KR101931803B1 - Method of data collection using uav in wireless sensor network and device with this method - Google Patents

Method of data collection using uav in wireless sensor network and device with this method Download PDF

Info

Publication number
KR101931803B1
KR101931803B1 KR1020170149030A KR20170149030A KR101931803B1 KR 101931803 B1 KR101931803 B1 KR 101931803B1 KR 1020170149030 A KR1020170149030 A KR 1020170149030A KR 20170149030 A KR20170149030 A KR 20170149030A KR 101931803 B1 KR101931803 B1 KR 101931803B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
uav
node
data
sensor
collecting
Prior art date
Application number
KR1020170149030A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김의직
권정혁
이솔비
김호영
Original Assignee
한림대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한림대학교 산학협력단 filed Critical 한림대학교 산학협력단
Priority to KR1020170149030A priority Critical patent/KR101931803B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101931803B1 publication Critical patent/KR101931803B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W74/00Wireless channel access
    • H04W74/08Non-scheduled access, e.g. ALOHA
    • H04W74/0866Non-scheduled access, e.g. ALOHA using a dedicated channel for access
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00Local resource management
    • H04W72/04Wireless resource allocation
    • H04W72/044Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0446Resources in time domain, e.g. slots or frames
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W8/00Network data management
    • H04W8/26Network addressing or numbering for mobility support
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00Network topologies
    • H04W84/18Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

The present invention is to perform regional density-aware data collection (RDDC) to support fast data collection. According to an embodiment of the present invention, provided are a method for collecting regional density-aware data using a UAV in a wireless sensor network and a device applied with the same. The method comprises the steps of: dividing a field sensed by a UAV into a plurality of regions; calculating regional node densities of the divided regions; determining a minimum competition window value for each sensor node included in the regions by using the calculated regional node densities; and collecting data by allocating the determined minimum competition window value to the sensor nodes.

Description

무선 센서 네트워크에서 무인기를 이용한 데이터 수집 방법 및 이 방법이 적용된 기기{METHOD OF DATA COLLECTION USING UAV IN WIRELESS SENSOR NETWORK AND DEVICE WITH THIS METHOD}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method of collecting data using a UAV in a wireless sensor network, and a device to which the method is applied.

본원 발명은 무선 센서 네트워크에서 무인기를 이용한 데이터 수집 방법 및 이 방법이 적용된 기기에 대한 것으로서, 보다 구체적으로, 무인기가 감지한 필드 내 복수의 영역에 각각 다른 최소 경쟁 윈도우 값을 할당하여 데이터 수집 방법 및 이 방법이 적용된 기기에 대한 것이다.The present invention relates to a method of collecting data using a UAV in a wireless sensor network and more particularly to a method of collecting data by allocating different minimum contention window values to a plurality of areas in a field detected by a UAV, It is about the device to which this method is applied.

센서 네트워크는 센서 통신 시스템 내에서 정보를 전송하기 위해 이용된다. 무선 라디오 주파수 채널에서 작동하는 센서 네트워크는 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network; WSN)로 알려져 있다. WSN는 일반적으로 다중 공간적으로 분산된 센서 노드 및 하나 또는 여러 싱크(sink) 또는 기지국(base station)을 포함한다. 센서 노드들은 물리적인 정보를 센싱(sense)하고, 측정 샘플로 센스(sensed) 정보를 싱크로 전송한다. 측정의 전체 세트(entire set of measurement)가 전송된다. 싱크는 정보를 쿼리(query) 할 수 있고, 센서 노드의 기능을 조정하여 코디네이션(coordination)을 제공할 수 있다.The sensor network is used to transmit information within the sensor communication system. A sensor network operating in a wireless radio frequency channel is known as a Wireless Sensor Network (WSN). A WSN typically includes a multi-spatially distributed sensor node and one or several sinks or base stations. Sensor nodes sense physical information and send sensed information to a sink as a measurement sample. The entire set of measurements is transmitted. The sink can query information and coordinate the function of the sensor node to provide coordination.

무선 센서 네트워크는 배터리와 같이 제한적인 에너지원을 사용하는 센서 노드로 구성된다. 이러한 센서 노드는 기본적으로 수개월에서 최대 수년 이상의 수명을 보장하여야 함과 동시에 배터리 소모로 인한 재충전 및 교체 등이 어려우므로 에너지를 효율적으로 관리하는 것이 가장 중요하다. 무선 센서 네트워크는 데이터 발생률이 낮은 특성을 가지므로 간헐적으로 발생하는 데이터 통신을 위해서 센서 노드가 항상 아이들 리스닝을 유지하는 것은 불필요하게 라디오를 사용하며 에너지를 소모하는 요인이 될 수 있다. 특히 센서 노드에서의 에너지 소모는 대부분 데이터 송수신에 따른 라디오 사용으로 인한 것이므로 에너지 효율을 위해서 아이들 리스닝을 줄이는 것은 필수적이다. Wireless sensor networks consist of sensor nodes that use limited energy sources such as batteries. These sensor nodes basically have to guarantee a lifetime of several months to several years and at the same time, it is difficult to recharge and replace due to battery consumption, so it is most important to manage energy efficiently. Since wireless sensor networks have low data generation rate, it is unnecessary for the sensor node to keep the idle listening for intermittent data communication, which may unnecessarily use the radio and consume energy. In particular, energy consumption in sensor nodes is mostly due to the use of radio for data transmission and reception, so it is essential to reduce idle listening for energy efficiency.

일반적으로 센서 네트워크(Sensor Network)는 센서 네트워크를 구성하는 센서 노드(Sensor Node)들이 데이터를 수집하고, 수집된 데이터를 이용한 응용서비스를 제공한다. 센서 네트워크는 거대한 인프라 네트워크의 지역망(Area Network)에 위치함으로 수집된 데이터는 지역망에서 종단되어 서버에서의 응용서비스에 이용된다. 일반적으로 센서 네트워크에서 발생된 데이터들은 지역망의 서버에 전달되고, 서버에서는 요구되는 서비스를 위하여 이들을 이용한다. 이와 같이 인프라(Infrastructure)의 지역망으로 구성된 센서 네트워크의 센서 데이터(Sensing Data)는 서버에서 수집되고 있어 인프라의 중앙에 위치해 센서의 데이터 처리를 통한 서비스를 위해서는 많은 문제점이 있다.In general, a sensor network collects data from sensor nodes constituting a sensor network, and provides application services using the collected data. Since the sensor network is located in the area network of a huge infrastructure network, collected data is terminated in the local network and used for application service in the server. Generally, the data generated in the sensor network is transmitted to the server of the local network, and the server uses the data for the required service. In this way, the sensing data of the sensor network composed of the regional network of the infrastructure is collected at the server, and it is located at the center of the infrastructure and there are many problems for the service through the data processing of the sensor.

각 지역망 서버에서의 센서 데이터는 지역망에서 올라오는 데이터를 서버에서 수집하는 관계로 서버에서의 지역 센서 데이터 수집하는 과정 및 수집장치에 전달하기 위한 변환 작업으로 인해 많은 부하를 유발시키며, 메모리 사용률이 꾸준히 증가한다. 이러한 문제점에 따라 로그량이 증가 시, 처리량을 올리면 시스템이 다운되는 현상이 발생할 수 있으며, 결국 데이터 지연이 발생하여 센서의 빅데이터 서비스 수행이 어렵게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 감지 필드의 지역 노드 밀도에 따라 센서 노드의 최소 경쟁 윈도우(CWmin)의 값을 적응적으로 조정할 수 있는 방법이 요구된다.Sensor data from each local network server collects data coming from the local network, which causes a lot of load due to the process of collecting the local sensor data from the server and the conversion operation to transmit to the collecting device. This steadily increases. Due to such a problem, when the amount of log is increased, the system may be shut down when the throughput is increased. As a result, data latency may occur and it is difficult to perform the big data service of the sensor. In order to solve this problem, a method of adaptively adjusting the value of the minimum contention window (CW min ) of the sensor node according to the local node density of the sensing field is required.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 감지 필드의 지역 노드 밀도에 따라 센서 노드의 최소 경쟁 윈도우(CWmin)의 값을 적응적으로 조정하여 빠른 데이터 수집을 지원하기 위한 지역 밀도 인식 데이터 수집 (Regional Density-Aware Data Collection,RDDC)을 수행하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for adaptively adjusting a value of a minimum contention window (CW min ) of a sensor node according to a local node density of a sensing field, And to perform the Regional Density-Aware Data Collection (RDDC).

발명에서 이루고자 하는 기술적 목적들은 이상에서 언급한 사항들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 이하 설명할 본 발명의 실시 예들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 고려될 수 있다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention, and are not intended to be exhaustive or to limit the invention to the precise forms disclosed. Can be considered.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 무선 센서 네트워크에서 무인기를 이용하여 지역 밀도 인식 데이터를 수집하는 방법 및 이 방법이 적용된 기기에서, 무인기가 감지한 필드를 복수의 영역으로 분할하는 단계; 상기 분할된 복수의 영역의 지역 노드 밀도를 계산하는 단계; 상기 계산된 지역 노드 밀도를 이용하여 상기 복수의 영역에 포함되는 센서 노드 단위로 최소 경쟁 윈도우 값을 결정하는 단계; 상기 결정된 최소 경쟁 윈도우 값을 상기 센서 노드에 할당하여 데이터를 수집하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.There is provided a method of collecting local density recognition data using a UAV in a wireless sensor network and dividing a field detected by the UAV into a plurality of areas in an apparatus to which the method is applied, Calculating local node densities of the plurality of divided regions; Determining a minimum contention window value for each sensor node included in the plurality of regions using the calculated regional node density; And collecting data by allocating the determined minimum contention window value to the sensor node.

무선 센서 네트워크에서 무인기를 이용하여 지역 밀도 인식 데이터를 수집하는 방법에서 상기 필드는 상기 무인기가 데이터를 수집할 수 있는 최대 면적으로, 상기 무인기의 고도 및 상기 센서 노드의 최대 전송 범위를 기초로 결정되는 것을 특징으로 한다.In a method for collecting local density recognition data using a UAV in a wireless sensor network, the field is determined based on an altitude of the UAV and a maximum transmission range of the sensor node, the maximum area in which the UAV can collect data .

무선 센서 네트워크에서 무인기를 이용하여 지역 밀도 인식 데이터를 수집하는 방법에서 상기 분할된 각 영역에서 처리되는 총 처리량은 다음과 같은 수학식 1에 기초하여 결정되고,In a method for collecting local density recognition data using a UAV in a wireless sensor network, the total throughput processed in each of the divided regions is determined based on Equation (1)

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112017111444849-pat00001
Figure 112017111444849-pat00001

여기서, Thi는 총 처리량, ni는 각 영역의 센서 노드의 수, E[P]는 전송된 페이로드 크기의 기대치, σ는 빈 슬롯 시간의 지속 시간, Ts는 성공적인 전송의 평균 시간, TC는 충돌의 평균 시간이며, τi는 각 분할된 영역의 랜덤 시간 슬롯에서의 송신 확률을 나타낸다.Where T i is the total throughput, n i is the number of sensor nodes in each region, E [P] is the expected value of the transmitted payload size, σ is the duration of the empty slot time, T s is the average time of successful transmission, T C is the average time of the collision and τ i is the transmission probability in the random time slot of each divided region.

무선 센서 네트워크에서 무인기를 이용하여 지역 밀도 인식 데이터를 수집하는 방법에서 상기 송신확률은 다음의 수학식 2를 이용하여 계산되고, In the method of collecting the local density recognition data using the UAV in the wireless sensor network, the transmission probability is calculated using the following equation (2)

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112017111444849-pat00002
Figure 112017111444849-pat00002

여기서, τi는 각 분할된 영역의 랜덤 시간 슬롯에서의 송신 확률, ni는 각 영역의 센서 노드의 수, Wi는 각 분할된 영역의 CWmin 값, m은 최대 백 오프 단계를 나타낸다.Here, τ i is the transmission probability in the random time slot of each divided region, n i is the number of sensor nodes in each region, W i is the CW min value of each divided region, and m is the maximum backoff step.

무선 센서 네트워크에서 무인기를 이용하여 지역 밀도 인식 데이터를 수집하는 방법에서 상기 각 분할된 영역의 CWmin 값은 수학식 3을 이용하여 결정되고,In the method of collecting the local density recognition data using the UAV in the wireless sensor network, the CW min value of each divided region is determined using Equation (3)

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112017111444849-pat00003
Figure 112017111444849-pat00003

여기서, Wi는 각 분할된 영역의 CWmin 값, Thi는 총 처리량을 나타낸다.Here, W i represents the CW min value of each divided area, and Th i represents the total throughput.

무선 센서 네트워크에서 무인기를 이용하여 지역 밀도 인식 데이터를 수집하는 방법에서 상기 분할된 복수의 영역에 포함된 상기 센서 노드에 ID를 할당하는 단계를 포함하고, 상기 데이터를 수집하는 단계는, 상기 무인기가 ID 순으로 이동하며 상기 데이터를 수집하는 것을 특징으로 한다.A method for collecting local density recognition data using a UAV in a wireless sensor network, comprising the steps of: assigning an ID to the sensor nodes included in the divided plurality of areas, ID, and collects the data.

본 발명의 실시 예들에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, the following effects can be expected.

본원 발명의 지역 노드 밀도에 따라 센서 노드의 최소 경쟁 윈도우(CWmin)의 값을 적응적으로 조정하여 빠른 데이터 수집을 지원하기 위한 지역 밀도 인식 데이터 수집 방법을 통해, 무인기 고도가 50m 일 때 본원 발명의 방법이 기존 데이터 수집과 비교하여 9.4 % 더 짧은 지연 시간과 4.3 % 더 높은 총 처리량을 얻음을 보여줍니다. 무인기의 고도가 70m 일 때 RDDC의 지연 및 총 처리량은 각각 9.2 % 및 2.6 % 향상된다. 따라서, 본원 발명의 지역 밀도 인식 데이터 수집 방법을 통해 지연 시간을 줄이고, 높은 총 처리량을 확보할 수 있다.Through the local density recognition data collection method for adaptively adjusting the value of the minimum contention window (CW min ) of the sensor node according to the local node density of the present invention to support fast data collection, when the unmanned altitude is 50 m, Shows a 9.4% shorter latency and 4.3% higher total throughput compared to traditional data collection. When the altitude of the UAV is 70m, the delay and total throughput of RDDC are improved by 9.2% and 2.6%, respectively. Accordingly, the latency time can be reduced and a high total throughput can be secured through the local density recognition data collection method of the present invention.

본 발명의 실시 예들에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 이하의 본 발명의 실시 예들에 대한 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 도출되고 이해될 수 있다. 즉, 본 발명을 실시함에 따른 의도하지 않은 효과들 역시 본 발명의 실시 예들로부터 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 도출될 수 있다.The effects obtainable in the embodiments of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be obtained from the description of the embodiments of the present invention described below by those skilled in the art Can be clearly understood and understood. In other words, undesirable effects of implementing the present invention can also be obtained by those skilled in the art from the embodiments of the present invention.

이하에 첨부되는 도면들은 본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 본 발명에 대한 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다. 각 도면에서의 참조 번호(reference numerals)들은 구조적 구성요소(structural elements)를 의미한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 무선 센서 네트워크(10)의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예로서, 지역 밀도 인식 데이터 수집이 동작하는 일 실시 예를 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예로서, 영역 분할 단계에 대한 일 실시 예를 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예로서, 영역 분할 단계에서 무인기가 필드를 결정하는 일 실시 예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예로서, 필드를 하나 이상의 영역으로 분할하는 예 및 무인기의 이동 경로를 나타낸 도면이다.
도 6은 본원 발명의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면으로서, 센서 노드 수의 증가에 따른 지연의 변화를 나타낸다.
도 7은 본원 발명의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면으로서, 센서 노드 수가 증가할 때 총 처리량의 변화를 보여준다.
도 8과 도 9는 본원 발명의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면으로서, 무인기 고도가 70m인 경우의 지연 및 총 처리량을 보여준다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention. It is to be understood, however, that the technical features of the present invention are not limited to the specific drawings, and the features disclosed in the drawings may be combined with each other to constitute a new embodiment. Reference numerals in the drawings refer to structural elements.
1 is a configuration diagram of a wireless sensor network 10 according to an embodiment.
2 is a flowchart illustrating an embodiment in which local density recognition data collection operates as an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating an embodiment of the region segmentation step according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows an embodiment in which the UAV determines a field in the region segmentation step, according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an example of dividing a field into one or more areas and a movement path of an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a simulation result of the present invention, showing a change in delay with an increase in the number of sensor nodes.
FIG. 7 is a diagram showing the simulation result of the present invention, showing a change in total throughput when the number of sensor nodes increases.
Figs. 8 and 9 are diagrams showing simulation results of the present invention, showing the delay and total throughput when the altitude of the UAV is 70 m.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Also, in certain cases, there may be a term selected arbitrarily by the applicant, in which case the meaning thereof will be described in detail in the description of the corresponding invention. Therefore, the term used in the present invention should be defined based on the meaning of the term, not on the name of a simple term, but on the entire contents of the present invention.

이하의 실시 예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들을 소정 형태로 결합한 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려될 수 있다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있으며, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시 예를 구성할 수도 있다. 또한, 본 발명의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시 예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시 예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다.The following embodiments are a combination of elements and features of the present invention in a predetermined form. Each component or characteristic may be considered optional unless otherwise expressly stated. Each element or characteristic may be embodied in a form that is not combined with other elements or features, and some of the elements and / or features may be combined to form an embodiment of the present invention. Further, the order of the operations described in the embodiments of the present invention may be changed. Some configurations or features of certain embodiments may be included in other embodiments, or may be replaced with corresponding configurations or features of other embodiments.

도면에 대한 설명에서, 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 절차 또는 단계 등은 기술하지 않았으며, 당업자의 수준에서 이해할 수 있을 정도의 절차 또는 단계는 또한 기술하지 아니하였다.In the description of the drawings, there is no description of procedures or steps that may obscure the gist of the present invention, nor is any description of steps or steps that can be understood by those skilled in the art.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"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(module)" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising" or " including ", it is meant that the element does not exclude other elements, do. Also, the terms " part, "" module," and the like, as used in the specification, mean a unit for processing at least one function or operation, Software. ≪ / RTI > Also, the terms " a or ", "one "," the ", and the like are synonyms in the context of describing the invention (particularly in the context of the following claims) Can be used in the sense of including both singular and plural, unless the context clearly dictates otherwise

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시 형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following detailed description, together with the accompanying drawings, is intended to illustrate exemplary embodiments of the invention and is not intended to represent the only embodiments in which the invention may be practiced.

또한, 본 발명의 실시 예들에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.In addition, the specific terminology used in the embodiments of the present invention is provided to help understanding of the present invention, and the use of such specific terminology can be changed into other forms without departing from the technical idea of the present invention.

본 발명은 대규모 무선 네트워크에서 무인기를 사용하는 지역 밀도 인식 데이터 수집 방법을 제안하기 위함이다. 이하에서는 본원 발명의 무선 센서 네트워크에 대해서 설명하도록 한다.The present invention is to propose a local density recognition data collection method using a UAV in a large scale wireless network. Hereinafter, a wireless sensor network according to the present invention will be described.

도 1은 일 실시 예에 따른 무선 센서 네트워크(10)의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a wireless sensor network 10 according to an embodiment.

무선 센서 네트워크(10)는 공간적으로 분산된 자율 센서 노드(11)를 포함한다. 각각의 센서 노드(11)는 하나 또는 여러 센서 노드(11)들과 통신할 수 있다. 센서는 무선 네트워크를 통해 센서가 수신한 데이터를 수신하는 위치에서 라디오 주파수 채널과 같은 무선 통신 장치를 통해 코디네이터 노드(기지국)(12)와 협조적으로 통신한다.The wireless sensor network (10) includes a spatially distributed autonomous sensor node (11). Each sensor node 11 can communicate with one or several sensor nodes 11. The sensor cooperatively communicates with a coordinator node (base station) 12 via a wireless communication device, such as a radio frequency channel, at a location that receives data received by the sensor over the wireless network.

대규모 무선 센서 네트워크(WSNs)는 환경 모니터링, 스마트 시티, 연결 차량, 스마트 농장, 전장 감시 등과 같은 다양한 지능형 서비스에 널리 사용되고 있다. 대부분의 지능형 서비스는 주변 환경의 변화를 모니터링 하기 위해 센서 노드를 배치한다. 따라서 데이터 수집은 대규모 WSN의 기본 기능으로 간주 되어 수십 년 동안 가장 중요한 연구 주제 중 하나로 간주 된다.Large-scale wireless sensor networks (WSNs) are widely used for a variety of intelligent services such as environmental monitoring, smart cities, connected vehicles, smart farms, and battlefield surveillance. Most intelligent services deploy sensor nodes to monitor changes in the surrounding environment. Therefore, data collection is regarded as one of the most important research topics for decades, regarded as the basic function of large scale WSN.

지금까지 대규모 WSN의 데이터 수집에 대한 많은 연구가 수행된다. 일반적으로 센서 노드는 데이터 수집을 위해 멀티 홉 통신을 사용하여 정적 싱크에 데이터를 보낸다. 그러나 이러한 방법은 멀티 홉 중계 및 경로 선택에 의한 긴 지연을 일으키므로 네트워크 성능을 감소시킨다. So far, much research has been done on data collection of large WSNs. Generally, sensor nodes send data to static sinks using multihop communication for data collection. However, this method causes a long delay by multi-hop relay and path selection, thereby reducing network performance.

또한, 싱크에 가까운 센서 노드는 빈번한 데이터 수신 및 전달 때문에 더 많은 에너지를 소비하는 경향이 있기 때문에 네트워크 수명도 짧아진다. 위의 문제를 해결하기 위해 데이터 수집에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.Also, sensor nodes close to the sink tend to consume more energy because of frequent data reception and transmission, which also shortens the network lifetime. Much research has been done on data collection to solve the above problem.

다중 싱크를 사용하면 여러 싱크 중에서 최소 홉 수의 싱크를 선택하여 지연을 줄일 수 있으며, 센서 노드 간의 로드 밸런싱을 통한 네트워크 수명을 증가시킬 수 있다. 그러나 싱크를 중복 적용하지 않으려면 싱크 배포 전략이 필요하다. 효율적인 데이터 수집을 위해 모바일 싱크가 데이터 수집에 널리 사용된다. 기존 싱크와 달리 모바일 싱크는 데이터 수집을 위해 지정된 경로를 따라 배포된 센서 노드 쪽으로 이동한다. 이 접근법은 하나의 모바일 싱크 및 하나의 홉 통신만 사용한다. 따라서 처리량, 지연 및 네트워크 수명과 같은 네트워크 성능을 향상시키는 비용 효율적인 솔루션이다. 그러나, 모바일 싱크는 지상 운송(예를 들어, 차량)을 사용하여 이동성을 갖는다. 따라서, 모바일 싱크의 경로는 트래픽 a에 의해 크게 제한된다.Multiple sinks can reduce latency by selecting a minimum number of hop sinks among multiple sinks, and increase network lifetime through load balancing between sensor nodes. However, if you do not want to duplicate sinks, you need a sink deployment strategy. Mobile sinks are widely used for data collection for efficient data collection. Unlike traditional sinks, mobile sinks move toward a deployed sensor node along a specified path for data collection. This approach uses only one mobile sink and one hop communication. This is a cost-effective solution that improves network performance, such as throughput, latency, and network lifetime. However, mobile sinks have mobility using ground transportation (e.g., vehicles). Therefore, the path of the mobile sink is greatly limited by the traffic a.

본원 발명은 대규모 무선 센서 네트워크 (WSNs)에서 무인기(Unmanned Aerial Vehicle)를 사용하는 지역 밀도 인식 데이터 수집 방법(RDDC)을 제시한다. 본원 발명에서 지역 밀도 인식 데이터 수집 방법은 무인기가 감지한 필드의 지역 노드 밀도에 따라 센서 노드의 최소 경쟁 윈도우(CWmin)의 값을 적응적으로 조정하여 빠른 데이터 수집을 지원하도록 설계된다. 지역 밀도 인식 데이터 수집 방법은 지역 노드 밀도에 따라 센서 노드의 CWmin 값을 적응적으로 조정하여 대규모 WSN에서 데이터를 신속하게 수집할 수 있도록 한다. 지역 노드 밀도는 파티션화된 영역의 센서 노드 수에 의해 결정되는 지역 밀도 인식 데이터 수집 방법의 핵심 매개 변수이다. The present invention suggests a method of locally dense data collection (RDDC) using an unmanned aerial vehicle in a large scale wireless sensor network (WSNs). In the present invention, the local density recognition data collection method is designed to support fast data collection by adaptively adjusting the value of the minimum contention window (CW min ) of the sensor node according to the regional node density of the field detected by the UAV. The local density recognition data collection method adaptively adjusts the CW min value of the sensor node according to the local node density so that the data can be collected quickly in a large scale WSN. The local node density is a key parameter of the local density recognition data collection method, which is determined by the number of sensor nodes in the partitioned area.

이하에서는 지역 밀도 인식 데이터 수집 방법에 대해서 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the method of collecting the local density recognition data will be described in detail.

도 2는 본 발명의 일 실시 예로서, 지역 밀도 인식 데이터 수집이 동작하는 일 실시 예를 나타낸 순서도이다.2 is a flowchart illustrating an embodiment in which local density recognition data collection operates as an embodiment of the present invention.

지역 밀도 인식 데이터 수집 방법은 영역 분할, 노드 스캐닝 및 데이터 수집 단계로 구성된다. The local density recognition data collection method consists of region segmentation, node scanning, and data collection.

무인기에 의해 감지된 필드를 하나 이상의 영역으로 분할할 수 있다(S210, 이하 영역 분할 단계). 영역 분할 단계에서 무인기는 감지된 필드를 여러 영역으로 분할하고 각 센서 노드가 속한 영역에 따라 영역 ID를 각 센서 노드에 할당한다. The field sensed by the UAV can be divided into one or more regions (S210). In the segmentation step, the UAV divides the detected field into several regions and assigns the region ID to each sensor node according to the region to which each sensor node belongs.

노드 스캐닝 단계에서는 각 영역의 지역 노드 밀도를 계산할 수 있다.(S220, 이하 노드 스캐닝 단계). In the node scanning step, the local node density of each region can be calculated (S220, hereinafter referred to as a node scanning step).

마지막으로, 분할된 각 영역의 지역 노드 밀도를 고려하여 데이터를 수집할 수 있다(S230, 이하 데이터 수집 단계). 데이터 수집 단계에서는 각 영역의 지역 노드 밀도를 고려하여 각 센서 노드에 서로 다른 CWmin 값을 할당한다. Finally, the data may be collected in consideration of the local node density of each divided region (S230, hereinafter collecting data). In the data collection step, different CW min values are assigned to each sensor node considering the local node density of each region.

도 3은 본 발명의 일 실시 예로서, 영역 분할 단계에 대한 일 실시 예를 나타낸 순서도이다.FIG. 3 is a flowchart illustrating an embodiment of the region segmentation step according to an embodiment of the present invention.

영역 분할 단계에서 무인기가 데이터를 수집할 수 있는 면적을 필드로 결정할 수 있다(S211). 본원 발명에서, "필드"는 무인기가 특정 위치에서 데이터를 수집할 수 있는 최대 면적(즉, 데이터 수집 범위)에 의해 결정되는 영역을 나타낼 수 있다. 필드가 결정되는 예에 대해서는 도 4를 참조하여 다시 설명하도록 한다.In the area segmentation step, an area where the UAV can collect data can be determined as a field (S211). In the present invention, a "field" may represent a region determined by a maximum area (i.e., a data collection range) at which a UAV can collect data at a particular location. An example in which the field is determined will be described again with reference to FIG.

영역 분할 단계에서 무인기는 감지 필드를 하나 이상의 영역으로 분할하고, 그 크기를 계산할 수 있다(S212).In the region segmentation step, the UAV can divide the detection field into one or more regions and calculate the size thereof (S212).

분할된 각 영역 및 영역 내 센서 노드에 ID를 할당할 수 있다(S213).IDs can be assigned to the sensor nodes in each of the divided regions and regions (S213).

도 4는 본 발명의 일 실시 예로서, 영역 분할 단계에서 무인기가 필드를 결정하는 일 실시 예를 나타낸다.FIG. 4 shows an embodiment in which the UAV determines a field in the region segmentation step, according to an embodiment of the present invention.

무인기(410)의 고도와 센서 노드(420)의 최대 전송 범위를 사용하여 필드를 계산할 수 있다. 도 4의 실시 예에서는 데이터 수집 커버리지인 필드 계산을 단순화하기 위해, 무인기 및 센서 노드는 무지향성 안테나 및 고정 송신 전력을 사용한다고 가정한다. 필드의 범위는 원형이므로 필드의 크기는 아래 수학식 1을 이용하여 계산될 수 있다.The field can be calculated using the altitude of the UAV 410 and the maximum transmission range of the sensor node 420. In the embodiment of FIG. 4, it is assumed that the UAV and sensor nodes use an omnidirectional antenna and fixed transmit power to simplify field calculation, which is data collection coverage. Since the range of the field is circular, the size of the field can be calculated using Equation 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112017111444849-pat00004
Figure 112017111444849-pat00004

여기서, c는 필드의 크기를 나타내고, r은 필드의 반지름, tr은 센서 노드(420)의 최대 전송 범위, h는 무인기의 고도를 나타낸다.Here, c represents the size of the field, r represents the radius of the field, tr represents the maximum transmission range of the sensor node 420, and h represents the altitude of the UAV.

도 5는 본 발명의 일 실시 예로서, 필드를 하나 이상의 영역으로 분할하는 예 및 무인기의 이동 경로를 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating an example of dividing a field into one or more areas and a movement path of an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 5에서 도시된 바와 같이, 데이터 수집 범위의 크기에 따라 WSN의 전체 감지 필드는 여러 영역으로 분할된다. 그리드 분할 방법을 통해 감지된 필드는 동일한 크기를 갖는 다수의 정사각형 영역으로 분할될 수 있다. 각 영역은 고유한 영역 ID를 유지하고, 각 센서 노드는 자신이 속한 영역에 따라 영역 ID를 할당받을 수 있다.As shown in FIG. 5, depending on the size of the data collection range, the entire sensing field of the WSN is divided into several areas. The field detected through the grid partitioning method can be divided into a plurality of square areas having the same size. Each zone maintains a unique zone ID, and each sensor node can be assigned a zone ID according to the zone to which it belongs.

노드 스캐닝 단계에서, 무인기는 각 영역의 지역 노드 밀도를 계산한다. 무인기는 각 지역의 중심을 따라 움직이고 센서 노드로부터 헬로우 메시지를 수신할 수 있다. 도 5에서, 굵은 선은 무인기의 이동 경로를 나타내며, 무인기는 영역의 ID 값의 순서를 따라 이동할 수 있다. 무인기는 동일한 지역 ID를 가진 센서 노드로부터 수신된 헬로우 메시지의 수를 계산하여 해당 지역의 지역 노드 밀도를 계산할 수 있다. 각 영역의 지역 노드 밀도는 모든 영역의 크기가 동일하기 때문에 해당 영역에 속하는 노드 수에 비례한다.In the node scanning stage, the UAV calculates the local node density of each region. The UAV can move along the center of each area and receive a hello message from the sensor node. In FIG. 5, the bold line represents the movement path of the UAV, and the UAV can move in the order of the ID values of the area. The UAV can calculate the local node density of the corresponding region by calculating the number of hello messages received from the sensor node having the same local ID. The regional node density of each region is proportional to the number of nodes belonging to the region because all regions have the same size.

노드 스캐닝 단계에서는 데이터 수집시 불필요한 오버 헤드가 발생할 수 있다. 그러나 노드 스캐닝 단계는 데이터 수집 프로세스가 시작될 때 또는 센서 노드의 배치가 변경될 때 한 번만 수행된다. 대규모 WSN에서는 센서 노드의 위치가 거의 변하지 않기 때문에 스캔 오버 헤드는 장기간의 데이터 수집기간 동안 무시될 수 있다.At the node scanning stage, unnecessary overhead can occur in data collection. However, the node scanning step is performed only once when the data collection process is started or when the arrangement of the sensor nodes is changed. In a large WSN, the location of the sensor nodes is almost unchanged, so the scan overhead can be ignored during the long data collection period.

데이터 수집 단계에서 무인기는 노드 스캐닝 단계의 이동 경로를 사용하여 센서 노드에서 데이터를 수집할 수 있다. 데이터 수집 단계의 시작에서, 무인기는 각 영역의 지역 노드 밀도를 고려하여 각 센서 노드에 다른 CWmin 값을 할당하고 이를 통지할 수 있다. CWmin 조정의 목적은 고밀도 영역에서 센서 노드 간의 충돌을 완화하고 채널 액세스에 대한 불필요한 대기 시간을 줄이는 것이다. 따라서 지역 밀도 인식 데이터 수집의 CWmin 조정은 총 처리량을 효과적으로 극대화할 수 있다. 각 센서 노드는 포화 상태에서 동작하고, 무인기와 센서 노드 사이의 통신은 충돌 회피 (CSMA / CA)를 갖는 캐리어 감지 다중 액세스로 수행된다고 가정한다. In the data collection stage, the UAV can collect data from sensor nodes using the movement path of the node scanning stage. At the beginning of the data collection phase, the UAV can assign a different CW min value to each sensor node and notify it, taking into consideration the local node density of each area. The purpose of the CW min adjustment is to mitigate collisions between sensor nodes in high density areas and to reduce unnecessary latency for channel access. Therefore, the CW min adjustment of local density aware data collection can effectively maximize total throughput. It is assumed that each sensor node operates in a saturated state, and communication between the UAV and the sensor node is performed with a carrier sense multiple access with Collision Avoidance (CSMA / CA).

또한, 무인기는 모든 지역의 센서 노드로부터 데이터를 수집할 수 있다고 가정한다. 따라서, 각 영역에서의 총 처리량은 수학식 2를 통해 계산될 수 있다.It is also assumed that UAV can collect data from sensor nodes in all regions. Thus, the total throughput in each area can be calculated via equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112017111444849-pat00005
Figure 112017111444849-pat00005

여기서, Thi는 총 처리량, ni는 각 영역의 센서 노드의 수, E[P]는 전송된 페이로드 크기의 기대치, σ는 빈 슬롯 시간의 지속 시간, Ts는 성공적인 전송의 평균 시간, TC는 충돌의 평균 시간이며, τi는 각 분할된 영역의 랜덤 시간 슬롯에서의 송신 확률을 나타낸다.Where T i is the total throughput, n i is the number of sensor nodes in each region, E [P] is the expected value of the transmitted payload size, σ is the duration of the empty slot time, T s is the average time of successful transmission, T C is the average time of the collision and τ i is the transmission probability in the random time slot of each divided region.

여기서, 송신 확률 τi는 수학식 3을 통해 계산될 수 있다.Here, the transmission probability τ i can be calculated through Equation (3).

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112017111444849-pat00006
Figure 112017111444849-pat00006

여기서, τi는 각 분할된 영역의 랜덤 시간 슬롯에서의 송신 확률, ni는 각 영역의 센서 노드의 수, Wi는 각 분할된 영역의 CWmin 값, m은 최대 백 오프 단계를 나타낸다.Here, τ i is the transmission probability in the random time slot of each divided region, n i is the number of sensor nodes in each region, W i is the CW min value of each divided region, and m is the maximum backoff step.

수학식 2와 수학식 3을 이용하여, 총 처리량과 CWmin 사이의 관계를 정의하는 함수를 도출할 수 있다. 그런 다음 수학식 4를 사용하여 각 분할된 영역의 총 처리량을 최대화하는 조정된 CWmin을 얻을 수 있다. Using equations (2) and (3), we can derive a function that defines the relationship between total throughput and CW min . Equation 4 can then be used to obtain the adjusted CW min that maximizes the total throughput of each segmented region.

[수학식 4]&Quot; (4) "

Figure 112017111444849-pat00007
Figure 112017111444849-pat00007

여기서, Wi는 각 분할된 영역의 CWmin 값, Thi는 총 처리량을 나타낸다.Here, W i represents the CW min value of each divided area, and Th i represents the total throughput.

이하에서는 지역 밀도 인식 데이터 수집 방법의 성능을 평가하기 위해 실험 시뮬레이션을 수행한 내용에 대해 설명하도록 한다. 지역 밀도 인식 데이터 수집 방법의 성능을 기존 데이터 수집의 성능과 비교하여 본원 발명의 우월성을 검증한다. 이하에서는 시뮬레이션 시나리오, 설정 및 결과에 대해 자세히 설명한다.In the following, the experimental simulation is performed to evaluate the performance of the local density recognition data collection method. The performance of the local density recognition data collection method is compared with the performance of existing data collection to verify the superiority of the present invention. The following describes the simulation scenarios, settings, and results in detail.

본 시뮬레이션은 다양한 시나리오로 수행되었다. 무인기의 고도가 지연과 총 처리량에 미치는 영향을 조사하기 위해 시뮬레이션은 무인기의 두 가지 다른 고도 50m와 70m로 수행되었다. This simulation was performed in various scenarios. To investigate the effect of elevation of UAV on delay and total throughput, simulations were conducted at two different elevations of UAV 50 m and 70 m.

또한, 센서 노드의 수는 각 시뮬레이션에서 100에서 1,000으로 변경되도록 설정되었다. 이 설정을 사용하여 센서 노드 수가 증가함에 따라 지역 밀도 인식 데이터 수집 방법의 성능(즉, 지연 및 총 처리량) 변화를 조사했다.In addition, the number of sensor nodes was set to change from 100 to 1,000 in each simulation. Using this setting, we examined the performance (ie, latency and total throughput) of the local density awareness data collection method as the number of sensor nodes increased.

시뮬레이션에서 센서 노드는 1,000 × 1,000m2의 감지 영역 전체에 무작위로 배치된다. 무인기 및 센서 노드는 IEEE 802.11n MAC / PHY를 사용하여 서로 통신하고 130Mbps의 데이터 속도를 사용한다. 센서 노드의 전송 범위는 100m로 설정된다. 따라서, 무인기의 고도가 50m일 때 그 영역의 한 변의 길이는 173.2m이고, 무인기의 고도가 70m로 변하면 142.8m가된다. 자세한 시뮬레이션 매개 변수는 표 1과 같다.In the simulation the sensor nodes are placed randomly in the entire sensing area of 1,000 × 1,000m 2. UAV and sensor nodes communicate with each other using IEEE 802.11n MAC / PHY and use a data rate of 130Mbps. The transmission range of the sensor node is set to 100 m. Therefore, when the altitude of the UAV is 50m, the length of one side of the area is 173.2m, and when the altitude of UAV is 70m, it is 142.8m. Detailed simulation parameters are shown in Table 1.

Simulation parameters.Simulation parameters. ParameterParameter ValueValue ParameterParameter ValueValue MAC/PHY modelMAC / PHY model IEEE 802.11nIEEE 802.11n PHY headerPHY header 34 Bytes34 Bytes Data rateData rate 130 Mbps130 Mbps MAC headerMAC header 16 Bytes16 Bytes Size of the sensing fieldSize of the sensing field 1,000×1,000 m2 1,000 × 1,000 m 2 PayloadPayload 5,120 Bytes5,120 Bytes Number of sensor nodesNumber of sensor nodes 100 - 1,000100 - 1,000 CWmin CW min 0 - 1,0230 - 1,023 Transmission rangeTransmission range 100 m100 m CWmax CW max 1,0231,023 Altitude of the UAVAltitude of the UAV 50 m, 70 m50 m, 70 m SIFSSIFS 10 μs10 μs Slot timeSlot time 20 μs20 μs DIFSDIFS 50 μs50 μs

도 6은 본원 발명의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면으로서, 센서 노드 수의 증가에 따른 지연의 변화를 나타낸다.FIG. 6 is a diagram showing a simulation result of the present invention, showing a change in delay with an increase in the number of sensor nodes.

도 6에서 무인기 고도는 50m로 설정된다. 지역 밀도 인식 데이터 수집 방법은 센서 노드의 CWmin의 값을 각 영역의 노드 밀도에 따라 적응적으로 조정하기 때문에, 지역 밀도 인식 데이터 수집 방법은 기존 데이터 수집보다 짧은 지연을 얻는 반면 기존 데이터 수집은 CWmin의 고정 값(즉, 31)을 사용한다. In FIG. 6, the UAV is set to 50 m. The local density recognition data collection method adjusts the CW min value of the sensor node adaptively according to the node density of each region. Therefore, the local density recognition data collection method obtains a shorter delay than the existing data collection, min (i.e., 31) is used.

특히, 센서 노드의 수가 100인 경우 지역 밀도 인식 데이터 수집 방법의 지연은 센서 노드의 수가 적기 때문에 기존 데이터 수집의 지연보다 21.7% 더 짧다. 다시 말해, 기존 데이터 수집에서 CWmin의 고정 값은 채널 액세스에 긴 대기 시간을 초래한다. RDDC는 센서 노드 수가 증가 할 때 CWmin의 값을 증가시킴으로써 센서 노드 간의 충돌을 줄일 수 있다. 따라서 센서 노드 수가 500 개를 초과하면 지역 밀도 인식 데이터 수집 방법의 지연은 크게 변하지 않는 반면, 센서 노드 간의 충돌 횟수가 증가하기 때문에 기존 데이터 수집의 지연은 길어진다.In particular, when the number of sensor nodes is 100, the delay of local density recognition data collection method is 21.7% shorter than the delay of existing data collection because the number of sensor nodes is small. In other words, the fixed value of CW min in existing data collection results in a long latency in channel access. RDDC can reduce the collision between sensor nodes by increasing the value of CW min when the number of sensor nodes increases. Therefore, if the number of sensor nodes exceeds 500, the delay of the local density recognition data collection method does not change much, but the delay of existing data collection becomes longer because the number of collision between sensor nodes increases.

도 7은 본원 발명의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면으로서, 센서 노드 수가 증가할 때 총 처리량의 변화를 보여준다. FIG. 7 is a diagram showing the simulation result of the present invention, showing a change in total throughput when the number of sensor nodes increases.

도 7에서 무인기 고도는 50m로 설정된다. 도 7에서 무인기는 더 많은 수의 센서 노드로부터 데이터를 수신하기 때문에 센서 노드의 수가 증가하면 총 처리량이 증가한다. 지역 밀도 인식 데이터 수집 방법은 채널 액세스 대기 시간을 줄이고 밀도가 높은 영역에서 센서 노드 간의 충돌을 완화할 수 있다. In FIG. 7, the UAV is set to 50 m. In Figure 7, since the UAV receives data from a larger number of sensor nodes, the total throughput increases as the number of sensor nodes increases. The local density recognition data collection method can reduce the channel access latency and mitigate the collision between the sensor nodes in the high density region.

따라서, 지역 밀도 인식 데이터 수집 방법은 기존 데이터 수집보다 높은 총 처리량을 얻는다. 이 시뮬레이션에서 지역 밀도 인식 데이터 수집 방법은 평균적으로 기존 데이터 수집보다 4.3% 더 높은 총 처리량을 얻는다. Thus, local density awareness data collection methods have higher total throughput than traditional data collection. In this simulation, local density-aware data collection methods average 4.3% higher total throughput than traditional data collection.

특히, 센서 노드의 수가 1,000개일 때 지역 밀도 인식 데이터 수집 방법은 기존 데이터 수집보다 7.6 % 더 높은 총 처리량을 얻는다. 그 이유는 지역 밀도 인식 데이터 수집 방법이 센서 노드에 더 큰 CWmin 값을 할당함으로써 충돌 횟수를 크게 줄이기 때문이다.Especially, when the number of sensor nodes is 1,000, local density recognition data collection method obtains 7.6% higher total throughput than existing data collection method. This is because the local density recognition data collection method significantly reduces the number of collisions by assigning a larger CW min value to the sensor node.

도 8과 도 9는 본원 발명의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면으로서, 무인기 고도가 70m인 경우의 지연 및 총 처리량을 보여준다. Figs. 8 and 9 are diagrams showing simulation results of the present invention, showing the delay and total throughput when the altitude of the UAV is 70 m.

무인기의 높은 고도로 인해 이 필드의 크기가 고도가 50m인 경우보다 작다. 따라서, 전체 감지 영역에서 영역의 수가 증가하고, 영역 내의 센서 노드의 수가 감소한다. 따라서 RDDC는 무인기 고도 50m의 경우에 비해 2.2 % 더 짧은 지연 시간과 35.4% 낮은 총 처리량을 얻을 수 있다. 또한, 도 8과 도 9에서 RDDC는 CWmin 조정으로 인해 기존 데이터 수집보다 9.2% 더 짧은 지연과 2.6% 더 높은 총 처리량을 얻을 수 있다.Due to the high altitude of the UAV, the size of this field is smaller than when the altitude is 50 m. Therefore, the number of regions increases in the entire sensing region, and the number of sensor nodes in the region decreases. Therefore, RDDC can achieve 2.2% shorter latency and 35.4% lower total throughput compared to 50m altitude. Also in Figures 8 and 9, RDDC can achieve a 9.2% shorter delay and 2.6% higher total throughput than conventional data collection due to the CW min adjustment.

도 10은 본 발명과 관련된 무인기를 설명하기 위한 블록도이고, 도 11은 본 발명과 관련된 무인기의 일 실시 예에 따른 개념도이다. 상기 설명한 지역 밀도 인식 데이터 수집 방법은 아래에서 설명한 무인기에서 동작할 수 있다.Fig. 10 is a block diagram for explaining a UAV related to the present invention, and Fig. 11 is a conceptual diagram according to an embodiment of a UAV related to the present invention. The above-described method of collecting the local density recognition data can operate in the UAV described below.

도 10을 참조하면, 무인기(1100)은 무선 통신부(1110), 센싱부(1120), 카메라(1130), 출력부(1140), 메모리(1150), GPS 모듈(1160), 영상 처리부(1170), 제어부(1180) 및 전원공급모듈(1190) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.10, the UAV 1100 includes a wireless communication unit 1110, a sensing unit 1120, a camera 1130, an output unit 1140, a memory 1150, a GPS module 1160, an image processing unit 1170, A control unit 1180, and a power supply module 1190. [0042]

도 10에 도시된 구성 요소들은 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성 요소들을 갖거나 그보다 적은 구성 요소들을 갖는 무인기(1100)이 구현될 수 있다.The components shown in FIG. 10 are not essential, so that the UAV 1100 having more or fewer components can be implemented.

이하, 상기 구성 요소들에 대해 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, the components will be described in detail.

무선 통신부(1110)는 무인기(1100)와 외부 장치 사이의 무선 통신 기능을 제공하는 모듈로서, 무인기(1100)를 제어하기 위한 이동 단말기 또는 타겟 객체에 착용된 웨어러블 장치 등과 무선 통신을 가능하게 한다. 이를 위해, 무선 통신부(1110)는 이동통신망으로 접속하게 하는 이동 통신 모듈, 무선 인터넷망으로 접속하게 하는 무선 인터넷 모듈, 무선 근거리 통신 연결을 가능하게 하는 근거리 통신 모듈 등을 포함할 수 있다.The wireless communication unit 1110 is a module for providing a wireless communication function between the UAV 1100 and an external device and enables wireless communication with a mobile terminal for controlling the UAV 1100 or a wearable device worn on the target object. For this, the wireless communication unit 1110 may include a mobile communication module for connecting to a mobile communication network, a wireless Internet module for connecting to a wireless Internet network, and a short-range communication module for enabling a wireless local area connection.

센싱부(1120)는 충격 감지 센서(1211) 또는 고도 감지 센서(1122) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다. 이 외에, 가속도 센서, 자이로 센서 등을 더 포함할 수 있다. 충격 감지 센서(1121)는 무인기(1100)에 가해지는 충격의 정보를 감지하는 센서로, 미리 설정된 기준 값 이상의 충격이 감지되면 위험 상황이 발생한 것으로 판단하여 외부로 설정된 출력을 제공할 수 있다.The sensing unit 1120 may include at least one of an impact sensor 1211 and an elevation sensor 1122. In addition, an acceleration sensor, a gyro sensor, and the like may be further included. The impact sensor 1121 is a sensor that detects impact information applied to the UAV 1100. When an impact of a predetermined reference value or more is detected, it is determined that a dangerous situation has occurred and an external output can be provided.

또한, 고도감지센서(1122)는 무인기(1100)의 비행 고도 변화를 감지하는 센서로, 단위 시간 동안의 비행 고도 변화가 미리 설정된 기준 값 이상인 경우 위험 상황이 발생한 것으로 판단하여 외부로 출력을 제공할 수 있다.The altitude detection sensor 1122 is a sensor for detecting a change in the altitude of the UAV 1100. When the altitude change of the altitude of the UAV 1100 is equal to or greater than a preset reference value, .

무인기(1100)는 적어도 하나의 카메라(1130)를 구비할 수 있고, 카메라(1130)를 통해 운행 중 또는 운행 정지 중 영상을 촬영하여 메모리(1150)에 저장할 수 있다.The UAV 1100 may include at least one camera 1130 and may photograph an image during operation or stop of operation through the camera 1130 and store the captured image in the memory 1150.

출력부(1140)는 디스플레이부(1141), 음향 출력부(1142), IR 출력부(1143) 또는 LED 출력부(1144) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.The output unit 1140 may include at least one of a display unit 1141, an acoustic output unit 1142, an IR output unit 1143, and an LED output unit 1144.

디스플레이부(1141)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 무인기(1100)와 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부로써 가능함과 동시에, 무인기(1100)와 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.The display unit 1141 may have a mutual layer structure with the touch sensor or may be integrally formed to realize a touch screen. Such a touch screen is capable of providing an output interface between the UAV 1100 and a user, while being enabled as a user input providing an input interface between the UAV 1100 and the user.

음향 출력부(1142)는 무선 통신부(1110)로부터 수신되거나 메모리(1150)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 이러한 음향 출력부(1142)에는 리시버(receiver), 스피커(speaker), 버저(buzzer) 등이 포함될 수 있다.The audio output unit 1142 can output audio data received from the wireless communication unit 1110 or stored in the memory 1150. The sound output unit 1142 may include a receiver, a speaker, a buzzer, and the like.

IR 출력부(1143)는 적어도 하나의 적외선 센서를 포함하여 구성될 수 있고, 설정된 제어 신호에 따라 적외선 센서를 구동시켜 적외선을 출력할 수 있다. 이때, 적외선 출력 시간과 출력 방향을 조절할 수 있다.The IR output unit 1143 may include at least one infrared sensor, and may drive the infrared sensor according to the set control signal to output infrared rays. At this time, the infrared output time and the output direction can be adjusted.

LED 출력부(1144)는 적어도 하나의 LED로 구성될 수 있고, 설정된 제어 신호에 따라 설정된 기호, 문자, 숫자 등을 출력하도록 LED 출력부를 제어할 수 있다.The LED output unit 1144 may include at least one LED, and may control the LED output unit to output a set symbol, letter, number, etc. according to a set control signal.

메모리(1150)는 무인기(1100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(1150)는 무인기(1100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 무인기(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다.The memory 1150 stores data supporting various functions of the UAV 1100. The memory 1150 may store a plurality of application programs (application programs or applications) driven by the UAV 1100, data for operation of the UAV 100, and commands. At least some of these applications may be downloaded from an external server via wireless communication.

GPS 모듈(1160)은 무인기(1100)의 위치(또는 현재 위치)를 획득하기 위한 모듈로서, GPS모듈을 활용하면, GPS 위성에서 보내는 신호를 이용하여 무인기의 위치를 획득할 수 있다.The GPS module 1160 is a module for acquiring the position (or the current position) of the UAV 1100. By utilizing the GPS module, the position of the UAV can be obtained by using a signal transmitted from the GPS satellite.

영상 처리부(1170)는 카메라(1130)에서 촬영한 영상의 데이터를 분석하여 타겟 객체를 검출하거나, 촬영한 영상의 화질을 필터링하는 등의 촬영 영상의 처리를 수행할 수 있다.The image processing unit 1170 may analyze the data of the image captured by the camera 1130 to detect a target object or to process the captured image such as filtering the image quality of the captured image.

제어부(1180)는 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 무인기(1100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(1180)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(1150)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다. 특히, 본원 발명의 지역 밀도 인식 데이터 수집 방법은 제어부(1180)에 의해 동작될 수 있다.In addition to the operations associated with the application program, the control unit 1180 typically controls the overall operation of the UAV 1100. The control unit 1180 may process or process signals, data, information, and the like input or output through the above-mentioned components, or may drive an application program stored in the memory 1150 to provide or process appropriate information or functions to the user. In particular, the local density recognition data collection method of the present invention can be operated by the control unit 1180.

또한, 제어부(1180)는 메모리(1150)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 10과 함께 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 제어부(1180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, 무인기(1100)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.In addition, the controller 1180 may control at least some of the components illustrated in FIG. 10 to drive an application program stored in the memory 1150. In addition, the controller 1180 can operate at least two of the components included in the UAV 1100 in combination with each other for driving the application program.

전원공급부(1190)는 제어부(1180)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 무인기(1100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(1190)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체 가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.Under the control of the controller 1180, the power supply unit 1190 supplies power to the components included in the UAV 1100 by receiving external power and internal power. The power supply unit 1190 includes a battery, which may be an internal battery or a replaceable battery.

상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 무인기의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. At least some of the respective components may operate in cooperation with each other to implement a method of operation, control, or control of a UAV according to various embodiments described below.

또한, 상기 무인기의 동작, 제어, 또는 제어방법은 상기 메모리(1150)에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 무인기 상에서 구현될 수 있다.Also, the operation, control, or control method of the UAV can be implemented on the UAV by driving at least one application program stored in the memory 1150. [

도 11을 참조하면, 개시된 무인기(1100)는 소형 비행물체의 바디를 구비하고 있다. 다만, 본 발명은 여기에 한정되지 않고 구 형태, 원반 형태 등 다양한 구조에 적용될 수 있다.Referring to FIG. 11, the disclosed unmanned aerial vehicle 1100 has a body of a small flying object. However, the present invention is not limited thereto, and can be applied to various structures such as a spherical shape and a disc shape.

무인기(1100)는 외관을 이루는 케이스(예를 들면, 프레임, 하우징 등)를 포함한다. 도시된 바와 같이, 무인기(1100)는 케이스의 내부공간에는 각종 전자부품들이 배치된다. 무인기의 전면에는 디스플레이부(1141)가 배치되어 정보를 출력할 수 있다.The UAV 1100 includes a case (for example, a frame, a housing, etc.) which forms an appearance. As shown in the figure, the UAV 1100 has various electronic components arranged in the inner space of the case. A display unit 1141 is disposed on a front surface of the UAV so that information can be output.

도시된 바와 같이, 무인기의 케이스 하부에는 카메라(1130), 음향 출력부(1142), IR 출력부(1143), LED 출력부(1144)를 외부로 노출시키기 위한 개구부가 구비될 수 있다.As shown in the figure, an opening for exposing the camera 1130, the acoustic output unit 1142, the IR output unit 1143, and the LED output unit 1144 to the outside may be provided under the case of the UAV.

이러한 케이스는 합성수지를 사출하여 형성되거나 금속, 예를 들어 스테인레스 스틸(STS), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti) 등으로 형성될 수도 있다.Such a case may be formed by injection molding a synthetic resin, or may be formed of a metal such as stainless steel (STS), aluminum (Al), titanium (Ti) or the like.

한편, 상술된 실시 예들은 컴퓨터에 의하여 실행 가능한 명령어 및 데이터를 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 상기 명령어 및 데이터 중 적어도 하나는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 소정의 프로그램 모듈을 생성하여 소정의 동작을 수행할 수 있다.Meanwhile, the above-described embodiments may be embodied in the form of a computer-readable recording medium storing computer-executable instructions and data. At least one of the command and data may be stored in the form of program code, and when executed by the processor, a predetermined program module may be generated to perform a predetermined operation.

컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체란, 예를 들어 하드디스크 등과 같은 마그네틱 저장매체, CD 및 DVD 등과 같은 광학적 판독매체 등을 의미할 수 있으며, 네트워크를 통해 접근 가능한 서버에 포함되는 메모리를 의미할 수도 있다. 예를 들어, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 전자 장치 또는 서버의 메모리가 될 수도 있다. 또한, 전자 장치 또는 서버와 네트워크를 통하여 연결된 단말, 서버 등에 포함되는 메모리가 될 수도 있다.The computer-readable recording medium may mean, for example, a magnetic storage medium such as a hard disk, an optical reading medium such as a CD and a DVD, or the like, and may be a memory included in a server accessible through a network . For example, the computer readable recording medium may be an electronic device or a memory of a server. Also, it may be a memory included in a terminal, a server, or the like connected to an electronic device or a server via a network.

이상과 첨부된 도면을 참조하여 실시 예를 설명하였지만, 일 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 일 실시 예가 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications, and variations will be apparent to those skilled in the art. It will be possible. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

Claims (13)

무인기가 감지한 필드를 복수의 영역으로 분할하는 단계;
상기 분할된 복수의 영역의 지역 노드 밀도를 계산하는 단계;
상기 계산된 지역 노드 밀도를 이용하여 상기 복수의 영역에 포함되는 센서 노드 단위로 최소 경쟁 윈도우 값을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 최소 경쟁 윈도우 값을 상기 센서 노드에 할당하여 데이터를 수집하는 단계; 를 포함하고,
상기 분할된 각 영역에서 처리되는 총 처리량은 다음과 같은 수학식 1에 기초하여 결정되고,
[수학식 1]
Figure 112018074117676-pat00025

여기서, Thi는 총 처리량, ni는 각 영역의 센서 노드의 수, E[P]는 전송된 페이로드 크기의 기대치, σ는 빈 슬롯 시간의 지속 시간, Ts는 성공적인 전송의 평균 시간, TC는 충돌의 평균 시간이며, τi는 각 분할된 영역의 랜덤 시간 슬롯에서의 송신 확률을 나타내는, 무선 센서 네트워크에서 무인기를 이용하여 지역 밀도 인식 데이터를 수집하는 방법
Dividing a field detected by the UAV into a plurality of regions;
Calculating local node densities of the plurality of divided regions;
Determining a minimum contention window value for each sensor node included in the plurality of regions using the calculated regional node density; And
Collecting data by allocating the determined minimum contention window value to the sensor node; Lt; / RTI >
The total throughput processed in each of the divided regions is determined based on Equation (1)
[Equation 1]
Figure 112018074117676-pat00025

Where T i is the total throughput, n i is the number of sensor nodes in each region, E [P] is the expected value of the transmitted payload size, σ is the duration of the empty slot time, T s is the average time of successful transmission, T C is the average time of the collision, and τ i is the method of collecting the local density recognition data using the UAV in the wireless sensor network, which represents the transmission probability in the random time slot of each divided area
제 1항에 있어서,
상기 필드는 상기 무인기가 데이터를 수집할 수 있는 최대 면적으로, 상기 무인기의 고도 및 상기 센서 노드의 최대 전송 범위를 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는, 무선 센서 네트워크에서 무인기를 이용하여 지역 밀도 인식 데이터를 수집하는 방법
The method according to claim 1,
Wherein the field is determined based on an altitude of the unmanned aerial vehicle and a maximum transmission range of the sensor node, the maximum area of which the unmanned aerial vehicle can collect data, How to collect
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 송신확률은 다음의 수학식 2를 이용하여 계산되고,
[수학식 2]
Figure 112018074117676-pat00009

여기서, τi는 각 분할된 영역의 랜덤 시간 슬롯에서의 송신 확률, ni는 각 영역의 센서 노드의 수, Wi는 각 분할된 영역의 CWmin 값, m은 최대 백 오프 단계를 나타내는, 무선 센서 네트워크에서 무인기를 이용하여 지역 밀도 인식 데이터를 수집하는 방법
The method according to claim 1,
The transmission probability is calculated using the following equation (2)
&Quot; (2) "
Figure 112018074117676-pat00009

Where n i is the number of sensor nodes in each region, W i is the CW min value of each segmented region, and m is the maximum backoff step, where τ i is the transmission probability in the random time slot of each segmented region, A method for collecting local density recognition data using UAV in a wireless sensor network
제 4항에 있어서,
상기 각 분할된 영역의 CWmin 값 은 수학식 3을 이용하여 결정되고,
[수학식 3]
Figure 112017111444849-pat00010

여기서, Wi는 각 분할된 영역의 CWmin 값, Thi는 총 처리량을 나타내는, 무선 센서 네트워크에서 무인기를 이용하여 지역 밀도 인식 데이터를 수집하는 방법
5. The method of claim 4,
The CW min value of each divided area is determined using Equation (3)
&Quot; (3) "
Figure 112017111444849-pat00010

Here, W i is the CW min value of each divided area, Th i is the total throughput, and the method of collecting the local density recognition data using the UAV in the wireless sensor network
제 1항에 있어서,
상기 분할된 복수의 영역에 포함된 상기 센서 노드에 ID를 할당하는 단계를 포함하고,
상기 데이터를 수집하는 단계는, 상기 무인기가 ID 순으로 이동하며 상기 데이터를 수집하는 것을 특징으로 하는, 무선 센서 네트워크에서 무인기를 이용하여 지역 밀도 인식 데이터를 수집하는 방법
The method according to claim 1,
And assigning an ID to the sensor node included in the divided plurality of regions,
The method of collecting local density recognition data using a UAV in a wireless sensor network, wherein the collecting of the data comprises moving the UAV in order of ID and collecting the data
통신부;
무인기의 동작을 위한 프로그램을 저장하는 메모리; 및
상기 프로그램을 실행함으로써, 무인기가 감지한 필드를 복수의 영역으로 분할하고, 상기 분할된 복수의 영역의 지역 노드 밀도를 계산하고, 상기 계산된 지역 노드 밀도를 이용하여 상기 복수의 영역에 포함되는 센서 노드 단위로 최소 경쟁 윈도우 값을 결정하고, 상기 결정된 최소 경쟁 윈도우 값을 상기 센서 노드에 할당하여 데이터를 수집하는 제어부; 를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 분할된 각 영역에서 처리되는 총 처리량을 다음과 같은 수학식 1에 기초하여 결정하고,
[수학식 1]
Figure 112018074117676-pat00026

여기서, Thi는 총 처리량, ni는 각 영역의 센서 노드의 수, E[P]는 전송된 페이로드 크기의 기대치, σ는 빈 슬롯 시간의 지속 시간, Ts는 성공적인 전송의 평균 시간, TC는 충돌의 평균 시간이며, τi는 각 분할된 영역의 랜덤 시간 슬롯에서의 송신 확률을 나타내는, 무선 센서 네트워크에서 지역 밀도 인식 데이터를 수집하는 것을 특징으로 하는 무인기
A communication unit;
A memory for storing a program for operation of the UAV; And
The method comprising the steps of: dividing a field detected by a UAV into a plurality of areas, calculating a local node density of the plurality of divided areas, and outputting, by using the calculated regional node density, A controller for determining a minimum contention window value on a node-by-node basis, and allocating the determined minimum contention window value to the sensor node to collect data; Lt; / RTI >
Wherein,
Determining a total throughput processed in each of the divided regions based on Equation (1)
[Equation 1]
Figure 112018074117676-pat00026

Where T i is the total throughput, n i is the number of sensor nodes in each region, E [P] is the expected value of the transmitted payload size, σ is the duration of the empty slot time, T s is the average time of successful transmission, T C is the mean time of the collision and τ i is the local density recognition data in the wireless sensor network which represents the transmission probability in the random time slot of each divided region.
제 7항에 있어서,
상기 필드는 상기 무인기가 데이터를 수집할 수 있는 최대 면적으로, 상기 무인기의 고도 및 상기 센서 노드의 최대 전송 범위를 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는, 무선 센서 네트워크에서 지역 밀도 인식 데이터를 수집하는 것을 특징으로 하는 무인기
8. The method of claim 7,
Characterized in that the field is determined based on an elevation of the UAV and a maximum transmission range of the sensor node, the maximum area of which the UAV can collect data, collecting the local density recognition data in the wireless sensor network UAV
삭제delete 제 7항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 송신확률을 다음의 수학식 2를 이용하여 계산하고,
[수학식 2]
Figure 112018074117676-pat00012

여기서, τi는 각 분할된 영역의 랜덤 시간 슬롯에서의 송신 확률, ni는 각 영역의 센서 노드의 수, Wi는 각 분할된 영역의 CWmin 값, m은 최대 백 오프 단계를 나타내는, 무선 센서 네트워크에서 지역 밀도 인식 데이터를 수집하는 것을 특징으로 하는 무인기
8. The method of claim 7,
Wherein,
The transmission probability is calculated using the following equation (2)
&Quot; (2) "
Figure 112018074117676-pat00012

Where n i is the number of sensor nodes in each region, W i is the CW min value of each segmented region, and m is the maximum backoff step, where τ i is the transmission probability in the random time slot of each segmented region, And acquiring local density recognition data in a wireless sensor network
제 10항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 각 분할된 영역의 CWmin 값을 수학식 3을 이용하여 결정하고,
[수학식 3]
Figure 112017111444849-pat00013

여기서, Wi는 각 분할된 영역의 CWmin 값, Thi는 총 처리량을 나타내는, 무선 센서 네트워크에서 지역 밀도 인식 데이터를 수집하는 것을 특징으로 하는 무인기
11. The method of claim 10,
Wherein,
The CW min value of each of the divided regions is determined using Equation (3)
&Quot; (3) "
Figure 112017111444849-pat00013

Where W i is the CW min value of each segmented region and Th i is the total throughput.
제 7항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 분할된 복수의 영역에 포함된 상기 센서 노드에 ID를 할당하고, 상기 무인기가 ID 순으로 이동하며 상기 데이터를 수집하도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 무선 센서 네트워크에서 지역 밀도 인식 데이터를 수집하는 것을 특징으로 하는 무인기
8. The method of claim 7,
Wherein,
Collecting the local density recognition data in the wireless sensor network, assigning an ID to the sensor nodes included in the plurality of divided areas, and controlling the UAV to move in ID order and collect the data. UAV
제1항의 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 비일시적 기록 매체.A computer readable nonvolatile recording medium on which a program for implementing the method of claim 1 is recorded.
KR1020170149030A 2017-11-09 2017-11-09 Method of data collection using uav in wireless sensor network and device with this method KR101931803B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170149030A KR101931803B1 (en) 2017-11-09 2017-11-09 Method of data collection using uav in wireless sensor network and device with this method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170149030A KR101931803B1 (en) 2017-11-09 2017-11-09 Method of data collection using uav in wireless sensor network and device with this method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101931803B1 true KR101931803B1 (en) 2018-12-21

Family

ID=64959839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170149030A KR101931803B1 (en) 2017-11-09 2017-11-09 Method of data collection using uav in wireless sensor network and device with this method

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101931803B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111061299A (en) * 2020-01-21 2020-04-24 南京智能信通科技发展有限公司 Ground sensor data acquisition method based on flight trajectory of unmanned aerial vehicle
CN113133105A (en) * 2019-12-31 2021-07-16 丽水青达科技合伙企业(有限合伙) Unmanned aerial vehicle data collection method based on deep reinforcement learning
CN113329434A (en) * 2021-06-23 2021-08-31 西北工业大学 Wireless sensor network position optimization and resource management method and application

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101772345B1 (en) 2016-12-22 2017-08-29 전남대학교산학협력단 Drone based Message Sending Method and System using User Location Clustering

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101772345B1 (en) 2016-12-22 2017-08-29 전남대학교산학협력단 Drone based Message Sending Method and System using User Location Clustering

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Giorgia V. Rossi et al. "Optimised CSMA/CA protocol for safety messages in vehicular ad-hoc networks", 2017 IEEE Symposium on Computers and Communications (ISCC) (2017.07.06.)*
L.Wang et al."Adaptive-opportunistic Aloha:A media access control protocol for unmanned aerial vehicle-wireless sensor network systems",International Journal of Distributed Sensor Networks(2016.08.24)*

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113133105A (en) * 2019-12-31 2021-07-16 丽水青达科技合伙企业(有限合伙) Unmanned aerial vehicle data collection method based on deep reinforcement learning
CN113133105B (en) * 2019-12-31 2022-07-12 丽水青达科技合伙企业(有限合伙) Unmanned aerial vehicle data collection method based on deep reinforcement learning
CN111061299A (en) * 2020-01-21 2020-04-24 南京智能信通科技发展有限公司 Ground sensor data acquisition method based on flight trajectory of unmanned aerial vehicle
CN111061299B (en) * 2020-01-21 2020-12-29 南京智能信通科技发展有限公司 Ground sensor data acquisition method based on flight trajectory of unmanned aerial vehicle
CN113329434A (en) * 2021-06-23 2021-08-31 西北工业大学 Wireless sensor network position optimization and resource management method and application
CN113329434B (en) * 2021-06-23 2022-12-27 西北工业大学 Wireless sensor network position optimization and resource management method and application

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220166525A1 (en) Network management of aerial devices
US11923957B2 (en) Maintaining network connectivity of aerial devices during unmanned flight
US20230422289A1 (en) Network resource allocation for unmanned aerial vehicles
KR102370700B1 (en) Collaborative Learning Neural Networks and Systems
JP6849116B2 (en) Communication equipment, communication methods and computer programs
EP3711444B1 (en) Method and apparatus for performing sidelink communication by ue in nr v2x
US11096070B2 (en) System and method for a usage category specific self-organizing network
US11432265B2 (en) Method and device for adjusting transmission parameter by sidelink terminal in NR V2X
KR101931803B1 (en) Method of data collection using uav in wireless sensor network and device with this method
US11576227B2 (en) Method for transmitting sidelink signal in wireless communication system
US10264511B2 (en) Geographic location aware routing for wireless sensor networks
Poudel et al. Medium access control protocols for unmanned aerial vehicle-aided wireless sensor networks: A survey
US20220077993A1 (en) Method and apparatus for sidelink terminal to transmit and receive signal related to channel state report in wireless communication system
US20230319661A1 (en) Cell reselection priorities between terrestrial networks and non-terrestrial networks
Khalifeh et al. A simulation study for UAV-aided wireless sensor network utilizing ZigBee protocol
WO2022089507A1 (en) Electronic device and method for federated learning
Turcanu et al. Duplicate suppression for efficient floating car data collection in heterogeneous LTE-DSRC vehicular networks
US20220353822A1 (en) Interfering device identification
Kim et al. Regional density-aware data collection using unmanned aerial vehicle in large-scale wireless sensor networks
Ramli et al. Hybrid MAC protocol for UAV-assisted wireless sensor networks
US20220124647A1 (en) Method and apparatus for transmitting and receiving signals by side link terminal in wireless communication system
CN106850105B (en) Cooperative spectrum detection method suitable for vehicle-mounted short-distance communication network
Gupta Scene Reconstruction and Trajectory Estimation in Hierarchical MANET
Rajesh et al. Mobility Aware Hybrid Medium Access Control protocols in Wireless Sensor Networks
Razaque Modular energy efficient protocols for lower layers of wireless sensor networks

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant