JP2009250627A - Sensor position locating method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that large-size and expensive sensors have been required in the case that GPS is built in sensors to determine the positions of sensors of known positions and the problem that surveys on positions and their input in sensors have required time and labor in the case that positions determined through the use of position survey instruments such as GPS are required to be previously input in sensors since at least three sensors of known positions are initially required to determine the self-positions of all the sensors constituting a sensor network in a sensor position locating method by a conventional technique. <P>SOLUTION: Two sensors of known positions are installed in the outermost circumference of a sensor installation region when sensors are to be installed. The self-positions of sensors of unknown positions are determined on the basis of values of measured distances between the two sensors of known positions and the sensors of unknown positions. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

この発明は、複数のセンサが無線通信によるネットワークを構成するセンサネットワークにおいて、位置が予め判っている2個の基準センサを用い、これら2個の基準センサとの距離情報に基づき複数設置されたセンサの各センサ位置を標定するセンサ位置標定方法に関するものである。   The present invention uses two reference sensors whose positions are known in advance in a sensor network in which a plurality of sensors constitute a network by wireless communication, and a plurality of sensors installed based on distance information from these two reference sensors The present invention relates to a sensor position locating method for locating each sensor position.

複数のセンサが無線通信によるネットワークを構成するセンサネットワークは、各センサの位置がGPS等の器材によりいちいち位置測量をすることなく決定できることから、広範囲にセンサを散布する必要がある重要施設や危険地帯周辺の侵入者警備への適用が考えられている。   A sensor network in which a plurality of sensors constitutes a network by wireless communication. The position of each sensor can be determined by GPS or other equipment without performing position surveys one by one. Application to surrounding intruder security is considered.

従来、各センサの自己位置を決定する際、各センサと3個以上の位置が既知なセンサとの距離により各センサの位置を算出していた。センサネットワーク内に最初に3個以上の位置が既知なセンサが存在すれば、これらとの距離から自己位置が決定でき、自己位置を決定したセンサは新たな位置が既知なセンサとなる。これを繰り返すことで最終的にセンサネットワーク内の全てのセンサは、位置が既知なセンサとなる(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, when determining the self-position of each sensor, the position of each sensor is calculated based on the distance between each sensor and a sensor having three or more known positions. If there are three or more sensors whose positions are already known in the sensor network, the self-position can be determined from the distance to these sensors, and the sensor whose self-position is determined becomes a sensor whose new position is known. By repeating this, all the sensors in the sensor network are finally sensors whose positions are known (see, for example, Patent Document 1).

特開2006−234425号公報JP 2006-234425 A

従来の技術によるセンサ位置標定方法では、センサネットワークを構成する全てのセンサの自己位置を決定するには、最初に少なくとも3個の位置が既知であるセンサが必要である。これらの位置が既知なセンサの位置は、センサにGPSを内蔵することで求めるか、あるいはあらかじめGPS等の位置測量器材を用いて求めた位置をセンサに入力しておくかが必要となる。
しかしながら、前者の場合センサが大型で高価なものとなる問題があり、後者の場合は位置を測量してセンサに入力するのに手間がかかるという問題点があった。
In the sensor position locating method according to the prior art, in order to determine the self-position of all the sensors constituting the sensor network, a sensor having at least three known positions is required first. It is necessary to determine the position of the sensor whose position is already known by incorporating the GPS in the sensor, or to input the position obtained in advance using a position surveying instrument such as GPS to the sensor.
However, in the former case, there is a problem that the sensor is large and expensive, and in the latter case, it takes time to measure the position and input it to the sensor.

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、最初に必要となる位置が既知であるセンサの数を削減しながら、センサの位置を標定する方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a method for locating the position of a sensor while reducing the number of sensors whose positions that are first required are known. Objective.

この発明によるセンサ位置標定方法は、複数のセンサが無線通信によるネットワークを構成するセンサネットワークにおいて、位置が予め判っている第一の基準センサと第二の基準センサの2個の基準センサを用い当該2個の基準センサとの距離情報に基づき、対象となる第三のセンサのセンサ位置を標定するセンサ位置標定方法であって、前記第一の基準センサと前記第二のセンサとを、前記センサネットワークの外周に設置するステップと、前記第一の基準センサの位置と、前記第二の基準センサの位置と、前記第一の基準センサと前記第三のセンサとの間の距離と、前記第二の基準センサと前記第三のセンサとの間の距離とに基づき当該第三のセンサの位置を複数算出するステップと、前記複数算出した位置の中で前記センサネットワークの前記外周の内側にある位置を抽出するステップと、前記抽出した位置を当該第三のセンサの位置であると判断するステップと、から構成される。   The sensor position locating method according to the present invention uses two reference sensors of a first reference sensor and a second reference sensor whose positions are known in advance in a sensor network in which a plurality of sensors constitute a network by wireless communication. A sensor position locating method for locating a sensor position of a target third sensor based on distance information between two reference sensors, wherein the first reference sensor and the second sensor are connected to the sensor. Installing on the outer periphery of the network; the position of the first reference sensor; the position of the second reference sensor; the distance between the first reference sensor and the third sensor; Calculating a plurality of positions of the third sensor based on a distance between a second reference sensor and the third sensor; and, among the calculated positions, the sensor network. Extracting position on the inside of the outer periphery of the click, the steps of the extracted location is determined to be the position of the third sensor, and a.

この発明によれば、センサの位置標定において最初に必要となる位置が既知であるセンサの数を削減した状態で、センサの位置標定を行うことができる。   According to the present invention, the position of the sensor can be determined in a state in which the number of sensors whose positions that are first required in the position determination of the sensor are known is reduced.

実施の形態1.
図1、図2は本実施の形態のセンサ位置標定方法を説明する図であり、1は位置が既知な第一のセンサ、2は位置が既知な第二のセンサ、3a〜3jは自己位置を算出すべき複数のセンサ、10はネットワークを管理制御する管理装置である。100は位置が予め判っている第一のセンサ1と第二のセンサを結んだ外周ラインであり、センサ3a〜3jはこの外周ライン100を境界にして、どちらか一方のエリアに設置される。第一のセンサ1や第二のセンサ2及びセンサ3a〜3jには予めIDが与えられており、IDにより識別可能となっている。
図1に示した例ではセンサ3a〜3jは外周ライン100を境界にして、管理装置10が位置するエリアとは逆のエリアに設置されている。外周ライン100を境界にして管理装置10が位置する方のエリアを外側とすると、センサ3a〜3jは外周ライン100の外側にはその設置がない。このように、第一のセンサ1と第二のセンサ2は、第一のセンサ1と第二のセンサ2及びセンサ3a〜3jからなるセンサネットワークの最外周となる位置に設置する。
本実施の形態では、位置が既知である第一のセンサ1と第二のセンサ2をセンサネットワークの最外周に設置することを前提とし、その内側(すなわち、外周ライン100を境界にして、管理装置10とは逆となるエリア)にあるセンサ3a〜3jの各センサの位置標定を行う場合について説明する。
また、第一のセンサは、第一の基準センサの一例であり、第二のセンサは第二の基準センサの一例である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 and FIG. 2 are diagrams for explaining a sensor position locating method according to this embodiment. 1 is a first sensor with a known position, 2 is a second sensor with a known position, and 3a to 3j are self-positions. A plurality of sensors 10 for calculating the number 10 are management devices that manage and control the network. Reference numeral 100 denotes an outer peripheral line connecting the first sensor 1 and the second sensor whose positions are known in advance, and the sensors 3a to 3j are installed in one of the areas with the outer peripheral line 100 as a boundary. The first sensor 1, the second sensor 2, and the sensors 3a to 3j are given IDs in advance and can be identified by the IDs.
In the example shown in FIG. 1, the sensors 3 a to 3 j are installed in an area opposite to the area where the management apparatus 10 is located with the outer peripheral line 100 as a boundary. If the area on which the management device 10 is located with the outer peripheral line 100 as a boundary is outside, the sensors 3 a to 3 j are not installed outside the outer peripheral line 100. Thus, the 1st sensor 1 and the 2nd sensor 2 are installed in the position used as the outermost periphery of the sensor network which consists of the 1st sensor 1, the 2nd sensor 2, and the sensors 3a-3j.
In the present embodiment, it is assumed that the first sensor 1 and the second sensor 2 whose positions are known are installed on the outermost periphery of the sensor network, and management is performed on the inner side (that is, with the outer periphery line 100 as a boundary). The case where the position of each sensor of the sensors 3a to 3j in the area opposite to the apparatus 10 is determined will be described.
The first sensor is an example of a first reference sensor, and the second sensor is an example of a second reference sensor.

図2は、第一のセンサ1の構成の一例を示した図である。第一のセンサ1は、無線通信手段31と目標検出手段32と自己位置標定手段33と通信相手探索手段34とからなる。
目標検出手段32は、IRセンサや振動センサなどで構成し、温度変化や地面の振動により例えば侵入者の接近を検出して検出信号を発生する。
自己位置標定手段33は、GPSで構成することで第一のセンサ1の位置情報を得ることができるが、別途GPSやその他の測量手段を用いて測定した位置情報を入力してもよく、この場合は第一のセンサ1にGPSを用いる場合に比べて低コスト化及び低消費電力化できる効果がある。
通信相手探索手段34は、周囲のセンサ3と無線通信手段9により電波を送受して通信可能な周囲のセンサ3を特定し、通信可能なセンサ3との間の距離情報を取得するものである。なお、各センサには予め個々のセンサを特定するIDが与えられており、通信相手探索手段7はこのIDにより通信可能な周囲のセンサ1を特定することができる。
無線通信手段31は、センサ同士で相互に通信することでアドホックネットワークを構成するとともに、通信可能なセンサ3とそのセンサ3との距離情報を管理装置10に伝達する。
なお、第一のセンサ1は取得した情報や処理状況の時刻を記録するためにセンサ内に時計機能を内蔵している。
図3では第一のセンサ1の構成例を示したが、第二のセンサ2についても図3と同一の構成であり、その説明を省略する。
また、センサ3a〜3jについても、第一のセンサ1の構成と比較して自己位置標定手段13が無いという程度の相違であるため、ここではその説明を省略する。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the first sensor 1. The first sensor 1 includes a wireless communication unit 31, a target detection unit 32, a self-positioning unit 33, and a communication partner search unit 34.
The target detection means 32 is composed of an IR sensor, a vibration sensor, or the like, and generates a detection signal by detecting, for example, the approach of an intruder by temperature change or ground vibration.
The self-positioning means 33 can obtain the position information of the first sensor 1 by being constituted by GPS, but it may separately input the position information measured using GPS or other surveying means. In this case, there is an effect that the cost and power consumption can be reduced as compared with the case where GPS is used for the first sensor 1.
The communication partner searching means 34 is for transmitting and receiving radio waves between the surrounding sensors 3 and the wireless communication means 9 to identify the surrounding sensors 3 that can communicate with each other, and to acquire distance information between the communicable sensors 3. . Each sensor is previously given an ID for identifying an individual sensor, and the communication partner searching means 7 can identify a surrounding sensor 1 that can communicate with the ID.
The wireless communication unit 31 configures an ad hoc network by communicating with each other, and transmits distance information between the communicable sensor 3 and the sensor 3 to the management device 10.
The first sensor 1 has a built-in clock function in order to record the acquired information and the time of the processing status.
Although the configuration example of the first sensor 1 is shown in FIG. 3, the second sensor 2 has the same configuration as that in FIG.
Further, the sensors 3a to 3j are different from the configuration of the first sensor 1 in that there is no self-position locating means 13, and the description thereof is omitted here.

ここで、第1のセンサ1が周囲に位置するセンサ3aと相互に通信することで距離を算出する方法の一例について説明する。その原理は、通信相手に向けて送信した送信時刻とその通信相手から返信された返信信号の受信時刻との時間差から所定の処理時間を差し引き、その差し引いた後の時間を電波の速度で除算することにより相互の距離を求めるものであるが、無線を使った通信方式では、通信の混雑程度や空間ノイズレベル、また温度状況や演算部の負荷状況によって変動する場合がある。このため、特許文献1では、同期信号の伝搬にかかる時間を考慮に入れた時刻同期を行うようにしている。すなわち、複数の装置がお互いに無線通信で交信する無線ネットワークシステムにおいて、各装置が内臓する時計により刻む時刻を基準時刻に同期させるために、以下の手順を行っている。
手順1:時刻の基準となる装置(管理装置)が定期的に時刻同期用信号を発信する。
手順2:時刻同期対象の各装置において、手順1の信号を受信した際の無線信号の到着時刻を装置の内蔵時計から読み出し、共通サーバへ送信する。
手順3:共通サーバにおいて、時刻同期対象の各装置から手順2にて受信した時刻情報と、手順1の発信者と受信者の距離を無線伝播速度で割った無線伝播時間に手順1の発信時刻を加えた時刻の差から、時刻同期対象の各装置の基準時刻からのずれを計算する。
Here, an example of a method for calculating the distance by the first sensor 1 communicating with the surrounding sensors 3a will be described. The principle is that a predetermined processing time is subtracted from the time difference between the transmission time transmitted to the communication partner and the reception time of the reply signal returned from the communication partner, and the time after the subtraction is divided by the radio wave speed. However, in a communication method using wireless communication, the distance may vary depending on the degree of communication congestion, the spatial noise level, the temperature condition, and the load condition of the calculation unit. For this reason, in Patent Document 1, time synchronization is performed in consideration of the time required for propagation of the synchronization signal. That is, in a wireless network system in which a plurality of devices communicate with each other by wireless communication, the following procedure is performed in order to synchronize the time ticked by the clock built in each device with the reference time.
Procedure 1: A device serving as a time reference (management device) periodically transmits a time synchronization signal.
Procedure 2: In each device subject to time synchronization, the arrival time of the radio signal when the signal of procedure 1 is received is read from the internal clock of the device and transmitted to the common server.
Procedure 3: In the common server, the time information received in Step 2 from each device subject to time synchronization and the transmission time of Procedure 1 to the radio propagation time obtained by dividing the distance between the sender and receiver in Procedure 1 by the radio propagation speed The difference from the reference time of each device to be synchronized with time is calculated from the difference between the times obtained by adding.

このようにセンサ間を伝搬する電波の伝搬時間により距離を算出することにより、第一のセンサ1が周囲に位置するセンサ3aと相互に通信することで、第一のセンサ1とセンサ3aとの間の正確な距離を算出することが可能となる。 By calculating the distance based on the propagation time of the radio wave propagating between the sensors in this way, the first sensor 1 communicates with the surrounding sensor 3a, so that the first sensor 1 and the sensor 3a communicate with each other. It is possible to calculate an accurate distance between the two.

第一のセンサ1の無線通信手段31は、通信可能なセンサ3aのIDと、そのセンサ3aと第一のセンサ1との間の距離情報を、管理装置10に伝達する。なお第一のセンサ1の無線通信手段31は、センサ3a以外にも通信可能なセンサ(例えば、センサ3dやセンサ3cなど)があれば、そのセンサのIDと、そのセンサと第一のセンサ1との間の距離情報も、管理装置10に伝達する。
同様にして、第二のセンサ2の無線通信手段31は、通信可能なセンサ3aと、そのセンサ3aと第二のセンサ2との間の距離情報を、管理装置10に伝達する。また、第二のセンサ2の無線通信手段31は、センサ3a以外にも通信可能なセンサ(例えば、センサ3aやセンサ3bなど)があれば、そのセンサのIDと、そのセンサと第一のセンサ1との間の距離情報も、管理装置10に伝達する。
The wireless communication unit 31 of the first sensor 1 transmits the ID of the communicable sensor 3 a and the distance information between the sensor 3 a and the first sensor 1 to the management device 10. Note that the wireless communication means 31 of the first sensor 1 may be the ID of the sensor, the sensor, and the first sensor 1 if there is a sensor (for example, sensor 3d or sensor 3c) other than the sensor 3a. Is also transmitted to the management device 10.
Similarly, the wireless communication means 31 of the second sensor 2 transmits to the management device 10 the communicable sensor 3a and the distance information between the sensor 3a and the second sensor 2. Further, the wireless communication means 31 of the second sensor 2 may include the ID of the sensor, the sensor, and the first sensor if there is a sensor (for example, the sensor 3a or the sensor 3b) other than the sensor 3a. 1 is also transmitted to the management apparatus 10.

次に、管理装置10は、第一のセンサ1から伝達された、通信可能なセンサのIDと、そのセンサと第一のセンサ1との間の距離情報を記憶部に格納する。
同様に管理装置10は、第二のセンサ2から伝達された、通信可能なセンサのIDと、そのセンサと第二のセンサ2との間の距離情報を記憶部に格納する。
管理装置10の演算部は、第一のセンサ1と第二のセンサ2とで共通して通信可能なセンサを1つ抽出し、このセンサ(ここではセンサ3aとする)の位置を標定する。
Next, the management apparatus 10 stores the ID of the communicable sensor transmitted from the first sensor 1 and the distance information between the sensor and the first sensor 1 in the storage unit.
Similarly, the management apparatus 10 stores the ID of the communicable sensor transmitted from the second sensor 2 and the distance information between the sensor and the second sensor 2 in the storage unit.
The calculation unit of the management apparatus 10 extracts one sensor that can communicate in common with the first sensor 1 and the second sensor 2 and determines the position of this sensor (here, referred to as sensor 3a).

ここで、R1を第一のセンサ1とセンサ3a間の距離、R2を第二のセンサ2とセンサ3a間の距離とする。
第一のセンサ1の位置(X1、Y1)と第二のセンサ2の位置(X2、Y2)は既知であるから、管理装置10の演算部は、この第一のセンサ1の位置(X1、Y1)と第二のセンサ2の位置(X2、Y2)と、R1と、R2に基づき、センサ3aの位置を算出できる。
しかしながら、位置が既知のセンサが2個であるため、図3に示すダミーセンサ4がセンサ3aと反対側に求まってしまう。
ここで、第一のセンサ1及び第二のセンサ2をセンサネットワークの最外周に設置していることで、最外周の外側にあるダミーセンサ4は偽と判断し除去することができる。これにより第一のセンサ1及び第二のセンサ2の2個の位置が既知のセンサで、センサ3aの位置を正しく決定することができる。
なお先に説明したように、本実施の形態では外周ライン100の内側にセンサ3a〜3jが設置されている前提であり、管理装置10はその前提のもと各センサ位置を標定するよう計算処理が設定されているものとする。
Here, R1 is a distance between the first sensor 1 and the sensor 3a, and R2 is a distance between the second sensor 2 and the sensor 3a.
Since the position (X1, Y1) of the first sensor 1 and the position (X2, Y2) of the second sensor 2 are known, the calculation unit of the management device 10 performs the position (X1, Y2) of the first sensor 1. The position of the sensor 3a can be calculated based on Y1), the position (X2, Y2) of the second sensor 2, and R1 and R2.
However, since there are two sensors whose positions are known, the dummy sensor 4 shown in FIG. 3 is obtained on the side opposite to the sensor 3a.
Here, by installing the first sensor 1 and the second sensor 2 on the outermost periphery of the sensor network, the dummy sensor 4 outside the outermost periphery can be determined to be false and can be removed. Thereby, the two positions of the first sensor 1 and the second sensor 2 are known, and the position of the sensor 3a can be determined correctly.
As described above, in this embodiment, it is a premise that the sensors 3a to 3j are installed inside the outer peripheral line 100, and the management apparatus 10 performs a calculation process so as to locate each sensor position based on the premise. It is assumed that it is set.

センサ3aの位置が決定すれば、第一のセンサ1及び第二のセンサ2と合せて位置が既知なセンサが3個できるため、以降、3個以上の位置が既知なセンサとの距離から従来技術と同様にして最終的に全てのセンサ3の位置が決定される。   If the position of the sensor 3a is determined, three sensors whose positions are known together with the first sensor 1 and the second sensor 2 can be formed. Henceforth, from the distance from the sensor whose three or more positions are known, Similar to the technique, the positions of all the sensors 3 are finally determined.

図4に、いままで説明してきた本実施の形態に係るセンサ位置標定方法のフロー図をまとめる。
まず、第一センサ1、第2センサ2をセンサネットワークの最外周に設置する(ステップ01)。管理装置10がセンサ3の情報(通信可能なセンサID、通信可能なセンサIDとの距離)を取得する(ステップ02)。次に、管理装置10は位置が既知の第一センサ1及び第二センサ2との距離情報に基づき、センサ3の位置を算出する(ステップ03)。管理装置10は、得られた複数のセンサ3の位置のうち、外周ライン100を境界にして所定のエリアにある位置を抽出する(ステップ04)。管理装置10はステップ04で抽出した位置をセンサ3の位置と決定する(ステップ05)。ステップ05により、位置が既知のセンサが3個となったため、以降、第1のセンサ、第2のセンサ、ステップ05で得られたセンサを用いて、他のセンサ3の位置を算出する(ステップ06)。
FIG. 4 summarizes a flow chart of the sensor position locating method according to the present embodiment described so far.
First, the first sensor 1 and the second sensor 2 are installed on the outermost periphery of the sensor network (step 01). The management apparatus 10 acquires information of the sensor 3 (a communicable sensor ID and a distance from a communicable sensor ID) (step 02). Next, the management apparatus 10 calculates the position of the sensor 3 based on the distance information between the first sensor 1 and the second sensor 2 whose positions are known (step 03). The management device 10 extracts a position in a predetermined area with the outer peripheral line 100 as a boundary from the obtained positions of the plurality of sensors 3 (step 04). The management apparatus 10 determines the position extracted in step 04 as the position of the sensor 3 (step 05). Since the number of sensors whose positions are known becomes three in step 05, the positions of the other sensors 3 are calculated using the first sensor, the second sensor, and the sensor obtained in step 05 (step 05). 06).

上記のように従来の技術では最初に3個以上必要とされた位置が既知なセンサの数を2個に削減することができるので、GPS内蔵による大型で高価なセンサ数を2個に削減できる効果がある。また、GPS等の位置測量器材を用いて求めた位置をセンサに入力する場合でも手間を1個分省ける効果がある。   As described above, according to the conventional technology, the number of sensors whose positions required at least three at first are known can be reduced to two, so the number of large and expensive sensors with built-in GPS can be reduced to two. effective. In addition, even if the position obtained using a position surveying instrument such as GPS is input to the sensor, there is an effect of saving one time.

実施の形態2.
図5は本実施の形態のセンサ位置標定方法の説明図であり、位置が既知のセンサの位置や測距値に誤差があり、位置が既知なセンサから測距値を半径とする円が1点で交わらない様子を示している。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram of the sensor position locating method according to the present embodiment. There is an error in the position and distance measurement value of a sensor whose position is known, and a circle whose radius is a distance measurement value from a sensor whose position is known is 1 It shows a situation where dots do not intersect.

1は位置が既知な第一のセンサ、2は位置が既知な第二のセンサ、5は位置が既知な第三のセンサ、6は第一のセンサ1の位置を中心とした位置標定すべきセンサと第一のセンサ1間の測距値R1を半径とする第一の円、7は第二のセンサ2の位置を中心とした位置標定すべきセンサと第二のセンサ2間の測距値R2を半径とする第二の円、8は第三のセンサ5の位置を中心とした位置標定すべきセンサと第三のセンサ5間の測距値R3を半径とする第三の円、19は第一の円6と第二の円7の2つの交点を結ぶ第一の直線、20は第一の円6と第三の円8の2つの交点を結ぶ第二の直線、21は第二の円7と第三の円8の2つの交点を結ぶ第三の直線である。   1 is a first sensor having a known position, 2 is a second sensor having a known position, 5 is a third sensor having a known position, and 6 is to be located around the position of the first sensor 1 A first circle whose radius is the distance R1 between the sensor and the first sensor 1, and 7 is a distance between the sensor to be located and the second sensor 2 centered on the position of the second sensor 2. A second circle whose radius is the value R2, and 8 is a third circle whose radius is a distance measurement value R3 between the sensor to be located around the position of the third sensor 5 and the third sensor 5. 19 is a first straight line connecting two intersections of the first circle 6 and the second circle 7, 20 is a second straight line connecting two intersections of the first circle 6 and the third circle 8, and 21 is This is a third straight line connecting two intersections of the second circle 7 and the third circle 8.

本実施の形態のセンサ位置標定方法では、第一の直線9と第二の直線10との交点の位置(Xa、Ya)、第一の直線9と第三の直線11との交点の位置(Xb、Yb)及び第二の直線10と第三の直線11との交点の位置(Xc、Yc)を用いて、位置標定すべきセンサの位置を3つの交点の平均をとり((Xa+Xb+Xc)/3、(Ya+Yb+Yc)/3)で求める。これにより、位置が既知のセンサの位置及び測距値に誤差がある場合でも自己位置を一義的に標定できる効果がある。 In the sensor position locating method of the present embodiment, the position of the intersection of the first straight line 9 and the second straight line 10 (Xa, Ya), the position of the intersection of the first straight line 9 and the third straight line 11 ( Xb, Yb) and the position of the intersection of the second straight line 10 and the third straight line 11 (Xc, Yc), the position of the sensor to be located is averaged over the three intersections ((Xa + Xb + Xc) / 3, (Ya + Yb + Yc) / 3). Accordingly, there is an effect that the self position can be uniquely determined even when there is an error in the position of the sensor whose position is known and the distance measurement value.

また、円同士が交点を持たない場合、例えば図6に示すように第二の円7と第三の円8が交差せず第三の直線11が存在しない場合は、第一の直線9と第二の直線10の交点(Xa,Ya)を位置標定すべきセンサの位置と決定する。これにより、位置が既知のセンサの位置及び測距値に誤差がある場合でも自己位置を標定できる効果がある。   Further, when the circles have no intersection, for example, as shown in FIG. 6, when the second circle 7 and the third circle 8 do not intersect and the third straight line 11 does not exist, the first straight line 9 and The intersection (Xa, Ya) of the second straight line 10 is determined as the position of the sensor to be located. Accordingly, there is an effect that the self-position can be determined even when the position of the sensor whose position is known and the distance measurement value have an error.

なお、以上は3個の位置が既知のセンサを用いて自己位置を標定する場合について説明したが、3個以上であっても同様に求めることができる。この場合、円が多くなるほど円同士の交点を結ぶ直線の数が増大し、これに伴って直線同士の交点の数も増大するため、平均する交点の位置も多くなる。平均する交点の位置が多くなるほど、位置が既知のセンサの位置誤差や測距誤差のうちランダムな誤差成分が平均化され、標定する位置精度が向上する効果がある。   In the above, the case where the self-position is determined using a sensor having three known positions has been described. In this case, as the number of circles increases, the number of straight lines connecting the intersections between the circles increases, and the number of intersections between the straight lines also increases accordingly. Therefore, the positions of the average intersections also increase. As the positions of the intersections to be averaged increase, random error components among the position errors and distance measurement errors of sensors with known positions are averaged, and there is an effect of improving the positioning accuracy.

実施の形態3.
本実施の形態のセンサ位置標定方法は、各センサが受信電波強度の測定手段を備え、自己位置標定するときに用いる位置が既知なセンサを受信電波強度の大きい順に3個以上選択するようにしたものである。
Embodiment 3 FIG.
In the sensor position locating method according to the present embodiment, each sensor is provided with means for measuring received radio wave intensity, and three or more sensors having known positions used for self-localization are selected in descending order of received radio wave intensity. Is.

センサネットワークを構成する各センサの送信電波強度は等しいため、受信電波強度が大きいほど位置標定すべきセンサと位置が既知なセンサとの通信状態は良好と見なすことができる。即ち、障害物等による電波の減衰の影響が小さいため、電波の送受により求められる測距値の精度が高くなり、位置標定の精度が向上する効果がある。   Since the transmission radio wave intensity of each sensor constituting the sensor network is equal, the communication state between the sensor whose position should be determined and the sensor whose position is known can be considered better as the reception radio wave intensity is higher. That is, since the influence of the attenuation of the radio wave due to the obstacle is small, the accuracy of the distance measurement value obtained by the transmission / reception of the radio wave is increased, and the accuracy of the position determination is improved.

この発明の実施形態1のセンサ位置標定方法を説明する図である。It is a figure explaining the sensor location method of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施形態1の第一のセンサの構成例である。It is a structural example of the 1st sensor of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施形態1のセンサ位置標定方法を説明する図である。It is a figure explaining the sensor location method of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施形態1のセンサ位置標定方法のフロー図である。It is a flowchart of the sensor position locating method of Embodiment 1 of this invention. この発明の実施形態2のセンサ位置標定方法を説明する図である。It is a figure explaining the sensor position locating method of Embodiment 2 of this invention. この発明の実施形態2の円同士が交点を持たない場合のセンサ位置標定方法を説明する図である。It is a figure explaining the sensor position location method in case the circles of Embodiment 2 of this invention do not have an intersection.

符号の説明Explanation of symbols

1 第一のセンサ、2 第二のセンサ、3a〜3j センサ、4 ダミーセンサ、 5 位置が既知の第三のセンサ、6 第一の円、7 第2の円、8 第3の円、10 管理装置、19、20、21 直線、31 無線通信手段、32 目標検出手段、33 自己位置標定手段、34 通信相手探索手段、100 外周ライン、   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st sensor, 2nd sensor, 3a-3j sensor, 4 dummy sensor, 5 3rd sensor whose position is known, 6 1st circle, 7 2nd circle, 8 3rd circle, 10 Management device 19, 20, 21 straight line, 31 wireless communication means, 32 target detection means, 33 self-localization means, 34 communication partner search means, 100 outer peripheral line,

Claims (3)

複数のセンサが無線通信によるネットワークを構成するセンサネットワークにおいて、位置が予め判っている第一の基準センサと第二の基準センサの2個の基準センサを用い当該2個の基準センサとの距離情報に基づき、対象となる第三のセンサのセンサ位置を標定するセンサ位置標定方法であって、
前記第一の基準センサと前記第二のセンサとを、前記センサネットワークの外周に設置するステップと、
前記第一の基準センサの位置と、前記第二の基準センサの位置と、前記第一の基準センサと前記第三のセンサとの間の距離と、前記第二の基準センサと前記第三のセンサとの間の距離とに基づき当該第三のセンサの位置を複数算出するステップと、
前記複数算出した位置の中で前記センサネットワークの前記外周の内側にある位置を抽出するステップと、
前記抽出した位置を当該第三のセンサの位置であると判断するステップと、
からなることを特徴とするセンサ位置標定方法。
In a sensor network in which a plurality of sensors constitute a network by wireless communication, distance information between the two reference sensors using two reference sensors of a first reference sensor and a second reference sensor whose positions are known in advance. Is a sensor position locating method for locating the sensor position of the target third sensor,
Installing the first reference sensor and the second sensor on an outer periphery of the sensor network;
The position of the first reference sensor, the position of the second reference sensor, the distance between the first reference sensor and the third sensor, the second reference sensor and the third reference sensor. Calculating a plurality of positions of the third sensor based on the distance to the sensor;
Extracting a position inside the outer circumference of the sensor network among the plurality of calculated positions;
Determining that the extracted position is the position of the third sensor;
A sensor location method characterized by comprising:
前記第一の基準センサの位置と、前記第二の基準センサの位置と、前記第三のセンサの位置と、前記第一の基準センサと新たに位置を標定する第四のセンサとの間の距離と、前記第二の基準センサと当該第四のセンサとの間の距離と、前記第三のセンサと当該第四のセンサとの間の距離とに基づき、当該第四のセンサの位置を標定するステップと、
を更に備えたことを特徴とする請求項1記載のセンサ位置標定方法。
Between the position of the first reference sensor, the position of the second reference sensor, the position of the third sensor, and the fourth sensor that newly positions the first reference sensor. Based on the distance, the distance between the second reference sensor and the fourth sensor, and the distance between the third sensor and the fourth sensor, the position of the fourth sensor is determined. A step of locating;
The sensor position locating method according to claim 1, further comprising:
前記第一の基準センサの位置を中心とし前記第一の基準センサと前記第四のセンサとの間の距離を半径とする第一の円と、前記第二の基準センサの位置を中心とし前記第二の基準センサと前記第四のセンサとの間の距離を半径とする第二の円と、前記第三の基準センサの位置を中心とし前記第三の基準センサと前記第四のセンサとの間の距離を半径とする第三の円と、を求めるステップと、
上記第一の円と上記第二の円の交点を結ぶ第一の直線と、上記第一の円と上記第三の円の交点を結ぶ第二の直線と、上記第二の円と上記第三の円の交点を結ぶ第三の直線とを求めるステップと、
上記第一の直線と上記第二の直線との交点の位置(Xa、Ya)と、上記第一の直線と上記第三の直線との交点の位置(Xb、Yb)と、上記第二の直線と第三の直線との交点の位置(Xc、Yc)とを用いて、上記第四のセンサの位置を、((Xa+Xb+Xc)/3、(Ya+Yb+Yc)/3)により算出するステップと、
からなることを特徴とする請求項2記載のセンサ位置標定方法。
A first circle centered on the position of the first reference sensor and a radius between the first reference sensor and the fourth sensor, and a center of the position of the second reference sensor. A second circle whose radius is the distance between the second reference sensor and the fourth sensor; and the third reference sensor and the fourth sensor centered on the position of the third reference sensor; Determining a third circle with a radius between
A first straight line connecting the intersection of the first circle and the second circle, a second straight line connecting the intersection of the first circle and the third circle, the second circle and the second Obtaining a third straight line connecting the intersections of the three circles;
The position of the intersection of the first straight line and the second straight line (Xa, Ya), the position of the intersection of the first straight line and the third straight line (Xb, Yb), and the second Calculating the position of the fourth sensor by ((Xa + Xb + Xc) / 3, (Ya + Yb + Yc) / 3) using the position (Xc, Yc) of the intersection of the straight line and the third straight line;
The sensor position locating method according to claim 2, comprising:
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