Virtual Modeling Framework Based on Real-world Measurement for Outdoor UWB Tag Localization

초록

본 연구는 실외 초광대역(Ultra-wideband, UWB) 측위 시스템의 정밀한 성능 평가를 위해 신호 특성을 정밀하게 재현하는 가상환경 모델링 프레임워크를 제안한다. 기존 가상 모델의 단순화된 경로 손실 가정과 기하학적 변수 고려의 한계를 해결하기 위해 두 가지 핵심 기능을 구축하였다. 첫째, 실측 기반 가우시안 통계 모델링을 통해 센서 간 거리와 안테나 높이에 따른 전파 특성을 반영한 가상 거리와 수신 신호 강도(Received signal strength, RSS)를 생성한다. 둘째, 다중 경로 전파 지연에 의한 데이터 수신 실패 메커니즘을 통합하여 동적 환경의 신호 저하 및 단절 현상을 정밀하게 재현한다. 정적 및 동적 실험 결과, 본 모델의 거리 오차 거동, 수신 실패 패턴, 측위 오차 발생 경향성이 실제 환경과 매우 유사함을 확인하였다. 본 연구는 실외 UWB 시스템의 측위 알고리즘 성능 평가 및 최적 앵커 배치 전략 수립을 위한 실효성 있는 가상 검증 플랫폼을 제공한다.

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