위치추정 정확도(10cm 미만)와 속도사양에는 다소 못 미치는 수준임. 본 과제에서는 스마트 공장, 물류센터 등에서 요구되는 위치추정의 정확도(10cm 미만) 및 속도사양(100Hz 이상)을 만족시키는 UWB radar 위치추정 기술개발을 최종목표로 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
○ TOA-TDOA를 융합한 하이브리드 위치추정 알고리즘 연구: 시뮬레이션 기반으로 TOA 및 TDOA 알고리즘 오차특성을 분석하였으며, 오차분석 결과를 기반으로 TOA기반 향상된 UWB 위치추정 방법을 제안하였음
○ UWB 위치 측정 데이터 수집 및 오차특성 분석: 자체제작한 UWB 센서모듈을 이용하여 한쌍의 UWB 센서 모듈의 거리측정 실험을 진행하였으며, 각 센서모듈의 거리오차의 평균 및 분산을 산출하여 UWB 센서의 오차특성을 분석하였음
○ UWB-IMU 센서융합 기술 연구: UWB-IMU 센서융합 기술 개발을 위한 센서융합모듈을 자체 개발하였으며 이를 이용하여 UWB-IMU 센서융합 기술을 제안하였음. 이동평균을 이용한 센서융합방법, 칼만필터를 이용한 센서융합 방법등에 대한 연구를 진행하였으며 각 방법의 성능을 시뮬레이션 및 실험을 통해 검증하였음
○ UWB 센서의 오차특성을 반영한 위치오차 보정방법 개발: UWB기반 위치추정의 오차특성을 분석하고 위치오차를 편향오차와 변동오차로 정의함. UWB 센서의 편향오차와 변동오차를 저감할 수 있는 방법을 제안하고 정적인 실험환경에서 제안하는 방법의 성능을 검증함
○ Extended Kalman Filter를 적용한 위치추정 성능향상 및 위치상실 회피기술 연구: EFK를 이용하여 UWB-IMU 센서융합 방법을 제안하였으며 제안하는 방법의 성능을 정적인 환경과 동적인 환경에서 실험을 통해 검증함

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
○ 실내·실외 자율주행 이동로봇의 원가절감: 본 과제의 연구를 통해 LiDAR에 비해 상대적으로 저가인 UWB radar를 이용하여 자율주행 로봇의 위치추정을 가능하게 한다면 향후 물류로봇 시장에서 가격 경쟁력을 갖추는데 크게 기여할 수 있을 것으로 기대됨
○ 실내 작업자 및 객체 위치추정에 활용: 스마트 공장의 작업자 및 각종 도구들의 위치정보 역시 시스템에 의해 관리되어야 하는데, 본 과제의 제안기술은 다수의 객체의 위치를 실시간으로 인식할 수 있도록 하여 스마트 공장의 작업자 및 asset의 위치추정에 효과적으로 활용될 수 있음
○ 자율주행 자동차의 차량간 통신수단으로 활용: UWB 네트워크 기술은 근거리에 있는 자율주행 자동차 사이에 위치정보를 주고 받을 수 있도록 하여 자율주행 자동차의 사고의 위험성을 낮추고 상용화 시기를 앞당기는데 기여할 수 있음

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 최종목표 ... 4
• 2) 세부목표 및 연구내용 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과 (연구개발결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 18
• 끝페이지 ... 29