KR101791507B1 - Method for setting placement area of sensor node in sensor field - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 센서 노드의 배치 영역을 효율적으로 설정하고, 최적의 센서 노드 배치를 결정하는 센서필드에서의 센서노드 배치영역 설정 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 실시 예에 따른 센서필드에서의 센서노드 배치영역 설정 방법은, 임무지시서에 기반하에 임무지역을 설정하는 단계와; 상기 설정한 임무지역에서 임무 수행을 위한 센서 노드 종류 및 수량을 결정하는 단계와; 상기 임무 수행을 위한 센서 노드의 수량에 따라 상기 설정한 임무지역을 분할하는 단계와; 상기 결정된 센서 노드 종류 및 수량을 근거로 상기 분할된 임무지역에 배치할 센서 노드의 종류 및 수량과 상기 센서 노드의 배치 형태를 결정하는 단계와; 상기 분할된 임무지역에 배치할 센서 노드의 종류 및 수량과 상기 센서 노드의 배치 형태에 따라 상기 센서 노드의 커버리지를 검출하는 단계와; 상기 센서 노드의 커버리지를 근거로 상기 분할된 임무영역의 중심에 배치된 중계 노드와 상기 센서 노드가 무선통신 연결이 가능한지를 결정하는 단계와; 상기 중계 노드와 상기 센서 노드의 무선통신 연결이 가능하면 상기 센서 노드를 상기 분할된 임무 지역에 배치할 것으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.The present invention relates to a sensor node placement area setting method in a sensor field for efficiently setting an arrangement region of a sensor node and determining an optimal sensor node placement, The method includes: setting a mission area based on a mission instruction; Determining a sensor node type and a quantity for performing mission in the set mission area; Dividing the set mission area according to the number of sensor nodes for performing the mission; Determining a type and a quantity of a sensor node to be placed in the divided mission area based on the determined sensor node type and quantity and an arrangement type of the sensor node; Detecting the coverage of the sensor node according to the type and quantity of the sensor node to be placed in the divided mission area and the arrangement form of the sensor node; Determining whether a relay node located at the center of the divided mission area and a sensor node can establish a wireless communication connection based on the coverage of the sensor node; And determining that the sensor node is to be placed in the divided mission area if wireless communication connection between the relay node and the sensor node is possible.

Description

센서필드에서의 센서노드 배치영역 설정 방법{METHOD FOR SETTING PLACEMENT AREA OF SENSOR NODE IN SENSOR FIELD}METHOD FOR SETTING A SENSOR NODE RANGE AREA IN A SENSOR FIELD Field of the Invention < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 센서필드에서의 센서노드 배치영역 설정 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a sensor node placement area setting method in a sensor field.

작전 임무지역에서 감시/경계 임무를 수행하기 위해서는 제한된 자원으로 최대의 영역을 감시할 수 있도록 하는 방법이 절실히 필요하다. 예를 들면, 감시하고자 하는 센서필드 전체 영역을 가장 효율적인 방법으로 센서노드를 설치하기 위해서는 센서노드 설치 영역을 최적화하는 방법으로 설정해야 한다.In order to perform surveillance / boundary missions in operational mission areas, there is a need for a way to monitor the largest area with limited resources. For example, in order to install the sensor node in the most efficient manner, the sensor node installation area should be optimized.

본 발명의 목적은, 센서 노드의 배치 영역을 효율적으로 설정하고, 최적의 센서 노드 배치를 결정하는 센서필드에서의 센서노드 배치영역 설정 방법을 제공하는 데 있다.It is an object of the present invention to provide a method of setting a sensor node arrangement area in a sensor field for efficiently setting an arrangement area of a sensor node and determining an optimal sensor node arrangement.

본 발명의 실시 예에 따른 센서필드에서의 센서노드 배치영역 설정 방법은, 임무계획단말기를 이용하여 센서필드에서 센서노드 배치영역을 설정하는 방법에 있어서, 임무지시서에 기반하에 임무지역을 설정하는 단계와; 상기 설정한 임무지역에서 임무 수행을 위한 센서 노드 종류 및 수량을 결정하는 단계와; 상기 임무 수행을 위한 센서 노드의 수량에 따라 상기 설정한 임무지역을 분할하는 단계와; 상기 결정된 센서 노드 종류 및 수량을 근거로 상기 분할된 임무지역에 배치할 센서 노드의 종류 및 수량과 상기 센서 노드의 배치 형태를 결정하는 단계와; 상기 분할된 임무지역에 배치할 센서 노드의 종류 및 수량과 상기 센서 노드의 배치 형태에 따라 상기 센서 노드의 커버리지를 검출하는 단계와; 상기 센서 노드의 커버리지를 근거로 상기 분할된 임무영역의 중심에 배치된 중계 노드와 상기 센서 노드가 무선통신 연결이 가능한지를 결정하는 단계와; 상기 중계 노드와 상기 센서 노드의 무선통신 연결이 가능하면 상기 센서 노드를 상기 분할된 임무 지역에 배치할 것으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.A method for setting a sensor node placement area in a sensor field according to an exemplary embodiment of the present invention includes the steps of setting a mission area based on a mission assignment sheet, Wow; Determining a sensor node type and a quantity for performing mission in the set mission area; Dividing the set mission area according to the number of sensor nodes for performing the mission; Determining a type and a quantity of a sensor node to be placed in the divided mission area based on the determined sensor node type and quantity and an arrangement type of the sensor node; Detecting the coverage of the sensor node according to the type and quantity of the sensor node to be placed in the divided mission area and the arrangement form of the sensor node; Determining whether a relay node located at the center of the divided mission area and a sensor node can establish a wireless communication connection based on the coverage of the sensor node; And determining that the sensor node is to be placed in the divided mission area if wireless communication connection between the relay node and the sensor node is possible.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 센서 노드는, 센서필드에 침입하는 표적(인체)을 감지하는 PIR(Passive Infrared Ray) 센서 노드, 상기 센서필드에 침입하는 표적에 의해 발생하는 진동을 탐지하는 진동 센서 노드, 상기 센서필드에 침입하는 표적을 촬영하는 영상 센서 노드, 상기 센서필드에 침입하는 표적에 의해 발생하는 자기를 감지하는 자기 센서 노드를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the sensor node may include a passive infrared ray (PIR) sensor node for sensing a target (human body) entering the sensor field, a vibration sensor for detecting a vibration generated by the target entering the sensor field A sensor node, an image sensor node for photographing a target intruding into the sensor field, and a magnetic sensor node for sensing magnetism generated by a target entering the sensor field.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 센서 노드의 배치 형태는 임무 영역 경계 배치, 주요 시설경계 배치, 경계선 배치, 예상 침투로 감시 배치로 분류될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the arrangement type of the sensor node can be classified into a mission area boundary arrangement, a main facility boundary arrangement, a boundary line arrangement, and a predicted infiltration monitoring arrangement.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 진동 센서 노드는 상기 분할된 임무 영역들 중에서 중앙 영역에 배치될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the vibration sensor node may be disposed in a central area among the divided mission areas.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 자기 센서 노드는 상기 임무 영역에 도로 형태의 지형이 있을 때, 상기 도로 형태와 길이를 고려하여 상기 도로 형태의 지형에 균등 배치될 수 있다.In an embodiment of the present invention, when the magnetic sensor node has a road shape in the mission area, the magnetic sensor node may be equally arranged in the road shape in consideration of the road shape and the length.

본 발명의 실시 예에 있어서, 상기 PIR 센서 노드는 상기 분할된 임무 영역들의 범위 안에서 상기 진동 센서 노드의 커버리지 밖에 존재하는 음영 구역에 배치될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the PIR sensor node may be located in a shadow zone that is outside the coverage of the vibration sensor node within the range of the divided mission areas.

본 발명은, 임무 수행에 가용한 자산을 가지고 효율적인 센서노드 배치를 위해 작전 임무영역을 효과적으로 분할하여 센서노드 배치를 최적화함으로써 빈틈없이 완벽한 작전을 수행할 수 있도록 도움을 줄 수 있다.The present invention can help to complete a seamless operation by effectively dividing an operational mission area and optimizing a sensor node arrangement for efficient sensor node placement with the assets available for mission execution.

도 1은 본 발명의 실시에에 따른 센서노드 배치영역 설정 및 최적 배치 도출 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 센서노드 배치를 위한 임무영역 균등 분할 설정 방법을 나타낸 예시도이다.
도 3은 분할된 임무 영역에 센서 노드를 초기에 배치한 예시도이다.
도 4는 센서 노드의 커버리지 분석 결과를 나타낸 예시도이다.
도 5는 무선통신(RF) 연결성 분석을 나타낸 예시도이다.
도 6은 센서노드 최적 배치 도출 결과를 나타낸 예시도이다.
FIG. 1 is a flowchart showing a method of setting a sensor node allocation area and calculating an optimal allocation according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a method of setting up an equal area division for a sensor node.
FIG. 3 is an exemplary diagram showing that sensor nodes are initially placed in the divided mission area.
4 is an exemplary view showing a result of coverage analysis of a sensor node.
Figure 5 is an exemplary diagram illustrating wireless communication (RF) connectivity analysis.
FIG. 6 is a diagram showing an example of a result of the optimal placement of a sensor node. FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals are used to designate identical or similar elements, and redundant description thereof will be omitted. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role. In the following description of the embodiments of the present invention, a detailed description of related arts will be omitted when it is determined that the gist of the embodiments disclosed herein may be blurred. In addition, it should be noted that the attached drawings are only for easy understanding of the embodiments disclosed in the present specification, and should not be construed as limiting the technical idea disclosed in the present specification by the attached drawings.

본 발명은 임무(감시/경계 임무) 배치영역에 효율적인 센서노드 배치를 위한 최적의 영역 분할 설정 방법과 분할 영역에 센서노드 배치규칙을 적용하여 최적 배치하는 방법을 결정하는 것이다. 도면을 통해 발명내용을 설명하면 다음과 같다.The present invention is to determine an optimal method of allocating a sensor node for a sensor node arrangement in a mission (monitoring / boundary mission) arrangement area and a method of optimally allocating a sensor node arrangement rule in a divided area. The invention will now be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시에에 따른 센서노드 배치영역 설정 및 최적 배치 도출 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 1에 따른 전체적인 흐름은 임무계획단말기에서 수행할 수 있다.FIG. 1 is a flowchart showing a method of setting a sensor node allocation area and calculating an optimal allocation according to an embodiment of the present invention. The overall flow according to Fig. 1 can be performed in a mission planning terminal.

임무계획단말기는 임무지시서에 기반하에 임무지역을 설정한다(S10). 예를 들면, 임무계획단말기는 임무지시서에 기반하에 감시/경계할 임무지역을 설정한다.Mission Planning The terminal sets the mission area based on the Mission Manual (S10). For example, the Mission Planner sets up a mission area to monitor / alert based on the Mission Statement.

임무계획단말기는 상기 설정한 임무지역에서 임무 수행을 위한 센서 노드 종류 및 수량을 파악(결정)한다(S20). 상기 센서 노드(다수의 센서 노드)는 침입하는 표적(인체)을 감지하는 PIR(Passive Infrared Ray) 센서 노드, 침입하는 표적(적)에 의해 발생하는 진동을 탐지하는 진동 센서 노드, 침입하는 표적(적)을 촬영하는 영상 센서 노드, 침입하는 표적(적)에 의해 발생하는 자기를 감지하는 자기 센서(Magnetic Sensor) 노드들 중에서 어느 하나 이상을 포함하거나 모두를 포함할 수 있다. The mission planning terminal determines (determines) the types and the quantity of the sensor nodes for performing the mission in the set mission area (S20). The sensor node (a plurality of sensor nodes) includes a passive infrared ray (PIR) sensor node for detecting an intruding target (human body), a vibration sensor node for detecting vibration generated by an intruding target, An image sensor node for photographing an enemy object, and a magnetic sensor node for detecting a magnetic object generated by an intruding target (enemy).

예를 들면, 임무계획단말기는 상기 설정한 임무지역이 기준 지역보다 작으면 이에 비례하여 센서 노드의 수량을 감소시킬 수 있다. 임무계획단말기는 상기 설정한 임무지역이 기준 지역보다 크면 이에 비례하여 센서 노드의 수량을 증가시킬 수 있다. 임무계획단말기는 상기 설정한 임무지역이 산악 지역이면 자기 센서 노드를 제외한 PIR(Passive Infrared Ray) 센서 노드, 진동 센서 노드, 영상 센서(Magnetic Sensor) 노드를 상기 임무 수행을 위한 센서 노드 종류로서 결정할 수 있다.For example, if the mission area is smaller than the reference area, the mission plan terminal can reduce the number of sensor nodes in proportion thereto. The Mission Plan terminal can increase the number of sensor nodes in proportion to the set mission area larger than the reference area. If the mission area is the mountain area, the Mission Plan terminal can determine the PIR (Passive Infrared Ray) sensor node, the vibration sensor node, and the Magnetic Sensor node except for the magnetic sensor node as the sensor node type for performing the mission have.

임무계획단말기는 상기 설정한 임무지역이 평원에 도로가 있는 지역이면 진동 센서 노드, PIR(Passive Infrared Ray) 센서 노드, 영상 센서 노드, 자기 센서(Magnetic Sensor) 노드를 상기 임무 수행을 위한 센서 노드 종류로서 결정할 수 있다.If the mission area is the area where the road is located on the plains, the Mission Plan terminal may transmit a vibration sensor node, a PIR (Passive Infrared Ray) sensor node, an image sensor node, and a magnetic sensor node to the sensor node type As shown in FIG.

임무계획단말기는 상기 임무 수행을 위한(설치될) 센서 노드의 수량에 따라 상기 설정한 임무지역(임무 영역)을 분할한다(S30). 예를 들면, 임무계획단말기는 상기 설치될 진동 노드가 10개이면 상기 설정한 임무지역을 10등분하고, 상기 설치될 센서 노드가 20개이면 상기 설정한 임무지역을 20등분할 수도 있다.The mission planning terminal divides the set mission area (mission area) according to the number of sensor nodes (to be installed) for performing the mission (S30). For example, if the number of the vibration nodes to be installed is ten, the mission planning terminal may divide the set mission area into ten equal parts, and if the number of sensor nodes to be installed is twenty, the set mission area may be divided into twenty equal parts.

임무계획단말기는 상기 결정된 센서 노드 종류 및 수량을 근거로 상기 분할된 임무지역(임무 영역)에 배치할 센서 노드의 종류 및 수량과 그 센서 노드의 배치 형태를 결정한다(센서노드 초기 배치)(S40).The mission planning terminal determines the type and quantity of sensor nodes to be placed in the divided mission area (mission area) and the arrangement type of the sensor nodes based on the determined sensor node type and quantity (initial placement of the sensor node) (S40 ).

임무계획단말기는 그 결정한 센서 노드의 종류 및 수량과 그 센서 노드의 배치 형태에 따라 그 센서 노드의 커버리지를 분석(검출)한다(S50).The mission planning terminal analyzes (detects) the coverage of the sensor node according to the type and quantity of the determined sensor node and the arrangement form of the sensor node (S50).

임무계획단말기는 그 센서 노드의 커버리지를 근거로 그 센서 노드의 RF 연결성을 분석한다(S60). 예를 들면, 센서 노드의 커버리지를 근거로 상기 분할된 임무영역의 중심에 배치된 중계 노드와 센서 노드의 무선통신 연결이 가능한지를 결정한다.The mission planning terminal analyzes the RF connectivity of the sensor node based on the coverage of the sensor node (S60). For example, it is determined based on the coverage of the sensor node whether a wireless communication connection between the relay node and the sensor node located at the center of the divided mission area is possible.

임무계획단말기는 센서 노드의 RF 연결성을 분석을 통해 순차적으로 최적의 센서노드 배치 방법을 제공한다(최적 노드 배치)(S70). 예를 들면, 중계 노드와 제1 분할 임무 지역에 배치할 제1 센서 노드의 무선통신 연결이 가능하면 그 제1 센서 노드를 제1 분할 임무 지역에 배치하고, 만약 중계 노드와 제1 분할 임무 지역에 배치할 제1 센서 노드의 무선통신 연결이 가능하지 않는다면 중계 노드와 제1 센서 노드가 무선통신 연결이 가능한 지역을 제1 분할 임무지역 내에서 찾아 제1 센서 노드를 배치한다.The Mission Planner provides optimal sensor node placement method (optimal node placement) sequentially by analyzing the RF connectivity of the sensor node (S70). For example, if a wireless communication connection between a relay node and a first sensor node to be placed in the first division mission area is possible, the first sensor node is placed in the first division mission area, and if the relay node and the first division mission area If the wireless communication connection of the first sensor node to be arranged in the first sensor node is not possible, the first sensor node is located in the first divided mission area by locating the region where the relay node and the first sensor node are capable of wireless communication connection.

도 2는 센서노드 배치를 위한 임무영역 균등 분할 설정 방법을 나타낸 예시도이다.FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a method of setting up an equal area division for a sensor node.

도 2에 도시한 바와 같이, 센서노드 초기배치를 위한 임무영역 분할은 임무지시서 기반의 좌상/우하의 위/경도 값으로 설정하여 임무 수행에 주어진 센서노드 중 "Omni Sensor"인 진동 센서 노드의 수량을 우선 파악하여 진행한다. 진동 센서 노드의 커버리지를 기반으로 임무 영역을 균등 분할하여 미들 셀을 만든다. As shown in FIG. 2, the task area division for initial placement of the sensor node is set as the upper / lower value of the upper left / lower right based on the mission instruction sheet, and the number of the vibration sensor nodes, i.e., "Omni Sensor" . Based on the coverage of the vibration sensor node, we make the middle cell by equally dividing the mission area.

가로, 세로의 영역 길이에 비해 센서노드 수량이 많을 경우는 센서노드 목표 커버리지를 70~80% 수준으로 설정하여 세밀하게 분할하고, 센서노드 수량이 적을 경우는 센서노드 목표 커버리지를 최대 100% 수준으로 설정하여 미들 셀을 나눈다. 이때 목표율을 100% 수준으로 설정하였는데도 불구하고 센서노드 수량이 부족할 경우는 센서노드 수량에 맞추어 미들 셀의 수를 결정할 수 있다. 도로, 건물 등의 지형지물은 임무 영역 분할 과정에 영향을 미치지 않으며, 진동 센서 노드의 커버리지에 따라 균등 분할하는 것을 원칙으로 할 수도 있다.If the number of sensor nodes is large compared to the length of the horizontal and vertical regions, the sensor node target coverage is divided into 70 ~ 80% level, and when the number of sensor nodes is small, the sensor node target coverage is maximized to 100% Divide the middle cell by setting. If the target rate is set at 100%, the number of middle cells can be determined according to the number of sensor nodes when the number of sensor nodes is insufficient. Roads, buildings, and other features do not affect the process of dividing the mission area, and it may be the principle to divide the area equally according to the coverage of the vibration sensor node.

도 3은 분할된 임무 영역에 센서 노드를 초기에 배치한 예시도이다.FIG. 3 is an exemplary diagram showing that sensor nodes are initially placed in the divided mission area.

도 3에 도시한 바와 같이, 센서 노드 배치는 배치 형태 모델에 따라 다르게 수행된다. 배치 형태 모델은 임무 영역 경계 배치, 주요 시설경계 배치, 경계선 배치, 예상 침투로 감시 배치 등 4가지 형태로 분류할 수 있다. 본 발명에서는 임무 영역 경계 배치 형태로 배치되는 것으로 가정한다. As shown in FIG. 3, the sensor node placement is performed differently according to the deployment type model. Batch type models can be classified into four types, namely, mission area boundary layout, major facility boundary layout, border layout, and monitoring layout with predicted penetration. It is assumed that the present invention is arranged in the form of a mission area boundary arrangement.

임무 지시서에서 입력받은 센서노드 모두를 배치하는 것을 기본으로 한다. 도 2에서 균등 분할된 임무 영역에 진동 센서 노드 배치를 최우선으로 할 수 있다. 진동 센서 노드는 미들 셀의 중앙에 배치한다. 그 분할된 미들 셀의 개수보다 진동 센서 노드가 많을 경우는 나머지 진동 센서 노드를 여분으로 처리한다. 임무 영역에 도로 형태의 지형이 있을 경우에는 균등하게 배치된 진동 센서 노드와 상관없이 자기 센서 노드를 도로 형태와 길이를 고려하여 균등 배치한다. It is based on the arrangement of all the sensor nodes inputted in the mission directive. In FIG. 2, it is possible to place the vibration sensor node in the first place in the equally divided mission area. The vibration sensor node is disposed at the center of the middle cell. If there are more vibration sensor nodes than the number of the divided middle cells, the remaining vibration sensor nodes are processed extra. When there is a road shape in the mission area, the magnetic sensor nodes are evenly arranged considering the road shape and length regardless of the vibration sensor nodes arranged evenly.

"Omni Sensor"인 진동 센서 노드와 자기 센서 노드를 우선 배치하고, PIR 센서 노드를 보조 배치할 수도 있다. PIR 센서 노드는 기본 미들 셀의 범위 안에서 진동 센서 노드의 커버리지 밖에 있는 음영 구역에 배치하도록 한다. 음영 구역은 탐지 확률로 판단한다. 진동, 자기, PIR 센서 노드가 모두 배치된 후에 가시선 확보가 가능할 것으로 판단되는 위치에 영상 센서 노드를 추가 배치한다. The vibration sensor node and the magnetic sensor node, which are the "Omni Sensor", may be arranged first, and the PIR sensor node may be arranged co-located. The PIR sensor node should be placed in the shadow area outside the coverage of the vibration sensor node within the range of the primary middle cell. The shaded area is determined by the detection probability. After the vibration, magnetism, and PIR sensor nodes are all disposed, the image sensor node is additionally disposed at a position where it is determined that the visible line can be secured.

도 4는 센서 노드의 커버리지 분석 결과를 나타낸 예시도이다.4 is an exemplary view showing a result of coverage analysis of a sensor node.

도 4에 도시한 바와 같이, 센서 노드의 커버리지 분석은 센서 노드 초기 배치가 끝난 후 센서 노드 최적 배치를 위한 1차 수행 단계이다. 센서 노드의 커버리지 분석을 위한 알고리즘은 배치 영역 대비 센서 노드 커버리지 분석 면적 비율을 산정하는 알고리즘과 커버리지 탐지 확률 분석 알고리즘으로 구성되며, 각 알고리즘에 대한 개요도를 도 4에 나타낸 것이다. 목표 커버리지율을 충족하는 센서 노드 위치를 찾을 때까지 미들 셀(분할된 임무 영역) 내부의 서브 셀(분할된 각 임무 영역내의 분할 영역) 단위로 센서 노드를 이동하면서 목표 커버리지가 충족되는 지점을 찾도록 수행한다. 목표 커버리지를 충족하는 센서 배치가 없을 경우 최대 커버리지율인 지점에 센서를 배치하도록 한다. As shown in FIG. 4, the coverage analysis of the sensor node is a first performance step for the optimal placement of the sensor node after the initial placement of the sensor node. The algorithm for analyzing the coverage of the sensor node is composed of an algorithm for calculating the coverage ratio of the sensor node coverage area to the deployment area and a coverage detection probability analysis algorithm, and a schematic diagram of each algorithm is shown in FIG. Until we find the sensor node location that meets the target coverage ratio, we move the sensor node by subcell (subdivision within each divided subdomain) inside the middle cell (subdivided mission area) to find the point where the target coverage is satisfied . If there is no sensor arrangement that meets the target coverage, place the sensor at the point of maximum coverage.

도 5는 무선통신(RF) 연결성 분석을 나타낸 예시도이다.Figure 5 is an exemplary diagram illustrating wireless communication (RF) connectivity analysis.

무선통신(RF) 연결성 분석은 센서노드 초기 배치가 끝난 후 센서 노드 최적 배치를 위한 2차 수행 단계이다. RF 연결성 분석을 위한 알고리즘은 상황도시장비와의 통신 경로 확보 유무를 판단하기 위한 RF 연결성 분석을 수행하는 알고리즘을 의미한다. RF 연결성 확보에 대한 정의는 센서 노드와 중계 노드(Relay node)와의 "Ad-Hoc" 망으로 연결성을 확보하는 것을 기준으로 한다. 중계 노드는 분할 임무영역의 중심에 배치한다. 배치된 중계 노드와 센서 노드의 RF 연결성 확보가 가능할 때까지 중계 노드를 배치 영역 미들 셀 내의 서브 셀 단위에서 이동하면서 연결성을 확보한다. "Hop Count"의 평균치가 가장 작은 위치를 배치 위치로 선정한다. RF 연결성을 확보한 예와 가시화한 예를 도 5에 나타내었다.Wireless communication (RF) connectivity analysis is the second stage for optimal deployment of sensor nodes after initial deployment of sensor nodes. The algorithm for RF connectivity analysis is an algorithm that performs RF connectivity analysis to determine whether a communication path is secured with the situation city equipment. The definition of ensuring RF connectivity is based on ensuring connectivity with the "Ad-Hoc" network between the sensor node and the relay node. The relay node is located at the center of the divided mission area. The relay node is moved in the sub-cell unit of the deployment area middle cell until the RF connection between the deployed relay node and the sensor node is secured. The position where the average value of "Hop Count" is the smallest is selected as the placement position. An example of ensuring RF connectivity and an example of visualization are shown in Fig.

도 6은 센서노드 최적 배치 도출 결과를 나타낸 예시도이다. FIG. 6 is a diagram showing an example of a result of the optimal placement of a sensor node. FIG.

도 6에 설명한 내용은 도 2, 3, 4, 5에서 설명한 것처럼 여러 가지 파라미터 값에 따라 센서노드 배치 영역을 설정하여 분할하고, 그 분할된 영역에 배치 형태 모델을 적용하여 센서노드 초기 배치를 수행하였다. 초기 배치된 센서 노드들의 노드 사양/특성 파라미터와 센서 성능에 영향을 주는 요소인 기상정보, 지형/지물 정보, 식생/토질 정보, 고도 정보, 가시선 정보 등을 고려하여 배치 영역에 대한 센서 커버리지율을 예측하고, 그 배치 영역에 대한 센서 탐지율을 예측하는 알고리즘을 수행하였다. 또한, RF 특성 파라미터를 고려한 RF 연결성 분석을 통해 센서노드 간 네트워크 연결 및 상황실까지 탐지 정보가 전달 가능 한지에 대한 판단을 통해 배치 위치를 선정하였다. 센서 커버리지 분석과 RF 연결성 분석을 수행한 후 선정된 위치에 진동 센서 노드 미들 셀의 최적 위치에 우선 배치한다. 도로 등의 지형이 있는 곳은 진동 센서 노드의 설치와 무관하게 커버리지 중첩을 허용하여 도로 주변에 자기 센서 노드를 균등 분할 배치한다. 다음으로, PIR 센서 노드는 진동 센서 노드를 배치한 미들 셀에 커버리지율을 높일수 있도록 "Omni" 형태로 커버리지를 분석하여 선 배치 후 커버리지와 가시선 확보가 가장 우수한 방향으로 수동 조작하여 지향 각도를 설정하고 최대 커버리지가 확보되는 지역에 최적 배치한다. 6, the sensor node placement area is set and divided according to various parameter values as described in FIGS. 2, 3, 4 and 5, and the initial placement of the sensor node is performed by applying the layout model to the divided area Respectively. The sensor coverage rate for the deployment area is calculated considering the node specification / characteristics parameters of the initially deployed sensor nodes and the factors influencing the sensor performance, such as weather information, terrain / ground information, vegetation / soil information, altitude information, And an algorithm for predicting the sensor detection rate for the deployment area is performed. In addition, the placement location was selected by determining whether the detection information can be delivered to the network connection and the sensor room between the sensor nodes through RF connectivity analysis considering RF characteristics parameters. After performing sensor coverage analysis and RF connectivity analysis, the sensor node node is placed at the optimum position of the vibration sensor node middle cell at a predetermined position. In places where roads and other terrains are present, overlapping of coverage is allowed irrespective of the installation of vibration sensor nodes, and the magnetic sensor nodes are evenly distributed around the roads. Next, the PIR sensor node analyzes the coverage in the form of "Omni" in order to increase the coverage rate in the middle cell where the vibration sensor node is disposed, sets the directivity angle by manually operating the coverage and line- Optimal placement in areas where maximum coverage is ensured.

영상 센서 노드는 설치된 센서필드의 가시선 확보가 가장 우수한 위치에 설치하여 탐지 정보를 가시적으로 판단할 수 있도록 설치 운용한다. 배치할 센서 노드 수량이 적을 경우는 임무 영역의 최대 커버리지를 확보할 수 있는 위치에 우선 배치하고, 수량이 많을 경우는 예비 자산으로 남겨두고 재활용할 수 있도록 한다. 또한, 센서노드 배치규칙과 분석 알고리즘을 수행하여 도출된 센서노드 최적 배치안을 도 6과 같이 화면에 도시한다. 시뮬레이션의 결과로 제시된 최적 배치 안을 사용자가 원하는 위치로 언제든 수동 배치하여 최종적으로 최적의 배치 안을 도출하여 임무 계획에 적용하도록 한다. 마지막으로 모든 센서노드들은 건물 위, 도로 위 등의 배치 금지구역을 회피하여 배치하는 것을 원칙으로 할 수 있다.The image sensor node is installed in a position where the line of sight of the installed sensor field is the best, and the detection information is visually judged. If the number of sensor nodes to be deployed is small, it should be placed in a position where maximum coverage of the mission area can be secured. If the number of sensor nodes is large, it should be reserved as a reserve asset and be recycled. In addition, the optimum arrangement of the sensor nodes derived by performing the sensor node placement rules and the analysis algorithm is shown on the screen as shown in FIG. As a result of the simulation, the optimal layout suggested by the user can be manually arranged at any time, so that the optimal layout is finally determined and applied to the mission plan. Finally, all sensor nodes can be arranged in a manner that avoids placement prohibited areas such as buildings and roads.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은, 임무 수행에 가용한 자산을 가지고 효율적인 센서노드 배치를 위해 작전 임무영역을 효과적으로 분할하여 센서노드 배치를 최적화함으로써 빈틈없이 완벽한 작전을 수행할 수 있도록 도움을 줄 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to effectively perform a seamless operation by optimally arranging the sensor nodes by effectively dividing the mission area for efficient sensor node placement with the assets available for mission execution have.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The foregoing detailed description should not be construed in all aspects as limiting and should be considered illustrative. The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.

Claims (6)

임무계획단말기를 이용하여 센서필드에서 센서노드 배치영역을 설정하는 방법에 있어서,
임무계획단말기가 임무지시서에 기반하에 감시 또는 경계할 임무지역을 설정하는 단계와;
임무계획단말기가 상기 설정한 임무지역에서 임무 수행을 위한 센서 노드의 종류 및 수량을 결정하는 단계와;
임무계획단말기가 상기 결정된 센서 노드의 수량에 따라 상기 설정한 임무지역을 분할하는 단계와;
임무계획단말기가 상기 결정된 센서 노드의 종류 및 수량을 근거로 상기 분할된 임무지역에 배치할 센서 노드의 종류 및 수량과 상기 센서 노드의 배치 형태를 결정하는 단계와;
임무계획단말기가 상기 분할된 임무지역에 배치할 센서 노드의 종류 및 수량과 상기 센서 노드의 배치 형태에 따라 상기 센서 노드의 커버리지를 검출하는 단계와;
임무계획단말기가 상기 센서 노드의 커버리지를 근거로 상기 분할된 임무영역의 중심에 배치된 중계 노드와 상기 센서 노드가 무선통신 연결이 가능한지를 결정하는 단계와;
임무계획단말기가 상기 중계 노드와 상기 센서 노드의 무선통신 연결이 가능하면 상기 센서 노드를 상기 분할된 임무 지역에 배치할 것으로 결정하는 단계를 포함하며,
여기서, 임무계획단말기는, 상기 설정한 임무지역이 기준 지역보다 작으면 이에 비례하여 상기 센서 노드의 수량을 감소시키고, 상기 설정한 임무지역이 상기 기준 지역보다 크면 이에 비례하여 상기 센서 노드의 수량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 센서필드에서의 센서노드 배치영역 설정 방법.
A method for setting a sensor node placement area in a sensor field using a mission planning terminal,
Establishing a mission area for the mission planning terminal to monitor or alert based on the mission statement;
Determining a type and a quantity of a sensor node for performing mission in the mission area set by the mission planning terminal;
Dividing the set mission area according to the determined number of sensor nodes by the mission planning terminal;
Determining a type and a quantity of a sensor node to be disposed in the divided mission area based on the determined type and quantity of the sensor node and a layout type of the sensor node;
Detecting the coverage of the sensor node according to the type and quantity of the sensor node to be placed in the divided mission area and the arrangement form of the sensor node;
Determining whether the mission planning terminal is capable of establishing a wireless communication connection with the relay node located at the center of the divided mission area based on the coverage of the sensor node;
And determining that the mission planning terminal is to place the sensor node in the divided mission area if the relay node and the sensor node are capable of wireless communication connection,
The mission planning terminal reduces the number of the sensor nodes in proportion to the number of the sensor nodes if the set mission area is smaller than the reference area and if the set mission area is larger than the reference area, Wherein the sensor node is located at a predetermined position on the sensor node.
제 1항에 있어서, 상기 센서 노드는,
센서필드에 침입하는 표적을 감지하는 PIR(Passive Infrared Ray) 센서 노드,
상기 센서필드에 침입하는 표적에 의해 발생하는 진동을 탐지하는 진동 센서 노드,
상기 센서필드에 침입하는 표적을 촬영하는 영상 센서 노드,
상기 센서필드에 침입하는 표적에 의해 발생하는 자기를 감지하는 자기 센서 노드를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서필드에서의 센서노드 배치영역 설정 방법.
2. The sensor node according to claim 1,
A passive infrared ray (PIR) sensor node for detecting a target entering the sensor field,
A vibration sensor node for detecting vibration generated by a target entering the sensor field,
An image sensor node for capturing a target entering the sensor field,
And a magnetic sensor node for sensing a magnetic field generated by a target entering the sensor field.
제 2항에 있어서, 상기 센서 노드의 배치 형태는,
임무 영역 경계 배치, 주요 시설경계 배치, 경계선 배치, 예상 침투로 감시 배치로 분류되는 것을 특징으로 하는 센서필드에서의 센서노드 배치영역 설정 방법.
3. The method according to claim 2,
Wherein the sensor node is classified into a mission area boundary layout, a main facility boundary layout, a boundary layout, and a predicted infiltration monitoring layout.
제 2항에 있어서, 상기 진동 센서 노드는,
상기 분할된 임무 영역들 중에서 중앙 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 센서필드에서의 센서노드 배치영역 설정 방법.
The vibration sensor node according to claim 2,
Wherein the sensor nodes are arranged in a central region among the divided mission regions.
제 3항에 있어서, 상기 자기 센서 노드는,
상기 임무 영역에 도로 형태의 지형이 있을 때, 상기 도로 형태와 길이를 고려하여 상기 도로 형태의 지형에 균등 배치되는 것을 특징으로 하는 센서필드에서의 센서노드 배치영역 설정 방법.
4. The magnetic sensor node according to claim 3,
Wherein when the road shape is present in the mission area, the sensor shape is equally distributed in the road shape in consideration of the road shape and the length.
제 3항에 있어서, 상기 PIR 센서 노드는,
상기 분할된 임무 영역들의 범위 안에서 상기 진동 센서 노드의 커버리지 밖에 존재하는 음영 구역에 배치되는 것을 특징으로 하는 센서필드에서의 센서노드 배치영역 설정 방법.
4. The PIR sensor node according to claim 3,
Wherein the sensor node is located in a shaded area outside the coverage of the vibration sensor node within a range of the divided mission areas.
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