Uporaba komunikacije UWB za lokalizacijo

Use of UWB commination for localization


Peter Krapež
Fakulteta za elektrotehniko Univerze v Ljubljani


POVZETEK
Izbran merilni sistem za lokalizacijo temelji na tehnologiji UWB, kjer z računanjem časa potovanja radijskega signala izmerimo razdaljo med stacionarnimi enotami - svetilniki in mobilnimi enotami - uporabniki postavljenimi po prostoru. Prednost radia UWB v primerjavi z radii z manjšo pasovno širino, je v večji časovni ločljivosti, kar omogoča natančnejše merjenje razdalj in s tem tudi točnejši izračun pozicije. Za delovanje merilnega sistema za lokalizacijo morajo biti znane pozicije svetilnikov, ki jih lahko določimo na dva načina. Prvi je z zunanjim merilnim sistemom kot je geodetski tahimeter, drugi pa je z uporabo svetilnikov, kjer se iz izmerjenih razdalj med njimi z matematičnimi metodami izračuna njihove koordinate. Z uporabo matematičnih metod povečamo prilagodljivost sistema, saj lahko ponovno lokalizacijo opravi sistem sam in ne potrebujemo dodatne opreme in ljudi. Ovire na poti radijskega signala med dvema enotama UWB vplivajo na širjenje radijskega signala. Pri procesu merjenja razdalje se to izraža z napačno izmerjeno razdaljo. Napako se odpravlja pri posamezni meritvi razdalje ali pa na nivoju lokalizacijskih algoritmov.

ABSTRACT
The chosen measurement system for localization is based on UWB technology. By calculating the travel time of a radio signal, we measure the distance between stationary units - beacons and mobile units – users, positioned in space. The advantage of UWB radios compared to smaller bandwidth radios is that they have a bigger time resolution, which allows more accurate distance measurement and thus a more accurate position calculation. For the operation of the localization measuring system positions of beacons must be known, which can be determined in two ways. The first is with an external measurement system such as surveying total station, and the other is through the use of beacons. Measured interbeacon distances can be used by the mathematical methods to determine coordinates. By using mathematical methods, we increase the flexibility of the system, since re-localization can be done by the system itself and we do not need additional equipment and people. Obstacles in the path of the radio signal between the two UWB units affect the propagation of the radio signal. In the distance measurement process, this is expressed by the incorrectly measured distance. The error is eliminated at a single distance measurement or at the level of localization algorithms.