본 논문에서는 UWB 기반 상대 거리 측정치의 오차 특성을 활용하여, 협력 항법 시스템의 성능을 개선시키는 방법을 제안한다. 협력 항법 시스템은 보행자간 상대거리 측정치를 사용하기 때문에 이상적 인 상황에서는 오차를 줄일 수 있는 방법이다. 하지만, UWB 신호는 실내 환경에 영향을 많이 받고 NLoS 상황에서는 측정치의 오차가 크게 발생하여 오히려 위치 추정 성능을 저하시킬 수 있다. UWB 기 반 상대 거리 측정치는 LoS 상황에서는 매우 정확한 측정값을 제공하지만, NLoS 상황에서는 오차가 항상 양의 값으로 편향된다는 특성을 가지고 있다. 이러한 편향되는 오차 특성을 필터의 위치 오차 공분산에 반영할 필요가 있다. 본 논문에서는 위치 오차 공분산에 대해서 거리 측정치에 의한 제약 조건을 반영하는 방법을 제안한다. 추정 위치가 존재할 수 있는 분포를 제약함으로, NLoS 상황에서도 더 강인한 특성을 얻을 수 있다. 제안한 방법에 대하여 시뮬레이션을 통해 성능 및 유용성을 확인한다.

Cooperative Localization Considering NLoS Error Covariance of Relative Distance Measurement in UWB

Jae Hong Lee, Seong Yun Cho, Chan Gook Park*

In this paper, we propose a method to improve the performance of cooperative localization algorithm considering the error characteristics of UWB-based relative distance measurements. Since the cooperative localization algorithm uses the relative distance between pedestrians as a measurement, it is a method to reduce the estimation error in an ideal environment. However, since the UWB signal is affected by the indoor environment, in the NLoS situation, the error of the distance measurement increases, which may decrease the position estimation performance. The UWB-based relative distance measurement has the characteristic that the error is always biased to a positive value in the NLoS situation. This biased error characteristic needs to be reflected in the position error covariance of the filter. In this paper, we propose a method that reflects the constraint condition by the distance measurement for the position error covariance. By restricting the distribution in which the estimated position can exist, a more robust results can be obtained even in an NLoS situation. The performance and usefulness of the proposed method are verified through simulation.

Keywords: pedestrian indoor navigation, UWB, ranging constraint, cooperative localization

Speaker 이재홍 서울대학교