A Study on the 3D Location Estimation in 2.45GHz Band RTLS

2.45GHz 대역 RTLS에서 3차원 위치추정에 관한 연구

In this paper, we studied the location estimation algorithm of a spatial 3 dimension which extend the location estimation algorithm of a plane 2 dimension in 2.45GHz band RTLS(Real time location system). We used TDOA scheme which need not a time of transmission information of the tag and estimated 3 dimension coordinates. Also, estimated intersection of hyperbolic curve to X, Y coordinate of the tag at 2D coordinates searching area, $300m\times300m$ and LOS propagation environments. And, we estimated Z coordinate ultimately using X, Y coordinate. The location estimation algorithm of a spatial 3 dimension satisfies the RTLS specification requirement, 3m radius accuracy. From the result, we confirm that the location of tag which similar to actual coordinate in the case to an ideal received offset. However, we verified that the location of tag which escapes from a radius 3m within error range when received offset increased. Therefore, as the future work we are consider enhanced location accuracy of a spatial 3 dimension in RTLS system which using the decrease scheme of reader offset or the discriminate scheme of the estimation location.

본 논문에서는 2.45GHz대역 RTLS에서 2차원 평면 위치추정 알고리즘을 확장한 3차원 공간상의 위치추정 알고리즘을 연구하였으며, 태그의 송신시간 정보가 필요 없는 TDOA 기법을 이용하여 3차원 좌표를 추정하였다. 가로, 세로 300m의 탐색범위에서 시뮬레이터 구현을 통해 이차원 평면상의 쌍곡선 교점을 태그의 X, Y 좌표로 추정하였으며, 추정한 X, Y 좌표를 통해 Z 좌표를 최종적으로 추정하였다. RTLS 규격상 허용 오차 범위는 반경 3m 이내를 만족해야 하며, 실험결과 리더의 수신 옵셋이 이상적인 경우 태그의 3차원 위치는 실제 좌표와 근접함을 확인하였다. 수신옵셋이 32.76nsec 이내의 경우 옵셋의 차등적 증가시 RTLS 규격상의 반제 3m 이내의 오차범위를 벗어남을 확인하였다. 따라서 추후 연구를 통해 리더의 수신옵셋을 저감할 수 있는 기법이나 3차원 위치 추정시 적정 임계치 설정과 같은 판별 기법을 통해 위치 추정의 정확도를 향상시켜야 할 것으로 고려된다.