[UWB] TWR vs DS-TWR vs TDOA vs PDOA

📡 UWB 거리/위치 측정 기술 비교 정리

1. UWB에서는 거리 측정과 위치 추정을 위해 다양한 기술이 존재
2. 아래는 대표적인 4가지 방식과 추가 기술들에 대한 비교

 

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1️⃣ TWR (Two-Way Ranging)

📌 핵심 개념

• 동기화 불필요
• Anchor가 메시지를 보내고, Tag가 응답 → 왕복 시간으로 거리 측정

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✅ 장점

• 구현 간단

❌ 단점

• 지연 정확도 민감
• 다중 노드 확장성 낮음

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2️⃣ DS-TWR (Double-Sided Two-Way Ranging)

📌 핵심 개념

양측이 서로 2번 메시지를 교환하여 지연 보정 후 거리 계산

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✅ 장점

• 높은 정확도 (지연 오차 제거)
• 동기화 불필요

❌ 단점

• 통신량 증가
• 복잡한 로직

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※ 더 자세한 내용

2025.04.11 - [임베디드 용어 정리] - [UWB] TWR vs DS-TWR

[UWB] TWR vs DS-TWR

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3️⃣ TDOA (Time Difference of Arrival)

📌 핵심 개념

Tag → 다수 Anchor로 동시에 송신
각 Anchor가 수신 시간의 차이(ΔT)를 바탕으로 위치 삼각측량

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✅ 장점

• Tag는 단순 송신만 수행 → 초저전력 가능
• Anchor 간 동기화만 있으면 실시간 위치 추적 가능

❌ 단점

• Anchor 간 고정밀 시간 동기화 필수 (ns 단위)
• 거리값 직접 측정이 아니라 정확도는 약간 떨어질 수 있음

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4️⃣ PDOA (Phase Difference of Arrival)

📌 핵심 개념

같은 신호를 여러 안테나에서 수신하여 위상차(Phase Difference)로 방향(Angle) 계산

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✅ 장점

• 각도 기반 정보 제공 (AOD, AOA)
• 정밀한 방향 추정 가능

❌ 단점

• 전용 MIMO 안테나 하드웨어 필요
• 실내 다중경로(Multipath)에 취약

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※ 더 자세한 내용

2024.09.16 - [임베디드 용어 정리] - [UWB] TDOA vs PDOA

[UWB] TDOA vs PDOA

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📊 비교 요약

방식	동기화 필요	장점	단점	주 사용 예
TWR	❌	간단한 거리 측정	지연 오차에 민감	근접 센싱
DS-TWR	❌	지연 오차 제거, 정밀 거리 측정	구현 복잡	로봇 간 거리
TDOA	✅ (Anchor)	실시간 위치 추정, 초저전력 Tag	시간 동기화 요구	실내 RTLS
PDOA	✅ (Tag or Anchor)	방향 추정 가능 (AOA, AOD)	하드웨어 고비용	UWB + 방향 탐지

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🛠️ 기타 관련 방식

기술	설명
AOA (Angle of Arrival)	PDOA와 비슷하지만 방향 벡터 중심
AOD (Angle of Departure)	송신 방향을 기준으로 각도 추정
CIR (Channel Impulse Response)	UWB 채널 상태 분석용, 다중경로 검출 가능
STS (Scrambled Timestamp Sequence)	DW3000 시리즈에서 보안성 향상 및 정밀도 보완용

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📌 선택 가이드

요구 조건	추천 방식
단순 거리 측정	TWR 또는 DS-TWR
태그가 초저전력이어야 함	TDOA
실시간 다중 태그 위치 추적	TDOA + AOA/PDOA
방향 정보까지 필요	DS-TWR + PDOA
고정밀 거리 및 위치 추정	DS-TWR + TDOA 보완