KR101073298B1 - Fast estimation ToA positioning method using the MHP pulse - Google Patents

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Abstract

MHP 펄스를 이용한 Fast ToA 위치 추정 방법을 개시한다. It discloses a Fast ToA position estimating method using the MHP pulse. 위치 추정 방법은 타겟 노드에서 3개 이상의 미리 알려진 레퍼런스 노드로 각기 다른 차수의 MHP 펄스들을 전송하는 단계와, 상기 3개 이상의 미리 알려진 레퍼런스 노드(reference node)에서 각각 MHP 펄스를 수신하는 단계와, 각 레퍼런스 노드에서 상기 MHP 펄스에 대한 일정 응답 시간 후 각기 다른 차수의 MHP 펄스를 송신하는 단계와, 상기 타겟 노드에서 상기 각각의 MHP 펄스를 수신한 후 상기 타겟 노드와 상기 레퍼런스 노드의 거리를 추정하는 단계 및 상기 추정된 타겟 노드와 각 레퍼런스 노드와의 거리를 이용하여 타겟의 위치를 추정하는 단계를 포함한다. Position estimating method comprising the steps of: receiving a respective MHP pulse in steps and, a reference node, the at least three previously known (reference node) transmitting at least three previously known reference node each MHP pulses of different orders in at the target node, each after receiving each of the MHP pulse and transmitting the MHP pulse of a different order after a predetermined response time for the MHP pulse, by the target node from the reference node, estimating the distance of the target node and the reference node, and a step of estimating the position of the target using the distance between the estimated target node with each of the reference nodes. MHP 펄스를 이용한 위치 추정 방법은 시간을 기반으로 하는 추정 기술 중에 더 정확하다고 알려진 ToA가 TDoA에 비해 현저히 떨어지는 계산 시간을 개선하고자 각 차수의 펄스를 모두 직교하는 성질을 가지는 MHP 펄스를 사용함으로써 처리 시간을 줄일 수 있다. Position estimating method using the MHP pulse processing time by using the MHP pulse having a property which is perpendicular both to each order of the pulses to improve significantly less computation time than the ToA the TDoA known to be more accurate the estimation technique that is based on the time to be reduced.

Description

MHP 펄스를 이용한 Fast ToA 위치 추정 방법{a fast ToA position estimation method based on MHP pulse} Fast ToA estimated position using the MHP pulse method {a fast ToA position estimation method based on MHP pulse}

본 발명의 실시예들은 MHP 펄스를 이용한 Fast ToA(Time of Arrival) 위치 추정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 시간을 기반으로 타겟 노드의 위치를 추정하는 기술로 ToA 추정 방법에 관한 것이다. Embodiments of the present invention relates to relates to estimate Fast ToA (Time of Arrival) method using the MHP pulse position, and more particularly, to ToA estimation technique to estimate the position of the target node based on the time.

최근 몇 년 사이에 위치 기반 서비스가 센서 네트워크를 중심으로 홈 자동화 등 개인 사용자에게 다양한 서비스를 제공하는 부분에서 급속한 발전을 이루고 있으며 사용자의 안전과 대상의 이동경로 파악이 중요한 기능으로 대두되는 유비쿼터스 환경이 이슈가 되며 위치인식 기술이 필요하게 된다. Last location-based services in a few years will achieve rapid development in the area that provide a range of services to private users, such as home automation around the sensor network and the ubiquitous grasp of user safety and target movement path that is emerging as a major feature the issue will be a need for location-aware technology. 실내에서의 여러 위치 추정 시스템 중에서 UWB 시스템은 아주 짧은 임펄스 신호를 사용하기 때문에 거리 측정에 있어서 보다 좋은 정밀도를 갖게 되기 때문에 위치 측정 및 거리 인지의 시스템 구축을 위한 유력한 핵심 기술로 평가받고 있다. Among other indoor location estimation system in UWB systems are considered as a viable technology for the core system building is very aware of because it uses short impulse signals because it has good precision than in the distance measuring and position measuring distance.

타겟 노드의 정확한 위치 정보를 파악하기 위한 여러 가지 위치 추정(Positioning)을 위한 기반 기술인 거리 인지(Ranging)는 레퍼런스 노드와 타겟 노드간의 거리 정보를 추정하는 기술로 시스템의 시간 동기화 유무에 따라서 단방향 송신을 통한 거리 인지와 양방향 송신을 통한 거리 인지 기술로 분류한다. That the basis for a number of location estimates (Positioning) to identify precise location information of the target node technology distance (Ranging) is a one-way transmission according to the time synchronization, whether or not the system as a technology for estimating the distance information between the reference node and the target node, through classified as a technology that the distance and that the distance through the two-way transmission. 이러한 거리 인지 기술은 수신된 신호의 각을 기반으로 한 AoA(Angle of Arrival), 시간을 기반으로 한 ToA와 TDoA, 수신된 신호의 감도를 이용한 RSSI(Received Signal Strength Indicator) 등이 있다. If this distance techniques and the like, based on each of the received signal AoA (Angle of Arrival), a time based on the ToA and TDoA, (Received Signal Strength Indicator) by using the sensitivity of the received signal RSSI. AoA는 타겟 노드가 보낸 신호의 방향각을 이용하여 각을 측정하고, 각 레퍼런스 노드와 타겟 노드 사이의 방향각의 교차점을 계산하여 타겟 노드의 위치를 추정하는 알고리즘이며, RSSI는 미리 정의된 다양한 지점에서의 신호 세기들을 표본 수집을 통해 측정하고, 타겟 노드의 송신 신호를 각 레퍼런스 노드들이 수신할 때 발생하는 신호의 감쇠 정도를 측정하여 확률적 방법을 통해 표본과 맵핑(mapping)하여 위치를 추정하는 방법이다. AoA the various points of an algorithm measure the angle with a direction angle of the signal is the target node sent, and calculates the direction of each junction of between each reference node and the target node for estimating the position of the target node, RSSI is a pre-defined measuring the signal strength at the through sampling and by using a probabilistic method to measure the attenuation level of the signal generated when receiving their respective reference nodes of the transmission signal of the target node sample and mapping (mapping) for estimating the location It is a way.

이러한 거리인지 기술 중에 가장 많이 사용되고 있는 방식은 전파의 전송 시간을 측정하는 방식으로 ToA 방식과 TDoA 방식이 있다. The most widely used method in the street what these technologies are and how the ToA TDoA way how to measure the transit time of the waves. ToA는 위치가 알려진 각 레퍼런스 노드들과 위치를 측정할 목표인 타겟 노드 사이의 전송된 시간을 측정하여 타겟 노드의 위치를 계산하는 삼각측량법을 이용한다. ToA by measuring the time between transmission of the target to measure the position with each of the reference nodes is known, the target node uses triangulation to calculate the position of the target node. 레퍼런스 노드에서 타겟 노드까지의 거리는 신호의 종류에 따라서 적정한 상수를 곱해서 산출할 수 있으며, 레퍼런스 노드와 타겟 노드 사이의 거리를 반경으로 하는 원들의 교점이 타겟 노드의 위치가 된다. And the reference node can be calculated by multiplying a suitable constant distance according to the type of signal to the target node, the point of intersection of the circle that the distance between the reference node and the target node is in the radial position of the target node.

ToA 방식의 위치 추정 방법은 위치가 고정되어 있는 레퍼런스 노드 A, B, C의 좌표와 움직이는 물체인 타겟 노드와의 거리를 이용한다. Position estimation method of the ToA approach is used in the distance to the reference nodes A, B, C of a moving object to the coordinates of a target node whose position is fixed. 레퍼런스 노드 A, B, C의 좌표 (x 1 , y 1 ), (x 2 , y 2 ), (x 3 , y 3 ) 와 타겟 노드와의 거리를 나타내는 D 1 , D 2 , D 3 를 이용하여 타겟 노드의 좌표를 구한다. The coordinates of the reference nodes A, B, C (x 1 , y 1), (x 2, y 2), (x 3, y 3) and using the D 1, D 2, D 3 that is the distance and the target node, to calculate the coordinates of the target node. 수학식1은 D 1 , D 2 , D 3 를 나타낸다. Equation 1 shows the D 1, D 2, D 3 .

[수학식 1] Equation 1

Figure 112010010976121-pat00001

이러한 ToA 방식을 사용하는 위치 측정 기술의 알고리즘에는 원의 방정식을 직접적으로 계산하는 DM(Direct Method)와 LS(Least Square), 그리고 SI(Spherical Interpolation)알고리즘이 있다. Algorithm of this ToA approach position location techniques using has a DM (Direct Method), and LS (Least Square), and SI (Spherical Interpolation) algorithm which directly calculates the equation of the circle.

수학식 2는 수학식 1의 양변을 제곱한 후, 세 번째 식을 빼주게 되는 과정을 나타낸다. Equation (2) represents a process in which donor and then squaring both sides of equation (1), out of the third expression.

[수학식 2] Equation (2)

Figure 112010010976121-pat00002

여기서 here

Figure 112010010976121-pat00003
Figure 112010010976121-pat00004
은 타깃 노드의 좌표이다. Are the coordinates of the target node.

수학식 3은 타깃 노드의 좌표를 나타낸 것이다. Equation (3) shows the coordinate of the target node.

[수학식 3] [Equation 3]

Figure 112010010976121-pat00005

이와 같이, 종래 ToA 방식을 이용하여 위치 추정을 할 때 신호가 각각의 레퍼런스 노드를 모두 왕복하면서 걸리는 시간으로 인해 긴 위치 추정 시간이 발생되므로 레퍼런스 노드의 수가 증가하면 위치 추정 시간 또는 비례하여 증가한다. In this way, since the conventional ToA method using a long position estimate time because of the time a signal is applied while reciprocating both the respective reference nodes when a location estimate generated by the increases in an increase in the number of the reference node, the position estimate of time or proportion.

TDoA 방식의 위치 추정은 타겟 노드와 두 개 이상의 레퍼런스 노드가 송신하는 신호의 도착 시간의 차이를 측정하여 레퍼런스 노드를 초점으로 하는 쌍곡선 상에서 타겟 노드의 위치를 찾아내는 알고리즘이다. Position estimate of TDoA scheme is an algorithm for finding the location of the target node on the hyperbola a reference node to the focus by measuring the difference in arrival time of the signal transmitted by the target node and at least two reference nodes. 3개 이상의 레퍼런스 노드가 존재할 경우 여기에서 얻어지는 2개의 쌍곡선을 이용하여 그 교점을 찾아냄으로써 타겟의 2차원 위치를 찾을 수 있으며 4개 이상의 레퍼런스 노드를 가질 경우 3차원 위치 추정이 가능하다. If the at least three reference nodes exists to find a two-dimensional position of the target by finding the point of intersection with the two hyperbolas obtained here, and it is possible to estimate the three-dimensional position when have at least four reference nodes.

수학식 4는 TDoA의 동작 방식을 보여주며, 레퍼런스 노드와 타겟 노드 그리고 각 좌표들은 ToA의 설명과 같다. Equation 4 shows the behavior of the TDoA, the reference node and the target node and each of the coordinates are the same as the ToA described.

[수학식 4] [Equation 4]

Figure 112010010976121-pat00006

TDoA 방식은 레퍼런스 노드와 타겟 노드 사이의 시각 동기화가 필요하지 않기 때문에 알고리즘 구현이 간단한 대신, 신호 도달 시간의 정밀함이 요구되기 때문에 다중경로 페이딩, 비가시선 효과로 인한 신호 전달의 지연 문제가 발생한다. TDoA scheme the delays in signal transmission due to multipath fading, the NLOS effect occurs because the required algorithm implementation is simple, instead, the signal arrival times of precision because there is no requirement for the time synchronization between the reference node and the target node.

또한 TDoA에 의해 얻어지는 방정식은 비선형이기 때문에 ToA와 같이 DM알고리즘을 사용하면 복잡도가 증가하게 된다. Also obtained by the equation is the TDoA The DM algorithm as ToA increase in complexity since the non-linear. 따라서 비선형성의 문제를 해결하기 위해 수학식4의 테일러 급수를 사용하여 선형화 시킨다. Thus linearized using Taylor series of Equation (4) In order to solve the nonlinear problem.

처음 측정한 레퍼런스 노드와 타겟 노드의 거리는 One of the first reference node and the target node distance measurement

Figure 112010010976121-pat00007
Figure 112010010976121-pat00008
이고, 다음 측정에서의 nominal point와 사용자의 거리는 And, nominal point at the next measurement of the distance and the user
Figure 112010010976121-pat00009
Figure 112010010976121-pat00010
로 나타낸다. Represented by. 따라서 therefore
Figure 112010010976121-pat00011
Figure 112010010976121-pat00012
가 되며, 수학식4를 선형화 하면 수학식 5를 구할 수 있다. That is, when linearizing the equation (4) can be obtained equation (5).

[수학식 5] [Equation 5]

Figure 112010010976121-pat00013

그리고 좌표를 구하기 위해 식을 정렬하면 수학식 6을 얻을 수 있다. And it sort of formula to obtain the coordinates can be obtained by equation (6).

[수학식6] [Equation 6]

Figure 112010010976121-pat00014

본 발명의 일실시예는 ToA 방식으로 위치 추정 시에 발생하는 TDoA에 비해 상대적으로 긴 위치 추정 시간을 줄일 수 있는 방법을 제공한다. One embodiment of the invention provides a method for reducing a relatively long time compared with the position estimate TDoA generated at the time of the position estimate to the ToA approach.

또한 본 발명은 위치 추정 시간을 줄이기 위해 각 레퍼런스 노드를 한 번에 왕복할 수 있는 직교한 펄스를 이용하여 ToA 방식의 위치 추정 시간을 대폭 감소시키는 방법을 제공한다. In another aspect, the present invention by using the orthogonal pulse reciprocable each reference node at a time to reduce the time the position estimate is provided a method for significantly reducing the time the position estimate of the ToA approach.

본 발명의 일실시예에 따른 위치 추정 방법은 타겟 노드에서 3개 이상의 미리 알려진 레퍼런스 노드로 각기 다른 차수의 MHP 펄스들을 전송하는 단계와, 상기 3개 이상의 미리 알려진 레퍼런스 노드(reference node)에서 각각 MHP 펄스를 수신하는 단계와, 각 레퍼런스 노드에서 상기 MHP 펄스에 대한 일정 응답 시간 후 각기 다른 차수의 MHP 펄스를 송신하는 단계와, 상기 타겟 노드에서 상기 각각의 MHP 펄스를 수신한 후 상기 타겟 노드와 상기 레퍼런스 노드의 거리를 추정하는 단계 및 상기 추정된 타겟 노드와 각 레퍼런스 노드와의 거리를 이용하여 타겟의 위치를 추정하는 단계를 포함한다. Respectively, in the position estimating method comprising the steps of: transmitting at least three previously known reference node each MHP pulses of different orders in at the target node, a reference node, the at least three previously known (reference node) according to an embodiment of the present invention MHP after receiving each of the MHP pulse from the transmitting MHP pulses of different orders after a certain response time for the MHP pulse and receiving the pulse, in each reference node, the target node and the target node the estimating the distance between the reference node and use the distance between the estimated target reference node and each node to a step of estimating the location of a target.

본 발명의 일측면에 따르면, 상기 각 레퍼런스 노드에서 상기 MHP 펄스에 대한 일정 응답 시간 후 각기 다른 차수의 MHP 펄스를 송신하는 단계는 제1 레퍼런스 노드에서 상기 MHP 펄스에 대한 일정 응답 시간 후 0차 MHP 펄스를 송신할 수 있다. According to an aspect of the invention, the method comprising: transmitting a MHP pulses of different orders after a certain response time for the MHP pulse from each of the reference node after the predetermined response time for the MHP pulse from the first reference node, the 0th-order MHP It may transmit pulse.

또한 본 발명의 일측면에 따르면, 상기 각 레퍼런스 노드에서 상기 MHP 펄스에 대한 일정 응답 시간 후 각기 다른 차수의 MHP 펄스를 송신하는 단계는 제2 레퍼런스 노드에서 상기 MHP 펄스에 대한 일정 응답 시간 후 1차 MHP 펄스를 송신할 수 있다. According to an aspect of the invention, the step of transmitting MHP pulses of different orders after a certain response time for the MHP pulse from each of the reference node after the predetermined response time for the MHP pulse in the second reference node, the first It may transmit the MHP pulse.

또한 본 발명의 일측면에 따르면, 상기 각 레퍼런스 노드에서 상기 MHP 펄스에 대한 일정 응답 시간 후 각기 다른 차수의 MHP 펄스를 송신하는 단계는 제3 레퍼런스 노드에서 상기 MHP 펄스에 대한 일정 응답 시간 후 2차 MHP 펄스를 송신할 수 있다. According to an aspect of the invention, the step of transmitting the MHP pulse of a different order after a predetermined response time for the MHP pulse for each reference node, the second after a predetermined response time for the MHP pulse in the third reference node car It may transmit the MHP pulse.

또한 본 발명의 일측면에 따르면, 상기 타겟 노드에서 상기 각각의 MHP 펄스를 수신한 후 상기 타겟 노드와 상기 레퍼런스 노드의 거리를 추정하는 단계는 상기 타겟 노드에서 서로 다른 차수의 펄스를 상기 레퍼런스 노드로부터 수신하고, 어느 레퍼런스 노드에서 상기 타겟 노드를 향하여 송신된 신호인지를 구분하여 단 한번의 송신과 수신으로 ToA 방식에 따라 상기 타겟 노드와 상기 레퍼런스 노드간의 거리를 추정할 수 있다. According to an aspect of the invention, from the target, receiving the respective MHP pulse at the node further comprising: estimating the distance between the target node and the reference node, wherein the pulses of different orders by the target node, the reference node, and receiving, it is possible in which a reference node to estimate the distance between the target node and the reference node according to the ToA approach to transmit and receive a single separately whether the transmission signal toward the target node.

본 발명의 일실시예에 따르면, 기존의 ToA 방식에서 한가지의 신호로 레퍼런스 노드를 왕복하면서 발생하는 긴 위치 추정 시간을 대폭 감소시킴으로써, 좀 더 빠르게 위치를 추정할 수 있다. In accordance with one embodiment of the present invention, by significantly reducing the long-time position estimation that occurs while reciprocating the reference node to the signal of one from the existing ToA approach, it is possible to estimate the position more quickly.

또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 대폭 줄어든 위치 추정 시간으로 인해 움직이는 타겟 노드의 위치를 기존의 ToA 방식보다 더 자주 위치 추정을 할 수 있으므로 좀 더 정밀하게 위치를 파악할 수 있다. Further, according to one embodiment of the present invention, since the position of the moving due to significantly reduced time position estimation target node to the estimated location more often than the conventional method ToA can grasp a more precise location.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 MHP 펄스를 이용한 ToA 위치 추정 방법의 동작 흐름을 나타내는 도면이다. 1 is a view showing the operation flow of the position estimating method using the ToA MHP pulse according to one embodiment of the present invention.
도 2는 MHP pulse를 이용하여 3개의 레퍼런스 노드와 타겟 노드의 거리를 측정하고 타겟 노드의 위치를 추정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 2 is a view for explaining the method of measuring the three reference nodes and distance to the target node by using the MHP pulse to estimate the position of the target node.
도 3은 본 발명에 있어 레퍼런스 노드와 타겟 노드간에 신호를 송수신하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining a process of transmitting and receiving a signal between the reference node and the target node in the present invention.
도 4는 본 발명 중 MHP 펄스를 이용한 ToA 방식과 기존의 ToA, TDoA의 위치 추정 시간의 비교를 나타낸 그래프이다. 4 is a graph showing the comparison of the position estimate of the time ToA manner as conventional ToA, TDoA using the MHP pulse of the present invention.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. With reference to the accompanying drawings In the following, embodiments of the present invention will be described in detail. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. However, it is not the present invention is not limited or restricted to the embodiments. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다. Like reference numerals in the drawings denote like elements.

본 발명의 일실시예는 타겟 노드의 위치를 추정하는 방법 중에 시간을 기반으로 위치를 측정하는 방법 즉 ToA와 TDoA에 대한 방식을 전제로 한다. One embodiment of the invention a method that is a method for ToA and TDoA for measuring a position based on the time on the method of estimating the position of the target node on the assumption. 기존의 ToA방식이 TDoA방식에 비해 위치 추정이 더욱 정확하다고 알려져 있으나 그 위치 추정 시간이 TDoA에 비해 굉장히 느린 편이다. Known that existing methods ToA this location estimate is more accurate than the TDoA way but is very slow compared to the estimated time piece is its location TDoA. 게다가 레퍼런스 노드가 늘어날수록 위치 추정 시간은 기하급수적으로 증가하게 된다. In addition, The more reference nodes where the estimated time is increased exponentially. 본 발명에서는 이러한 ToA방식의 단점을 줄이기 위하여 MHP 펄스를 이용한 ToA 방식을 제안한다. The present invention proposes a method using a ToA MHP pulse in order to reduce the disadvantages of the ToA approach.

UWB 시스템에 사용되는 다양한 펄스들은 송수신 안테나의 특성을 고려하여 DC성분이 없도록 모형화(modeling)되며, 그 중에서 가장 많이 사용되고 있는 펄스는 가우시안 모노펄스이지만 본 발명에서는 각 차수 간에 직교성을 가지는 MHP 펄스를 사용하였다. Various pulses used in UWB systems, and modeling (modeling) so that the DC component, taking into account the characteristics of the transmitting and receiving antenna, the most widely used pulse from the Gaussian monopulse, but using the MHP pulse of orthogonality between each order in the present invention It was.

Hermite 변조는 영상처리에서 시공간상의 연관 관계를 밝히는데 사용되었으며, Hermite 미분방정식의 근으로 수학과 물리학 분야에서 널리 사용되고 있다. Hermite modulation was used to elucidate the association relationship in the space-time image processing, the roots of the Hermite differential equation is widely used in mathematics and physics.

수학식 7은 Hermite polynomial을 나타낸다. Equation (7) represents the Hermite polynomial.

[수학식7] [Equation 7]

Figure 112010010976121-pat00015

Hermite polynomial은 각 차수 간에 직교성을 갖지 않으므로, 각 차수 간에 직교성을 가지도록 변형한 것이 MHP이며, 수학식 8과 같이 정의한다. Hermite polynomial does not have the orthogonality between each order, and it is modified to one kinds MHP orthogonality between each order, are defined as Equation (8).

[수학식 8] [Equation 8]

Figure 112010010976121-pat00016

여기서 n 은 펄스 차수이다. Where n is the order of the pulse.

본 발명에서는 위에서 정의한 MHP 펄스를 이용하여 ToA추정을 한다. In the present invention, the ToA estimated by using the MHP pulse defined above.

본 발명은 타겟 노드로부터 직교성을 갖는 세 개의 MHP펄스를 각 레퍼런스 노드로 송신하고, 서로 다른 차수의 펄스를 레퍼런스 노드로부터 수신 받음으로써 어느 레퍼런스 노드에서 타겟 노드를 향하여 송신되어진 신호인지를 구분하여 단 한번의 송신과 수신으로 ToA 추정을 끝낼 수 있는 방법이다. The present invention only once the separation of the recognition signal been transmitted toward the target node from which the reference node by receiving receives the three MHP pulse is sent to each of the reference nodes, each pulse of the other orders having orthogonality from the target node from the reference node, in a way to end the ToA estimated to be transmitted and received.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 MHP 펄스를 이용한 ToA 위치 추정 방법의 동작 흐름을 나타내는 도면이다. 1 is a view showing the operation flow of the position estimating method using the ToA MHP pulse according to one embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 타겟 노드에서는 레퍼런스 노드로 각기 다른 차수의 MHP 펄스들을 전송한다(110). 1, the target node sends MHP pulses of different orders to the reference node 110.

레퍼런스 노드A에서는 상기 타겟 노드로부터 전송된 MHP 펄스를 수신하고(121), 레퍼런스 노드B에서는 상기 타겟 노드로부터 전송된 MHP 펄스를 수신하고(122), 레퍼런스 노드C에서는 상기 타겟 노드로부터 전송된 MHP 펄스를 수신한다(123). In the reference node A receives the MHP pulse transmitted from the target node 121, and reference node B in receiving the MHP pulse transmitted from the target node (122), the reference node C the MHP pulse transmitted from the target node It receives (123). 즉, 레퍼런스 노드A, B, C에서는 상기 타겟 노드로부터 전송된 각기 다른 차수의 MHP 펄스를 수신한다(121, 122, 123). That is, the reference nodes A, B, C in each receives the MHP pulses of different orders transmitted from the target node (121, 122, 123).

일정 응답 시간 후 상기 레퍼런스 노드A에서는 0차 MHP 펄스를 송신하고(131), 상기 레퍼런스 노드B에서는 1차 MHP 펄스를 송신하고(132), 상기 레퍼런스 노드C에서는 2차 MHP 펄스를 송신한다(133). In after a predetermined response time in the reference node A transmits a zero-order MHP pulse and 131, in the reference node B transmits the first MHP pulse and 132, the reference node C transmits a second MHP pulse (133 ). 즉, 일정 응답 시간 후 상기 레퍼런스 노드A, B, C에서는 각기 다른 차수의 MHP 펄스를 상기 타겟 노드로 송신한다(131, 132, 133). That is, after a certain response time and transmits the reference to node A, B, C in each of the MHP pulse of an order other target nodes (131, 132, 133).

상기 타겟 노드에서는 각각의 MHP 펄스를 수신한 후 상기 타겟 노드와 상기 레퍼런스 노드A, B, C의 거리를 추정한다(140). In the target node after receiving the respective MHP pulse to estimate the range of the target node and the reference node A, B, C (140).

상기 타겟 노드에서는 상기 추정된 상기 타겟 노드와 각 레퍼런스 노드A, B, C와의 거리를 이용하여 타겟의 위치를 추정한다(150). The target node, and estimates the position of the target using the estimated the target node and the reference node, each A, the distance between the B, C (150).

이와 같이, 본 발명에 따른 위치 추정 방법은 ToA 방식으로 위치 추정 시에 발생하는 TDoA에 비해 상대적으로 긴 위치 추정 시간을 줄일 수 있다. Thus, the position estimation method according to the present invention can reduce the relatively long time compared with the position estimate TDoA generated at the time of the position estimate to the ToA approach.

또한, 본 발명에 따른 위치 추정 방법은 위치 추정 시간을 줄이기 위해 각 레퍼런스 노드를 한 번에 왕복할 수 있는 직교한 펄스를 이용하여 ToA 방식의 위치 추정 시간을 대폭 감소시킬 수 있다. Further, the location estimation according to the invention method can dramatically reduce the time the position estimate of the ToA approach using the orthogonal pulse reciprocable each reference node at a time to reduce the time the position estimate.

도 2는 MHP 펄스를 이용하여 3개의 레퍼런스 노드와 타겟 노드의 거리를 측정하고, 타겟 노드의 위치 추정을 방법을 설명하기 위한 도면이다. Figure 2 is a diagram for explaining the three reference nodes and measuring the distance of the target node, and how a location estimate of the target node by using the MHP pulse.

도 2를 참조하면, 세 개의 각기 다른 차수를 가진 직교한 펄스를 타겟 노드에서 송신 후에 각 레퍼런스 노드에서는 서로 다른 펄스를 타겟 노드에 재송신하게 되는 모형이다. Referring to Figure 2, the three models each that the different pulses in each of the reference node after transmitting the orthogonal pulse with a different order in the target node to the target node retransmitted.

도 3은 본 발명에 있어 레퍼런스 노드와 타겟 노드간에 신호를 송수신하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 3 is a view for explaining a process of transmitting and receiving a signal between the reference node and the target node in the present invention.

도 3을 참조하면, 타겟 노드에서 송신된 MHP 펄스는 ToA 방법과 같이 각 레퍼런스 노드를 왕복하지만 각기 다른 신호이므로 각 신호는 t PA , t PB , t PC 후에 각 레퍼런스 노드에 도착하고 Referring to Figure 3, an MHP pulse transmitted from the target node and from the respective reference nodes as ToA method, but because of different signals, each signal arriving at the respective reference nodes after t PA, PB t, PC t

Figure 112010010976121-pat00017
Figure 112010010976121-pat00018
후에 타겟 노드로 다시 송신하게 된다. Then it is sent back to the target node. 그러므로, 본 발명은 기존의 ToA 추정 방식보다 짧은 시간 안에 모든 레퍼런스 노드와의 통신이 끝난다는 장점을 갖는다. Thus, the present invention is the communication is finished with all the reference nodes in a short amount of time than conventional ToA estimating method has the advantage.

이와 같이, 본 발명은 기존의 ToA 방식에서 한가지의 신호로 레퍼런스 노드를 왕복하면서 발생하는 긴 위치 추정 시간을 대폭 감소시킴으로써, 좀 더 빠르게 위치를 추정할 수 있다. As such, the invention can estimate the long position estimate by greatly reducing the time, location more quickly that occur while reciprocating the reference nodes in one signal in the conventional manner ToA.

또한, 본 발명은 대폭 줄어든 위치 추정 시간으로 인해 움직이는 타겟 노드의 위치를 기존의 ToA 방식보다 더 자주 위치 추정을 할 수 있으므로 좀 더 정밀하게 위치를 파악할 수 있다. The present invention is so greatly to the more frequent position estimating the location of a moving target node because of the reduced position estimate time than the conventional method can determine the ToA make more precise location.

도 4는 본 발명에서 제안하는 MHP를 사용한 ToA 방식의 위치 추정 시간과 기존의 ToA 방식, TDoA 방식의 위치 추정 시간을 나타내는 그래프이다. 4 is a graph showing the ToA approach position estimate and where the estimated time of conventional ToA approach, using the MHP TDoA scheme proposed by the present invention.

도 4를 참조하면, 기존 ToA 방식은 레퍼런스 노드의 수가 증가하면서 각 레퍼런스 노드를 신호가 왕복함에 따라 계산 시간이 크게 증가하는 것을 볼 수 있다. 4, the conventional ToA approach is the computation time can be seen that significantly increases as the respective reference nodes and increase the number of the reference node, a signal is reciprocating. 반면 MHP 펄스를 사용한 ToA 방식은 양방향 송신 방식으로 인해 단방향 송신 방식은 TDoA보다 계산 시간이 길긴 하지만 레퍼런스 노드의 증가에 상관없이 거의 일정한 계산 시간을 갖는 결과를 볼 수 있다. On the other hand ToA system using a MHP pulse is due to the two-way transmission scheme one-way transmission scheme the computation time than gilgin TDoA but can see the results with almost constant regardless of the increase in the calculation time of the reference nodes.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. In the present invention, as described above been described by the specific details and exemplary embodiments and drawings, such as specific configuration elements, which only be provided to assist the overall understanding of the invention, the invention is not limited to the embodiment of the , those of ordinary skill in the art to which the invention pertains that various modifications, additions and substitutions are possible from this disclosure.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. Thus, the idea of ​​the invention is limited to the described embodiments jeonghaejyeoseo will not be, all to be described later claims as well as the appended claims and equivalents, or if the equivalent strain ones will to fall within the scope of the inventive idea .

Claims (3)

  1. 타겟 노드에서 3개 이상의 미리 알려진 레퍼런스 노드로 각기 다른 차수의 MHP 펄스들을 전송하는 단계; Comprising: each of at least three previously known reference node from the target node transmits the MHP pulses of different orders;
    상기 3개 이상의 미리 알려진 레퍼런스 노드(reference node)에서 각각 MHP 펄스를 수신하는 단계; Receiving an MHP pulse respectively in said at least three pre-known reference node (reference node);
    각 레퍼런스 노드에서 상기 MHP 펄스에 대한 일정 응답 시간 후 각기 다른 차수의 MHP 펄스를 송신하는 단계; Transmitting the MHP pulse of different degree after a predetermined response time for the MHP pulse for each reference node;
    상기 타겟 노드에서 상기 각각의 MHP 펄스를 수신한 후 상기 타겟 노드와 상기 레퍼런스 노드의 거리를 추정하는 단계; After receiving each of the MHP pulse from the target node, comprising: estimating the distance between the target node and the reference node; And
    상기 추정된 타겟 노드와 각 레퍼런스 노드와의 거리를 이용하여 타겟의 위치를 추정하는 단계 Estimating the position of the target using the distance between the estimated target node and the reference node, each
    를 포함하는, 위치 추정 방법. , The position estimation method comprises a.
  2. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 각 레퍼런스 노드에서 상기 MHP 펄스에 대한 일정 응답 시간 후 각기 다른 차수의 MHP 펄스를 송신하는 단계는, Transmitting the MHP pulse of different degree after a predetermined response time for the MHP pulse from each of the reference node,
    제1 레퍼런스 노드에서 상기 MHP 펄스에 대한 일정 응답 시간 후 0차 MHP 펄스를 송신하고, First transmitting a zero-order MHP pulse after a predetermined response time for the MHP pulse 1 at the reference node,
    제2 레퍼런스 노드에서 상기 MHP 펄스에 대한 일정 응답 시간 후 1차 MHP 펄스를 송신하고, 제3 레퍼런스 노드에서 상기 MHP 펄스에 대한 일정 응답 시간 후 2차 MHP 펄스를 송신하는, 위치 추정 방법. The second predetermined response time after the first method transmits an MHP pulse, the estimation position for transmitting the second MHP pulse after a predetermined response time for the MHP pulse in the third reference node for the MHP pulse at the reference node.
  3. 제1항에 있어서, According to claim 1,
    상기 타겟 노드에서 상기 각각의 MHP 펄스를 수신한 후 상기 타겟 노드와 상기 레퍼런스 노드의 거리를 추정하는 단계는, After receiving each of the MHP pulse from the target node, comprising: estimating the distance between the target node and the reference node,
    상기 타겟 노드에서 서로 다른 차수의 펄스를 상기 레퍼런스 노드로부터 수신하고, 어느 레퍼런스 노드에서 상기 타겟 노드를 향하여 송신된 신호인지를 구분하여 단 한번의 송신과 수신으로 ToA 방식에 따라 상기 타겟 노드와 상기 레퍼런스 노드간의 거리를 추정하는, 위치 추정 방법. From the target node with each other receives the pulses of different orders from the reference node and the target node with the reference, depending on the certain reference node to the ToA approach to transmit and receive a single separately whether the transmission signal toward the target node, for estimating the distance between the nodes, the position estimation method.
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