KR100926292B1 - Distance estimation method between two sensor nodes using round trip time delay - Google Patents

Distance estimation method between two sensor nodes using round trip time delay Download PDF

Info

Publication number
KR100926292B1
KR100926292B1 KR1020070081301A KR20070081301A KR100926292B1 KR 100926292 B1 KR100926292 B1 KR 100926292B1 KR 1020070081301 A KR1020070081301 A KR 1020070081301A KR 20070081301 A KR20070081301 A KR 20070081301A KR 100926292 B1 KR100926292 B1 KR 100926292B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
reference node
node
time
quasi
mobile node
Prior art date
Application number
KR1020070081301A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20080050981A (en
Inventor
안효성
유원필
박상영
이재영
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Publication of KR20080050981A publication Critical patent/KR20080050981A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100926292B1 publication Critical patent/KR100926292B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W64/00Locating users or terminals or network equipment for network management purposes, e.g. mobility management
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/06Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/14Determining absolute distances from a plurality of spaced points of known location

Abstract

본 발명에서는 무선 노드들간에 거리를 측정하는 방법으로 양방향 신호 송수신(round trip) 기법에 근거한 새로운 방법을 제시한다. 본 발명의 주된 목적은 양방향 기법에서 가장 큰 문제인 노드의 내부에서 발생하는 하드웨어적 지연을 보정하는 방법의 제시이며, 이를 통한 오차 없는 물리적 거리에 따른 신호의 송수신 지연 시간을 계산하는 것이다. 본 발명의 구성은 이동 노드와 기준 노드의 옆에 설치된 준 이동 노드와 준 기준 노드와 이들 준 이동 노드와 준 기준 노드에 도착한 신호의 시간을 측정하여 물리적 지연을 계산하는 알고리즘으로 나뉘어진다. 본 발명은 실내에서 두 센서 노드들간의 정밀한 거리 결정에 직접적으로 이용되기 때문에, 응용 분야는 실내 로봇 주행과 다양한 용도의 사물의 위치 결정이라 할 수 있다.The present invention proposes a new method based on a bidirectional round trip technique as a method for measuring the distance between wireless nodes. The main object of the present invention is to propose a method for correcting hardware delay occurring inside a node, which is the biggest problem in the bidirectional scheme, and to calculate a transmission / reception delay time according to an error-free physical distance. The configuration of the present invention is divided into an algorithm that calculates a physical delay by measuring the time of a signal arriving at the quasi-mobile node and quasi-reference node and the quasi-mobile node and quasi-reference node installed next to the mobile node and the reference node. Since the present invention is directly used for precise distance determination between two sensor nodes indoors, the application field can be referred to as indoor robot driving and positioning of objects for various purposes.

무선 센서 네트워크(Wireless sensor network), 거리 추정(Distance estimation), 실내 위치 인식 시스템(Indoor localization system), 양방향 통신(Round trip; two-way communication), 시간 지연(Time delay) Wireless sensor network, distance estimation, indoor localization system, round trip (two-way communication), time delay

Description

양방향 무선 전파 이동 시간을 이용한 거리 측정 방법{Distance estimation method between two sensor nodes using round trip time delay}Distance estimation method using two-way radio propagation travel time {Distance estimation method between two sensor nodes using round trip time delay}

본 발명은 양방향 무선 전파 이동 시간을 이용한 거리 측정 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무선 센서 네트워크 환경에서 두 센서 노드들 간의 무선 전파 송수신이 있을 경우 이들 전파의 노드 내부에서 발생하는 지연 시간을 측정하는 방법을 제시하여 실제 물리적 거리에서 발생한 지연 시간만을 측정하여 이동 시간을 계산하는 양방향 무선 전파 이동 시간을 이용한 거리 측정 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a distance measuring method using a two-way radio propagation time, and more particularly, to measure the delay time occurring within a node of these radio waves when there is radio wave transmission and reception between two sensor nodes in a wireless sensor network environment. The present invention relates to a distance measurement method using two-way radio propagation travel time, which calculates a travel time by measuring only a delay time occurring at an actual physical distance by providing a method.

본 발명은 정보통신부 및 정보통신진흥원의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로 부터 도출된 것이다[과제관리번호:2005-S-092-02, 과제명:USN 기반 Ubiquitous Robotic Space 기술 개발].The present invention is derived from the research conducted as part of the IT new growth engine core technology development project of the Ministry of Information and Communication and the Ministry of Information and Communication Promotion. [Task Management Number: 2005-S-092-02, Title: USN-based Ubiquitous Robotic Space Technology Development].

실제 전파가 송신되어 수신될 때 걸리는 시간은 센서 노드 내부의 하드웨어적 지연(delay), 신호 처리 지연, 데이터 링크 지연, 실제 물리적 이동에 의한 시 간 지연 등을 포함한다. 따라서 실제 물리적 거리의 이동에 의한 전파의 송수신 시간을 측정하기 위해서는 하드웨어적 지연(delay), 신호 처리 지연, 데이터 링크 지연 등의 센서 노드 내부에서 발생하는 지연 시간을 보정해야 한다. The time it takes for the actual radio wave to be transmitted and received includes hardware delays inside the sensor node, signal processing delays, data link delays, and time delays due to actual physical movement. Therefore, in order to measure the transmission and reception time of the radio wave due to the actual physical distance movement, it is necessary to correct the delay time occurring inside the sensor node such as hardware delay, signal processing delay, and data link delay.

이렇게 측정된 물리적 지연 시간은 두 노드간의 거리 계산에 이용될 수 있기 때문에, 실내나 무선 센서 노드가 설치되어 있는 곳에서 사물의 위치를 결정할 수 있도록 직접적으로 이용될 수 있다. 따라서 본 발명이 속하는 배경기술은 무선 센서 네트워크, 사물의 위치 측정, 신호 처리 등이라 할 수 있다. 구체적으로 본 발명에서는 양방향 (Round trip) 전파 송수신에 의한 신호의 전파 시간을 계산하는 방법을 제시하고자 하며, 따라서 세부적인 기술은 Round-Trip Time(RTT)을 사용한 거리의 측정이라고 할 수 있다. 관련된 논문으로 McCrady, D. D; Doyle, L.; Forstrom, H.; Dempsey, T.; Martorana, M, “Mobile Ranging Using Low Accuracy Clocks”, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 48, No. 6, June 2000, pp.951-958 은 RTT관련 기술을 소개하고 있으나, 본 발명에서 제시하는 두 센서를 근거리에 위치시켜서 센서 노드 내부에서 발생하는 내부 지연 시간을 보정하는 방법은 제시하고 있지 않다. Since the measured physical delay time can be used to calculate the distance between two nodes, it can be directly used to determine the location of an object indoors or in a place where a wireless sensor node is installed. Therefore, the background technology to which the present invention belongs may be referred to as a wireless sensor network, location measurement of objects, signal processing, and the like. Specifically, the present invention proposes a method for calculating a propagation time of a signal by two-way (round trip) radio transmission and reception, and thus, a detailed technique may be referred to as a measurement of distance using Round-Trip Time (RTT). Related papers include McCrady, D. D; Doyle, L .; Forstrom, H .; Dempsey, T .; Martorana, M, “Mobile Ranging Using Low Accuracy Clocks”, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 48, No. 6, June 2000, pp.951-958 introduces RTT related technology, but does not suggest a method for correcting the internal delay time occurring inside the sensor node by placing two sensors proposed in the present invention at a short distance.

한편, 무선 센서 네트워크를 이용한 사물의 위치 측정에는 삼각측량법(Triangulation)이 많이 이용된다. 삼각측량법을 이용한 위치 측정 시스템에서는 위치를 측정하는 방법으로써 신호의 도착시간 방법(Time Of Arrival)이나 혹은 도착 시간의 차이 기법(Time Difference Of Arrival)을 많이 사용하고 있다. 하지만 TOA, TDOA는 뛰어난 성능을 보여주는 방법이기는 하지만 이동 노드(mobile node) 와, 또는 기준 노드(reference node)들 사이의 시각 동기화(time synchronization)라는 매우 해결하기 어려운 문제점을 가지고 있다. 이러한 시각 동기화의 난제를 해결하기 위한 방법으로서 전술한 논문에 기재된 바와 같은 시각 동기화가 불필요한 양방향 통신에 의한 전파 시각의 출발 및 되돌아 온 시각의 차이를 이용한 Round-Trip Time(RTT)을 사용한 방법이 대안으로서 이용된다. On the other hand, triangulation (triangulation) is widely used to measure the position of an object using a wireless sensor network. In the position measurement system using triangulation method, the time of arrival of the signal (Time Of Arrival) or the time difference of arrival (Time Difference Of Arrival) is widely used as a method of measuring position. However, although TOA and TDOA show excellent performance, they have a very difficult problem of time synchronization between a mobile node and a reference node. As a method for solving the time synchronization problem, a method using the Round-Trip Time (RTT) using the difference between the start and return time of the propagation time by bidirectional communication that does not require time synchronization as described in the above paper is an alternative. It is used as.

하지만 기존의 위치 측정 시스템에서 거리를 측정할 때 RTT을 폭넓게 사용하지 못했던 까닭은 RTT를 측정하기 위해서 이동노드와 기준노드가 패킷(packet)을 주고 받는 시간을 측정할 때 시스템 내부에서 큰 시간 지연이 발생하기 때문이다. 즉, 하드웨어 및 소프트웨어적인 시간 지연을 정확히 측정하기 어렵기 때문에 순수하게 신호의 공간 전파에 의하여 발생한 시간 지연을 측정할 수 없었다. 시스템 내부의 지연은 하드웨어 통과 시간, 신호 처리 시간, 안테나 송수신 시간, 데이터 링크 시간 등을 포함하는 것으로 이 시스템 내부 지연 시간을 계산하는 것은 현실적으로 가능하지 않을뿐더러 이를 측정할 마땅한 장비가 존재하지 않는다는 문제점이 있다. However, because RTT is not widely used when measuring distances in the existing positioning system, a large time delay is generated in the system when measuring the time that the mobile node and the reference node exchange packets to measure the RTT. Because it occurs. That is, since it is difficult to accurately measure hardware and software time delays, time delays caused by spatial propagation of signals cannot be measured purely. Delays in the system include hardware pass-through time, signal processing time, antenna transmit / receive time, data link time, etc. It is not practical to calculate this system delay time and there is no suitable equipment to measure it. have.

한편, 선행 특허인 미국특허번호 제7054226호에서는 음파의 발신 후 반사되어 오는 음파 신호의 총 지연 시간을 이용하여 거리를 측정하는 방법을 제시하고 있으나, 무선 센서 네트워크를 이용한 거리 측정 개념은 제시하지 않았다. 따라서 무선 센서 네트워크 환경의 양방향 (Round trip, or two-way communication) 통신 과정에서 발생하는 센서 노드의 내부 지연 시간을 보정한 두 센서 노드간의 물리적 거리 측정 방법을 통해 보다 정확한 거리 측정을 할 필요성이 있다. Meanwhile, although US Patent No. 7054226, a prior patent, proposes a method for measuring distance using a total delay time of a sound wave signal reflected after transmitting sound waves, it does not present a concept of distance measurement using a wireless sensor network. . Therefore, there is a need for more accurate distance measurement through the physical distance measuring method between two sensor nodes that compensates for the internal delay time of sensor nodes generated during round trip, or two-way communication in wireless sensor network environment. .

본 발명은 전술한 필요성을 충족시키고, 전술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은, 무선 센서 네트워크 환경의 양방향 (Round trip, or two-way communication) 통신 과정에서 발생하는 센서 노드의 내부 지연 시간을 보정한 기준 노드와 이동 노드간의 양방향 무선 전파 이동 시간을 이용한 거리 측정 방법을 제공하는 데에 있는 것이다. The present invention has been proposed to meet the above-mentioned necessity and to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to provide an internal sensor node generated during a round trip or two-way communication process in a wireless sensor network environment. The present invention provides a distance measuring method using a bidirectional radio propagation movement time between a reference node and a mobile node whose delay time is corrected.

따라서, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 양방향 무선 전파 이동 시간을 이용한 거리 측정 방법은, 기준노드와 이동노드로 구성되어 양방향 무선 전파 이동 시간을 이용한 거리 측정 방법으로서, 제1 준기준노드를 이동노드와 인접하게 설치하는 설치단계와, 기준노드가 이동노드와 제1 준기준노드에 각각 패킷을 전송하는 제1 전송단계와, 이동노드가 수신한 패킷에 대하여 응답하여 확인 신호를 기준노드 및 제1 준기준노드로 전송하는 제2 전송단계와, 물리적 거리에 의한 지연시간을 나타내는 eRTT값을 구하는 계산단계로 구성되는 것을 특징으로 한다. Accordingly, the distance measuring method using the bidirectional radio propagation movement time for achieving the object of the present invention is composed of a reference node and a mobile node, the distance measurement method using the bidirectional radio propagation movement time, the first quasi-reference node is a mobile node. A first step of transmitting a packet to the mobile node and the first quasi-reference node, and a reference signal to the reference node and the first node in response to the packet received by the mobile node. And a second transmission step of transmitting to the quasi-reference node, and a calculation step of obtaining an eRTT value indicating a delay time according to the physical distance.

또한, 본 발명의 양방향 무선 전파 이동 시간을 이용한 거리 측정 방법은, 기준노드와 이동노드로 구성되어 양방향 무선 전파 이동 시간을 이용한 거리 측정 방법으로서, 제2 준기준노드를 기준노드와 인접하게 설치하는 설치단계와, 기준노드가 이동노드와 제2 준기준노드에 각각 패킷을 전송하는 제1 전송단계와, 이동노 드는 수신한 패킷에 대하여 응답하여 확인 신호를 기준노드 및 제2 준기준노드로 전송하는 제2 전송단계와, 물리적 거리에 의한 지연시간을 나타내는 eRTT값을 구하는 계산단계로 구성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the distance measurement method using the bidirectional radio propagation movement time of the present invention is a distance measurement method using a bidirectional radio propagation movement time composed of a reference node and a mobile node, the second quasi-reference node is provided adjacent to the reference node A first transmission step in which the reference node transmits packets to the mobile node and the second quasi-reference node, and the mobile node transmits an acknowledgment signal to the reference node and the second quasi-reference node in response to the received packet. The second transmission step and a calculation step for obtaining the eRTT value representing the delay time by the physical distance.

또한, 본 발명의 양방향 무선 전파 이동 시간을 이용한 거리 측정 방법은, 기준노드와 이동노드로 구성되어 양방향 무선 전파 이동 시간을 이용한 거리 측정 방법으로서, 제1 준기준노드를 이동노드와 인접하게 설치하고, 제2 준기준노드를 기준노드와 인접하게 설치하는 설치단계와, 내부 지연의 제거는 기준노드가 이동노드, 제1 준기준노드 및 제2 준기준노드에 각각 패킷을 전송하는 제1 전송단계와, 이동노드는 수신한 패킷에 대하여 응답하여 확인 신호를 기준노드, 제1 준기준노드 및 제2 준기준노드로 전송하는 제2 전송단계와, 물리적 거리에 의한 지연시간을 나타내는 eRTT값을 구하는 계산단계로 구성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the distance measurement method using the two-way radio wave propagation time of the present invention comprises a reference node and a mobile node, the distance measurement method using the two-way radio wave propagation time, the first quasi-reference node is provided adjacent to the mobile node The installation step of installing the second quasi-reference node adjacent to the reference node, and the removal of the internal delay is the first transmission step in which the reference node transmits packets to the mobile node, the first quasi-reference node and the second quasi-reference node, respectively. And a second transmission step of transmitting an acknowledgment signal to the reference node, the first quasi-reference node, and the second quasi-reference node in response to the received packet, and obtaining an eRTT value indicating the delay time according to the physical distance. It is characterized by consisting of a calculation step.

본 발명에서는 2개의 준기준노드를 설치하여 전파의 양방향 통신에 의한 두 노드들 사이의 실제 물리적 거리를 측정하여 실내에서 노드들 사이의 거리 측정에 직접적으로 이용될 수 있으며 노드의 하드웨어적인 내부 지연 시간을 정확히 측정할 수 있도록 하는 효과가 있다. In the present invention, two quasi-reference nodes are installed to measure the actual physical distance between two nodes by two-way communication of radio waves, which can be directly used for measuring distances between nodes in a room. It is effective to accurately measure.

또한, 본 발명은 실내 공간이나 무선 센서 네트워크의 전파를 이용한 사물의 위치 인식에 로봇 항법, 사무 자동화, 건설, 무선 통신 서비스 등에서 폭넓게 이용될 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention has an effect that can be widely used in robot navigation, office automation, construction, wireless communication services, etc. for location recognition of objects using radio waves of an indoor space or a wireless sensor network.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail with respect to the configuration of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기준노드와 이동 노드 사이에서 데이터를 송수신하는 하는 과정을 설명하기 위한 장치 구성도이다. 1 is a block diagram illustrating a process of transmitting and receiving data between a reference node and a mobile node according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하여 보면, 먼저 좌측의 노드인 N1을 기준노드(reference node)로 설정하고, 우측의 노드인 N2를 이동노드(mobile node)로 설명하며 두 노드 사이의 거리는 d 이고, 이 거리를 이동하는데 걸리는 시간은 ΔTD = ΔTD′라고 설정한다. Referring to FIG. 1, first, N 1 , the node on the left side, is set as a reference node, and N 2 , the node on the right side, is described as a mobile node, and the distance between two nodes is d. The time taken to move the distance is set as ΔT D = ΔT D ′.

기준노드(N1)에서는 시간 T1에 전파를 송신하고, 이동노드(N2)는 이 전파 신호를 시간 T2에 수신하여 시각을 기록한 후, T3에 다시 확인 신호(Acknowledgement signal)를 보내어 시각 T4에 기준노드(N1)가 확인 신호를 수신한다. 이 과정에서 기준노드(N1)의 내부에서 소요되는 지연 시간은 각각 ΔTR과 ΔTR′로 나타내고, 이동노드(N2)의 내부에서 소요되는 지연 시간은 각각 ΔTM, T3-T2와 ΔTM′으로 표현된다.The reference node N 1 transmits a radio wave at time T 1 , and the mobile node N 2 receives the radio signal at time T 2 , records the time, and sends an acknowledgment signal to T 3 again. At time T 4 , the reference node N 1 receives the confirmation signal. In this process, the delay time in the reference node N 1 is represented by ΔT R and ΔT R ′, respectively, and the delay time in the mobile node N 2 is ΔT M , T 3 -T 2 , respectively. And ΔT M ′.

물리적 거리에 의한 지연시간(RTT)을 사용하여 기준노드(N1)에서 이동노드(N2)까지의 거리를 측정하고자 할 때 기준노드(N1)가 얻는 시간 표식 은(timestamp) T1과 T4이다. 그러면 노드 내부에서 발생한 시간 지연을 포함한 전체 시간 지연인 RTT′를 다음의 수학식 1로 나타내고 물리적 거리에 의한 지연시간을 RTT로 나타낼 때, RTT′및 RTT 를 나타내는 수학식 1 및 수학식 2는 각각 다음과 같이 나타낸다. In order to measure the distance from the reference node (N 1 ) to the mobile node (N 2 ) using the delay time (RTT) by physical distance, the time markers obtained by the reference node (N 1 ) are timestamp T 1 and T 4 . Then, when RTT ', which is the total time delay including the time delay occurring inside the node, is represented by Equation 1 below, and the delay time by physical distance is represented by RTT, Equations 1 and 2, which represent RTT' and RTT, respectively, respectively. It is represented as follows.

RTT’ = T4-T1 RTT '= T 4 -T 1

RTT = ΔTD + ΔTDRTT = ΔT D + ΔT D

그러면, 노드 내부의 지연을 포함하여 계산된 거리인 d’와 물리적 거리 d는 다음의 수학식 3 및 수학식 4에 각각 다음과 같이 나타낼 수 있다. Then, the distance d 'and the physical distance d, including the delay inside the node, may be represented as follows in Equations 3 and 4, respectively.

d′= c·RTT′/2 d ′ = cRTT ′ / 2

d = c·RTT/2 d = cRTT / 2

여기서, 수학식 3 및 수학식 4에 표시된 c값은 빛의 속도를 나타낸다. 하지만 수학식 1에서 구한 RTT′값은 신호가 실제 두 노드 사이의 거리를 이동하는데 걸린 시간인 RTT와는 큰 차이가 있다. 바로 각 노드의 시스템에서 패킷(packet)을 보낸 시각과 실제로 안테나에서 신호가 보내진 시각, 시스템에서 패킷을 받는 시각과 안테나에서 신호를 받은 시각 사이에 각각 지연(delay)이 존재하기 때문이다. Here, the c value shown in Equations 3 and 4 represents the speed of light. However, the RTT ′ value obtained in Equation 1 is significantly different from RTT, which is a time taken for a signal to actually move a distance between two nodes. This is because there is a delay between the time when the packet is sent from the system of each node, the time when the signal is actually sent by the antenna, the time when the packet is received by the system, and the time when the signal is received by the antenna.

도 1에서는 이들 각각 기준노드(N1) 및 이동노드(N2)의 내부 지연이 각각 ΔTR, ΔTR′와 ΔTM, T3-T2, ΔTM′로 나타내어져 있고, 이 내부 지연 시각들이 신호가 오가는 시간(ΔTD, ΔTD′)보다 일반적으로 실내에서는 훨씬 크기 때문에 시간 지연을 포함하는 측정 거리 d′의 정확도가 매우 낮아지게 된다. In FIG. 1, the internal delays of the reference node N 1 and the mobile node N 2 are respectively represented by ΔT R , ΔT R ′ and ΔT M , T 3 -T 2 , ΔT M ′, respectively. Since the times are generally much larger in the room than the time at which the signal travels (ΔT D , ΔT D ′), the accuracy of the measurement distance d ′ including the time delay is very low.

즉, 전체 시간 지연이 T4 - T1 = ΔTR + ΔTD + ΔTM + T3 - T2 + ΔTM′+ ΔTD′+ ΔTR′으로 표시할 수 있으며, 일반적으로 내부 지연이 물리적 거리에 의한 지연시간보다 훨씬 크게 된다. 이를 수학식 형태로 표현하면 ΔTR + ΔTR′+ ΔTM + T3 - T2 + ΔTM′>> ΔTD +ΔTD′의 관계로 표시할 수 있다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 기준노드, 이동노드 및 이동노드에 근접하여 설치된 준기준노드의 구성을 나타낸 장치 구성도이다. In other words, the total time delay is T 4 T 1 = ΔT R + ΔT D + ΔT M + T 3 -T 2 + ΔT M ′ + ΔT D ′ + ΔT R ′ and the internal delay is usually much larger than the delay due to physical distance. Expressed in mathematical form, ΔT R + ΔT R ′ + ΔT M + T 3 -T 2 + ΔT M ′ >> ΔT D It can be expressed by the relationship of + ΔT D ′. 2 is a device configuration diagram illustrating a configuration of a reference node, a mobile node, and a quasi-reference node installed in proximity to the mobile node according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하여 보면, 위치 측정 대상인 이동 노드(N2)에서 발생하는 내부 지연을 정확히 측정하기 위해 내부지연 측정을 담당하는 노드인 제1 준기준노드(semi-reference node)를 추가하여 구성하였다. 편의상 이동노드(N2)에 근접하여 설치된 추가된 노드를 제1 준기준노드(N3)라 칭한다. 이때 제1 준기준노드(N3)는 측정하는 기준노드(N1)와 비교해서 이동노드(N2)에 매우 가깝게 위치하도록 한다. Referring to FIG. 2, a first semi-reference node, which is a node in charge of internal delay measurement, is added to accurately measure internal delay occurring in the mobile node N 2 , which is a position measurement object. . For convenience, the added node installed in proximity to the mobile node N 2 is referred to as a first quasi-reference node N 3 . In this case, the first quasi-reference node N 3 is positioned to be very close to the mobile node N 2 as compared to the reference node N 1 to be measured.

이때, 도 2에서 보여지듯이, 기준노드(N1)가 보낸 패킷은 이동노드(N2)와 제 1 준기준노드(N3)에 각각 전달될 것이고, 이동노드(N2)와 제1 준기준노드(N3)는 상호 상당히 가까운 곳에 위치하고 있으므로 전달되는데 걸리는 시간은 거의 같다고 가정한다. 따라서, 도 2로부터 다음과 같은 기준노드(N1)와 제1 준기준노드(N3) 간의 거리차이가 없다는 가정에 따라 다음의 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다. At this time, as shown in Figure 2, the packet sent by the reference node (N 1 ) will be delivered to the mobile node (N 2 ) and the first quasi-reference node (N 3 ), respectively, the mobile node (N 2 ) and the first quasi Since the reference nodes (N 3 ) are located very close to each other, it is assumed that the time taken for transmission is about the same. Accordingly, it can be represented by Equation 5 according to the assumption that there is no distance difference between the reference node N 1 and the first quasi-reference node N 3 as shown in FIG. 2.

Figure 112007058555953-pat00001
d d″
Figure 112007058555953-pat00001
dd ″

여기서, d″는 기준노드(N1)와 제1 준기준노드(N3) 간의 순수한 물리적 거리이다. 따라서, 이동노드(N2)와 제1 준기준노드(N3) 간에는 거리차이가 거의 없으므로, 기준노드(N1)로부터 이동노드(N2)와 준기준노드(N3)간에 패킷을 전달하는 데 걸리는 시간도 거의 같다고 가정하면, 수학식 6과 같이 표현하여 나타낼 수 있다. Where d ″ is the pure physical distance between the reference node N 1 and the first quasi-reference node N 3 . Therefore, forward packets between the mobile node (N 2) and the first semi-reference node (N 3), between the distance difference is almost no reference node (N 1) the mobile node (N 2) and given a reference node (N 3) from Assuming that the time it takes to be almost the same, it can be expressed as shown in Equation 6.

Figure 112007058555953-pat00002
ΔTD ΔTD
Figure 112007058555953-pat00002
ΔT D ΔT D

여기서, ΔTD″는 기준노드(N1)로부터 제1 준기준노드(N3)로 패킷이 이동하는데 걸리는 시간을 나타낸다. Here, ΔT D ″ represents a time taken for a packet to move from the reference node N 1 to the first quasi reference node N 3 .

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이동노드에서 준기준노드로 전파를 전달하는 상태를 도시한 장치 구성도이다. 3 is a block diagram illustrating a state in which radio waves are transmitted from a mobile node to a quasi-reference node according to an embodiment of the present invention.

위와 같은 수학식 5 및 수학식 6의 가정하에 이동노드(N2)는 수신한 패킷에 대하여 응답하여 확인 신호(Acknowledgement signal)를 보낸다. 이때, 이동노드(N2)에서 전송되는 확인 신호는 기준노드(N1) 및 제1 준기준노드(N3)로 모두 전송된다. 이때, 이동노드(N2)로부터 제1 준기준노드(N3)로 전송되는 데에 걸리는 시간을 ΔTMSR1로 정의하기로 하며, 제1 준기준노드(N3) 내부에서의 시간 지연을 ΔTM으로 정의하기로 한다. Under the assumption of Equations 5 and 6, the mobile node N 2 transmits an acknowledgment signal in response to the received packet. In this case, the confirmation signal transmitted from the mobile node N 2 is transmitted to both the reference node N 1 and the first quasi-reference node N 3 . In this case, the time taken to be transmitted from the mobile node N 2 to the first quasi-reference node N 3 is defined as ΔT MSR1 , and the time delay in the first quasi-reference node N 3 is ΔT. It is defined as M.

한편, 기준노드(N1), 이동노드(N2)와 제1 준기준노드(N3)에서의 내부 지연 중 하드웨어에서 발생하는 지연(ΔTR, ΔTR′, ΔTM, ΔTM′, ΔTSR1, ΔTSR1′)의 분산을 살펴보면, 노드에서 신호가 무선 장비를 통과할 때 발생하는 지연의 분산은 랜덤 변수들의 합, 또는 각각 지연의 합으로 이루어지는 가우시안 랜덤 변수(Gaussian Random Variables)이며, 수학식으로 나타내면 다음의 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다. Meanwhile, the delays ΔT R , ΔT R ′, ΔT M , ΔT M ′, which occur in hardware among internal delays at the reference node N 1 , the mobile node N 2 , and the first quasi-reference node N 3 . Looking at the variance of ΔT SR1 , ΔT SR1 ′), the variance of the delay that occurs when a signal passes through the wireless equipment at the node is a Gaussian Random Variable, which is the sum of the random variables, or the sum of the delays, respectively. If it is represented by Equation 7, it may be expressed as Equation 7 below.

σRTT 2 = σRN 2 + σMN 2 σ RTT 2 = σ RN 2 + σ MN 2

수학식 7에서 σRTT 2, σRN 2, σMN 2은 각각 RTT의 지연의 분산, 기준노드(N1)의 내부 지연(T1)의 분산, 이동노드(N2)의 내부 지연(T3)의 분산을 나타낸다. In Equation 7, σ RTT 2 , σ RN 2 , and σ MN 2 are the variance of the delay of RTT, the variance of the internal delay T 1 of the reference node N 1 , and the internal delay T of the mobile node N 2, respectively. 3 ) dispersion.

한편, 참고 문헌 (McCrady, D. D; Doyle, L.; Forstrom, H.; Dempsey, T.; Martorana, M, "Mobile Ranging Using Low Accuracy Clocks", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 48, No. 6, June 2000, pp.951-958)에 소개되어 있듯이 실험을 통해 얻은 실제 이들의 분산값은 다음과 같이 무시할 정도로 매우 미소하다는 것을 알 수 있다.Meanwhile, references (McCrady, D. D; Doyle, L .; Forstrom, H .; Dempsey, T .; Martorana, M, "Mobile Ranging Using Low Accuracy Clocks", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol. 48 , No. 6, June 2000, pp.951-958), it can be seen that the actual dispersion values obtained through experiments are very small to be ignored as follows.

σRN 2 = 0.3675ⅹ10-18 secondsσ RN 2 = 0.3675ⅹ10 -18 seconds

σMN 2 = 0.3675ⅹ10-18 + σcf 2cf 2 = 0.25ⅹ10-18) secondsσ MN 2 = 0.3675ⅹ10 -18 + σ cf 2cf 2 = 0.25ⅹ10 -18 ) seconds

σRTT = ±0.9nsσ RTT = ± 0.9ns

따라서 본 발명에서 가정하는 노드 내부 지연 중 하드웨어에서 발생하는 지연은 거의 고정되어 있다고 가정하는 것은 타당하다고 할 수 있다. 이러한 가정 하에 이동 노드의 내부 지연 시간을 다음과 같은 방법으로 추측할 수 있다. 제1 준기준노드(N3)는 기준노드(N1)으로부터 T5 시간에 전파를 수신받고, 이 시간을 기록한 후, 다시 제1 준기준노드(N3)가 이동노드(N2)로부터 전파를 T6 시간에 수신한다. 따라서, 이동노드(N2)의 내부지연을 나타내는 eDelayMob은 T6 - T5를으로 표시할 수 있다. 한편, eDelayMob을 T6 - T5라고 정의할 때, 우리는 다음과 같은 관계식들을 얻을 수 있다. Therefore, it may be reasonable to assume that the delay occurring in hardware among the node internal delays assumed in the present invention is almost fixed. Under this assumption, the internal delay time of the mobile node can be estimated in the following way. The first quasi-reference node N 3 receives radio waves from the reference node N1 at T 5 hours, records the time, and then again transmits the first quasi-reference node N 3 from the mobile node N 2 . Receive at T 6 hours. Therefore, eDelayMob indicating the internal delay of the mobile node N2 may be represented by T 6 -T 5 . On the other hand, when we define eDelayMob as T 6 -T 5 , we can get the following relations.

eDelayMob = T3 + ΔTM′+ ΔTMSR1 + ΔTSR1′- (T1 + ΔTR + ΔTD″+ ΔTSR1)eDelayMob = T 3 + ΔT M ′ + ΔT MSR1 + ΔT SR1 ′-(T 1 + ΔT R + ΔT D ″ + ΔT SR1 )

= T3 + ΔTM′+ ΔTMSR1- (T1 + ΔTR + ΔTD″)= T 3 + ΔT M ′ + ΔT MSR 1 − (T 1 + ΔT R + ΔT D ″)

여기서, 우리는 추측해낸 eDelayMob를 이용하여 우리는 더 실제에 가까운 RTT 값을 계산하고자 한다. 한편, 더 실제에 가까운 RTT값을 eRTT로 정의하기로 한다. 이때 이동노드(N2)는 거의 이동하지 않고 기준노드(N1)에서 발생하는 내부 지연은 거의 일정하다고 가정하였다. 즉, ΔTM

Figure 112007058555953-pat00003
ΔTM′, ΔTR
Figure 112007058555953-pat00004
ΔTR′, ΔTMSR1
Figure 112007058555953-pat00005
0 (또는 두 노드(이동노드(N2)와 준기준노드(N3)) 사이의 거리에서 직접 값을 얻어낼 수도 있다). 이러한 경우 더 실제에 가까운 물리적 거리에 의한 지연시간을 나타내는 eRTT값을 다음의 수학식 9와 같이 표현할 수 있다. Here, we use the eDelayMob inferred and we want to calculate a more realistic RTT value. On the other hand, a more realistic RTT value will be defined as eRTT. In this case, it is assumed that the mobile node N 2 is hardly moved and the internal delay occurring at the reference node N 1 is almost constant. ΔT M
Figure 112007058555953-pat00003
ΔT M ′, ΔT R
Figure 112007058555953-pat00004
ΔT R ′, ΔT MSR1
Figure 112007058555953-pat00005
0 (or you can get the value directly from the distance between two nodes (mobile node N 2 and quasi-reference node N 3 )). In this case, an eRTT value representing a delay time due to a more physical distance can be expressed as in Equation 9 below.

eRTT = T4 - T1 - eDelayMobeRTT = T 4 -T 1 -eDelayMob

= T3 + ΔTM′+ ΔTD′+ ΔTR′- T1 - T3 - ΔTM′- ΔTMSR1 + T1 + ΔTR + ΔTD= T 3 + ΔT M ′ + ΔT D ′ + ΔT R ′-T 1 -T 3 -ΔT M-ΔT MSR1 + T 1 + ΔT R + ΔT D

= ΔTD′+ ΔTD″+ ΔTR′+ ΔTR - ΔTMSR1 = ΔT D ′ + ΔT D ″ + ΔT R ′ + ΔT R -ΔT MSR1

Figure 112007058555953-pat00006
2ㆍΔTD + 2ㆍΔTR
Figure 112007058555953-pat00006
2 · ΔT D + 2 · ΔT R

따라서, eDelayMob를 사용함으로써 이동노드(N2)에서 발생하는 내부 지연(ΔTM, T3 - T2, ΔTM′)을 제거할 수 있음을 볼 수 있다. 이어서 아직 남아있는 기준노드(N1)에서 발생하는 지연을 나타내는 2ㆍΔTR를 제거하기 위해 기준노드(N1)측에도 준기준노드(N4)를 추가해줄 수 있다. Accordingly, it can be seen that by using eDelayMob, internal delays ΔT M , T 3 -T 2 , ΔT M ′ generated in the mobile node N 2 can be eliminated. Subsequently, the quasi-reference node N 4 may be added to the reference node N 1 in order to remove 2 · ΔT R , which represents a delay occurring at the still remaining reference node N 1 .

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 기준노드 옆에 또 다른 준기준노드를 설치하고 기준노드로부터 발생한 전파를 수신하는 상태를 나타낸 장치 구성도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 기준노드 옆에 또 다른 준기준노드를 설치하고 이동노드로부터 발생한 전파를 수신하는 상태를 나타낸 장치 구성도이다. FIG. 4 is a block diagram illustrating a state in which another quasi-reference node is installed next to a reference node and a radio wave generated from the reference node is received according to another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is according to another embodiment of the present invention. The device configuration diagram shows a state in which another quasi-reference node is installed next to the reference node and the radio wave generated from the mobile node is received.

도 4 및 도 5를 참조하여 보면, 도 4와 도 5는 각각의 2개의 준기준노드(N3, N4)가 기준노드(N1)와 이동노드(N2)에 각각 근접하여 설치된 모습을 보여준다. 여기서, 이동노드(N2)에 근접하여 설치된 준기준노드(N3)를 제1 준기준노드로 칭하며, 기준노드(N1)에 근접하여 설치된 준기준노드(N4)를 제2 준기준노드로 칭하기로 한다. Referring to FIGS. 4 and 5, FIGS. 4 and 5 show two quasi-reference nodes N 3 and N 4 installed close to the reference node N 1 and the mobile node N 2 , respectively. Shows. Here, the quasi-reference node N 3 installed in proximity to the mobile node N 2 is referred to as the first quasi-reference node, and the quasi-reference node N 4 installed in proximity to the reference node N 1 is referred to as the second quasi-reference node. This is called a node.

이때, 기준노드(N1)에서 발생하는 내부 지연을 eDelayRef라 하면, eDelayRef는 다음의 수학식 10으로 나타낼 수 있다. In this case, if the internal delay occurring at the reference node N 1 is eDelayRef, eDelayRef may be represented by Equation 10 below.

eDelayRef = T4 - T1 - (T8 - T7) eDelayRef = T 4 -T 1- (T 8 -T 7 )

그렇다면 ΔTD

Figure 112007058555953-pat00007
ΔTD
Figure 112007058555953-pat00008
ΔTD
Figure 112007058555953-pat00009
ΔTD″′, ΔTSR1
Figure 112007058555953-pat00010
ΔTSR1′, ΔTMS R1
Figure 112007058555953-pat00011
ΔTMSR2 = 0 , ΔTSR2 =ΔTSR2′(또는 두 node 사이의 거리에서 직접 값을 얻어 낼 수도 있다)의 조건하에 우리는 최종적으로 기준 노드와 이동 노드에서의 내부 지연을 제거한 eRTT를 다음의 수학식 11에서 다음과 같은 계산식을 통해 구할 수 있다.ΔT D
Figure 112007058555953-pat00007
ΔT D
Figure 112007058555953-pat00008
ΔT D
Figure 112007058555953-pat00009
ΔT D ″ ′, ΔT SR1
Figure 112007058555953-pat00010
ΔT SR1 ′, ΔT MS R1
Figure 112007058555953-pat00011
Under the condition of ΔT MSR2 = 0, ΔT SR2 = ΔT SR2 ′ (or we can get the value directly from the distance between two nodes), we finally compute the eRTT by removing the internal delay at the reference and mobile nodes. Equation 11 can be obtained from the following equation.

eRTT = T4 - T1 - eDelayMob - eDelayRefeRTT = T 4 -T 1 -eDelayMob-eDelayRef

= T4 - T1 - ( T6 - T5 ) - ( T4 - T1 - T8 + T7 )= T 4 -T 1- (T 6 -T 5 )-(T 4 -T 1 -T 8 + T 7 )

= T5 - T6 + T8 - T7 = T 5 -T 6 + T 8 -T 7

= T1 + ΔTR +ΔTD″+ ΔTSR1 - (T3 + ΔTM′+ ΔTMSR1 +ΔTSR1′) + T3 + ΔTM′ +ΔTD″′+ΔTSR2′- ( T1 + ΔTR + ΔTMSR2 +ΔTSR2 ) = T 1 + ΔT R + ΔT D ″ + ΔT SR1- (T 3 + ΔT M ′ + ΔT MSR1 + ΔT SR1 ′) + T 3 + ΔT M ′ + ΔT D ″ ′ + ΔT SR2 ′-(T 1 + ΔT R + ΔT MSR2 + ΔT SR2 )

= ΔTD″+ ΔTSR1 - ΔTMSR1 - ΔTSR1′+ ΔTD″′+ ΔTSR2′- ΔTMSR2 - ΔTSR2 = ΔT D ″ + ΔT SR1 -ΔT MSR1 ΔT SR1 ′ + ΔT D ″ ′ + ΔT SR2-ΔT MSR2 ΔT SR2

Figure 112007058555953-pat00012
ΔTD″- ΔTMSR1 + ΔTD″′- ΔTMSR2
Figure 112007058555953-pat00012
ΔT D-ΔT MSR1 + ΔT D ″ ′ -ΔT MSR2

Figure 112007058555953-pat00013
ΔTD′+ ΔTD″′
Figure 112007058555953-pat00013
ΔT D ′ + ΔT D ″ ′

Figure 112007058555953-pat00014
2ㆍΔTD
Figure 112007058555953-pat00014
2 · ΔT D

결국 우리는 위와 같이 eDelayMob와 eDelayRef를 이용함으로써 더 정확하게 RTT 값을 구해낼 수 있음을 알 수 있다. 즉, 제1 준기준노드(N3)와 제2 준기준노 드(N4)를 설치하여 더 정확한 RTT값을 구할 수 있음을 알 수 있다. After all, we can find out the RTT value more accurately by using eDelayMob and eDelayRef as above. That is, it can be seen that a more accurate RTT value can be obtained by installing the first quasi-reference node N 3 and the second quasi-reference node N 4 .

도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 제1 준기준노드를 설치한 이후의 양방향 무선 전파 이동 시간을 이용한 거리 측정 과정을 나타낸 순서도이다. 6 is a flowchart illustrating a distance measurement process using a bidirectional radio propagation time after installing a first quasi-reference node according to an embodiment of the present invention.

거리 측정시에 이동노드(N2)에서 발생하는 내부 지연을 제거하도록 제1 준기준노드(N3)를 이동노드(N2)와 인접하게 설치한다(S202). The first quasi-reference node N 3 is installed adjacent to the mobile node N 2 so as to eliminate an internal delay occurring in the mobile node N 2 at the time of distance measurement (S202).

상기 이동노드(N2)에서 발생하는 내부 지연을 제거하기 위하여 상기 기준노드(N1)가 상기 이동노드(N2)와 상기 제1 준기준노드(N3)에 각각 패킷을 전송한다(S204). In order to remove an internal delay occurring in the mobile node N 2 , the reference node N 1 transmits a packet to the mobile node N 2 and the first quasi-reference node N 3 , respectively (S204). ).

상기 이동노드(N2)는 수신한 패킷에 대하여 응답하여 확인 신호를 상기 기준노드(N1) 및 상기 제1 준기준노드(N3)로 모두 전송한다(S206). The mobile node N 2 transmits an acknowledgment signal to both the reference node N 1 and the first quasi-reference node N 3 in response to the received packet (S206).

실제에 가까운 물리적 거리에 의한 지연시간을 나타내는 eRTT값을 ΔTD와 ΔTR값을 이용하여 수학식 9를 통해 eRTT값을 구한다(S208). An eRTT value representing a delay time due to a physical distance close to an actual value is obtained using Equation 9 using ΔT D and ΔT R values (S208).

도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 제2 준기준노드를 설치한 이후의 양방향 무선 전파 이동 시간을 이용한 거리 측정 과정을 나타낸 순서도이다. 7 is a flowchart illustrating a distance measurement process using a bidirectional radio propagation time after installing a second quasi-reference node according to an embodiment of the present invention.

거리 측정시에 기준노드(N2)에서 발생하는 내부 지연을 제거하도록 제2 준기준노드(N4)를 기준노드(N1)와 인접하게 설치한다(S302). The second quasi-reference node N 4 is installed adjacent to the reference node N 1 to remove the internal delay occurring in the reference node N 2 at the time of distance measurement (S302).

상기 기준노드(N1)에서 발생하는 내부 지연을 제거하기 위하여 상기 기준노드(N1)가 상기 이동노드(N2)와 상기 제2 준기준노드(N4)에 각각 패킷을 전송한다(S304). Said reference and sends each packet to the node (N 1) is the basic node (N 1) in order to remove the internal delay caused by the mobile node (N 2) and the second quasi-reference node (N 4) (S304 ).

상기 이동노드(N2)는 수신한 패킷에 대하여 응답하여 확인 신호를 상기 기준노드(N1) 및 상기 제2 준기준노드(N4)로 모두 전송한다(S306). The mobile node N 2 transmits an acknowledgment signal to both the reference node N 1 and the second quasi-reference node N 4 in response to the received packet (S306).

실제에 가까운 물리적 거리에 의한 지연시간을 나타내는 eRTT값을 ΔTD와 ΔTM값을 이용하여 eRTT값을 구한다(S308). An eRTT value representing a delay time due to a physical distance close to the actual value is obtained using ΔT D and ΔT M values (S308).

도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 제1 준기준노드 및 제2 준기준노드를 설치한 이후의 양방향 무선 전파 이동 시간을 이용한 거리 측정 과정을 나타낸 순서도이다. 8 is a flowchart illustrating a distance measurement process using a bidirectional radio propagation time after installing a first quasi-reference node and a second quasi-reference node according to an embodiment of the present invention.

거리 측정시에 이동노드(N2)에서 발생하는 내부 지연 및 기준노드(N2)에서 발생하는 내부 지연을 제거하도록 제1 준기준노드(N3)를 이동노드(N2)와 인접하게 설치하고, 제2 준기준노드(N4)를 기준노드(N1)와 인접하게 설치한다(S402). Installed adjacent to the mobile node inside the delay occurring in the (N 2) and a reference node (N 2) the mobile node (N 2) of the first quasi-reference node (N 3) so as to remove the internal delay occurring in the time distance measurements The second quasi-reference node N 4 is installed adjacent to the reference node N 1 (S402).

상기 내부 지연의 제거하기 위해 상기 기준노드(N1)가 상기 이동노드(N2), 상기 제1 준기준노드(N3) 및 상기 제2 준기준노드(N4)에 각각 패킷을 전송한다(S404). To remove the internal delay, the reference node N 1 transmits a packet to the mobile node N 2 , the first quasi-reference node N 3 , and the second quasi-reference node N 4 , respectively. (S404).

상기 이동노드(N2)는 수신한 패킷에 대하여 응답하여 확인 신호를 상기 기준노드(N1), 상기 제1 준기준노드(N3) 및 상기 제2 준기준노드(N4)로 전송한다(S406). The mobile node N 2 transmits an acknowledgment signal to the reference node N 1 , the first quasi-reference node N 3 , and the second quasi-reference node N 4 in response to the received packet. (S406).

실제에 가까운 물리적 거리에 의한 지연시간을 나타내는 eRTT값을 기준노드(N1)와 이동노드(N2)를 전파가 이동하는 데 걸리는 시간인 ΔTD값을 이용하여 상기 수학식 11을 이용하여 구한다(S408). An eRTT value representing a delay time due to a physical distance close to the actual value is obtained by using Equation 11 using ΔT D value, which is a time taken for radio waves to travel between the reference node N1 and the mobile node N2 (S408). ).

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기준노드와 이동 노드 사이에서 데이터를 송수신하는 하는 과정을 설명하기 위한 장치 구성도. 1 is a block diagram illustrating a process of transmitting and receiving data between a reference node and a mobile node according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 기준노드, 이동노드 및 이동노드에 근접하여 설치된 준기준노드의 구성을 나타낸 장치 구성도. 2 is a device configuration diagram showing the configuration of a reference node, a mobile node and a quasi-reference node installed in proximity to the mobile node according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이동노드에서 준기준노드로 전파를 전달하는 상태를 도시한 장치 구성도. 3 is a block diagram illustrating a state in which radio waves are transmitted from a mobile node to a quasi-reference node according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 기준노드 옆에 또 다른 준기준노드를 설치하고 기준노드로부터 발생한 전파를 수신하는 상태를 나타낸 장치 구성도. 4 is a block diagram illustrating a state in which another quasi-reference node is installed next to a reference node and a radio wave generated from the reference node is received according to another embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 기준노드 옆에 또 다른 준기준노드를 설치하고 이동노드로부터 발생한 전파를 수신하는 상태를 나타낸 장치 구성도. 5 is a block diagram illustrating an apparatus for installing another quasi-reference node next to a reference node and receiving radio waves generated from a mobile node according to another embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 제1 준기준노드를 설치한 이후의 양방향 무선 전파 이동 시간을 이용한 거리 측정 과정을 나타낸 순서도. 6 is a flowchart illustrating a distance measurement process using a bidirectional radio propagation time after installing a first quasi-reference node according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 제2 준기준노드를 설치한 이후의 양방향 무선 전파 이동 시간을 이용한 거리 측정 과정을 나타낸 순서도. 7 is a flowchart illustrating a distance measurement process using a bidirectional radio propagation time after installing a second quasi-reference node according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 제1 준기준노드 및 제2 준기준노드를 설치한 이후의 양방향 무선 전파 이동 시간을 이용한 거리 측정 과정을 나타낸 순서도. 8 is a flowchart illustrating a distance measurement process using the bidirectional radio propagation time after installing the first and second quasi-reference nodes according to an embodiment of the present invention.

Claims (6)

기준노드와 이동노드로 구성되어 양방향 무선 전파 이동 시간을 이용한 거리 측정 방법으로서, A distance measuring method using a two-way radio propagation time composed of a reference node and a mobile node, 제1 준기준노드를 상기 이동노드와 인접하게 설치하는 설치단계와; An installation step of installing a first quasi-reference node adjacent to the mobile node; 상기 기준노드가 상기 이동노드와 상기 제1 준기준노드에 각각 패킷을 전송하는 제1 전송단계와; A first transmission step of transmitting, by the reference node, a packet to the mobile node and the first quasi-reference node; 상기 이동노드가 수신한 패킷에 대하여 응답하여 확인 신호를 상기 기준노드 및 상기 제1 준기준노드로 전송하는 제2 전송단계와; A second transmission step of transmitting an acknowledgment signal to the reference node and the first quasi-reference node in response to the packet received by the mobile node; 상기 제1 준기준노드가 상기 기준노드로부터 전파를 수신받은 시간에서 상기 제1 준기준노드가 상기 이동노드로부터 전파를 수신받은 시간을 감산하여 상기 이동노드에서 발생한 내부 지연시간을 제거하고 물리적 거리에 대한 지연시간을 구하는 계산단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 양방향 무선 전파 이동 시간을 이용한 거리 측정 방법. Subtract the time when the first quasi-reference node receives the radio wave from the mobile node from the time when the first quasi-reference node receives the radio wave from the reference node to remove the internal delay time generated in the mobile node, Comprising a step of calculating the delay time for the distance measurement method using a two-way radio wave propagation time characterized in that it comprises. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 이동노드에서의 내부 지연시간이 제거된 상기 물리적 거리에 대한 지연시간을 나타내는 eRTT값은, The eRTT value representing the delay time with respect to the physical distance from which the internal delay time is removed from the mobile node is eRTT
Figure 112007058555953-pat00015
2ㆍΔTD + 2ㆍΔTR
eRTT
Figure 112007058555953-pat00015
2 · ΔT D + 2 · ΔT R
의 근사식으로 구하며, 상기 ΔTD 는 기준노드와 상기 이동노드 사이의 거리를 이동하는데 걸리는 시간이며, ΔTR은 상기 기준노드의 내부에서 소요되는 지연 을 나타내는 것을 특징으로 하는 양방향 무선 전파 이동 시간을 이용한 거리 측정 방법. ΔT D is a time taken to move the distance between the reference node and the mobile node, and ΔT R is a bidirectional radio propagation time, characterized in that it represents a delay required inside the reference node. Distance measurement method used.
기준노드와 이동노드로 구성되어 양방향 무선 전파 이동 시간을 이용한 거리 측정 방법으로서, A distance measuring method using a two-way radio propagation time composed of a reference node and a mobile node, 제2 준기준노드를 기준노드와 인접하게 설치하는 설치단계와; An installation step of installing a second quasi-reference node adjacent to the reference node; 상기 기준노드가 상기 이동노드와 상기 제2 준기준노드에 각각 패킷을 전송하는 제1 전송단계와; A first transmission step of transmitting, by the reference node, a packet to the mobile node and the second quasi-reference node, respectively; 상기 이동노드는 수신한 패킷에 대하여 응답하여 확인 신호를 상기 기준노드 및 상기 제2 준기준노드로 전송하는 제2 전송단계와; A second transmission step of transmitting a confirmation signal to the reference node and the second quasi-reference node in response to the received packet; 상기 기준노드가 상기 이동노드로 전파를 송신한 시간을 상기 기준노드가 상기 이동노드로부터 확인신호를 수신한 시간으로부터 감산하고, 상기 제2 준기준노드가 상기 이동노드로부터 전파를 수신받은 시간을 감산하며, 상기 제2 준기준노드가 상기 기준노드로부터 전파를 수신받은 시간을 가산하여 상기 기준노드에서 발생한 내부 지연시간을 제거하고 물리적 거리에 대한 지연시간을 구하는 계산단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 양방향 무선 전파 이동 시간을 이용한 거리 측정 방법. Subtract the time when the reference node transmits the radio wave to the mobile node from the time when the reference node receives the confirmation signal from the mobile node, and subtract the time when the second quasi-reference node receives the radio wave from the mobile node. And calculating a delay time with respect to a physical distance by removing the internal delay time generated by the reference node by adding the time at which the second quasi-reference node receives the radio wave from the reference node. Distance measurement method using two-way radio propagation time. 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 기준노드에서의 내부 지연시간이 제거된 상기 물리적 거리에 대한 지연시간을 나타내는 eRTT값은, The eRTT value representing the delay time with respect to the physical distance from which the internal delay time is removed from the reference node is eRTT
Figure 112007058555953-pat00016
2ㆍΔTD + 2ㆍΔTM
eRTT
Figure 112007058555953-pat00016
2 · ΔT D + 2 · ΔT M
의 근사식으로 구하며, 상기 ΔTD 는 기준노드와 상기 이동노드 사이의 거리를 이동하는데 걸리는 시간이며, ΔTM은 상기 이동노드의 내부에서 소요되는 지연 을 나타내는 것을 특징으로 하는 양방향 무선 전파 이동 시간을 이용한 거리 측정 방법. ΔT D is a time taken to move the distance between the reference node and the mobile node, and ΔT M is a bidirectional radio propagation time, characterized in that it represents a delay required inside the mobile node. Distance measurement method used.
기준노드와 이동노드로 구성되어 양방향 무선 전파 이동 시간을 이용한 거리 측정 방법으로서, A distance measuring method using a two-way radio propagation time composed of a reference node and a mobile node, 제1 준기준노드를 이동노드와 인접하게 설치하고, 제2 준기준노드를 기준노드와 인접하게 설치하는 설치단계와; An installation step of installing the first quasi-reference node adjacent to the mobile node and installing the second quasi-reference node adjacent to the reference node; 상기 기준노드가 상기 이동노드, 상기 제1 준기준노드 및 상기 제2 준기준노드에 각각 패킷을 전송하는 제1 전송단계와; A first transmission step of transmitting, by the reference node, a packet to the mobile node, the first quasi-reference node, and the second quasi-reference node; 상기 이동노드는 수신한 패킷에 대하여 응답하여 확인 신호를 상기 기준노드, 상기 제1 준기준노드 및 상기 제2 준기준노드로 전송하는 제2 전송단계와; A second transmission step of transmitting a confirmation signal to the reference node, the first quasi-reference node, and the second quasi-reference node in response to the received packet; 상기 기준노드가 상기 이동노드로 전파를 송신한 시간을 상기 기준노드가 상기 이동노드로부터 확인신호를 수신한 시간으로부터 감산한 결과값으로부터 상기 제1 준기준노드가 상기 기준노드로부터 전파를 수신받은 시간에서 상기 제1 준기준노드가 상기 이동노드로부터 전파를 수신받은 시간을 감산한 결과값을 감산하고, 상기 기준노드가 상기 이동노드로 전파를 송신한 시간을 상기 기준노드가 상기 이동노드로부터 확인신호를 수신한 시간으로부터 감산하고, 상기 제2 준기준노드가 상기 이동노드로부터 전파를 수신받은 시간을 감산하며, 상기 제2 준기준노드가 상기 기준노드로부터 전파를 수신받은 시간을 가산한 결과값을 감산하여 물리적 거리에 의한 지연을 나타내는 eRTT값을 구하는 계산단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 양방향 무선 전파 이동 시간을 이용한 거리 측정 방법. The time when the first quasi-reference node receives the radio wave from the reference node from the result of subtracting the time when the reference node transmits the radio wave to the mobile node from the time when the reference node receives the confirmation signal from the mobile node. Subtracts the result of subtracting the time when the first quasi-reference node receives the radio wave from the mobile node, and confirms the time when the reference node transmits the radio wave to the mobile node from the mobile node. Is subtracted from the received time, and subtracts the time when the second quasi-reference node receives the radio wave from the mobile node, and adds the time when the second quasi-reference node receives the radio wave from the reference node. A subtraction step of calculating an eRTT value representing a delay by physical distance. Distance measurement method using directional radio propagation time. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 기준노드 및 이동노드에서의 내부 지연시간이 제거된 상기 물리적 거리에 대한 지연시간을 나타내는 eRTT값은, An eRTT value representing a delay time with respect to the physical distance from which internal delay time is removed from the reference node and the mobile node is eRTT
Figure 112007058555953-pat00017
2ㆍΔTD
eRTT
Figure 112007058555953-pat00017
2 · ΔT D
의 근사식으로 구하며, 상기 ΔTD 는 기준노드와 상기 이동노드 사이의 거리를 이동하는데 걸리는 시간을 나타내는 것을 특징으로 하는 양방향 무선 전파 이동 시간을 이용한 거리 측정 방법. The ΔT D is an approximate equation, and the ΔT D represents a time taken to move the distance between the reference node and the mobile node.
KR1020070081301A 2006-12-04 2007-08-13 Distance estimation method between two sensor nodes using round trip time delay KR100926292B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060121357 2006-12-04
KR20060121357 2006-12-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080050981A KR20080050981A (en) 2008-06-10
KR100926292B1 true KR100926292B1 (en) 2009-11-12

Family

ID=39806130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070081301A KR100926292B1 (en) 2006-12-04 2007-08-13 Distance estimation method between two sensor nodes using round trip time delay

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100926292B1 (en)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100916316B1 (en) * 2007-11-26 2009-09-11 한국전자통신연구원 Method and Apparatus of Measuring Distance between the Vehicles
KR101009529B1 (en) * 2008-07-31 2011-01-18 인하대학교 산학협력단 System and method for range algorithm in ultra wide band system
KR101020859B1 (en) * 2008-08-19 2011-03-09 광주과학기술원 Method and system for detecting distance between nodes in wireless sensor network
US8131215B2 (en) 2008-12-15 2012-03-06 Motorola Solutions, Inc. Method and apparatus for determining location of a communication device
KR101050500B1 (en) * 2009-06-09 2011-07-20 경기대학교 산학협력단 Mobile node movement method, mobile node and mobile device in sensor network
KR101038932B1 (en) * 2009-08-19 2011-06-03 동국대학교 경주캠퍼스 산학협력단 Location estimation method using effective asynchronous two-way ranging with frequency offset compensation in wireless networks
WO2011040756A2 (en) * 2009-09-29 2011-04-07 한국전자통신연구원 Wireless location-measuring method
KR101324601B1 (en) * 2012-06-22 2013-11-01 한국스프라이트 주식회사 Apparatus and method for measuring delay time of processing in a wireless communication system for calculating location
WO2015068993A1 (en) * 2013-11-06 2015-05-14 삼성전자주식회사 Position estimation device and method for wireless communication system
KR102129265B1 (en) 2013-11-06 2020-07-02 삼성전자주식회사 Apparatus and method for location estimation in a wireless communicationsystem
NL2011892C2 (en) * 2013-12-04 2015-06-08 Stichting Incas3 Motes for environment mapping.
KR102246274B1 (en) 2014-02-21 2021-04-29 삼성전자주식회사 Apparatus and method for compensating error in range estimation in a wireless communicationsystem
KR101503831B1 (en) * 2014-08-08 2015-04-14 주식회사 알씨엔 Distance measuring system between the wireless communication devices and method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996035958A1 (en) 1995-05-08 1996-11-14 Motorola Inc. Method and apparatus for location finding in a cdma system
WO1998048294A1 (en) 1997-04-22 1998-10-29 Ericsson Inc. A cellular positioning system that compensates for received signal delays in positioning radio receivers
KR20030044124A (en) * 2001-11-28 2003-06-09 엘지전자 주식회사 Apparatus and method for detecting distance from vehicle to vehicle
KR20070079444A (en) * 2006-02-02 2007-08-07 삼성전자주식회사 Apparatus and method for substitution of gps function using tod information in broadband wireless communication system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996035958A1 (en) 1995-05-08 1996-11-14 Motorola Inc. Method and apparatus for location finding in a cdma system
WO1998048294A1 (en) 1997-04-22 1998-10-29 Ericsson Inc. A cellular positioning system that compensates for received signal delays in positioning radio receivers
KR20030044124A (en) * 2001-11-28 2003-06-09 엘지전자 주식회사 Apparatus and method for detecting distance from vehicle to vehicle
KR20070079444A (en) * 2006-02-02 2007-08-07 삼성전자주식회사 Apparatus and method for substitution of gps function using tod information in broadband wireless communication system

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080050981A (en) 2008-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100926292B1 (en) Distance estimation method between two sensor nodes using round trip time delay
Smith et al. Tracking moving devices with the cricket location system
US10408917B2 (en) Method and apparatus for determining location of an object
US7933616B2 (en) Method of estimating the distance between two radio equipments
US11187775B2 (en) Time of arrival (TOA) measurements
US8543132B2 (en) Method of estimating position of mobile node in wireless sensor network
JP2003501664A (en) Narrowband based navigation method and apparatus
KR101182861B1 (en) Distance measuring method
EP1856550A1 (en) Systems and methods for positioning using multipath signals
KR20100006961A (en) Method and system for localization using one-way ranging technique
JP4645489B2 (en) Positioning device
US10349214B2 (en) Localization using access point
CN105323029A (en) Dynamic clock synchronization method for underwater acoustic communication based on acoustic link distance measurement and speed measurement
US20160277882A1 (en) Assisted passive geo-location of a wireless local area network device
KR100882590B1 (en) Device and method for measuring location
JP2012083136A (en) Bias error estimation apparatus, bias error estimation method and position estimation apparatus
KR100897195B1 (en) System and method for localization
CN113029147B (en) Estimation method for air propagation delay of direct wave
CN110958560A (en) Underwater sound positioning method and device, storage medium and computer equipment
JP6607190B2 (en) POSITION ESTIMATION DEVICE, POSITION ESTIMATION SYSTEM, METHOD, AND RECORDING MEDIUM
KR20190129578A (en) Apparatus for syncronizing time based on fixed anchor and owr positioning system using it
KR101245522B1 (en) Method and system for wireless positioning
US7327314B2 (en) Two-way ranging between radio transceivers
WO2020209053A1 (en) Position estimating method, position estimating system, position estimating server, and position estimating program
Baba et al. A naive time of flight ranging scheme for wireless sensor networks

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120919

Year of fee payment: 18