KR101589269B1 - 위치 추정 방법 및 장치 - Google Patents

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KR101589269B1 KR1020140179174A KR20140179174A KR101589269B1 KR 101589269 B1 KR101589269 B1 KR 101589269B1 KR 1020140179174 A KR1020140179174 A KR 1020140179174A KR 20140179174 A KR20140179174 A KR 20140179174A KR 101589269 B1 KR101589269 B1 KR 101589269B1
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천세범
허문범
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한국항공우주연구원
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Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 전파 수신기가 전파 송신원의 위치를 추정하는 방법은 전파 수신기의 수신 신호 세기 차이를 이용하여 복수의 원의 반경 및 중심을 계산하는 단계, 수신 신호 세기와 예상 전송 신호 세기를 이용하여 전파 송신원의 초기 위치를 획득하는 단계, 그리고 상기 전파 송신원의 초기 위치 및 상기 복수의 원의 반경 및 중심으로부터 상기 복수의 원의 교차점을 추정하는 단계를 포함한다.

Description

위치 추정 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ESTIMATING LOCATION}
본 발명은 위치 추정 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 RSSD(Received Signal Strength Difference) 기반으로 전파 송신원의 위치를 추정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
전파 송신원의 위치를 정확하게 추정하는 것은 군사용뿐만 아니라 민간에서도 매우 중요하다.
센서 또는 전파 수신기를 이용하여 전파 송신원의 위치를 추정하는 기법으로는 TDOA(Time Difference of Arrival) 기법, AOA(Angle of Arrival) 기법, RSSD(Received Signal Strength Difference) 기법 등이 있다.
전파의 도달 시각의 차이를 이용하는 TDOA 기법은 추정 결과가 비교적 정확한 것으로 알려져 있으나, 센서들 간에 시각 동기가 미리 이루어져야 하며, 국부 최소(local minima)로 수렴하거나 발산할 수 있는 문제가 있다.
전파의 도달 각을 이용하는 AOA 기법은 센서들 간에 시각 동기가 이루어질 필요가 없으며, 안정적이나, 정확도가 낮고, 배열 안테나의 소자 간에 위상 바이어스를 보정해야하는 문제가 있다.
전파의 수신 신호 세기 차이를 이용하는 RSSD 기법은 하드웨어적인 복잡도가 간단하고, 제약 사항이 없으나, 다른 기법들에 비하여 상대적으로 정확도가 떨어지며, 실시간 추정이 어려운 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 RSSD 기반으로 전파 송신원의 위치를 추정하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 전파 수신기가 전파 송신원의 위치를 추정하는 방법은 전파 수신기의 수신 신호 세기 차이를 이용하여 복수의 원의 반경 및 중심을 계산하는 단계, 수신 신호 세기와 예상 전송 신호 세기를 이용하여 전파 송신원의 초기 위치를 획득하는 단계, 그리고 상기 전파 송신원의 초기 위치 및 상기 복수의 원의 반경 및 중심으로부터 상기 복수의 원의 교차점을 추정하는 단계를 포함한다.
상기 복수의 원의 교차점을 계산하는 단계는, 상기 초기 위치에서상기 테일러 시리즈로 전개하여 선형화하는 단계, 그리고 최소자승법을 이용하여 상기 초기 위치로부터의 변화량을 추정하여 상기 복수의 원의 교차점을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 초기 위치를 계산하는 단계는, 소정 범위의 송신 신호 세기를 가정하는 단계, 상기 소정 범위 내에서 소정 개수의 송신 신호 세기를 선택하는 단계, 그리고 상기 소정 개수의 송신 신호 세기를 이용하여 소정 개수의 초기 위치를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 소정 개수의 초기 위치는 RSSI(Received Signal Strength Identification) 알고리즘을 이용하여 계산될 수 있다.
상기 소정 개수의 초기 위치 중 기준점으로부터 가장 가까운 초기 위치 및 가장 먼 초기 위치 중 적어도 하나가 상기 테일러 시리즈 전개에 적용될 수 있다.
상기 복수의 원의 교차점은 하기 수학식으로부터 얻어질 수 있다.
Figure 112014120963426-pat00001
여기서, (x c kl , y c kl )은 한 쌍의 수신기 R k , R l 에 의하여 도출되는 원의 중심 좌표이고, R c kl 은 한 쌍의 수신기 R k , R l 에 의하여 도출되는 원의 반경이며, (x 0 , y 0 )는 전파 송신원의 초기 위치이다.
상기 전파 송신원의 초기 위치는 소정 범위 내에서 가정된 송신 신호 세기로부터 RSSI 알고리즘을 이용하여 계산될 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 전파 수신기는 전파 송신원으로부터 송신되는 신호를 수신하는 수신부, 그리고 상기 전파 송신원으로부터 수신한 신호의 세기 차이를 이용하여 상기 전파 송신원의 위치를 추정하는 위치 추정부를 포함하며, 상기 위치 추정부는 복수의 원의 반경 및 중심을 계산하고, 수신 신호 세기와 예상 전송 신호 세기를 이용하여 전파 송신원의 초기 위치를 획득하며, 상기 초기 위치 및 상기 복수의 원의 반경 및 중심으로부터 상기 복수의 원의 교차점을 추정한다.
상기 위치 추정부는 상기 전파 송신원의 초기 위치를 계산하며, 상기 초기 위치를 상기 테일러 시리즈 전개에 적용할 수 있다.
상기 위치 추정부는 소정 범위의 송신 신호 세기를 가정하고, 상기 소정 범위 내에서 소정 개수의 송신 신호 세기를 선택하며, 상기 소정 개수의 송신 신호 세기를 이용하여 소정 개수의 초기 위치를 계산할 수 있다.
본 발명의 한 실시예에 따른 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 전파 수신기의 수신 신호 세기 차이를 이용하여 복수의 원의 반경 및 중심을 계산하는 단계, 수신 신호 세기와 예상 전송 신호 세기를 이용하여 전파 송신원의 초기 위치를 획득하는 단계, 그리고 상기 전파 송신원의 초기 위치 및 상기 복수의 원의 반경 및 중심으로부터 상기 복수의 원의 교차점을 추정하는 단계를 포함하는 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램을 기록한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 하드웨어적인 복잡도가 간단하고, 제약 사항이 없으면서도 정확도가 높은 전파 송신원의 위치 추정 방법 및 장치를 얻을 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 위치 추정 방법 및 장치는 멀리 떨어진 전파 송신원의 위치를 실시간으로 정확하게 제공할 수 있다.
도 1은 10쌍의 수신기에 의하여 형성된 원의 교차점을 이용하여 전파 송신원의 위치를 추정하는 예를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 전파 수신기를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 위치 추정 장치의 위치 추정 방법을 나타내는 순서도이다.
도 4는 테일러 시리즈 알고리즘을 이용하여 복수의 원의 교차점을 계산하는 방법을 구체적으로 설명하는 도면이다.
도 5는 RSSI 알고리즘을 이용하여 계산된 전파 송신원의 초기값의 예를 나타낸다.
도 6 및 7은 4개의 전파 수신기를 이용하여 위치 추정한 결과를 나타낸다.
도 8 및 9는 8개의 전파 수신기를 이용하여 위치 추정한 결과를 나타낸다.
도 10 및 11은 12개의 전파 수신기를 이용하여 위치 추정한 결과를 나타낸다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 아폴로니우스의 원(Apollonius's circle)의 중심 및 반경, 초기 위치 획득, 그리고 최소자승법(least squares solution)에 의한 RSSD(Received Signal Strength Difference) 기반의 위치 추정 방법 및 장치를 제공한다.
먼저, 수신 신호 세기(Received Signal Strength, RSS) 및 수신 신호 세기 차이를 이용하여 전파 송신원의 위치를 추정하기 위하여 임피리컬 패스 로스 모델(Empirical path loss model)이 이용될 수 있다. 수학식 1은 전파 송신원의 전송 신호 세기(P t )와 수신기의 수신 신호 세기(P r )의 관계를 나타낸다.
[수학식 1]
Figure 112014120963426-pat00002
여기서, P t 는 전송 신호 세기이며, A=A(h t , h r , f)는 h t , h r , f 에 의존하는 양의 상수이고, γ>2는 패스 로스 지수라고 불리는 양의 상수이다. 여기서, h t 는 전파 송신원의 안테나 높이이고, h r 은 수신기의 안테나 높이이며, f 는 송신 신호의 캐리어 주파수이다. 여기서, d는 전파 거리이며, 0보다 크고, 근접 효과(near field effect)를 피하기 위하여 충분히 커야 한다.
수학식 1은 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112014120963426-pat00003
여기서, P r 는 수신 신호 세기이고, P t 는 전송 신호 세기이며, A=A(h t , h r , f)는 h t , h r , f 에 의존하는 양의 상수이고, γ>2는 패스 로스 지수라고 불리는 양의 상수이다. 여기서, h t 는 전파 송신원의 안테나 높이이고, h r 은 수신기의 안테나 높이이며, f 는 송신 신호의 캐리어 주파수이다. 여기서, d는 전파 거리이며, 0보다 크고, 근접 효과(near field effect)를 피하기 위하여 충분히 커야 한다.
그리고, C=C(h t , h r , f, P t )=10log10(AP t )이다. h t , h r , f, P t 가 고정되어 있으면, C는 모든 수신기에 대하여 필수적인 상수이다.
전파 송신원(T)의 위치는 T=(x, y)이고, 두 개의 수신기(R 1 , R 2 )의 위치는 각각 R 1 =(x 1 , y 1 ), R 2 =(x 2 , y 2 )라고 가정하면, 전파 송신원(T)과 두 개의 수신기(R 1 , R 2 ) 간의 거리 d 1 , d 2 는 각각 수학식 3 및 4와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112014120963426-pat00004
[수학식 4]
Figure 112014120963426-pat00005
두 개의 수신기(R 1 , R 2 )의 수신 신호 세기를 각각 Ω1 및 Ω2로 나타내면, Ω12= Ω1 - Ω2 는 수학식 5와 같다.
[수학식 5]
Figure 112014120963426-pat00006
상수 C는 소거된다.
수학식 6을 가정하면, 수학식 6은 수학식 7과 같이 나타낼 수 있으며, α12≠ 1면 수학식 7은 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 6]
Figure 112014120963426-pat00007
[수학식 7]
Figure 112014120963426-pat00008
[수학식 8]
Figure 112014120963426-pat00009
이는 반경이 수학식 9와 같고, 중심이 수학식 10과 같은 원을 나타낸다.
[수학식 9]
Figure 112014120963426-pat00010
[수학식 10]
Figure 112014120963426-pat00011
이와 같이, 한 쌍의 수신기를 이용하면, 원 상에 놓인 전파 송신원의 위치를 추정할 수 있으며, 여러 개의 원의 교차점을 이용하면 전파 송신원의 위치를 정확하게 추정할 수 있다. 도 1은 10쌍의 수신기에 의하여 형성된 원의 교차점을 이용하여 전파 송신원의 위치를 추정하는 예를 나타낸다.
이와 같이, RSSD 기법에 따라 복수의 원의 교차점을 계산하여 전파 송신원의 위치를 추정하는 기법 중 대표적인 예는 비선형 최소 자승법(non-linear least square)과 LOP(Lines of Position) 기반 선형 최소 자승법(linear least square)이다.
비선형 최소 자승법은 실시간 처리가 어려운 문제가 있으며, LOP 기반 선형 최소 자승법은 전파 송신원이 멀리 떨어질수록 위치 추정 성능이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 수학식 8로부터 도출되는 원들 간의 교차점을 이용하여 전파 송신원의 위치를 추적한다. 이를 위하여, 수학식 8을 수학식 11과 같이 일반화한다.
[수학식 11]
Figure 112014120963426-pat00012
여기서, (x c kl , y c kl )은 한 쌍의 수신기 R k , R l 에 의하여 도출되는 원의 중심 좌표이고, R c kl 은 한 쌍의 수신기 R k , R l 에 의하여 도출되는 원의 반경이다.
테일러 시리즈(Taylor series) 전개를 이용하면, 초기 위치(x 0 , y 0 )에서 수학식 11의 선형화한 근사치는 수학식 12와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 12]
Figure 112014120963426-pat00013
N=3, 즉 3쌍의 수신기를 가정할 때, 수학식 12는 수학식 13과 같은 매트릭스 형태로 간략화될 수 있다.
[수학식 13]
Figure 112014120963426-pat00014
여기서, A s , X MS 및 B s 는 각각 수학식 14, 수학식 15 및 수학식 16으로 나타낼 수 있다.
[수학식 14]
Figure 112014120963426-pat00015
[수학식 15]
Figure 112014120963426-pat00016
[수학식 16]
Figure 112014120963426-pat00017
그리고, 최소 자승법은 수학식 17로부터 유도된다.
[수학식 17]
Figure 112014120963426-pat00018
이에 따라, 복수의 원의 교차점은 수학식 18과 같이 계산될 수 있으며, 이로부터 전파 송신원의 위치가 추정될 수 있다.
[수학식 18]
Figure 112014120963426-pat00019
수학식 18에 의하여 계산된 전파 송신원의 위치를 수학식 18의 초기 위치(x 0 , y 0 )에 넣어 다시 계산하는 과정을 변화량이 임계값 이하일 때까지 반복함으로써, 전파 송신원의 정확한 위치를 추정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 전파 수신기를 나타내는 블록도이고, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 위치 추정 장치의 위치 추정 방법을 나타내는 순서도이다. 설명의 편의를 위하여, 도 2에서는 위치 추정부가 전파 수신기 내에 포함되는 것으로 예시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 위치 추정 장치는 전파 수신기 외부에 별도로 설치될 수도 있다.
도 2를 참조하면, 전파 수신기(100)는 전파 송신원으로부터 송신되는 신호를 수신하는 수신부(110), 그리고 수신 신호 세기(Received Signal Strength, RSS)에 기초하여 전파 송신원의 위치를 추정하는 위치 추정부(120)를 포함한다. 이때, 수신 신호 세기는 수신부(110)에서 수신한 신호로부터 측정될 수 있다.
도 2 내지 3을 참조하면, 전파 수신기(100)는 전파 송신원으로부터 송신되는 신호에 대한 수신 신호 세기 차이를 이용하여 복수의 원의 반경 및 중심을 계산한다(S300). 수학식 1 내지 10을 이용하여 각 원의 반경 및 중심을 계산할 수 있다. 또한 전파 수신기(100)는 수신 신호 세기와 예상 전송 신호 세기를 이용하여 전파 송신원의 초기 위치를 획득한다(S310). 그리고, 전파 수신기(100)는 단계 S300에서 계산된 복수의 원의 반경 및 중심과 단계 S310에서 계산된 초기 위치를 이용하여 복수의 원의 교차점을 계산한다(S320). 이를 위하여, 각 원의 반경 및 중심과 전파 송신원의 위치 간의 관계식은 수학식 11과 같이 일반화되며, 수학식 12와 같이 초기 위치(x 0 , y 0 )를 기준으로 테일러 급수 전개하여 선형화할 수 있다. 그리고, 선형 최소 자승법(linear least square solution)을 이용하여 초기값(x 0 , y 0 )으로부터의 변화량을 추정하며, 초기값(x 0 , y 0 )에 변화량을 반영하여 교차점을 계산한다.
전술한 수학식 13 내지 18을 이용하면, 복수의 원의 교차점을 계산할 수 있다. 이때, 수학식 18에 따라 계산된 전파 송신원의 위치(x, y)를 초기 위치(x 0 , y 0 )로 다시 넣고, 변화량이 임계값보다 작아질 때까지 이 과정을 반복하면, 더욱 근사한 위치 추정 값을 얻을 수 있다.
그리고, 전파 수신기(100)는 교차점을 이용하여 전파 송신원의 위치를 추정한다(S320). 즉, 한 쌍의 수신기의 수신 신호 세기를 이용하면 소정의 반경과 중심을 가지는 원을 얻을 수 있으며, 복수의 원의 교차점을 전파 송신원의 위치로 추정할 수 있다.
이와 같이, 복수의 원의 교차점을 추정하기 위하여 RSSI 기법으로부터 획득한 초기 위치에서 테일러 시리즈 로 선형화한 후에 최소자승법을 적용하면, 실시간 추정이 가능하면서도 위치 추정의 정확도를 높일 수 있다.
도 4는 초기 위치를 획득하고, 테일러 시리즈로 선형화 한 후 최소자승법을 이용하여 복수의 원의 교차점, 즉 전파 송신원의 위치를 계산하는 방법을 구체적으로 설명하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 전파 수신기(100)는 소정 범위의 송신 신호 세기를 가정한다(S400). 소정 범위의 송신 신호 세기는 임의로 설정될 수 있다.
그리고, 전파 수신기(100)는 소정 범위 내에서 소정 개수의 송신 신호 세기를 선택하며(S410), 소정 개수의 송신 신호 세기를 이용하여 소정 개수의 초기 위치를 계산한다(S420). 여기서, 소정 개수의 송신 신호 세기는 소정 범위 내에서 임의로 선택될 수 있다. 그리고, 초기 위치는 전파 송신원의 위치에 대한 초기 위치로, 수학식 12의 초기 위치(x 0 , y 0 )을 의미한다. 이때, 초기 위치는 RSSI(Received Signal Strength Identification) 알고리즘을 이용하여 계산될 수 있다. 즉, 전파 수신기(100)는 수신 신호 세기(Ω) 및 예상 전송 신호 세기(Pt)를 수학식 2에 대입하여 전파 송신원과 전파 수신기(100) 간의 거리 d를 추정할 수 있다. 그리고, 추정한 거리를 수학식 3 및 4에 적용하여 전파 송신원의 위치에 대한 초기값을 계산할 수 있다. 도 5는 RSSI 알고리즘을 이용하여 계산된 전파 송신원의 초기값의 예를 나타낸다. 4개의 전파 수신기를 가정하면 6개의 아폴로니우스의 원 및 이들 원의 교차점이 얻어질 수 있다. 도 5에서 나타난 바와 같이, RSSI알고리즘을 이용하여 추정한 복수의 초기값을 연결하면, 실제 전파 송신원의 위치를 지나감을 알 수 있다. 송신 신호 세기를 소정 범위, 예를 들어 0.1mW 내지 50mW로 가정하면, 이 범위 내에서 소정 개수의 송신 신호 세기를 선택하고, 선택한 송신 신호 세기를 RSSI 알고리즘에 적용하여 전파 송신원의 초기 위치를 얻을 수 있다.
그리고, 전파 수신기(100)는 단계 S420에서 계산한 초기 위치에서 테일러 시리즈 전개하여 선형화하며(S430), 이를 이용하여 복수의 원의 교차점을 계산한다(S440). 이때, 단계 S420에서 계산한 초기 위치 중 기준점, 예를 들면 전파 수신기(100)의 위치를 나타내기 위한 임의의 원점으로부터 가장 가까운 초기 위치 및 가장 먼 초기 위치를 테일러 시리즈에 적용할 수 있다. 이때, 전파 수신기(100)는 기준점을 기준으로 ENU 좌표계 즉, 동쪽, 북쪽, 고도 축에 대하여 표현할 수 있다.
이하, 본 발명의 한 실시예에 따른 전파 송신원의 위치 추정 방법을 시뮬레이션한 결과를 설명한다.
도 6 및 7은 4개의 전파 수신기를 이용하여 위치 추정한 결과를 나타내고, 도 8 및 9는 8개의 전파 수신기를 이용하여 위치 추정한 결과를 나타내며, 도 10 및 11은 12개의 전파 수신기를 이용하여 위치 추정한 결과를 나타낸다.
여기서, 기준점으로부터 각 전파 수신기까지의 거리는 2000m이며, 전파 수신기는 서로 비대칭으로 배치되어 있는 것을 가정하였다. 그리고, 전파 송신원은 기준점으로부터 동쪽으로 6000m, 북쪽으로 2000m 떨어진 지점에 위치한 것을 가정하였다. 그리고, 그리드 포인트 및 크기는 각각 25 및 10m인 것으로 가정하였다.
비선형 최소 자승법, LOP 기반의 선형 자승법, 그리고 본 발명의 실시예에 따른 방법에 따라 각각 시뮬레이션하였으며, 그 결과를 표 1에서 나타낸다.
전파 수신기 비선형 최소 자승법 LOP 기반의 선형 자승법 본 발명의 실시예
4 개 23.59m 3965.62m 154.27m
8 개 21.24m 2562.44m 108.35m
12 개 20.60m 1509.36m 89.40m
표 1 및 도 6 내지11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 위치 추정 결과가 LOP 기반의 선형 자승법을 이용한 위치 추정 결과에 비하여 더욱 정확함을 알 수 있다. 그리고, 본 발명의 실시예에 따른 위치 추정 결과는 비선형 최소 자승법을 이용한 위치 추정 결과와 크게 차이가 나지 않으나, 비선형 최소 자승법과 달리 실시간 위치 추정이 가능하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 전파 수신기가 전파 송신원의 위치를 추정하는 방법에 있어서,
    전파 수신기의 수신 신호 세기 차이를 이용하여 복수의 원의 반경 및 중심을 계산하는 단계,
    수신 신호 세기와 예상 송신 신호 세기를 이용하여 추정된 전파 송신원과 전파 수신기 간의 거리를 이용하여 전파 송신원의 초기 위치를 획득하는 단계, 그리고
    상기 전파 송신원의 초기 위치 및 상기 복수의 원의 반경 및 중심으로부터 상기 복수의 원의 교차점을 계산하여 상기 전파 송신원의 위치를 추정하는 단계를 포함하며,
    각 원의 반경 및 중심은 한 쌍의 전파 수신기의 수신 신호 세기 차이로부터 얻어지는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전파 송신원의 위치를 추정하는 단계는,
    상기 초기 위치에서 테일러 시리즈로 전개하여 복수의 원의 교차점을 계산하는 단계, 그리고
    상기 복수의 원의 교차점을 상기 전파 송신원의 위치로 추정하는 단계
    를 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 초기 위치를 획득하는 단계는,
    소정 범위의 송신 신호 세기를 가정하는 단계,
    상기 소정 범위 내에서 소정 개수의 송신 신호 세기를 선택하는 단계, 그리고
    상기 소정 개수의 송신 신호 세기를 이용하여 소정 개수의 초기 위치를 계산하는 단계
    를 포함하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 소정 개수의 초기 위치는 RSSI(Received Signal Strength Identification) 알고리즘을 이용하여 계산되는 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 소정 개수의 초기 위치 중 기준점으로부터 가장 가까운 초기 위치 및 가장 먼 초기 위치 중 적어도 하나가 테일러 시리즈 전개에 적용되는 방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 전파 송신원의 초기 위치는 소정 범위 내에서 가정된 송신 신호 세기로부터 RSSI 알고리즘을 이용하여 계산되는 방법.
  8. 전파 송신원으로부터 송신되는 신호를 수신하는 수신부, 그리고
    상기 전파 송신원으로부터 수신한 신호의 세기 차이를 이용하여 상기 전파 송신원의 위치를 추정하는 위치 추정부
    를 포함하며,
    상기 위치 추정부는 복수의 원의 반경 및 중심을 계산하고, 수신 신호 세기와 예상 송신 신호 세기를 이용하여 추정된 전파 송신원과 전파 수신기 간의 거리를 이용하여 전파 송신원의 초기 위치를 획득하며, 상기 초기 위치 및 상기 복수의 원의 반경 및 중심으로부터 상기 복수의 원의 교차점을 계산하여 상기 전파 송신원의 위치를 추정하고,
    각 원의 반경 및 중심은 한 쌍의 전파 수신기의 수신 신호 세기 차이로부터 얻어지는 전파 수신기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 위치 추정부는 상기 전파 송신원의 초기 위치를 계산하며, 상기 초기 위치를 테일러 시리즈 전개에 적용하는 전파 수신기.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 위치 추정부는 소정 범위의 송신 신호 세기를 가정하고, 상기 소정 범위 내에서 소정 개수의 송신 신호 세기를 선택하며, 상기 소정 개수의 송신 신호 세기를 이용하여 소정 개수의 초기 위치를 계산하는 전파 수신기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 소정 개수의 초기 위치는 RSSI 알고리즘을 이용하여 계산되는 전파 수신기.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 소정 개수의 초기 위치 중 기준점으로부터 가장 가까운 초기 위치 및 상기 기준점으로부터 가장 먼 초기 위치 중 적어도 하나가 상기 테일러 시리즈 전개에 적용되는 전파 수신기.
  13. 전파 수신기의 수신 신호 세기 차이를 이용하여 복수의 원의 반경 및 중심을 계산하는 단계,
    수신 신호 세기와 예상 송신 신호 세기를 이용하여 추정된 전파 송신원과 전파 수신기 간의 거리를 이용하여 전파 송신원의 초기 위치를 획득하는 단계, 그리고
    상기 전파 송신원의 초기 위치 및 상기 복수의 원의 반경 및 중심으로부터 상기 복수의 원의 교차점을 계산하여 상기 전파 송신원의 위치를 추정하는 단계를 포함하며, 각 원의 반경 및 중심은 한 쌍의 전파 수신기의 수신 신호 세기 차이로부터 얻어지는 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
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