실내에서 사람과 장비의 위치를 실시간으로 잡으려면, 신호가 오간 시간을 거리로 바꾸는 계산이 필요합니다. 이 글은 GrowSpace가 쓰는 UWB 측위가 어떤 원리로 좌표를 만드는지, 그리고 현장에서 정밀도를 좌우하는 조건이 무엇인지 정리합니다.
위치를 계산하는 두 가지 접근
측위 방식은 크게 두 갈래로 나뉩니다. 태그가 앵커와 신호를 주고받으며 거리를 재는 방식과, 태그가 신호를 한 번 보내고 여러 앵커가 그 신호를 받은 시간 차이로 위치를 푸는 방식입니다.
- 주고받는 방식 — 계산은 단순하지만 태그가 매번 송수신하므로 전력을 더 씁니다
- 시간 차이 방식(TDOA) — 태그는 보내기만 하고, 계산은 서버가 맡습니다
TDOA — 도착 시간의 차이로 푸는 방법
같은 신호가 각 앵커에 닿는 시각은 조금씩 다릅니다. 그 차이를 거리 차로 바꾸면 태그가 있을 수 있는 곡선이 하나 나오고, 앵커 조합이 늘어날수록 곡선들이 한 점에서 만납니다. 그 점이 좌표입니다.
앵커 동기화가 핵심이다
시간 차이를 쓰는 방식이므로 앵커들이 같은 시계를 봐야 합니다. 동기화가 흔들리면 거리 계산이 함께 흔들립니다. 그래서 앵커 사이의 연결 상태가 정밀도에 직접 영향을 줍니다.
태그는 보내기만 한다
태그가 수신을 하지 않으므로 소모 전력이 적고, 그만큼 배터리 교체 주기가 길어집니다. 대신 태그 수가 많아질수록 전송 주기를 어떻게 나눌지 설계해야 합니다.
정밀도를 떨어뜨리는 요인
앵커 배치
앵커가 한쪽에 몰리면 곡선이 비슷한 방향으로만 생겨 교점이 흐려집니다. 구역을 감싸도록 배치하고, 높이도 서로 다르게 두는 편이 안정적입니다.
시야 가림
사람, 금속 설비, 적재물이 신호 경로를 막으면 도착 시각이 늘어납니다. 실제 거리보다 멀게 계산되므로 좌표가 밀립니다. 앵커를 작업 높이보다 위에 두는 이유입니다.
현장 적용 전에 확인할 것
| 항목 | 확인 내용 | 영향 |
|---|---|---|
| 앵커 수 | 구역당 4개 이상 확보 가능한가 | 교점 정확도 |
| 설치 높이 | 사람·장비보다 높은가 | 시야 가림 |
| 앵커 연결 | 유선 확보 가능한가 | 동기화 안정성 |
| 태그 수량 | 동시에 몇 개를 볼 것인가 | 전송 주기 설계 |
좌표 입력 형식
앵커 좌표는 현장 기준점을 원점으로 미터 단위로 넣습니다. 높이(Z)를 빠뜨리면 평면으로만 계산되어 오차가 커집니다.
{
"origin": "출입구 좌측 기둥",
"unit": "m",
"anchors": [
{ "id": "A1", "x": 0.00, "y": 0.00, "z": 3.20 },
{ "id": "A2", "x": 24.50, "y": 0.00, "z": 3.20 },
{ "id": "A3", "x": 24.50, "y": 12.00, "z": 3.60 },
{ "id": "A4", "x": 0.00, "y": 12.00, "z": 3.60 }
]
}정리
TDOA는 태그 부담을 줄이고 계산을 서버로 옮기는 방식입니다. 정밀도는 알고리즘보다 앵커 배치와 동기화에서 갈립니다. 도면을 보내주시면 배치안과 예상 정밀도를 함께 검토해 드립니다.