DWM1001을 활용한 UWB 기반 RTLS 구축하기

안녕하세요 꾸꾸입니다!

DWM1001 모듈을 이용하여 실내 위치 추적 시스템(RTLS, Real-Time Location System)을 구축하는 방법을 설명합니다. 이 시스템은 UWB(Ultra-Wideband) 통신을 이용하여 고정밀 위치 정보를 제공하며, 다양한 산업 분야에서 활용할 수 있습니다.

1. 프로젝트 구성 요소

DWM1001을 사용하여 RTLS 시스템을 구축하려면 앵커(Anchor), 태그(Tag), 게이트웨이(Gateway) 역할을 하는 노드들이 필요합니다.

주요 노드 역할

이번 프로젝트에는 Gateway는 사용하지 않습니다.

노드 유형	역할
Anchor (앵커)	고정된 기준점 (최소 3개 필요)
Tag (태그)	추적 대상 (이동하는 객체)
Gateway (게이트웨이, 옵션)	태그 데이터를 서버로 전달

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2. 하드웨어 준비

필요한 장비

1. DWM1001 모듈 또는 MDEK1001 모듈
2. USB-UART 변환기 (PC와 UART 통신용)
3. 전원 공급 (배터리 또는 USB)
4. 안드로이드 스마트폰 (설정용)

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3. DWM1001 장치 역할 설정 (앵커/태그)

DWM1001 모듈을 앵커(Anchor) 또는 태그(Tag)로 설정하는 방법을 설명합니다.

방법 1: UART 명령어 사용

1. DWM1001을 PC에 USB-UART로 연결
2. 시리얼 터미널 (PuTTY, Tera Term 등) 실행
3. 115200 bps로 UART 연결
4. 앵커 설정

   dwm> nmg 1
   dwm> reset
   

5. 태그 설정

   dwm> nmg 2
   dwm> reset
   

6. 설정 확인

   dwm> si
   

방법 2: 안드로이드 BLE 앱 사용

1. Android Application(APK File) 설치
2. 네트워크 설정 및 앵커 및 태그 설정
3. 더욱 자세한 내용은 MDEK1001 User Manual을 참조

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4. 네트워크 구성

앵커 배치

• 최소 3개 이상의 앵커 필요 (권장: 4개 이상)
• 삼각형 또는 사각형 모양으로 배치
• 앵커 간 거리: 최소 2~3m

태그 이동 테스트

• 태그를 이동하면서 실시간 위치 측정
• BLE 또는 UART를 통해 위치 데이터 확인 가능

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5. DWM1001과 통신 (데이터 수집)

UART 명령어로 데이터 확인

dwm> les

👉 실시간 위치 정보 출력

08AF[0.50,0.50,1.97]=1.14 0A90[5.02,0.50,1.97]=4.04 0916[5.02,3.50,1.97]=4.80 
0987[0.50,3.50,1.97]=2.67 le_us=2654 est[1.05,1.04,1.15,92]

08AF, 0A90, 0916, 0987 은 앵커(고정위치좌표)이고 "=" 옆 숫자는 태그와의 거리를 표현.

est는 추정된 태그의 좌표이고 92는 퍼센트를 의미

Python을 활용한 데이터 분석

import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

# 샘플 데이터 (x, y 좌표)
x = np.random.randint(0, 5000, 10)
y = np.random.randint(0, 5000, 10)

plt.scatter(x, y, c='red', marker='o')
plt.xlabel("X Position (mm)")
plt.ylabel("Y Position (mm)")
plt.title("DWM1001 RTLS Tracking")
plt.grid()
plt.show()

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6. 최적화 및 추가 기능

정확도 개선

• 앵커 간 간격을 적절히 조정 (3~5m 권장)
• 장애물이 없는 곳에 배치
• TWR (Two-Way Ranging) vs TDoA (Time Difference of Arrival) 방식 선택

확장 기능

• WiFi / 5G 연결 → 클라우드 데이터 전송
• BLE 연동 → 모바일 애플리케이션 알림

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7. 최종 정리

1. DWM1001 모듈을 사용해 앵커, 태그를 설정 (UART/BLE 앱 활용)
2. 최소 3~4개의 앵커를 배치하여 RTLS 네트워크 구성
3. 태그의 실시간 위치를 UART를 통해 수집
4. Python을 이용해 위치 데이터 시각화 가능
5. WiFi/BLE를 통해 서버 또는 클라우드 연동 가능

이제 DWM1001을 활용해 실내 위치 추적 시스템을 구축할 수 있습니다! 🚀