KR100937295B1 - 통신 네트워크 내의 무선 디바이스의 위치 추정 방법 - Google Patents

통신 네트워크 내의 무선 디바이스의 위치 추정 방법 Download PDF

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모토로라 인코포레이티드
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Abstract

기준 노드(225, 230)를 갖는 무선 네트워크 내의 블라인드폴디드 노드(235)의 위치를 추정하는 방법이 제공된다. 기준 노드들(225, 230)은 쌍들로 결합되고(301) 각 쌍은 기준 노드들이 서로의 통신 범위 내에 있는지를 판정하도록(304) 체크된다. 블라인드폴디드 노드에 대한 복수의 유망 영역(315)이 얻어진다(313, 315). 이러한 유망 영역들은 중첩되고(320), 블라인드폴디드 노드의 추정된 위치는 중첩 영역(325)의 기하학적 중심이 되도록 추정된다.
RSS 측정, 블라인드폴디드 노드, 기준 노드, 통신 범위

Description

통신 네트워크 내의 무선 디바이스의 위치 추정 방법{METHOD FOR ESTIMATING THE LOCATION OF A WIRELESS DEVICE IN A COMMUNICATION NETWORK}
본 발명은 일반적으로 위치 추정 기술에 관한 것이며, 구체적으로 범위 제한 없는 위치 추정 기술(range free location estimation techniques)에 관한 것이다.
많은 무선 센서 네트워크 기술에서, 비용 효율적인 위치 발견 기술이 바람직하다. 그러한 하나의 애플리케이션은 다수의 아이템의 위치를 효율적으로 추적하는 것이 바람직한 웨어하우스(warehouse)를 포함한다. 센서 네트워크를 위한 많은 위치 추정 기술은 본 기술 분야에서 이용가능하다. 이러한 기술들은 일반적으로 범위 기반 기술 및 범위 제한 없는 기술로 나뉠 수 있다. 범위 기반 위치 추정 기술은 일반적으로 값비싼 인프라스트럭쳐 및 하드웨어를 요구하는 정확한 페어-와이즈 레인징(pair-wise ranging) 측정을 행하는 능력을 요구한다. 한편, 범위 제한 없는 위치 추정 기술은 일반적으로 비용 효율적인 것으로 여겨진다.
공지된 하나의 범위 제한 없는 위치 추정 기술은 근접도-기반의 조악한 위치 결정(proximity-based coarse location determination)을 이용한다. 이러한 근접도 기술은 통신 범위 내의 앵커 노드 또는 기준 노드(지도상의 알려된 위치에 자리한 디바이스 같은 선험적 위치 인식을 갖춘 노드)의 위치를 평균화함으로써 노드 위치(트랜시버 위치)를 추정한다. 애드-혹 네트워크에 사용되는 다른 범위 제한 없는 위치 기술은, 조악한 범위 추정을 얻기 위해 노드에서 모든 앵커까지의 홉(hop)의 수를 카운트한다. 일단 노드가 세 개 이상의 범위 추정을 가지면, 삼각 측량(멀티레터레이션(mulitilateration))이 노드 위치를 추정하는데 사용된다. 그러나, 이러한 공지된 기술은 매우 한정된 위치 추정 정확도를 제공한다.
본 기술 분야에서 제안된 다른 범위 제한 없는 위치 추정 기술은 많은 삼각 영역을 형성하도록 앵커 노드를 사용한다. 노드는 삼각 영역의 내부 또는 외부에서 결정된다. 이러한 삼각 영역을 결합함으로써, 노드는 잠재적으로 존재할 수 있는 영역을 좁혀서 위치될 수 있다. 이러한 기술은, 특히 노드의 위치 결정이 이웃 노드의 분포에 크게 의존하는 3-D 위치 시스템에 대해서, 매우 복잡한 결정 프로세스를 필요로 하는 몇 가지 단점이 있다. 또한, 삼각 측량 기술은 불규칙적으로 배치된 네트워크에 대해서 비효율적이다.
그러므로, 범위 제한 없는 위치 추정 방법의 개선이 요구된다.
이하의 실시예와 함께 첨부한 도면들은 명세서에 포함되고 명세서의 일부를 형성하여, 본 발명에 따른 다양한 실시예를 더 예시하고 다양한 원리 및 이점을 모두 설명하도록 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 무선 네트워크를 나타내는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 통신 네트워크 내의 블라인드폴디드(blindfolded) 노드의 위치 추정을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무선 통신 네트워크 내의 블라인드폴디드 노드의 위치를 추정하는 순서도이다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 네트워크 내의 블라인드폴디드 노드의 위치 추정을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 무선 통신 네트워크 내의 블라인드폴디드 노드의 위치를 추정하는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 무선 통신 네트워크 내의 블라인드폴디드 노드의 위치 추정을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 통신 네트워크 내의 블라인드폴디드 노드의 위치를 추정하는 순서도이다.
본 발명은 몇 가지 형태와 방식으로 구체화될 수 있다. 이하에 제공되는 설명 및 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 보여준다. 당업자라면 본 발명이 이하에 나타나지 않은 다른 형태 및 방식으로 구체화될 수 있음을 이해할 것이다. 본 발명은 특허청구범위의 모든 범위를 가질 것이지만, 이하에 나타난 실시예에 의해 제한되지는 않을 것이다. 제1, 제2, 상부 및 하부, 전면 및 후면 등의 어떠한 관련 용어의 사용은, 그러한 엔티티 또는 액션들 사이의 임의의 실제 관계나 순서를 반드시 요구하거나 수반하지 않고, 단지 다른 것들로부터 하나의 엔티티 또는 액션을 구별하는데 사용된다는 것이 또한 이해해야 한다.
본 출원의 목적을 위하여, 네트워크 초기화 노드(트랜스시버)가 기준 노드 (지도상의 알려진 위치에 자리한 디바이스 같은 선험적 위치 인식을 갖는 노드) 또는 블라인드폴디드로서 분류되는 동안, 어떠한 초기 위치 인식도 갖지 않는다. 불충분한 메모리와 처리 능력을 갖는 적어도 하나의 초기 배치 노드(기준 또는 블라인드폴디드)는, 각 네트워크 노드로부터 개별 위치 데이터를 처리하고, 위치 계산을 실행하고, 노드 위치 추정을 네트워크 지도상의 위치에 트랜슬레이트(translate)하도록 중앙 처리 센터(예를 들면, 게이트웨이 디바이스 또는 데이터 싱크)로서 작용한다. 중앙 처리 노드(들) 및 다른 기준 노드는 전체 네트워크 지도에 이어 맞춰진다(piece together). 위치 추정에 필요한 정보는 각 노드로부터 그 이웃들과의 피어-투-피어 통신 교환(peer-to-peer communication exchanges)을 통해서 획득된다. 그 다음, 이러한 정보는 중앙 처리 노드로 전달된다. 노드 수신자는 특정 임계값(수신자 감도) 이상의 강도의 신호를 검출할 수 있으며, 이는 주어진 환경에 대한 평균 최대 통신 범위를 정의한다.
요컨대, 본 발명에 따르면, 당업계에 공지된 범위 제한 없는 위치 기술보다 더 나은 위치 추정 정확도를 제공하는 범위 제한 없는 위치 기술이 제공된다. 본 발명에 개시된 실시예는, 수신된 RSS(received signal strength) 또는 TOA(time of arrival) 등의 단조 함수를 사용해서 블라인드폴디드 노드의 위치를 결정한다. 단조 함수들은 일반적으로 감소하거나 증가하는 함수로 정의되지만 방향이 거꾸로 되지는 않는다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 블라인드폴디드 노드의 위치는 기준 노드에서 블라인드폴디드 노드의 수신된 신호 강도에 기초하여 결정된다. 본 발명은 RSS 측정이 다른 각 통신 범위 내의 임의의 두 노드들 사이의 범위의 단조 함수 라는 가정을 한다. 그러나, 당업자들은 통신 범위 내의 임의의 두 노드들 사이의 거리와의 단조로운 관계를 갖는 다른 파라미터들이 또한 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 블라인드폴디드 노드의 위치는 기준 노드의 위치와 함께 수신된 신호 강도 값에 기초하여 추정된다. 각각의 반복과 더불어, 유망 위치가 감소된다. 마지막으로, 유망 위치의 기하학적인 중심을 계산하면 블라인드폴디드 노드의 추정된 위치가 산출된다. 또한, 본 발명에 개시된 기술을 이용하여 이미 위치했던 블라인드폴디드 노드가 기준 노드로서 작용하여 그 통신 범위 내에 다른 블라인드폴디드 노드의 위치를 결정하는 경우, 향상이 달성될 수 있다.
이제 도 1로 넘어가면, 본 발명의 실시예에 따르며 일반적으로 100으로 표시되는 무선 네트워크를 나타내는 도면이 도시된다. 네트워크(100)는 블라인드폴디드 노드(110) 및 기준 노드(105)의 네트워크이다. 도 1은 블라인드폴디드 노드(110)가 기준 노드(105)에 비해 네트워크의 큰 퍼센트를 형성할 수 있는 일반적인 네트워크를 도시한다. 다른 노드의 통신 범위 내의 모든 노드는 네트워크 내의 다른 노드와 통신하며 RSS(received signal strength) 정보를 수집한다. 그 다음, 블라인드폴디드 노드(110)의 위치는 수신된 신호 강도 측정 및 기준 노드(105)의 위치 정보에 기초하여 추정된다. 기준 노드(105)는 그 위치가 알려진 노드이다. 네트워크 내에 노드를 위치시키는 한편, 사용자는 기준 노드(105)의 위치를 인식하므로, 이러한 노드들은 네트워크(100) 내의 블라인드폴디드 노드(110)의 위치를 추정하기 위한 기준으로서 알맞다. RSS 값 이외에, IR(적외선) 강도, 자기 강도, 및 TOA(time of arrival)와 같은 몇 가지 파라미터들은 블라인드폴디드 노드의 일반적인 위치를 추정하는데 사용될 수 있다.
이제 도 2 및 도 3으로 넘어가면, 블라인드폴디드 노드의 위치를 추정하기 위한 제1 실시예를 묘사하는 네트워크도 및 순서도가 도시된다. 제1 실시예는 블라인드폴디드 노드의 통신 범위 내에서 2개 이상의 기준 노드를 갖는 블라인드 폴디드 노드의 위치를 추정하는데 사용되는 기술을 제공한다. 제1 실시예에 따르면, 블라인드폴디드 노드의 통신 범위 내의 모든 기준 노드들은, 각 기준 노드가 블라인드폴디드 노드의 통신 범위 내의 다른 기준 노드와 짝지워진 쌍으로서 결합된다(단계 301). 3개의 기준 노드 'A', 'B' 및 'C'의 경우에 예를 들면, 기준 노드들은 'AB', 'BC' 및 'AC'로 짝지워질 수 있다.
그 후, 모든 기준 쌍들은 체계화되어서, 한 쌍이 현재의 쌍으로 선택된다(단계 303). 기준 노드(225, 230)의 현재 쌍의 경우, 2개의 가능한 시나리오가 있다. 제1 시나리오에서, 2개의 기준 노드들(225, 230)은 각각의 다른 통신 범위 내에 있지 않다. 제2 시나리오에서, 제1 기준 노드(225) 및 제2 기준 노드(230)는 서로의 통신 범위 내에 있다. 단계 304는 현재 쌍의 2개의 기준 노드가 통신 범위 내인지 아닌지를 판정한다.
도 2a에 도시된 바와 같은 제1 시나리오에서, 제1 기준 노드(225) 및 제2 기준 노드(230)는 서로의 통신 범위 내에 있지 않다. 이러한 경우에, 제1 기준 노드(225)의 최대 통신 범위와 실질적으로 동일한 반경을 갖고 제1 기준 노드(225)에 중심을 둔 제1 원형 영역(210)과, 제2 기준 노드(230)의 최대 통신 범위와 실질적으로 동일한 반경을 갖고 제2 기준 노드(230)에 중심을 둔 제2 원형 영역(215) 사이의 공통 영역이 결정된다. 공통 영역(205)은 제1 및 제2 원형 영역(210 및 215)의 중첩 영역(overlapping area)으로서 결정된다. 이러한 공통 영역(205)은 단계 313에서 얻어진 블라인드폴디드 노드(235)의 유망 영역이다. 각 노드에 대한 최대 통신 범위는 일반적으로 시스템에 대해서 미리 결정되며, 보통 기준 노드의 전송 전력(transmit power)에 의해 결정된다. 당업자는, 원형 영역이 기준 노드의 최대 통신 범위 내에 둘러싸인 영역의 화상을 더 선명하게 제공하는데 알맞다는 것을 이해할 것이다. 그러나, 기하학적인 영역은 측정된 파라미터의 주어진 값에 대한 커버리지 패턴을 정의하는 폐윤곽 곡선(a closed contour curves)으로서 묘사될 수 있다. 윤곽 정보의 부재시에는 폐곡선은 원형이지만, 선험적 정보가 있는 경우, 이들 윤곽 영역은 그러한 영역의 표현을 변형시킬 수 있는 다른 파라미터에 기초하여 얻어질 수 있고, 그러한 모든 표현은 본 발명의 범위 내에 있다.
도 2b에 도시된 제2 시나리오에서, 제1 기준 노드(225) 및 제2 기준 노드(230)는 서로의 통신 범위 내에 있다. 이러한 경우에, 제1 근접도는 제1 기준 노드(225)와 블라인드폴디드 노드(235) 사이에서 계산되고; 제2 근접도는 블라인드폴디드 노드(235)와 제2 기준 노드(230) 사이에서 계산되고; 제3 근접도는 제1 기준 노드(225)와 제2 기준 노드(230) 사이에서 계산된다(단계 310).
일 실시예에서, 단계 310의 근접도 계산은 수신된 신호 강도에 기초하여 결정된다. 도 2b에서 보는 바와 같이, 기준 노드(225, 230) 및 블라인드폴디드 노드(235)는 네트워크를 4개 영역(영역 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ 및 Ⅳ)으로 나눈다. 제1 영역(영역 Ⅰ)은 제1 원형 영역(210)과 제2 원형 영역(215) 사이의 공통 영역(205)이다. 제1 원형 영역(210)은 제1 기준 노드(225)와 제2 기준 노드(230) 사이의 거리와 실질적으로 동일한 반경을 갖고 제1 기준 노드(225)에 중심을 둔 영역이다. 제2 원형 영역(215)은 제1 기준 노드(225)와 제2 기준 노드(230) 사이의 거리와 실질적으로 동일한 반경을 갖고 제2 기준 노드(230)에 중심을 둔 영역이다. 제1 영역(205)을 제외한 제1 원형 영역(210)은 제2 영역(영역 Ⅱ)을 나타낸다. 제1 영역(205)을 제외한 제2 원형 영역(215)은 제3 영역(영역 Ⅲ)을 나타낸다. 제4 영역(220)(영역 Ⅳ)은 제1, 제2 및 제3 영역의 외부 영역이다. 당업자라면, 근접도가 수신된 신호 강도에 기초하여 결정되므로, 수신된 신호 강도는 또한 블라인드폴디드 노드의 유망 영역을 결정하는데 사용될 수 있고, 다른 파라미터들에 기초한 이러한 모든 실시예들은 본 발명의 범위 내라는 것을 이해할 것이다. 당업자라면 또한, 원형 영역이 영역의 화상을 더 선명하게 제공하는데 알맞다는 것을 이해할 것이다. 그러나, 기하학적 영역은 측정된 파라미터의 주어진 값에 대한 커버리지 패턴을 정의하는 폐윤곽곡선으로서 묘사될 수 있다. 윤곽 정보의 부재시, 폐곡선들은 원형이지만, 선험적 정보가 있는 경우, 이러한 윤곽 영역은 그러한 영역의 표현을 변형할 수 있는 다른 파라미터에 기초하여 얻어질 수 있고, 그러한 모든 표현들은 본 발명의 범위 내에 있다.
블라인드폴디드 노드(235)의 유망 영역은, 기준 노드의 각 쌍에 대한 제3 근접도와 제1 근접도 및 제2 근접도와 제3 근접도 사이의 비교의 실행에 기초하여 얻어진다(단계 315). 블라인드폴디드 노드(235)의 유망 영역은, 제1 근접도가 제3 근접도보다 크고 제2 근접도는 제3 근접도보다 큰, 제1 영역(영역 Ⅰ) 또는 중첩 영역 내에 있도록 결정된다. 블라인드폴디드 노드의 유망 영역은 제1 근접도가 제3 근접도보다 크고 제2 근접도가 제3 근접도보다 작은 제2 영역(영역 Ⅱ) 내에 있도록 결정된다. 그러나, 제1 근접도가 제3 근접도보다 작고 제2 근접도가 제3 근접도보다 큰, 블라인드폴디드 노드의 유망 영역은 제3 영역(영역 Ⅲ) 내에 있도록 결정된다. 제1 근접도가 제3 근접도보다 작고 제2 근접도가 제3 근접도보다 작은 경우에, 블라인드폴디드 노드의 유망 영역은 제4 영역(영역 Ⅳ) 내, 즉 제1, 제2 및 제3 영역의 외부 영역에 있도록 결정된다.
도 2 및 도 3 모두에 대해서 상술된 방법은, 복수의 유망 영역을 산출하기 위해 각 부가적인 기준 쌍에 대해서 반복된다(단계 317, 319). 모든 유망 영역을 중첩시킴으로써, 블라인드폴디드 노드(235)의 최종 유망 영역이 식별된다(단계 320). 블라인드폴디드 노드(235)의 추정된 위치는 모든 유망 영역의 중첩되는 영역의 기하학적 중심이다(단계 325).
단계 320에서 실행된 중첩 단계는 바람직하게는 이하의 프로세스에 의해 달성된다. 먼저, 제1 기준 쌍에 의해 결정된 유망 영역이 선택된 후, 제2 유망 영역은 현재의 공통 영역을 형성하도록 제1 영역과 중첩되며, 중첩 영역이 없는 경우, 중첩 영역이 생길 때까지 제2 유망 영역은 확장될 것이고, 그 다음, 중첩 영역이 없는 경우, 제3 유망 영역은 중첩 영역이 생길 때까지 확장될 것이다. 프로세스들은 모든 유망 영역들이 처리될 때까지 반복된다. 수신된 신호 강도가 페이딩(fading), 쉐도잉(shadowing) 또는 측정 에러로 인한 자유 공간 신호 강도와 실제로 동일하지 않을 수 있음에 기초하여 이러한 확장이 행해진다. 에러를 보정하기 위해서, 중첩 영역이 얻어질 때까지 원형 영역이 확장된다.
이제 도 4a, b 및 c 및 도 5로 넘어가서, 블라인드폴디드 노드의 위치를 추정하는 제2 실시예를 묘사하는 무선 네트워크도 및 순서도가 도시된다. 제2 실시예는 그 통신 범위 내의 적어도 2개의 기준 노드를 갖는 블라인드폴디드 노드의 위치를 추정하는데 사용된 기술을 개시한다. 먼저, 블라인드폴디드 노드의 통신 범위 내의 모든 기준 노드들이 체계화되고, 이러한 기준 노드들 중의 하나가 현재의 기준으로서 선택된다(단계 503). 그 다음, 블라인드폴디드 노드의 통신 범위 내의 복수의 기준 노드들에서의 현재 기준 노드와 나머지 기준 노드 사이의 복수의 기준 노드 근접도는 소정의 파라미터에 기초하여 계산된다(단계 505). 소정의 파라미터는 수신된 신호 강도, IR 강도, 자기 강도 및 TOA 중의 하나일 수 있다. 단계 510에서, 블라인드폴디드 노드와 현재 기준 노드 사이의 블라인드폴디드 노드 근접도가 계산된다. 블라인드폴디드 노드 근접도는 복수의 기준 노드 근접도와 비교된다(단계 515). 블라인드폴디드 노드의 유망 영역은 비교 결과에 기초하여 얻어진다(단계 517).
단계 517에 부연하여 일 실시예에서, 복수의 기준 근접도에 대응하는 매트릭스가 만들어진다. 매트릭스의 생성은 값들이 결정되도록 지시하는 일례를 나타내는데 기여한다. 당업자라면 비교를 위한 그러한 값들을 저장하는 다른 방법이 또한 사용될 수 있고 그러한 방법은 본 발명의 범위 내에 있음을 이해할 것이다. 예 시적인 실시예에서, 매트릭스는 성능을 향상시키도록 오름차순 또는 내림차순으로 분류된다. 현재의 기준 노드(405)와 블라인드폴디드 노드(435) 사이의 근접도는 현재 기준 노드(405)와 블라인드폴디드 노드(435)의 통신 범위 내의 각각의 다른 기준 노드 사이의 근접도에 대응하는 매트릭스 내의 각각의 값과 비교된다.
단계 515에서 비교를 행하는 동안, 마주칠 수 있는 3개의 가능한 경우가 있다. 경우 1(도 4a). 이 경우에, 블라인드폴디드 노드(435)와 현재 기준 노드(405) 사이의 근접도는 매트릭스 내의 최대값 보다 크다. 블라인드폴디드 노드의 유망 영역은 현재 기준 노드(405)에 중심을 두고 현재 기준 노드(405)와 최대값 기준 노드(410) 사이의 거리와 실질적으로 동일한 반경을 갖는 원형 영역(430)이 되도록 결정된다.
경우 2(도 4b). 이 경우에, 블라인드폴디드 노드(435)의 유망 영역은 블라인드폴디드 노드(435)와 현재 기준 노드(405) 사이의 근접도가 복수의 기준 노드 근접도에 대응하는 매트릭스의 제1 값 및 제2 값 사이로 떨어지는 경우, 링 영역이 되도록 결정된다. 링 영역(450; 영역 Ⅱ)은 제1 원형 영역(440)과 제2 원형 영역(445) 사이의 영역이다. 제1 원형 영역(440)은, 현재 기준 노드(405)에 중심을 갖도록 생성되며 제1 값에 대응하는 현재 기준 노드(405)와 기준 노드(420) 사이의 거리와 실질적으로 동일한 반경을 갖는 영역이다. 이 경우에서의 제2 원형 영역(445)은 현재 기준 노드(405)에 중심이 있으며 제2 값에 대응하는 현재 기준 노드(405)와 기준 노드(415) 사이의 거리와 실질적으로 동일한 반경을 갖는다.
경우 3(도 4c). 이 경우에, 블라인드폴디드 노드 근접도가 복수의 근접도의 최소값보다 작은 경우, 블라인드폴디드 노드(435)의 유망 영역은 링 영역(465)이 되도록 결정된다. 링 영역(465)(영역 Ⅱ)은 제1 원형 영역(460)(영역 Ⅰ)과 제2 원형 영역(455) 사이의 영역이다. 제1 원형 영역(460)은 현재의 기준 노드(405)에 중심을 두고 현재의 기준 노드(405)와 최소값 기준 노드(425) 사이의 거리와 실질적으로 동일한 반경을 갖는다. 이 경우의 제2 원형 영역(455)은 현재의 기준 노드(405)에 중심을 두고 현재의 기준 노드의 최대 통신 범위와 실질적으로 동일한 반경을 갖는다. 최소값 기준 노드는 도 4c에 도시된 바와 같은 최소 근접도 값을 갖는 기준 노드에 대응한다.
도 4 및 도 5 모두에서 상술된 위치 추정 기술은 복수의 유망 영역을 산출하도록 블라인드폴디드 노드(435)의 통신 범위 내의 부가적인 각 기준 노드에 대해서 반복된다(단계 518, 단계 519). 모든 유망 영역의 중첩 영역은 블라인드폴디드 노드(235)의 최종 유망 영역이다(단계 520). 블라인드폴디드 노드(435)의 추정된 위치는 모든 유망 위치의 중첩 영역의 기하학적 중심이다(단계 525).
단계 520에 부연하면, 먼저, 제1 기준에 의해 결정된 유망 영역이 선택된 후, 제2 유망 영역이 제1 영역과 중첩되어서 현재의 공통 영역을 형성한다. 중첩 영역이 없는 경우에는, 제2 유망 영역은 중첩 영역이 생길 때까지 확장될 것이며, 그 다음 제3 유망 영역은 현재의 공통 영역과 중첩되어서 새로운 현재의 공통 영역을 형성한다. 중첩 영역이 없는 경우, 제3 유망 영역은 중첩 영역이 생길 때까지 확장될 것이다. 모든 유망 영역이 처리될 때까지 프로세스가 반복된다. 이러한 확장은, 페이딩, 쉐도잉 또는 측정 에러로 인해 수신된 신호 강도가 자유 공간 신호 강도와 실제로 동일하지 않을 수 있음을 기초로 하여 행해진다. 에러를 보정하기 위해서, 중첩 영역이 얻어질 때까지 원형 영역은 확장된다.
이제 도 6으로 넘어가면, 무선 네트워크도가 도시되고 블라인드폴디드 노드의 위치를 추정하기 위한 제3 실시예가 제공된다. 제3 실시예는, 블라인드폴디드 노드의 통신 범위 내에 단지 하나의 기준 노드가 있는 경우 블라인드폴디드 노드의 위치가 결정되는 방법을 제공한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 원형 영역(610)은 원형 영역(610)의 중심이 제1 기준 노드(605)이며 원형 영역(610)의 반경이 기준 노드(605)의 최대 통신 범위가 되도록 결정된다. 블라인드폴디드 노드(615)의 유망 위치는 원형 영역(610)이 되도록 결정된다.
본 발명의 제4 실시예에서, 통신 범위 내에 어떠한 기준 노드도 없는 경우에 블라인드폴디드 노드의 위치를 추정하는 방법이 제공된다. 이러한 제4 실시예에서, 블라인드폴디드 노드의 유망 위치는 모든 기준 노드의 커버리지 영역의 보완 영역이다. 따라서, 네트워크 내의 모든 기준 노드들의 커버리지 영역이 얻어지고 그에 대한 보완 영역은 블라인드폴디드 노드의 유망 위치가 된다.
이제 도 7로 넘어가서, 블라인드폴디드 노드의 위치를 추정하는 다른 실시예를 묘사하는 순서도가 도시된다. 단계 705에서, 모든 블라인드폴디드 노드들은 이전의 실시예에서 기술된 임의의 기술과 관련된 기준 노드를 사용하여 위치된다. 그 다음, 위치한 블라인드폴디드 노드의 모두 또는 일부는 기준 노드로서 프로모트된다(promoted)(단계 710). 단계 715에서, 모든 블라인드폴디드 노드들은 이전의 실시예에 설명된 기술과 결합하여 프로모트된 모든 기준 노드와 원래의 기준 노드 들을 사용함으로써 재위치 된다. 다음 단계(단계 720)에서, 이러한 절차가 반복되어야 하는지를 알 수 있게 결정이 행해진다. 일 실시예에서, 이러한 결정은 임의의 2개의 연속적인 추정 값의 다른 값에 기초하여 만들어진다. 당업자라면, 결정하는 다른 방법이 또한 사용될 수 있고 그러한 방법들은 본 발명의 범위 내에 있음을 이해할 것이다. 추가적인 반복이 필요하다면, 단계들(710 및 715)이 반복된다. 다른 반복이 필요하지 않다면, 위치를 정하는 절차는 단계 725에서 끝난다.
이에 따라, 규칙적으로 및 불규칙적으로 배치된 네트워크에 적용될 수 있는 단순한 기술을 사용하는 범위 제한 없는 위치 추정 방법이 제공되었다. 범위 제한 없는 위치 추정 기술은 추가 비용이 드는 인프라스트럭처 또는 하드웨어 없이 무선 네트워크 내의 컨트롤러/마이크로프로세서를 통해서 실행될 수 있다. 1비트 이상의 양자화된 RSS 정보는 위치 추정 기술에 사용되기 때문에, 근접도-기반 기술보다 더 나은 위치 정확도가 제공된다. 삼각 영역 대신 기준 노드들을 짝을 지어 결합함으로써, 종래 기술과 관련된 부정확한 결정을 갖는 문제점들이 극복된다. 본 발명의 위치 추정 기술은 영역 결정을 위한 이웃 블라인드폴디드 노드를 사용하지 않고, 본 기술 분야에서 현재 사용되는 애드 혹 포지셔닝 기술보다 더 안정적이고 신뢰성 높게 만든다.

Claims (16)

  1. 복수의 기준 노드를 갖는 무선 네트워크 내의 블라인드폴디드 노드(blindfolded node)의 위치를 추정하는 방법으로서,
    상기 복수의 기준 노드를 기준 쌍들(reference pairs)로 결합하는 단계와,
    상기 기준 쌍들에 기초하여 상기 블라인드폴디드 노드에 대한 복수의 유망(probable) 영역을 획득하는 단계와,
    상기 복수의 유망 영역들을 중첩시키는 단계와,
    상기 블라인드폴디드 노드의 위치를 상기 중첩된 복수의 유망 영역의 기하학적 중심으로서 추정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 기준 쌍들에 기초하여 상기 블라인드폴디드 노드에 대한 복수의 유망 영역을 획득하는 단계는,
    각각의 기준 쌍의 기준 노드들이 서로의 통신 범위 내에 있지 않은지를 판정하는 단계; 및
    서로의 통신 범위 내에 있지 않은 각각의 기준 쌍의 기준 노드들에 대해서, 제1 기하학적 영역과 제2 기하학적 영역 사이의 공통 영역을 결정하는 단계 - 상기 제1 기하학적 영역은, 제1 기준 노드의 기하학적 위치 및 상기 제1 기준 노드의 최대 통신 범위에 의해 결정되며, 상기 제2 기하학적 영역은 상기 제2 기준 노드의 기하학적 위치 및 상기 제2 기준 노드의 최대 통신 범위에 의해 결정되고, 상기 블라인드폴디드 노드의 유망 위치는 상기 공통 영역 내에 있음 - 를 포함하는 위치 추정 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 기하학적 영역은 원형 영역인 위치 추정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기준 쌍들에 기초하여 상기 블라인드폴디드 노드에 대한 복수의 유망 영역을 획득하는 단계는,
    상기 기준 쌍의 제1 및 제2 기준 노드들이 서로의 통신 범위 내에 있는지를 판정하는 단계와,
    상기 제1 및 제2 기준 노드들이 서로의 통신 범위 내에 있는 경우, 제1, 제2 및 제3 근접도(proximity)를 획득하기 위해 상기 블라인드폴디드 노드와 상기 제1 및 제2 기준 노드들 사이의 근접도 정보를 계산하는 단계와,
    상기 복수의 유망 영역을 획득하기 위해 상기 기준 노드들의 각 쌍에 대해, 상기 제1 근접도와 상기 제3 근접도를 비교하고, 상기 제2 근접도와 상기 제3 근접도를 비교하는 단계를 포함하는 위치 추정 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 계산하는 단계는
    소정의 파라미터에 기초하여 상기 블라인드폴디드 노드와 상기 제1 기준 노드 사이의 상기 제1 근접도를 계산하는 단계와,
    상기 소정의 파라미터에 기초하여 상기 블라인드폴디드 노드와 상기 제2 기준 노드 사이의 상기 제2 근접도를 계산하는 단계와,
    상기 소정의 파라미터에 기초하여 상기 제1 기준 노드와 상기 제2 기준 노드 사이의 제3 근접도를 계산하는 단계 - 상기 제1 기준 노드 및 상기 제2 기준 노드는 서로의 통신 범위 내에 있음 -
    를 포함하는 위치 추정 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 소정의 파라미터는, 수신된 신호 강도 표시자, 자기 강도 표시자, 적외선 강도 표시자 및 도착 시간 표시자 중의 적어도 하나를 포함하는 위치 추정 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 기준 노드와 함께, 기준 노드로서의 현재의 블라인드폴디드 노드의 추정된 위치를 이용하여 다른 블라인드폴디드 노드의 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는 위치 추정 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 중첩 단계는 중첩 영역이 없는 경우 중첩 영역이 생기도록 유망 영역을 확장하는 단계를 더 포함하는 위치 추정 방법.
  9. 무선 네트워크 내의 복수의 기준 노드를 이용해서 블라인드폴디드 노드의 위치를 결정하는 방법으로서,
    각각의 기준 노드에 대한 복수의 기준 노드 근접도를 결정하는 단계 - 상기 복수의 기준 노드 근접도는 소정의 파라미터에 기초하여 상기 복수의 기준 노드 내의 각각의 다른 기준 노드에 대한 상기 기준 노드의 근접도를 포함함 - 와,
    상기 소정의 파라미터에 기초하여 각각의 기준 노드와 상기 블라인드폴디드 노드 사이의 블라인드폴디드 노드 근접도를 결정하는 단계와,
    상기 블라인드폴디드 노드의 복수의 유망 위치를 획득하기 위해 상기 블라인드폴디드 노드 근접도와 각각의 기준 노드에 대한 상기 복수의 기준 노드 근접도 사이의 비교를 실행하는 단계와,
    상기 복수의 유망 위치를 이용하여 상기 블라인드폴디드 노드의 위치를 식별하는 단계
    를 포함하는 위치 결정 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 비교를 실행하는 단계는,
    상기 블라인드폴디드 노드 근접도가 상기 복수의 기준 노드 근접도의 최대값보다 큰 경우 상기 블라인드폴디드 노드의 유망 위치가 기하학적 영역 내에 있는 것으로 결정하는 단계 - 상기 기하학적 영역은 상기 기준 노드의 위치와, 상기 기준 노드와 최대값 기준 노드 사이의 거리에 의해 결정되고, 상기 최대값 기준 노드는 상기 최대 근접도 값에 대응함 -
    를 포함하는 위치 결정 방법.
  11. 복수의 기준 노드를 갖는 무선 네트워크 내의 블라인드폴디드 노드(blindfolded node)의 위치를 추정하는 방법으로서,
    상기 복수의 기준 노드를 기준 쌍들로 결합하는 단계와,
    상기 기준 쌍들에 기초하여 상기 블라인드폴디드 노드에 대한 복수의 유망(probable) 영역을 획득하는 단계와,
    상기 복수의 유망 영역들을 중첩시키는 단계 - 상기 중첩 단계는 중첩 영역이 없는 경우 중첩 영역이 생기도록 유망 영역을 확장하는 단계를 더 포함함 - 와,
    상기 블라인드폴디드 노드의 위치를 상기 중첩된 복수의 유망 영역의 기하학적 중심으로서 추정하는 단계
    를 포함하는 위치 추정 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 기하학적 영역은 원형 영역인 위치 추정 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 기준 쌍들에 기초하여 상기 블라인드폴디드 노드에 대한 복수의 유망 영역을 획득하는 단계는,
    상기 기준 쌍의 제1 및 제2 기준 노드들이 서로의 통신 범위 내에 있는지를 판정하는 단계와,
    상기 제1 및 제2 기준 노드들이 서로의 통신 범위 내에 있는 경우, 제1, 제2 및 제3 근접도를 획득하기 위해 상기 블라인드폴디드 노드와 상기 제1 및 제2 기준 노드들 사이의 근접도 정보를 계산하는 단계와,
    상기 복수의 유망 영역을 획득하기 위해 상기 기준 노드들의 각 쌍에 대해, 상기 제1 근접도와 상기 제3 근접도를 비교하고, 상기 제2 근접도와 상기 제3 근접도를 비교하는 단계를 포함하는 위치 추정 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 계산하는 단계는,
    소정의 파라미터에 기초하여 상기 블라인드폴디드 노드와 상기 제1 기준 노드 사이의 상기 제1 근접도를 계산하는 단계와,
    상기 소정의 파라미터에 기초하여 상기 블라인드폴디드 노드와 상기 제2 기준 노드 사이의 상기 제2 근접도를 계산하는 단계와,
    상기 소정의 파라미터에 기초하여 상기 제1 기준 노드와 상기 제2 기준 노드 사이의 제3 근접도를 계산하는 단계 - 상기 제1 기준 노드 및 상기 제2 기준 노드는 서로의 통신 범위 내에 있음 -
    를 포함하는 위치 추정 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 소정의 파라미터는 수신된 신호 강도 표시자, 자기 강도 표시자, 적외선 강도 표시자 및 도착 시간 표시자 중의 적어도 하나를 포함하는 위치 추정 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 복수의 기준 노드와 함께, 기준 노드로서의 현재의 블라인드폴디드 노드의 추정된 위치를 이용하여 다른 블라인드폴디드 노드의 위치를 결정하는 단계를 더 포함하는 위치 추정 방법.
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