KR101135201B1 - A rssi based location measurement method and system using acceleration location information in the wireless network - Google Patents
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Abstract
개시된 위치 측정 방법 및 위치 측정 시스템은, 위치 측정이 필요한 대상체에 부착된 노드로부터 송신되는 수신신호의 RSSI값을 기반으로 제1 위치좌표를 생성하고, 노드로부터의 수신신호에 포함된 가속도/위치 정보를 기반으로 제2 위치좌표를 생성하고, 제1 및 제2 위치좌표로부터 최종 제3 위치좌표를 생성함으로써 개선된 위치좌표 측정값을 얻는다.The disclosed position measuring method and position measuring system generates a first position coordinate based on an RSSI value of a received signal transmitted from a node attached to an object requiring position measurement, and includes acceleration / position information included in a received signal from the node. An improved positional coordinate measurement is obtained by generating a second positional coordinate based on and generating a final third positional coordinate from the first and second positional coordinates.
Description
본 발명은 무선 네트워크(Wireless Network)에서의 위치측정 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 특히 무선 네트워크에서 무선환경 특성, 예를 들면 다중경로 페이딩(fading), 주변 간섭, 이동성, 불규칙한 신호 전파 특성, 등으로 인한 위치측정오차를 줄일 수 있는 가속도 위치 정보를 이용한 RSSI(Received Signal Strength Indication) 기반 위치 측정 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
다양한 환경에서 위치인식기술(localization techniques)은, 위치인식에 기반한 물류관리, 자재관리 등의 다양한 애플리케이션을 실현하기 위한 중요한 분야이다. 위치를 측정하기 위해 GPS(Global Positioning System)수신기 또는 위치인식을 위한 하드웨어를 위치 인식의 대상체에 추가할 수도 있지만, 이는 비용 및 자원의 제약이라는 문제점을 수반할 뿐만 아니라, 무선환경의 특성 상 실내나 지하 또는 건물 밀집지역 등에서 신호를 받지 못하는 문제점이 있다.In various environments, localization techniques are an important field for realizing various applications such as logistics management and material management based on location recognition. It is also possible to add a GPS (Global Positioning System) receiver or hardware for position recognition to the object of location recognition to measure the position, but this entails the problem of cost and resource constraints, There is a problem that the signal is not received in the basement or dense building area.
일반적으로 사용되는 위치인식 방법에는 TOA(Time Of Arrival)법, TDOA(Time Difference Of Arrival)법, RSSI(Received Signal Strength Indication)법 등이 있다. Commonly used location recognition methods include a Time Of Arrival (TOA) method, a Time Difference Of Arrival (TDOA) method, a Received Signal Strength Indication (RSSI) method, and the like.
TOA법은 전파의 속도를 알고 있을 때 거리와 전송시간 사이의 관계(relationships)를 이용하는 방법으로서, 전파의 전달 시간을 측정하여 거리를 구하는 하드웨어 거리 측정 메커니즘(ranging mechanism)으로써 사용된다. 그러나 TOA법은 전파의 속도가 온도와 같은 외부요소에 의해 영향을 받고, 송신기와 수신기가 모두 정확히 동기되어야 하며, 인공위성의 신호와 정확하게 동기화하기 위해 비싸고 에너지 소모적인 전자기술(electronics)이 요구된다는 단점이 있다. The TOA method uses relations between distance and transmission time when the speed of propagation is known, and is used as a hardware ranging mechanism for measuring distance by measuring propagation time of propagation. However, the TOA method has the disadvantage that the speed of propagation is affected by external factors such as temperature, the transmitter and receiver must both be precisely synchronized, and expensive and energy-consuming electronics are required to accurately synchronize with satellite signals. There is this.
TOA법의 정확한 동기화 요구를 극복하기 위해 TDOA법이 제안되었다. TDOA법에서 각 노드는 서로 다른 전파속도를 가진 두 개의 트랜시버(transceiver)를 가진다. 송신기가 빠른 무선 전파(radio wave)신호와 상대적으로 느린 초음파로 동시에 메시지를 보내면 수신기는 서로 다른 시간에 무선 장치(radio device)와 초음파 장치(ultrasound device)를 통해 메시지를 받고, 두 신호의 서로 다른 도착시간을 기반으로 두 노드 사이의 거리를 측정한다. In order to overcome the exact synchronization requirements of the TOA method, the TDOA method has been proposed. In the TDOA method, each node has two transceivers with different propagation speeds. When the transmitter sends a message simultaneously with a fast radio wave signal and relatively slow ultrasound, the receiver receives the message through a radio device and an ultrasound device at different times, and the two signals are different. The distance between two nodes is measured based on the arrival time.
마지막으로 RSSI법은 수신 신호의 세기를 측정하여 거리와 관련시킨다. 이론적으로 자유공간(free space)에서 RSSI값, 즉 수신 신호의 세기는 신호 발생원으로부터 신호 수신처까지의 거리의 제곱에 비례하여 감소한다. 그 결과 무선전송(radio transmission)을 수신한 노드는 송신기(transmitter)로부터의 거리를 계산하기 위해 수신 신호의 세기를 이용할 수 있다. 그러나 실제 공간에서는 다중경로 페이딩, 주변 간섭, 이동성, 불규칙한 신호 전파 특성 때문에 희망 신호와 간섭 신호 및 잡 음 신호가 합쳐져서 수신되므로, RSSI 값은 경우에 따라서는 약 50% 정도의 거리측정 에러(ranging error)를 발생시킬 수 있다.Finally, the RSSI method measures the strength of the received signal and associates it with the distance. In theory, the RSSI value in free space, i.e., the strength of the received signal, decreases in proportion to the square of the distance from the signal source to the signal destination. As a result, the node receiving the radio transmission may use the strength of the received signal to calculate the distance from the transmitter. However, due to the multipath fading, ambient interference, mobility, and irregular signal propagation characteristics in real space, since the desired signal, the interference signal, and the noise signal are received together, the RSSI value is sometimes about 50% ranging error. ) Can be generated.
본 발명은 종래의 RSSI 기반 위치인식기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 가속도 위치 정보를 이용하여 개선된 성능의 RSSI 기반 무선 네트워크에서의 위치측정 방법 및 위치측정 시스템을 제공한다.The present invention has been made to solve the problems of the conventional RSSI-based position recognition technology, and provides a positioning method and a positioning system in an RSSI-based wireless network with improved performance using acceleration position information.
본 발명에 따른 위치 측정 방법은, 무선 네트워크에서 가속도/위치 정보를 이용한 RSSI값 기반 위치 측정 방법으로서, 가속도 감지부를 구비하고 위치 측정의 대상체에 부착된 노드로부터 대상체의 가속도/위치 정보를 포함하는 노드패킷을 송신하는 단계; 복수의 코디네이터를 이용하여 상기 노드패킷을 수신하고, 수신한 패킷의 RSSI값과 상기 가속도/위치 정보를 포함하는 보고패킷을 위치측정서버로 송신하는 단계; 위치측정서버에서 수신된 상기 보고패킷의 RSSI값을 이용하여 노드의 제1 위치 좌표를 산출하는 단계; 상기 보고패킷에 포함된 가속도/위치 정보를 바탕으로 노드의 제2 위치 좌표를 산출하는 단계; 상기 1차 및 제2 위치 좌표로부터 최종 3차 위치 좌표를 계산하여 이를 대상체의 최종 위치 좌표로 결정하는 단계;를 포함한다.The position measuring method according to the present invention is an RSSI value-based position measuring method using acceleration / position information in a wireless network, the node including an acceleration sensing unit and including the acceleration / position information of the object from a node attached to the object of the position measurement. Transmitting a packet; Receiving the node packet using a plurality of coordinators, and transmitting a report packet including a RSSI value of the received packet and the acceleration / location information to a positioning server; Calculating first position coordinates of the node by using the RSSI value of the report packet received at the positioning server; Calculating second position coordinates of the node based on the acceleration / position information included in the report packet; And calculating final third position coordinates from the first and second position coordinates to determine final position coordinates of the object.
상기 가속도/위치 정보는 상기 대상체의 초기 위치로부터의 이동 거리와 이동 방위각 정보를 포함한다.The acceleration / position information includes moving distance and moving azimuth information from an initial position of the object.
상기 노드는 상기 이동 거리가 미리 설정된 임계값을 넘어서는 경우에만 상기 노드 패킷을 송신한다.The node transmits the node packet only when the travel distance exceeds a preset threshold.
상기 위치측정서버는 상기 제1 위치 좌표에 포함된 RSSI값에 기반한 위치 측정의 오차와 상기 제2 위치 좌표에 포함된 가속도/위치 정보에 기반한 위치 측정의 오차를 감안하여 상기 제3위치 좌표를 결정한다.The positioning server determines the third position coordinate in consideration of an error in position measurement based on an RSSI value included in the first position coordinate and an error in position measurement based on acceleration / position information included in the second position coordinate. do.
상기 노드패킷은 노드식별자, SN(Sequence Number), 가속도/위치 정보를 포함하며,The node packet includes a node identifier, a sequence number (SN), and acceleration / position information.
상기 보고패킷은 코디네이터 식별자, 상기 노드패킷 수신시의 RSSI값 및 상기 노드패킷의 정보를 포함한다.The report packet includes a coordinator identifier, an RSSI value when the node packet is received, and information on the node packet.
본 발명에 따른 위치 측정 시스템은, 무선 네트워크에서 가속도/위치 정보를 이용한 RSSI값 기반 위치 측정 시스템으로서, 가속도 감지부를 구비하고 위치 측정의 대상체에 부착되는 것으로서, 대상체의 가속도/위치 정보를 포함하는 노드패킷을 생성하여 무선망을 통하여 송신하는 노드; 고정된 위치를 가지며, 상기 보고패킷을 수신하여 RSSI값을 추출하고, 추출된 RSSI값과 노드패킷을 포함하는 보고패킷을 생성하여 송신하는 복수의 코디네이터; 보고패킷을 수신하여 상기 RSSI값에 기반한 대상체의 제1 위치 좌표와 상기 가속도/위치 정보에 기반한 대상체의 제2 위치 좌표를 산출하고, 상기 제1, 제2 위치 좌표를 융합, 상관하여 대상체의 최종 위치 좌표인 제3 위치 좌표를 결정하는 위치측정서버;를 포함한다.The position measuring system according to the present invention is an RSSI value-based position measuring system using acceleration / position information in a wireless network, and includes an acceleration sensing unit and is attached to an object of position measurement, and includes a node including acceleration / position information of the object. A node generating a packet and transmitting the packet through a wireless network; A plurality of coordinators having a fixed position, receiving the report packet to extract an RSSI value, and generating and transmitting a report packet including the extracted RSSI value and a node packet; Receiving a report packet to calculate the first position coordinates of the object based on the RSSI value and the second position coordinates of the object based on the acceleration / position information, the first and second position coordinates are fused and correlated, the final It includes; location measuring server for determining the third location coordinates that are position coordinates.
본 발명의 위치 측정 방법 및 위치 측정 시스템에 따르면, 무선환경 특성, 예를 들어, 다중경로 페이딩, 주변 간섭, 이동성, 불규칙한 신호 전파 특성 등으로 인한 RSSI값에 기반한 위치측정 방식의 문제점을 가속도/위치 정보를 이용하여 보 완함으로써 보다 향상된 RSSI값 기반 위치 측정이 가능하다. According to the position measuring method and the position measuring system of the present invention, it is possible to solve the problem of the positioning method based on the RSSI value due to radio environment characteristics, for example, multipath fading, ambient interference, mobility, irregular signal propagation characteristics, etc. By supplementing the information, improved RSSI-based position measurement is possible.
가속도/위치 정보는 대상체의 변위가 소정의 임계값을 넘어서는 경우에만 송신되도록 함으로써 노드의 동작에 필요한 소비전원을 줄일 수 있고, 무선 통신용 대역을 현격히 감소시킬 수 있다.Acceleration / position information may be transmitted only when the displacement of the object exceeds a predetermined threshold value, thereby reducing power consumption required for the operation of the node and significantly reducing the band for wireless communication.
이하, 도면들을 참조하면서, 본 발명에 따른 무선 네트워크에서 가속도/위치 정보를 이용한 수신신호강도 기반 위치 측정 방법 및 위치 측정 시스템의 실시예들을 설명한다. Hereinafter, with reference to the drawings, embodiments of a received signal strength based position measurement method and a position measurement system using acceleration / position information in a wireless network according to the present invention will be described.
도 1은 본 발명에 따른 위치 측정 시스템의 일 실시예의 구성도이다. 본 실시예의 위치 측정 시스템은 무선 환경, 예를 들어 2.4Ghz 주파수를 사용하는 WPAN(Wireless Personal Area Network)에서 동작할 수 있다. 도 1을 보면, 위치측정서버(100), 복수의 코디네이터(Coordinator)(110), 및 복수의 노드(120)가 도시되어 있다. 1 is a block diagram of an embodiment of a position measuring system according to the present invention. The position measuring system of the present embodiment may operate in a wireless environment, for example, a wireless personal area network (WPAN) using a 2.4 Ghz frequency. 1, a
복수의 노드(120)는 알려진 최초의 위치에서 위치 측정의 대상이 되는 대상체들에 각각 장착되어 대상체들과 함께 이동된다. 따라서, 복수의 노드(120)의 위치는 대상체들의 위치가 된다. 코디네이터(110)의 수는 관리영역의 크기와 형태에 따라 적절히 결정될 수 있다. 복수의 코디네이터(110)의 위치 좌표는 알려진 값이다. 즉, 복수의 코디네이터(110)는 고정된 위치를 가진다. 복수의 코디네이터(110)의 위치좌표는 위치측정서버(100)에 미리 저장된다. 시스템을 운용하는 중에 코디네이터(110)의 위치가 변경된 경우에도 변경된 위치가 위치측정서버(100)에 저정된 다. The plurality of
도 2에는 노드(120), 코디네이터(110) 및 위치측정서버(100)의 구성 예가 도시되어 있다. 노드(120)는 대상체의 움직임을 감지하여 가속도/위치정보를 생성하는 가속도 감지부(121)와, 가속도 감지부(121)로부터 가속도/위치정보를 받아 이를 포함하는 노드 패킷을 생성하는 제어부(122), 및 노드패킷을 복수의 코디네이터(110)로 전송하는 통신부(123)를 구비한다. 가속도 감지부(121)는 대상체의 가속도/위치 정보를 감지하기 위한 것으로서, 가속도 센서(124)와 가속도 감지 모듈(125)을 구비할 수 있다. 가속도 센서(124)는 예를 들면, 대상체의 이동에 따라 대상체에 가해지는 힘에 반응하여 가속도의 방향과 크기를 감지할 수 있는 센서를 말한다. 가속도 센서(121)는 관성식, 자이로식, 등 다양한 방식이 있으며, 최근에는 멤스(Mems)기술에 의하여 소형화, 저전력화된 칩 형태로도 구현된다. 가속도 감지 모듈(125)은 가속도 센서(124)로부터 가속도 정보를 수신하여 대상체의 최초 위치로부터의 이동거리와 이동방위각을 포함하는 가속도/위치 정보를 생성한다. 2 illustrates a configuration example of the
제어부 (122)에 의하여 생성되는 노드패킷의 예가 도 3에 도시되어 있다. 도 3을 보면, 노드패킷은 노드(120)를 식별하기 위한 노드 식별자(NODE ID)와, SN(Sequence Number), 및 가속도/위치 정보(SI)를 포함할 수 있다. 참조부호 126과 127은 각각 메모리와 노드(120)의 작동을 위한 전원부를 표시한다. An example of a node packet generated by the
코디네이터(110)는 안테나를 통하여 복수의 노드(120)로부터 노드패킷을 수신하고 보고패킷을 위치측정서버(100)로 송신하는 통신부(111)를 구비한다. 제어부(112)는 복수의 노드(120)로부터 수신된 노드 패킷 신호로부터 RSSI값을 추출한 다. 제어부(112)는 수신된 노드패킷의 정보와 추출된 RSSI값을 포함하는 보고패킷을 생성한다. The
제어부(112)에 의하여 생성되는 보고패킷의 예가 도 4에 도시되어 있다. 도 4를 보면, 보고패킷은 코디네이터 식별자(Cordi id), RSSI값(RSSI), 및 노드패킷의 정보를 포함할 수 있다. 또, RSSI값-거리 환산 데이터가 코디네이터(110)의 메모리(미도시)에 내장되어 있는 경우에는, 제어부(112)는 이를 이용하여 추출된 RSSI값으로부터 수신거리를 산출하고, 수신거리를 보고패킷에 포함시킬 수 있다. 수신거리는 노드패킷을 전송한 노드와 이를 수신한 코디네이터 사이의 거리를 말한다.An example of a report packet generated by the
위치측정서버(100)는 복수의 코디네이터(110)로부터 보고패킷을 수신하는 통신부(101)와, 보고패킷의 RSSI값과 가속도/위치 정보를 이용하여 복수의 노드(120)의 최종 위치좌표를 생성하는 제어부(102)를 포함한다. 구성관리부(103)는 제어부(102)에서 위치 좌표를 생성할 때에 필요한 전체적 구성에 대한 정보를 관리한다. 예를 들면, 구성관리부(103)는 코디네이터(110)의 위치좌표, RSSI값-거리 환산정보, 위치 추적의 관리 영역의 크기, 관리 영역별 주파수 왜곡패턴 등 위치좌표를 생성하기 위한 기본 정보들을 관리합니다. 출력관리부(104)는 최종 위치 좌표를 사용자에게 제공하고 표시한다. 제어부(102)는 최종 위치 좌표를 위치추적 클라이언트(10)로 송신하도록 통신부(101)를 제어할 수 있다. 위치측정클라이언트(10)는 최종적으로 측정된 위치좌표를 사용자 또는 운용자에게 제공하여 표시하는 기능을 수행할 수 있다.The
도 5는 본 발명에 따른 위치 측정 방법의 일 실시예를 도시한 절차도이다. 이하에서는 도 5를 참조하면서 상술한 위치측정 시스템을 이용한 위치 측정 방법을 설명한다. 설명의 편의를 위하여 하나의 노드의 최종 위치 좌표를 결정하는 과정을 설명하며, 이하에서 사용되는 “노드(120)”는 도 1에서 Node 01을 의미하는 것으로 한다. 5 is a flowchart illustrating an embodiment of a position measuring method according to the present invention. Hereinafter, a position measuring method using the above-described position measuring system will be described with reference to FIG. 5. For convenience of explanation, a process of determining the final position coordinates of one node will be described, and the term “
노드(120)는 초기 위치에서 위치 관리의 대상이 되는 대상체에 부착되어 대상체와 함께 이동된다. 노드(120)의 메모리(126)에 초기 위치가 설정될 수 있다. 대상체가 이동되기 시작하면, 가속도 센서(124)는 노드(120)의 이동관성에 반응하여 가속도 정보를 감지한다. 이 가속도 정보에 근거하여 가속도 감지모듈(125)은 노드(120) 가 초기 위치로부터 이동된 거리 및 이동 방위각을 포함하는 가속도/위치 정보를 생성한다. 생성된 가속도/위치 정보는 메모리(126)에 저장될 수 있다. 가속도/위치 정보를 생성하는 알고리즘으로서는 알려진 자동항법장치에서 사용되는 3축 가속도 센서를 이용한 항법 알고리즘이 채용될 수 있으므로, 이에 관한 상세한 설명은 생략한다. 가속도 센서(124)를 이용한 가속도 감지부(121)는 초기 위치만 주어진다면 전파의 송수신 등 외부의 도움없이 스스로 자신의 위치와 진행방향을 감지할 수 있다. 제어부(122)는 가속도/위치 정보를 포함하는 노드패킷을 생성한다. 이 노드패킷은 통신부(123)를 통하여 주기적으로 복수의 코디네이터(110)로 전송된다. The
제어부(122)는 생성된 가속도/위치 정보에 따른 노드(120)의 위치 변화량이 임계치보다 클 경우에만 노드패킷을 송신하도록 통신부(123)를 제어할 수 있다. 만일, 노드(120)의 위치 변화량이 임계치보다 작을 경우에는 노드패킷을 송신하지 않 을 수 있다. 노드(120)는 대상체에 부착되어 이동되는 것이므로 그 전원부(127)는 예를 들어 배터리일 수 있다. 노드(120)로부터 코디네이터(110)로의 패킷의 송신은 무선송신에 의하는데, 무선송신 시에 배터리의 소모가 심해진다. 노드(120)의 위치 변화량이 임계치에 도달되지 않은 경우에는 노드패킷을 송신하지 않음으로써 배터리의 사용량을 줄일 수 있다. 또한, 가속도 센서(124)의 자체 오차를 가지는데, 노드(120)의 위치 변화량이 작은 경우에는 위치 변화량에 대한 오차의 비율이 상대적으로 커져서 위치 정밀도가 떨어질 수 있다. 임계치는 요구되는 대상체의 위치 측정 정밀도와 가속도 센서(124)의 오차 등을 감안하여 적절히 선정될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제어부(122)는 노드(120)의 위치 변화량이 임계치보다 크고 송신주기에 도달된 경우에 노드패킷을 생성하여 복수의 코디네이터(110)로 송신하도록 통신부(123)를 제어함으로써 노드(120)의 동작에 필요한 전력 소비를 줄일 수 있으며, 무선 통신용 대역을 현격히 감소 시킬 수 있다. The
복수의 코디네이터(110)는 노드패킷을 수신하고, 수신된 신호의 RSSI값을 추출한다. 그리고, 도 4에 도시된 형태의 보고패킷을 생성하여 위치측정서버(100)로 송신한다. The plurality of
위치측정서버(100)는 보고패킷에 포함된 RSSI값에 근거하여 노드(120)의 제1 위치 좌표를 결정하고, 가속도/위치 정보에 근거하여 노드(120)의 제2 위치 좌표를 생성한다. 그리고, 제1, 제2 위치 좌표로부터 노드(120)의 최종 위치 좌표인 제3 위치 좌표를 산출한다.The
노드(120)의 제1 위치 좌표를 결정하기 위하여, 위치측정서버(100)는 복수의 코디네이터(110)로부터 수신된 보고패킷으로부터 RSSI값들을 인출하고, 내장된 RSSI-거리 환산표를 이용하여 수신거리들를 산출한다. 여기서, 수신거리들은 노드(120)로부터 복수의 코디네이터(110)까지의 거리를 말한다. 그리고, 복수의 코디네이터(110)의 위치 좌표와 RSSI값들로부터 환산된 노드(120)로부터 복수의 코디네이터(110)까지의 수신거리들을 이용하여 RSSI값에 근거한 노드(120)의 제1 위치 좌표를 결정한다. 이론적으로는 RSSI값은 수신거리의 제곱에 반비례하므로 위치 좌표가 알려진 복수의 코디네이터로부터 송신된 RSSI값이 있으면 예를 들어 다각형의 무게 중심을 이용하는 방법, 삼각 측량법 등 당업계에서 알려진 다양한 방법을 이용하여 노드(120)의 위치를 결정할 수 있다. 이하에서는 다각형의 무게 중심을 이용하는 방법을 예로서 설명한다. In order to determine the first position coordinate of the
위치측정서버(100)는 RSSI값들에 근거한 노드(120)의 제1 위치 좌표를 산출하기 위하여 복수의 코디네이터(110)의 위치좌표를 중심점으로 하고, 복수의 코디네이터(110) 각각의 RSSI값에 근거한 수신거리를 반경으로 하는 복수의 원을 그린다. 그리고, 이 원들의 교점들을 연결하는 다각형의 무게 중심의 좌표를 노드(120)의 제1 위치 좌표로 결정한다. 2차원 위치 좌표는 다각형을 형성하기 위한 적어도 3개의 교점이 필요함을 당업자라면 알 수 있을 것이다. 도 6에는 이러한 방법으로 제1 위치 좌표를 결정하는 예가 개시되어 있다. 도 6을 보면, “C”는 코디네이터를 표시한다. “C”로 표시된 복수의 코디네이터 옆에 표시된 숫자는 각 코디네이터의 위치 좌표이다. 복수의 코디네이터에서 수신된 RSSI값을 이용하여 환산된 수신거리를 반지름으로 하는 원들을 그리고, 이 원들의 교점들은 "○" 로 표시되어 있다. “C”로 표시된 복수의 코디네이터 옆에 표시된 숫자는 각 코디네이터의 위치 좌표이다. 교점들을 연결한 다각형의 무게 중심의 좌표는 가장 간단하게는 교점들의 좌표의 산술평균값을 취함으로써 얻을 수 있다. 도 6에서 ①은 상기한 과정에 의하여 결정된 제1 위치 좌표를 표시한다. 이 외에도 교점들에 일정한 가중치를 두어 교점들의 좌표의 평균값을 취하는 방법, 예를 들면 RSSI값에 근거한 환산거리가 가까울수록 큰 가중치를 두어 평균값을 취하는 방법 등 다양한 방법이 적용될 수 있다. The
노드(120)의 제2 위치 좌표를 결정하기 위하여, 위치측정서버(100)는 노드(120)의 보고패킷으로부터 가속도/위치 정보를 추출한다. 가속도/위치정보는 노드(120)의 초기 위치를 기준으로 한 이동거리 정보 및 이동 방위각 정보를 포함하고 있으므로, 가속도/위치정보를 바탕으로 하여 노드(120)의 제2 위치 좌표를 결정할 수 있다. 도 6에서 ②는 제2 위치 좌표를 표시한다.In order to determine the second position coordinates of the
다음으로, 위치측정서버(100)는 제1 위치 좌표와 제2 위치 좌표를 상관, 융합하여 노드(120)의 현재 위치 좌표인 3차 위치 좌표를 생성한다. 제1 위치 좌표는 미리 내장된 RSSI값과 거리와의 상관관계에 의하여 설정되는데, 다중경로 페이딩, 주변 간섭, 이동성, 불규칙한 신호 전파 특성 등 무선환경요인 때문에 희망 신호와 간섭 신호 및 잡음 신호가 합쳐져서 코디네이터들(110)에서 수신되므로, RSSI값은 오차를 가진다. 이 오차가 제1 위치 좌표에 내포되어 있다. 위치측정서버(100)는 제1 위치 좌표를 가속도/위치 정보에 기반한 제2 위치 좌표를 이용하여 보정하여 제3 위치 좌표를 생성함으로써 위치 측정 오차를 줄이는 방법을 채택한다. RSSI값 에 기반한 위치측정의 오차와 가속도/위치 정보에 기반한 위치측정의 오차는 사용되는 하드웨어의 사양에 명시된 오차범위를 기준으로 한다. 또, 추가적으로 설치/운용 전에 사전 실험을 거쳐 적용 환경에 따른 오차범위를 조정하여 적용될 수 있습니다.Next, the
도 6을 참조 하면, RSSI값에 근거한 제1 위치 좌표의 오차를 t1이라 하면, 노드(120)는 제1 위치 좌표를 중심으로 하고 반경이 t1이 원(C1) 내부에 존재할 것이라고 예상할 수 있다. 또, 가속도/위치 정보에 근거한 제2 위치 좌표의 오차를 t2라 하면, 노드(120)는 제2 위치 좌표를 중심으로 하고 반경이 t2인 원(C2) 내부에 존재할 것이라고 예상할 수 있다. 따라서, 제1 위치 좌표와 제2 위치 좌표에 근거하면, 노드(120)의 실제 위치는 원(C1)과 원(C2)가 겹쳐지는 영역(C3) 내에 존재할 것으로 예상할 수 있다. 여기서, 영역(C3)의 면적은 원(C1)의 면적과 원(C2)의 면적보다 작으므로, RSSI값과 가속도/위치 정보를 함께 이용하면 각각의 정보를 개별적으로 이용하는 경우보다 노드(120)의 위치 정밀도를 향상시킬 수 있음을 알 수 있다. Referring to FIG. 6, when the error of the first position coordinate based on the RSSI value is t1, the
위치측정서버(100)는 영역(C3)내의 임의의 점을 노드(120)의 최종 위치 좌표인 제3 위치 좌표로 결정할 수 있다. 예를 들어, RSSI값에 근거한 제1 위치 좌표의 오차 t1과 가속도/위치 정보에 근거한 제2 위치 좌표의 오차 t2가 동일하다면, 위치측정서버(100)는 제1 위치 좌표와 제2 위치 좌표를 연결하는 선(L1)의 중점의 좌표를 제3 위치 좌표로 결정할 수 있다. 또, RSSI값에 근거한 제1 위치 좌표의 오차 t1과 가속도/위치 정보에 근거한 제2 위치 좌표의 오차 t2가 서로 다르다면, 이들 의 비례관계를 이용하여 제3 위치 죄표를 결정할 수 있다. 예를 들어, 원(C1)과 원(C2)의 두 교점(P1)(P2)을 연결하는 선(L2)과 제1 위치 좌표와 제2 위치 좌표를 연결하는 선(L1)과의 교점(P3)를 3차 위치 좌표로 결정할 수 있다. 또, 만일 누적된 오차 등으로 인하여 원(C1)과 원(C2)가 교차되지 않는 경우에는 선(L1)의 중점을 제3 위치 좌표로 결정할 수 있다.The
일반적으로 코디네이터(110)의 수를 늘이면, 다시 말하면 코디네이터들(120) 사이의 간격을 좁히면 RSSI값에 기반한 노드(120)의 제1 위치 좌표의 정확도를 향상시킬 수 있다. 그러나, 코디네이터(110)의 수를 늘이는 데는 그만큼 많은 비용이 소요된다. 또, 환경적 제약으로 인하여 적정한 수의 코디네이터를 설치하기 어려울 수도 있다. 본 발명에 따르면, 가속도/위치 정보를 이용하여 RSSI값에 기반한 위치 좌표와 상관, 융합하여 상호 오차를 보정함으로써 적은 수의 코디네이터(110)를 이용하면서도 RSSI값에 기반한 위치 좌표에 비하여 개선된 대상체의 위치 좌표를 얻을 수 있다.In general, if the number of
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.While many details are set forth in the foregoing description, they should be construed as illustrative of preferred embodiments, rather than to limit the scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but should be determined by the technical spirit described in the claims.
도 1은 본 발명에 따른 위치 측정 시스템의 일 실시예의 구성도.1 is a block diagram of an embodiment of a position measuring system according to the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 노드, 코디네이터, 및 위치측정서버의 구성도.FIG. 2 is a block diagram of a node, a coordinator, and a positioning server shown in FIG. 1. FIG.
도 3은 노드패킷의 일 예를 도시한 도면.3 is a diagram illustrating an example of a node packet.
도 4는 보고패킷의 일 예를 도시한 도면.4 illustrates an example of a report packet.
도 5는 본 발명에 따른 위치 측정 방법의 일 실시예의 절차도.5 is a flow chart of an embodiment of a position measuring method according to the present invention.
도 6은 제1, 제2, 제3 위치 좌표를 결정하는 일 예를 설명하는 도면.FIG. 6 is a diagram for explaining an example of determining first, second, and third position coordinates. FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10......위치추적클라이언트 100......위치측정서버10 ...... Positioning
110……코디네이터 120……노드110... …
121……가속도감지부 122……제어부121... … Acceleration detection unit 122. … Control
123……통신부 124……가속도 센서123... … Communication unit 124. … Acceleration sensor
125……가속도 감지모듈 126……메모리125... …
127……전원부127... … Power supply
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