KR101087566B1 - 정확도를 향상시킨 실시간 위치추적 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선통신을 이용한 실시간 위치 추적 시스템에 관한 것으로서 이동식 센서 노드를 이용하여 측정한 위치의 오차를 줄여 정확도를 높이고 이동식 센서 노드의 위치이동으로 인한 신호 수신 영역을 넓혀 위치측정의 범위를 넓히는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 정확도를 향상시킨 실시간 위치추적 시스템은 위치를 이동하며 태그의 전파 출력신호를 수신해 위치측정서버로 수신 신호 세기와 측정위치를 전송하는 하나 이상의 이동식 센서 노드, 이동식 센서 노드를 포함한 다수의 무선 센서 노드와 무선 센서 노드들의 위치와 수신 신호 세기를 받고 태그위치를 연산하는 위치측정서버와 무선 센서 노드로 신호를 보내는 태그로 구성되는 특징이 있다. 이동식 센서 노드는 위치이동으로 인해 고정식 센서 노드보다 신호 수신 영역이 넓어지고 신뢰도가 높은 측정값의 거리만 선택적으로 사용할 수 있는 특징이 있다.
실시간, 위치 추적, 센서 노드, 태그, 위치측정서버, 수신 신호 세기

Description

정확도를 향상시킨 실시간 위치추적 시스템 및 방법{System and Method for calibrating for real time location system to use moving wireless sensor node}
본 발명은 실시간 위치추적 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선통신을 이용한 실시간 위치추적 시스템에서 이동식 센서 노드를 이용하여 위치를 보정하도록 한 정확도를 향상시킨 실시간 위치추적 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 무선 통신을 이용한 종래의 실시간 위치 추적 시스템(Real-Time Locating System)에서는 고정식 센서 노드를 이용한 위치 추적을 실시하였다.
이러한 종래의 무선 통신을 이용한 기존의 실시간 위치 추적 시스템(RTLS)은, 전술한 바와 같이 고정식 센서 노드만 이용하기 때문에 태그 송신 신호의 사각지대, 음영지역이나 사람, 벽, 장애물 등의 전파간섭이 심하게 나타나는 위치에 태그가 위치할 경우 수신 신호 세기에 영향을 미쳐 오차가 크게 발생하며 수신 신호 세기에 영향을 미치는 위치를 태그가 스스로 벗어나지 않는 이상 위치 추정에 큰 오차를 해결 할 방법이 없는 문제점이 있었다.
또한, 고정식 센서 노드는 태그 신호 인식 거리로 인해 발생한 사각지대를 없애기 위해 무선 센서 노드를 설치하는 입장에서는 효율성이 떨어지는 문제점도 있었다.
따라서 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 무선통신을 이용한 실시간 위치 추적 시스템에서의 이동식 센서 노드의 위치를 변화시켜 측정위치와 수신 신호 세기를 위치추적서버에 제공하여 음영지역이나 장애물에 의한 태그의 위치 정보의 오차를 줄여 위치정보의 정확도를 향상시킨 실시간 위치추적 시스템 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 정확도를 향상시킨 실시간 위치추적 시스템은 위치를 이동하며 태그의 전파 출력신호를 수신해 위치측정서버로 수신 신호 세기와 측정위치를 전송하는 하나 이상의 이동식 센서 노드, 이동식 센서 노드를 포함한 다수의 무선 센서 노드와 무선 센서 노드들의 위치정보와 수신 신호 세기를 받고 태그위치를 연산하는 위치측정서버와 무선 센서 노드로 신호를 보내는 태그로 구성해야 한다. 또한 이동식 센서 노드의 이동 궤도는 무선 센서 노드의 수와 측정위치와 측정 장소의 특성 등을 잘 파악하고 음영지역이나 장애물 등의 전파간섭으로 인한 오차를 효과적으로 잡을 수 있는 궤도를 고려해서 정해야 한다. 이동식 노드의 이동 조건은 이용 목적에 맞게 해야 한다.
본 발명에 따른 정확도를 향상시킨 실시간 위치추적 시스템 및 방법에 의하면, 이동식 센서 노드가 측정위치를 이동하며 수신 감도 세기를 측정하기 때문에 고정식 센서 노드만 사용했을 경우와 비교해 음영지역이나 장애물에 의한 태그의 위치 정보의 오차를 줄여 위치정보의 정확도를 향상시킨다. 또한 무선 센서 노드의 태그 신호 수신 영역이 이동식 센서 노드의 이동 범위만큼 넓어지게 되고 정확도가 향상되는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 구성 및 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등 물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 정확도를 향상시킨 실시간 위치추적 시스템의 블록 구성도이다.
도시된 바와 같이 본 발명은 다수의 고정식 노드(101), 이동식 노드(102), 태그(103), AP(Access Point)(104), 위치측정서버(105), 이동장치(106)로 구성된다.
다수의 고정식 노드(101)와 이동장치(106)을 통해 이동하는 이동식 노드(102)에서 수신 신호 세기를 측정하거나 태그(103)에서 수신 신호 세기를 측정하여 AP(104)를 통하여 위치측정서버(105)에 전달하면 수신 신호 세기를 바탕으로 삼각법, 스무딩 등 다양한 방법을 통해 위치를 추적한다.
따라서, 태그(103)의 현 위치를 측정하고 측정된 상황을 바탕으로 이동장치(106)를 통해 이동식 노드(102)를 보정하기 좋은 장소로 이동시키거나 단순히 시간에 의해서 이동장치(106)가 이동식 노드(102)를 이동 시키는 시스템이다.
이를 위하여, 상기 고정식 노드(101)와 이동식 노드(102)는 자신의 전파 출력을 여러 레벨로 변경하여 일정 주기로 태그(102)에 전송한다.
태그(103)는 평상시 슬립 모드 상태로 수신 대기하다가, 전송주기가 되면 깨어나서 고정식 노드(101)와 이동식 노드(102)에서 전파 출력된 수신된 감도에 따라 노드 위치 정보와 수신감도 값을 수신한 후 재전송한다. 전송 후 태그(103)는 슬립 모드 상태로 된다.
고정식 노드(101)는 측정위치의 이동이 없기 때문에 위치측정서버(105)에 고정식 노드(101)의 측정위치 값을 입력한 이후에 노드의 측정위치정보를 변경할 필요가 없다.
이동식 노드(102)는 고정식 노드(101)와는 다르게 측정위치는 수신신호세기와 함께 위치측정서버(105)에 전달해야 한다. 이때 이동장치(106)가 이동식 노 드(102)의 측정위치 정보를 구하게 된다.
이동장치(106)는 이동식 노드(102)의 위치정보를 구해 이동식 노드(102)의 측정위치를 위치측정서버(105)에 전송한다. 이동장치(106)는 이동식 노드(102)의 측정위치를 구해야 하기 때문에 이동경로가 제한적일 수 있다. 이동장치(106)는 일정시간 주기로 이동식 노드(102)의 위치를 이동시킨다.
태그(103)는 평상시 슬립 모드 상태로 수신 대기하다가, 전송주기가 되면 깨어나서 고정식 노드(101)와 이동식 노드(102)에서 전파 출력된 수신된 감도에 따라 노드 위치 정보와 수신감도 값을 수신한 후 재전송한다. 전송 후 태그(103)는 슬립 모드 상태로 된다.
AP(Access Point)(104)는 고정식 노드(101)와 이동식 노드(102)의 전파 출력 변화에 따른 노드 위치 정보와 태그(103)의 수신감도 값을 위치측정서버(105)에 전송한다.
위치측정서버(105)는 고정식 노드(101)와 이동식 노드(102)에서 수신된 전파 출력 변화에 따른 노드 위치 정보와 이동장치(106)에서 보낸 이동식 노드(102)의 측정위치와 태그(103)의 수신감도 값을 연산하여 현재 태그(103)의 정확한 위치를 파악한다.
다른 실시예로서, 상기 태그(103)는 평상시 슬립 모드 상태로 수신 대기하다가 전송주기가 되면 깨어나서 자신의 전파 출력을 여러 레벨로 변경하여 일정 주기로 고정식 노드(101)와 이동식 노드(102)에 전송하고, 고정식 노드(101)와 이동식 노드(102)는 태그(103)로부터 전파 출력 정보를 수신하고 각각의 수신감도 값을 전송할 수 있다. 전송한 값을 가지고 위치측정서버(105)는 태그의 위치를 측정한 다음 이동식 노드(102)를 측정할 위치로 이동시킨다.
도 2는 본 발명에 따른 정확도를 향상시킨 실시간 위치추적 방법의 실시 예를 나타낸 제어 흐름도이다.
도시된 바와 같이 본 발명은, 고정식 노드(101)와 이동식 노드(102)가 자신의 전파 출력을 변경하여 일정 주기로 태그(103)에 전송하는 단계, 태그(103)에서 수신한 감도를 고정식 노드(101)와 이동식 노드(102)로 전송하는 단계, 고정식 노드(101)와 이동식 노드(102)에서 위치측정서버(105)로 정보전송하는 단계, 위치측정서버(105)에서 상기 태그(103)로부터 노드 위치 정보와 태그의 수신감도 값을 수신하여 태그(103)의 위치를 파악하는 단계, 위치측정 서버(105)에서 이동장치(106)에 명령으로 이동식 노드(102)의 위치를 제어하는 단계로 이루어진다.
도 2 및 도 1을 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 4군데의 고정식 노드(101)와 이동식 노드(102)에서 동시에 일정 주기 간격으로 노드 전파 출력을 여러 레벨로 변경하여 태그(103)로 전송한다.
태그(103)는 평상시 슬립 모드로 대기(저전력모드)하고 있는 상태로 있다가 자신의 전송 주기가 되면 웨이크업 모드로 변경하여 먼저 이동식 노드(101)와 고정식 노드(102)의 전파 출력 데이터를 기다리는 상태의 수신 대기 상태로 유지합니다.
고정식 노드(101)와 이동식 노드(102)의 전파 출력을 수신하면 전파 출력 정보에 따른 태그(103)의 수신감도를 고정식 노드(101)와 이동식 노드(102)를 통해서 위치측정서버(105)로 전송한다. 전송 후 태그(103)는 다시 슬립모드로 변경한다.
가까운데 위치한 노드일수록 전파 출력 변화에 관계없이 태그(103)의 위치정보를 수신하게 된다. 반대로 멀리 위치한 노드인 경우 전파 출력이 감소할수록 태그(103)의 위치 정보가 수신되지 않는다.
위치측정서버(105)가 고정식 노드(101)와 이동식 노드(102)의 전파 출력 변화에 따른 태그(103)의 수신감도를 연산하고 위치를 측정한다. 측정한 위치를 바탕으로 위치정보를 수신하지 못 한 노드가 이동식 노드(102)인 경우 측정한 위치 쪽으로 이동을 한다. 이동식 노드(102)가 위치정보를 수신했다고 하더라도 측정한 위치의 반대쪽으로 이동하여 측정 위치의 정확성을 확인 또는 보정한다.
이와 같이, 위치측정서버(105)에서 이동식 노드(102)를 어디로 이동시킬지 판단하고 제어하여 태그(103)의 정확한 위치를 파악할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 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 특허청구 범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 정확도를 향상시킨 실시간 위치추적 시스템의 블록 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 정확도를 향상시킨 실시간 위치추적 방법의 일 실시 예를 나타낸 제어 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101 : 고정식 노드 102 : 이동식 노드
103 : 태그 104 : AP(Access Point)
105 : 위치측정서버 106 : 이동장치

Claims (2)

  1. 실시간 위치추적 시스템에 있어서,
    자신의 전파 출력을 여러 레벨로 변경하여 일정 주기로 태그에 전송하고, 상기 태그로부터 노드 위치 정보와 태그의 수신감도 값을 수신하는 다수의 고정식 노드와 이동식 노드;
    평상시 슬립 모드 상태로 수신 대기하다가 전송주기가 되면 깨어나서 상기 노드에서 전파 출력된 수신된 감도에 따라 노드 위치 정보와 수신감도 값을 수신한 후 재전송하는 태그;
    상기 고정식 노드와 이동식 노드의 전파 출력 변화에 따른 노드 위치 정보와 상기 태그의 수신감도 값을 수신하여 위치측정서버에 전송하는 AP(Access Point);
    상기 AP에서 수신된 상기 노드 위치 정보와 상기 태그의 수신감도 값을 연산하여 현재 상기 태그의 위치를 파악하고 상기 이동식 노드를 어디로 이동시킬지 이동장치에 명령을 내리는 위치서버;
    상기 위치서버의 명령을 받고 상기 이동식 노드의 위치를 제어하는 이동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 정확도를 향상시킨 실시간 위치추적 시스템.
  2. 실시간 위치추적 방법에 있어서,
    고정식 노드와 이동식 노드가 자신의 전파 출력을 변경하여 일정 주기로 태그에 전송하는 단계,
    태그에서 수신한 감도를 고정식 노드와 이동식 노드로 전송하는 단계,
    고정식 노드와 이동식 노드에서 AP를 거쳐 위치측정서버로 노드 위치 정보와 태그 수신감도 값을 전송하는 단계,
    상기 위치측정서버에서 상기 AP로부터 노드 위치 정보와 태그의 수신감도 값을 수신하여 태그의 위치를 파악하는 단계,
    상기 위치측정 서버에서 이동장치에 명령으로 이동식 노드의 위치를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정확도를 향상시킨 실시간 위치추적 방법.
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