KR100943830B1 - 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 방법 및 장치 - Google Patents

무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 방법 및 장치를 개시한다. 본 발명에 의한 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 방법은, 앵커 노드의 신호 세기를 고려하여, 센서 네트워크에 위치 인식 구역을 설정하는 단계; 센서 네트워크에 목표 대상에 부착된 센서 노드가 합류하는 이벤트를 감지하는 단계; 이벤트의 감지에 따라, 센서 노드가 위치한 위치 인식 구역을 파악하는 단계; 및 파악된 위치 인식 구역에 근거하여 목표 대상의 위치를 인식하는 단계를 포함한다.
유비쿼터스, 센서 네트워크, 위치 인식, 연결 이벤트, 위치 인식 구역

Description

무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR REGIONAL POSITIONING IN WIRELESS SENSOR NETWORKS}
본 발명은 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT 성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-601-02, 과제명: u-City 적용 센서네트워크 시스템 개발]
유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network: USN)란, 사물에 대한 인식정보 또는 주변의 환경정보를 감지할 수 있는 센서가 탑재된 센서 노드를 통해 무선 센서 네트워크를 구성하고, 다양한 센서를 통해 입력되는 정보를 실시간으로 네트워크 망을 통해 외부의 네트워크에 연결하여 정보를 처리하고 관리하는 것을 의미한다. 궁극적으로, 유비쿼터스 센서 네트워크는 모든 사물에 컴퓨팅 및 통신 기능을 부여하여 언제(anytime), 어디서나(anywhere), 네트워크, 디바이스, 서비스에 관계없이 통신이 가능한 환경을 구현하기 위한 것이다.
도 1은 유비쿼터스 센서 네트워크 및 무선 센서 네트워크(WSN: Wireless Sensor Network)의 일반적인 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 센서 네트워크는 사물에 대한 인식정보 또는 주변의 환경정보를 실시간으로 감지하는 센서와 통신 모듈로 구성되는 센서 노드(110)와, 센서 노드(110)의 집합으로 이루어진 센서 필드(120)와, 센서 필드(120)에서 수집된 정보를 전송받는 싱크 노드(130)와, 싱크 노드(130)로부터 전송된 정보를 라우팅하여 광대역 통신망(150)을 통해 관리 서버(160)로 전송하는 게이트웨이(140)를 포함하여 이루어질 수 있다. 센서 네트워크는 게이트웨이(140)를 통하여 위성통신, 무선랜, 블루투스, 유선 인터넷과 같은 기존의 인프라로 연결될 수 있다.
도 2는 무선 센서 네트워크에서의 센서 노드의 일반적인 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 센서 노드는 CPU(210), 무선통신 모듈(220), 센서 모듈(230), 센싱 신호를 처리하는 신호처리 모듈(240), 이를 구동하는 소프트웨어(250), 및 센서 노드의 구동 전력을 공급하는 전원 모듈(260)로 형성된다. 주로 제한된 배터리 전원으로 동작하는 센서 노드의 특성으로 인하여, 센서 노드를 구성할 때는 저전력 소모가 설계 방침의 우선이므로 저전력 소자에 의하여 하드웨어가 구성되며, 주로 8 비트 CPU, 저전력 통신소자 및 주변 회로로 이루어진다.
도 3은 센서 네트워크에서의 센싱 신호 감지에 의한 위치 인식 방법을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 센서 네트워크에서의 센싱 신호 감지에 의한 위치 인식 방법에서는, 목표 대상(340)의 움직임, 재질, 무게 등의 특성을 감지하는 센서(330), 및 컨버터(A/D, D/A)(320)를 센서 노드(310)에 장착하여, 센서 네트워크 필드를 구성한다. 목표 대상(340)이 센싱 영역(380)에 영입된 것으로 감지(350)되면, 감지된 목표 대상(340)의 위치 정보는 멀티 홉 간의 통신(360)을 거쳐서 싱크 또는 베이스 노드(370)로 전달되어 목표물(340)의 위치가 인식된다.
그런데, 이러한 종래의 위치 인식 방법에서, 센서 네트워크의 특성상, 목표하는 대상의 위치는 센싱 영역 내로의 접근으로 위치를 파악하는데, 대상이 센싱 영역로 정확히 유입되지 않거나 센싱 유효 영역의 분포가 적절치 않으면 위치 파악이 어려운 문제가 있다.
또한, 종래의 위치 인식 방법으로는 센싱 영역으로의 영입으로 위치를 판단하는 것이 아니라 무선(radio) 신호 세기에 기반한 계산법을 활용하여 위치를 판단하는 방법이 있다. 상기 방법은 크게 측정된 거리 정보를 이용하는 방법과 거리 정보를 이용하지 않는 방법으로 나누어진다. 거리를 이용하는 방법은 우선 위치를 알고자 하는 노드와 위치를 알고 있는 3개 이상의 앵커(anchor) 노드로부터 거리를 구한 후, 거리를 이용한 삼각측량법(Triangulation)을 수행함으로써 노드의 위치를 찾는 방법이다. 이때, 두 노드 간의 거리는 주로 ToA(Time of Arrival), TDoA(Time Difference of Arrival), RSS(Received Signal Strength)등과 같은 방법에 의해 측정된다. 거리 정보를 이용하지 않는 위치 인식 방법으로는 Centroid, APIT(Approximate Point In Triangulation) 방법 등이 있다. 멀티 홉(multi-hop)을 이루는 센서 네트워크에서 거리 기반의 방법은 네트워크에 오차를 확산시킬 수 있다는 문제점을 개선하기 위한 방법이다. 센트로이드(Centroid) 방법은 규칙적으 로 배열된 앵커 노드들의 위치 정보를 이웃 노드들에게 전송하면, 노드들은 앵커 노드들로부터 받은 신호의 세기를 비교하여 자신의 위치를 예측하는 방법이다.
그러나, 이러한 방법은 계산을 수행하는 위치인식 엔진의 위치에 따라 센서 네트워크에서의 부하 발생에 차이가 생기게 된다. 예컨대, 위치인식 엔진을 센서 네트워크의 중앙 싱크(베이스 노드)에 위치시키는 경우, 위치 인식 대상 노드를 기준으로 수집된 다중의 신호 세기 정보가 멀티 홉을 거쳐 전달됨에 따라, 센서 네트워크 내의 부하 발생을 피할 수 없는 문제가 있다. 한편, 목표 대상 노드에 위치인식 엔진을 위치시키는 경우, 이웃 노드들로부터 무선(radio) 신호 세기 정보를 수신하여 직접 계산함에 따른 노드에서의 전력소모가 따르고, 이는 네트워크 수명에 영향을 주는 문제가 있다.
한편, 목표 대상 노드에 위치인식 엔진을 위치시키는 경우는 이웃 노드들로부터 무선(radio) 신호 세기 정보를 수신하여 직접 계산함에 따른 노드에서의 전력소모가 따르고, 이는 네트워크 수명에 영향을 주기 때문에 소프트웨어 보다는 대체로 하드웨어가 선호된다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 목표 대상에 부착된 센서 노드의 연결 설정에 기반하여, 목표 대상의 위치를 인식할 수 있는, 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 통신 반경으로 구분 가능한 위치 인식 구역을 센서 네트워크에 설정함으로써, 구역별로 목표 대상의 위치를 인식할 수 있는, 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 대략적인 구역별 위치 정보를 구하여 응용의 요구사항을 만족시키면서 네트워크에 대한 부담을 줄일 수 있는, 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 방법은, 앵커 노드의 신호 세기를 고려하여, 센서 네트워크에 위치 인식 구역을 설정하는 단계; 상기 센서 네트워크에 목표 대상에 부착된 센서 노드가 합류하는 이벤트를 감지하는 단계; 상기 이벤트의 감지에 따라, 상기 센서 노드가 위치한 위치 인식 구역을 파악하는 단계; 및 상기 파악된 위치 인식 구역에 근거하여 상기 목표 대상의 위치를 인식하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 방법은, 상기 센서 노드가 상기 앵커 노드의 신호를 감지한 경우, 상기 센서 노드 및 상기 앵커 노드 간에 네트워크 연결 관계를 설정하는 단계; 및 상기 설정된 네트워크 연결 관계에 대응하여 상기 이벤트를 발생하는 단계를 더 포함하고, 위치 인식 구역을 파악하는 상기 단계는, 상기 이벤트에 기초하여, 상기 센서 노드와 네트워크 연결 관계가 설정된 앵커 노드를 검색하는 단계; 및 상기 검색된 앵커 노드에 대응하는 위치 인식 구역을 파악하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 방법은, 앵커 노드 각각에 설치된 복수의 센서에 의해 감지된 센싱 정보를 더 고려하여, 상기 설정된 각각의 위치 인식 구역을, 겹치는 구역 및 겹치지 않는 구역으로 세분화하는 단계를 더 포함하고, 위치 인식 구역을 파악하는 상기 단계는, 상기 센싱 정보를 이용하여 상기 센서 노드가 상기 겹치는 구역 또는 상기 겹치지 않는 구역에 위치하는 것으로 파악하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 방법은, 상기 앵커 노드의 위치 정보를 이용하여 상기 설정된 위치 인식 구역에 대한 위치 정보를 산출하는 단계를 더 포함하고, 목표 대상의 위치를 인식하는 상기 단계는, 상기 산출된 앵커 노드의 위치 정보를 이용하여 상기 목표 대상의 위치를 인식하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 방법은, 상기 인식된 목표 대상의 위치에 대한 정보를, 멀티 홉 통신을 통해 싱크 노드로 전송하여, 상기 정보가 관리 서버로 전송되도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 방법은, 상기 목표 대상에 대한 식별 정보를 상기 센서 노드로부터 수신하는 단계; 및 상기 수신된 식별 정보를 멀티 홉 통신을 통해 싱크 노드로 전송하여, 상기 식별 정보가 관리 서버로 전송되도록 하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 장치는, 앵커 노드의 신호 세기를 고려하여, 센서 네트워크에 위치 인식 구역을 설정하는 구역 설정부; 상기 센서 네트워크에 목표 대상에 부착된 센서 노드가 합류하는 이벤트를 감지하는 이벤트 감지부; 및 상기 이벤트의 감지에 따라, 상기 센서 노드가 위치한 위치 인식 구역을 파악하고, 상기 파악된 위치 인식 구역에 근거하여 상기 목표 대상의 위치를 인식하는 위치 인식부를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 장치는, 상기 센서 노드가 상기 앵커 노드의 신호를 감지한 경우, 상기 센서 노드 및 상기 앵커 노드 간에 네트워크 연결 관계를 설정하고, 상기 설정된 네트워크 연결 관계에 대응하여 상기 이벤트를 발생하는 이벤트 발생부를 더 포함하고, 상기 위치 인식부는, 상기 이벤트에 기초하여, 상기 센서 노드와 네트워크 연결 관계가 설정된 앵커 노드를 검색하고, 상기 검색된 앵커 노드에 대응하는 위치 인식 구역을 파악 할 수 있다.
상기 구역 설정부는, 앵커 노드 각각에 설치된 복수의 센서에 의해 감지된 센싱 정보를 더 고려하여, 상기 설정된 각각의 위치 인식 구역을, 겹치는 구역 및 겹치지 않는 구역으로 세분화하고, 상기 위치 인식부는, 상기 센싱 정보를 이용하여 상기 센서 노드가 상기 겹치는 구역 또는 상기 겹치지 않는 구역에 위치하는 것으로 파악할 수 있다.
상기 구역 설정부는, 상기 앵커 노드의 위치 정보를 이용하여 상기 설정된 위치 인식 구역에 대한 위치 정보를 산출하고, 상기 위치 인식부는, 상기 산출된 앵커 노드의 위치 정보를 이용하여 상기 목표 대상의 위치를 인식할 수 있다.
상기 위치 인식부는, 상기 인식된 목표 대상의 위치에 대한 정보를, 멀티 홉 통신을 통해 싱크 노드로 전송하여, 상기 정보가 관리 서버로 전송되도록 할 수 있다.
상기 위치 인식부는, 상기 목표 대상에 대한 식별 정보를 상기 센서 노드로부터 수신하고, 상기 수신된 식별 정보를 멀티 홉 통신을 통해 싱크 노드로 전송하여, 상기 식별 정보가 관리 서버로 전송되도록 할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 목표 대상에 부착된 센서 노드의 연결 설정에 기반하여, 목표 대상의 위치를 인식할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 통신 반경으로 구분 가능한 위치 인식 구역을 센서 네트워크에 설정함으로써, 구역별로 목표 대상의 위치를 인식할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 대략적인 구역별 위치 정보를 구하여 응용의 요구사항을 만족시키면서 네트워크에 대한 부담을 줄일 수 있다.
많은 응용 영역에서는, 위치 인식 목표에 대한 허용 오차의 범위가 완화되기도 하는데, 위치 인식 목표의 특성에 따라 위치를 표현하는 해상도와도 관련된다. 이는 경험적인 관념, 즉 인간 시각의 인지 범위가 허용 오차를 완화시킨다.
그 예로, 기업의 자산에 대한 위치 인식의 경우, 자산의 대부분이 다양한 특성을 지닌 실내외 공간에서 인지, 확인되어야 하는 요구사항으로 더욱 정확한 위치 인식 기법이 요구되므로, 낮은 오차의 알고리즘이 필요하다. 반면, 주차장에서의 차량 위치 파악은 대략적인 영역 기반 위치 정보에 기반하여 인간의 시각 인지 능력에 의하여 서비스의 기대치를 만족시킬 수 있으므로, 정확성에 대한 완화가 허 용된다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는, 다수의 무선(radio) 신호 세기를 전달 및 계산하여 위치를 결정하는 방법보다 더욱 간단한 대략적인 영역별 위치 정보를 구하여, 응용의 요구사항을 만족시키면서 네트워크에 대한 부담을 줄이는 위치 인식 방법 및 장치에 대하여 기술한다. 또한, 본 발명의 실시예에서는, 목표하는 대상의 위치를 센싱 영역 내로의 접근으로 인지하는 단순 인식보다는, 목표 대상에 센서 노드를 부착함으로써 위치 인식 대상에 대한 분별을 할 수 있는 위치 인식 방법 및 장치에 대하여도 기술한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 무선 네트워크 센서의 구역별 위치 인식 방법을 상세히 설명한다. 본 명세서에서, 본 발명의 실시예에 따른 무선 네트워크 센서의 구역별 위치 인식 방법은, 위치 인식 장치에 의해 구현될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연결 관계 성립에 의한 목표 대상의 위치 인식 방법을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 무선 센서 네트워크는 싱크/게이트웨이(409)와 노드 A(401)와 노드 B(402)를 포함하여 다수의 센서 노드들로 구성된다. 센서 노드는 목표 대상 통신영역(404)과 노드 A 통신영역(405)과 같이 일반적으로 2차원적으로는 원형으로 표시될 수 있는 센서 노드의 신호세기로 나타내진다. 실제 3차원적으로는 정방형이 아닌 방향에 따라 신호 세기의 방사 특성을 달리하는 형태로 나타난다.
이와 같이 구성된 무선 센서 네트워크에서, 센서 노드(403)를 부착한 목표 대상이 목표 대상 통신영역(404)을 가지고 노드 A(401)와 노드 B(402) 근처에 위치하거나 접근하는 경우, 목표 대상에 부착된 센서 노드(403)는 상기 무선 센서 네트워크에 소속(합류)하려는 네트워크 연결 과정을 거친다. 이때, 목표 대상에 부착된 센서 노드(403)는 노드 A(401)와 노드 B(402) 중 어느 노드로 연결 관계를 성립해야 하는가를 결정할 수 있으며, 이는 무선 센서 네트워크의 구성 방법의 기준에 따라 다양할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는, 목표 대상에 부착된 센서 노드(403)가 신호 세기가 큰 앵커 노드(노드 A(402), 노드 B(402))로 연결 관계를 맺는 것을 예시로 한다.
목표 대상에 부착된 센서 노드(403)는 노드 A(401)와 노드 B(402)의 신호(406, 407)을 포함하여 획득 가능한 많은 무선 신호를 인식하게 되고, 이들 중 가장 센 신호를 가진 노드를 선택한다. 여기서는 노드 A(401)의 신호(406)가 노드 B(402)의 신호(407)보다 크므로, 센서 노드(403)는 노드 A(401)를 연결 관계를 성립할 대상으로 결정한다.
노드 A(401)는 센서 노드(403)의 연결 시도를 받아들여 연결을 완료시키고, 싱크/게이트웨이(409)간의 여러 개의 노드들을 통하여 싱크/게이트웨이(409)에 상기의 연결 완료 사실을 알린다. 또한, 노드 A(401)는 싱크/게이트웨이(409)의 연결 허락 결정을 받아 관계를 완료시키기도 한다. 즉, 노드 A(401)는 센서 노드(403)의 연결 시도를 여러 개의 노드들을 통하여 싱크/게이트웨이(409)에 전달하고, 싱크/게이트웨이(409)로부터 연결 허락 결정을 다시 여러 개의 노드들을 통하 여 전달 받아, 센서 노드(403)와의 연결을 완료한다.
이후, 상기 위치 인식 장치는, 상기의 연결 관계에 기반하여 목표 대상의 위치를 인식할 수 있다. 도 4의 무선 센서 네트워크에서 노드 A(401)의 위치 정보가 알려져 있다면, 센서 노드(403)(앵커노드, 이하 노드 A, B, C 등으로 표기)를 부착한 목표대상의 위치는 노드 A의 주변으로 지정할 수 있고 노드 A 통신영역(405)정보로부터 노드 A 통신영역(405) 반경 내로 위치를 특정 지을 수 있다.
이에 따라, 상기 위치 인식 장치는 센서 노드(403)와 상기 연결 관계가 성립된 노드 A(401)의 통신영역 내에 상기 목표 대상이 위치하는 것으로 인식한다.
도 5는 본 발명에 활용한 무선 센서 네트워크의 연결 관계 성립에 의한 대상의 위치 인식 방법에 의하여 노드 A(500), 노드 B(501), 노드 C(502)의 통신영역, 즉, 노드 A 통신영역(507), 노드 B 통신영역(508), 노드 C 통신영역(509)으로 구역별 위치인식 기법을 나타낸 도면이다. 여기서, 위치인식 영역은 노드 A 통신영역(507), 노드 B 통신영역(508), 노드 C 통신영역(509)로 정의된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 센서 노드(513)를 부착한 제1 목표 대상이 노드 A(500)에 접근하여 노드 A(500)와 연결 관계를 성립한 경우, 상기 위치 인식 장치는 제1 목표 대상이 노드 A 통신영역(507) 내에 위치하는 것으로 인식할 수 있다.
또 달리, 센서 노드(514)를 부착한 제2 목표 대상이 노드 C(502)에 접근하여 노드 C(502)와 연결 관계를 성립한 경우, 상기 위치 인식 장치는 제2 목표 대상이 노드 C 통신영역(502)내에 위치하는 것으로 인식할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 구역별 위치 판정의 일례를 도시한 도면이 다.
도 6에 도시된 바와 같이, 위치 인식 영역이 광범위하여 다수의 앵커 노드가 필요한 경우가 있을 수 있다. 이러한 경우, 목표 대상(606)이 노드 A(600)와 노드 B(601)에 대한 각각의 통신 영역 (602)와 (603)이 겹쳐지는 영역에 있으면, 상기 위치 인식 장치는, 노드 A(600)와 노드 B(601)의 상대적인 신호 세기에 따라 연결 설정할 노드를 결정하게 되므로, A 구역(604)과 B 구역(605)을 독립적인 위치로 규정지을 수가 없게 된다. 따라서, A 구역(604)과 B 구역(605)의 겹치는 구역에 대한 정의가 필요하게 된다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 구역별 위치 판정의 다른 예를 도시한 도면으로서, 두 개의 통신 영역이 겹쳐지는 부분에 대한 영역의 위치 인식을 정의하는 방법을 도시한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 센서 노드(707)가 부착된 목표 대상이 노드 A(700)와 노드 B(701)의 통신영역(702, 703)의 겹쳐지는 부분, 즉 AB 구역(708)에 위치하는 경우, 상기 위치 인식 장치는 연결 설정과 센싱 정보를 동시에 고려하여, 상기 목표 대상의 위치를 인식할 수 있다.
즉, 앵커 노드 A(700), B(701)는 각각 복수의 센서를 가지며, 상기 센서 각각은 AB 구역(708), 즉 노드 A(700)와 노드 B(701)의 통신영역(702, 703)의 겹쳐지는 부분을 감지하여 센싱 정보를 생성한다. 상기 위치 인식 장치는 상기 생성된 센싱 정보를 상기 연결 설정과 함께 고려하여, 겹치는 부분인 AB 구역(708)과, 겹치지 않는 부분인 A 구역(704), B 구역(706)을 구별할 수 있으며, 이를 통해 상기 목표 대상의 위치를 보다 정확하게 인식할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 연결 성립 이벤트와 센싱 영역 조정에 의한 구역별 위치 인식 방법을 도시한 도면으로서, 위치인식 대상영역이 넓은 경우에 대하여 확장 예시한 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 노드 A(600), 노드 B(601), 노드 C(602)는 각각의 통신 영역, 즉 노드 A 통신영역(803), 노드 B 통신영역(804), 노드 C 통신영역(805)를 가진다. 이러한 영역은 앞서 언급한 바와 같이, A 구역(806), C 구역(809)의 독립적인(겹치지 않는) 영역과, AB 구역(807)과 BC 구역(608)의 비독립적인(겹치는) 영역으로 보다 세분화되어 정의될 수 있다.
상기 위치 인식 장치는 목표 대상에 부착된 센서 노드와 앵커 노드 간의 연결 관계, 및 상기 앵커 노드의 센싱 정보를 이용하여, 상기 목표 대상이 A 구역(806), C 구역(809)의 독립적인 영역에 위치하는지, AB 구역(807)과 BC 구역(608)의 비독립적인 영역에 위치하는지를 판단할 수 있다.
이에 따라, 상기 위치 인식 장치는 상기 판단된 영역에 근거하여 상기 목표 대상의 위치를 인식할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 장치를 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 장치는, 구역 설정부(930), 이벤트 발생부(910), 이벤트 감지부(920), 위치 인식부(940), 및 제어부(950)를 포함한다.
구역 설정부(930)는 앵커 노드의 신호 세기를 고려하여, 센서 네트워크에 위치 인식 구역을 설정한다. 즉, 구역 설정부(930)는 앵커 노드의 신호 세기를 통해 앵커 노드의 통신 반경을 검출하고, 상기 검출된 통신 반경을 위치 인식 구역으로서 설정할 수 있다.
또 달리, 구역 설정부(930)는 앵커 노드 각각에 설치된 복수의 센서에 의해 감지된 센싱 정보를 더 고려하여, 상기 설정된 각각의 위치 인식 구역을, 겹치는 구역 및 겹치지 않는 구역으로 세분화할 수 있다.
이에 따라, 위치 인식부(940)는 상기 센싱 정보를 이용하여 상기 센서 노드가 상기 겹치는 구역 또는 상기 겹치지 않는 구역에 위치하는 것으로 파악할 수 있다.
구역 설정부(930)는 상기 앵커 노드의 위치 정보를 이용하여 상기 설정된 위치 인식 구역에 대한 위치 정보를 산출할 수 있다. 이에 따라, 위치 인식부(940)는 상기 산출된 앵커 노드의 위치 정보를 이용하여 상기 목표 대상의 위치를 인식할 수 있다.
이벤트 발생부(910)는 상기 센서 노드가 상기 앵커 노드의 신호를 감지한 경우, 상기 센서 노드 및 상기 앵커 노드 간에 네트워크 연결 관계를 설정하고, 상기 설정된 네트워크 연결 관계에 대응하여 상기 이벤트를 발생한다.
이에 따라, 위치 인식부(940)는 상기 이벤트에 기초하여, 상기 센서 노드와 네트워크 연결 관계가 설정된 앵커 노드를 검색하고, 상기 검색된 앵커 노드에 대응하는 위치 인식 구역을 파악할 수 있다.
이벤트 감지부(920)는 상기 센서 네트워크에 목표 대상에 부착된 센서 노드가 합류 시에 발생하는 상기 이벤트를 감지한다.
위치 인식부(940)는 상기 이벤트의 감지에 따라, 상기 센서 노드가 위치한 위치 인식 구역을 파악하고, 상기 파악된 위치 인식 구역에 근거하여 상기 목표 대상의 위치를 인식한다.
예컨대, 목표 대상이 주차장 내 자동차인 경우, 위치 인식부(940)는 앵커 노드의 위치 정보를 통해 주차장 내에서의 상기 자동차의 대략적인 위치를 인식할 수 있다. 이에 따라, 주차장 관리자는 상기 자동차의 대략적인 위치에서 자신의 시각을 이용하여 최종적으로 상기 자동차의 위치를 정확히 인식할 수 있다.
위치 인식부(940)는 상기 인식된 목표 대상의 위치에 대한 정보를, 멀티 홉(multi-hop) 통신을 통해 싱크 노드 또는 게이트웨이로 전송하여, 상기 위치에 대한 정보가 관리 서버로 전송되도록 한다. 또한, 위치 인식부(940)는 목표 대상에 대한 식별 정보를 목표 대상의 센서 노드로부터 수신하고, 상기 수신된 식별 정보를 멀티 홉 통신을 통해 싱크 노드 또는 게이트웨이로 전송하여, 상기 식별 정보가 관리 서버로 전송되도록 한다.
제어부(950)는 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 장치를 전반적으로 제어한다. 즉, 제어부(950)는 이벤트 발생부(910), 이벤트 감지부(920), 구역 설정부(930), 위치 인식부(940) 등의 동작을 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인 식 방법 및 장치는, 다수의 무선(radio) 신호 세기를 기반으로 계산하여 위치를 결정하는 방법보다는 목표대상 노드가 네트워크에 소속하려는 센서 네트워크의 특성을 활용하여 네트워크에 대한 부담을 줄이면서 간단하게 대략적인 구역별 위치를 인지할 수 있고 이미 위치를 알고 있는 앵커 노드에 센서정보를 활용하여 세분화된 구역을 정의하여 위치를 결정할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 1은 유비쿼터스 센서 네트워크 및 무선 센서 네트워크(WSN: Wireless Sensor Network)의 일반적인 구성도이다.
도 2는 무선 센서 네트워크에서의 센서 노드의 일반적인 구성도이다.
도 3은 센서 네트워크에서의 센싱 신호 감지에 의한 위치 인식 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 연결 관계 성립에 의한 목표 대상의 위치 인식 방법을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 연결 관계 성립에 의한 구역별 위치 인식 방법을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 구역별 위치 판정의 일례를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 구역별 위치 판정의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 연결 성립 이벤트와 센싱 영역 조정에 의한 구역별 위치 인식 방법을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 장치를 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
401: 노드 A 402: 노드 B
404: 목표대상 통신영역 405: 노드 A 통신영역
409: 싱크/게이트웨이 910: 이벤트 발생부
920: 이벤트 감지부 930: 구역 설정부
940: 위치 인식부 950: 제어부

Claims (12)

  1. 무선 센서 네트워크 내 앵커 노드에 위치하는 위치 인식 장치에 의해 구현되는, 상기 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 방법에 있어서,
    상기 위치 인식 장치에서, 앵커 노드의 신호 세기를 고려하여, 센서 네트워크에 위치 인식 구역을 설정하는 단계;
    상기 위치 인식 장치에서, 상기 센서 네트워크에 목표 대상에 부착된 센서 노드가 합류하는 이벤트를 감지하는 단계;
    상기 위치 인식 장치에서, 상기 이벤트의 감지에 따라, 상기 센서 노드가 위치한 위치 인식 구역을 파악하는 단계; 및
    상기 위치 인식 장치에서, 상기 파악된 위치 인식 구역에 근거하여 상기 목표 대상의 위치를 인식하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위치 인식 장치에서, 상기 센서 노드가 상기 앵커 노드의 신호를 감지한 경우, 상기 센서 노드 및 상기 앵커 노드 간에 네트워크 연결 관계를 설정하는 단계; 및
    상기 위치 인식 장치에서, 상기 설정된 네트워크 연결 관계에 대응하여 상기 이벤트를 발생하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 위치 인식 구역을 파악하는 단계는,
    상기 이벤트에 기초하여, 상기 센서 노드와 네트워크 연결 관계가 설정된 앵커 노드를 검색하는 단계; 및
    상기 검색된 앵커 노드에 대응하는 위치 인식 구역을 파악하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 위치 인식 장치에서, 앵커 노드 각각에 설치된 복수의 센서에 의해 감지된 센싱 정보를 더 고려하여, 상기 설정된 각각의 위치 인식 구역을, 겹치는 구역 및 겹치지 않는 구역으로 세분화하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 위치 인식 구역을 파악하는 단계는,
    상기 센싱 정보를 이용하여 상기 센서 노드가 상기 겹치는 구역 또는 상기 겹치지 않는 구역에 위치하는 것으로 파악하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 위치 인식 장치에서, 상기 앵커 노드의 위치 정보를 이용하여 상기 설정된 위치 인식 구역에 대한 위치 정보를 산출하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 목표 대상의 위치를 인식하는 단계는,
    상기 산출된 앵커 노드의 위치 정보를 이용하여 상기 목표 대상의 위치를 인식하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 위치 인식 장치에서, 상기 인식된 목표 대상의 위치에 대한 정보를, 멀티 홉 통신을 통해 싱크 노드로 전송하여, 상기 정보가 관리 서버로 전송되도록 하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 위치 인식 장치에서, 상기 목표 대상에 대한 식별 정보를 상기 센서 노드로부터 수신하는 단계; 및
    상기 위치 인식 장치에서, 상기 수신된 식별 정보를 멀티 홉 통신을 통해 싱크 노드로 전송하여, 상기 식별 정보가 관리 서버로 전송되도록 하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 방법.
  7. 앵커 노드의 신호 세기를 고려하여, 센서 네트워크에 위치 인식 구역을 설정하는 구역 설정부;
    상기 센서 네트워크에 목표 대상에 부착된 센서 노드가 합류하는 이벤트를 감지하는 이벤트 감지부; 및
    상기 이벤트의 감지에 따라, 상기 센서 노드가 위치한 위치 인식 구역을 파악하고, 상기 파악된 위치 인식 구역에 근거하여 상기 목표 대상의 위치를 인식하는 위치 인식부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크 내 앵커 노드에 위치하는, 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 센서 노드가 상기 앵커 노드의 신호를 감지한 경우, 상기 센서 노드 및 상기 앵커 노드 간에 네트워크 연결 관계를 설정하고, 상기 설정된 네트워크 연결 관계에 대응하여 상기 이벤트를 발생하는 이벤트 발생부
    를 더 포함하고,
    상기 위치 인식부는,
    상기 이벤트에 기초하여, 상기 센서 노드와 네트워크 연결 관계가 설정된 앵커 노드를 검색하고, 상기 검색된 앵커 노드에 대응하는 위치 인식 구역을 파악하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크 내 앵커 노드에 위치하는, 무선 센서 네트워크의 연결 이벤트 기반 구역별 위치 인식 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 구역 설정부는,
    앵커 노드 각각에 설치된 복수의 센서에 의해 감지된 센싱 정보를 더 고려하여, 상기 설정된 각각의 위치 인식 구역을, 겹치는 구역 및 겹치지 않는 구역으로 세분화하고,
    상기 위치 인식부는,
    상기 센싱 정보를 이용하여 상기 센서 노드가 상기 겹치는 구역 또는 상기 겹치지 않는 구역에 위치하는 것으로 파악하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크 내 앵커 노드에 위치하는, 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 구역 설정부는,
    상기 앵커 노드의 위치 정보를 이용하여 상기 설정된 위치 인식 구역에 대한 위치 정보를 산출하고,
    상기 위치 인식부는,
    상기 산출된 앵커 노드의 위치 정보를 이용하여 상기 목표 대상의 위치를 인식하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크 내 앵커 노드에 위치하는, 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 위치 인식부는,
    상기 인식된 목표 대상의 위치에 대한 정보를, 멀티 홉 통신을 통해 싱크 노드로 전송하여, 상기 정보가 관리 서버로 전송되도록 하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크 내 앵커 노드에 위치하는, 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 위치 인식부는,
    상기 목표 대상에 대한 식별 정보를 상기 센서 노드로부터 수신하고, 상기 수신된 식별 정보를 멀티 홉 통신을 통해 싱크 노드로 전송하여, 상기 식별 정보가 관리 서버로 전송되도록 하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크 내 앵커 노드에 위치하는, 무선 센서 네트워크의 구역별 위치 인식 장치.
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