[한국기술뉴스] 조선대학교 정보통신공학부 변재영교수 연구팀은 통신 채널 상태에 따라 위치 측위를 정확히 판단하는 UWB 측위 시스템을 개발했다. 개발된 기술은 조선대학교 산학협력단을 통해 2017년 12월 19일 특허를 출원(출원번호 제1020170175493호)했다. 특허 명칭은 '전통신 채널의 상태 진단 방법 및 채널 상태 진단이 가능한 UWB 측위 시스템’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다. 

[기자]

실내 내비게이션, 실내 위치 추적과 같은 실내 위치기반 서비스를 실현하기 위해 UWB(Ultra wideband) 기술이 널리 사용되고 있습니다. 예시로서 삼성과 애플 등의 스마트폰 제조사는 UWB를 탑재하여 정밀 분실 방지 서비스를 제공하고 있습니다. 이러한 UWB는 정확하고 정밀한 위치 측정 성능을 제공하지만, 무선통신에 기초하므로 기기 사이에 벽과 기둥, 사람 등의 장애물이 존재하면 그 성능이 저하됩니다. 따라서, 기기 사이의 장애물로 인한 UWB 성능 저하를 완화하기 위해 통신 채널의 상태를 능동적으로 대처해야 합니다. 

조선대학교 변재영 교수 연구팀은 통신 채널의 상태를 진단하여 UWB 성능 저하를 완화할 수 있는 UWB 측위 시스템을 발명했습니다.

UWB 측위의 기본 원리는 UWB 신호를 주고받아, 기기 사이에 도달 시간을 측정하고 거리로 환산함에 있습니다. 이때, 기기 사이에 장애물이 있으면 신호는 투과 또는 반사되어 도달 시간이 지연됩니다. 즉, 장애물에 의해 지연된 도달 시간은 거리로 환산 시 오차가 됩니다.

본 발명은 UWB CIR (Channel impulse response) 기술을 응용하여 UWB 신호가 장애물을 사이에 두고 전파되고 있음을 판단합니다. UWB 장치에서 CIR로 표현된 UWB 신호들은 가장 먼저 도착한 신호(직접 경로)와 그 외 다중 경로로 도착한 신호로 구분됩니다. 직접 경로와 다중 경로 신호들의 수신신호세기 및 그것들 간의 차이는 장치 사이의 장애물의 유무에 따라 다른 특성을 보여줍니다.

이러한 특성에 착안하여 본 발명의 시스템은 UWB 신호가 장애물에 의해 영향을 받았는지를 판단합니다. 이후 채널 진단 결과를 통해 칼만 필터와 같은 측위 알고리즘으로 측위 오차를 완화할 수 있습니다.

이 발명은 UWB 기술의 응용 한계를 개선할 수 있으므로 정확한 위치 성능을 요구하는 AI 서빙 로봇과 자동 화물 운반 차량, 실내 UAV 등 다양한 실내 위치 기반 서비스에 적용될 수 있습니다.