과실 모니터링 로봇을 위한 UWB 기반 측위 시스템의 거리 정밀도 분석 = Analysis of Distance Accuracy of UWB-Based Positioning System for Fruit Monitoring Robots
저자
류진환 ( Jinhwan Ryu ) ; 김경철 ( Kyoung-chul Kim ) ; 홍영기 ( Youngki Hong ) ; 이강진 ( Kangjin Lee ) ; 김원경 ( Won-kyung Kim ) ; 이기범 ( Ki-beom Lee )
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2023
작성언어
-주제어
KDC
500
자료형태
학술저널
수록면
144-144(1쪽)
제공처
우리나라의 합계 출산율은 점차 줄어 2022년에 합계 출산율 0.78에 도달하였다. 인구의 감소로 인한 농업 인구의 유입 감소와 고령화로 인한 노동력 감소를 해결하기 위한 방법의 하나로 농업 자동화 연구가 수행되고 있다. 온실 내에서의 자동화 연구에서는 온실의 환경 데이터와 작물의 상태 및 위치 정보, 자동화 로봇의 위치 정보를 정확하게 획득하는 것이 중요하다. 이를 위해서 실내 측위 시스템은 필수적이다. 실내 환경에서의 측위를 위하여 WIFI와 Bluetooth를 사용한 측위 방식이 연구되었지만, 신호 간섭에 취약하고 거리 오차가 큰 단점이 있다. UWB(Ultra Wide Band)는 넓은 대역폭을 사용해 연결이 안정적이고 낮은 power spectral density와 짧은 pulse를 사용해 WIFI와 Bluetooth보다 신호 간섭이 적고 측위 정확도가 높은 특성이 있다. 본 연구에서는 실내 과실 모니터링 로봇을 위한 UWB 기반 측위 시스템의 적용 가능성을 확인하기 위한 기초실험으로 DWM1000 UWB 통신 모듈을 이용한 실내 측위 장치를 개발하여 거리별 정밀도를 평가하였다. 본 연구에서는 UWB 기반 측위 시스템의 거리 정밀도를 분석하기 위해 0.5m에서 15m 사이의 거리에서 정밀도를 측정하였다. 거리 정밀도 분석은 Tag와 Anchor의 거리를 5회 반복 측정하여 거리 추정값과 실측 값의 거리오차를 분석하였다. 실제 거리와 측정 거리의 오차를 분석한 결과 4m를 기준으로 거리가 가까워지거나 멀어질수록 오차가 증가하는 현상을 확인하였다. 4m 구간에서 오차는 약 1cm 이하였지만 4m보다 가까운 구간에서의 최대 오차는 약 14cm였고 4m보다 먼 구간에서의 최대 오차는 약 8cm로 calibration을 통해 오차를 줄일 수 있을 것으로 보인다. 향후에는 장애물이 있는 환경에서의 정확도를 측정하기 위해 작물이 있는 온실에서 실험을 수행할 것이다.
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