UWB 기반 양방향 거리 측정 시스템

이 프로젝트는 Decawave DW1000Ng UWB 모듈을 사용하여 **양방향 거리 측정(TWR)**을 구현한 예제입니다. 이 시스템은 Tag와 Anchors(A, B, C)로 구성되며, 각각의 장치가 특정 역할을 수행하여 태그와 앵커 사이의 거리를 측정합니다.

시스템 구성

1. Tag: 거리 측정을 시작하는 장치입니다. POLL 메시지를 전송하고, 앵커로부터 POLL_ACK를 수신한 후 RANGE 메시지를 보내 거리 측정을 수행합니다.
2. Anchor A, B, C: 태그의 POLL 메시지를 수신하여 POLL_ACK 메시지로 응답하고, RANGE 메시지를 통해 거리 정보를 처리합니다. 각 앵커는 타임 슬롯 방식을 사용하여 특정 시간에만 활성화됩니다.

주요 기능

• 양방향 거리 측정: 태그와 앵커 사이의 왕복 시간을 이용해 거리를 계산합니다.
• 타임 슬롯 방식: 각 앵커가 고유한 타임 슬롯에서 동작하여 간섭을 피합니다.
• MQTT 통신: 앵커에서 계산된 거리를 MQTT 브로커로 전송할 수 있습니다.

Tag와 Anchor 간의 상호작용

아래 Sequence Diagram은 Tag와 Anchors 간의 메시지 교환을 시각적으로 보여줍니다.

sequenceDiagram
    participant Tag
    participant AnchorA
    participant AnchorB
    participant AnchorC

    Tag->>AnchorA: POLL 전송
    AnchorA-->>Tag: POLL_ACK 응답
    Tag->>AnchorA: RANGE 전송
    AnchorA-->>Tag: RANGE_REPORT (거리 계산)

    Tag->>AnchorB: POLL 전송
    AnchorB-->>Tag: POLL_ACK 응답
    Tag->>AnchorB: RANGE 전송
    AnchorB-->>Tag: RANGE_REPORT (거리 계산)

    Tag->>AnchorC: POLL 전송
    AnchorC-->>Tag: POLL_ACK 응답
    Tag->>AnchorC: RANGE 전송
    AnchorC-->>Tag: RANGE_REPORT (거리 계산)

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Sequence Diagram 설명

1. Tag와 Anchor 간의 상호작용:

   • Tag는 POLL 메시지를 앵커에게 전송하여 거리 측정을 시작합니다.
   • 앵커는 POLL_ACK 메시지로 응답하고, 이후 Tag는 RANGE 메시지를 전송합니다.
   • 앵커는 RANGE_REPORT 메시지를 통해 계산된 거리를 Tag에게 전달합니다.

2. 타임 슬롯 방식:

   • AnchorA는 첫 번째 타임 슬롯(0~200ms) 동안 동작하며, 이 시간에 Tag와 통신합니다.
   • AnchorB는 두 번째 타임 슬롯(200~400ms) 동안 동작하며, Tag와 통신합니다.
   • AnchorC는 세 번째 타임 슬롯(400~600ms) 동안 동작하며, Tag와 통신합니다.

타임 슬롯 방식

각 앵커는 일정 시간 간격으로 돌아가면서 동작합니다. 600ms 주기로 3개의 앵커가 순차적으로 활성화됩니다.

• Anchor A: 0~200ms
• Anchor B: 200~400ms
• Anchor C: 400~600ms

이 방식은 UWB 시스템 간의 충돌을 방지하고, 각 앵커가 독립적으로 동작할 수 있도록 합니다.

Tag의 역할

1. POLL 메시지 전송: 거리 측정을 시작하기 위해 앵커에게 POLL 메시지를 전송합니다.
2. POLL_ACK 수신: 앵커로부터 응답(POLL_ACK)을 받습니다.
3. RANGE 메시지 전송: 거리 계산을 위해 RANGE 메시지를 앵커에게 전송합니다.
4. RANGE_REPORT 수신: 앵커로부터 계산된 거리 값을 수신합니다.

Anchors의 역할 (A, B, C)

1. POLL 메시지 수신: Tag로부터 POLL 메시지를 수신합니다.
2. POLL_ACK 응답: Tag에게 응답 메시지(POLL_ACK)를 전송합니다.
3. RANGE 메시지 수신: Tag로부터 RANGE 메시지를 수신하여 거리를 계산합니다.
4. RANGE_REPORT 전송: 계산된 거리 정보를 Tag에게 전송합니다.

설정 방법

1. WiFi 및 MQTT 설정: 각 앵커와 태그의 moduleConfig.h 파일에서 WiFi SSID, 비밀번호, MQTT 브로커 정보를 설정합니다.
2. 코드 업로드: 각 장치(ESP32 또는 지원되는 장치)에 코드를 업로드합니다.
3. 장치 연결: 장치가 WiFi에 연결되고, MQTT 브로커와 연결된 상태에서 거리 측정을 수행합니다.

라이선스

이 프로젝트는 MIT License에 따라 라이선스가 부여됩니다. 소스 코드는 자유롭게 수정 및 배포할 수 있습니다.