KR101896993B1 - 이동체의 경로 결정 방법 및 장치 - Google Patents

이동체의 경로 결정 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

복수개의 노드를 경유하는 경우에 이동체의 경로 결정 방법을 공개한다. 결정부와 제어부를 구비하는 이동체가 복수개의 노드들 중에서 현재 위치로부터 가장 가까운 노드인 제1 노드를 결정하고, 상기 이동체가 상기 결정된 제1 노드의 방향으로 이동하는 단계, 이동체가 상기 제1 노드의 전파 도달 가능 영역에 포함되는 제1 지점을 결정하고, 상기 이동체가 상기 결정된 제1 지점을 경유하는 단계, 이동체가 상기 제1 지점으로부터 가장 가까운 노드인 제2 노드를 결정하고, 상기 이동체가 상기 결정된 제2 노드의 방향으로 이동하는 단계 및 이동체가 상기 제1 노드와 상기 제1 지점의 위치를 고려하여 상기 제2 노드의 전파 도달 가능 영역에 포함되는 제2 지점을 결정하고 이동체가 제2 지점을 경유하는 단계를 포함한다.

Description

이동체의 경로 결정 방법 및 장치{Method and Apparatus for deciding path of vehicle}
본 발명은 이동체의 이동 경로를 결정하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 이동체가 흩어진 복수개의 노드를 방문하는 경우에 효율적인 이동 경로를 결정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 IT 기술의 발전으로, 드론 기타 이동 비행체를 이용한 분야의 발전이 급속히 이루어져 드론 등은 이제 군사용 목적으로만 사용되지 아니하고, 상업, 농업 외 다양한 분야에서 활용되고, 앞으로도 다방면의 확장이 예상된다. 그 중 일례로 드론을 이용한 모니터링이 이루어지고 있다. 이와 관련하여, 드론 등의 이동체를 이용하여 복수개의 목적지 노드를 경유하고 귀환하는 경로 결정 방법이 논의된다.
이동체를 이용하여 넓은 지역에 흩어진 복수 개의 목적지를 경유하는 경우에 최단거리로 이동하는 방법에 대하여, 종래 n개의 도시와 각 도시 간의 거리가 주어졌을 때 각 도시를 한 번밖에 통과하지 않고 모든 도시를 도는 최단 경로를 구하는 문제, 즉 여행하는 영업사원 문제(TSP: Traveling salesperson problem)로서 연구되었다. 그러나, 방문지의 수가 늘어날수록, n!(=1*2*3*?(n-1)*n)회의 경우의 수를 비교하여야 하여 복잡도가 증가하고, 따라서 계산시간이 크게 늘어나므로 현실적으로 이용되기 어렵다. 이에 휴리스틱(heuristic) 알고리즘으로서, 방문하지 아니한 노드들 중 현재 위치로부터 가까운 곳부터 순차적으로 방문하도록 하는 최단 이웃 알고리즘(NN: Nearest Neighbor heuristic algorithm)이 현실적인 대안으로 알려져 있다.
다만 위와 같은 이동 경로 결정 방법의 경우에는 점으로 취급되는 복수개의 목적지에 대하여 최단 경로로 방문하는 방법에 대하여만 제안하고 있으며, 일정 통신 거리를 가지는 센서 노드와 같이 일정 지점에 직접적으로 방문하지 않고도 근거리에 접근하는 것으로 목적이 달성될 수 있는 목적지 , 즉 일정 반경을 가지는 목적지에 대한 취급 방법은 제안하고 있지 않다.
US 20100004798
본 발명은 복수개의 목적지를 가지는 이동체에 있어서, 최단 거리를 이동하여 목적지들을 경유하도록 하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히 본 발명은 복수개의 일정 반경을 가지는 목적지를 경유함에 있어서, 최단 거리를 이동하여 목적지들을 경유하도록 하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일예에 따른 이동체의 경로 결정 방법은, 이동체가 복수개의 노드들 중에서 현재 위치로부터 가장 가까운 노드인 제1 노드를 결정하고, 이동체가 결정된 제1 노드의 방향으로 이동하는 단계, 이동체가 상기 제1 노드의 전파 도달 가능 영역에 포함되는 제1 지점을 결정하고, 이동체가 상기 결정된 제1 지점을 경유하는 단계, 이동체가 상기 제1 지점으로부터 가장 가까운 노드인 제2 노드를 결정하고, 이동체가 상기 결정된 제2 노드의 방향으로 이동하는 단계, 이동체가 제1 노드와 상기 제1 지점의 위치를 고려하여 제2 노드의 전파 도달 가능 영역에 포함되는 제2 지점을 결정하고, 이동체가 제2 지점을 경유하는 단계를 포함한다.
본 발명에서, 이동체가 제1 노드의 전파 도달 가능 영역에 포함되는 제1 지점을 결정하는 것은, 이동체가 제1 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계로부터 상기 전파 도달 가능 영역에 포함되는 임의의 지점까지 이동하는데 걸리는 제1 시간과, 임의의 지점에서 상기 제1 노드로부터 이동체가 획득하고자 하는 데이터를 상기 이동체가 수신하기까지 걸리는 제2 시간을 고려하여 제1 지점을 결정하는 것으로 할 수 있다.
본 발명에서, 제2 지점을 결정하는 것은, 제2 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계에 존재하며, 상기 제1 지점으로부터 가장 가까운 거리에 위치하는지 판단하여 상기 제2 지점을 결정하는 것으로 할 수 있다.
본 발명에서, 제2 지점을 결정하는 것은, 제2 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계에 존재하며, 상기 제1 노드로부터 가장 가까운 거리에 위치하는지 판단하여 상기 제2 지점을 결정하는 것으로 할 수 있다.
본 발명에서, 제2 지점을 결정하는 것은, 제1 노드와 상기 제2 노드를 연결한 선분과, 상기 제2 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계간의 제1 교점 및 상기 제1 지점과 상기 제2 노드를 연결한 선분과, 상기 제2 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계 간의 제2 교점에 사이에 위치하며 상기 제2 지점은 상기 제2 노드로부터 가장 가까운 노드인 제3 노드의 위치를 고려하여 결정하는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 경로 결정 방법은, 이동체가 복수 개의 노드들 중에서 현재 위치로부터 가장 가까운 노드인 제1 노드를 결정하는 단계, 상기 이동체가 상기 제1 노드로부터 가장 가까운 노드인 제2 노드를 결정하는 단계, 이동체가 현재 위치로부터 상기 결정된 제2 노드 방향의 경로를 결정하는 단계, 이동체의 상기 결정된 경로가 상기 제1 노드의 전파 도달 가능 영역을 지나는지 판단하고, 상기 결정된 경로로 이동하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 경로 결정 장치는, 이동체가 복수개의 노드들 중에서 현재 위치로부터 가장 가까운 노드인 제1 노드를 결정하는 제1 노드 결정부, 이동체가 상기 제1 노드의 전파 도달 가능 영역에 포함되는 제1 지점을 결정하는 제1 지점 결정부, 이동체가 상기 제1 지점으로부터 가장 가까운 노드인 제2 노드를 결정하는 제2 노드 결정부, 이동체가 상기 제1 노드와 상기 제1 지점의 위치를 고려하여 상기 제2 노드의 전파 도달 가능 영역에 포함되는 제2 지점을 결정하는 제2 지점 결정부 및 제1 노드 결정부, 상기 제1 지점 결정부, 상기 제2 노드 결정부 및 상기 제2 지점 결정부에 의하여 결정된 위치로 상기 이동체를 이동시키는 제1 경로 제어부를 포함한다.
본 발명에서 제1 지점 결정부는 이동체가 제1 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계로부터 상기 전파 도달 가능 영역에 포함되는 임의의 지점까지 이동하는데 걸리는 제1 시간과, 임의의 지점에서 제1 노드로부터 상기 이동체가 획득하고자 하는 데이터를 이동체가 수신하기까지 걸리는 제2 시간을 고려하여 제1 지점을 결정하는 것으로 할 수 있다.
본 발명에서 제2 지점 결정부는 제2 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계에 존재하며, 제1 지점으로부터 가장 가까운 거리에 위치하는지 판단하여 제2 지점을 결정하는 것으로 할 수 있다.
본 발명에서 제2 지점 결정부는 제2 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계에 존재하며, 제1 노드로부터 가장 가까운 거리에 위치하는지 판단하여 제2 지점을 결정하는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동체의 경로 결정 장치는, 이동체가 복수개의 노드들 중에서 현재 위치로부터 가장 가까운 노드인 제1 노드를 결정하는 제1 노드 결정부, 이동체가 제1 지점으로부터 가장 가까운 노드인 제2 노드를 결정하는 제2 노드 결정부, 이동체를 현재 위치로부터 상기 결정된 제2 노드 방향의 경로를 결정하고, 결정된 경로가 상기 제1 노드의 전파 도달 가능 영역을 지나는지 판단하여, 이동체를 결정된 경로로 이동시키는 제2 경로 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 노드 경유 방법 및 장치는, 이동체가 복수개의 목적지 노드를 방문하여야 하는 경우에, 최단거리로 이동하도록 하는 경로 결정 알고리즘을 제안한다.
또한, 본 발명의 노드 경유 방법 및 장치는 일정한 반경의 영역을 가지는 복수개의 목적지 노드를 방문하여야 하는 경우에, 최단거리로 이동하도록 하는 경로 결정 알고리즘을 제안한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체의 경로 결정 장치의 장치 블록도이다
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체의 경로 결정 방법의 방법 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체의 경로 결정 방법의 방법 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체의 경로 결정 방법의 방법 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체의 경로 결정 방법을 도시한 것이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체의 경로 결정 방법을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동체의 경로 결정 방법을 도시한 것이다.
도 8은 도 5 내지 7에 따른 이동체의 경로 결정 방법에 대한 모의 실험 결과를 도시한 것이다.
발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “...부”, “...기”, “모듈”, “블록” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 경로 결정 장치의 일 예를 나타낸다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 경로 결정 장치는 결정부(100)와 제어부(200)를 포함할 수 있다. 본 발명의 경로 결정 장치는 이동체가 복수개의 목적지 노드를 경유하는 경우에, 총 소요되는 시간과 소모하는 에너지를 절약하기 위하여 효율적인 이동 경로를 결정하는 장치를 제안한다. 본 발명의 일 실시예로서 이동체는 드론 등 무인비행체(UGV, UAV)가 고려될 수 있으며, 복수 개의 목적지 노드는 소정의 데이터를 센싱 및 수집하고 전송할 수 있는 데이터 센서 노드가 고려될 수 있다.
이 경우에, 드론 등의 이동체는 복수 개의 센서 노드로부터 데이터를 효과적으로 수집하기 위하여, 본 발명에서 제안하는 방법에 따라 이동할 수 있으며, 이동하며 수집한 데이터를 싱크 노드로 귀환하여 전달할 수 있다.
본 발명에서 방문의 대상이 되는 노드는 데이터 송수신이 가능한 영역인 전파 도달 가능 영역을 가지고, 이동체가 노드에 가까이 다가갈수록 데이터 통신 속도가 빨라진다. 이에, 이하에서 언급하는 전파 도달 가능 영역의 경계는 이동체로부터 이동체와 노드의 통신이 가능한 최대 거리일 수 있으며, 바람직하게는 이동체가 노드에 접근하는 시간과 데이터 송수신에 소요되는 시간을 고려하여, 양자의 합이 최소가 되는 거리일 수 있다.
결정부(100)는 제1 노드 결정부(110), 제1 지점 결정부(120), 제2 노드 결정부(130) 및 제2 지점 결정부(140)를 포함할 수 있다. 결정부(100)는 이동체의 경로를 결정하는데 기준이 되는 경유해야 할 노드들과 전환점으로서의 지점들을 결정하여 결정된 정보를 제어부(200)에 전달할 수 있다.
제1 노드 결정부(110)는 이동체가 복수 개의 노드들 중에서 현재 위치로부터 가장 가까운 노드인 제1 노드를 결정하도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 노드 결정부(110)는 위치 센서 등으로부터 이동체의 현재 위치에 대한 정보를 입력받아 가장 가까운 노드인 제1 노드를 결정할 수 있다.
제1 지점 결정부(120)는 이동체가 상기 제1 노드의 전파 도달 가능 영역에 포함되는 제1 지점을 결정하도록 할 수 있다. 이때, 바람직하게는 제1 지점 결정부(120)는 제1 노드의 위치 정보를 이용하여 현재 위치로부터 제1 노드까지를 연결하는 직선 및 제1 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계선의 교점에 대하여 제1 지점으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 지점 결정부(120)는 이동체가 상기 제1 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계로부터 상기 전파 도달 가능 영역에 포함되는 임의의 지점까지 이동하는데 걸리는 제1 시간과, 상기 임의의 지점에서 상기 제1 노드로부터 상기 이동체가 획득하고자 하는 데이터를 상기 이동체가 수신하기까지 걸리는 제2 시간을 고려하여 상기 제1 지점을 결정하도록 할 수 있다. 이때 바람직하게는, 제1 시간과 제2 시간의 합이 가장 작도록 하여 센서 노드와의 통신 속도와 이동체의 이동 속도를 고려한 위치를 제1 지점으로 결정할 수 있다.
제2 노드 결정부(130)는 제1 지점으로부터 가장 가까운 노드인 제2 노드를 결정하도록 할 수 있다. 제2 노드 결정부(120)는 제1 지점의 위치 정보를 이용하여 제2 노드를 결정할 수 있다.
제2 지점 결정부(140)는 이동체가 상기 제1 노드와 상기 제1 지점의 위치를 고려하여 상기 제2 노드의 전파 도달 가능 영역에 포함되는 제2 지점을 결정하도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 지점 결정부(140)는 제2 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계에 존재하며, 상기 제1 지점으로부터 가장 가까운 거리에 위치하는지 판단하여 상기 제2 지점을 결정할 수 있다. 이때, 바람직하게는 제2 지점 결정부(120)는 제2 노드의 위치 정보를 이용하여,
제1 지점과 제2 노드를 연결한 직선이 제2 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계와 만나는 교점을 제2 지점으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 지점 결정부(140)는 제2 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계에 존재하며, 상기 제1 노드로부터 가장 가까운 거리에 위치하는지 판단하여 상기 제2 지점을 결정할 수 있다. 이때, 제1 노드와 제 2 노드를 연결한 직선이 제2 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계와 만나는 교점을 제2 지점으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 지점 결정부(140)는 상기 제1 노드와 상기 제2 노드를 연결한 선분과, 상기 제2 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계간의 제1 교점 및 상기 제1 지점과 상기 제2 노드를 연결한 선분과, 상기 제2 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계간의 제2 교점 사이에 위치하며 상기 제2 지점은 상기 제2 노드로부터 가장 가까운 노드인 제3 노드의 위치를 고려하여 제2 지점을 결정하도록 할 수 있다.
제어부(200)는 제1 경로 제어부(210) 및 제2 경로 제어부(230)을 포함할 수 있다. 제어부(200)는 결정부(100)에 의하여 결정된 노드들 및 지점들에 대하여 이동체의 경유 경로를 결정하고 이동하도록 할 수 있다. 제어부(200)는 제2 경로 제어부를 본 발명의 실시예에 따라 선택적으로 구비할 수 있다.
제1 경로 제어부(210)는 제1 노드 결정부(110), 상기 제1 지점 결정부(130), 상기 제2 노드 결정부(120) 및 상기 제2 지점 결정부(140)에 의하여 결정된 위치로 상기 이동체를 이동시킬 수 있다.
제2 경로 제어부(230)는 이동체를 현재 위치로부터 상기 결정된 제2 노드 방향의 경로를 결정하고, 상기 결정된 경로가 상기 제1 노드의 전파 도달 가능 영역을 지나는지 판단하여, 상기 이동체를 상기 결정된 경로로 이동시킬 수 있다. 이때, 동일한 판단 과정을 복수개의 노드에 대하여 수행하여, 원거리의 노드에 대하여 결정한 경로가 근거리의 노드들의 전파 도달 가능 영역과 중첩되는 경우에도 적용하여 원거리의 노드에 대하여 직접적으로 경로를 결정하고 이동하도록 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 경로 결정 방법의 일예를 나타낸다.
본 발명에 따른 경로 결정 방법은 전파 도달 가능 영역을 가지는 복수 개의 센서 노드 등을 효율적으로 경유하는 경로를 결정하는 방법에 관한 것이고, 이동체는 복수개의 센서 노드로부터 데이터를 효과적으로 수집하기 위하여, 본 발명에서 제안하는 방법에 따라 이동할 수 있으며, 수집한 데이터를 싱크 노드로 전달할 수 있다.
도 2에 따르면 본 발명에서의 경로 결정 방법은 제1 노드 방향으로 이동하는 단계(S110), 제1 지점을 경유하는 단계(S120), 제2 노드 방향으로 이동하는 단계(S130), 제2 지점을 경유하는 단계(S140) 및 방문하지 않은 노드가 있는지 판단하는 단계(S150)를 포함할 수 있다.
제1 노드 방향으로 이동하는 단계(S110)는 이동체가 복수개의 노드들 중에서 현재 위치로부터 가장 가까운 노드인 제1 노드를 결정하고, 상기 이동체가 상기 결정된 제1 노드의 방향으로 이동하도록 할 수 있다.
제1 지점을 경유하는 단계(S120)는 이동체가 상기 제1 노드의 전파 도달 가능 영역에 포함되는 제1 지점을 결정하고, 상기 이동체가 상기 결정된 제1 지점을 경유하도록 할 수 있다. 이때, 바람직하게는 이동체의 현재 위치와 제1 노드의 위치를 연결한 선분이 제1 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계와 만나는 지점을 제1 지점으로 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이동체가 경유하는 제1 지점을 결정하는 것은, 이동체가 상기 제1 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계로부터 상기 전파 도달 가능 영역에 포함되는 임의의 지점까지 이동하는데 걸리는 제1 시간과, 임의의 지점에서 상기 제1 노드로부터 상기 이동체가 획득하고자 하는 데이터를 상기 이동체가 수신하기까지 걸리는 제2 시간을 고려하여 상기 제1 지점을 결정하는 것으로 할 수 있다.
예를 들어, 이동체가 노드로부터 멀어질수록 데이터 송수신에 소요되는 통신 시간이 증가하나, 이동체가 노드로 접근하는데 소요되는 이동시간을 고려하여야 하므로, 통신 시간 및 이동 시간을 고려하여 노드에 대하여 최소 거리를 가지는 제1 지점을 결정할 수 있다. 이때, 바람직하게는 이동체의 이동시간으로서 제1 시간 및 데이터 송수신 소요시간으로서 제2 시간의 합이 최소가 되는 거리를 가지는 지점을 제1 지점으로 결정할 수 있다. 또한, 다른 실시예에서 취급되는 각 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계에 대하여도 동일하게 적용하여, 각 노드로부터 데이터 송수신 소요시간 및 이동시간의 합이 최소가 되는 거리를 가지는 거리만큼 떨어진 지점들을 포함하는 것으로 할 수 있다.
제2 노드 방향으로 이동하는 단계(S130)는 이동체가 상기 제1 지점으로부터 가장 가까운 노드인 제2 노드를 결정하고, 상기 이동체가 상기 결정된 제2 노드의 방향으로 이동하도록 할 수 있다.
제2 지점을 경유하는 단계(S140)는 이동체가 상기 제1 노드와 상기 제1 지점의 위치를 고려하여 상기 제2 노드의 전파 도달 가능 영역에 포함되는 제2 지점을 결정하고, 상기 이동체가 상기 제2 지점을 경유하도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 지점을 결정하는 것은, 제2 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계에 존재하며, 상기 제1 지점으로부터 가장 가까운 거리에 위치하는지 판단하여 상기 제2 지점을 결정하도록 할 수 있다. 이때, 제2 지점은 제1 지점과 제2 노드를 연결한 선분이 제2 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계와 만나는 지점을 제2 지점으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제2 지점을 결정하는 것은, 제2 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계에 존재하며, 상기 제1 노드로부터 가장 가까운 거리에 위치하는지 판단하여 상기 제2 지점을 결정하도록 할 수 있다. 이때, 제2 지점은 제1 노드와 제2 노드를 연결한 선분이 제2 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계와 만나는 지점을 제2 지점으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제2 지점을 결정하는 것은, 상기 제1 노드와 상기 제2 노드를 연결한 선분과, 상기 제2 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계간의 제1 교점 및 상기 제1 지점과 상기 제2 노드를 연결한 선분과, 상기 제2 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계간의 제2 교점 사이에 위치하며 상기 제2 지점은 상기 제2 노드로부터 가장 가까운 노드인 제3 노드의 위치를 고려하여 결정하도록 할 수 있다.
이때, 제2 지점을 결정하는 것은, 제1 교점과 제2 교점을 연결하는 제2 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계선상에 위치하고, 제3 노드에 대하여 제2 노드의 경우와 동일하게, 제1 교점과 제3 노드를 연결한 선분과 제3 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계의 제3 교점, 제2 교점과 제3 노드를 연결한 선분과 제3 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계의 제4 교점 및 제2 노드와 제3 노드를 연결한 선분과 제3 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계의 제5 교점을 연결하는 선분으로서 제3 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계의 일부를 결정하고, 이러한 경계의 일부를 고려하여, 이동 거리가 최소가 될 수 있도록 결정할 수 있다.
방문하지 않은 노드가 있는지 판단하는 단계(S150)는 이동체가 제2 지점을 경유한 경우에, 아직 방문하지 않은 노드가 있는지 탐색하고, 방문하지 않은 노드가 있다면 제2 지점을 현재 위치로 하여 제1 노드 방향으로 이동하는 단계(S110)부터 다시 진행하고, 방문하지 않은 노드가 없다면, 경로 결정을 종료하고, 싱크 노드 등으로 돌아가도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 경로 결정 방법의 일예를 나타낸다.
도 1을 참조하여 도 3에서의 경로 결정 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다. 도 3에 따르면 본 발명에서의 경로 결정 방법은 제1 노드를 결정하는 단계(S210), 제2 노드를 결정하는 단계(S220), 제2 노드 방향의 경로를 결정하는 단계(S230), 결정된 경로로 이동하는 단계(S240) 및 방문하지 않은 노드가 있는지 판단하는 단계(S250)를 포함할 수 있다.
제1 노드를 결정하는 단계(S210)에서는 이동체가 복수개의 노드들 중에서 현재 위치로부터 가장 가까운 노드인 제1 노드를 결정할 수 있다.
제2 노드를 결정하는 단계(S220)에서는 이동체가 제1 노드로부터 가장 가까운 노드인 제2 노드를 결정하도록 할 수 있다.
제2 노드 방향의 경로를 결정하는 단계(S230)에서는 이동체가 현재 위치로부터 결정된 제2 노드 방향의 경로를 결정하도록 할 수 있다.
결정된 경로로 이동하는 단계(S240)는 이동체의 상기 결정된 경로가 제1 노드의 전파 도달 가능 영역을 지나는지 판단하고, 상기 결정된 경로로 이동하도록 할 수 있다. 이때, 복수개의 노드에 대하여도 동일한 과정을 수행하여 원거리 노드에 대하여 결정한 이동 경로가 근거리에 위치한 노드의 전파 도달 가능 영역을 지나가는 경우, 원거리 노드에 대하여 직접적으로 경로를 결정하여 이동하도록 할 수 있다.
방문하지 않은 노드가 있는지 판단하는 단계(S250)는 이동체가 제2 지점을 경유한 경우에, 아직 방문하지 않은 노드가 있는지 탐색하고, 방문하지 않은 노드가 있다면 제2 지점을 현재 위치로 하여 제1 노드 방향으로 이동하는 단계(S210)부터 다시 진행하고, 방문하지 않은 노드가 없다면, 경로 결정을 종료하고, 싱크 노드 등으로 돌아가도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 경로 결정 방법의 일예를 나타낸다. 도 1을 참조하여 도 4에서의 경로 결정 방법을 설명하면 다음과 같다.
이동체에 구비될 수 있는 결정부(100)의 제1 노드 결정부(110)는 이동체는 임의의 출발지점으로부터 가장 가까운 노드인 제1 노드를 탐색하여 결정하고, 제1 노드 방향으로 이동하도록 할 수 있다. 제1 지점 결정부(120)는, 이동 중에 제1 노드가 가지는 전파 도달 가능 영역에 포함되는 임의의 지점으로서 제1 지점을 탐색하여 결정하고, 제1 지점에서 데이터 송수신이 가능하므로 제1 지점에서 데이터 수신 및 경유하도록 할 수 있다. 제2 노드 결정부(130)는 제1 지점으로부터 가장 가까운 노드인 제2 노드를 탐색하여 결정하고, 제2 노드 방향으로 이동하게 할 수 있다. 이때 제2 지점 결정부(140)는 이동체가 제2 노드의 전파 도달 가능 영역에 포함되는 임의의 지점으로서 제2 지점에서 제2 노드와 통신이 가능하므로, 제2 지점을 탐색 및 결정하고, 데이터 수신 및 경유하도록 할 수 있다.
이때, 제1 지점 및 제2 지점은 제1 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계로부터 전파 도달 가능 영역에 포함되는 임의의 지점까지 이동하는데 걸리는 제1 시간과, 임의의 지점에서 상기 제1 노드로부터 상기 이동체가 획득하고자 하는 데이터를 상기 이동체가 수신하기까지 걸리는 제2 시간을 고려하여 결정할 수 있고, 특히 제1 시간과 제2 시간의 합이 최소가 되도록 결정할 수 있다. 이때 바람직하게는, 이동 시간으로서 제1 시간과 이동체가 데이터를 수신하기까지 소요되는 제2 시간의 합이 최소가 되는 지점으로 결정할 수 있다.
위 도 4에 도시된 내용과 같이 결정된 경로에 따라 이동하는 경우, 현재 위치, 제1 노드 및 제2 노드를 순차적으로 방문하여 데이터를 수집하는 경로에 비하여 이동 거리가 단축된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 경로 결정 방법의 일예를 나타낸다. 도 1을 참조하여 도 5에서의 경로 결정 방법을 설명하면 다음과 같다.
이동체에 구비될 수 있는 결정부(100)의 제1 노드 결정부(110)는 임의의 출발지점으로부터 가장 가까운 노드인 제1 노드를 탐색하여 결정하고, 제1 노드 방향으로 이동하도록 할 수 있다. 제1 지점 결정부(120)는, 이동 중에 제1 노드가 가지는 전파 도달 가능 영역에 포함되는 임의의 지점으로서 출발지점에서 가장 가까운 제1 지점에서 데이터 송수신이 가능하므로 제1 지점을 탐색하여 결정하고, 제2 노드 결정부(130)는 제1 지점으로부터 가장 가까운 노드인 제2 노드를 탐색하여 결정하고, 제2 노드 방향으로 이동하도록 할 수 있다. 이때 제2 지점 결정부(140)는 이동체가 제2 노드의 전파 도달 가능 영역에 포함되는 임의의 지점으로서 제1 노드와 가장 가까운 제2 지점 에서 제2 노드와 통신이 가능하므로, 제2 지점을 탐색하여 결정하고, 경유하도록 할 수 있다. 이때, 도 5에 도시된 바와 같은 경로 결정 알고리즘을 방향성 알고리즘(DNN: Direct Directional NN algorithm)으로 정의할 수 있다.
이때에도, 도 4에서 도시한 실시예의 경우와 마찬가지로 제1 시간과 제2 시간을 고려하여 제1 지점 및 제2 지점을 결정할 수 있고 특히 그 합이 최소가 되도록 결정할 수 있다.
위 도 5에 도시된 내용과 같이 결정된 경로에 따라 이동하는 경우, 현재 위치, 제1 노드 및 제2 노드를 순차적으로 방문하여 데이터를 수집하는 경로에 비하여 이동 거리가 단축된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 경로 결정 방법의 일예를 나타낸다. 도 1을 참조하여 도 6에서의 경로 결정 방법을 설명하면 다음과 같다.
이동체에 구비될 수 있는 결정부(100)의 제1 노드 결정부(110)는 임의의 출발지점으로부터 가장 가까운 노드인 제1 노드를 탐색하여 결정하고, 제1 노드 방향으로 이동하도록 할 수 있다. 제1 지점 결정부(120)는, 이동 중에 제1 노드가 가지는 전파 도달 가능 영역에 포함되는 임의의 지점으로서 출발지점에서 가장 가까운 제1 지점에서 데이터 송수신이 가능하므로 제1 지점을 경유하고, 제2 노드 결정부(130)는 제1 지점으로부터 가장 가까운 노드인 제2 노드를 탐색하여 결정하고, 제2 노드 방향으로 이동할 수 있다. 이때 제2 지점 결정부(140)에 의하여, 이동체가 제2 노드의 전파 도달 가능 영역에 포함되는 임의의 지점으로서 제1 지점과 가장 가까운 제2 지점에서 제2 노드와 통신이 가능하므로, 제2 지점을 경유하도록 할 수 있다. 이때, 도 6에 도시된 바와 같은 경로 결정 알고리즘을 직접 방향성 알고리즘(DDNN: Direct Directional NN algorithm)으로 정의할 수 있다.
이때에도, 도 4에서 도시한 실시예의 경우와 마찬가지로 제1 시간과 제2 시간을 고려하여 제1 지점 및 제2 지점을 결정할 수 있고 특히 그 합이 최소가 되도록 결정할 수 있다.
위 도 6에 도시된 내용과 같이 결정된 경로에 따라 이동하는 경우, 현재 위치, 제1 노드 및 제2 노드를 순차적으로 방문하여 데이터를 수집하는 경로에 비하여 이동 거리가 단축된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 경로 결정 방법의 일예를 나타낸다. 도 1을 참조하여 도 7에서의 경로 결정 방법을 설명하면 다음과 같다.
이동체에 구비될 수 있는 결정부(100)의 제1 노드 결정부(110)는 임의의 출발지점으로부터 가장 가까운 노드인 제1 노드를 탐색하여 결정하고, 제2 노드 결정부(130)는 제2노드로부터 가장 가까운 노드인 제2 노드를 탐색하여 결정할 수 있다. 이동체의 제어부(200)에 포함될 수 있는 제2 경로 제어부(230)에 의하여 이동체는 제1 노드를 경유하고 제2 노드로 이동할 수 있는데, 이때 출발지점으로부터 제2 노드로 향하는 경로를 결정하고, 결정된 경로가 제1 노드의 전파 도달 가능 영역을 지나는지 판단하여 제1 노드를 경유하지 아니하고 결정된 경로로 이동하도록 할 수 있다. 이때, 도 7에 도시된 바와 같은 경로 결정 알고리즘을 통과 알고리즘(PNN: By-Passing of nodes in the NN algorithm)으로 정의할 수 있다.
이때에도, 도 4에서 도시한 실시예의 경우와 마찬가지로 제1 시간과 제2 시간을 고려하여 제1 지점 및 제2 지점을 결정할 수 있고 특히 그 합이 최소가 되도록 결정할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이 결정된 경로에 따라 이동하는 경우, 이동체가 현재 위치, 제1 노드 및 제2 노드를 순차적으로 방문하여 데이터를 수집하도록 결정되는 경로에 비하여 이동거리가 단축된다.
도 8은 본 발명에서의 도 5 내지 7에서의 각 실시예에 따른 모의실험 결과를 도시한다. 도 8은 각각 최단 이웃 알고리즘 (NN: Nearest Neighbor), 도 5 내지 7에서의 경로 결정 방법 알고리즘에 따라 전파 도달 가능 거리가 7이고, 센서가 흩어져 있는 영역은 100*100이며, 25개의 임의의 센서 노드를 방문하고 출발점으로 귀환하는 이동체의 이동 거리를 비교한 것이다.
도 8의 (a)는 NN 알고리즘에 따르는 경로 결정 방법에 따른 모의실험 결과를 도시한다. NN 알고리즘은 복수 개의 목적지를 경유하는 방법에 있어서, 가장 가까운 목적지를 순차적으로 경유하는 알고리즘을 말하며, 여기서 NN 알고리즘에 따른 경로 결정 방법은 이동체가 현재 위치로부터 가장 가까운 노드를 순차적으로 방문하는 방법으로서, 노드가 가지는 전파 도달 가능 거리는 고려하지 아니한 것이다. 본 모의실험 결과에 따르면, NN 알고리즘에 따라 25개의 노드를 경유하고 귀환하는 동안의 이동거리는 302.2723으로 구해진다.
도 8의 (b)는 도 7에서 도시하는 경로 결정 방법에 따른 모의실험 결과를 도시한다. 도 7에서 도시하는 것과 같이, 출발지점으로부터 가장 가까운 노드인 제1 노드를 결정하고 제2노드로부터 가장 가까운 노드인 제2 노드를 결정할 수 있다. 이동체는 제1 노드를 경유하고 제2 노드로 이동할 수 있는데, 이때 출발지점으로부터 제2 노드로 향하는 경로를 결정하고, 결정된 경로가 제1 노드의 전파 도달 가능 영역을 지나는지 판단하여 제1 노드를 경유하지 아니하고 결정된 경로로 이동하도록 통과 알고리즘(PNN: By-Passing of nodes in the NN algorithm)에 의한 경로 결정 방법에 따라 흩어져 있는 25개의 노드들을 경유하고 귀환할 수 있다. 그 결과, PNN 알고리즘에 따른 이동거리는 273.0246으로 구해진다.
도 8의 (c)는 도 5에서 도시하는 경로 결정 방법에 따른 모의실험 결과를 도시한다. 도 5에서 도시하는 것과 같이, 출발지점으로부터 가장 가까운 노드인 제1 노드를 결정하여 이동하고, 제1 노드가 가지는 전파 도달 가능 영역에 포함되는 임의의 지점으로서 출발지점에서 가장 가까운 제1 지점을 경유하고, 제1 지점으로부터 가장 가까운 노드인 제2 노드를 탐색하여 결정하고, 제2 노드 방향으로 이동 하여, 이동체가 제2 노드의 전파 도달 가능 영역에 포함되는 임의의 지점으로서 제1 노드와 가장 가까운 제2 지점을 경유하는 방법으로서 방향성 알고리즘(DNN: Directional NN algorithm)에 의한 경로 결정 방법에 따라 25개 노드들을 경유하고 귀환할 수 있다. 그 결과, DNN 알고리즘에 따른 이동거리는 220.4762로 구해진다.
도 8의 (d)는 도 6에서 도시하는 경로 결정 방법에 따른 모의실험 결과를 도시한다. 도 6에서 도시하는 것과 같이, 출발지점으로부터 가장 가까운 노드인 제1 노드를 결정하고 제1 노드 방향으로 이동하여, 제1 노드의 전파 도달 가능 영역에 포함되는 임의의 지점으로서 출발지점에서 가장 가까운 제1 지점에서 데이터 송수신이 가능하므로 제1 지점을 경유하고, 제1 지점으로부터 가장 가까운 노드인 제2 노드를 탐색하여 결정하고, 제2 노드 방향으로 이동 할 수 있다. 이때 이동체가 제2 노드의 전파 도달 가능 영역에 포함되는 임의의 지점으로서 제1 지점과 가장 가까운 제2 지점을 경유하는 방법으로서, 직접 방향성 알고리즘(DDNN: Direct Directional NN algorithm)에 의한 경로 결정 방법에 따라 25개의 노드들을 경유하고 귀환할 수 있다. 그 결과, DDNN 알고리즘에 따른 이동거리는 220.9397로 구해진다.
본 발명에 따른 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다

Claims (11)

  1. 이동체의 경로 결정 방법에 있어서,
    상기 이동체가 복수개의 노드들 중에서 현재 위치로부터 가장 가까운 노드인 제1 노드를 결정하고, 상기 이동체가 상기 결정된 제1 노드의 방향으로 이동하는 단계;
    상기 이동체가 상기 제1 노드의 전파 도달 가능 영역에 포함되는 제1 지점을 결정하고, 상기 이동체가 상기 결정된 제1 지점을 경유하는 단계;
    상기 이동체가 상기 제1 지점으로부터 가장 가까운 노드인 제2 노드를 결정하고, 상기 이동체가 상기 결정된 제2 노드의 방향으로 이동하는 단계; 및
    상기 이동체가 상기 제1 노드와 상기 제1 지점의 위치를 고려하여 상기 제2 노드의 전파 도달 가능 영역에 포함되는 제2 지점을 결정하고, 상기 이동체가 상기 제2 지점을 경유하는 단계;를 포함하며,
    상기 이동체는 상기 제1 노드와 상기 제2 노드를 상기 이동체로부터 가까운 순서대로 순차적으로 방문하고, 상기 이동체가 상기 제1 노드의 전파 도달 가능 영역에 포함되는 제1 지점을 결정하는 것은, 상기 이동체가 상기 제1 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계로부터 상기 전파 도달 가능 영역에 포함되는 임의의 지점까지 이동하는데 걸리는 제1 시간과, 상기 임의의 지점에서 상기 제1 노드로부터 상기 이동체가 획득하고자 하는 데이터를 상기 이동체가 수신하기까지 걸리는 제2 시간을 고려하여 상기 제1 지점을 결정하는 것을 특징으로 하는 경로 결정 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 지점을 결정하는 것은,
    상기 제2 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계에 존재하며, 상기 제1 지점으로부터 가장 가까운 거리에 위치하는지 판단하여 상기 제2 지점을 결정하는 것을 특징으로 하는 경로 결정 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 지점을 결정하는 것은,
    상기 제2 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계에 존재하며, 상기 제1 노드로부터 가장 가까운 거리에 위치하는지 판단하여 상기 제2 지점을 결정하는 것을 특징으로 하는 경로 결정 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 제2 지점을 결정하는 것은,
    상기 제1 노드와 상기 제2 노드를 연결한 선분과, 상기 제2 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계간의 제1 교점; 및
    상기 제1 지점과 상기 제2 노드를 연결한 선분과, 상기 제2 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계간의 제2 교점에 사이에 위치하며,
    상기 제2 지점은 상기 제2 노드로부터 가장 가까운 노드인 제3 노드의 위치를 고려하여 결정하는 경로 결정 방법
  6. 이동체의 경로 결정 방법에 있어서,
    상기 이동체가 복수개의 노드들 중에서 현재 위치로부터 가장 가까운 노드인 제1 노드를 결정하는 단계;
    상기 이동체가 상기 제1 노드로부터 가장 가까운 노드인 제2 노드를 결정하는 단계;
    상기 이동체가 현재 위치로부터 상기 결정된 제2 노드 방향의 경로를 결정하는 단계;
    상기 이동체의 상기 결정된 경로가 상기 제1 노드의 전파 도달 가능 영역을 지나는지 판단하고, 상기 결정된 경로로 이동하는 단계; 및
    상기 이동체가 상기 제1 노드의 전파 도달 가능 영역에 포함되는 제1 지점을 결정하는 단계;를 포함하며,
    상기 이동체가 상기 제1 노드의 전파 도달 가능 영역에 포함되는 제1 지점을 결정하는 것은, 상기 이동체가 상기 제1 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계로부터 상기 전파 도달 가능 영역에 포함되는 임의의 지점까지 이동하는데 걸리는 제1 시간과, 상기 임의의 지점에서 상기 제1 노드로부터 상기 이동체가 획득하고자 하는 데이터를 상기 이동체가 수신하기까지 걸리는 제2 시간을 고려하여 상기 제1 지점을 결정하는 것을 특징으로 하는 경로 결정 방법.
  7. 이동체의 경로 결정 장치에 있어서,
    상기 이동체가 복수개의 노드들 중에서 현재 위치로부터 가장 가까운 노드인 제1 노드를 결정하는 제1 노드 결정부;
    상기 이동체가 상기 제1 노드의 전파 도달 가능 영역에 포함되는 제1 지점을 결정하는 제1 지점 결정부;
    상기 이동체가 상기 제1 지점으로부터 가장 가까운 노드인 제2 노드를 결정하는 제2 노드 결정부;
    상기 이동체가 상기 제1 노드와 상기 제1 지점의 위치를 고려하여 상기 제2 노드의 전파 도달 가능 영역에 포함되는 제2 지점을 결정하는 제2 지점 결정부; 및
    상기 제1 노드 결정부, 상기 제1 지점 결정부, 상기 제2 노드 결정부 및 상기 제2 지점 결정부에 의하여 결정된 위치로 상기 이동체를 이동시키는 제1 경로 제어부를 포함하며,
    상기 이동체는 상기 제1 노드와 상기 제2 노드를 상기 이동체로부터 가까운 순서대로 순차적으로 방문하고, 상기 제1 지점 결정부는, 상기 이동체가 상기 제1 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계로부터 상기 전파 도달 가능 영역에 포함되는 임의의 지점까지 이동하는데 걸리는 제1 시간과, 상기 임의의 지점에서 상기 제1 노드로부터 상기 이동체가 획득하고자 하는 데이터를 상기 이동체가 수신하기까지 걸리는 제2 시간을 고려하여 상기 제1 지점을 결정하는 것을 특징으로 하는 경로 결정 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 지점 결정부는,
    상기 제2 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계에 존재하며, 상기 제1 지점으로부터 가장 가까운 거리에 위치하는지 판단하여 상기 제2 지점을 결정하는 것을 특징으로 하는 경로 결정 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 제2 지점 결정부는,
    상기 제2 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계에 존재하며, 상기 제1 노드로부터 가장 가까운 거리에 위치하는지 판단하여 상기 제2 지점을 결정하는 것을 특징으로 하는 경로 결정 장치.
  10. 삭제
  11. 이동체의 경로 결정 장치에 있어서,
    상기 이동체가 복수개의 노드들 중에서 현재 위치로부터 가장 가까운 노드인 제1 노드를 결정하는 제1 노드 결정부;
    상기 이동체가 상기 제1 노드로부터 가장 가까운 노드인 제2 노드를 결정하는 제2 노드 결정부;
    상기 이동체를 현재 위치로부터 상기 결정된 제2 노드 방향의 경로를 결정하고, 상기 결정된 경로가 상기 제1 노드의 전파 도달 가능 영역을 지나는지 판단하여, 상기 이동체를 상기 결정된 경로로 이동시키는 제2 경로 제어부; 및
    상기 이동체가 상기 제1 노드의 전파 도달 가능 영역에 포함되는 제1 지점을 결정하는 제1 지점 결정부;를 포함하며,
    상기 제1 지점 결정부는, 상기 이동체가 상기 제1 노드의 전파 도달 가능 영역의 경계로부터 상기 전파 도달 가능 영역에 포함되는 임의의 지점까지 이동하는데 걸리는 제1 시간과, 상기 임의의 지점에서 상기 제1 노드로부터 상기 이동체가 획득하고자 하는 데이터를 상기 이동체가 수신하기까지 걸리는 제2 시간을 고려하여 상기 제1 지점을 결정하는 것을 특징으로 하는 경로 결정 장치.
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