KR102153652B1 - Method for surveying location of Ultra Wide Band in smart port - Google Patents
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Abstract
Description
본 명세서에 개시된 내용은 스마트 항만에서 물류 객체가 예를 들어, 사람 또는 차량, 물류가 실시간 이동될 시, 이러한 물류 객체로부터 측위를 함으로써 스마트 항만의 물류 객체에 대해 트래킹하는 방법에 관한 것이다.The content disclosed in the present specification relates to a method of tracking a logistics object of a smart port by positioning from such a logistics object when a logistics object, for example, a person, vehicle, or logistics is moved in real time in a smart port.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.Unless otherwise indicated herein, the content described in this section is not prior art to the claims of this application, and inclusion in this section is not admitted to be prior art.
일반적으로, 항만 터미널 내의 물류 이동은 RFID와 GPS를 통해 처리되고 있는데, RFID의 경우 특정 지점의 통과 여부만 감지할 수 있고 GPS의 경우 위치 정확도가 비교적 떨어지며 물류가 움직이지 않는 경우 위치가 위성 상태에 따라 변In general, the movement of logistics within a port terminal is handled through RFID and GPS. In the case of RFID, it can only detect whether a certain point has passed, and in the case of GPS, the location accuracy is relatively low. Change along
동되는 현상이 발생된다. 그래서, 실제 항만 운영사들의 경우 정확한 위치 측위 확보를 위해 노력하고 있으며, 화물 및 장비의 정확한 트래킹이 필요한 스마트 항만 구축에 많은 비용을 투입하고 있다.Movement phenomenon occurs. Therefore, in the case of actual port operators, they are striving to secure accurate positioning, and they are investing a lot of money in building a smart port that requires accurate tracking of cargo and equipment.
그리고, 스마트 항만과 관련하여 세계 주요 항만들은 시설의 자동화를 달성하고, 사물 인터넷 등을 통한 항만 지능화 및 해상물류 주체 간 연계 확대를 추진 중이며, 예를 들어 유럽은 항만/선박의 운영 최적화(대기시간 감소 등)을 모색 중이다.In addition, with regard to smart ports, major ports in the world are promoting automation of facilities, port intelligence through the Internet of Things, and expansion of links between maritime logistics entities.For example, in Europe, port/ship operation optimization (wait time Reduction, etc.).
부가적으로, 전술한 위치 측위 동향을 보다 구체적으로 설명하면 아래와 같다.Additionally, the above-described position positioning trend will be described in more detail as follows.
우선, 주목할 만한 점으로 UWB를 이용한 측위 기술은 태동 단계이며 실내 측위 대상에서 실외 측위대상으로 측정 대상이 바뀌는 추세이다. 최근까지 항만의 특성을 반영하여 실시간 트래킹을 하는 솔루션은 없다.First of all, it is noteworthy that the positioning technology using UWB is in its infancy, and the measurement object is changing from an indoor positioning object to an outdoor positioning object. Until recently, there is no solution for real-time tracking by reflecting the characteristics of the port.
○ 실외 측위 기술○ Outdoor positioning technology
- 실외 측위 기술로 GPS, SBAS1), LPWA2), RTK3) 기술 등이 있으며, GPS는 GPS 위성을 이용한 가장 일반적이면서도 대중적인 측위 기술이지만-Outdoor positioning technologies include GPS, SBAS1), LPWA2), and RTK3) technologies, and GPS is the most common and popular positioning technology using GPS satellites.
정확도가 상대적으로 떨어진다는 단점이 있다. 이러한 GPS를 보완하기 위해 SBAS, RTK 기술들이 개발/적용되고 있고, IoT 환경 확산에 따라 LPWA도 개발되어 상용화 서비스가 제공된다.The disadvantage is that the accuracy is relatively poor. SBAS and RTK technologies are being developed/applied to complement such GPS, and LPWA is also developed as the IoT environment spreads to provide commercialization services.
○ 실내 위치 측위 기술○ Indoor positioning technology
- 실내 위치 측위 기술로는 Wi-Fi, BLE Beacon, UWB, Geo-Magnetic4) 등의 기술이 있고, 최근 관성센서를 활용한 측위 기술도 개발되고 있으나 각 기술마다 정확도가 다르고 장단점이 있기 때문에 도입 목적과 용도에 따라 다양한 분야에 활-There are technologies such as Wi-Fi, BLE Beacon, UWB, Geo-Magnetic4) as indoor location positioning technology, and positioning technology using inertial sensors is also being developed recently, but each technology has different accuracy and advantages and disadvantages. It is active in various fields depending on the
용된다.Used.
○ 이 중에서, 특히 UWB를 이용한 항만 위치 측위 기술은 아직 적용되지 않고 있다.○ Among these, in particular, the port location technology using UWB has not yet been applied.
이러한 배경의 선행기술문헌은 관련 선행기술을 살펴볼 경우, 특허문헌으로부터 선행기술을 조사해서 관련 선행기술로서 직접적으로 관련된 국내선행기술이 검색되지 않고 참고할만한 아래의 특허문헌이 나올 정도일 뿐이다.When looking at the related prior art, the prior art document of this background is only about the extent to which the following patent documents that are worth referencing are not searched for the domestic prior art directly related as the related prior art by searching the prior art from the patent document.
(특허문헌 1) KR101042343 Y1(Patent Document 1) KR101042343 Y1
참고적으로, 이러한 특허문헌 1의 기술은 항만 내 운행 중인 차량의 위치 인식하는 기술에 있어, 기존의 GPS, RFID가 아닌 UWB 센서를 이용하여 항만내의 차량의 위치를 인식하는 정도이다.For reference, the technology of Patent Document 1 is a technology for recognizing the location of a vehicle running in a port, and is a degree of recognizing the location of a vehicle in a port using a UWB sensor rather than an existing GPS or RFID.
개시된 내용은, 스마트 항만에서 물류 객체가 실시간 이동될 시, 그의 물류 객체로부터 정밀한 UWB 위치 측위를 함으로써, 물류 정보에 대해 실시간 트래킹할 수 있도록 하는 스마트 항만에서의 UWB 위치 측위 방법을 제공하고자 한다.The disclosed content is to provide a UWB location positioning method in a smart port that enables real-time tracking of logistics information by performing precise UWB location positioning from the logistics object when a logistics object is moved in real time in a smart port.
실시예에 따른 스마트 항만에서의 UWB 위치 측위 방법은,UWB location positioning method in a smart port according to the embodiment,
스마트 항만에서 물류 객체가 이동될 시, 이러한 물류 객체에 부착된 UWB 태그로부터 무선으로 앵커별 레인지를 수신하여 수집한다.When a logistics object is moved in a smart port, the range for each anchor is wirelessly received from the UWB tag attached to the logistics object and collected.
그리고, 이렇게 앵커별 레인지가 수집될 시, 수집된 전체 앵커별 레인지 중에서 미리 설정된 개수를 선택함으로써 앵커 레인지 조합을 생성해서, 각 앵커 레인지 조합별로 추측 좌표를 산출하여 획득한다.And, when the ranges for each anchor are collected in this way, an anchor range combination is generated by selecting a preset number from among all the collected ranges for each anchor, and estimated coordinates are calculated for each combination of anchor ranges.
또한, 이렇게 추측 좌표가 산출될 경우, 산출된 추측 좌표와 앵커 위치와의 거리에서 측정된 레인지 값(절대값)을 빼서 나온 값의 평균 값으로서 각 앵커 레인지 조합별 오차 범위를 산출하고, 산출된 추측 좌표로부터는 각 앵커 레인지 조합별 추측 속도를 산출하여 각기 획득한다.In addition, when the estimated coordinates are calculated in this way, the error range for each combination of anchor ranges is calculated as the average value of the value obtained by subtracting the measured range value (absolute value) from the calculated estimated coordinate and the distance to the anchor position. From the guessed coordinates, a guessing speed for each combination of anchor ranges is calculated and obtained.
그리고 나서, 이러한 앵커 레인지 조합별 오차 범위와 추측 속도가 산출될 시, 산출된 앵커 레인지 조합별 오차 범위와 추측 속도로부터 미리 설정된 허용 오차 범위 내에서 최소 오차 범위를 가지고 추측 속도가 미리 설정된 허용 속도 내인 앵커 레인지 조합을 선택해서 선정한다.Then, when the error range and guess speed for each anchor range combination are calculated, the estimated speed is within the preset allowable speed with the minimum error range within the preset tolerance range from the calculated error range and guess speed for each anchor range combination. Select an anchor range combination.
그래서, 이렇게 앵커 레인지 조합이 선정될 시, 선정된 앵커 레인지 조합으로부터의 추측 좌표를 적용해서 스마트 항만에서 물류 객체의 위치를 실시간 트래킹하는 것을 특징으로 한다.Therefore, when the anchor range combination is selected in this way, the position of the logistics object in the smart port is tracked in real time by applying the guessed coordinates from the selected anchor range combination.
실시예들에 의하면, 실제 필드에서 무선 레인지 측정시 센서 가림 및 전파 반사 등으로 인하여 오차가 발생할 수 있기에 측정된 앵커 별 레인지 중 오측정된 레인지 값을 제외시키고 위치 측위를 함으로써, UWB 위치 추적 정밀도가 향상되어 기존 5m급에 비하여 1m급의 정확도의 UWB 측위를 한다.According to embodiments, when measuring a wireless range in an actual field, an error may occur due to sensor occlusion and radio wave reflection, so by excluding an incorrectly measured range value among the measured ranges for each anchor and positioning, UWB position tracking accuracy is improved. It is improved, and UWB positioning with accuracy of 1m class compared to the existing 5m class.
도 1은 일실시예에 따른 스마트 항만에서의 UWB 위치 측위 방법이 적용된 시스템의 구성을 전체적으로 도시한 도면
도 2는 일실시예에 따른 스마트 항만에서의 UWB 위치 측위 방법을 순서대로 도시한 플로우 차트1 is a diagram showing the overall configuration of a system to which a UWB location positioning method in a smart port according to an embodiment is applied
Figure 2 is a flow chart sequentially showing a UWB location positioning method in a smart port according to an embodiment
본 개시내용의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.Advantages and features of the present disclosure, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings.
그러나 본 개시내용은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 개시내용의 개시가 완전하도록 하고, 본 개시내용이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시내용은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.However, the present disclosure is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in a variety of different forms, and only the present embodiments are intended to complete the disclosure of the present disclosure, and are generally used in the technical field to which the present disclosure pertains. It is provided to fully inform those skilled in the art of the scope of the invention, and the present disclosure is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals refer to the same elements throughout the specification.
본 개시내용의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 개시내용의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing embodiments of the present disclosure, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present disclosure, a detailed description thereof will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in an embodiment of the present disclosure and may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.
도 1은 일실시예에 따른 스마트 항만에서의 UWB 위치 측위 방법이 적용된 시스템의 구성을 전체적으로 도시한 도면이다.1 is a diagram showing the overall configuration of a system to which a UWB location positioning method in a smart port according to an embodiment is applied.
도 1에 도시된 바와 같이, 일실시예의 시스템은 스마트 항만에서 이동되는 물류 객체에 부착된 태그(101)와, 이러한 태그(101)와 연동해서 위치 측위에 사용하기 위해 고정된 위치에 부착된 다수의 앵커(102-1, 102-2, ... )를 포함한다.As shown in Fig. 1, the system of one embodiment includes a
그리고, 또한 일실시예에 따른 시스템은 이러한 태그(101)와 다수의 앵커(102-1, 102-2, ... ) 간의 통신에 따라 태그(101)로부터 거리 정보가 전달될 시, UWB를 사용하여 스마트 항만에서의 물류 객체를 실시간 측위함으로써 트래킹하는 정보처리장치(103)를 포함한다.And, in addition, the system according to an embodiment, when the distance information is transmitted from the
상기 태그(101)는 스마트 항만에서 물류 객체의 실시간 트래킹시에 이동하며, 위치를 측위하고자 하는 사람/차량/물류에 부착되는 장치로서, UWB를 통해 다수의 앵커(102-1, 102-2, ...)와 무선 통신하여 거리를 측정한 후 측정된 거리 정보를 실시간 트래킹 정보처리장치(103)로 전달한다.The
상기 앵커(102-1, 102-2, ...)는 이러한 물류 객체의 실시간 트래킹시 위치 측위에, 구체적인 예로 삼각 측량에 사용하기 위해 고정된 위치에 부착하는 장치로서, 위치연산 알고리즘을 운영하기 위해 최소 3개 이상 설치한다.The anchor (102-1, 102-2, ...) is a device that attaches to a fixed location for real-time tracking of such a logistics object, for use in triangulation as a specific example, and operates a location calculation algorithm. Install at least 3 for this.
상기 정보처리장치(103)는 상기 태그(101)와 다수의 앵커(102-1, 102-2, ...) 간의 통신에 따라 태그(101)로부터 거리 정보가 전달될 시, UWB를 사용하여 스마트 항만에서의 물류 객체를 삼각측량 등에 의해 실시간으로 위치 측위함으로써, 실시간 트래킹하는 것이다. 구체적인 스마트 항만에서의 물류 객체에 대한 실시간 트래킹은 아래의 도 2를 참조하여 후술한다. The
도 2는 일실시예에 따른 스마트 항만에서의 UWB 위치 측위 방법을 순서대로 도시한 플로우 차트이다.2 is a flow chart sequentially showing a UWB location positioning method in a smart port according to an embodiment.
도 2에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 스마트 항만에서의 UWB 위치 측위 방법은 먼저 스마트 항만에서 물류 객체가 이동될 시, 상기 물류 객체에 부착된 UWB 태그로부터 무선으로 앵커별 레인지(Range)를 수신하여 수집한다.As shown in Figure 2, the UWB location positioning method in a smart port according to an embodiment first, when the logistics object is moved in the smart port, the range for each anchor wirelessly from the UWB tag attached to the logistics object. Receive and collect.
다음, 이렇게 앵커별 레인지가 수집될 시, 수집된 전체 앵커별 레인지 중에서 미리 설정된 개수를 선택함으로써, 앵커 레인지 조합을 생성한다.Next, when the ranges for each anchor are collected in this way, an anchor range combination is generated by selecting a preset number from among all the collected ranges for each anchor.
예를 들어, 그 미리 설정된 개수가 4개 일때, 첫번째 루프(Loop)에서 4개 선택 조합을 함으로써 {1234}를 생성하고(1개 리스트(수신 레인지 그대로 사용), 두번째 루프에서 3개 선택 조합을 함으로써, {123, 124, 134, 234} 4개 리스트를 생성한다(1개 제외, 아닌 경우 좌표 에러 처리)(S201 ~ S204).For example, when the preset number is 4, {1234} is created by performing 4 selection combinations in the first loop (1 list (using the receiving range as it is), and 3 selection combinations in the second loop). By doing so, {123, 124, 134, 234} four lists are generated (except for one, and coordinate error processing if not) (S201 to S204).
그리고 나서, 이러한 앵커 레인지 조합이 생성될 시, 생성된 각 앵커 레인지 조합별로 미리 설정된 위치 연산 포맷에 따라 추측 좌표를 산출하여 획득한다(S205).Then, when such an anchor range combination is generated, a guessed coordinate is calculated and obtained according to a preset position calculation format for each generated anchor range combination (S205).
예를 들어, 이러한 위치 연산 포맷은 최소자승법이고, 그 최소자승법은 각 앵커 위치별 레인지 오차가 최소가 되는 위치를 찾는 알고리즘이다.For example, this positional operation format is a least-squares method, and the least-squares method is an algorithm for finding a position where the range error for each anchor position is minimum.
다음, 이렇게 추측 좌표가 산출될 시, 산출된 추측 좌표와 앵커 위치와의 거리에서 측정된 레인지 값(절대값)을 빼서 나온 값의 평균 값으로서 각 앵커 레인지 조합별 오차 범위를 산출하여 획득한다(S206).Next, when the guessed coordinates are calculated in this way, the error range for each combination of anchor ranges is calculated and obtained as the average value of the value obtained by subtracting the measured range value (absolute value) from the calculated estimated coordinate and the distance to the anchor position ( S206).
그리고, 또한 이러한 추측 좌표가 산출될 시, 산출된 추측 좌표로부터 각 앵커 레인지 조합별 추측 속도를 산출하여 획득한다(S207 ~ S210).In addition, when such a guessed coordinate is calculated, a guessing speed for each combination of anchor ranges is calculated and obtained from the calculated guessed coordinates (S207 to S210).
구체적으로는, 식 1과 같이, 「[식 1] = 추측 좌표와 직전 좌표간의 거리차이 / 측정 시간과 직전 시간 차이」 산출하여 획득한다.Specifically, as in Equation 1, "[Equation 1] = distance difference between the estimated coordinate and the immediately preceding coordinate / the difference between the measurement time and the immediately preceding time" is calculated and obtained.
그리고 나서, 이렇게 앵커 레인지 조합별 오차 범위와 추측 속도가 산출될 시, 산출된 앵커 레인지 조합별 오차 범위와 추측 속도로부터 미리 설정된 허용 오차 범위 내에서 최소 오차 범위를 가지고 추측 속도가 미리 설정된 허용 속도 내인 앵커 레인지 조합을 선택해서 선정한다(S211 ~ S212).Then, when the error range and guess speed for each anchor range combination are calculated, the estimated speed is within the preset allowable speed with the minimum error range within the preset tolerance range from the calculated error range and guess speed for each anchor range combination. The anchor range combination is selected and selected (S211 to S212).
이때, 예를 들어 상기한 바에 따라 추측 속도가 산출될 시, 산출된 추측 속도가 미리 설정된 허용 속도보다 작은지를 판별해서 확인한다.At this time, for example, when the estimated speed is calculated according to the above, it is determined and confirmed whether the calculated estimated speed is less than a preset allowable speed.
그런 후, 상기 확인 결과, 산출된 추측 속도가 미리 설정된 허용 속도보다 작은 경우 최종 조합에서 해당 조합을 삭제함으로써 제거하고, 최종 조합 중에서 최소 오차 범위를 가지는 조합을 선택한다.Then, as a result of the confirmation, if the calculated guess speed is less than the preset allowable speed, the corresponding combination is deleted from the final combination to remove it, and a combination having the minimum error range is selected from the final combination.
반면, 추측 속도가 산출될 시, 직전 측정 좌표 자체가 없는 경우에는 최종 조합 중에서 최소 오차 범위를 가지는 조합을 선택한다.On the other hand, when the guessing speed is calculated, if there is no immediately previous measurement coordinate itself, a combination having the minimum error range is selected from the final combination.
이러한 경우, 예를 들어 상기 허용 오차 범위와 그 허용 오차 범위에 따른 허용 속도는 다수의 상이한 물류 객체별로 각기 상이하게 설정된다. 여기에서, 예컨대 상기 허용 오차 범위는 1m(70cm ~ 130cm) 또는 50cm 이내 등이고, 상기 허용 속도는 스마트 항만의 터미널 내에서 사람은 8 km/s 이내, 자동차는 40 km/s 범위 내이고 In this case, for example, the allowable error range and the allowable speed according to the allowable error range are set differently for a plurality of different logistics objects. Here, for example, the allowable error range is within 1m (70cm to 130cm) or 50cm, etc., and the allowable speed is within the range of 8 km/s for people and 40 km/s for cars within the terminal of the smart port.
그래서, 이러한 앵커 레인지 조합이 선정될 시, 선정된 앵커 레인지 조합으로부터의 추측 좌표를 미리 설정된 위치 측위 포맷에 예를 들어, 삼각측량에 적용해서 스마트 항만에서 물류 객체의 UWB 위치 측위를 한다(S213).Therefore, when such an anchor range combination is selected, the UWB position of the logistics object is located in the smart port by applying the guessed coordinates from the selected anchor range combination to a preset position positioning format, for example, to triangulation (S213). .
따라서, 이를 통해 실제 필드에서 무선 레인지 측정시 센서 가림 및 전파 반사 등으로 인하여 오차가 발생할 수 있기에 측정된 앵커 별 레인지 중 오측정된 레인지 값을 제외시키고 위치 측위를 함으로써, UWB 위치 추적 정밀도가 향상되어 기존 5m급에 비하여 1m급의 정확도의 UWB 측위를 한다.Therefore, when measuring the wireless range in the actual field, errors may occur due to sensor occlusion and radio wave reflection, so by excluding the incorrectly measured range value among the measured ranges for each anchor and positioning, the UWB position tracking accuracy is improved. Compared to the existing 5m class, UWB positioning with 1m class accuracy.
이상과 같이, 일실시예는 스마트 항만에서 물류 객체가 이동될 시, 이러한 물류 객체에 부착된 UWB 태그로부터 무선으로 앵커별 레인지를 수신하여 수집한다.As described above, in one embodiment, when a logistics object is moved in a smart port, a range for each anchor is wirelessly received and collected from a UWB tag attached to such a logistics object.
그리고, 이렇게 앵커별 레인지가 수집될 시, 수집된 전체 앵커별 레인지 중에서 미리 설정된 개수를 선택함으로써 앵커 레인지 조합을 생성해서, 각 앵커 레인지 조합별로 추측 좌표를 산출하여 획득한다.And, when the ranges for each anchor are collected in this way, an anchor range combination is generated by selecting a preset number from among all the collected ranges for each anchor, and estimated coordinates are calculated for each combination of anchor ranges.
또한, 이렇게 추측 좌표가 산출될 경우, 산출된 추측 좌표와 앵커 위치와의 거리에서 측정된 레인지 값을 빼서 나온 값의 평균 값으로서 각 앵커 레인지 조합별 오차 범위를 산출하고, 산출된 추측 좌표로부터는 각 앵커 레인지 조합별 추측 속도를 산출하여 각기 획득한다.In addition, when the estimated coordinates are calculated in this way, the error range for each combination of anchor ranges is calculated as the average value of the calculated estimated coordinates and the value obtained by subtracting the measured range value from the distance to the anchor position, and from the calculated estimated coordinates The estimated speed for each combination of anchor ranges is calculated and obtained respectively.
그리고 나서, 이러한 앵커 레인지 조합별 오차 범위와 추측 속도가 산출될 시, 산출된 앵커 레인지 조합별 오차 범위와 추측 속도로부터 미리 설정된 허용 오차 범위 내에서 최소 오차 범위를 가지고 추측 속도가 미리 설정된 허용 속도 내인 앵커 레인지 조합을 선택해서 선정한다.Then, when the error range and guess speed for each anchor range combination are calculated, the estimated speed is within the preset allowable speed with the minimum error range within the preset tolerance range from the calculated error range and guess speed for each anchor range combination. Select an anchor range combination.
그래서, 이렇게 앵커 레인지 조합이 선정될 시, 선정된 앵커 레인지 조합으로부터의 추측 좌표를 적용해서 스마트 항만에서 물류 객체의 위치를 실시간 트래킹한다.So, when the anchor range combination is selected in this way, the position of the logistics object in the smart port is tracked in real time by applying the guessed coordinates from the selected anchor range combination.
따라서, 이를 통해 실제 필드에서 무선 레인지 측정시 센서 가림 및 전파 반사 등으로 인하여 오차가 발생할 수 있기에 측정된 앵커 별 레인지 중 오측정된 레인지 값을 제외시키고 위치 측위를 함으로써, UWB 위치 추적 정밀도가 향상되어 기존 5m급에 비하여 1m급의 정확도의 UWB 측위를 한다.Therefore, when measuring the wireless range in the actual field, errors may occur due to sensor occlusion and radio wave reflection, so by excluding the incorrectly measured range value among the measured ranges for each anchor and positioning, the UWB position tracking accuracy is improved. Compared to the existing 5m class, it performs UWB positioning with an accuracy of 1m class.
그리고, 더 나아가서 일실시예에 따른 스마트 항만에서의 UWB 위치 측위 방법은 항만 터미널에서 물류의 실시간 이동을 트래킹함으로써, 이러한 실시간 위치 트래킹을 통해 물류 운용 고도화가 이루어진다.And, furthermore, in the UWB location positioning method in a smart port according to an embodiment, by tracking the real-time movement of logistics in the port terminal, advanced logistics operation is achieved through such real-time location tracking.
그리고, 또한 일실시예에 따른 스마트 항만에서의 UWB 위치 측위 방법은 실험실(실내) 수준이 아닌 실제 필드에서 UWB 위치 추적 정밀도가 향상됨으로써, 물류의 위치를 기반으로 오배송 등을 경고할 수 있다.In addition, the UWB location positioning method in a smart port according to an embodiment improves the UWB location tracking accuracy in an actual field rather than a laboratory (indoor) level, thereby warning of misdelivery, etc. based on the location of the logistics.
한편, 일실시예에 따른 스마트 항만에서의 UWB 위치 측위 방법은 TWR을 사용한 삼각 측량으로 위치가 측위될 시, 송신측과 수신측의 두 노드간의 클럭 차에 의한 오차 발생을 줄일 수 있도록 한다.On the other hand, the UWB location positioning method in a smart port according to an embodiment can reduce the occurrence of an error due to a clock difference between two nodes of a transmitter and a receiver when the location is positioned by triangulation using TWR.
이를 위해, 그 방법에 따른 위치 측위 포맷은 스마트 항만에서 물류 객체의 위치가 실시간 트래킹될 시, 대칭 양면(Symmetric Double-Sided) TWR(이하, SDS TWR로 약칭함)로부터 양 노드 간의 클럭차를 보상함으로써, 오차를 감소하는 삼각 측량으로 이루어진다.To this end, the location positioning format according to the method compensates for the clock difference between both nodes from Symmetric Double-Sided TWR (hereinafter abbreviated as SDS TWR) when the location of a logistics object is tracked in real time in a smart port. By doing this, it consists of triangulation, which reduces the error.
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다른 한편, 일실시예에 따른 스마트 항만에서의 UWB 위치 측위 방법은 TWR을 사용한 삼각 측량으로 위치가 측위될 시, 안테나 길이 및 PCB 패턴에 따른 측정 거리 오차가 발생하기 때문에 이를 보정할 수 있는 캘리브레이션을 제공한다.On the other hand, in the UWB location positioning method in a smart port according to an embodiment, when the location is positioned by triangulation using TWR, a measurement distance error occurs according to the antenna length and PCB pattern, so a calibration capable of correcting this is performed. to provide.
이는 UWB의 거리 측정 기술이 전파의 도달 시간을 통해 거리를 측정하는 방식이기 때문이다.This is because UWB's distance measurement technology measures the distance through the arrival time of radio waves.
이를 위해, 그 방법에 따른 위치 측위 포맷은 스마트 항만에서 물류 객체의 위치가 실시간 트래킹될 시, 안테나 지연 캘리브레이션을 수행함으로써, 안테나 길이 및 PCB 패턴에 따른 측정 거리 오차를 보정하는 삼각 측량으로 이루어진다.To this end, the location positioning format according to the method consists of triangulation that corrects the measurement distance error according to the antenna length and PCB pattern by performing antenna delay calibration when the location of the logistics object in the smart port is tracked in real time.
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101 : 태그
102-1, 102-2, ... : 앵커
103 : 정보처리장치101: tag
102-1, 102-2, ...: anchor
103: information processing device
Claims (5)
상기 스마트 항만에서 물류 객체가 이동될 시, 상기 물류 객체에 부착된 UWB 태그로부터 무선으로 앵커별 레인지(Range)를 수신하여 수집하는 제 1 단계;
상기 제 1 단계에 의해 앵커별 레인지가 수집될 시, 수집된 전체 앵커별 레인지 중에서 미리 설정된 개수를 선택함으로써, 앵커 레인지 조합을 생성하는 제 2 단계;
상기 제 2 단계에 의해 앵커 레인지 조합이 생성될 시, 생성된 각 앵커 레인지 조합별로 미리 설정된 위치 연산 포맷에 따라 추측 좌표를 산출하여 획득하는 제 3 단계;
상기 제 3 단계에 의해 추측 좌표가 산출될 시, 산출된 추측 좌표와 앵커 위치와의 거리에서 측정된 레인지 값을 빼서 나온 값의 평균 값으로서 각 앵커 레인지 조합별 오차 범위를 산출하여 획득하는 제 4 단계;
상기 제 3 단계에 의해 추측 좌표가 산출될 시, 산출된 추측 좌표로부터 각 앵커 레인지 조합별 추측 속도를 산출하여 획득하는 제 5 단계;
상기 제 4, 5 단계에 의해 앵커 레인지 조합별 오차 범위와 추측 속도가 산출될 시, 산출된 앵커 레인지 조합별 오차 범위와 추측 속도로부터 미리 설정된 허용 오차 범위 내에서 최소 오차 범위를 가지고 추측 속도가 미리 설정된 허용 속도 내인 앵커 레인지 조합을 선택해서 선정하는 제 6 단계; 및
상기 제 6 단계에 의해 앵커 레인지 조합이 선정될 시, 선정된 앵커 레인지 조합으로부터의 추측 좌표를 미리 설정된 위치 측위 포맷에 적용해서 스마트 항만에서 물류 객체의 위치를 실시간 트래킹하는 제 7 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 항만에서의 UWB 위치 측위 방법.In the location positioning method of an information processing device for tracking a logistics object by measuring a location from the logistics object when a logistics object is moved in a smart port,
A first step of receiving and collecting a range for each anchor wirelessly from a UWB tag attached to the logistics object when a logistics object is moved in the smart port;
A second step of generating an anchor range combination by selecting a preset number from among all the collected ranges for each anchor when the ranges for each anchor are collected by the first step;
A third step of calculating and obtaining guessed coordinates according to a preset position calculation format for each of the generated anchor range combinations when an anchor range combination is generated by the second step;
When the estimated coordinates are calculated by the third step, a fourth obtained by calculating an error range for each combination of anchor ranges as an average value obtained by subtracting the measured range value from the calculated estimated coordinates and the distance to the anchor position. step;
A fifth step of calculating and obtaining an estimated speed for each combination of anchor ranges from the calculated estimated coordinates when the estimated coordinates are calculated by the third step;
When the error range for each anchor range combination and the guessing speed are calculated by the steps 4 and 5, the estimated speed has a minimum error range within a preset tolerance range from the calculated error range and guess speed for each anchor range combination. A sixth step of selecting and selecting an anchor range combination within a set allowable speed; And
When the anchor range combination is selected by the sixth step, a seventh step of real-time tracking the position of the logistics object in the smart port by applying the guessed coordinates from the selected anchor range combination to a preset position positioning format. UWB location positioning method in a smart port characterized by.
상기 제 6 단계는
상기 제 5 단계에 의해 추측 속도가 산출될 시, 산출된 추측 속도가 미리 설정된 허용 속도보다 작은지를 판별해서 확인하는 제 6-1 단계; 및
상기 제 6-1 단계의 확인 결과, 산출된 추측 속도가 미리 설정된 허용 속도보다 작은 경우 최종 조합에서 해당 조합을 삭제함으로써 제거하는 제 6-2 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 항만에서의 UWB 위치 측위 방법.The method according to claim 1,
The sixth step
A step 6-1 of determining and confirming whether the estimated speed is smaller than a preset allowable speed when the estimated speed is calculated by the fifth step; And
UWB location in a smart port, characterized in that it comprises a 6-2 step of removing by deleting the combination from the final combination when the calculated guess speed is less than the preset allowable speed as a result of the confirmation in step 6-1. Positioning method.
상기 제 6 단계의 허용 오차 범위와 상기 허용 오차 범위에 따른 허용 속도는
다수의 상이한 물류 객체별로 각기 상이하게 설정되고, 상기 허용 오차 범위는 70cm ~ 130cm이고, 상기 허용 속도는 상기 스마트 항만의 터미널 내에서 사람인 경우 8 km/s 이내, 자동차인 경우 40 km/s 범위 내에서 설정되는 것을 특징으로 하는 스마트 항만에서의 UWB 위치 측위 방법.
The method according to claim 1 or 4,
The allowable error range of the sixth step and the allowable speed according to the allowable error range are
It is set differently for a number of different logistics objects, and the allowable error range is 70cm to 130cm, and the allowable speed is within the range of 8 km/s for humans and 40 km/s for automobiles within the terminal of the smart port. UWB location positioning method in a smart port, characterized in that set in.
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| KR1020190079514A KR102153652B1 (en) | 2019-07-02 | 2019-07-02 | Method for surveying location of Ultra Wide Band in smart port |
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090027230A (en) * | 2009-01-22 | 2009-03-16 | 에스케이 텔레콤주식회사 | Method for measuring location of radio frequency identification reader by using beacon |
| KR101042343B1 (en) * | 2008-11-12 | 2011-06-17 | 동명대학교산학협력단 | The position recognition system of a vehicle in a harbor using a uwb sensor |
| KR20110098487A (en) * | 2010-02-26 | 2011-09-01 | 부산대학교 산학협력단 | Operating method of real time locating system of multiple-estimating for port logistics environment |
| KR101094688B1 (en) * | 2009-11-25 | 2011-12-20 | (주)대산 | Indoor moving object database updating method |
| KR20130000851A (en) * | 2011-06-24 | 2013-01-03 | 엘지이노텍 주식회사 | Real time location apparatus and method thereof |
| KR20130017990A (en) * | 2011-08-12 | 2013-02-20 | 동아대학교 산학협력단 | System for gradual location estimation using multi-hop in shaded area and method thereof |
| KR101836837B1 (en) * | 2017-09-25 | 2018-03-09 | 주식회사 엔토소프트 | METHOD FOR Time difference compensation in positioning system and positioning system therefor |
| KR102009791B1 (en) * | 2018-08-23 | 2019-08-13 | 주식회사 에이치랩 | 3D position tracking system using UWB |
-
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Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101042343B1 (en) * | 2008-11-12 | 2011-06-17 | 동명대학교산학협력단 | The position recognition system of a vehicle in a harbor using a uwb sensor |
| KR20090027230A (en) * | 2009-01-22 | 2009-03-16 | 에스케이 텔레콤주식회사 | Method for measuring location of radio frequency identification reader by using beacon |
| KR101094688B1 (en) * | 2009-11-25 | 2011-12-20 | (주)대산 | Indoor moving object database updating method |
| KR20110098487A (en) * | 2010-02-26 | 2011-09-01 | 부산대학교 산학협력단 | Operating method of real time locating system of multiple-estimating for port logistics environment |
| KR20130000851A (en) * | 2011-06-24 | 2013-01-03 | 엘지이노텍 주식회사 | Real time location apparatus and method thereof |
| KR20130017990A (en) * | 2011-08-12 | 2013-02-20 | 동아대학교 산학협력단 | System for gradual location estimation using multi-hop in shaded area and method thereof |
| KR101836837B1 (en) * | 2017-09-25 | 2018-03-09 | 주식회사 엔토소프트 | METHOD FOR Time difference compensation in positioning system and positioning system therefor |
| KR102009791B1 (en) * | 2018-08-23 | 2019-08-13 | 주식회사 에이치랩 | 3D position tracking system using UWB |
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