KR101627579B1 - Method for acquisition of node location and time synchronization by time difference of arrival, and apparatus therefor - Google Patents
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Abstract
도달 시간 차이 기반의 위치 및 시간 동기 획득 방법과 그 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 코디네이터 노드, 복수의 레퍼런스 노드들, 복수의 노드들을 포함하는 시스템에서 상기 복수의 노드들 각각에서의 위치 및 시간 동기 획득 방법에 있어서, 제1 프레임에서, 상기 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 제1 메시지 - 상기 제1 메시지는 상기 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보를 포함함 - 를 수신하고, 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각으로부터 일정 순서대로 브로드캐스팅된 제2 메시지 - 상기 제2 메시지는 해당 레퍼런스 노드의 위치 좌표 정보를 포함함 - 를 수신하는 단계; 상기 제1 프레임에서, 상기 제1 메시지의 수신 시간과 복수의 상기 제2 메시지의 수신 시간을 이용하여 수신 시간들 간의 차이를 계산하는 단계; 및 상기 제1 프레임에서 상기 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보, 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각의 위치 좌표 정보, 및 상기 계산된 상기 수신 시간들 간의 차이를 이용하여 자신의 위치를 획득하는 단계를 포함한다.A position and time synchronization acquisition method based on arrival time difference and an apparatus therefor are disclosed. In a position and time synchronization acquisition method in each of the plurality of nodes in a system including a coordinator node, a plurality of reference nodes, and a plurality of nodes according to an embodiment of the present invention, in a first frame, Wherein the first message comprises position coordinate information of the coordinator node, a second message broadcast in a predetermined order from each of the plurality of reference nodes, Receiving position coordinate information of the reference node; Calculating a difference between reception times using the reception time of the first message and the reception time of the plurality of the second messages in the first frame; And acquiring its position using the difference between the position coordinate information of the coordinator node, the position coordinate information of each of the plurality of reference nodes, and the calculated reception times in the first frame.
Description
본 발명은 위치와 시간 동기 획득에 대한 것으로, 상세하게는 전파 지연이 큰 무선 네트워크 환경에서 브로드캐스팅을 기반으로 하여 GPS(global positioning system)없이 네트워크에 가입된 노드의 시간 동기화와 위치 인식(또는 획득)을 동시에 진행하고, 각 노드들의 위치 정보를 주변 노드들과 공유 하는데 걸리는 시간을 줄일 수 있는 도달 시간 차이 기반의 위치 및 시간 동기 획득 방법과 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to position and time synchronization acquisition, and more particularly, to time synchronization and location recognition (or acquisition) of nodes joined to a network without a global positioning system (GPS) based on broadcasting in a wireless network environment with a large propagation delay. The present invention also relates to a position and time synchronization acquisition method and apparatus using the arrival time difference based on the time difference acquisition method.
본 발명은 미래창조과학부,교육부 및 정보통신산업진흥원,한국연구재단의 대학 IT 연구센터 육성지원사업,중견연구자지원사업 (도약-도전)의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: S-2013-A0488-00001,S-2013-A0403-00088 과제명: 국방 IT 전술통신 기술 연구,항공우주노드 통신 중계를 활용한 측위/통신 융합 기술].The present invention has been derived from research carried out as part of the Future Creation Science Department, Ministry of Education and Information Technology Industry Promotion Agency, the Korea Research Foundation's Center for Supporting the IT Research Center, and the Senior Researcher Support Project [assignment number: S-2013-A0488-00001, S-2013-A0403-00088 Project Title: Defense IT Tactical Communication Technology Research, Positioning / Communication Convergence Technology Using Aerospace Node Communication Relay].
종래의 공중 전술 네트워크는 공대공 또는 공대지 작전에 사용되고 전파 지연이 크다는 특징이 있다. 모든 노드는 시간 분할 다중 접속(TDMA) 기반의 브로드캐스팅을 사용하여 데이터를 공유한다.Conventional aerial tactical networks are used in air-to-air or air-to-ground operations and are characterized by high propagation delay. All nodes share data using time division multiple access (TDMA) based broadcasting.
공중 전술 네트워크에서는 긴 전파 지연으로 인해 시간 동기화 및 위치 인식에 많은 시간이 필요하고, 이러한 시간의 낭비로 인해 네트워크의 채널 이용률이 크게 저하될 수 있다.
In a public tactical network, a long time delay is required for time synchronization and location recognition due to a long propagation delay, and the channel utilization of the network may be greatly lowered due to the waste of time.
시간 동기를 위한 종래 일 실시예 기술인 한국등록특허공보 제10- 1033528호는 공중 전술 네트워크와 유사하게 통신의 전파 지연 시간이 긴 수중 음향 통신 환경에서 적용되는 기술이다. 상기 선행기술은 각 노드에 마스터가 타임 슬롯을 할당하기 위하여 RTT(Round Trip Time) 정보를 확인하며, 클러스터 내의 전체적인 지연시간을 줄이고자 하는 기술이다. 상기 선행기술에 따르면, 마스터로부터 신호를 수신한 노드들이 주변 노드와 상관 없이 자신의 존재를 알리는 메시지를 마스터로 전송하고, 마스터와 통신하는 각 노드는 마스터로부터 신호를 수신한 즉시 응답 신호를 보내어 마스터에서 RTT를 계산할 수 있도록 하며, 마스터는 RTT/K(슬롯의 크기) 정보를 담은 비콘 신호를 전송하고, 각 노드는 비콘을 수신한 도달 시간(TOA: Time Of Arrival)에 따라 자신의 순서를 알게 되며, 각 노드가 자신의 전파 지연 시간만큼 먼저 데이터를 전송함으로써 자신에게 할당된 슬롯 시간 내에 통신을 완료하는 기술이다. 상기 선행기술은 전파 지연 시간이 긴 통신 환경에서 지연시간을 줄이고자 하는 기본적인 목적은 유사하다. 하지만, 해당 기술은 인접한 노드로부터의 메시지는 고려하지 않고 있으며, 마스터로부터 유사한 거리만큼 떨어진 노드들로부터 응답 메시지가 전송될 때에는 마스터 측에서 신호 간섭으로 인하여 정확한 RTT를 계산할 수 없는 문제점이 있다.
Korean Patent Registration No. 10- 1033528, which is a prior art technique for time synchronization, is a technology applied in an underwater acoustic communication environment similar to a public tactical network and having a long propagation delay of communication. The prior art is a technique in which a master confirms Round Trip Time (RTT) information to allocate a time slot to each node and reduces the overall delay time in the cluster. According to the prior art, nodes receiving a signal from the master send a message to the master informing them of their existence regardless of the surrounding node, and each node communicating with the master sends a response signal immediately after receiving the signal from the master, And the master transmits a beacon signal containing the RTT / K (slot size) information, and each node learns its order according to the time of arrival (TOA) And each node transmits data as much as its own propagation delay time, thereby completing the communication within the slot time allocated to the node. The prior art has a similar basic purpose of reducing delay time in a communication environment having a long propagation delay time. However, this technique does not consider messages from neighboring nodes, and when a response message is transmitted from nodes located at a similar distance from the master, there is a problem that the master can not calculate an accurate RTT due to signal interference.
한편, 위치 인식을 위한 종래 일 실시예 기술인 한국등록특허공보 제10- 0701351호는 무선 센서 네트워크에서 센서들의 위치를 인식하는 기술이다. 상기 선행기술은 무선 환경에서 센서 간 송수신을 통하여 위치를 인식 할 때, 다중 경로의 발생과 가시거리의 미확보로 인해 발생하는 위치측정의 오차를 최대한 줄이기 위한 것으로, 레퍼런스 노드로부터 수신한 수신신호의 세기 및 시간지연 중 적어도 어느 하나를 이용하여 센서와 레퍼런스 노드와의 거리를 계산하고, 계산된 거리와 레퍼런스 노드의 위치정보를 이용하여 센서의 위치를 측정하는 기술이다. 상기 선행기술은 센서와 레퍼런스 노드와의 거리를 TOA 방식을 이용하여 계산한다는 점에서 일부 유사하다. 하지만, 상기 선행기술은 노드의 위치 인식과 시간 동기화를 한 프레임에서 동시에 진행할 수 없고, 다른 노드들의 위치를 공유할 수 없다는 문제점이 있다.
Meanwhile, Korean Patent Registration No. 10-0701351, which is a conventional technique for position recognition, is a technology for recognizing the position of sensors in a wireless sensor network. The prior art is to minimize the error in the position measurement caused by the generation of the multipath and the uncertainty of the visible distance when recognizing the position through the transmission / reception between the sensors in the wireless environment, and the strength of the received signal And a time delay to calculate the distance between the sensor and the reference node and measure the position of the sensor using the calculated distance and the position information of the reference node. The prior art is somewhat similar in that the distance between the sensor and the reference node is calculated using the TOA method. However, the prior art can not simultaneously perform position recognition and time synchronization of a node in one frame, and can not share positions of other nodes.
따라서, 전파 지연이 큰 무선 네트워크 환경에서 시간 동기화와 위치 인식에 소모되는 시간을 줄일 수 있는 방법의 필요성이 대두된다. Therefore, there is a need for a method that can reduce the time consumed in time synchronization and location recognition in a radio network environment with a large propagation delay.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 도출된 것으로서, 시간 동기와 위치 획득에 소모되는 시간을 줄이고, 주변 노드들과 위치를 공유할 수 있는 도달 시간 차이 기반의 위치 및 시간 동기 획득 방법과 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Disclosure of Invention Technical Goals The present invention has been made to solve the above problems of the related art, and it is an object of the present invention to provide a position and time synchronization acquisition method based on a arrival time difference that can reduce time consumed in time synchronization, And a device therefor.
구체적으로, 본 발명은 첫 번째 프레임에서, 코디네이터 노드와 복수의 레퍼런스 노드들 각각으로부터 순차적으로 브로드캐스팅되는 메시지의 수신 시간들 간의 차이(도달 시간 차이), 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보, 복수의 레퍼런스 노드들의 위치 좌표 정보를 이용하여 자신의 위치를 획득하고, 나아가 자신의 위치를 브로드캐스팅하여 자신의 위치와 주변 노드들의 위치를 공유할 수 있을 뿐만 아니라 두 번째 프레임에서 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간을 이용하여 시간 동기를 획득할 수 있다.Specifically, in the first frame, a difference (arrival time difference) between reception times of messages sequentially broadcast from a coordinator node and each of a plurality of reference nodes, position coordinate information of a coordinator node, In addition to being able to share its location with the neighboring nodes by broadcasting its location using the location coordinates of the coordinator node and using its propagation delay time in the second frame So that time synchronization can be obtained.
또한, 본 발명은 시간 동기와 위치 획득에 소모되는 시간과 주변 노드들과의 위치 공유 시간을 줄임으로써, 네트워크의 시간 낭비를 줄이고 처리량과 채널 이용률을 향상시킬 수 있는 도달 시간 차이 기반의 위치 및 시간 동기 획득 방법과 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention reduces the time consumed in time synchronization and location acquisition and the location sharing time with neighboring nodes, thereby reducing time wastage of the network and improving the throughput and channel utilization ratio. And an object thereof is to provide a synchronization acquiring method and apparatus thereof.
또한, 본 발명은 전파 지연이 길고 시간 동기가 맞지 않은 단일 홉 시간 분할 다중 접속(TDMA) 네트워크 환경에서 GPS에 독립적으로, 가입된 노드의 시간 동기와 위치를 획득하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있는 도달 시간 차이 기반의 위치 및 시간 동기 획득 방법과 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention provides a method and apparatus for providing a time-synchronized and time-synchronized arrival of a subscribed node in a single-hop time division multiple access (TDMA) network environment having a long propagation delay and time- And to provide a time and location-based position and time synchronization acquisition method and apparatus therefor.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 및 시간 동기 획득 방법은 코디네이터 노드, 복수의 레퍼런스 노드들, 복수의 노드들을 포함하는 시스템에서 상기 복수의 노드들 각각에서의 위치 및 시간 동기 획득 방법에 있어서, 제1 프레임에서, 상기 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 제1 메시지 - 상기 제1 메시지는 상기 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보를 포함함 - 를 수신하고, 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각으로부터 일정 순서대로 브로드캐스팅된 제2 메시지 - 상기 제2 메시지는 해당 레퍼런스 노드의 위치 좌표 정보를 포함함 - 를 수신하는 단계; 상기 제1 프레임에서, 상기 제1 메시지의 수신 시간과 복수의 상기 제2 메시지의 수신 시간을 이용하여 수신 시간들 간의 차이를 계산하는 단계; 및 상기 제1 프레임에서 상기 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보, 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각의 위치 좌표 정보, 및 상기 계산된 상기 수신 시간들 간의 차이를 이용하여 자신의 위치를 획득하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for acquiring location and time synchronization in a system including a coordinator node, a plurality of reference nodes, and a plurality of nodes, And a time synchronous acquisition method, the method comprising: receiving, in a first frame, a first message broadcast from the coordinator node, the first message including position coordinate information of the coordinator node; Receiving a second message broadcasted in a predetermined order from the second message, the second message including position coordinate information of a corresponding reference node; Calculating a difference between reception times using the reception time of the first message and the reception time of the plurality of the second messages in the first frame; And acquiring its position using the difference between the position coordinate information of the coordinator node, the position coordinate information of each of the plurality of reference nodes, and the calculated reception times in the first frame.
상기 자신의 위치를 획득하는 단계는 상기 수신 시간들 간의 차이, 상기 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보, 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각의 위치 좌표 정보를 이용하여 상기 자신의 위치와 상기 코디네이터 노드 간의 거리, 상기 자신의 위치와 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각 간의 거리 중 해당하는 두 거리 간의 차이를 계산하고, 상기 계산된 복 수의 두 거리 간의 차이를 이용하여 상기 자신의 위치를 획득할 수 있다.Wherein the step of acquiring the position of the mobile station includes obtaining a position of the coordinator node by using a difference between the reception times, position coordinate information of the coordinator node, position coordinate information of each of the plurality of reference nodes, Calculates a difference between two positions of the plurality of reference nodes, and calculates a difference between two positions of the plurality of reference nodes, and obtains the position of the user using the difference between the two distances.
상기 수신 시간들 간의 차이를 계산하는 단계는 상기 제2 메시지들 각각의 수신 시간과 상기 제1 메시지의 수신 시간 간의 차이를 계산할 수 있다.The step of calculating the difference between the reception times may calculate a difference between the reception time of each of the second messages and the reception time of the first message.
나아가, 본 발명에 따른 방법은 상기 제1 프레임에서, 상기 획득된 상기 자신의 위치 정보와 상기 제1 메시지의 수신 시간을 포함하는 위치 공유 및 시간 동기 요청을 위한 제3 메시지를 브로드캐스팅하는 단계; 제2 프레임에서, 상기 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 시간 동기를 획득하기 위한 제4 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 제2 프레임에서, 상기 수신된 상기 제4 메시지에 포함된 정보를 이용하여 상기 코디네이터 노드와 시간을 동기화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.Furthermore, the method according to the present invention further comprises broadcasting in the first frame a third message for location sharing and time synchronization request including the acquired location information of the self and the reception time of the first message; Receiving, in a second frame, a fourth message for obtaining time synchronization broadcasted from the coordinator node; And synchronizing time with the coordinator node using the information included in the received fourth message in the second frame.
상기 동기화시키는 단계는 상기 제4 메시지에 포함된 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간 정보를 이용하여 상기 코디네이터 노드와 시간을 동기화시키거나, 상기 시간 동기 메시지에 포함된 메시지 송수신 시간에 대한 정보에 기초하여 상기 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간을 연산하고 상기 연산된 상기 상기 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간을 이용하여 상기 코디네이터 노드와 시간을 동기화시킬 수 있다.Wherein the synchronizing step synchronizes the time with the coordinator node using the propagation delay time information with the coordinator node included in the fourth message or synchronizes the time with the coordinator node based on the information on the time of message transmission / The propagation delay time with the coordinator node is calculated and the time can be synchronized with the coordinator node using the calculated propagation delay time with the coordinator node.
상기 제3 메시지를 브로드캐스팅하는 단계는 상기 복수의 노드들 중 미리 결정된 앞선 순서의 노드로부터 브로드캐스팅된 제3 메시지가 수신되면 자신의 제3 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다.
The broadcasting of the third message may broadcast the third message of the third message when a third message broadcast from a node of a predetermined order among the plurality of nodes is received.
본 발명의 일 실시예에 따른 위치 및 시간 동기 획득 장치는 제1 프레임에서, 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 제1 메시지 - 상기 제1 메시지는 상기 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보를 포함함 - 를 수신하고, 복수의 레퍼런스 노드들 각각으로부터 일정 순서대로 브로드캐스팅된 제2 메시지 - 상기 제2 메시지는 해당 레퍼런스 노드의 위치 좌표 정보를 포함함 - 를 수신하는 메시지 수신부; 상기 제1 프레임에서, 상기 제1 메시지의 수신 시간과 복수의 상기 제2 메시지의 수신 시간을 이용하여 수신 시간들 간의 차이를 계산하는 도달 시간 차이 계산부; 및 상기 제1 프레임에서 상기 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보, 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각의 위치 좌표 정보, 및 상기 계산된 상기 수신 시간들 간의 차이를 이용하여 자신의 위치를 획득하는 위치 획득부를 포함한다.In a first frame, a position and time synchronization acquisition apparatus according to an embodiment of the present invention receives a first message broadcast from a coordinator node, the first message including position coordinate information of the coordinator node, A message receiving unit receiving a second message broadcasted in a predetermined order from each of the plurality of reference nodes, the second message including position coordinate information of a corresponding reference node; A arrival time difference calculation unit for calculating a difference between reception times using the reception time of the first message and the reception time of the plurality of the second messages in the first frame; And a position acquiring unit for acquiring a position of the first frame using its position coordinate information, the position coordinate information of each of the plurality of reference nodes, and the calculated reception times in the first frame .
본 발명에 따르면, 첫 번째 프레임에서, 코디네이터 노드와 복수의 레퍼런스 노드들 각각으로부터 순차적으로 브로드캐스팅되는 메시지의 수신 시간들 간의 차이, 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보, 복수의 레퍼런스 노드들의 위치 좌표 정보를 이용하여 자신의 위치를 획득하고, 나아가 자신의 위치를 브로드캐스팅하여 자신의 위치와 주변 노드들의 위치를 공유할 수 있을 뿐만 아니라 두 번째 프레임에서 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간을 이용하여 시간 동기를 획득함으로써, 시간 동기와 위치 획득에 소모되는 시간을 줄이고, 주변 노드들과 위치를 공유할 수 있다.According to the present invention, in the first frame, difference between reception times of messages sequentially broadcast from the coordinator node and each of the plurality of reference nodes, position coordinate information of the coordinator node, and position coordinate information of a plurality of reference nodes are used Not only can its own location be acquired, and its own location can be broadcast to share its location with neighboring nodes, as well as to obtain time synchronization using the propagation delay time with the coordinator node in the second frame , Reduce time consumed in time synchronization and location acquisition, and share location with neighboring nodes.
또한, 본 발명에 따르면, 시간 동기와 위치 획득에 소모되는 시간과 주변 노드들과의 위치 공유 시간을 줄임으로써, 네트워크의 시간 낭비를 줄이고 처리량과 채널 이용률을 향상시킬 수 있다.Also, according to the present invention, it is possible to reduce the time wasted in the network and improve the throughput and the channel utilization rate by reducing the time consumed in time synchronization and location acquisition and the location sharing time with neighboring nodes.
따라서, 본 발명에 따르면 네트워크의 시간 낭비를 줄이고 처리량과 채널 이용률을 향상시키며, 시간 동기 획득과 위치 인식을 위한 방법을 제공함으로써 공중 전술 데이터링크나 수중 네트워크 같은 전파 지연이 큰 무선 네트워크 또는 이동 통신 네트워크 환경에 활용 가능하다.Therefore, according to the present invention, a wireless network or a mobile communication network having a large propagation delay such as an aerial tactical data link or an underwater network can be provided by reducing time wasted in a network, improving throughput and channel utilization, It can be applied to the environment.
또한, 본 발명에 따르면 지속적으로 정보를 주고받으며, 시간 동기와 위치 인식의 오차를 줄일 수 있고, 시간 동기와 위치 인식, 위치 공유를 같은 프레임에서 진행하여 시간 낭비를 줄이며, 이를 통해 네트워크의 성능을 향상 시킬 수 있어 더욱 더 다양한 서비스를 제공 할 수 있다.According to the present invention, it is possible to continuously transmit and receive information, reduce errors in time synchronization and location recognition, reduce time wasted by performing time synchronization, location recognition, and location sharing in the same frame, And can provide more and more various services.
또한, 본 발명은 전파 지연이 길고 시간 동기가 맞지 않은 단일 홉 시간 분할 다중 접속(TDMA) 네트워크 환경에서 GPS에 독립적으로, 가입된 노드의 시간 동기와 위치를 획득하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있다.In addition, the present invention can reduce the time required to acquire time synchronization and location of a subscribed node independently of GPS in a single-hop time division multiple access (TDMA) network environment with a long propagation delay and time synchronization.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 및 시간 동기 획득 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 방법을 설명하기 위한 일 실시예의 네트워크 구성도를 나타낸 것이다.
도 3은 제1 프레임에서 레퍼런스 노드로부터 브로드캐스팅되는 메시지의 구조에 대한 예시도를 나타낸 것이다.
도 4는 제1 프레임에서 새로운 노드로부터 브로드캐스팅되는 메시지의 구조에 대한 예시도를 나타낸 것이다.
도 5는 제2 프레임에서 코디네이터 노드에서 브로드캐스팅되는 메시지의 구조에 대한 예시도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에서 사용하는 TDOA를 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 및 시간 동기 획득 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.1 is a flowchart illustrating an operation of a position and time synchronization acquisition method according to an embodiment of the present invention.
2 shows a network configuration diagram of an embodiment for explaining the method of the present invention.
3 shows an exemplary view of the structure of a message broadcast from a reference node in a first frame.
4 shows an exemplary diagram of the structure of a message broadcast from a new node in a first frame.
FIG. 5 shows an exemplary view of the structure of a message broadcast at a coordinator node in a second frame.
6 shows an example of a TDOA used in the present invention.
7 shows a configuration of a position and time synchronization acquisition apparatus according to an embodiment of the present invention.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.Other objects and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying 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.
그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
However, the present invention is not limited to or limited by the embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.
이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 도달 시간 차이 기반의 위치 및 시간 동기 획득 방법과 그 장치를 첨부된 도 1 내지 도 7을 참조하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, a position and time synchronization acquisition method based on arrival time difference and an apparatus thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 7 attached hereto.
본 발명은 전파 지연이 큰 무선 네트워크 또는 이동 통신 네트워크 환경에서 시간 동기가 맞지 않은 노드가 네트워크에 추가되는 경우 코디네이터와 복수 예를 들어 3개의 레퍼런스 노드와의 데이터 전송을 통해서 짧은 시간 안에 시간 동기 획득 및 위치 인식, 위치 공유를 제공하는 것을 그 요지로 한다.In a wireless network or a mobile communication network environment having a large propagation delay, when a time-synchronous node is added to a network, time synchronization is acquired in a short time through data transmission between a coordinator and a plurality of reference nodes, Location awareness, and location sharing.
여기서, 코디네이터 노드와 복수의 레퍼런스 노드들은 서로 시간 동기와 위치 인식이 이미 이루어진 상태이고, 자신의 노드에 대한 위치 정보를 가질 수 있다.
Here, the coordinator node and the plurality of reference nodes may have time synchronization and position recognition already, and may have position information about their own node.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 및 시간 동기 획득 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것으로, 코디네이터 노드, 복수의 레퍼런스 노드들, 복수의 노드들로 이루어진 시스템에서 복수의 노드들 각각에서의 위치 및 시간 동기 획득 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.FIG. 1 is a flowchart illustrating an operation of a position and time synchronization acquiring method according to an embodiment of the present invention. In a system including a coordinator node, a plurality of reference nodes, and a plurality of nodes, And a time synchronization acquisition method.
본 발명은 시스템에 새로 추가되는 노드에 대한 위치와 시간 동기 획득 나아가 위치 공유를 수행하는 것으로, 새로 추가되는 노드 뿐만 아니라 네트워크에 가입된 기존 노드들에게 적용할 수 있다. 이하 본 발명에서는 새로 추가되는 노드(이하, "제1 노드"라 칭함)의 관점으로 설명한다.The present invention performs location and time synchronization acquisition and further sharing of a node newly added to the system, and can be applied not only to a newly added node but also to existing nodes joined to the network. Hereinafter, the present invention will be described in terms of a newly added node (hereinafter referred to as "first node").
도 1을 참조하여 본 발명에 따른 위치 및 시간 동기 획득 방법을 설명하면, 제1 노드는 첫 번째 프레임(제1 프레임)에서 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 시작을 알리는 제1 메시지를 수신하고, 제1 메시지를 수신한 이후 복수의 레퍼런스 노드들 예를 들어, 제1 내지 제3 레퍼런스 노드들 각각으로부터 일정 순서대로 브로드캐스팅된 위치 획득을 위한 제2 메시지를 순차적으로 수신한다(S110).Referring to FIG. 1, a first node receives a first message informing start of time synchronization broadcasted from a coordinator node in a first frame (first frame) After receiving the first message, the second message is sequentially received from a plurality of reference nodes, for example, each of the first to third reference nodes in order of broadcasting (S110).
여기서, 제1 메시지는 코디네이터 노드 식별자(ID), 제1 메시지의 브로드캐스팅 시간을 나타내는 타임스탬프(time stamp), 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보를 포함할 수 있고, 제2 메시지는 도 3에 도시된 일 예와 같이, 레퍼런스 노드 ID(reference N), 제2 메시지의 브로드캐스팅 시간을 나타내는 타임스탬프(sending time stamp), 레퍼런스 노드의 위치 좌표 정보(reference N location)를 포함할 수 있다.Here, the first message may include a coordinator node identifier (ID), a time stamp indicating a broadcasting time of the first message, position coordinate information of a coordinator node, A reference node ID, a sending time stamp indicating the broadcasting time of the second message, and a reference N location of the reference node, for example.
제1 노드는 제1 메시지의 수신 시간, 복수의 제2 메시지의 수신 시간 예컨대, 제1 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간, 제2 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간, 제3 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간을 확인하고, 확인된 수신 시간들을 이용하여 수신 시간들 간의 차이 즉, 도달 시간 차이(TDOA: time difference of arrival)를 계산한다(S120).The first node receives the first message, the second message receives the second message, the second reference node receives the second message, the second reference node receives the second message, The reception time of the second message is confirmed, and the difference between reception times, that is, time difference of arrival (TDOA) is calculated using the confirmed reception times (S120).
이 때, 수신 시간들 간의 차이는 제1 메시지의 수신 시간과 제2 메시지의 수신 시간들 중 두 수신 사간의 차이일 수 있으며, 일 예로, 제1 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간과 제1 메시지의 수신 시간 간의 차이, 제2 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간과 제1 메시지의 수신 시간 간의 차이, 제3 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간과 제1 메시지의 수신 시간 간의 차이일 수도 있고, 다른 일 예로, 제1 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간과 제1 메시지의 수신 시간 간의 차이, 제2 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간과 제1 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간 간의 차이, 제3 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간과 제2 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간 간의 차이일 수도 있다.In this case, the difference between the reception times may be a difference between reception times of the first message and reception times of the second message. For example, the reception time of the second message of the first reference node and the reception time of the first The difference between the reception time of the message, the difference between the reception time of the second message of the second reference node and the reception time of the first message, and the reception time of the second message of the third reference node and the reception time of the first message The difference between the reception time of the second message of the first reference node and the reception time of the first message, the reception time of the second message of the second reference node, and the reception time of the second message of the first reference node The difference between the reception time of the second message of the third reference node and the reception time of the second message of the second reference node.
단계 S120에 의해 수신 메시지들의 수신 시간 간의 차이가 계산되면, 제1 프레임에서, 계산된 수신 시간 간의 차이, 제1 메시지에 포함된 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보, 복수의 레퍼런스 노드들 각각의 위치 좌표 정보를 이용하여 자신의 위치 즉, 제1 노드의 위치를 획득한다(S130).
When the difference between the reception times of the received messages is calculated in step S120, the difference between the calculated reception times, the coordinate position information of the coordinator node included in the first message, the position coordinate information of each of the plurality of reference nodes That is, the position of the first node is obtained (S130).
단계 S130의 위치 획득 과정에 대해 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The position acquiring process in step S130 will be described with reference to FIG.
위치 획득 과정을 설명하기에 앞서, 도 6에서 도시된 (xc, yc, zc)는 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보를 의미하고, (x1, y1, z1)는 제1 레퍼런스 노드의 위치 좌표 정보를 의미하고, (x2, y2, z2)는 제2 레퍼런스 노드의 위치 좌표 정보를 의미하고, (x3, y3, z3)는 제3 레퍼런스 노드의 위치 좌표 정보를 의미하고, (xn, yn, zn)는 위치를 획득하고자 하는 제1 노드의 위치 좌표 정보를 의미한다.Before describing the position acquisition process, (x c , y c , z c ) shown in FIG. 6 indicates position coordinate information of the coordinator node, and (x 1 , y 1 , z 1 ) refers to the location coordinates information, and (x 2, y 2, z 2) is configured to sense the position coordinate information of the second reference node (x 3, y 3, z 3) is the position coordinate information of the three reference nodes (X n , y n , z n ) denotes position coordinate information of the first node to acquire the position.
도 6에 도시된 바와 같이, 도달 시간 차이(TDOA)를 이용하여 위치를 획득하는 방식은 예상되는 제1 노드의 위치 좌표 정보를 쌍곡선을 이용하여 계산하는 방식으로, 제1 메시지의 수신 시간, 복수의 레퍼런스 노드들 각각에 대한 제2 메시지의 수신 시간 간의 차이를 이용하여 제1 노드의 위치를 획득한다.As shown in FIG. 6, the method of acquiring the position using the arrival time difference (TDOA) is a method of calculating the position coordinate information of the expected first node using a hyperbola, The position of the first node is obtained using the difference between the reception times of the second messages for the reference nodes of the first node.
이 때, 제1 노드에서 제1 메시지의 수신 시간(tr ,C,n), 제1 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간(tr , R1 ,n), 제2 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간(tr , R2 ,n), 제3 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간(tr , R3 ,n)은 아래 <수학식 1>과 같이 나타낼 수 있다.
At this time, the reception time (t r , C, n ) of the first message at the first node, the reception time (t r , R1 , n ) of the second message of the first reference node, (T r , R 2 , n ) of the first reference node and the reception time (t r , R 3 , n ) of the second message of the third reference node can be expressed by Equation (1).
[수학식 1][Equation 1]
여기서, 메시지의 수신 시간에 곱해지는 c는 빛의 속도를 의미한다.Here, c, multiplied by the reception time of the message, means the speed of light.
본 발명은 도달 시간 차이를 이용하여 위치를 획득하기 때문에 제1 노드의 위치 좌표 정보는 아래 <수학식 2>를 이용하여 획득할 수 있다.
Since the present invention obtains the position using the arrival time difference, the position coordinate information of the first node can be obtained using Equation (2) below.
[수학식 2]&Quot; (2) "
수학식 2에서 알 수 있듯이, 제1 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간(tr , R1 ,n)과 제1 메시지의 수신 시간(tr ,C,n) 간의 차이(tr , R1 ,n - tr ,C,n)는 제1 노드와 제1 레퍼런스 노드 간의 거리와 제1 노드와 코디네이터 노드 간의 거리 차이에 대응하고, 제2 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간(tr , R2 ,n)과 제1 메시지의 수신 시간(tr ,C,n) 간의 차이(tr , R2 ,n - tr ,C,n)는 제1 노드와 제2 레퍼런스 노드 간의 거리와 제1 노드와 코디네이터 노드 간의 거리 차이에 대응하며, 제3 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간(tr , R3 ,n)과 제1 메시지의 수신 시간(tr ,C,n) 간의 차이(tr , R3 ,n - tr ,C,n)는 제1 노드와 제3 레퍼런스 노드 간의 거리와 제1 노드와 코디네이터 노드 간의 거리 차이에 대응한다.As can be seen from
즉, 본 발명은 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보, 복수의 레퍼런스 노드들 각각의 위치 좌표 정보를 이용한 제1 노드와의 거리들 간의 차이, 그리고 도달 시간 차이의 관계를 이용하여 제1 노드의 위치를 획득한다.That is, the present invention acquires the position of the first node by using the position coordinate information of the coordinator node, the difference between the distances to the first node using the position coordinate information of each of the plurality of reference nodes, do.
상술한 수학식 2는 제1 메시지의 수신 시간과 제2 메시지의 수신 시간들 중 두 수신 사간의 차이를 이용한 일 예의 수학식을 나타낸 것일 뿐, 본 발명이 수학식 2만으로 자신의 위치를 획득하는 것은 아니다. 예를 들어, 제1 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간(tr , R1 ,n)과 제1 메시지의 수신 시간(tr ,C,n) 간의 차이(tr , R1 ,n - tr ,C,n), 제2 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간(tr , R2 ,n)과 제1 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간(tr , R1 ,n) 간의 차이(tr , R2 ,n - tr , R1 ,n), 제3 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간(tr , R3 ,n)과 제2 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간(tr , R2 ,n) 간의 차이(tr , R3 ,n - tr , R2 ,n)에 대응하는 거리 차이를 이용하여 제1 노드의 위치를 획득할 수도 있다.
The above equation (2) shows an example of the formula using the difference between the reception times of the first message and the reception times of the second message, and the present invention obtains its own position using Equation (2) only It is not. For example, a first difference between the reception of a second message of the reference node of time (t r, R1, n) and the reception of the first message time (t r, C, n) (t r, R1, n - t r , C, n), the second receiving a second message of the reference node of time (t r, R2, n) and the difference (t r between the first reception of the second message of the reference node of time (t r, R1, n) , R2, n - t r, R1, n), the third reception time of the reference node, the second message of (t r, R3, n) and the second message receive time (t r of the second reference node, R2, difference (t r, R3, n between n) - using a distance difference corresponding to t r, R2, n) may obtain the location of the first node.
다시 도 1을 참조하면, 단계 S130에 의해 자신의 위치가 획득되면, 제1 프레임에서, 획득된 자신의 위치 정보를 포함하는 위치를 공유하고 시간 동기를 요청하기 위한 제3 메시지를 브로드캐스팅한다(S140).Referring back to FIG. 1, when the own position is obtained in step S130, a third message for requesting time synchronization is shared in the first frame by sharing a position including the obtained own position information S140).
이 때, 제3 메시지는 도 4에 도시된 일 예와 같이, 자신의 노드 ID(node N), 제3 메시지의 브로드캐스팅 시간을 나타내는 타임스탬프(sending time stamp), 단계 S130에서 획득한 자신의 위치 정보(Node N's location information), 시간 동기를 위한 코디네이터 노드로부터 수신된 제1 메시지의 수신 시간(received time from coordinator)을 포함할 수 있다.At this time, the third message includes a node ID (node N) of itself, a sending time stamp indicating a broadcasting time of the third message, a time stamp A Node N's location information, and a received time from a coordinator node for time synchronization.
비록 도 1에서 도시하진 않았지만 단계 S140에서의 제3 메시지 브로드캐스팅은 제1 메시지와 제2 메시지들을 수신한 이후 앞선 순서의 적어도 하나 이상의 노드로부터 브로드캐스팅된 제3 메시지가 수신되면 자신의 제3 메시지를 브로드캐스팅할 수도 있다.Although not shown in FIG. 1, the third message broadcasting in step S140 is performed when a third message broadcast from at least one or more nodes in the preceding sequence is received after receiving the first message and the second messages, May be broadcast.
여기서, 제1 노드는 제1 메시지에 제3 메시지의 전송 순서가 포함된 경우 제1 메시지에 포함된 메시지 전송 순서를 기반으로 자신의 메시지 전송 순서를 알 수 있고, 메시지 전송 순서에 자신의 노드 ID가 포함되어 있지 않은 경우에는 모든 노드들을 앞선 순서의 노드로 인식할 수도 있다.Here, if the first message includes the transmission order of the third message, the first node can know its message transmission order based on the message transmission order included in the first message, It is possible to recognize all the nodes as the nodes in the preceding order.
또한, 상황에 따라 다른 노드들로부터 브로드캐스팅된 제3 메시지에 그 다음 메시지 전송 순서에 대한 노드 ID가 포함된 경우 제1 노드는 자신의 노드 ID를 포함하는 제3 메시지를 수신할 때까지 메시지 전송 순서를 대기할 수도 있다.Also, if the third message broadcasted from other nodes according to the situation includes the node ID for the next message transmission order, the first node transmits the message until it receives the third message including its node ID You can wait for an order.
나아가, 제1 노드는 자신의 메시지 전송 순서를 알고 있는 경우 메시지 전송 순서 정보를 기반으로 가드 타임(guard time)을 적용하고, 적용된 가드 타임을 고려하여 자신의 제3 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다.Further, when the first node knows its message transmission order, it can apply a guard time based on the message transmission order information and broadcast its third message in consideration of the applied guard time.
여기서, 가드 타임은 통신 시스템에서 두 개 이상의 메시지가 동시에 수신될 경우 발생할 수 있는 충돌을 방지하기 위한 시간으로, 메시지를 송신하는 송신 노드 측에서 전송을 지연시키는 일정 시간을 의미한다.Here, the guard time is a time for preventing a collision that may occur when two or more messages are simultaneously received in the communication system, and means a certain time for delaying the transmission at the transmitting node transmitting the message.
제1 노드에서 브로드캐스팅된 제3 메시지는 다른 주변 노드들에서 수신하고, 다른 노드들에서 브로드캐스팅된 제3 메시지는 제1 노드가 수신하기 때문에 제3 메시지에 포함된 노드들 각각에 대한 위치 정보를 수신할 수 있고, 따라서 모든 노드들이 제1 프레임에서 자신의 위치를 획득할 뿐만 아니라 다른 노드들의 위치 정보 또한 획득하여 서로 간의 위치 정보를 공유할 수 있다.Since the third message broadcasted at the first node is received at other peripheral nodes and the third message broadcasted at the other nodes is received by the first node, the positional information of each of the nodes included in the third message So that not only all the nodes acquire their positions in the first frame but also acquire the position information of other nodes and share the position information with each other.
코디네이터 노드는 제1 노드를 포함하는 복수의 노드들 - 여기서 복수의 노드들은 기존의 노드들과 새로 추가되는 적어도 하나의 노드를 의미할 수도 있고, 새로 추가되는 적어도 하나의 노드를 의미할 수 도 있음 - 로부터 제3 메시지가 수신되면, 제3 메시지에 포함된 정보를 이용하여 시간 동기화에 필요한 정보 또는 각 노드에 대한 전파 지연 시간을 계산하여 시간 동기화에 필요한 정도 또는 계산된 전파 지연 시간을 포함하는 제4 메시지 예를 들어, 시간 동기 메시지를 두 번째 프레임(제2 프레임)에서 브로드캐스팅한다.The coordinator node may include a plurality of nodes including a first node, wherein the plurality of nodes may denote existing nodes and at least one node to be newly added, or may denote at least one node to be newly added - the information necessary for time synchronization or the propagation delay time for each node is calculated using the information included in the third message and the propagation delay time for each node is calculated based on the information necessary for time synchronization or the calculated
이 때, 코디네이터 노드에서 브로드캐스팅되는 제4 메시지는 도 5에 도시된 일 예와 같이, 코디네이터 노드 ID, 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보(coordinator location), 제4 메시지의 브로드캐스팅 시간을 나타내는 타임스탬프(sending time stamp), 복수의 노드들 각각의 시간 동기화를 위한 시간 동기 정보(propagation delay from node 1 내지 propagation delay from node N)를 포함할 수 있다.In this case, the fourth message broadcasted by the coordinator node includes a coordinator node ID, a coordinator location of the coordinator node, and a time stamp indicating the broadcasting time of the fourth message, sending time stamp, and time synchronization information (propagation delay from
도 5는 코디네이터 노드에서 노드들 각각과의 전파 지연 시간을 계산하고, 계산된 전파 지연 시간을 제4 메시지에 포함시켜 전송하는 경우에 대한 메시지 구조를 나타낸 것이지만, 제4 메시지의 구조는 이에 한정되지 않으며, 각 노드에서 전파 지연 시간을 계산할 수 있는 시간 동기 정보를 포함시켜 전송할 수도 있다. 예를 들어, 시간 동기 정보는 코디네이터 노드에서의 제1 메시지 전송 시간, 해당 노드에서 제1 메시지를 수신한 수신 시간, 해당 노드에서 제3 메시지의 전송 시간, 코디네이터 노드에서 제3 메시지를 수신한 수신 시간을 포함할 수 있다.5 illustrates a message structure for calculating the propagation delay time with each of the nodes in the coordinator node and transmitting the calculated propagation delay time by including the calculated propagation delay time in the fourth message. However, the structure of the fourth message is not limited thereto And may include time synchronization information that can calculate the propagation delay time at each node. For example, the time synchronization information includes a first message transmission time at a coordinator node, a reception time at which a first message is received at a corresponding node, a transmission time of a third message at the corresponding node, Time.
제1 노드는 제1 프레임에서 자신의 제3 메시지를 브로드캐스팅한 후 제2 프레임에서 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 제4 메시지(시간 동기 메시지)가 수신되면, 수신된 제4 메시지에 포함된 정보에 기초하여 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간을 연산한다(S150, S160).The first node broadcasts its third message in the first frame, and when a fourth message (time synchronization message) broadcast from the coordinator node in the second frame is received, the first node broadcasts the information included in the received fourth message And calculates the propagation delay time with the coordinator node on the basis of S150 and S160.
여기서, 단계 S160에서 전파 지연 시간을 제1 노드에서 연산하는 것으로 도시하였지만, 제1 노드에서 전파 지연 시간을 연산하는 것으로 한정되지 않으며, 코디네이터 노드에서 전파 지연 시간을 연산한 후 제4 메시지에 포함시켜 전송할 수도 있다.Although the propagation delay time is calculated in step S160 by the first node, it is not limited to calculating the propagation delay time in the first node, and the propagation delay time is calculated in the coordinator node and included in the fourth message .
단계 S160에 의해 코디네이터 노드와 제1 노드 간의 전파 지연 시간이 연산되면, 연산된 전파 지연 시간을 이용하여 코디네이터 노드와 시간을 동기화시킨다(S170).When the propagation delay time between the coordinator node and the first node is calculated in step S160, the coordinator node synchronizes the time with the coordinator node using the calculated propagation delay time in step S170.
마찬가지로, 제1 노드는 제2 프레임에서, 코디네이터 노드와 시간이 동기화된 후 복수의 레퍼런스 노드들로부터 브로드캐스팅된 제2 메시지를 수신하고, 수신된 제2 메시지와 코디네이터 노드로부터 수신된 제4 메시지를 이용하여 자신의 위치를 다시 확인함으로써, 자신의 위치를 갱신할 수 있다. 물론, 자신의 위치 뿐만 아니라 주변 노드들의 위치 또한 갱신된 후 공유될 수 있다.Similarly, the first node receives the second message broadcast from the plurality of reference nodes after time synchronization with the coordinator node in the second frame, and receives the second message received from the coordinator node and the fourth message received from the coordinator node The user can update his / her location by checking his / her location again using the map. Of course, not only the location but also the location of neighboring nodes can be updated and then shared.
이와 같은 과정이 모든 프레임에서 이루어질 수도 있고, 특정 조건을 만족하는 프레임에서 이루어질 수도 있다.
Such a process may be performed in every frame or in a frame satisfying a specific condition.
이와 같이, 본 발명에 따른 위치 및 시간 동기 획득 방법은 첫 번째 프레임에서 코디네이터 노드, 복수의 레퍼런스 노드들로 브로드캐스팅된 메시지의 수신 시간들 간의 차이, 그리고 코디네이터 노드와 복수의 레퍼런스 노드들의 위치 좌표 정보를 이용하여 새로 추가된 노드의 위치 정보를 획득할 수 있고, 주변 노드들과 서로의 위치 정보를 공유할 수 있으며, 두 번째 프레임에서 코디네이터 노드와 시간 동기를 획득할 수 있기 때문에 시간 동기와 위치 획득하는데 소요되는 시간을 줄일 수 있고, 나아가 자신의 위치를 확인하는 과정과 마찬가지로 메시지에 포함된 정보를 이용하여 주변 노드들 예를 들어, 새로 추가된 다른 노드, 기존의 노드들 각각에 대한 위치 정보를 획득하고 이를 통해 모든 노드들에 대한 위치 정보를 공유할 수 있다.As described above, the position and time synchronization acquiring method according to the present invention is characterized in that, in the first frame, a difference between reception times of a message broadcast to a coordinator node, a plurality of reference nodes, and position coordinates information of a coordinator node and a plurality of reference nodes It is possible to acquire the position information of the newly added node by using the neighboring nodes and to share position information with neighboring nodes and to acquire time synchronization with the coordinator node in the second frame, In addition, as in the process of confirming its own location, it is possible to reduce the time required for neighboring nodes, for example, newly added other node and existing nodes using the information included in the message And can share location information about all the nodes through it.
또한, 본 발명에 따른 방법은, 시간 동기와 위치 획득에 소모되는 시간과 주변 노드들과의 위치 공유 시간을 줄임으로써, 네트워크의 시간 낭비를 줄이고 이를 통해 처리량과 채널 이용률을 향상시킬 수 있으며, 따라서 공중 전술 데이터링크나 수중 네트워크 같은 전파 지연이 큰 무선 네트워크 또는 이동 통신 네트워크 환경에 활용할 수 있다.In addition, the method according to the present invention can reduce the time wastage of the network and thereby improve the throughput and the channel utilization rate by reducing the time consumed in time synchronization and location acquisition and the location sharing time with neighboring nodes, It can be utilized in a wireless network or a mobile communication network environment where propagation delay is large, such as an air tactical data link or an underwater network.
또한, 본 발명에 따른 방법은 지속적으로 정보를 주고받으면서 시간 동기와 위치 획득을 수행하는 경우 시간 동기와 위치 인식의 오차를 줄일 수 있고, 시간 동기와 위치 인식, 위치 공유를 같은 프레임에서 진행하기 때문에 시간 낭비를 줄일 수 있고, 따라서 네트워크의 성능을 향상 시킬 수 있어 더욱 더 다양한 서비스를 제공 할 수 있다.In addition, the method according to the present invention can reduce the time synchronization and the position recognition errors when performing time synchronization and position acquisition while continuously exchanging information, and performs time synchronization, position recognition, and position sharing in the same frame It is possible to reduce waste of time, and thus to improve the performance of the network, thereby providing more and more various services.
이런 본 발명은 전파 지연이 길고 시간 동기가 맞지 않은 단일 홉 시간 분할 다중 접속(TDMA) 네트워크 환경에서 GPS에 독립적으로, 가입된 노드의 시간 동기와 위치를 획득할 수 있다.
The present invention can acquire time synchronization and position of a subscribed node independent of GPS in a single hop time division multiple access (TDMA) network environment with a long propagation delay and time synchronization.
이와 같은 과정을 통해 시간 동기 및 위치를 획득하는 본 발명에 따른 방법에 대해 도 2를 참조하여 조금 더 설명한다.
A method according to the present invention for acquiring time synchronization and position through such a process will be described in more detail with reference to FIG.
도 2는 본 발명의 방법을 설명하기 위한 일 실시예의 네트워크 구성도를 나타낸 것이다.2 shows a network configuration diagram of an embodiment for explaining the method of the present invention.
도 2에 도시된, TS, TMS는 각각 타임 슬롯의 길이, 미니 슬롯의 길이를 의미하고, 타임 슬롯은 다수의 미니 슬롯으로 구성된다. 프레임의 구조에 따라 타임 슬롯을 구성하는 미니 슬롯의 개수가 다를 수 있지만, 도 2에서는 TS가 10개의 TMS로 구성된 것으로 가정한다. ts ,i는 i번째 노드가 메시지를 보낸 시간을 의미하고, tr ,i,j는 j번째 노드가 i번째 노드의 메시지를 수신한 시간을 의미한다. 코디네이터 노드는 모든 노드에 타임 슬롯을 할당하는 역할을 담당한다.2, T S and T MS denote the length of the time slot and the length of the minislot, respectively, and the time slot is composed of a plurality of minislots. Although the number of mini-slots constituting time slots may be different according to the structure of the frame, it is assumed in FIG. 2 that T S is composed of 10 T MSs . t s , i means the time when the i-th node sent the message, and t r , i, j means the time when the j-th node received the message of the i-th node. The coordinator node is responsible for assigning time slots to all nodes.
코디네이터 노드(coordinator), 제1 내지 제3 레퍼런스 노드들(Ref1 ~ Ref3) 각각의 노드(Node1 ~ Node 4)는 브로드캐스팅된 메시지를 모두 수신할 수 있으며, 모든 노드는 시스템 변수로 프레임 구조, 타임 슬롯, 미니 슬롯의 길이를 가진다.Nodes NOD1 through NOD4 of each of the coordinator and the first to third reference nodes Ref1 through Ref3 can receive all the broadcast messages and all the nodes can receive the frame structure, Slots, and minislots.
본 발명은 네트워크에 새로 추가된 노드의 위치 및 시간 동기를 획득하고자 하는 것으로, 위치 획득과 시간 동기를 위하여 새로 추가된 각 노드는 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 제1 메시지를 받는 순간을 첫 번째 프레임(제1 프레임)의 시작으로 인지하여 시간을 조정한다.In order to acquire the location and time synchronization of a node newly added to the network, each newly added node receives a first message broadcasted from a coordinator node as a first frame The first frame) and adjusts the time.
코디네이터 노드는 프레임의 시작에 노드 ID와 타임스탬프 그리고 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보를 제1 메시지(ts ,C)에 포함하여 브로드캐스팅하고, Node 1 내지 Node 4는 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 메시지를 수신(tr ,C,1 내지 tr ,C,4)한다.The coordinator node broadcasts the node ID, the time stamp, and the position coordinate information of the coordinator node in the first message (t s , C ) at the beginning of the frame, and
제1 레퍼런스 노드 내지 제3 레퍼런스 노드(Ref1 내지 Ref3)는 위치 획득을 위한 제2 메시지(ts , R1, ts , R2, ts , R3)를 브로드캐스팅하고, Node 1 내지 Node 4는 Ref1 내지 Ref3으로부터 브로드캐스팅된 메시지를 수신(tr , R1 ,1 내지 tr , R1 ,4)(tr , R2 ,1 내지 tr , R2 ,4) (tr , R3 ,1 내지 tr , R3 ,4)한다. 이 때, 제2 메시지는 레퍼런스 노드의 ID, 타임스탬프, 레퍼런스 노드의 위치 좌표 정보를 포함할 수 있다.A first reference node to a third reference node (Ref1 to Ref3) is, and broadcasting a second message (t s, R1, t s , R2, t s, R3) for obtaining position,
Node 1 내지 Node 4 각각은 제1 메시지와 복수의 제2 메시지들이 수신되면, 제1 메시지의 수신 시간, 복수의 제2 메시지들 각각의 수신 시간 간의 차이와 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보, 복수의 레퍼런스 노드들 각각의 위치 좌표 정보를 이용하여 자신의 위치를 획득한다.When the first message and the plurality of second messages are received, the Node-1 to the Node-4 transmit the difference between the reception time of the first message and the reception time of each of the plurality of second messages, position coordinate information of the coordinator node, And obtains its position using the position coordinate information of each of the nodes.
Node 1 내지 Node 4 각각은 자신의 위치가 획득되면, 자신의 위치를 포함하는 제3 메시지를 브로드캐스팅한다.Each of
이 때, 브로드캐스팅된 제3 메시지는 Node 1 내지 Node 4 모두에서 수신하기 때문에 Node 1 내지 Node 4에서 모든 노드들의 위치 정보를 획득할 수 있다.At this time, since the broadcasted third message is received by all of the
그리고, 두 번째 프레임에서 Node 1 내지 Node 4 각각은 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 메시지 즉, 도 5에 도시된 메시지 구조의 시간 동기 메시지를 수신(tr ,C,1 내지 tr ,C,4)하고, 각 노드는 수신된 시간 동기 메시지에 포함된 정보를 이용하여 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간을 계산하고, 계산된 전파 지연 시간을 이용하여 코디네이터 노드와의 시간 동기를 획득한다.In the second frame, each of
물론, Node 1 내지 Node 4 각각은 시간 동기 메시지에 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간 정보가 포함된 경우에는 시간 동기 메시지에 포함된 전파 지연 시간 정보를 이용하여 코디네이터 노드와의 시간 동기를 획득할 수 있다.Of course, when the time synchronization message includes the propagation delay time information with the coordinator node, each of the
이후 Node 1 내지 Node 4 각각은 Ref1 내지 Ref3 각각으로부터 순차적으로 브로드캐스팅된 제2 메시지(ts , R1, ts , R2, ts , R3)를 수신하고, 수신된 정보들을 이용하여 자신의 위치를 갱신하는 과정을 수행한다.Since
즉, 본 발명은 새로운 노드가 추가된 첫 번째 프레임에서 도달 시간 차이(TDOA)를 이용하여 자신의 위치를 획득하고 주변 노드들의 위치를 공유하며, 두 번째 프레임에서 코디네이터 노드와의 시간 동기를 획득함으로써, 시간 동기와 위치 획득에 소요되는 시간을 줄이고, 나아가 다른 노드들과 위치 정보를 공유하는데 소요되는 시간 또한 줄일 수 있다.
That is, the present invention acquires its own position using the arrival time difference (TDOA) in the first frame to which a new node is added, shares the position of neighboring nodes, acquires time synchronization with the coordinator node in the second frame , The time required for time synchronization and location acquisition can be reduced, and the time required for sharing location information with other nodes can be reduced.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 및 시간 동기 획득 장치에 대한 구성을 나타낸 것으로, 도 1에 도시된 방법을 수행하는 장치에 대한 것이며, 도 2에 도시된 복수의 노드들 각각에 적용될 수 있다. FIG. 7 is a block diagram of a position and time synchronization acquisition apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram illustrating an apparatus for performing the method shown in FIG. 1, .
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 위치 및 시간 동기 획득 장치(700)는 메시지 수신부(710), 도달 시간 차이 계산부(720), 위치 획득부(730), 메시지 전송부(740), 및 시간 동기화부(750)를 포함한다.7, the position and time
메시지 수신부(710)는 제1 프레임에서, 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 제1 메시지를 수신하고 복수의 레퍼런스 노드들 각각으로부터 일정 순서대로 브로드캐스팅된 제2 메시지를 수신한다.The
물론, 메시지 수신부(710)는 다른 노드들로부터 브로드캐스팅된 메시지 또한 수신할 수 있다.Of course, the
이 때, 제1 메시지는 코디네이터 노드 ID, 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보 및 제1 메시지의 타임스탬프를 포함하고, 제2 메시지는 레퍼런스 노드 ID, 레퍼런스 노드의 위치 좌표 정보 및 제2 메시지의 타임스탬프를 포함할 수 있다.In this case, the first message includes the coordinator node ID, the position coordinate information of the coordinator node, and the time stamp of the first message, the second message includes the reference node ID, the position coordinate information of the reference node, .
도달 시간 차이 계산부(720)는 제1 프레임에서 수신된 제1 메시지의 수신 시간, 복수의 제2 메시지들 각각의 수신 시간 간의 차이를 계산한다.The arrival time
즉, 도달 시간 차이 계산부(720)는 제1 메시지의 수신 시간, 제1 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간, 제2 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간, 제3 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간을 확인하고, 확인된 수신 시간들을 이용하여 수신 시간들 간의 차이 즉, 도달 시간 차이(TDOA: time difference of arrival)를 계산한다.That is, the arrival time
이 때, 수신 시간들 간의 차이는 제1 메시지의 수신 시간과 제2 메시지의 수신 시간들 중 두 수신 사간의 차이일 수 있으며, 일 예로, 제1 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간과 제1 메시지의 수신 시간 간의 차이, 제2 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간과 제1 메시지의 수신 시간 간의 차이, 제3 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간과 제1 메시지의 수신 시간 간의 차이일 수도 있고, 다른 일 예로, 제1 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간과 제1 메시지의 수신 시간 간의 차이, 제2 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간과 제1 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간 간의 차이, 제3 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간과 제2 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간 간의 차이일 수도 있다.In this case, the difference between the reception times may be a difference between reception times of the first message and reception times of the second message. For example, the reception time of the second message of the first reference node and the reception time of the first The difference between the reception time of the message, the difference between the reception time of the second message of the second reference node and the reception time of the first message, and the reception time of the second message of the third reference node and the reception time of the first message The difference between the reception time of the second message of the first reference node and the reception time of the first message, the reception time of the second message of the second reference node, and the reception time of the second message of the first reference node The difference between the reception time of the second message of the third reference node and the reception time of the second message of the second reference node.
위치 획득부(730)는 제1 프레임에서 도달 시간 차이 계산부(720)에 의해 계산된 메시지의 수신 시간들 간의 차이, 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보, 복수의 레퍼런스 노드들 각각의 위치 좌표 정보를 이용하여 자신의 위치를 획득한다.The
이 때, 위치 획득부(730)는 수신 메시지들 각각의 수신 시간들 간의 차이, 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보, 복수의 레퍼런스 노드들 각각의 위치 좌표 정보를 이용하여 자신의 위치와 코디네이터 노드 간의 거리, 자신의 위치와 복수의 레퍼런스 노드들 각각 간의 거리 중 해당하는 두 거리 간의 차이를 계산하고, 계산된 복 수의 두 거리 간의 차이를 이용하여 자신의 위치를 획득할 수 있다.At this time, the
여기서, 해당하는 두 거리의 차이는 두 수신 시간의 차이에 대응하는 것으로, 예를 들어 자신의 노드와 제1 레퍼런스 노드 간 거리와 자신의 노드와 코디네이터 노드 간 거리의 차이는 제1 레퍼런스 노드의 제2 메시지의 수신 시간과 제1 메시지의 수신 시간 차이에 대응한다.For example, the difference between the distance between the own node and the first reference node and the distance between the node and the coordinator node of the first reference node correspond to the difference of the reception time of the first reference node, 2 message and the reception time of the first message.
메시지 전송부(740)는 메시지 수신부(710)를 통해 제1 프레임에서 코디네이터 노드의 제1 메시지를 수신하고 복수의 레퍼런스 노드들 각각의 제2 메시지를 수신한 후 자신의 위치가 획득되면 자신의 위치 정보를 포함하는 제3 메시지를 브로드캐스팅한다.The
이 때, 메시지 전송부(740)는 자신의 제3 메시지에 타임스탬프와 제1 메시지의 수신 시간을 포함시켜 브로드캐스팅할 수 있다.At this time, the
즉, 제3 메시지는 도 4에 도시된 일 예와 같이, 자신의 노드 ID(node N), 제3 메시지의 브로드캐스팅 시간을 나타내는 타임스탬프(sending time stamp), 획득한 자신의 위치 정보(Node N's location information), 시간 동기를 위한 코디네이터 노드로부터 수신된 제1 메시지의 수신 시간(received time from coordinator)을 포함할 수 있다.That is, as shown in FIG. 4, the third message includes its node ID (node N), a sending time stamp indicating a broadcasting time of the third message, N's location information), and a received time from the coordinator node for time synchronization (received time from coordinator).
메시지 전송부(740)는 자신의 메시지 전송 순서를 알고 있는 경우 복수의 노드들 중 미리 결정된 앞선 순서의 노드로부터 브로드캐스팅된 제3 메시지가 수신되면 자신의 제3 메시지를 브로드캐스팅할 수 있으며, 상황에 따라 메시지 전송 순서 정보를 기반으로 가드 타임(guard time)을 적용하고, 적용된 가드 타임을 고려하여 자신의 제3 메시지를 브로드캐스팅할 수도 있다.If the
시간 동기화부(750)는 제2 프레임에서 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 메시지가 메시지 수신부(710)로 수신되면, 수신된 시간 동기 메시지에 포함된 정보를 이용하여 코디네이터 노드와 시간을 동기화시킨다.When the time synchronization message broadcasted from the coordinator node in the second frame is received by the
이 때, 시간 동기화부(750)는 시간 동기 메시지에 전파 지연 시간을 연산하기 위한 정보가 포함된 경우에는 시간 동기 메시지에 포함된 정보를 이용하여 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간을 연산하고, 연산된 전파 지연 시간을 이용하여 코디네이터 노드와의 시간을 동기화 시킬 수 있다. 물론, 시간 동기화부(750)는 시간 동기 메시지에 전파 지연 시간 정보가 포함된 경우에는 해당 노드와 코디네이터 노드 간의 전파 지연 시간을 이용하여 코디네이터 노드와 시간을 동기화시킬 수도 있다.
In this case, when the time synchronization message includes information for calculating the propagation delay time, the
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .
Claims (12)
제1 프레임에서, 상기 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 제1 메시지 - 상기 제1 메시지는 상기 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보를 포함함 - 를 수신하고, 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각으로부터 일정 순서대로 브로드캐스팅된 제2 메시지 - 상기 제2 메시지는 해당 레퍼런스 노드의 위치 좌표 정보를 포함함 - 를 수신하는 단계;
상기 제1 프레임에서, 상기 제1 메시지의 수신 시간과 복수의 상기 제2 메시지의 수신 시간을 이용하여 수신 시간들 간의 차이를 계산하는 단계;
상기 제1 프레임에서 상기 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보, 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각의 위치 좌표 정보, 및 상기 계산된 상기 수신 시간들 간의 차이를 이용하여 자신의 위치를 획득하는 단계
상기 제1 프레임에서, 상기 획득된 상기 자신의 위치 정보와 상기 제1 메시지의 수신 시간을 포함하는 위치 공유 및 시간 동기 요청을 위한 제3 메시지를 브로드캐스팅하는 단계;
제2 프레임에서, 상기 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 시간 동기를 획득하기 위한 제4 메시지를 수신하는 단계; 및
상기 제2 프레임에서, 상기 수신된 상기 제4 메시지에 포함된 정보를 이용하여 상기 코디네이터 노드와 시간을 동기화시키는 단계
를 포함하고,
상기 제3 메시지를 브로드캐스팅하는 단계는
상기 제1 메시지에 포함된 상기 복수의 노드들 각각의 메시지 전송 순서 정보 또는 상기 복수의 노드들 각각으로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 요청 메시지에 포함된 다음 메시지를 전송할 노드 식별 정보에 기반하여 자신의 시간 동기 요청 메시지를 브로드캐스팅할 순서를 식별하는 단계; 및
상기 식별된 순서에 따라 앞선 순서의 노드로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 요청 메시지가 수신되면 자신의 시간 동기 요청 메시지를 브로드캐스팅하는 단계;
를 포함하는 위치 및 시간 동기 획득 방법.A position and time synchronization acquisition method in each of a plurality of nodes in a system including a coordinator node, a plurality of reference nodes, and a plurality of nodes,
In a first frame, a first message broadcast from the coordinator node, the first message including position coordinate information of the coordinator node, is received from each of the plurality of reference nodes, Receiving a second message, the second message including position coordinate information of a corresponding reference node;
Calculating a difference between reception times using the reception time of the first message and the reception time of the plurality of the second messages in the first frame;
Acquiring its position using the difference between the position coordinate information of the coordinator node, the position coordinate information of each of the plurality of reference nodes, and the calculated reception times in the first frame
Broadcasting, in the first frame, a third message for location sharing and time synchronization request including the acquired location information of the mobile terminal and the reception time of the first message;
Receiving, in a second frame, a fourth message for obtaining time synchronization broadcasted from the coordinator node; And
In the second frame, synchronizing time with the coordinator node using information included in the received fourth message
Lt; / RTI >
The step of broadcasting the third message
Based on the message transmission order information of each of the plurality of nodes included in the first message or the node identification information to transmit the next message included in the time synchronization request message broadcasted from each of the plurality of nodes, Identifying an order to broadcast the request message; And
Broadcasting a time synchronization request message broadcasted from a node in a previous order according to the identified order;
/ RTI > and a time-synchronized acquisition method.
상기 자신의 위치를 획득하는 단계는
상기 수신 시간들 간의 차이, 상기 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보, 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각의 위치 좌표 정보를 이용하여 상기 자신의 위치와 상기 코디네이터 노드 간의 거리, 상기 자신의 위치와 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각 간의 거리 중 해당하는 두 거리 간의 차이를 계산하고, 상기 계산된 복 수의 두 거리 간의 차이를 이용하여 상기 자신의 위치를 획득하는 것을 특징으로 하는 위치 및 시간 동기 획득 방법.The method according to claim 1,
The step of acquiring the position of itself
A position of the coordinator node, a position of the coordinator node, a position of the coordinator node, a position of the coordinator node, a position of the coordinator node, Calculating a difference between two corresponding distances among the distances between the first and second distances, and obtaining the position of the first device using the difference between the calculated distances.
상기 수신 시간들 간의 차이를 계산하는 단계는
상기 제2 메시지들 각각의 수신 시간과 상기 제1 메시지의 수신 시간 간의 차이를 계산하는 것을 특징으로 하는 위치 및 시간 동기 획득 방법.The method according to claim 1,
The step of calculating the difference between the reception times
And calculating a difference between a reception time of each of the second messages and a reception time of the first message.
상기 동기화시키는 단계는
상기 제4 메시지에 포함된 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간 정보를 이용하여 상기 코디네이터 노드와 시간을 동기화시키거나, 상기 시간 동기 메시지에 포함된 메시지 송수신 시간에 대한 정보에 기초하여 상기 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간을 연산하고 상기 연산된 상기 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간을 이용하여 상기 코디네이터 노드와 시간을 동기화시키는 것을 특징으로 하는 위치 및 시간 동기 획득 방법.The method according to claim 1,
The synchronizing step
Synchronizing the time with the coordinator node using the propagation delay time information with the coordinator node included in the fourth message, or transmitting the radio wave with the coordinator node based on information on the time of transmitting and receiving a message included in the time synchronization message Calculating a delay time and synchronizing time with the coordinator node using the computed propagation delay time with the coordinator node.
상기 제1 프레임에서, 상기 제1 메시지의 수신 시간과 복수의 상기 제2 메시지의 수신 시간을 이용하여 수신 시간들 간의 차이를 계산하는 도달 시간 차이 계산부;
상기 제1 프레임에서 상기 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보, 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각의 위치 좌표 정보, 및 상기 계산된 상기 수신 시간들 간의 차이를 이용하여 자신의 위치를 획득하는 위치 획득부
상기 제1 프레임에서, 상기 획득된 상기 자신의 위치 정보와 상기 제1 메시지의 수신 시간을 포함하는 위치 공유 및 시간 동기 요청을 위한 제3 메시지를 브로드캐스팅하는 메시지 전송부; 및
제2 프레임에서, 상기 코디네이터 노드로부터 브로드캐스팅된 시간 동기를 획득하기 위한 제4 메시지가 수신되면, 상기 수신된 상기 제4 메시지에 포함된 정보를 이용하여 상기 코디네이터 노드와 시간을 동기화시키는 시간 동기화부;
를 포함하고,
상기 메시지 전송부는
상기 제1 메시지에 포함된 상기 복수의 노드들 각각의 메시지 전송 순서 정보 또는 상기 복수의 노드들 각각으로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 요청 메시지에 포함된 다음 메시지를 전송할 노드 식별 정보에 기반하여 자신의 시간 동기 요청 메시지를 브로드캐스팅할 순서를 식별하고, 상기 식별된 순서에 따라 앞선 순서의 노드로부터 브로드캐스팅된 시간 동기 요청 메시지가 수신되면 자신의 시간 동기 요청 메시지를 브로드캐스팅하는 위치 및 시간 동기 획득 장치.A first message broadcast from a coordinator node, the first message including position coordinate information of the coordinator node, in a first frame, and receiving a second message broadcast from a plurality of reference nodes, A message receiving unit receiving the message, the second message including position coordinate information of a corresponding reference node;
A arrival time difference calculation unit for calculating a difference between reception times using the reception time of the first message and the reception time of the plurality of the second messages in the first frame;
A position acquiring unit for acquiring a position of the mobile station based on the position coordinate information of the coordinator node, the position coordinate information of each of the plurality of reference nodes, and the calculated reception times in the first frame,
A message transmission unit for broadcasting a third message for location sharing and time synchronization request including the obtained location information of the self and the reception time of the first message in the first frame; And
A time synchronization unit for synchronizing time with the coordinator node using information included in the received fourth message when a fourth message for acquiring time synchronization broadcasted from the coordinator node is received in a second frame, ;
Lt; / RTI >
The message transmission unit
Based on the message transmission order information of each of the plurality of nodes included in the first message or the node identification information to transmit the next message included in the time synchronization request message broadcasted from each of the plurality of nodes, And broadcasts its own time synchronization request message when a time synchronization request message broadcast from a node in the preceding sequence is received according to the identified order.
상기 위치 획득부는
상기 수신 시간들 간의 차이, 상기 코디네이터 노드의 위치 좌표 정보, 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각의 위치 좌표 정보를 이용하여 상기 자신의 위치와 상기 코디네이터 노드 간의 거리, 상기 자신의 위치와 상기 복수의 레퍼런스 노드들 각각 간의 거리 중 해당하는 두 거리 간의 차이를 계산하고, 상기 계산된 복 수의 두 거리 간의 차이를 이용하여 상기 자신의 위치를 획득하는 것을 특징으로 하는 위치 및 시간 동기 획득 장치.8. The method of claim 7,
The position obtaining unit
A position of the coordinator node, a position of the coordinator node, a position of the coordinator node, a position of the coordinator node, a position of the coordinator node, Calculates a difference between two corresponding distances among the distances between the first and second distances, and obtains the position using the difference between the two distances of the calculated distances.
상기 도달 시간 차이 계산부는
상기 제2 메시지들 각각의 수신 시간과 상기 제1 메시지의 수신 시간 간의 차이를 계산하는 것을 특징으로 하는 위치 및 시간 동기 획득 장치.8. The method of claim 7,
The arrival time difference calculation unit
And calculates a difference between a reception time of each of the second messages and a reception time of the first message.
상기 시간 동기화부는
상기 제4 메시지에 포함된 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간 정보를 이용하여 상기 코디네이터 노드와 시간을 동기화시키거나, 상기 시간 동기 메시지에 포함된 메시지 송수신 시간에 대한 정보에 기초하여 상기 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간을 연산하고 상기 연산된 상기 코디네이터 노드와의 전파 지연 시간을 이용하여 상기 코디네이터 노드와 시간을 동기화시키는 것을 특징으로 하는 위치 및 시간 동기 획득 장치.8. The method of claim 7,
The time synchronization unit
Synchronizing the time with the coordinator node using the propagation delay time information with the coordinator node included in the fourth message, or transmitting the radio wave with the coordinator node based on information on the time of transmitting and receiving a message included in the time synchronization message And calculates the delay time and synchronizes the time with the coordinator node using the calculated propagation delay time with the coordinator node.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| R401 | Registration of restoration |