NLOS error mitigation using Residual Weighting(RWGH) algorithm in TDOA geolocation system = TDOA 위치추정 시스템에서의 RWGH 방식을 이용한 NLOS 오차 완화 기법

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The positioning of the mobile has received considerable attention in the 802.15.4a WPAN. Local positioning will be one of the most exciting features of the next generation of wireless system. In this thesis, NLOS error mitigation algorithm in indoor networks has been proposed. The proposed algorithm is TDOA based SX method.All transmitters and receivers in TOA geolocation system have to be precisely synchronized. However such a precise synchronization is not required in TDOA geolocation system. And the SX method has an advantage to estimate the location simply. But the SX method presents a different performance according to the distribution of position of sensors and the mobile. If the sensors are linearly located, we can't estimate the MS location. By proposing using a modified version of the proposed method that determines (the distance from the origin to the MS) differently, the stability of the system has been substantially increased.The major sources of error in the mobile location are measurement noise and NLOS propagation error. As NLOS error usually has an unknown distribution with a positive mean, NLOS error is the dominant error in location estimation [1]. So it is important to mitigate NLOS error in a positioning system. A RWGH algorithm mitigates NLOS error effectively. But to mitigate NLOS error using this algorithme, it is needed that the number of sensors is greater than the minimum number required. So a RWGH algorithm is proposed in this thesis for TDOA geolocation system to mitigate the NLOS error, based on the weighted residuals for adequate BS combinations. The proposed scheme reduces the NLOS error effectively.

국문 초록 (Abstract)

위치추정 방법이 최근 802.15.4a WPAN의 핵심기술로써 연구되고 있다. 본 논문에서는 실내환경에서 불특정 확률로 발생하는 비가시거리(Non-Line of Sight, NLOS) 오차를 최소화하기 위한 위치추정 방법이 제안되었다. 제안된 위치추정 방법은 TDOA를 기반으로 하여 곡선의 교점을 한번에 찾는 SX(Spherical Intersection) 방법을 이용하여 위치추정을 하게 된다.TOA 방식이 사용자와 센서간 동기신호를 이용하는데 반해, TDOA 방식은 사용자와 센서간 비동기 신호를 이용한다. 그리고 SX 방법은 비반복적인 방법으로 반복적인 방법에 비해 간단한 연산과정을 통해 위치추정을 할 수 있다는 장점이 있다.실내환경에서 위치추정간 발생하는 오차는 측정오차와 NLOS 오차가 있으며, 이중 위치추정에 미치는 영향은 NLOS 오차가 더 크다. 따라서 정확한 위치추정을 위해서는 NLOS 오차를 줄이는 것이 중요하다. RWGH 알고리즘은 NLOS 오차를 효과적으로 줄이지만 센서의 수가 많아야 그 성능을 보인다. 따라서 NLOS 오차를 줄이기 위해 위치추정을 위해 필요로 하는 최소의 센서 수 이상을 가정하고 TDOA 기반으로 RWGH를 이용한 오차 완화 방법이 제안되었다. 제안된 방법은 NLOS 오차를 효과적으로 줄여 성능향상을 보이며, 오차비중을 두지 않고 평균화하여 최종 위치를 추정하는 방식에 비하여 10~16% 정도의 성능향상을 보인다.또한, 위치를 계산하는 과정에서 SX 방법이 지닌 단점을 보완하여 시스템의 안정성을 높이고 성능의 개선을 보인다.