Reducing Two-Way Ranging Variance by Signal-Timing Optimization

要約

異なるクロックを持つトランシーバー間の飛行時間ベースのレンジングには、クロックのさまざまなレートに対応するプロトコルが必要です。
両面双方向レンジング (DS-TWR) は、その精度により標準プロトコルとして広く採用されています。
ただし、DS-TWR の精度については明確に言及されていません。
この論文では、DS-TWR の分散の分析モデルがユーザーがプログラムした応答遅延の関数として導出され、Cramer-Rao 下界 (CRLB) と比較されます。
次に、これを使用して応答遅延に関する最適化問題を定式化し、距離測定から得られる情報を最大化します。
導出された分析分散モデルと最適化されたプロトコルは、2 台の測距 UWB トランシーバーを使用して実験的に検証され、2,900 万件の測距測定値が収集されます。

要約(オリジナル)

Time-of-flight-based ranging among transceivers with different clocks requires protocols that accommodate varying rates of the clocks. Double-sided two-way ranging (DS-TWR) is widely adopted as a standard protocol due to its accuracy; however, the precision of DS-TWR has not been clearly addressed. In this paper, an analytical model of the variance of DS-TWR is derived as a function of the user-programmed response delays, which is then compared to the Cramer-Rao Lower Bound (CRLB). This is then used to formulate an optimization problem over the response delays in order to maximize the information gained from range measurements. The derived analytical variance model and optimized protocol are validated experimentally with 2 ranging UWB transceivers, where 29 million range measurements are collected.

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