KR101213397B1 - Method for estimating the location of the node in sensor network - Google Patents

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Abstract

본 발명은 RF(Radio Frequency) 신호를 이용하여 센서 네트워크에서 특정 노드에 대한 위치 측정을 가능하게 하는 방법에 관한 것이며, 특히 특정 노드에 수신되는 RF 신호의 LQI(Link Quality Indication)를 위치 측정의 기축 정보로 활용하여 특정 노드 스스로가 자신의 위치 측정을 가능하게 하는 방법에 관한 것이다.
본 명세서에서 개시하는 위치 측정 방법은 (a)센서 네트워크에서 위치 측정 대상 노드(특정 노드)가 위치 측정 관련 정보를 보유하고 있는 이웃 노드에게 상기 관련 정보의 제공을 요청하는 단계; (b)상기 이웃 노드가 상기 관련 정보를 상기 특정 노드에 제공하는 단계; 및 (c)상기 특정 노드가 상기 제공받은 관련 정보와 상기 이웃 노드로부터 수신되는 RF(Radio Frequency) 신호의 실제 세기에 근거하여 자신의 위치를 직접 측정하는 단계를 포함하여 본 발명의 과제를 해결한다.
The present invention relates to a method for enabling a position measurement for a specific node in a sensor network using an RF (Radio Frequency) signal, and in particular, a link quality indication (LQI) of an RF signal received at a specific node is a key axis of the position measurement. It is about how a specific node itself can measure its own location by using it as information.
The position measuring method disclosed in the present specification comprises the steps of: (a) requesting the provision of the related information to a neighboring node that holds the position related information by a position measurement target node (specific node) in the sensor network; (b) the neighboring node providing the related information to the specific node; And (c) directly measuring the position of the specific node based on the received related information and the actual strength of the radio frequency (RF) signal received from the neighboring node. .

Description

센서 네트워크에서 특정 노드의 위치 측정 방법{Method for estimating the location of the node in sensor network}Method for estimating the location of the node in sensor network}

본 발명은 센서 네트워크(Sensor Network: SN)에서 특정 노드의 위치 측정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 RF(Radio Frequency) 신호를 이용하여 특정 노드에 대한 위치 측정을 가능하게 하는 방법에 관한 것이며, 특히 특정 노드에 수신되는 RF 신호의 LQI(Link Quality Indication)를 위치 측정의 기축 정보로 활용하여 특정 노드 스스로가 자신의 위치 측정을 가능하게 하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring a position of a specific node in a sensor network (SN), and more particularly, to a method for enabling position measurement for a specific node using a radio frequency (RF) signal. In particular, the present invention relates to a method for enabling a specific node to measure its own location by using LQI (Link Quality Indication) of an RF signal received at a specific node as key information for location measurement.

최근 들어 위치 측정(이하 '위치 인식'과 동일한 의미로 혼용한다)에 기반을 둔 다양한 서비스들이 실시 중이며, 차후에는 물류 자동화, 보안, 산업 자동화 및 제어를 위한 무선 센서 네트워크, 건물 자동화, 로봇 공학, 어린이 보호, 전투 중 군인의 위치 판별, 진화 중에 고립되거나 실종된 소방관의 구출, 의료 분야 등 다양한 분야에 위치 인식 관련 기술의 응용이 확산될 것으로 예상된다.Recently, various services based on location measurement (hereafter referred to as 'location awareness') are being implemented, followed by wireless sensor networks for logistics automation, security, industrial automation and control, building automation, robotics, It is expected that applications of location-aware technologies will spread to a variety of areas, including child protection, soldier positioning in combat, rescue of firefighters isolated or missing during evolution, and medical care.

한편 센서 네트워크(SN)는 사물에 대한 인식 정보 또는 주변의 환경 정보를 감지할 수 있는 센서(sensor)가 탑재된 센서 노드(sensor node)가 센서를 통해 입출력되는 정보를 실시간으로 네트워크에 연결하여 정보를 관리하는 것으로, 모든 사물에 컴퓨팅 및 통신 기능을 부여하여 언제 어디서나(anytime anywhere) 통신이 가능한 환경을 구현하기 위한 것이다. 특히 이동 컴퓨팅 환경이 나날이 활성화되어 가고 있는 현 상황에 부응하여 SN의 활용도는 증가 일로의 추세에 있다. 아울러 센서 노드에 대한 위치 인식에 기반을 두고 이루어지는 서비스는 최근 그 응용이 광범위하게 이루어지고 있고 SN의 활용도가 증가 일로의 추세에 있는 상황을 감안하면 그 응용 범위가 폭발적으로 늘어나리라 예상되고 있다.On the other hand, the sensor network (SN) is connected to the network in real time by the sensor node (sensor node) equipped with a sensor that can detect the recognition information about the object or the surrounding environment information to the network in real time By managing the, to give the computing and communication functions to all things to implement an environment that can be anytime anywhere (anytime anywhere) communication. In particular, in response to the current situation in which mobile computing environments are becoming more active, the utilization of SN is on the rise. In addition, the service range based on location awareness of sensor nodes is expected to increase exponentially in consideration of the situation that the application is widely applied recently and the utilization of SN is increasing.

현재 위치 인식은 거의 대부분 GPS(Global Positioning System)를 이용하여 이루어지고 있는데, 이 경우 위치 인식(위치 측정) 대상이 지하나 건물 내부 등 인공위성의 전파가 도달하지 아니한 지역(음영 지역)에 위치하는 경우에는 위치 측정 자체가 불가능하며, 인프라 구축을 위한 비용이 매우 고가인 문제가 있다.Most of the current location recognition is done using the Global Positioning System (GPS) .In this case, the location recognition (location measurement) object is located in an area (shading area) where satellite propagation is not reached, such as underground or inside a building. There is a problem that location measurement itself is impossible, and the cost of building an infrastructure is very expensive.

한편 유비쿼터스(ubiquitous) 컴퓨팅 환경이 최근 점증하고 있는데, 이러한 유비쿼터스 컴퓨팅 환경을 실현함에 센서 네트워크는 저렴한 비용으로 구현이 가능하므로 유비쿼터스 컴퓨팅 환경의 구축에 매우 큰 역할을 담당할 것으로 예상된다. 센서 네트워크를 형성하는 센서 노드들은 상호간에 RF 신호를 이용하여 데이터의 송수신을 하는데, 유비쿼터스 컴퓨팅 환경의 일반화 추세에 부응하기 위해 센서 네트워크에서 특정 노드의 위치 측정을 GPS 등을 이용하는 것이 아닌 RF 신호를 이용하여 효과적으로 구현할 수 있는 방안이 필요하다.On the other hand, the ubiquitous computing environment is increasing recently. As the sensor network can be implemented at low cost in realizing such a ubiquitous computing environment, it is expected to play a very important role in the construction of the ubiquitous computing environment. Sensor nodes forming a sensor network transmit and receive data by using RF signals.In order to meet the general trend of ubiquitous computing environment, sensor nodes use RF signals rather than GPS to measure the position of specific nodes in the sensor network. Therefore, a plan that can be effectively implemented is needed.

본 발명은 상기한 필요성에 부응하기 위해 창안된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 (유비쿼터스) 센서 네트워크에서 RF(Radio Frequency) 신호를 이용하여 특정 노드에 대한 위치 측정을 가능하게, 특히 특정 노드에 수신되는 RF 신호의 LQI를 위치 측정의 기축 정보로 활용하여 특정 노드 스스로가 자신의 위치 측정을 가능하게 하는 방안을 제시하는 것이다.The present invention was developed to meet the above needs, and the problem to be solved by the present invention is to enable the position measurement for a particular node by using a radio frequency (RF) signal in a (ubiquitous) sensor network, in particular a specific node By using the LQI of the RF signal received in the position information as the axis information of the position measurement is proposed a method that enables a specific node itself to measure its own position.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해 본 명세서에서 개시하는 위치 측정 방법은In order to solve the above problems, the position measuring method disclosed in the present specification is

(a)센서 네트워크에서 위치 측정 대상 노드(특정 노드)가 위치 측정 관련 정보를 보유하고 있는 이웃 노드에게 상기 관련 정보의 제공을 요청하는 단계; (b)상기 이웃 노드가 상기 관련 정보를 상기 특정 노드에 제공하는 단계; 및 (c)상기 특정 노드가 상기 제공받은 관련 정보와 상기 이웃 노드로부터 수신되는 RF(Radio Frequency) 신호의 세기에 근거하여 자신의 위치를 직접 측정하는 단계를 포함하여 본 발명의 과제를 해결한다.(a) requesting to provide the relevant information to a neighboring node that holds the location related information by a location measurement target node (specific node) in the sensor network; (b) the neighboring node providing the related information to the specific node; And (c) directly measuring the position of the specific node based on the received related information and the strength of a radio frequency (RF) signal received from the neighboring node.

이때 상기 RF 신호의 세기는 LQI(Link Quality Indication)인 것이 본 발명의 과제를 해결함에 바람직하다.At this time, the strength of the RF signal is preferably LQI (Link Quality Indication) to solve the problem of the present invention.

본 발명은 RF 신호와 LQI를 이용하여 특정 노드의 위치를 측정하되, 특정 노드가 자신의 위치를 스스로 측정할 수 있도록 하고 아울러 측정된 위치에 신뢰도를 스스로 부여하므로, RF 신호를 이용한 위치 인식에 대한 신뢰성의 획기적인 제고를 꾀할 수 있고 아울러 위치 인식 시스템의 구축 및 운용에 있어서의 비용 및 시간적인 측면에서 우월하고 저 전력으로 운용이 가능한 센서 네트워크에서 위치 측정을 위한 추가적인 모듈 없이 RF 신호를 이용하여 위치를 측정을 활용하는 제반 서비스의 확대에 크게 기여할 수 있다.The present invention measures the position of a specific node by using an RF signal and LQI, and allows a specific node to measure its own position and gives reliability to the measured position by itself. In a sensor network that can dramatically improve reliability and provide superior cost and time in the construction and operation of a location-aware system and can be operated at low power, it is possible to use RF signals without additional modules for position measurement. It can greatly contribute to the expansion of services that use measurement.

도 1은 LQI와 거리 간 관계 정보의 일례를 제시한 도면이다.
도 2는 LQI와 거리 간의 관계 및 LQI 레벨의 신뢰도를 산출하는 일 방식을 설명하기 위해 제시한 그래프의 일례이다.
도 3은 본 발명이 적용되는 센서 네트워크의 일례를 제시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 흐름을 제시한 도면이다.
도 5는 위치 측정 관련 정보(LI)의 데이터 포맷의 일례를 제시한 도면이다.
도 6은 특정 노드가 자신의 위치 측정을 위해 이웃하는 RN 또는 SRN으로부터 수집한 정보의 일례를 제시한 도면이다.
도 7은 특정 노드가 응답 메시지를 두 개 받은 경우, 자신의 위치 측정을 위해 필요한 요소들의 일례를 제시한 도면이다.
도 8 내지 도 16은
1 is a view showing an example of the relationship information between the LQI and the distance.
FIG. 2 is an example of a graph presented to explain one method of calculating the relationship between LQI and distance and the reliability of LQI level.
3 is a diagram showing an example of a sensor network to which the present invention is applied.
4 is a view showing the flow of the present invention.
5 is a diagram showing an example of a data format of position measurement related information LI.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of information collected from a neighboring RN or SRN by a specific node for measuring its location.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of elements necessary for measuring a location of a specific node when receiving two response messages.
8 to 16 are

본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용의 설명에 앞서 이해의 편의를 위해 본 발명이 해결하려는 과제의 해결 방안의 개요를 우선 제시한다.Prior to the description of the concrete contents for carrying out the present invention, for the sake of understanding, an outline of a solution to the problem to be solved by the present invention is firstly presented.

GPS를 이용하여 위치 측정을 하는 방안은 측정 결과의 정확성이 보장되기 때문에 신뢰성이 매우 높은 방안으로 인식되고 있다. 그러나 음영 지역인 경우에는 GPS를 이용한 위치 측정 방안의 실시가 원천적으로 불가능하고, 설령 인공위성의 전파가 도달하는 지역이라도 위치 측정을 위한 시스템의 구축비용 및 시간이 매우 많이 소요되므로 위치 측정에 기반을 둔 제반 서비스의 활성화에 장애 사항으로 작용한다.The location measurement method using GPS is recognized as a very reliable method because the accuracy of the measurement result is guaranteed. However, in the case of shaded area, it is impossible to implement the location measurement method using GPS, and even if the area of the satellite wave is reached, the construction cost and time of the system for location measurement are very high. It is an obstacle to the activation of all services.

따라서 본 발명은 GPS를 이용한 위치 측정 방안의 상기한 문제점을 극복할 수 있는 대안적인 방안으로서 센서 네트워크에서 RF(Radio Frequency) 신호를 이용하여 특정 노드의 위치 측정을 가능하게 하고, 특히 특정 노드에 수신되는 RF 신호의 LQI를 위치 측정의 기축 정보로 활용하여 특정 노드 스스로가 자신의 위치 측정을 가능하게 하는 방안을 제시하는 것이다.Accordingly, the present invention provides an alternative method to overcome the above-mentioned problem of the location measuring method using GPS, enabling the measurement of the location of a specific node by using a radio frequency (RF) signal in a sensor network, and in particular, receiving at a specific node. By using the LQI of the RF signal that is used as the base information of the position measurement, it proposes a method for enabling a specific node to measure its own position.

즉, 본 발명은 RF 신호와 LQI를 이용하여 특정 노드의 위치를 측정하되, 특정 노드가 자신의 위치를 스스로 측정할 수 있도록 한다. 특정 노드의 위치 측정이 다른 노드에 의한 '수동적' 측정을 통해 이루어지는 것이 아니라 특정 노드 스스로의 '능동적' 측정을 통해 이루어지는 것이다. 이를 위해 특정 노드는 이웃의 레퍼런스 노드(Reference Node: RN, 이에 대한 상세한 사항은 후술한다)로부터 자신의 위치를 측정할 수 있는 기반 정보(위치 측정 관련 정보)를 제공받고, 제공받은 위치 측정 관련 정보와 자신이 보유하고 있는 소정의 정보(이하에서 자세히 언급함)의 비교를 통해 자신의 위치를 측정한다.That is, the present invention measures the position of a specific node using the RF signal and LQI, so that a specific node can measure its own position. The measurement of the position of a particular node is not done by 'passive' measurement by other nodes, but by 'active' measurement of a specific node itself. To this end, a specific node is provided with base information (location measurement related information) for measuring its location from a neighboring reference node (Reference Node: RN, which will be described in detail later), and the received location measurement related information. The position of the person is measured by comparing with the predetermined information (described in detail below) that he has.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 본 발명의 바람직한 실시예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다. 아울러 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명 그리고 그 이외의 제반 사항이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.The present invention will now be described more fully hereinafter with reference to the accompanying drawings, in which exemplary embodiments of the invention are shown. In the following description, It is to be noted that the same reference numerals are given to the drawings and that elements of other drawings can be cited when necessary in the description of the drawings. In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

센서 네트워크에서 RF 신호를 이용하여 특정 노드에 대한 위치를 측정하는 경우에는 위치 측정을 위한 별도의 모듈(예, 초음파, 적외선 등)을 구비할 필요가 없이 통신을 위한 모듈(RF 신호 송수신 모듈)을 그대로 이용하여 위치를 측정할 수 있다. 이 경우 특정 노드에 수신되는 RF 신호의 세기(strength)를 표시하는 하나의 지표인 LQI(Link Quality Indication)를 이용하여 위치 측정을 할 수 있는데, LQI는 RSSI(Received Signal Strength Indication)의 평균에 해당하는 값이며, 본 발명에서는 레퍼런스 노드와 특정 노드 간 거리를 파악하는데 있어서(특정 노드의 위치를 측정함에 있어서) 기축 정보로 활용된다.In the case of measuring the position of a specific node by using the RF signal in the sensor network, a module for communication (RF signal transmission / reception module) does not need to be provided with a separate module (eg, an ultrasonic wave or an infrared ray) for position measurement. The position can be measured as it is. In this case, position measurement may be performed using Link Quality Indication (LQI), which is an indicator indicating the strength of an RF signal received by a specific node. The LQI corresponds to an average of Received Signal Strength Indication (RSSI). In the present invention, in determining the distance between a reference node and a specific node (in measuring the position of a specific node), it is used as key axis information.

한편 RF 신호를 이용하여 특정 노드의 위치를 측정하는 기존 내지 현재의 일반적인 방안은 RF 신호의 세기와 레퍼런스 노드와 특정 노드 간 거리(이하 '거리'로 약칭)가 특정의 식(equation)을 만족한다는 사실을 전제로 한다. 즉, 'LQI와 거리는 특정한 관계를 가짐'을 전제하고, 그 특정한 관계를 규정하는 식을 찾는 것으로써 특정 노드의 위치를 측정한다. 하지만 그 특정한 관계를 규정하는 식을 찾는 것은 매우 난해한데, 이는 RF 신호의 세기(LQI)가 외부 환경적인 요소와 안테나의 종류에 따라 동일한 조건이라도 다양한 값을 가질 수 있어 LQI 자체가 불확실해 측정된 위치 결과의 정확성이 결여되어 LQI와 거리는 실제로 특정한 관계로만 맺어지지 아니하기 때문이다. 즉, LQI와 거리 간의 관계는 불특정이며(불확실하며) 이는 GPS를 이용한 위치 측정 방안과 비교할 때 RF 신호를 이용한 기존 내지는 현재의 위치 측정 방안의 최대의 약점이고, 위치 측정의 본질을 훼손시킬 수 있는 점으로 작용한다.On the other hand, existing and current general methods for measuring the position of a specific node using an RF signal indicate that the strength of the RF signal and the distance between the reference node and the specific node (hereinafter, abbreviated as 'distance') satisfy a certain equation. It is based on the fact. That is, the position of a specific node is measured by finding an equation that defines the specific relationship, assuming that 'LQI and distance have a specific relationship'. However, it is very difficult to find an equation that defines the specific relationship, because the RF signal strength (LQI) may have various values even under the same conditions depending on the external environmental factors and the type of antenna. Because of the lack of accuracy of the location results, the distance between the LQI and the LQI is not really tied to any particular relationship. In other words, the relationship between LQI and distance is unspecified (uncertain), which is the greatest weakness of existing or current location measurement methods using RF signals when compared to the location measurement method using GPS, which may undermine the nature of location measurement. It acts as a point.

그러나 비용 및 시간적인 측면에서 우월하고 저 전력으로 운용이 가능한 센서 네트워크에서 위치 측정을 위한 추가적인 모듈 없이 RF 신호를 이용하여 위치를 측정하는 것은 위치 측정을 활용하는 제반 서비스의 확대 측면에서 충분한 잠재력을 가지고 있다. 이러한 잠재력을 발휘시키기 위해서는 결국 LQI와 거리 간의 불확실한 관계(정확성 내지는 신뢰성 결여)를 최소화시키는 것이 관건이다.However, in a sensor network that is superior in terms of cost and time and low power operation, measuring position using RF signals without additional modules for position measurement has sufficient potential in terms of expanding the overall service utilizing position measurement. have. In order to achieve this potential, it is ultimately necessary to minimize the uncertainty relationship (lack of accuracy or reliability) between LQI and distance.

이를 위해 본 발명은 LQI와 거리 간의 관계 정보(이하 '관계 정보'로 약칭)를 기존처럼 특정한 관계가 아닌 여러 번의 실측 내지는 시뮬레이션을 통하여 다변수적 환경에 따른 적응적(adaptive) 관계로 구축하며, 아울러 구축된 관계 정보에 신뢰도를 부여하여 측정된 위치 값에 대한 신뢰성을 높이도록 한다. 관계 정보의 신뢰성은 실측(시뮬레이션)의 횟수가 많을수록 높아지며, 관계 정보를 얻기 위한 실측(시뮬레이션) 결과는 환경에 따라 다른데, 특히 실측(시뮬레이션)이 이루어지는 장소(Environmental Site(ES))에 따라 매우 다르다. 따라서 실측(시뮬레이션)은 가급적 많은 장소에 대해서 그리고 여러 번 이루어지는 것이 관계 정보의 신뢰도를 향상시킬 수 있다.To this end, the present invention builds the relationship information (hereinafter referred to as 'relation information') between the LQI and the distance as an adaptive relationship according to a multivariate environment through several actual measurement or simulations, rather than a specific relationship as before. In addition, the reliability of the measured position value is increased by giving reliability to the constructed relationship information. The reliability of relational information increases as the number of actual simulations (simulations) increases, and the results of the simulations (simulations) for obtaining relational information vary depending on the environment, and in particular, depending on the location (environmental site (ES)) where the simulation is performed. . Therefore, the measurement (simulation) for as many places and as many times as possible can improve the reliability of the relationship information.

상기한 실측(시뮬레이션)에 따라 얻어진 관계 정보는 이하에서 언급되는 모든 유형의 노드에 구현된다. 구현된 관계 정보의 예는 도 1에 제시되어 있다. 이들 정보는 센서 네트워크에서 특정 노드의 위치 측정에 기반 정보로 활용된다. 도 1에 제시된 각종 정보에 대해 설명하면 다음과 같다.The relationship information obtained according to the above-described measurement (simulation) is implemented in all types of nodes mentioned below. An example of the implemented relationship information is shown in FIG. This information is used as the basis for measuring the location of specific nodes in the sensor network. Referring to the various information presented in Figure 1 as follows.

LQI Level는 LQI가 가질 수 있는 세기의 범위(range)를 세그먼트 단위로 분할하여 각 세그먼트 단위에 부여한 레벨을 의미하며 레벨의 숫자가 커질수록 RF 신호의 세기는 약한 것임을 의미한다. LQImin는 해당 LQI Level의 최소 LQI 값, LQImax 해당 LQI Level의 최대 LQI 값, Dmin은 해당 LQI Level에서의 거리의 최소치, Dmax은 해당 LQI Level에서의 거리의 최대치, Daver 해당 LQI Level에서의 거리의 평균치(=[Dmax+Dmin]/2)를 의미한다. Error는 해당 LQI Level에서 발생할 수 있는 거리(위치)의 오차 범위로 Error = Dmax-Daver. C는 해당 LQI Level 및 해당 LQI Level과 관련된 상기한 각종 정보의 신뢰도이다.The LQI Level refers to a level assigned to each segment by dividing the range of the strength that the LQI can have into segments. The number of levels increases, indicating that the strength of the RF signal is weak. LQI min is the minimum LQI value of the corresponding LQI Level, and LQI max is The maximum LQI value of the LQI Level, D min is the minimum value of the distance at the LQI Level, D max is the maximum value of the distance at the LQI Level, and D aver is The mean value of the distance at the corresponding LQI level (= [D max + D min ] / 2). Error is the range of error (distance) that can occur at that LQI Level. Error = D max -D aver . C is the reliability of the above-mentioned various information related to the LQI Level and the LQI Level.

여기서 상기 신뢰도(C)는 예를 들어 다음과 같이 구할 수 있다(도 2 참조).Here, the reliability C can be obtained as follows, for example (see FIG. 2).

LQI는 수신 신호의 세기를 나타내는 일 지표이며, 거리가 클수록 감소하는 특성을 갖는다. 따라서 거리를 구획하고 각 구획된 거리 단위별로 허용되는 LQI(byte로 표현)의 범위를 지정하여 상기 LQI Level을 지정한다. 결국 LQI Level은 수신 신호의 세기와 거리를 동시에 고려하여 부여되는 것이다. 도 1과 도 2에는 이러한 기준에 의해 지정된 LQI Level의 예로 Level 1, Level 2, Level 3이 제시되어 있으며 각 Level은 사각형으로 구획되어 있다. 물론 이러한 구획이 반드시 사각형으로만 이루어지는 것은 아니다.LQI is an indicator indicating the strength of a received signal and has a characteristic of decreasing as the distance increases. Therefore, the LQI Level is specified by partitioning a distance and specifying a range of LQI (expressed in bytes) that is allowed for each partitioned distance unit. After all, the LQI Level is given by considering the strength and distance of the received signal at the same time. 1 and 2 show Level 1, Level 2, and Level 3 as examples of LQI Levels specified by these criteria, and each Level is divided into rectangles. Of course, these compartments are not necessarily rectangular.

신뢰도(C)를 구함에 있어 기반이 되는 것은 각 구획된 거리 단위에서 해당 LQI Level이 취할 수 있는(허용하는) LQI의 범위를 벗어나는 수신 신호 성분이 얼마만큼 존재하는지 및 해당 LQI Level이 허용하는 LQI의 범위내에는 있으나 해당 LQI Level이 취할 수 있는 거리를 벗어나는 수신 신호 성분이 얼마만큼 존재하는 지이며, 벗어나는 수신 신호 성분이 많을수록 해당 LQI 레벨의 신뢰도 및 해당 LQI 레벨과 관련된 각종 정보의 신뢰도는 떨어진다고 볼 수 있다.The basis for obtaining the reliability (C) is the number of received signal components outside the range of LQI that can be taken (allowed) by the corresponding LQI level in each partitioned distance unit, and the LQI allowed by that LQI Level. The number of received signal components within the range of, but beyond the distance that the LQI Level can take, and the more received signal components, the lower the reliability of the LQI level and the reliability of various information related to the LQI level. Can be.

도 2에 제시된 그래프와 상기한 신뢰도 관련 사항에 근거하여 신뢰도를 구하는 일례를 설명하면, LQI 레벨 1(Level 1)의 신뢰도는 레벨 1의 사각형 면적 대비 OA 1, OA 2, OA 3에 해당하는 면적을 제외한 면적의 비율을 의미한다. OA 1에 해당하는 수신 신호는 LQI 레벨 1(Level 1)이 가질 수 있는(허용하는) 거리 범위에는 있으나 그 세기(그 LQI)가 LQI 레벨 1(Level 1)의 최소 LQI 세기(80 byte)보다 작으므로 LQI 레벨 1의 LQI로 볼 수 없는 것이며, OA 2, OA 3에 해당하는 수신 신호는 그 세기(그 LQI)가 LQI 레벨 1(Level 1)의 최소 LQI보다는 크나 LQI 레벨 1(Level 1)이 가질 수 있는 거리 범위를 벗어나므로 레벨 1의 LQI으로 볼 수 없다.Referring to the example of obtaining the reliability based on the graph shown in FIG. 2 and the reliability-related matters described above, the reliability of LQI level 1 (Level 1) is the area corresponding to OA 1, OA 2, OA 3 compared to the square area of level 1 The ratio of the area excluding. The received signal corresponding to OA 1 is in the range of distances that LQI Level 1 can have (allowed), but its strength (its LQI) is greater than the minimum LQI strength (80 bytes) of LQI Level 1 (Level 1). Since it is small, it cannot be seen as LQI of LQI level 1, and the received signal corresponding to OA 2 and OA 3 has its strength (its LQI) greater than the minimum LQI of LQI level 1, but LQI level 1 It is beyond the range of distance it can have and cannot be seen as a level 1 LQI.

이러한 사실은 다른 LQI 레벨의 경우에도 마찬가지이다. 따라서 LQI 레벨 2(Level 2)의 신뢰도는 Leve1 2의 면적 대비 OA 2, OA 3, OA 4, OA 5에 해당하는 면적을 제외한 면적의 비율, LQI 레벨 3(Level 3)의 신뢰도는 Level 3의 면적 대비 OA 4, OA 5에 해당하는 면적을 제외한 면적의 비율을 의미한다.This is true for other LQI levels. Therefore, the reliability of LQI Level 2 is the ratio of the area of Leve1 2 to the areas excluding OA 2, OA 3, OA 4, OA 5, and the reliability of LQI Level 3 is Level 3 The ratio of the area to the area excluding the areas corresponding to OA 4 and OA 5.

ES(Environmental Site)는 상기한 실측(시뮬레이션)이 이루어지는 장소로서 결국 노드가 실제로 위치하고 있는 환경이다. 예를 들어 Type 1(실내), Type 2(동굴), Type 3(실외-잔디), Type 4(실외-주차장, 빈번한 장애물 출현 장소), Type 5(알려지지 않는 공간), … 등으로 다양하게 지정될 수 있다. ES에 따른 LQI 레벨별 신뢰도(C)는 본 예에 의하면 ES의 Type의 숫자가 작을수록 좋다.An ES (Environmental Site) is a place where the above-mentioned actual measurement (simulation) is performed, and finally, an environment in which nodes are actually located. For example, Type 1 (indoor), Type 2 (cave), Type 3 (outdoor-grass), Type 4 (outdoor-parking, frequent obstacles), Type 5 (unknown space),. It may be variously specified. According to the present example, the reliability C for each LQI level according to ES is smaller as the number of types of ES is smaller.

한편 기존의 위치 측정 방안에 의하면 특정 노드는 측정된 자신의 위치 값 및 측정된 위치 값의 오차를 위성(satellite)이나 레퍼런스 노드로부터 계산된 값을 제공받지만, 본 발명은 특정 노드가 스스로 즉 '능동적으로' 자신이 현재 처한 통신 환경을 고려하여 자신의 위치 값 및 이의 오차 범위와 이들에 대한 신뢰도를 계산한다. 이는 기존의 방식에 의하면 측정된 위치 값이 오차 범위를 벗어나도 보정할 수 없지만(측정된 위치 값을 그대로 사용할 수밖에 없지만), 본 발명은 측정된 위치 값이 오차를 벗어나더라도 특정 노드 자신이 계산한 신뢰도를 측정된 위치 정보를 활용하는 애플리케이션(application) 내지는 사용자(이하 '사용자측')에게 제공하여 보정할 수 있는 기회를 얻을 수 있다는 것을 의미한다(측정된 위치 값을 그대로 사용할지 말지는 사용자측이 결정할 수 있다).On the other hand, according to the existing position measurement method, a specific node is provided with a calculated value of its own position value and the measured position value error from a satellite or a reference node. In consideration of the current communication environment, the position value and its error range and the reliability thereof are calculated. According to the conventional method, even though the measured position value is out of the error range, it cannot be corrected (but the measured position value can be used as it is), but the present invention calculates a specific node even if the measured position value is out of the error. This means that the reliability can be provided to an application or user (hereinafter referred to as 'user side') that utilizes the measured position information to obtain an opportunity to correct it (the user side decides whether or not to use the measured position value as it is). Can be).

도 3은 본 발명에 의해 특정 노드의 위치 측정 방안이 구현되는 센서 네트워크(SN)의 일례를 제시한 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a sensor network SN in which a location measuring method of a specific node is implemented according to the present invention.

레퍼런스 노드(Reference Node: RN)는 자신의 위치를 포함한 위치 측정 관련 정보(Location Information: LI, 추후에 상술함)를 이미 보유(구축)하고 있으며 이를 다른 노드에 제공할 수 있는 능력을 가진 노드로, 센서 네트워크의 차원에서 보면 코디네이터 노드(coordinator node)에 해당되는 노드라고도 볼 수 있다. SRN(Second Reference Node)은 RN으로부터 상기한 LI를 전송받아 자신의 위치를 측정하여 자신의 LI를 구축하고 다른 노드에 자신의 LI를 제공할 수 있는 노드이다. SRN은 자신의 LI를 다른 노드에 제공할 수 있다는 점에서만 놓고 볼 때에는 RN과 그 지위가 동등하다.A Reference Node (RN) is a node that already holds (establishes) Location Information (LI), including its location, and that is capable of providing it to other nodes. In the sense of the sensor network, it can be regarded as a node corresponding to a coordinator node. The Second Reference Node (SRN) is a node that can receive its LI from the RN, measure its location, build its own LI, and provide its own LI to other nodes. SRN is equivalent to RN in that it can provide its LI to other nodes.

KN(Known Node)은 RN 또는 SRN이 제공한 LI를 제공받아 자신의 위치를 측정한 노드, UN(Unknown Node)은 이웃한 RN 또는 SRN들에게 LI를 요청하여 자신의 위치 측정을 원하는 노드로 본 발명에 의한 위치 측정 방안이 적용되는 특정 노드에 해당하는 노드, N(Node)은 현재 위치 측정 시스템과는 다른 응용(application)이 구동되는 노드(위치 측정과는 상관이 없는 노드)로 추후 응용에 따라 특정 노드(UN)로 될 수 있는 노드를 의미한다. 즉, RN 또는 SRN이 특정 노드(UN)의 위치를 측정함에 필요한 정보(LI)를 제공할 수 있는 노드이다.KN (Known Node) receives the LI provided by RN or SRN to measure its location, and UN (Unknown Node) requests LI from neighboring RN or SRN to view the node as its desired node. A node corresponding to a specific node to which a position measuring method according to the present invention is applied, N (Node) is a node (an node that is not related to position measuring) that is driven by an application different from the current position measuring system. Therefore, it means a node that can be a specific node (UN). That is, RN or SRN is a node that can provide the information (LI) necessary to measure the position of a specific node (UN).

상기 언급한 여러 사실들을 기반으로, 본 발명에 의해 특정 노드(UN)에 대한 위치 측정이 어떻게 이루어지는지 구체적으로 설명한다.Based on the several facts mentioned above, it will be described in detail how the position measurement for a particular node (UN) is made by the present invention.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 구현 과정을 설명하기 위해 제시한 도면이다.4 to 7 are diagrams for explaining the implementation process of the present invention.

특정 노드(UN)는 이웃하는 RN과 SRN에 그들이 보유하고 있는 LI의 제공을 요청한다(Location Information-Request: LI-REQ, S41). LI의 제공 요청을 받은 RN과 SRN은 자신들이 보유하고 있는 도 1에 제시된 바에 의한 LQI Level과 해당 LQI Level과 관련된 정보에 근간하여 LI를 구축하고, LI가 반영된 응답 메시지를 특정 노드(UN)에 전송한다(Location Information-Reply: LI-REP, S42).The specific node (UN) requests neighboring RNs and SRNs to provide the LIs they have (Location Information-Request: LI-REQ, S41). RN and SRN receiving LI's request to build LI based on LQI Level and information related to LQI Level as shown in FIG. 1 possessed by LI, and send response message reflecting LI to specific node (UN) (Location Information-Reply: LI-REP, S42).

위에서 언급한 위치 측정 관련 정보(LI)에 관한 상세한 설명은 다음과 같다.Detailed description of the above-mentioned position measurement information (LI) is as follows.

위치 측정 관련 정보(LI)는 도 1에 제시된 LQI와 거리 간 관계 정보에 근간하여 구현되며, 특정 노드(UN)의 경우에는 RN 또는 SRN으로부터 응답 메시지를 전송받아 자신의 위치를 측정한 후 자신만의 LI를 구축하게 되어 KN으로 그 지위가 변한다.Position measurement related information (LI) is implemented based on the relationship information between the LQI and the distance shown in Figure 1, in the case of a specific node (UN) receives a response message from the RN or SRN to measure their own location only LI's position is changed to KN.

도 5는 LI의 데이터 포맷의 일례를 제시한 도면이다.5 is a diagram showing an example of a data format of LI.

LI는 RN, SRN, 특정 노드(UN)가 갖추고 있는 또는 갖추게 될 정보로 RN의 경우에는 미리(이미) 갖추고 있으며, SRN의 경우에는 갖추게 되거나 갖추고 있으며, 특정 노드(UN)는 RN과 SRN으로부터의 응답 메시지에 근거하여 자신의 위치를 직접 측정한 후 갖추게 된다.LI is information that the RN, SRN, or specific node (UN) has or will have. In the case of an RN, it is already (or already) equipped; or in the case of an SRN, a specific node (UN) is Based on the response message, you will be able to measure your own location and have it ready.

ID는 응답 메시지를 전송하는 RN 또는 SRN의 ID이다.ID is the ID of the RN or SRN sending the response message.

CN은 노드의 종류로서 예를 들어 CN 1(정확한 위치 정보를 이미 갖추고 있는 노드로 RN이 이에 해당), CN 2(두개의 CN 1 노드의 정보에 의해 자신의 위치를 측정한 노드로 SRN이 이에 해당), CN 3(하나의 CN 1 노드와 하나의 CN 2 노드의 정보에 의해 위치를 측정하거나 두개의 CN 2 노드의 정보에 의해 자신의 위치를 측정한 노드로 KN이 이에 해당), CN 4(자신의 위치를 모르는 노드로 특정 노드(UN)가 이에 해당)로 분류될 수 있다.CN is a type of node. For example, CN 1 (node that already has accurate location information, RN corresponds to this), CN 2 (node that measured its location by information of two CN 1 nodes. CN 3 (node whose location is measured by information of one CN 1 node and one CN 2 node or whose location is measured by information of two CN 2 nodes, KN corresponds to this), CN 4 (A node that does not know its location may be classified as a specific node.)

(X, Y)는 하나의 센서 네트워크(SN)를 형성하는 구역을 XY-평면으로 볼 때, 해당 노드의 XY-평면에서의 위치를 의미하며, XY-평면의 원점 즉 (0, 0)은 예를 들어 RN 중에 하나가 될 수 있다.(X, Y) means the position of the node in the XY-plane when the zone forming one sensor network SN is viewed in the XY-plane, and the origin of the XY-plane, that is, (0, 0) is For example, it can be one of RNs.

C(X,Y)는 (X, Y)의 신뢰도이다. CN 1 노드의 경우 위치 값 자체의 신뢰도(90[%]~100[%])이고, CN 2 노드의 경우 위치 값 자체의 신뢰도 혹은 위치 값 자체의 신뢰도의 최소치이고, CN 3 노드의 경우 위치 값 자체의 신뢰도의 최소치의 1/2 이고, CN 4 노드의 경우 0[%]이다.C (X, Y) is the reliability of (X, Y). In the case of CN 1 node, the reliability of position value itself (90 [%] ~ 100 [%]), and in the case of CN 2 node, reliability of position value itself Or the minimum of the reliability of the position value itself, 1/2 of the minimum value of the reliability of the position value itself in the case of CN 3 node, and 0 [%] in the case of the CN 4 node.

Error(X,Y)는 (X, Y)의 오차를 나타낸다. 이 값은 미리 제공되거나 혹은 계산에 의해 구해진다. 계산에 의할 경우 도 1에 제시된 정보와 도 2에 제시된 예에 근거하여 위에서 설명한 바에 의해 구할 수 있다.Error (X, Y) represents an error of (X, Y). This value may be provided in advance or obtained by calculation. In the case of calculation, it can be obtained as described above based on the information shown in FIG. 1 and the example shown in FIG. 2.

Cerror는 Error(X,Y)의 신뢰도이다. CN 1 노드의 경우 Error(X,Y) 자체의 신뢰도(90[%]~100[%])이고, CN 2 노드의 경우 오차 자체의 신뢰도 혹은 오차 자체의 신뢰도의 최소치이고, CN 3 노드의 경우 오차 자체의 신뢰도의 최소치의 1/2 이고, CN 4 노드의 경우 0[%]이다.C error is the reliability of Error (X, Y) . In the case of CN 1 node , the reliability of Error (X, Y) itself (90 [%] ~ 100 [%]), in the case of CN 2 node, is the reliability of the error itself or the minimum of the error itself. 1/2 of the minimum of the reliability of the error itself, and 0 [%] for CN 4 nodes.

ES는 해당 노드가 위치하고 있는 실제 현장의 환경으로 도 1에서 제시한 ES와 동일하다.ES is the actual site environment where the node is located and is the same as the ES shown in FIG.

특정 노드(UN)는 RN과 SRN이 전송한 응답 메시지(LI가 반영된)를 수집하여 응답 메시지와 자신이 보유하고 있는 관계 정보의 대비를 통해 자신의 위치를 측정한다(S43). 특정 노드(UN)가 수집한 응답 메시지의 예를 도 6에 제시하였다. 각 정보에 관한 사항은 도 5에 제시된 경우와 같으며, LQIrec는 특정 노드(UN)에 의해 수집된 응답 메시지를 전송한 RN 또는 SRN으로부터 특정 노드(UN)에 수신되는 신호의 실제 LQI이다.The specific node (UN) collects a response message (which reflects LI) transmitted by the RN and the SRN and measures its position by comparing the response message with the relationship information held by the specific node (S43). An example of response messages collected by a specific node (UN) is shown in FIG. 6. The information about each information is the same as the case shown in FIG. 5, and the LQI rec is the actual LQI of the signal received at the specific node (UN) from the RN or SRN transmitting the response message collected by the specific node (UN).

특정 노드(UN)가 자신의 위치를 측정하는 것은 구체적으로 다음과 같이 이루어진다.The specific node (UN) measures its position is specifically as follows.

<Case 1>: 특정 노드가 응답 메시지를 받지 못한 경우<Case 1>: When a specific node does not receive a response message

이 경우는 이웃한 RN 또는 SRN으로부터 응답 메시지를 전혀 수집하지 못한 경우(UN의 이웃한 노드들 중 RN과 SRN에 해당하는 노드가 없다는 것을 의미한다)로, 이 경우 이웃 노드들(RN과 SRN)에게 LI의 제공을 다시 요청한다.In this case, no response message has been collected from the neighboring RN or SRN (meaning that none of the neighboring nodes of the UN correspond to the RN and SRN). In this case, the neighboring nodes (RN and SRN) Ask the LI to provide LI again.

<Case 2>: 특정 노드가 응답 메시지를 하나만 받은 경우<Case 2>: When a specific node receives only one response message

이 경우는 특정 노드(UN)가 이웃한 RN 또는 SRN으로부터 위치 측정 관련 정보(LI)를 하나만 수집한 경우로, LQIrec는 특정 노드(UN)에 의해 수집된 응답 메시지를 전송한 RN 또는 SRN의 실제 LQI, (X, Y)은 RN 또는 SRN의 위치, C(X,Y)는 (X, Y)의 신뢰도이다.In this case, a specific node (UN) collects only one piece of positioning information (LI) from the neighboring RN or SRN, LQI rec is the RN or SRN of the RN or SRN transmitted a response message collected by the specific node (UN) Actual LQI, (X, Y) is the position of RN or SRN, and C (X, Y) is the reliability of (X, Y).

Error(X,Y)은 LQIrec을 이용하여 특정 노드(UN)가 가지고 있는 LQI-거리 간 관계 정보(도 1)에서 해당하는 Dmax, Daver를 찾아서 구한다. Error(X,Y)=Dmax-Daver.Error (X, Y) uses LQI rec to indicate the corresponding D max , in the relationship information between LQI-distances (UN) of a particular node (UN). Find and obtain D aver . Error (X, Y) = D max -D aver .

Cerror와 ES 역시 LQIrec을 이용하여 LQI-거리 간 관계 정보(도 1)에서 LQIrec에 가장 근접한 LQI Level 및 해당하는 Cerror와 ES를 찾는 것으로 구해진다.C and the error ES is also used by the LQI rec is obtained by finding the closest LQI Level C and the error in the ES that LQI- distance between related information (Fig. 1) to the LQI rec.

<Case 3>: 특정 노드가 응답 메시지를 두 개 받은 경우<Case 3>: When a specific node receives two response messages

이 경우는 이웃한 RN 또는 SRN으로부터 위치 측정 관련 정보(LI)를 두 개 수집한 경우로, 이 경우에 대한 특정 노드(UN)의 위치 측정은 예를 들어 다음과 같이 이루어질 수 있다.In this case, two location measurement-related information (LI) is collected from a neighboring RN or SRN, the location measurement of a specific node (UN) in this case can be made as follows, for example.

도 7은 <Case 3>인 경우의 특정 노드(UN)의 위치 측정에 필요한 요소를 제시한 도면이다.FIG. 7 is a view showing elements necessary for measuring the position of a specific node (UN) in the case of <Case 3>.

두 개의 원 그룹은 각각 특정 노드(UN)에 상기한 응답 메시지를 전송한 RN 또는 SRN으로부터의 RF 신호의 전송 범위의 태양을 도식화한 것이다. 이때 원 그룹의 조합은 RN-RN 조합, RN-SRN 조합, SRN-SRN 조합이 될 수 있다.The two circle groups each represent an aspect of the transmission range of the RF signal from the RN or SRN that sent the response message to a particular node (UN). In this case, the combination of the original group may be an RN-RN combination, an RN-SRN combination, or a SRN-SRN combination.

우선 A와 B는 응답 메시지를 전송한 RN 또는 SRN의 위치이고, 작은 원의 반지름(SRA, SRB)과 큰 원의 반지름(LRA, LRB)은 응답 메시지를 전송한 노드가 가진 LQI-거리 관계 정보(도 1)에 포함된 Dmin와 Dmax로 각각 결정되며, 원(SCA, LCA)과 원(SCB, LCB)은 이하에서 설명할 다양한 위치 관계를 갖게 된다.First, A and B are the positions of the RN or SRN that sent the response message, and the radius of the small circle (SR A , SR B ) and the radius of the large circle (LR A , LR B ) are the LQIs of the node that sent the response message. It is determined by D min and D max included in the distance relationship information (FIG. 1), respectively, and circles SC A and LC A and circles SC B and LC B have various positional relationships to be described below.

이하에서는 <Case 3>인 경우에 있어서의 원(SCA, LCA)과 원(SCB, LCB) 간 다양한 위치 관계에 따른 특정 노드(UN)의 위치 (XE, YE), C(X,Y), Error(X,Y) 그리고 Cerror의 계산 방법을 설명한다. 아래의 [1] 내지 [4]에 해당하는 위치 관계를 아래의 도 8 내지 도 16에 제시된 테이블을 참조하여 특정 노드의 위치와 관련 정보(오차 범위, 신뢰도 등)를 계산한다. 아래의 도 8 내지 도 16에 제시된 각종 정보에 대한 산출(계산)식은 특정 노드(UN)에 미리 저장되며, 도 8 내지 도 16는 편의상 분리해서 제시한 것일 뿐 별개의 테이블이 아닌 하나의 테이블임을 밝힌다.Hereinafter, the position (X E , Y E ), C of a specific node (UN) according to various positional relations between the circles (SC A , LC A ) and the circles (SC B , LC B ) in the case of <Case 3> Explains how to calculate (X, Y) , Error (X, Y), and C error . With reference to the table shown in Figures 8 to 16 below the positional relationship corresponding to [1] to [4] below, the position of the specific node and related information (error range, reliability, etc.) are calculated. The calculation (calculation) formulas for the various types of information shown in FIGS. 8 to 16 below are stored in advance in a specific node (UN), and FIGS. 8 to 16 are presented as separate tables for convenience and are not separate tables. Say.

[1] 전송 범위의 태양이 큰 원과 작은 원의 쌍인 경우(경우 [1]). 즉 SCA와 LCB이다.[1] The sun in the transmission range is a pair of large and small circles (case [1]). That is, SC A and LC B.

경우 [1]의 원의 위치 관계는 다음과 같이 정리된다.The positional relationship of the circle in case [1] is summarized as follows.

a) LRB+SRA < d: 원 LCB와 원 SCA는 분리(교점 없음).a) LR B + SR A <d: Circle LC B and circle SC A are separated (no intersection).

b) LRB+SRA = d: 원 LCB와 원 SCA는 외접(교점은 한 점).b) LR B + SR A = d: Circle LC B and circle SC A are circumscribed (one point of intersection).

c) LRB-SRA < d < LRB+SRA: 원 LCB와 원 SCA는 두 점에서 교차.c) LR B -SR A <d <LR B + SR A : Circle LC B and circle SC A intersect at two points.

d) LRB-SRA = d: 원 SCA는 원 LCB에 내접(교점은 한 점).d) LR B -SR A = d: Circle SC A is inscribed to circle LC B (one point of intersection).

e) LRB-SRA > d: 원 LCB가 SCA을 내부에 포함(교점 없음).e) LR B -SR A > d: original LC B contains SC A inside (no intersection).

f) SRA-LRB = d: 원 LCB는 원 SCA에 내접(교점은 한 점).f) SR A -LR B = d: Circle LC B is inscribed to circle SC A (one point of intersection).

g) SRA-LRB > d: 원 SCA가 원 LCB을 내부에 포함(교점 없음).g) SR A -LR B > d: Circle SC A contains circle LC B inside (no intersection).

h) d=0: 원 LCB와 원 SCA은 동심원.h) d = 0: Circle LC B and circle SC A are concentric circles.

[2] 전송 범위의 태양이 큰 원과 큰 원의 쌍인 경우(경우 [2]). 즉 LCA와 LCB이다.[2] The sun in the transmission range is a pair of large circles and large circles (case [2]). That is, LC A and LC B.

경우 [2]의 원의 위치 관계는 다음과 같이 정리된다.The positional relationship of the circle in case [2] is summarized as follows.

a) LRA+LRB < d: 원 LCB와 원 LCA는 분리(교점 없음).a) LR A + LR B <d: Circle LC B and Circle LC A are separated (no intersection).

b) LRA+LRB = d: 원 LCB와 원 LCA는 외접(교점은 한 점).b) LR A + LR B = d: Circle LC B and circle LC A are circumscribed (one point of intersection).

c) LRA-LRB < d < LRA+LRB: 원 LCB와 원 LCA는 두 점에서 교차.c) LR A -LR B <d <LR A + LR B : Circle LC B and circle LC A intersect at two points.

d) LRA-LRB = d: 원 LCB는 원 LCA에 내접(교점은 한 점).d) LR A -LR B = d: Circle LC B is inscribed to circle LC A (intersection is one point).

e) LRA-LRB > d: 원 LCA가 원 LCB을 내부에 포함(교점 없음).e) LR A -LR B > d: original LC A contains original LC B inside (no intersection).

f) LRB-LRA = d: 원 LCA는 원 LCB에 내접(교점은 한 점).f) LR B -LR A = d: Circle LC A is inscribed to circle LC B (one point of intersection).

g) LRB-LRA > d: 원 LCB가 원 LCA를 내부에 포함(교점 없음).g) LR B -LR A > d: original LC B contains original LC A inside (no intersection).

h) d=0: 원 LCB와 원 LCA은 동심원.h) d = 0: Circle LC B and Circle LC A are concentric circles.

[3] 전송 범위의 태양이 큰 원과 작은 원의 쌍인 경우(경우 [3]). 즉 LCA와 SCB이다.[3] The sun in the transmission range is a pair of large and small circles (case [3]). That is, LC A and SC B.

경우 [3]의 원의 위치 관계는 다음과 같이 정리된다.The positional relationship of the circle in case [3] is summarized as follows.

a) LRA+SRB < d: 원 LCA와 원 SCB는 분리(교점 없음).a) LR A + SR B <d: Circle LC A and circle SC B are separated (no intersection).

b) LRA+SRB = d: 원 LCA와 원 SCB는 외접(교점은 한 점).b) LR A + SR B = d: Circle LC A and circle SC B are circumscribed (one point of intersection).

c) LRA-SRB < d < LRA+SRB: 원 LCA와 원 SCB는 두 점에서 교차.c) LR A -SR B <d <LR A + SR B : Circle LC A and circle SC B intersect at two points.

d) LRA-SRB = d: 원 SCB는 원 LCA에 내접(교점은 한 점).d) LR A -SR B = d: Circle SC B is inscribed to circle LC A (with one point of intersection).

e) LRA-SRB > d: 원 LCA의 내부에 원 SCB가 포함됨(교점 없음).e) LR A -SR B > d: Circle SC B is included inside circle LC A (no intersection).

f) SRB-LRA = d: 원 SCB에 원 LCA가 내접(교점은 한 점).f) SR B -LR A = d: Circle LC A inscribed to circle SC B (one point of intersection).

g) SRB-LRA > d: 원 SCB의 내부에 원 LCA가 포함됨(교점 없음).g) SR B -LR A > d: The original LC A is included inside the original SC B (no intersection).

h) d=0 : 원 LCA원 와 원 SCB은 동심원.h) d = 0: Circle LC A Circle and circle SC B are concentric circles.

[4] 전송 범위의 태양이 작은 원과 작은 원의 쌍인 경우(경우 [4]). 즉 SCA와 SCB이다.[4] The sun in the transmission range is a pair of small circles and small circles (case [4]). That is, SC A and SC B.

경우 [4]의 원의 위치 관계는 다음과 같이 정리된다.The positional relationship of the circle in case [4] is summarized as follows.

a) SRA+SRB < d: 원 SCB와 원 SCA는 분리(교점 없음).a) SR A + SR B <d: Circle SC B and circle SC A are separated (no intersection).

b) SRA+SRB = d: 원 SCB와 원 SCA는 외접(교점은 한 점).b) SR A + SR B = d: Circle SC B and circle SC A are circumscribed (one point of intersection).

c) SRA-SRB < d < SRA+SRB: 원 SCB와 원 SCA는 교차(교점은 두 점).c) SR A -SR B <d <SR A + SR B : Circle SC B and circle SC A intersect (two points of intersection).

d) SRA-SRB = d: 원 SCB와 원 SCA는 내접(교점은 한 점).d) SR A -SR B = d: Circle SC B and circle SC A are inscribed (one point of intersection).

e) SRA-SRB > d: 원 SCB는 원 SCA의 내부에 포함됨(교점 없음).e) SR A -SR B > d: circle SC B is contained inside circle SC A (no intersection).

f) SRB-SRA = d: 원 SCB와 원 SCA는 내접(교점은 한 점).f) SR B -SR A = d: Circle SC B and circle SC A are inscribed (one point of intersection).

g) SRB-SRA > d: 원 SCB는 원 SCA를 내부에 포함(교점 없음).g) SR B -SR A > d: circle SC B contains circle SC A inside (no intersection).

h) d=0 : 원 SCB와 원 SCA는 동심원.h) d = 0: Circle SC B and circle SC A are concentric circles.

[1] 내지 [4]에 제시된 원의 위치 관계에 따라 특정 노드(UN)는 자신이 보유하고 있는 도 1에 제시된 정보, RN 또는 SRN으로부터 전송받은 두 개의 응답 메시지에 포함된 각종 정보 및 도 8 내지 도 16에 제시된 테이블에 근거하여 자신의 위치를 측정하게 된다.According to the positional relationship of the circles shown in [1] to [4], a specific node (UN) may have information shown in FIG. 1 which it possesses, various information included in two response messages transmitted from RN or SRN, and FIG. 8. To their own position based on the table shown in FIG. 16.

<Case 4>: 특정 노드가 응답 메시지를 세 개 이상 받은 경우<Case 4>: When a specific node receives three or more response messages

이 경우는 이웃한 RN 또는 SRN으로부터 위치 정보(LI)를 세 개 이상 수집한 경우로, 이 경우에 대한 특정 노드(UN)의 위치 측정은 예를 들어 다음과 같이 이루어질 수 있는데, 수집한 LI 정보들 중 특정 LI 정보를 선택하여(LI 정보들의 우선순위를 정하여) 위치 측정을 하게 되며, 선택은 예를 들어 다음과 같이 이루어질 수 있다.In this case, at least three location information LIs are collected from neighboring RNs or SRNs. In this case, the location measurement of a specific node (UN) may be performed as follows. Among them, specific LI information is selected (priority of LI information) to measure position, and the selection may be performed as follows, for example.

첫째, LI 정보를 제공한 노드들 중 CN의 번호가 낮은 노드를 선택한다.First, select a node with a low CN number among nodes that provide LI information.

둘째, LI 정보의 ES type의 번호가 낮은 노드를 선택한다.Second, select a node with a low ES type number of LI information.

셋째, LI 정보의 LQIrec수치가 높은 것을 선택한다. Third, select a high LQI rec value of LI information.

넷째, LI 정보의 C(X,Y)이 높은 것을(레퍼런스 위치의 신뢰도가 높은 순으로) 선택한다.Fourth, the C (X, Y) of LI information is selected in the order of high reliability of reference position.

다섯째, LI 정보의 Error(X,Y)가 작고 Cerror가 높은 것을(에러 범위가 작고 에러의 신뢰도가 높은 순으로) 선택한다.Fifth, it is selected that Error (X, Y) of LI information is small and C error is high (in order of small error range and high reliability of error).

만약 상기한 다섯 기준에 의한 선택의 결과가 모두 동일한 경우 어떤 LI 정보를 선택하여도 상관없다. 이렇게 선택된 우선순위가 높은 2개의 LI 정보를 선택하여 <Case 3>의 경우와 동일하게 특정 노드(UN)의 위치를 측정한다.If the results of the selection based on the above five criteria are all the same, any LI information may be selected. By selecting two pieces of LI information with high priority, the location of a specific node (UN) is measured in the same way as in <Case 3>.

본 방법발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.The method of the present invention can also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored.

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 유무선 네트워크를 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and also implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over a wired or wireless network) . The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described above with reference to preferred embodiments thereof. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

Claims (7)

(a)센서 네트워크에서 위치 측정 대상 노드(특정 노드)가 위치 측정 관련 정보를 보유하고 있는 이웃 노드에게 상기 관련 정보의 제공을 요청하는 단계;
(b)상기 이웃 노드가 상기 관련 정보를 상기 특정 노드에 제공하는 단계; 및
(c)상기 특정 노드가 상기 제공받은 관련 정보와 상기 이웃 노드로부터 수신되는 RF(Radio Frequency) 신호의 실제 세기에 근거하여 자신의 위치를 직접 측정하는 단계를 포함하고,
상기 관련 정보는
상기 이웃 노드의 위치 값, 상기 위치 값의 신뢰도, 상기 위치 값의 오차, 상기 오차의 신뢰도 및 상기 이웃 노드가 위치하는 환경 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서 특정 노드의 위치 측정 방법.
(a) requesting to provide the relevant information to a neighboring node that holds the location related information by a location measurement target node (specific node) in the sensor network;
(b) the neighboring node providing the related information to the specific node; And
(c) the specific node directly measuring its position based on the received related information and the actual strength of a radio frequency (RF) signal received from the neighboring node;
The relevant information
And at least one of a position value of the neighbor node, a reliability of the position value, an error of the position value, a reliability of the error, and an environment in which the neighbor node is located. .
제 1 항에 있어서, 상기 특정 노드는
자신에게 수신되는 RF 신호의 세기의 범위(range)를 세그먼트 단위로 분할하여 각 세그먼트 단위에 레벨을 부여한 세기 레벨과 거리 간 관계 정보를 보유하며, 상기 제공받은 관련 정보와 상기 RF 신호의 실제 세기를 상기 관계 정보와의 대비를 통해 자신의 위치를 측정하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서 특정 노드의 위치 측정 방법.
여기에서 상기 거리는 상기 특정 노드와 상기 이웃 노드의 거리를 의미한다.
The method of claim 1, wherein the specific node is
It divides the range of the strength of the RF signal received by the user into segments and holds the relationship between the intensity level and the distance giving the level to each segment, and provides the related information and the actual intensity of the RF signal. The method of measuring the position of a specific node in the sensor network, characterized in that for measuring its position by contrast with the relationship information.
Herein, the distance means a distance between the specific node and the neighboring node.
삭제delete 제 2 항에 있어서,
상기 관계 정보는 다수의 실측(시뮬레이션)을 통해 상기 특정 노드에 구축되며,
상기 세기 레벨, 해당 세기 레벨에서의 상기 세기의 최대치와 최소치, 상기 해당 세기 레벨에서의 상기 거리의 최대치와 최소치, 상기 거리의 최대치와 최소치의 평균치, 상기 해당 세기 레벨에서 발생할 수 있는 상기 거리의 오차 및 상기 해당 세기 레벨의 신뢰도를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서 특정 노드의 위치 측정 방법.
The method of claim 2,
The relationship information is built up in the specific node through a plurality of measurements (simulation),
The intensity level, the maximum and minimum of the intensity at the intensity level, the maximum and minimum of the distance at the intensity level, the average of the maximum and minimum of the distance, and the error of the distance that may occur at the intensity level. And a reliability of the corresponding intensity level.
제 4 항에 있어서, 상기 해당 세기 레벨의 신뢰도는
상기 해당 세기 레벨에서의 상기 세기의 최대치와 최소치를 벗어나고, 상기 해당 세기 레벨에서의 세기를 갖되 상기 거리의 최대치와 최소치를 벗어나는 RF 신호 성분이 얼마만큼 존재하는지에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서 특정 노드의 위치 측정 방법.
The method of claim 4, wherein the reliability of the corresponding intensity level is
A sensor network which is out of the maximum and minimum values of the intensity at the corresponding intensity level and is determined according to how many RF signal components exist having the intensity at the corresponding intensity level but outside the maximum and minimum values of the distance. How to measure the position of a specific node in the.
제 1 항, 제 2 항, 제4항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 RF 신호의 세기는
LQI(Link Quality Indication)인 것을 특징으로 하는 센서 네트워크에서 특정 노드의 위치 측정 방법.
6. The method of claim 1, 2, 4 or 5, wherein the strength of the RF signal is
Link Quality Indication (LQI) characterized in that the location measurement method of a specific node in the sensor network.
제 6 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the method of claim 6 on a computer.
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