KR101591423B1 - Methods for estimating location and Apparatuses thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 위치를 추정하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 네트워크 내의 위치정보를 알고 있는 앵커노드를 이용한 Range-free 방식의 노드 측위방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and an apparatus for estimating a position. More particularly, the present invention relates to a range-free node positioning method and apparatus using an anchor node that knows location information in a network.
근래 스마트 폰, 태블릿 PC 등과 같이 휴대성이 향상된 다양한 모바일 기기가 증가되고 있으며, 사용자의 위치에 기반하여 서비스를 제공하는 다양한 사업 모델 및 소셜 네트워크와 같은 새로운 서비스 모델이 생겨나고 있는 실정이다.Recently, various mobile devices with improved portability such as smart phones and tablet PCs are increasing, and new service models such as various business models and social networks that provide services based on user's location are being developed.
이러한 상황에서 모바일 기기의 현재 위치를 측정하기 위해서 GPS를 이용한 위치 추정 또는 특정 신호를 이용하여 삼각 측량을 이용하는 위치 추정과 같이 다양한 방식의 위치 추정 기술이 연구되고 있다.In order to measure the current position of the mobile device in such a situation, a variety of position estimation techniques such as GPS position estimation or triangulation using a specific signal are being studied.
그러나, GPS 신호를 수신하여 위치를 추정하는 기술의 경우에 건물의 내부 또는 고층 건물 사이에 위치하는 경우에 위성 신호를 수신하기 어렵기 때문에 기기의 정확한 위치를 추정하기 어려운 문제점이 있다. However, in the case of the technique of estimating the position by receiving the GPS signal, it is difficult to estimate the precise position of the device since it is difficult to receive the satellite signal when the GPS signal is located inside the building or between the high-rise buildings.
특히, 건물 내부와 같이 실내 상황에서의 위치 추정에 대한 중요성이 높아짐에 따라서, 실내 위치 추정을 위한 기술이 요구되고 있다. 예를 들어, 다수의 위치를 알고 있는 앵커노드가 구성된 환경에서 앵커노드를 이용하여 위치를 추정할 수 있는 Range-free 방식의 위치 추정 기술이 연구되고 있다. Particularly, as the importance of position estimation in an indoor situation such as a building is increasing, a technique for indoor position estimation is required. For example, a range-free location estimation technique capable of estimating a location using an anchor node in an environment configured with an anchor node having a plurality of locations is being studied.
다만, 이러한 Range-free 방식의 위치 추정 기술은 단말과 앵커노드 간의 최단경로 우회 여부를 고려하지 않고 단말과 앵커노드 간 거리를 추정하여, 최단 경로가 심하게 우회하는 경우에는 정확한 거리 추정에 어려움이 있다.However, the range-free position estimation technique estimates the distance between the terminal and the anchor node without considering the shortest path detour between the terminal and the anchor node, and it is difficult to accurately estimate the distance when the shortest path is detoured .
따라서, 종래의 Range-free 방식의 위치 추정 기술은 단말의 위치를 정확히 추정하는 데 제약점이 존재하였다.Therefore, the conventional range-free position estimation technique has a limitation in accurately estimating the position of the terminal.
전술한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 본 발명은 임의의 앵커노드 쌍과 단말의 최단경로 우회여부를 검토하여 선택된 앵커노드 쌍을 이용하여 위치를 추정함으로써, 위치추정에 대한 신뢰성이 향상된 위치추정 방법 및 장치를 제공하고자 한다. The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. It is an object of the present invention to provide a position estimation method with improved reliability for position estimation by examining whether an arbitrary anchor node pair and a terminal are bypassed by the shortest path, Device.
또한, 본 발명은 단말과 앵커노드 간의 우회여부를 판단하여 특정 앵커노드 만을 선택함으로써, 거리 추정 시 단말과 최단 경로의 우회도가 낮은 앵커노드를 중심으로 거리를 추정하게 되어서 정확한 위치 추정 방법 및 장치를 제공하고자 한다.In addition, the present invention estimates the distance between the terminal and the anchor node having the low degree of detour of the shortest path in the distance estimation by judging whether or not the terminal and the anchor node are detoured and selecting only a specific anchor node, ≪ / RTI >
전술한 과제를 해결하기 위해, 일 측면에서, 본 발명은 단말이 위치를 추정하는 방법에 있어서, 무선 네트워크 내에서 위치정보를 갖고 있는 복수의 앵커노드 중 임의의 앵커노드 두 개를 포함하는 하나 이상의 앵커노드 쌍을 생성하고, 복수의 앵커노드 쌍 각각에 대해서 단말과의 최단경로 홉 수를 산출하는 홉 수 산출단계와 최단경로 홉 수 및 앵커노드 쌍의 위치정보에 기초하여 홉 당 평균거리를 계산하고, 홉 당 평균거리를 이용하여 복수의 앵커노드 쌍 각각에 대한 우회여부를 판단하는 우회여부 판단단계와 우회여부 판단결과에 기초하여 복수의 앵커노드 쌍 중 하나 이상의 가용 앵커노드 쌍을 선별하는 선별단계와 선별된 가용 앵커노드 쌍 각각의 홉 당 평균거리 및 최단경로 홉 수에 기초하여 단말의 위치가능 영역을 도출하는 위치가능 영역 도출단계와 위치가능 영역에서 단말과 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드까지의 추정거리를 산출하는 추정거리 산출단계 및 추정거리 및 가용 앵커노드 쌍의 각 앵커노드 위치 정보에 기초하여 최종위치를 추정하는 위치추정 단계를 포함하는 방법을 제공한다.In order to solve the above-mentioned problems, in one aspect, the present invention provides a method of estimating a position of a mobile station, comprising the steps of: estimating a position of a mobile station in a wireless network by using at least one anchor node, A hop count calculation step of calculating the shortest route hop count between the terminal and each of a plurality of anchor node pairs and calculating an average distance per hop based on the location information of the shortest route hop count and anchor node pair, Determining whether or not to detour each of the plurality of anchor node pairs using the average distance per hop, and determining whether to select one or more available anchor node pairs among the plurality of anchor node pairs based on the result of the detour determination And deriving a positionable area of the terminal based on the average distance and the shortest path number of hops per each of the selected available anchor node pairs, Deriving an estimated distance to each anchor node constituting the available anchor node pair in the positionable area and calculating an estimated distance based on the estimated distance and the position of each anchor node in the available anchor node pair, And estimating the position of the mobile station.
다른 측면에서, 본 발명은 위치를 추정하는 단말에 있어서, 무선 네트워크 내에서 위치정보를 갖고 있는 복수의 앵커노드 중 임의의 앵커노드 두 개를 포함하는 하나 이상의 앵커노드 쌍을 생성하고, 복수의 앵커노드 쌍 각각에 대해서 단말과의 최단경로 홉 수를 산출하는 홉 수 산출부와 최단경로 홉 수 및 앵커노드 쌍의 위치정보에 기초하여 홉 당 평균거리를 계산하고, 홉 당 평균거리를 이용하여 복수의 앵커노드 쌍 각각에 대한 우회여부를 판단하는 우회여부 판단부와 우회여부 판단결과에 기초하여 복수의 앵커노드 쌍 중 하나 이상의 가용 앵커노드 쌍을 선별하는 선별부와 선별된 가용 앵커노드 쌍 각각의 홉 당 평균거리 및 최단경로 홉 수에 기초하여 단말의 위치가능 영역을 도출하는 위치가능 영역 도출부와 위치가능 영역에서 단말과 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드까지의 추정거리를 산출하는 추정거리 산출부 및 추정거리 및 가용 앵커노드 쌍의 각 앵커노드 위치 정보에 기초하여 최종위치를 추정하는 위치 추정부를 포함할 수 있다. 단말 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a terminal for estimating a position, the terminal including: a plurality of anchor node pairs including two arbitrary anchor nodes among a plurality of anchor nodes having position information in a wireless network; The average distance per hop is calculated on the basis of the number of hops calculating unit for calculating the shortest route hop count with the terminal and the location information of the shortest route hop number and the anchor node pair for each of the pair of nodes, A selection unit for selecting one or more available anchor node pairs from among a plurality of anchor node pairs based on the result of the determination of whether or not to bypass the anchor node pairs of the anchor node pairs, A positionable area derivation unit for deriving a positionable area of the terminal based on the average distance per hop and the shortest path number of hops, An estimated distance calculating unit for calculating an estimated distance to each of the anchor nodes constituting the anchor node pair, and a position estimating unit for estimating the final position based on the estimated distance and the anchor node position information of the available anchor node pair. And provides a terminal device.
이와 같이 본 발명은 실내와 같은 환경에서 위치추정에 대한 신뢰성을 향상시키기 위한 위치추정 방법 및 장치를 제공한다.As described above, the present invention provides a position estimation method and apparatus for improving reliability in position estimation in an indoor environment.
또한, 본 발명은 임의의 앵커노드 쌍과 단말의 최단거리 우회여부를 검토하여 선택된 앵커노드 쌍을 이용하여 위치를 추정함으로써, 위치추정에 대한 신뢰성이 향상된 위치추정 방법 및 장치를 제공하는 효과가 있다. The present invention also provides an apparatus and method for estimating position reliability by estimating a position of an arbitrary anchor node pair and a terminal using a selected anchor node pair by examining whether the shortest distance is circumvented .
또한, 본 발명은 단말과 앵커노드 간의 우회여부를 판단하여 특정 앵커노드 만을 선택함으로써, 거리 추정 시 단말과 최단 경로의 우회도가 낮은 앵커노드를 중심으로 거리를 추정하게 되어서 정확한 위치 추정 방법 및 장치를 제공하는 효과가 있다. In addition, the present invention estimates the distance between the terminal and the anchor node having the low degree of detour of the shortest path in the distance estimation by judging whether or not the terminal and the anchor node are detoured and selecting only a specific anchor node, .
도 1은 단말부터 앵커노드까지의 우회도가 극심한 경우의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 앵커노드의 평균 홉 당 거리를 이용한 최단경로 우회여부를 판단하는 경우의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추정 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 앵커노드 쌍을 선택하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 우회여부 판단 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치가능 영역 도출 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 추정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 추정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 추정 동작을 수행하는 단말의 구성을 도시한 도면이다.FIG. 1 is a diagram for explaining a problem in a case where the degree of detour from a terminal to an anchor node is extremely small.
FIG. 2 is a diagram for explaining a problem of determining whether a shortest path is bypassed using an average hop distance of anchor nodes. FIG.
3 is a flowchart illustrating a method of estimating a position according to an embodiment of the present invention.
4 is a view for explaining an operation of selecting an anchor node pair according to another embodiment of the present invention.
5 is a diagram for explaining a detour determination operation according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view for explaining the operation of deriving a positionable area according to another embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a method of estimating a position according to another embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a method of estimating a position according to another embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating a configuration of a terminal for performing a position estimation operation according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals even though they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, 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.
추가적인 발명의 양상들은 후술하는 실시예들을 통해 명백해질 것이다. 본 명세서에서 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.Additional aspects of the invention will become apparent through the following examples. The terms used in this specification are terms selected in consideration of functions in the embodiments, and the meaning of the terms may vary depending on the user, the intention or custom of the operator, and the like. Therefore, the meaning of the terms used in the following embodiments is defined according to the definition when specifically defined in this specification, and unless otherwise defined, it should be interpreted in a sense generally recognized by those skilled in the art.
아울러, 본 명세서에서 선택적으로 기재된 양상이나 선택적으로 기재된 실시예의 구성들은 비록 도면에서 단일의 통합된 구성으로 도시되었다 하더라도 달리 기재가 없는 한 통상의 기술자에게 기술적으로 모순인 것이 명백하지 않다면 상호간에 자유롭게 조합될 수 있는 것으로 이해하여야 한다In addition, the configurations of the selectively described embodiments or selectively described embodiments of the present invention may be combined with each other in a single integrated configuration, if they are not obviously technically contradictory to the ordinary artisan unless otherwise stated. It should be understood that
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
In describing the components of the present invention, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected to or connected to the other component, It should be understood that an element may be "connected,""coupled," or "connected."
본 발명은 단말의 위치를 추정하는 방법 및 위치 추정 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method of estimating a position of a terminal and a position estimating apparatus.
이동 단말의 위치를 추정하는 방법은 다양하게 존재한다. 예를 들어, GPS와 같은 위성 위치 시스템을 이용하여 추정할 수도 있다. 그러나, 위성을 이용한 위치 추정은 고층 건물의 사이 또는 실내 환경과 같이 위성 신호의 도달에 문제가 있는 경우에는 그 정확도가 매우 낮아지는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명은 위성 신호가 아닌 위치 정보를 갖고 있는 앵커노드를 이용하여 위치를 추정하는 방법에 관한 것이다.There are various methods for estimating the position of the mobile terminal. For example, it may be estimated using a satellite positioning system such as GPS. However, the accuracy of the position estimation using the satellite is very low when there is a problem in reaching the satellite signal between the high-rise buildings or the indoor environment. Accordingly, the present invention relates to a method of estimating a position using an anchor node having position information other than a satellite signal.
일 예로, Range-free기반 측위 방식에 따라 단말은 위치를 추정할 수 있다. Range-free기반 측위 기법은 일반노드가 앵커노드까지의 홉 수를 이용하여 거리를 추정하고, 삼변측량법을 통해 자신의 위치를 추정하는 기법이다. 대표적으로 DV-Hop 알고리즘이 있다. 그러나, 비등방성 네트워크에서는 노드 간 경로가 우회함에 따라 추정 정확성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 우회경로의 가능성이 낮은 앵커노드만을 선택하여 위치를 추정하는 기법이 사용될 수 있으나, 기존의 알고리즘은 일반노드에 근접한 앵커노드가 없거나 전체 앵커노드의 수가 적은 경우에 우회경로 판별 정확도가 크게 떨어지고, 결과적으로 큰 측위 오차를 야기한다.For example, the terminal can estimate the position according to the range-free based positioning method. The range-free based positioning method estimates the distance by using the number of hops up to the anchor node, and estimates its position through the trilateration method. Typically, there is a DV-Hop algorithm. However, in anisotropic networks, there is a problem that estimation accuracy is degraded as the inter-node path is bypassed. However, in the conventional algorithm, if there is no anchor node close to the general node or if the number of all anchor nodes is small, the accuracy of the detection of the bypass route is greatly deteriorated , Resulting in a large positioning error.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 일반노드가 위치를 추정함에 있어서, 앵커노드 쌍을 선택하여 선택된 앵커노드 쌍과 일반노드의 우회여부에 따라서 특정 앵커노드를 선택하는 방법을 제안한다. 또한, 선택된 특정 앵커노드를 이용하여 일반노드의 위치를 추정하는 방법을 제안한다. 이를 통해서, 일반노드의 위치를 정확하게 추정하는 효과를 제공할 수 있다. In order to solve such a problem, the present invention proposes a method of selecting an anchor node pair and selecting a specific anchor node according to whether the selected anchor node pair and the general node are bypassed, in estimating a position of a general node. In addition, we propose a method to estimate the location of a general node using the selected anchor node. Through this, it is possible to provide an effect of accurately estimating the position of a general node.
본 명세서에서는 위치를 추정하는 일반노드를 단말로 기재하며, 위치정보를 갖고 있는 노드를 앵커노드로 기재한다. 위치 정보를 갖고 있지 않은 노드를 일반노드로 기재한다. 따라서, 일반노드로 기재되었더라도 위치를 추정하는 경우에 단말로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 단말은 휴대폰, 노트북, PDA 등 무선통신이 가능한 모든 시스템을 의미할 수 있다.
In this specification, a general node for estimating a location is described as a terminal, and a node having location information is described as an anchor node. Describe a node that does not have location information as a general node. Therefore, even if it is described as a general node, it should be understood as a terminal when estimating a position. In addition, the terminal of the present invention may refer to any system capable of wireless communication such as a mobile phone, a notebook computer, a PDA, and the like.
도 1은 단말부터 앵커노드까지의 우회도가 극심한 경우의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 1 is a diagram for explaining a problem in a case where the degree of detour from a terminal to an anchor node is extremely small.
기존의 Range-free 방식의 측위 방법은 시스템 관리자가 정해둔 임계값에 기반을 두어 단말과 앵커노드 간 최단경로의 우회 여부를 판단한다. 단말이 앵커노드까지의 최단 경로가 우회한다고 판단되면, 해당 앵커노드를 제외하고 자신의 위치를 추정한다. 그러나 이러한 방법은 많은 수의 앵커노드가 균일하게 배치되어 있지 않은 환경에서는 심각한 성능저하 문제가 발생시킬 수 있다. 또한, 앵커노드가 가진 정보만을 이용하여 우회여부를 판단하기 때문에 단말과 선택된 앵커노드까지의 최단경로가 실제로 극심하게 우회할 수도 있으며, 선택된 앵커노드까지의 최단경로 우회도를 고려하지 않고 거리를 추정하기 때문에 정확한 거리 및 위치추정이 어렵다.The conventional range-free positioning method is based on the threshold value determined by the system administrator and determines whether the shortest path between the terminal and the anchor node is bypassed. If it is determined that the shortest path to the anchor node is bypassed, the terminal estimates its own position excluding the anchor node. However, this method can cause serious performance degradation in an environment where a large number of anchor nodes are not uniformly arranged. In addition, the shortest path to the terminal and the selected anchor node may be actually detoured by judging the detour by using only the information of the anchor node, and the distance may be estimated without considering the shortest path detour to the selected anchor node It is difficult to estimate the exact distance and position.
도 1을 참조하면, 기존의 방법은 단말과 앵커노드 사이에 홉 수에 기초하여 우회여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 단말과 앵커노드 간 홉 수가 4 홉 이하인 경우에 최단경로가 우회하지 않는다고 판단할 수 있다. 그러나, 도 1과 같이 단말은 앵커노드로부터 4 홉에 존재하더라도 단말과 앵커노드의 경로는 극심하게 우회하는 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우에 해당 앵커노드를 이용하여 단말의 위치를 추정하는 경우에 큰 오차가 발생할 수 있다. Referring to FIG. 1, an existing method can determine whether to detour based on the number of hops between a terminal and an anchor node. For example, it can be determined that the shortest path does not bypass when the number of hops between the terminal and the anchor node is 4 hops or less. However, as shown in FIG. 1, even if the terminal exists in four hops from the anchor node, the path between the terminal and the anchor node may be severely bypassed. In this case, a large error may occur when the position of the terminal is estimated using the corresponding anchor node.
도 2는 앵커노드의 평균 홉 당 거리를 이용한 최단경로 우회여부를 판단하는 경우의 문제점을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 2 is a diagram for explaining a problem of determining whether a shortest path is bypassed using an average hop distance of anchor nodes. FIG.
도 1과 같이 홉 수에 의한 우회여부 판단뿐만 아니라, 앵커노드가 계산한 홉 당 평균거리 정보에 기초하여 우회여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 앵커노드 1은 앵커노드 2, 앵커노드 3으로부터 각각 15m, 12m의 거리에 위치하며, 동일하게 4홉의 최단경로를 갖는다. 이때, 앵커노드 1이 계산하는 평균 홉 당 거리는 전체 홉 수와 앵커노드 간 거리 정보에 의하여 산출될 수 있다. 즉, 수학식 1과 같이 산출될 수 있다.As shown in FIG. 1, it is possible to determine whether or not to detour based on the average distance information per hop calculated by the anchor node, as well as whether the detour is caused by the number of hops. For example, anchor node 1 is located at a distance of 15 m and 12 m from anchor node 2 and anchor node 3, respectively, and has the shortest path of 4 hops in the same manner. At this time, the average per-hop distance calculated by the anchor node 1 can be calculated by the total number of hops and the distance between the anchor nodes. That is, it can be calculated as Equation (1).
따라서, 홉 당 평균거리는 3.37m/hop으로 산출될 수 있다. 이때, 일반노드와 앵커노드 간 최단경로의 우회여부 판단을 위한 평균 홉 당 거리 임계값이 4m/hop으로 정해지는 경우에 앵커노드 1은 어느 앵커노드까지의 최단경로도 우회한다고 판단하게 된다. 즉, 앵커노드 1은 임계값보다 작은 평균 홉 당 거리를 갖기 때문에 어느 일반노드까지의 최단경로도 우회한다고 판단하게 된다. 따라서, 일반노드 1과 앵커노드 1은 직진 형태의 최단경로를 가짐에도 불구하고, 최단경로가 우회한다고 판단하게되어 제외되는 문제점이 발생할 수 있다. Therefore, the average distance per hop can be calculated as 3.37 m / hop. In this case, when the average distance-per-hop threshold value for determining whether the shortest path between the general node and the anchor node is deter- mined is 4m / hop, the anchor node 1 determines that the shortest path to any anchor node also bypasses. That is, since anchor node 1 has a distance per hop smaller than the threshold value, it is determined that the shortest path to any general node is bypassed. Therefore, even though the normal node 1 and the anchor node 1 have the straightest shortest path, it is determined that the shortest path is bypassed.
이처럼 기존 방식에 따르면 앵커노드의 정보만을 이용하는 경우에 잘못된 앵커노드 선택의 문제점이 발생할 수 있다. 이는 위치추정의 정확도 저하를 야기시키는 문제를 발생시킨다.According to the conventional method, when only the information of an anchor node is used, a problem of selecting an anchor node may occur. This causes a problem that causes the accuracy of the position estimation to deteriorate.
또한, 기존 방식에 따르면 일반노드로부터의 최단경로가 우회하지 않는다고 판단되는 앵커노드까지의 거리 추정이 단순히 평균 홉 당 거리와 두 노드 간 홉 수의 곱으로만 이뤄지기 때문에 거리추정이 부정확할 수 있다. 예를 들어서, 단말과 앵커노드의 홉 수가 4홉 이내에 존재하는 앵커노드의 평균 홉 당 거리가 4m/hop이라고 하였을 때, 단말과 앵커노드 간 거리는 4×4=16m로 산출될 수 있다. 만약, 단말과 앵커노드가 도 1과 같이 배치된 환경인 경우에 실제로는 10m의 거리에 위치하나 계산된 거리는 16m로 많은 거리 오차를 갖게된다.
Also, according to the existing method, the distance estimation to the anchor node judged not to bypass the shortest path from the normal node may be inaccurate because it is simply the product of the average hop distance and the number of hops between two nodes . For example, when the average per-hop distance of the anchor nodes existing within 4 hops of the terminal and the anchor node is 4 m / hop, the distance between the terminal and the anchor node can be calculated as 4 x 4 = 16 m. If the terminal and the anchor node are arranged as shown in FIG. 1, the distance is actually 10 m, but the calculated distance is 16 m, which causes a large distance error.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 안출된 본 발명은 단말이 임의의 앵커노드 한 쌍과의 최단경로의 우회도를 검사하고, 우회도가 일정 값 이하면 해당 앵커노드 쌍을 선택한다. 이를 모든 앵커노드 쌍 조합에 대해 실시한다. 선택된 앵커노드 쌍 중에 우회도가 작은 순서대로 각 앵커노드까지의 거리를 추정한다. 거리 추정 시 단말이 해당 앵커노드 쌍에 대해 상대적으로 존재할 수 있는 위치를 고려하기 때문에 보다 정확한 거리추정이 가능하며, 많은 수의 앵커노드가 필요 없다. In order to solve such a problem, the present invention proposes a method in which a terminal checks a detour of a shortest path with a pair of arbitrary anchor nodes, and selects a corresponding anchor node pair if the detour is less than a predetermined value. This is done for every anchor node pair combination. The distances to the respective anchor nodes are estimated in the ascending order of the degree of detour among the selected anchor node pairs. Since the terminal estimates the position where the terminal can exist relative to the corresponding anchor node pair, more accurate distance estimation is possible, and a large number of anchor nodes are not required.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 동작을 설명한다.
Hereinafter, the operation of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 추정 방법을 도시한 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a method of estimating a position according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 단말이 위치를 추정하는 방법은 무선 네트워크 내에서 위치정보를 갖고 있는 복수의 앵커노드 중 임의의 앵커노드 두 개를 포함하는 하나 이상의 앵커노드 쌍을 생성하고, 복수의 앵커노드 쌍 각각에 대해서 단말과의 최단경로 홉 수를 산출하는 홉 수 산출단계와 최단경로 홉 수 및 앵커노드 쌍의 위치정보에 기초하여 홉 당 평균거리를 계산하고, 홉 당 평균거리를 이용하여 복수의 앵커노드 쌍 각각에 대한 우회여부를 판단하는 우회여부 판단단계와 우회여부 판단결과에 기초하여 복수의 앵커노드 쌍 중 하나 이상의 가용 앵커노드 쌍을 선별하는 선별단계와 선별된 가용 앵커노드 쌍 각각의 홉 당 평균거리 및 최단경로 홉 수에 기초하여 단말의 위치가능 영역을 도출하는 위치가능 영역 도출단계와 위치가능 영역에서 단말과 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드까지의 추정거리를 산출하는 추정거리 산출단계 및 추정거리 및 가용 앵커노드 쌍의 각 앵커노드 위치 정보에 기초하여 최종위치를 추정하는 위치추정 단계를 포함할 수 있다. A method for estimating a location of a terminal according to an embodiment of the present invention includes generating one or more anchor node pairs including two arbitrary anchor nodes among a plurality of anchor nodes having location information in a wireless network, Calculating an average number of hops per hop based on the number of shortest path hops and the location information of anchor node pairs for each anchor node pair and calculating an average distance per hop, Determining whether or not to detour each of the plurality of anchor node pairs; selecting one or more available anchor node pairs from among a plurality of anchor node pairs based on the result of the detour determination; To derive a locatable area of the terminal based on the average distance per hop and the shortest path number of hops, An estimated distance calculating step of calculating an estimated distance to each of the anchor nodes constituting the pair of horses and the available anchor nodes, and a position estimating step of estimating a final position based on the estimated distance and each anchor node position information of the available anchor node pairs can do.
도 3을 참조하면, 위치 추정 방법은 무선 네트워크 내에서 위치정보를 갖고 있는 복수의 앵커노드 중 임의의 앵커노드 두 개를 포함하는 하나 이상의 앵커노드 쌍을 생성하고, 복수의 앵커노드 쌍 각각에 대해서 단말과의 최단경로 홉 수를 산출하는 홉 수 산출단계를 포함한다(S300). 예를 들어, 단말은 위치정보를 갖고 있는 앵커노드 쌍을 선택할 수 있다. 또한, 선택된 앵커노드 쌍과 단말 간의 최단경로의 홉 수를 산출할 수 있다. 즉, 선택된 앵커노드 쌍에 포함되는 앵커노드가 앵커노드 1과 앵커노드 2라고 할 때, 단말은 앵커노드 1과의 최단경로 홉 수 및 앵커노드 2와의 최단경로 홉 수를 더하여 앵커노드 쌍과 단말 간의 최단경로 홉 수를 산출할 수 있다. Referring to FIG. 3, the location estimation method includes generating at least one anchor node pair including two arbitrary anchor nodes among a plurality of anchor nodes having location information in the wireless network, and for each of the plurality of anchor node pairs, And a hop count calculation step of calculating a shortest path hop count with the terminal (S300). For example, the terminal may select an anchor node pair having location information. Also, the number of hops of the shortest path between the selected anchor node pair and the terminal can be calculated. That is, when the anchor nodes included in the selected anchor node pair are anchor node 1 and anchor node 2, the terminal adds the shortest path hops to the anchor node 1 and the shortest path hops to the anchor node 2, It is possible to calculate the number of shortest path hops.
한편, 위치 추정 방법은 최단경로 홉 수 및 앵커노드 쌍의 위치정보에 기초하여 홉 당 평균거리를 계산하고, 홉 당 평균거리를 이용하여 복수의 앵커노드 쌍 각각에 대한 우회여부를 판단하는 우회여부 판단단계를 포함할 수 있다(S302). 예를 들어, 홉 당 평균거리는 전술한 앵커노드 쌍과 단말 간의 최단경로 홉 수와 앵커노드 쌍 간의 거리에 기초하여 산출될 수 있다. 또한, 홉 당 평균거리는 최단경로가 우회할수록 작은 값으로 나타날 수 있으며, 우회도가 낮을수록 큰 값으로 나타날 수 있다. 즉, 우회도는 홉 당 평균거리에 의해서 결정될 수 있다. Meanwhile, the position estimation method calculates an average distance per hop based on the number of shortest path hops and the position of anchor node pairs, and determines whether to detour for each of a plurality of anchor node pairs using an average distance per hop (S302). For example, the average distance per hop can be calculated based on the distance between the above-mentioned anchor node pair and the number of the shortest path hops between the terminal and the pair of anchor nodes. In addition, the average distance per hop may be smaller as the shortest path is bypassed, and may be larger as the bypass degree is lower. That is, the detour can be determined by the average distance per hop.
위치 추정 방법은 우회여부 판단결과에 기초하여 복수의 앵커노드 쌍 중 하나 이상의 가용 앵커노드 쌍을 선별하는 선별단계를 포함할 수 있다(S304). 선별단계는 복수의 앵커노드 쌍 중 우회도가 낮은 순서로 일정 개수의 앵커노드 쌍을 선별할 수 있다. 선별된 앵커노드 쌍을 가용 앵커노드 쌍으로 명명하기로 한다.The location estimation method may include a sorting step of sorting at least one usable anchor node pair among a plurality of anchor node pairs based on the result of the detour determination (S304). In the selecting step, a certain number of anchor node pairs can be selected in descending order of detour among a plurality of anchor node pairs. The selected anchor node pair will be named as an available anchor node pair.
위치 추정 방법은 선별된 가용 앵커노드 쌍 각각의 홉 당 평균거리 및 최단경로 홉 수에 기초하여 단말의 위치가능 영역을 도출하는 위치가능 영역 도출단계를 포함할 수 있다(S306). 예를 들어, 선별된 가용 앵커노드 쌍과 단말 간의 최단 경로가 우회하지 않는다고 판단되는 경우에 단말은 해당 앵커노드 한 쌍으로부터 자신이 위치할 수 있는 위치가능 영역을 도출할 수 있다. 일 예로, 단말은 산출한 홉 당 평균거리와 각 앵커노드까지의 홉 수를 곱함으로써 단말과 각 앵커노드까지의 투사거리를 추정할 수 있다. 단말은 추정된 투사거리를 이용하여 위치가능 영역을 도출할 수 있다.The location estimation method may include a positionable area deriving step of deriving a positionable area of the terminal based on the average distance and the shortest path number of hops per available anchor node pair selected (S306). For example, if it is determined that the shortest path between the selected available anchor node pair and the terminal is not bypassed, the terminal can derive a locatable region in which the terminal can locate itself from a pair of corresponding anchor nodes. For example, the terminal can estimate the projection distance to the terminal and each anchor node by multiplying the calculated average distance per hop and the number of hops up to each anchor node. The terminal can derive the positionable area using the estimated projection distance.
위치 추정 방법은 위치가능 영역에서 단말과 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드까지의 추정거리를 산출하는 추정거리 산출단계를 포함할 수 있다(S308). 예를 들어, 단말은 앵커노드 한 쌍의 각 앵커노드까지의 거리를 추정할 수 있다. 상세한 거리 추정 방법은 아래에서 상세히 설명한다.The position estimation method may include an estimated distance calculation step of calculating an estimated distance from the positionable area to each of the anchor nodes constituting the pair of available anchor nodes (S308). For example, the terminal can estimate the distance to each anchor node of a pair of anchor nodes. The detailed distance estimation method will be described in detail below.
위치 추정 방법은 추정거리 및 가용 앵커노드 쌍의 각 앵커노드 위치 정보에 기초하여 최종위치를 추정하는 위치추정 단계를 포함할 수 있다(S310). 단말은 선택한 각 앵커노드의 위치정보와 전술한 추정거리를 이용하여 단말의 위치를 추정한다.
The position estimation method may include a position estimation step of estimating a final position based on the estimated distance and each anchor node position information of the available anchor node pair (S310). The terminal estimates the position of the terminal using the position information of each selected anchor node and the above-described estimated distance.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 앵커노드 쌍을 선택하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for explaining an operation of selecting an anchor node pair according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 다른 실시예에 따른 단말(400)은 복수의 앵커노드(410, 420, 430, 440)를 이용하여 앵커노드 쌍을 생성할 수 있다.The terminal 400 according to another embodiment of the present invention can generate an anchor node pair using a plurality of
도 4를 참조하면, 단말(400)은 복수의 앵커노드(410, 420, 430, 440)를 두 개씩 조합하여 앵커노드 쌍을 생성할 수 있다. 예를 들어, 410 및 420 앵커노드를 하나의 앵커노드 쌍으로 생성하고, 410 및 430 앵커노드를 하나의 앵커노드 쌍으로 생성할 수 있다. 또한, 410 및 440 앵커노드를 하나의 앵커노드 쌍으로, 420 및 430 앵커노드를 하나의 앵커노드 쌍으로, 420 및 440 앵커노드를 하나의 앵커노드 쌍으로 생성할 수 있다. 같은 방법으로 430 및 440 앵커노드를 하나의 앵커노드 쌍으로 생성할 수 있다. 즉, 4 개의 앵커노드(410, 420, 430, 440)를 이용하여 총 6개의 앵커노드 쌍을 생성할 수 있다.Referring to FIG. 4, the terminal 400 can generate anchor node pairs by combining two
한편, 홉 수 산출단계는 복수의 앵커노드 각각에 대해서 단말에서 복수의 앵커노드를 구성하는 임의의 각 앵커노드까지에 대한 홉 수의 합으로 최단거리 홉 수를 산출할 수 있다. 예를 들어, 생성된 앵커노드 쌍이 410 및 420 앵커노드를 포함하는 경우에 단말(400)은 410 앵커노드와의 최단경로 홉 수와 420 앵커노드와의 최단경로 홉 수를 더하여 최단경로 홉 수를 산출할 수 있다. 동일한 방법으로 전술한 각 앵커노드 쌍에 대해서 단말과 앵커노드 쌍 간의 최단경로 홉 수를 산출할 수 있다. 즉, 단말과 앵커노드 한 쌍 간 최단경로는 앵커노드 쌍을 구성하는 하나의 앵커노드로부터 단말을 거쳐서 다른 앵커노드까지 도달하는 최단경로가 된다. 따라서, 단말(400)과 410 앵커노드까지의 홉 수가 h1이고, 단말(400)과 420) 앵커노드까지의 홉 수가 h2일 경우에 최단경로 홉 수는 h1 + h2로 산출될 수 있다.
Meanwhile, the step of calculating the number of hops can calculate the shortest distance hops by summing the number of hops for each of a plurality of anchor nodes to arbitrary anchor nodes constituting a plurality of anchor nodes in the terminal. For example, if the generated anchor node pair includes 410 and 420 anchor nodes, the terminal 400 adds the shortest path hops to the
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 우회여부 판단 동작을 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining a detour determination operation according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 우회여부 판단단계는 홉 당 평균거리가 미리 설정된 임계값 이하인 경우에, 앵커노드 쌍은 우회하는 것을 판단할 수 있다. 또한, 우회여부 판단단계는 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드의 위치정보에 기초하여 각 앵커노드 사이의 거리를 산출하고, 각 앵커노드 사이의 거리를 최단경로 홉 수로 나누어 홉 당 평균거리를 계산할 수 있다.In the detour determination step according to another embodiment of the present invention, when the average distance per hop is less than or equal to a preset threshold value, it may be determined that the anchor node pair is bypassed. In the step of determining the bypass, the distance between each anchor node is calculated based on the position information of each anchor node constituting the anchor node pair, and the average distance per hop is calculated by dividing the distance between each anchor node by the number of the shortest path hops .
도 5를 참조하면, 단말(510)을 i라고 하며 하나의 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드(520, 530)을 j 및 k라고 할 때 단말(510)과 앵커노드 쌍 간의 최단경로 홉 수와 각 앵커노드(520, 530) 간의 거리에 기초하여 우회여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 우회여부 판단단계는 단말(510)과 앵커노드 한 쌍의 최단경로에 따른 홉 당 평균 거리를 계산하고, 이를 이용하여 해당 최단경로의 우회여부를 판단한다. 앵커노드 한 쌍(520, 530) 사이의 거리가 djk일 때, 홉 당 평균거리는 수학식 2와 같이 계산될 수 있다.Referring to FIG. 5, when the terminal 510 is referred to as i and each
hi (j↔k)는 단말(500)과 각 앵커노드(520, 530)간의 최단경로 홉 수의 합을 의미한다. 또한, μi(j↔k)는 홉 당 평균거리를 의미한다.h i ( j ? k) denotes a sum of the number of shortest path hops between the terminal 500 and each of the
여기서 두 앵커노드(520, 530) 간 거리는 각 앵커노드(520, 530)의 위치정보를 이용하여 계산할 수 있다. 예를 들어, 520 앵커노드는 자신의 위치정보를 알고 있으며, 530 앵커노드도 자신의 위치정보를 알고 있다. 따라서, 520 및 530 앵커노드 간의 거리정보는 각 앵커노드(520, 530)의 위치정보에 의해서 산출될 수 있다. 단말과 앵커노드 쌍 간의 홉 수는 전술한 홉 수 산출단계에 의해서 산출될 수 있다. 따라서, 홉 당 평균거리는 앵커노드 쌍 간의 거리를 홉 수로 나눈 값으로 산출될 수 있다. Here, the distance between the two
우회여부 판단단계는 산출된 홉 당 평균 거리와 임계값을 비교하여 해당 앵커노드 쌍과 단말의 최단경로 우회여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 홉 당 평균거리는 최단경로가 우회할수록 작은 값을 갖으며, 우회도가 낮을수록 큰 값으로 산출될 수 있다. 따라서, 산출된 홉 당 평균거리가 임계값을 초과하는 경우에 단말과 앵커노드 쌍 간 최단경로는 우회하지 않는다고 판단할 수 있다. 반대로, 산출된 홉 당 평균거리가 임계값 이하인 경우에 단말과 앵커노드 쌍 간 최단경로는 우회하는 것으로 판단할 수 있다. 임계값은 실험 등을 통해서 구해질 수 있으며, 미리 설정될 수 있다.
In the step of determining whether or not to detour, the average distance per hop calculated may be compared with a threshold value to determine whether the anchor node pair and the terminal can bypass the shortest path. For example, the average distance per hop has a smaller value as the shortest path is bypassed, and the lower the degree of bypass, the larger the value can be calculated. Therefore, when the calculated average distance per hop exceeds the threshold value, it can be determined that the shortest path between the terminal and the anchor node pair does not bypass. Conversely, when the calculated average distance per hop is less than or equal to the threshold value, it can be determined that the shortest path between the terminal and the anchor node pair is bypassed. The threshold value can be obtained through experiments or the like, and can be set in advance.
한편, 선별단계는 복수의 앵커노드 쌍 중 우회하는 것으로 판단되는 앵커노드 쌍을 제외한 나머지 앵커노드 쌍을 가용 앵커노드 쌍으로 선별할 수 있다. 구체적으로, 선별단계는 단말과 앵커노드 쌍 간 최단거리가 우회하지 않는 것으로 판단되는 앵커노드 쌍을 선별할 수 있다. 예를 들어, 임계값을 초과하는 홉 당 평균거리를 갖는 앵커노드 쌍을 가용 앵커노드 쌍으로 선별할 수 있다. 따라서, 단말은 가용 앵커노드 쌍에 포함되는 앵커노드를 이용하여 위치를 추정할 수 있다. Meanwhile, in the selecting step, the remaining anchor node pairs other than the anchor node pairs determined to be detouring among the plurality of anchor node pairs can be selected as the available anchor node pairs. Specifically, the selecting step may select an anchor node pair that is determined not to bypass the shortest distance between the terminal and the anchor node pair. For example, an anchor node pair having an average distance per hop exceeding a threshold value can be selected as an available anchor node pair. Accordingly, the UE can estimate the position using the anchor node included in the available anchor node pair.
또한, 선별단계는 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 앵커노드가 기준 개수 미만인 경우에, 우회하는 것으로 판단되는 앵커노드 쌍 중 홉 당 평균거리가 큰 순서로 가용 앵커노드 쌍을 더 선별할 수 있다. 예를 들어, 우회여부 판단단계에서 홉 당 평균거리가 임계값을 초과하는 것으로 산출되어 선별된 앵커노드 쌍이 기준 개수 미만인 경우에 추가로 앵커노드 쌍을 더 선별할 수 있다. 일 예로, 하나의 앵커노드 쌍만이 우회하지 않는 것으로 판단되어 선별되는 경우에 우회하는 것으로 판단된 앵커노드 쌍 중 홉 당 평균거리가 큰 순서로 미리 설정된 기준 개수의 앵커노드 쌍을 더 선별할 수 있다. 다른 예로, 선별된 앵커노드 쌍을 구성하는 앵커노드가 기준 개수 이상이 되도록 앵커노드 쌍을 더 선별할 수 있다. 전술한 기준 개수는 미리 설정될 수 있다. 예를 들어, 기준 개수는 앵커노드 쌍이 두 개 이상이 되도록 설정되거나, 선별된 앵커노드 쌍에 포함되는 앵커노드가 3개 이상이 되도록 설정될 수도 있다. 이는 앵커노드의 개수가 일정 개수 이상이되어야 정확한 위치 추정이 가능하기 때문이다. 즉, 선별단계는 하나 이상의 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 앵커노드의 수가 3개 이상이 되도록 선별할 수도 있다.
Also, in the selection step, when the number of anchor nodes constituting the available anchor node pair is less than the reference number, it is possible to further select an available anchor node pair in descending order of the average distance per hop among the anchor node pairs determined to be detoured. For example, if the average distance per hop is calculated to exceed the threshold value in the bypass determination step, and the selected anchor node pair is less than the reference number, the anchor node pair can be further selected. For example, when only one anchor node pair is judged to be bypassed, a predetermined number of reference anchor node pairs may be further selected in descending order of the average distance per hop among the anchor node pairs determined to be detoured . As another example, anchor node pairs can be further selected such that the number of anchor nodes constituting the selected anchor node pair is greater than or equal to the reference number. The above-described reference number can be set in advance. For example, the reference number may be set such that there are two or more anchor node pairs, or three or more anchor nodes included in the selected anchor node pair. This is because accurate position estimation is possible if the number of anchor nodes is more than a certain number. That is, the sorting step may be performed so that the number of anchor nodes constituting one or more usable anchor node pairs is three or more.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치가능 영역 도출단계는 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드를 기준으로 형성되는 각 원의 교차 영역을 위치가능 영역으로 도출하되, 각 원의 반지름은 각 앵커노드에서 단말까지의 홉 수에 각 앵커노드의 최대 전송 반경을 곱한 값으로 산출될 수 있다.The step of deriving a positionable area according to another embodiment of the present invention derives an intersection area of each circle formed based on each anchor node constituting an available anchor node pair as a positionable area, Can be calculated by multiplying the number of hops from the node to the terminal by the maximum transmission radius of each anchor node.
도 5를 참조하면, 단말(510)과 가용 앵커노드 한 쌍 간 최단경로가 우회하지 않는다고 판단되는 경우에 단말(510)은 해당 앵커노드 한 쌍으로부터 자신이 위치할 수 있는 위치가능 영역을 도출할 수 있다. 단말은 전술한 홉 당 평균거리와 각 앵커노드(520, 530)까지의 홉 수를 곱함으로써 단말(510)과 각 앵커노드(520, 530)까지의 투사거리인 Zij (j↔k)와 Zik (j↔k)를 추정할 수 있다. 일 예로, 투사거리의 추정치는 수학식 3에 의해서 산출될 수 있다.Referring to FIG. 5, when it is determined that the shortest path between a terminal 510 and a pair of available anchor nodes is not bypassed, the terminal 510 derives a locatable region in which the terminal 510 can locate itself from a pair of corresponding anchor nodes . The terminal multiplies the average distance per hop and the number of hops up to the
Zij (j↔k)는 520 앵커노드와 530 앵커노드의 직선거리 상에 단말의 투사거리에 관한 것으로 520 앵커노드에서 단말의 투사위치까지의 거리를 의미한다. 또한, Zik (j↔k)는 530 앵커노드에서 단말의 투사위치까지의 거리를 의미한다. μi(j↔k)는 홉 당 평균거리를 의미하며, hij는 단말(510)에서 520 앵커노드까지의 최단거리 홉 수를 의미한다. 마찬가지로, hik는 단말(510)에서 530 앵커노드까지의 최단거리 홉 수를 의미한다. Z ij ( j ↔ k) is the distance from the anchor node to the projection position of the terminal in relation to the projection distance of the terminal on the straight line distance between 520 anchor nodes and 530 anchor nodes. Also, Z ik (j? K) denotes a distance from the
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치가능 영역 도출 동작을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 6 is a view for explaining the operation of deriving a positionable area according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치가능 영역 도출단계는 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드를 기준으로 형성되는 각 원의 교차 영역을 위치가능 영역으로 도출하되, 각 원의 반지름은 각 앵커노드에서 단말까지의 홉 수에 각 앵커노드의 최대 전송 반경을 곱한 값으로 산출될 수 있다.The step of deriving a positionable area according to another embodiment of the present invention derives an intersection area of each circle formed based on each anchor node constituting an available anchor node pair as a positionable area, Can be calculated by multiplying the number of hops from the node to the terminal by the maximum transmission radius of each anchor node.
도 6을 참조하면, 앵커노드 및 앵커노드에서 단말까지의 최단거리에 포함되는 일반노드의 최대전송반경이 dmax일 때, 단말이 위치할 수 있는 위치는 도 6과 같이 각 앵커노드를 중심으로 그려지는 원의 교차 영역이다. 이때, 앵커노드 620 및 630 각각이 그리는 원의 반지름은 dmaxhij와 dmaxhik산출될 수 있다. 즉, 앵커느도 쌍을 구성하는 각 앵커노드를 중심으로 형성되는 원의 교차 영역을 위치가능 영역으로 도출할 수 있으며, 각 앵커노드를 중심으로 형성되는 원의 교차영역은 앵커노드의 최대전송반경에 단말로부터 각 앵커노드까지의 홉 수를 곱한 값으로 계산될 수 있다. Referring to Figure 6, the center at each anchor node, such as the maximum transmission range of the normal node included in the anchor node and the anchor node at the shortest distance to the terminal day d max, and a position 6 to the terminal position It is the crossing area of the circle being drawn. At this time, the radius of the circle drawn by each of the
또한, 전술한 단말이 추정한 각 앵커노드까지의 투사거리에 따라서 단말은 도 6의 점 P와 점 P*를 잇는 직선상에 존재하는 것으로 추정할 수 있다. 도 6에서의 투사거리는 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 산출될 수 있으며, Zij (j↔k) 및 Zik (j↔k)로 표현된다.In addition, it can be assumed that the terminal exists on a straight line connecting the point P and the point P * in Fig. 6 according to the projection distance to each anchor node estimated by the above-mentioned terminal. The projection distance in Fig. 6 can be calculated as described with reference to Fig. 5, and is represented by Z ij (j↔k) and Z ik (j↔k) .
위치가능 영역 도출단계는 전술한 투사거리 및 원의 교차 영역을 계산하여 점 P와 점 P*을 찾고, 단말이 각 앵커노드(620, 630)로부터 위치할 수 있는 최대 상대각 
The positionable area deriving step calculates the projection distance and the intersection area of the circle to find the point P and the point P * , and determines the maximum relative angle that the terminal can locate from each of the
단말은 위치가능 영역에서 단말과 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드까지의 추정거리를 산출할 수 있다. 구체적으로, 추정거리 산출단계는 위치가능 영역, 단말에서 각 앵커노드까지의 투사거리 및 투사거리와 위치가능 영역에 기초하여 산출되는 상대각 정보에 기초하여 추정거리를 산출할 수 있다. 투사거리는 전술한 바와 같이 각 앵커노드에서 단말까지의 홉 수에 홉 당 평균거리의 곱으로 결정될 수 있다. The terminal can calculate the estimated distance from the positionable area to each anchor node constituting the available anchor node pair. Specifically, the estimated distance calculating step may calculate the estimated distance based on the relative angle information calculated based on the positionable area, the projection distance from the terminal to each anchor node, the projection distance, and the positionable area. The projection distance may be determined by multiplying the number of hops from each anchor node to the terminal by the average distance per hop as described above.
예를 들어, 추정거리 산출단계는 단말과 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드까지의 거리를 산출할 수 있다. 예를 들어, 가용 앵커노드 쌍이 앵커노드 i와 앵커노드 j를 포함한다고 가정하면, 단말에서 앵커노드 j까지의 추정거리는 수학식 4를 통하여 산출될 수 있다. For example, the estimated distance calculation step may calculate the distance to each anchor node constituting the available anchor node pair. For example, assuming that the available anchor node pair includes anchor node i and anchor node j, the estimated distance from the terminal to anchor node j can be calculated by Equation (4).
dij는 앵커노드 j로부터 단말i까지의 추정거리를 의미하며, 홉 당 평균거리, 단말에서 앵커노드 j까지의 홉 수와 전술한 상대각 정보를 이용하여 산출될 수 있다. d ij denotes an estimated distance from the anchor node j to the terminal i, and can be calculated using the average distance per hop, the number of hops from the terminal to the anchor node j, and the relative angle information described above.
같은 방법으로 단말에서 앵커노드 k까지의 추정거리는 수학식 5를 통해서 산출될 수 있다.In the same way, the estimated distance from the terminal to the anchor node k can be calculated by Equation (5).
dik는 앵커노드 k로부터 단말i까지의 추정거리를 의미하며, 홉 당 평균거리, 단말에서 앵커노드 k까지의 홉 수와 전술한 상대각 정보를 이용하여 산출될 수 있다. d ik denotes the estimated distance from the anchor node k to the terminal i, and can be calculated using the average distance per hop, the number of hops from the terminal to the anchor node k, and the relative angle information described above.
추정거리 산출단계는 전술한 수학식 4 및 5를 이용하여 선별된 앵커노드 쌍 각각에 대해서 단말과 앵커노드 쌍의 추정거리를 산출한다.
The estimated distance calculating step calculates the estimated distance between the terminal and the anchor node pair for each of the selected anchor node pairs using Equations (4) and (5).
이후, 단말은 위치추정 단계에서 선별된 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드와 각 앵커노드에서 단말까지의 추정거리를 이용하여 단말의 위치를 추정한다. 예를 들어, 위치추정 단계는 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드의 위치를 중심으로 각 앵커노드에서 단말까지의 추정거리를 조합하여 단말의 위치를 추정할 수 있다. 일 예로, 각 앵커노드의 위치는 앵커노드 위치정보로부터 얻어질 수 있으며, 각 앵커노드로부터 단말까지의 추정거리는 전술한 수학식 4 및 5를 이용하여 얻어질 수 있다. 따라서, 단말은 각 앵커노드의 위치에서 단말까지의 추정거리를 이용하여 단말의 위치를 추정할 수 있다. 이때, 단말의 위치를 추정하기 위해서 Range-free 방식의 위치 추정에서 사용되는 삼변측량법이 이용될 수 있다. Then, the terminal estimates the position of the terminal by using the estimated distances from the respective anchor nodes constituting the selected anchor node pair to the terminal in each of the anchor nodes. For example, the position estimation step may estimate the position of the terminal by combining the estimated distances from the respective anchor nodes to the terminal, with the position of each anchor node constituting the available anchor node pair as a center. For example, the location of each anchor node can be obtained from the anchor node location information, and the estimated distance from each anchor node to the terminal can be obtained using Equations (4) and (5). Therefore, the terminal can estimate the position of the terminal using the estimated distance from the position of each anchor node to the terminal. In this case, a trilateration method used in the range-free position estimation can be used to estimate the position of the terminal.
전술한 본 발명을 통해서 단말은 최단경로가 우회하는 앵커노드를 효과적으로 제외할 수 있으며, 최단경로가 우회하는 환경에서도 보다 정확하게 거리를 추정, 나아가 정확한 위치추정이 가능하다. 또한, 본 발명은 종래기술과 달리 많은 수의 앵커노드가 필요 없으며, 종래기술에 비해 보다 적은 통신 오버헤드(communication overhead)를 요구하여, 효율적이고 정확한 위치추정 방법을 제공할 수 있다.
According to the present invention described above, the terminal can effectively exclude an anchor node that bypasses the shortest path, and can accurately estimate the distance even in an environment in which the shortest path is bypassed, and can accurately estimate the position. Also, unlike the prior art, the present invention does not require a large number of anchor nodes, and requires less communication overhead than the prior art, thereby providing an efficient and accurate position estimation method.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 추정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a method of estimating a position according to another embodiment of the present invention.
전술한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 추정 방법을 도 7의 흐름도를 참조하여 간략히 다시 설명한다.The position estimation method according to another embodiment of the present invention described above will be briefly described again with reference to the flowchart of FIG.
단말은 무선 네트워크 내에서 위치정보를 갖고 있는 복수의 앵커노드 중 임의의 앵커노드 두 개를 포함하는 하나 이상의 앵커노드 쌍을 생성한다(S702). 예를 들어, 4개의 앵커노드를 이용하여 6개의 앵커노드 쌍을 임의로 생성할 수 있다. 이후, 단말은 생성된 앵커노드 쌍 각각에 대해서 단말과 앵커노드 쌍의 최단경로 홉 수를 계산한다(S704). 단말과 앵커노드 쌍 각각에 대한 최단경로 홉 수는 단말과 앵커노드 쌍을 구성하는 어느 하나의 앵커노드의 최단경로 홉 수와 앵커노드 쌍을 구성하는 다른 앵커노드의 최단경로 홉 수의 합으로 산출될 수 있다. The terminal generates one or more anchor node pairs including two arbitrary anchor nodes among a plurality of anchor nodes having location information in the wireless network (S702). For example, six anchor node pairs can be arbitrarily generated using four anchor nodes. Then, the terminal calculates the shortest path hop number of the terminal and the anchor node pair for each generated anchor node pair (S704). The shortest path hop number for each of the terminal and the anchor node pair is calculated as the sum of the shortest path hop number of one anchor node constituting the terminal and the anchor node pair and the shortest path hop number of the other anchor node constituting the anchor node pair .
단말은 산출된 최단경로 홉 수 및 앵커노드 쌍의 위치정보에 기초하여 홉 당 평균거리를 계산하고, 홉 당 평균거리를 이용하여 복수의 앵커노드 쌍 각각에 대한 우회여부를 판단할 수 있다(S706). 예를 들어, 단말은 홉 당 평균거리가 미리 설정된 임계값 이하인 경우에, 앵커노드 쌍은 우회하는 것을 판단할 수 있다. 또한, 우회여부 판단단계는 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드의 위치정보에 기초하여 각 앵커노드 사이의 거리를 산출하고, 각 앵커노드 사이의 거리를 최단경로 홉 수로 나누어 홉 당 평균거리를 계산할 수 있다. 만약, 임의의 앵커노드 쌍에 대한 우회여부를 판단한 결과 홉 당 평균거리가 임계값 이하로 판단되면 해당 앵커노드 쌍은 우회하는 것으로 판단할 수 있다(S708에서 YES). 이 경우, 단말은 해당 앵커노드 쌍이 아닌 다른 앵커노드 쌍을 생성하여, 홉 수를 산출하여 우회여부 판단을 반복하여 수행할 수 있다. The terminal calculates the average distance per hop based on the calculated shortest path hop number and the location information of the anchor node pair and determines whether to detour each of the plurality of anchor node pairs using the average distance per hop (S706 ). For example, if the average distance per hop is less than or equal to a predetermined threshold value, the terminal can determine that the anchor node pair is detouring. In the step of determining the bypass, the distance between each anchor node is calculated based on the position information of each anchor node constituting the anchor node pair, and the average distance per hop is calculated by dividing the distance between each anchor node by the number of the shortest path hops . If it is determined that the average distance per hop is less than the threshold value, it is determined that the corresponding anchor node pair is bypassed (YES in S708). In this case, the terminal generates another anchor node pair other than the corresponding anchor node pair, calculates the number of hops, and repeats the determination of the detour.
만약, 임의의 앵커노드 쌍에 대한 우회여부를 판단한 결과 해당 앵커노드 쌍의 홉 당 평균거리가 임계값을 초과하면 우회하지 않는다고 판단한다(S708에서 NO).If it is determined that the anchor node pair is bypassed, it is determined that the average distance per hop of the anchor node pair does not detour (NO in step S708).
단말은 우회하지 않는 것으로 판단된 앵커노드 쌍을 가용 앵커노드 쌍으로 선별할 수 있다(S710). 만약, 가용 앵커노드 쌍 또는 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 앵커노드의 총 개수가 기준 개수 미만인 경우에 단말은 추가적으로 가용 앵커노드 쌍을 선별할 수 있다(S712). 전술한 바와 같이 가용 앵커노드 쌍은 홉 당 평균거리가 임계값 이하로 판단된 앵커노드 쌍 중에서 홉 당 평균거리가 큰 순서로 일정 개수의 앵커노드 쌍을 더 선별할 수 있다. The terminal can select an anchor node pair determined not to be detoured to be an available anchor node pair (S710). If the total number of anchor nodes constituting the available anchor node pair or the available anchor node pair is less than the reference number, the terminal can further select an available anchor node pair (S712). As described above, the available anchor node pairs can further select a certain number of anchor node pairs in descending order of the average distance per hop among the anchor node pairs whose average distance per hop is determined to be less than the threshold value.
단말은 선별된 가용 앵커노드 쌍을 이용하여 위치가능 영역을 도출할 수 있다(S714). 즉, 단말은 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드를 기준으로 형성되는 각 원의 교차 영역을 위치가능 영역으로 도출하되, 각 원의 반지름은 각 앵커노드에서 단말까지의 홉 수에 각 앵커노드의 최대 전송 반경을 곱한 값으로 산출할 수 있다.The terminal can derive the positionable area using the selected available anchor node pair (S714). That is, the UE derives an intersection area of each circle formed based on each anchor node constituting an available anchor node pair as a positionable area, and the radius of each circle is determined by the number of hops from each anchor node to the terminal, By the maximum transmission radius of the antenna.
이후, 단말은 위치가능 영역에서 단말과 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드까지의 추정거리를 산출할 수 있다(S716). 구체적으로, 추정거리 산출단계는 위치가능 영역, 단말에서 각 앵커노드까지의 투사거리 및 투사거리와 위치가능 영역에 기초하여 산출되는 상대각 정보에 기초하여 추정거리를 산출할 수 있다. 투사거리는 전술한 바와 같이 각 앵커노드에서 단말까지의 홉 수에 홉 당 평균거리의 곱으로 결정될 수 있다. 추정거리 산출은 전술한 수학식 4 및 5를 이용하여 수행될 수 있다. Then, the terminal can calculate an estimated distance to each of the anchor nodes constituting the available anchor node pair in the positionable area (S716). Specifically, the estimated distance calculating step may calculate the estimated distance based on the relative angle information calculated based on the positionable area, the projection distance from the terminal to each anchor node, the projection distance, and the positionable area. The projection distance may be determined by multiplying the number of hops from each anchor node to the terminal by the average distance per hop as described above. Estimation distance calculation can be performed using Equations (4) and (5) described above.
단말은 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드의 위치정보와 추정 거리 산출단계에서 산출된 추정거리를 이용하여 단말의 위치를 추정할 수 있다(S718). 단말의 위치는 Range-free 방식의 측위 방법에서 사용되는 삼변측량법이 이용될 수 있다. The terminal can estimate the position of the terminal using the position information of each anchor node constituting the available anchor node pair and the estimated distance calculated in the estimated distance calculating step S718. The position of the terminal can be used by a trilateration method used in a range-free positioning method.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 추정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a method of estimating a position according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 또 다른 실시예는 도 7과 달리 앵커노드가 기준개수 미만인지에 대한 판단을 각 앵커노드에 대한 추정거리 산출단계 이후에 수행할 수도 있다.In yet another embodiment of the present invention, unlike FIG. 7, a determination as to whether an anchor node is less than a reference number may be performed after an estimated distance calculation step for each anchor node.
도 8을 참조하면, 단말은 무선 네트워크 내에서 위치정보를 갖고 있는 복수의 앵커노드 중 임의의 앵커노드 두 개를 포함하는 하나 이상의 앵커노드 쌍을 생성한다(S802). 예를 들어, 4개의 앵커노드를 이용하여 6개의 앵커노드 쌍을 임의로 생성할 수 있다. 이후, 단말은 생성된 앵커노드 쌍 각각에 대해서 단말과 앵커노드 쌍의 최단경로 홉 수를 계산한다(S804). 단말과 앵커노드 쌍 각각에 대한 최단경로 홉 수는 단말과 앵커노드 쌍을 구성하는 어느 하나의 앵커노드의 최단경로 홉 수와 앵커노드 쌍을 구성하는 다른 앵커노드의 최단경로 홉 수의 합으로 산출될 수 있다. Referring to FIG. 8, in step S802, the terminal generates one or more anchor node pairs including two arbitrary anchor nodes among a plurality of anchor nodes having location information in the wireless network. For example, six anchor node pairs can be arbitrarily generated using four anchor nodes. Then, the terminal calculates the shortest path hop number of the terminal and the anchor node pair for each generated anchor node pair (S804). The shortest path hop number for each of the terminal and the anchor node pair is calculated as the sum of the shortest path hop number of one anchor node constituting the terminal and the anchor node pair and the shortest path hop number of the other anchor node constituting the anchor node pair .
단말은 산출된 최단경로 홉 수 및 앵커노드 쌍의 위치정보에 기초하여 홉 당 평균거리를 계산하고, 홉 당 평균거리를 이용하여 복수의 앵커노드 쌍 각각에 대한 우회여부를 판단할 수 있다(S806). 예를 들어, 단말은 홉 당 평균거리가 미리 설정된 임계값 이하인 경우에, 앵커노드 쌍은 우회하는 것을 판단할 수 있다. 또한, 우회여부 판단단계는 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드의 위치정보에 기초하여 각 앵커노드 사이의 거리를 산출하고, 각 앵커노드 사이의 거리를 최단경로 홉 수로 나누어 홉 당 평균거리를 계산할 수 있다. 만약, 임의의 앵커노드 쌍에 대한 우회여부를 판단한 결과 홉 당 평균거리가 임계값 이하로 판단되면 해당 앵커노드 쌍은 우회하는 것으로 판단할 수 있다(S808에서 YES). 이 경우, 단말은 해당 앵커노드 쌍이 아닌 다른 앵커노드 쌍을 생성하여, 홉 수를 산출하여 우회여부 판단을 반복하여 수행할 수 있다. The terminal calculates the average distance per hop based on the calculated shortest path hop number and the location information of the anchor node pair and can determine whether to detour each of the plurality of anchor node pairs using the average distance per hop (S806 ). For example, if the average distance per hop is less than or equal to a predetermined threshold value, the terminal can determine that the anchor node pair is detouring. In the step of determining the bypass, the distance between each anchor node is calculated based on the position information of each anchor node constituting the anchor node pair, and the average distance per hop is calculated by dividing the distance between each anchor node by the number of the shortest path hops . If it is determined that the average distance per hop is less than the threshold value, it is determined that the corresponding anchor node pair is bypassed (YES in S808). In this case, the terminal generates another anchor node pair other than the corresponding anchor node pair, calculates the number of hops, and repeats the determination of the detour.
만약, 임의의 앵커노드 쌍에 대한 우회여부를 판단한 결과 해당 앵커노드 쌍의 홉 당 평균거리가 임계값을 초과하면 우회하지 않는다고 판단한다(S808에서 NO).If it is determined that the anchor node pair is bypassed, it is determined that the average distance per hop of the corresponding anchor node pair does not detour (NO in step S808).
단말은 우회하지 않는 것으로 판단된 앵커노드 쌍을 이용하여 단말의 위치가능 영역을 도출할 수 있다(S810). 즉, 단말은 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드를 기준으로 형성되는 각 원의 교차 영역을 위치가능 영역으로 도출하되, 각 원의 반지름은 각 앵커노드에서 단말까지의 홉 수에 각 앵커노드의 최대 전송 반경을 곱한 값으로 산출할 수 있다.The terminal can derive the positionable area of the terminal using the anchor node pair determined not to bypass (S810). That is, the UE derives an intersection area of each circle formed based on each anchor node constituting an anchor node pair as a positionable area, and the radius of each circle is calculated by multiplying the number of hops from each anchor node to the terminal by the number of each anchor node It can be calculated as a value multiplied by the maximum transmission radius.
단말은 해당 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드에서 단말까지의 추정거리를 산출한다(S812). 구체적으로, 추정거리 산출은 위치가능 영역, 단말에서 각 앵커노드까지의 투사거리 및 투사거리와 위치가능 영역에 기초하여 산출되는 상대각 정보에 기초하여 추정거리를 산출할 수 있다. 투사거리는 전술한 바와 같이 각 앵커노드에서 단말까지의 홉 수에 홉 당 평균거리의 곱으로 결정될 수 있다. 추정거리 산출은 전술한 수학식 4 및 5를 이용하여 수행될 수 있다. The terminal calculates an estimated distance from each anchor node constituting the anchor node pair to the terminal (S812). More specifically, the estimated distance calculation can calculate the estimated distance based on the positional area, the projection distance from the terminal to each anchor node, and the relative angle information calculated based on the projection distance and the positionable area. The projection distance may be determined by multiplying the number of hops from each anchor node to the terminal by the average distance per hop as described above. Estimation distance calculation can be performed using Equations (4) and (5) described above.
이후, 단말은 추정거리 산출에 사용된 앵커노드의 개수가 기준 개수 미만인지를 판단할 수 있다(S814). 만약, 추정거리 산출에 사용된 앵커노드의 개수가 기준 개수 미만으로 판단되면(S814에서 YES), 우회하지 않는 다른 앵커노드 쌍을 선택할 수 있는지를 판단한다(S816). 만약, 우회하지 않는 다른 앵커노드 쌍을 선택할 수 있는 경우에 해당 앵커노드 쌍을 선택하여 S804 내지 S814의 과정을 반복한다. 만약, 우회하지 않는 다른 앵커노드 쌍을 선택할 수 없는 경우에 우회하는 것으로 판단된 앵커노드 쌍 중 우회도가 가장 작은 앵커노드 쌍을 선택한다(S818). 우회도가 가장 작은 앵커노드 쌍을 선택하는 과정은 홉 당 평균거리가 임계값 미만인 경우에서 가장 큰 값을 갖는 순서로 선택될 수 있다. 이 경우에 홉 당 평균거리가 클수록 우회도가 낮기 때문이다. Thereafter, the terminal can determine whether the number of anchor nodes used for calculating the estimated distance is less than the reference number (S814). If it is determined that the number of anchor nodes used for calculating the estimated distance is less than the reference number (YES in S814), it is determined whether another anchor node pair that can not be detoured can be selected (S816). If another anchor node pair not to be detoured can be selected, the corresponding anchor node pair is selected and the processes of S804 to S814 are repeated. If another anchor node pair that is not detoured can not be selected, the anchor node pair having the lowest detour is selected from among the anchor node pairs determined to be detour (S818). The process of selecting the anchor node pair having the lowest roundabout degree may be selected in the order of the largest value in the case where the average distance per hop is less than the threshold value. In this case, the larger the average distance per hop, the lower the degree of bypass.
이후, 단말은 새롭게 선택된 앵커노드 쌍을 이용하여 S810 내지 S814 과정을 반복하여 수행한다. 단말은 앵커노드의 수가 기준개수 이상이면, 삼변측량법 등을 이용하여 단말의 위치를 추정한다(S820).
Thereafter, the terminal repeats steps S810 to S814 using the newly selected anchor node pair. If the number of anchor nodes is equal to or greater than the reference number, the terminal estimates the position of the terminal using a trilateration method or the like (S820).
이하에서는 전술한 본 발명의 위치 추정 방법이 모두 수행될 수 있는 단말에 대한 구성을 도면을 참조하여 다시 한 번 설명한다.Hereinafter, a configuration of a terminal capable of performing all of the above-described position estimation methods of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치 추정 동작을 수행하는 단말의 구성을 도시한 도면이다.9 is a diagram illustrating a configuration of a terminal for performing a position estimation operation according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 위치를 추정하는 단말은 무선 네트워크 내에서 위치정보를 갖고 있는 복수의 앵커노드 중 임의의 앵커노드 두 개를 포함하는 하나 이상의 앵커노드 쌍을 생성하고, 복수의 앵커노드 쌍 각각에 대해서 단말과의 최단경로 홉 수를 산출하는 홉 수 산출부(910)와 최단경로 홉 수 및 앵커노드 쌍의 위치정보에 기초하여 홉 당 평균거리를 계산하고, 홉 당 평균거리를 이용하여 복수의 앵커노드 쌍 각각에 대한 우회여부를 판단하는 우회여부 판단부(920)와 우회여부 판단결과에 기초하여 복수의 앵커노드 쌍 중 하나 이상의 가용 앵커노드 쌍을 선별하는 선별부(930)와 선별된 가용 앵커노드 쌍 각각의 홉 당 평균거리 및 최단경로 홉 수에 기초하여 단말의 위치가능 영역을 도출하는 위치가능 영역 도출부(940)와 위치가능 영역에서 단말과 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드까지의 추정거리를 산출하는 추정거리 산출부(950) 및 추정거리 및 가용 앵커노드 쌍의 각 앵커노드 위치 정보에 기초하여 최종위치를 추정하는 위치 추정부(960)를 포함할 수 있다. A terminal estimating a location according to another exemplary embodiment of the present invention generates one or more anchor node pairs including two arbitrary anchor nodes among a plurality of anchor nodes having location information in a wireless network, For each node pair, the average distance per hop is calculated based on the hop
도 9를 참조하면, 본 발명의 단말은 무선 네트워크 내에서 위치정보를 갖고 있는 복수의 앵커노드 중 임의의 앵커노드 두 개를 포함하는 하나 이상의 앵커노드 쌍을 생성하고, 복수의 앵커노드 쌍 각각에 대해서 단말과의 최단경로 홉 수를 산출하는 홉 수 산출부(910)를 포함할 수 있다. 홉 수 산출부(910)는 단말과 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드까지 최단거리 홉 수를 더한 값을 단말과 앵커노드 쌍 간의 홉 수로 산출할 수 있다. Referring to FIG. 9, the terminal of the present invention generates one or more anchor node pairs including two arbitrary anchor nodes among a plurality of anchor nodes having location information in the wireless network, And a number-of-
단말은 최단경로 홉 수 및 앵커노드 쌍의 위치정보에 기초하여 홉 당 평균거리를 계산하고, 홉 당 평균거리를 이용하여 복수의 앵커노드 쌍 각각에 대한 우회여부를 판단하는 우회여부 판단부(920)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 우회여부 판단부(920)는 홉 당 평균거리가 미리 설정된 임계값 이하인 경우에, 앵커노드 쌍은 우회하는 것을 판단할 수 있다. 또한, 우회여부 판단부(920)는 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드의 위치정보에 기초하여 각 앵커노드 사이의 거리를 산출하고, 각 앵커노드 사이의 거리를 최단경로 홉 수로 나누어 홉 당 평균거리를 계산할 수 있다. The terminal calculates a mean distance per hop based on the shortest path hop number and the location information of the anchor node pair, and determines whether or not to detour each of the plurality of anchor node pairs using the average distance per hop ). For example, the
단말은 우회여부 판단결과에 기초하여 복수의 앵커노드 쌍 중 하나 이상의 가용 앵커노드 쌍을 선별하는 선별부(930)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 선별부(930)는 복수의 앵커노드 쌍 중 우회하는 것으로 판단되는 앵커노드 쌍을 제외한 나머지 앵커노드 쌍을 가용 앵커노드 쌍으로 선별할 수 있다. 또한, 선별부(930)는 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 앵커노드가 기준 개수 미만인 경우에, 우회하는 것으로 판단되는 앵커노드 쌍 중 홉 당 평균거리가 큰 순서로 가용 앵커노드 쌍을 더 선별할 수 있다. 또한, 선별부(930)는 하나 이상의 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 앵커노드의 수가 3개 이상이 되도록 선별할 수도 있다.The terminal may include a
단말은 선별된 가용 앵커노드 쌍 각각의 홉 당 평균거리 및 최단경로 홉 수에 기초하여 단말의 위치가능 영역을 도출하는 위치가능 영역 도출부(940)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 위치가능 영역 도출부(940)는 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드를 기준으로 형성되는 각 원의 교차 영역을 상기 위치가능 영역으로 도출하되, 각 원의 반지름은 각 앵커노드에서 단말까지의 홉 수에 각 앵커노드의 최대 전송 반경을 곱한 값으로 산출할 수 있다.The UE may include a positionable
단말은 위치가능 영역에서 단말과 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드까지의 추정거리를 산출하는 추정거리 산출부(950)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 추정거리 산출부(950)는 위치가능 영역, 단말에서 각 앵커노드까지의 투사거리 및 투사거리와 위치가능 영역에 기초하여 산출되는 상대각 정보에 기초하여 추정거리를 산출하되, 투사거리는 각 앵커노드에서 단말까지의 홉 수에 홉 당 평균거리의 곱으로 결정할 수 있다.The terminal may include an estimated
또한, 단말은 추정거리 및 가용 앵커노드 쌍의 각 앵커노드 위치 정보에 기초하여 최종위치를 추정하는 위치 추정부(960)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 위치 추정부(960)는 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드의 위치를 중심으로 각 앵커노드에서 단말까지의 추정거리를 조합하여 단말의 위치를 추정할 수 있다.In addition, the terminal may include a
이 외에도 본 발명의 단말은 도 3 내지 도 8을 참조하여 설명한 위치 추정 방법을 모두 수행할 수 있다.
In addition, the terminal of the present invention can perform all of the position estimation methods described with reference to FIGS.
이와 같이 본 발명은 실내와 같은 환경에서 위치추정에 대한 신뢰성을 향상시키기 위한 위치추정 방법 및 장치를 제공한다.As described above, the present invention provides a position estimation method and apparatus for improving reliability in position estimation in an indoor environment.
또한, 본 발명은 임의의 앵커노드 쌍과 단말의 최단거리 우회여부를 검토하여 선택된 앵커노드 쌍을 이용하여 위치를 추정함으로써, 위치추정에 대한 신뢰성이 향상된 위치추정 방법 및 장치를 제공하는 효과가 있다. The present invention also provides an apparatus and method for estimating position reliability by estimating a position of an arbitrary anchor node pair and a terminal using a selected anchor node pair by examining whether the shortest distance is circumvented .
또한, 본 발명은 단말과 앵커노드 간의 우회여부를 판단하여 특정 앵커노드 만을 선택함으로써, 거리 추정 시 단말과 최단 경로의 우회도가 낮은 앵커노드를 중심으로 거리를 추정하게 되어서 정확한 위치 추정 방법 및 장치를 제공하는 효과가 있다.
In addition, the present invention estimates the distance between the terminal and the anchor node having the low degree of detour of the shortest path in the distance estimation by judging whether or not the terminal and the anchor node are detoured and selecting only a specific anchor node, .
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.
Claims (11)
무선 네트워크 내에서 위치정보를 갖고 있는 복수의 앵커노드 중 임의의 앵커노드 두 개를 포함하는 하나 이상의 앵커노드 쌍을 생성하고, 상기 복수의 앵커노드 쌍 각각에 대해서 상기 단말과의 최단경로 홉 수를 산출하는 홉 수 산출단계;
상기 최단경로 홉 수 및 상기 앵커노드 쌍의 위치정보에 기초하여 홉 당 평균거리를 계산하고, 상기 홉 당 평균거리를 이용하여 상기 복수의 앵커노드 쌍 각각에 대한 우회여부를 판단하는 우회여부 판단단계;
상기 우회여부 판단결과에 기초하여 상기 복수의 앵커노드 쌍 중 하나 이상의 가용 앵커노드 쌍을 선별하는 선별단계;
선별된 상기 가용 앵커노드 쌍 각각의 상기 홉 당 평균거리 및 상기 최단경로 홉 수에 기초하여 상기 단말의 위치가능 영역을 도출하는 위치가능 영역 도출단계;
상기 위치가능 영역에서 상기 단말과 상기 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드까지의 추정거리를 산출하는 추정거리 산출단계; 및
상기 추정거리 및 상기 가용 앵커노드 쌍의 각 앵커노드 위치 정보에 기초하여 최종위치를 추정하는 위치추정 단계를 포함하는 방법.A method for estimating a position of a terminal,
The method comprising: generating at least one anchor node pair including two arbitrary anchor nodes among a plurality of anchor nodes having positional information in a wireless network, calculating a shortest path hop count with the terminal for each of the plurality of anchor node pairs, Calculating a number of hops;
Determining whether or not to detour each of the plurality of anchor node pairs using the average distance per hop based on the number of the shortest path hops and the position information of the anchor node pair, ;
Selecting one or more available anchor node pairs of the plurality of anchor node pairs based on the result of the detour determination;
Deriving a locatable region of the terminal based on the average distance per hop and the number of shortest route hops of each of the selected available anchor node pairs;
An estimated distance calculating step of calculating an estimated distance from the terminal to each anchor node constituting the available anchor node pair in the positionable area; And
Estimating a final position based on the estimated distance and each anchor node position information of the available anchor node pair.
상기 홉 수 산출단계는,
상기 복수의 앵커노드 각각에 대해서, 상기 단말에서 상기 복수의 앵커노드를 구성하는 상기 임의의 각 앵커노드까지에 대한 홉 수의 합으로 상기 최단경로 홉 수를 산출하는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1,
The number-of-
Wherein the shortest path hop count is calculated as the sum of the number of hops for each of the plurality of anchor nodes to the arbitrary anchor nodes constituting the plurality of anchor nodes in the terminal.
상기 우회여부 판단단계는,
상기 홉 당 평균거리가 미리 설정된 임계값 이하인 경우에, 상기 앵커노드 쌍은 우회하는 것을 판단하는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1,
The detour determination step may include:
And if the average distance per hop is less than or equal to a preset threshold value, determining that the anchor node pair is bypassed.
상기 우회여부 판단단계는,
상기 앵커노드 쌍을 구성하는 상기 각 앵커노드의 위치정보에 기초하여 상기 각 앵커노드 사이의 거리를 산출하고, 상기 각 앵커노드 사이의 거리를 상기 최단경로 홉 수로 나누어 상기 홉 당 평균거리를 계산하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 3,
The detour determination step may include:
Calculating a distance between each of the anchor nodes based on the position information of each of the anchor nodes constituting the anchor node pair and dividing the distance between the anchor nodes by the number of the shortest path hops to calculate an average distance per hop ≪ / RTI >
상기 선별단계는,
상기 복수의 앵커노드 쌍 중 우회하는 것으로 판단되는 앵커노드 쌍을 제외한 나머지 앵커노드 쌍을 상기 가용 앵커노드 쌍으로 선별하는 것을 특징으로 하는 방법. The method according to claim 1,
In the selecting step,
Wherein the remaining anchor node pairs other than the anchor node pairs determined to be detouring among the plurality of anchor node pairs are selected by the available anchor node pairs.
상기 선별단계는,
상기 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 앵커노드가 기준 개수 미만인 경우에, 우회하는 것으로 판단되는 앵커노드 쌍 중 상기 홉 당 평균거리가 큰 순서로 상기 가용 앵커노드 쌍을 더 선별하는 것을 특징으로 하는 방법.6. The method of claim 5,
In the selecting step,
Wherein the available anchor node pairs are further selected in descending order of the average distance per hop among the anchor node pairs determined to be bypassed when the number of anchor nodes constituting the available anchor node pair is less than the reference number.
상기 선별단계는,
상기 하나 이상의 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 앵커노드의 수가 3개 이상이 되도록 선별하는 것을 특징으로 하는 방법. The method according to claim 1,
In the selecting step,
Wherein the number of anchor nodes constituting the one or more usable anchor node pairs is three or more.
상기 위치가능 영역 도출단계는,
상기 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드를 기준으로 형성되는 각 원의 교차 영역을 상기 위치가능 영역으로 도출하되,
상기 각 원의 반지름은 상기 각 앵커노드에서 상기 단말까지의 홉 수에 상기 각 앵커노드의 최대 전송 반경을 곱한 값으로 산출되는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1,
Wherein the locatable area deriving step comprises:
Deriving an intersection area of each circle formed based on each anchor node constituting the usable anchor node pair as the positionable area,
Wherein the radius of each circle is calculated by multiplying the number of hops from each anchor node to the terminal by a maximum transmission radius of each anchor node.
상기 추정거리 산출단계는,
상기 위치가능 영역, 상기 단말에서 상기 각 앵커노드까지의 투사거리 및 상기 투사거리와 상기 위치가능 영역에 기초하여 산출되는 상대각 정보에 기초하여 상기 추정거리를 산출하되,
상기 투사거리는 상기 각 앵커노드에서 상기 단말까지의 홉 수에 상기 홉 당 평균거리의 곱으로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법. The method according to claim 1,
Wherein the estimated distance calculating step includes:
Calculating the estimated distance based on the positionable area, the projection distance from the terminal to each of the anchor nodes, and the relative angle information calculated based on the projection distance and the positionable area,
Wherein the projection distance is determined as a product of the number of hops from each anchor node to the terminal multiplied by the average distance per hop.
상기 위치추정 단계는,
상기 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 상기 각 앵커노드의 위치를 중심으로 상기 각 앵커노드에서 상기 단말까지의 추정거리를 조합하여 상기 단말의 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는 방법. The method according to claim 1,
Wherein the position estimating step comprises:
Wherein the position of the terminal is estimated by combining estimated distances from the anchor nodes to the terminal centering on the positions of the anchor nodes constituting the available anchor node pair.
무선 네트워크 내에서 위치정보를 갖고 있는 복수의 앵커노드 중 임의의 앵커노드 두 개를 포함하는 하나 이상의 앵커노드 쌍을 생성하고, 상기 복수의 앵커노드 쌍 각각에 대해서 상기 단말과의 최단경로 홉 수를 산출하는 홉 수 산출부;
상기 최단경로 홉 수 및 상기 앵커노드 쌍의 위치정보에 기초하여 홉 당 평균거리를 계산하고, 상기 홉 당 평균거리를 이용하여 상기 복수의 앵커노드 쌍 각각에 대한 우회여부를 판단하는 우회여부 판단부;
상기 우회여부 판단결과에 기초하여 상기 복수의 앵커노드 쌍 중 하나 이상의 가용 앵커노드 쌍을 선별하는 선별부;
선별된 상기 가용 앵커노드 쌍 각각의 상기 홉 당 평균거리 및 상기 최단경로 홉 수에 기초하여 상기 단말의 위치가능 영역을 도출하는 위치가능 영역 도출부;
상기 위치가능 영역에서 상기 단말과 상기 가용 앵커노드 쌍을 구성하는 각 앵커노드까지의 추정거리를 산출하는 추정거리 산출부; 및
상기 추정거리 및 상기 가용 앵커노드 쌍의 각 앵커노드 위치 정보에 기초하여 최종위치를 추정하는 위치 추정부를 포함하는 단말.In a terminal for estimating a position,
The method comprising: generating at least one anchor node pair including two arbitrary anchor nodes among a plurality of anchor nodes having positional information in a wireless network, calculating a shortest path hop count with the terminal for each of the plurality of anchor node pairs, Calculating a number of hops;
And determining whether the anchor node pair is detoured using the average distance per hop based on the number of the shortest path hops and the position information of the anchor node pair, ;
A selection unit for selecting one or more usable anchor node pairs among the plurality of anchor node pairs based on the result of the detour determination;
A positionable area deriving unit for deriving a positionable area of the terminal based on the average distance per hop and the number of shortest path hops of each of the selected available anchor node pairs;
An estimated distance calculating unit for calculating an estimated distance from the terminal to each of the anchor nodes constituting the available anchor node pair in the positionable area; And
And estimating a final position based on the estimated distance and each anchor node position information of the available anchor node pair.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140107554A KR101591423B1 (en) | 2014-08-19 | 2014-08-19 | Methods for estimating location and Apparatuses thereof |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009047487A (en) | 2007-08-16 | 2009-03-05 | Oki Electric Ind Co Ltd | Position estimation method, position estimation system, and radio terminal |
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2014
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 이상우외1. 한국통신학회논문지. '13-01, Vol.38C, No.1, pp.33-42. |
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