KR102108397B1 - Method for estimating location of target node in wireless network consisting of multiple nodes and Apparatuses thereof - Google Patents

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Abstract

본 실시예들은 복수의 노드로 구성된 무선 네트워크에서 위치를 추정하고자 하는 타겟 노드의 위치 추정에 대한 정확도를 높이기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 일 실시예는 복수의 노드로 구성된 무선 네트워크에서 타겟 노드의 위치를 추정하는 방법에 있어서, 위치를 알고 있는 세 개의 앵커 노드에 대해 각 앵커 노드와 타겟 노드 간의 홉(hop) 수를 계산하는 단계, 만약 앵커 노드 중에서 상기 타겟 노드와의 홉 수가 1인 앵커 노드의 수가 2개 이하인 경우에, 각 앵커 노드의 위치와 상기 계산된 홉 수를 기초로 위치 후보 영역을 산출하는 단계 및 상기 타겟 노드의 이전 확률 밀도와 상기 위치 후보 영역을 기초로 상기 타겟 노드의 현재 확률 밀도를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.The embodiments of the present invention relate to a method and apparatus for increasing the accuracy of the location estimation of a target node to estimate a location in a wireless network composed of a plurality of nodes, one embodiment of the target node in a wireless network composed of a plurality of nodes In the method of estimating a position, calculating the number of hops between each anchor node and a target node for three anchor nodes that know the position, if the anchor node has a hop number of 1 with the target node among the anchor nodes If the number of is 2 or less, calculating a position candidate area based on the position of each anchor node and the calculated number of hops, and the current probability density of the target node and the current position of the target node based on the position candidate area. And calculating a probability density.

Description

복수의 노드로 구성된 무선 네트워크에서 타겟 노드의 위치를 추정하는 방법 및 장치{Method for estimating location of target node in wireless network consisting of multiple nodes and Apparatuses thereof}Method and estimating location of target node in wireless network consisting of multiple nodes and Apparatuses thereof

본 실시예들은 복수의 노드로 구성된 무선 네트워크에서 위치를 추정하고자 하는 타겟 노드에 대해서, 타겟 노드와 다른 노드 간의 연결 정보를 산출하고, 산출된 연결 정보를 기초로 타겟 노드의 위치 추정에 대한 정확도를 높이기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present embodiments calculate the connection information between the target node and another node for a target node to estimate the position in a wireless network composed of a plurality of nodes, and calculate the accuracy of the position estimation of the target node based on the calculated connection information. It relates to a method and apparatus for raising.

복수의 노드로 구성된 무선 네트워크에서 노드의 위치를 추정하기 위해서 다양한 방법에 대한 연구가 진행되고 있다. 이 때, 노드는 무선 신호의 송수신이 가능한 장치를 의미하며, 이동 가능한 단말(ex. 스마트폰)이나 위치가 고정된 센서 또는 장치가 될 수 있다.In order to estimate the location of a node in a wireless network composed of a plurality of nodes, research on various methods has been conducted. At this time, the node means a device capable of transmitting and receiving wireless signals, and may be a mobile terminal (ex. A smartphone) or a sensor or device with a fixed location.

노드에는 현재의 위치를 알고 있는 앵커 노드와 위치가 변하는 노드인 모바일 노드가 있으며, 모바일 노드 중에서 위치를 추정하고자 하는 노드를 타겟 노드라고 지칭할 수 있다.The node includes an anchor node that knows the current location and a mobile node that is a node whose location changes, and a node to estimate the location among the mobile nodes can be referred to as a target node.

이러한 타겟 노드의 위치를 추정하는 일반적인 방법으로 확률 밀도를 이용하는 방법이 있다. 타겟 노드의 확률 밀도란 x,y 좌표로 표현되는 2차원 환경에서 위치(위치는 x,y 좌표 값으로 표현될 수 있음)에 따른 타겟 노드의 존재 확률을 나타내며, 위치에 따라 확률 밀도의 값을 산출하는 함수를 확률 밀도 함수라고 한다. As a general method of estimating the position of the target node, there is a method using probability density. The probability density of the target node indicates the probability of the existence of the target node according to the position (the position can be expressed as the x, y coordinate value) in the 2D environment expressed by the x, y coordinates, and the value of the probability density according to the location The function to calculate is called the probability density function.

이러한 확률 밀도가 좁은 영역에 분포되는 경우, 즉 확률 밀도의 분산이 작은 경우에는 타겟 노드에 대한 위치 추정값의 정확성이 높다고 판단할 수 있으나, 반대로 넓은 영역에 분포되는 경우, 즉 확률 밀도의 분산이 큰 경우에는 타겟 노드에 대한 위치 추정값의 정확성이 낮다고 판단할 수 있다.When the probability density is distributed in a narrow region, that is, when the variance of the probability density is small, it can be determined that the accuracy of the position estimate for the target node is high, whereas, when it is distributed in a wide region, that is, the variance of the probability density is large In the case, it may be determined that the accuracy of the position estimate for the target node is low.

이 때, 타겟 노드는 모바일 노드로서 이동하면서 위치가 변하기 때문에, 가장 최근에 구한 확률 밀도의 값인 이전 확률 밀도와 다른 이웃 노드로부터 수신한 무선 신호를 기초로 타겟 노드의 현재 확률 밀도를 구하고 현재 확률 밀도를 기초로 타겟 노드의 현재 위치를 추정할 수 있다.At this time, since the target node moves as a mobile node and the position changes, the current probability density of the target node is obtained based on the previous probability density, which is the value of the most recently obtained probability density, and a radio signal received from another neighbor node. Based on the, it is possible to estimate the current position of the target node.

구체적으로, 복수의 노드 중에서 위치를 알고 있는 노드인 복수의 앵커(anchor) 노드를 구하고, 타겟 노드가 각 앵커 노드로부터 수신한 무선 신호 세기에 대한 정보를 이전 확률 밀도 값에 반영하여 현재 확률 밀도를 구한다.Specifically, a plurality of anchor nodes, which are nodes having a known location among a plurality of nodes, are obtained, and the current probability density is determined by reflecting information about the radio signal strength received by each target node from each anchor node in a previous probability density value. Ask.

이 때, 일반적으로 위치 측정에 사용되는 삼각측량법과 같은 방법을 이용하기 위해서는 타겟 노드가 무선 신호를 수신하는 앵커 노드의 개수는 적어도 3개가 되어야 한다. 그런데 만약 3개의 앵커 노드 중 하나 이상의 앵커 노드가 타겟 노드로부터 멀리 떨어져 있는 경우, 타겟 노드로부터 멀리 떨어진 앵커 노드로부터 수신한 무선 신호는 불확실성이 크기 때문에, 타겟 노드의 추정된 위치의 정확도가 감소하는 문제가 있다.At this time, in order to use a method such as triangulation, which is generally used for position measurement, the number of anchor nodes for which the target node receives a radio signal should be at least three. However, if at least one of the three anchor nodes is far away from the target node, the accuracy of the estimated position of the target node decreases because the radio signal received from the anchor node far away from the target node has large uncertainty. There is.

본 실시예들의 목적은 복수의 노드로 구성된 무선 네트워크에서 타겟 노드의 위치 추정에 대한 정확도를 높이기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 상세하게는 타겟 노드와 앵커 노드 간의 연결 정보, 즉 타겟 노드와 각 앵커 노드 간의 홉 수를 계산하고 이 정보를 기초로 타겟 노드의 현재 확률 밀도의 분산을 감소하여 위치 추정의 정확성을 높이기 위한 방법 및 장치에 대해 설명한다.The object of the present embodiments relates to a method and apparatus for increasing accuracy of a position estimation of a target node in a wireless network composed of a plurality of nodes. Specifically, a method for improving the accuracy of position estimation by calculating connection information between the target node and the anchor node, that is, the number of hops between the target node and each anchor node, and reducing the variance of the current probability density of the target node based on the information and The device will be described.

전술한 과제를 해결하기 위해서 안출된 일 실시예는 복수의 노드로 구성된 무선 네트워크에서 타겟 노드의 위치를 추정하는 방법에 있어서, 위치를 알고 있는 세 개의 앵커 노드에 대해 각 앵커 노드와 타겟 노드 간의 홉(hop) 수를 계산하는 단계, 만약 앵커 노드 중에서 상기 타겟 노드와의 홉 수가 1인 앵커 노드의 수가 2개 이하인 경우에, 각 앵커 노드의 위치와 상기 계산된 홉 수를 기초로 위치 후보 영역을 산출하는 단계 및 상기 타겟 노드의 이전 확률 밀도와 상기 위치 후보 영역을 기초로 상기 타겟 노드의 현재 확률 밀도를 계산하는 단계를 포함하되, 임의의 노드인 제1 노드, 제2 노드 및 제3 노드에 대해서, 제1 노드에서 수신한 제2 노드의 무선 신호의 세기가 미리 설정된 임계 신호 세기 이상인 경우에는 제1 노드와 제2 노드 간 홉 수는 1이 되고, 제1 노드에서 수신한 제2 노드의 무선 신호의 세기가 임계 신호 세기 이상이고 제1 노드에서 수신한 제3 노드의 무선 신호의 세기가 임계 신호 세기 미만이고 제2 노드와 제3 노드 간의 홉 수가 N인 경우에는 제1 노드와 제3 노드간의 홉 수는 (N+1)이 되는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.One embodiment devised to solve the above-described problem is a method for estimating the position of a target node in a wireless network composed of a plurality of nodes, hops between each anchor node and the target node for three anchor nodes that know the location. Calculating the number of hops, if the number of anchor nodes of which the number of hops with the target node is 1 or less among the anchor nodes is 2 or less, a position candidate region is determined based on the position of each anchor node and the calculated number of hops. Calculating and calculating a current probability density of the target node based on the previous probability density of the target node and the location candidate region, wherein the first node, the second node, and the third node are random nodes. In contrast, when the strength of the radio signal of the second node received from the first node is equal to or greater than a preset threshold signal strength, the number of hops between the first node and the second node becomes 1 , The radio signal strength of the second node received from the first node is greater than or equal to the threshold signal strength, the radio signal strength of the third node received from the first node is less than the threshold signal strength, and the hop between the second node and the third node When the number is N, a method is provided in which the number of hops between the first node and the third node is (N + 1).

또한, 일 실시예는 복수의 노드로 구성된 무선 네트워크에서 타겟 노드의 위치를 추정하는 장치에 있어서, 위치를 알고 있는 세 개의 앵커 노드에 대해 각 앵커 노드와 타겟 노드 간의 홉(hop) 수를 계산하는 홉 계산부, 만약 앵커 노드 중에서 타겟 노드와의 홉 수가 1인 앵커 노드의 수가 2개 이하인 경우에 각 앵커 노드의 위치와 계산된 홉 수를 기초로 위치 후보 영역을 산출하는 위치 후보 영역 산출부 및 타겟 노드의 이전 확률 밀도와 위치 후보 영역을 기초로 타겟 노드의 현재 확률 밀도를 계산하는 확률 밀도 계산부를 포함하되, 임의의 노드인 제1 노드, 제2 노드 및 제3 노드에 대해서, 제1 노드에서 수신한 제2 노드의 무선 신호의 세기가 미리 설정된 임계 신호 세기 이상인 경우에는 제1 노드와 제2 노드 간 홉 수는 1이 되고, 제1 노드에서 수신한 제2 노드의 무선 신호의 세기가 임계 신호 세기 이상이고 제1 노드에서 수신한 제3 노드의 무선 신호의 세기가 임계 신호 세기 미만이고 제2 노드와 제3 노드 간의 홉 수가 N인 경우에는 제1 노드와 제3 노드간의 홉 수는 (N+1)이 되는 것을 특징으로 하는 장치를 제공한다.In addition, an embodiment of the apparatus for estimating the location of a target node in a wireless network composed of a plurality of nodes, for calculating the number of hops between each anchor node and the target node for the three anchor nodes that know the location Hop calculation unit, if the number of anchor nodes with 1 or less hop nodes from the target node is 2 or less, a position candidate region calculation unit for calculating a position candidate region based on the position of each anchor node and the calculated number of hops, and It includes a probability density calculation unit for calculating the current probability density of the target node based on the previous probability density and position candidate region of the target node, for any node, the first node, the second node and the third node, the first node When the intensity of the radio signal of the second node received from the node is equal to or greater than the preset threshold signal strength, the number of hops between the first node and the second node becomes 1, and the second node received by the first node If the strength of the radio signal of the node is greater than or equal to the threshold signal strength, the strength of the radio signal of the third node received from the first node is less than the threshold signal strength, and the number of hops between the second node and the third node is N, the first node and It provides a device characterized in that the number of hops between the third node is (N + 1).

본 실시예를 통해 복수의 노드로 구성된 무선 네트워크에서 타겟 노드의 위치 추정에 대한 정확도를 높일 수 있고, 5G, 위치 기반 통신(Location awareness communication) 등 차세대 통신 기술을 이용하여 연결 정보를 획득할 수 있는 D2D(Device-to-Device), V2X(Vehicle-to-X)에서 정확한 위치 측정을 지원할 수 있다.Through this embodiment, in a wireless network composed of a plurality of nodes, the accuracy of the location estimation of the target node can be increased, and connection information can be obtained using next-generation communication technologies such as 5G and location awareness communication. Device-to-device (D2D) and vehicle-to-X (V2X) can support accurate location measurement.

도 1은 본 실시예에서 타겟 노드의 위치를 추정하는 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 실시예에서 타겟 노드의 위치를 추정하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 노드 간의 홉(hop) 수를 구하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 실시예에서 1홉 이내에 위치한 앵커 노드가 2개일 때, 타겟 노드와 다른 노드 간의 연결을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 실시예에서 1홉 이내에 위치한 앵커 노드가 2개일 때, 앵커 노드로부터 수신한 타겟 노드의 확률 밀도를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 실시예에서 1홉 이내에 위치한 앵커 노드가 2개일 때, 타겟 노드의 현재 확률 밀도를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 실시예에서 1홉 이내에 위치한 앵커 노드가 2개일 때, 위치 후보 영역을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 실시예에서 1홉 이내에 위치한 앵커 노드가 2개일 때, 위치 후보 영역에 대한 정보를 기초로 타겟 노드의 현재 확률 밀도를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 실시예에서 1홉 이내에 위치한 앵커 노드가 1개일 때, 타겟 노드와 다른 노드 간의 연결을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 실시예에서 1홉 이내에 위치한 앵커 노드가 1개일 때, 앵커 노드로부터 수신한 타겟 노드의 확률 밀도를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 실시예에서 1홉 이내에 위치한 앵커 노드가 1개일 때, 타겟 노드의 현재 확률 밀도를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 실시예에서 1홉 이내에 위치한 앵커 노드가 1개일 때, 위치 후보 영역을 나타낸 도면이다.
도 13은 본 실시예에서 1홉 이내에 위치한 앵커 노드가 1개일 때, 위치 후보 영역에 대한 정보를 기초로 타겟 노드의 현재 확률 밀도를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of an apparatus for estimating the location of a target node in this embodiment.
2 is a flowchart illustrating a method of estimating the location of a target node in this embodiment.
3 is a diagram illustrating a method of obtaining the number of hops between nodes.
4 is a diagram illustrating a connection between a target node and another node when there are two anchor nodes located within one hop in this embodiment.
5 is a diagram showing the probability density of a target node received from an anchor node when there are two anchor nodes located within one hop in this embodiment.
6 is a diagram showing the current probability density of a target node when there are two anchor nodes located within one hop in this embodiment.
7 is a diagram showing a location candidate region when there are two anchor nodes located within one hop in this embodiment.
8 is a diagram showing the current probability density of a target node based on information on a location candidate region when there are two anchor nodes located within one hop in this embodiment.
9 is a diagram showing a connection between a target node and another node when there is one anchor node located within one hop in this embodiment.
10 is a diagram showing the probability density of a target node received from an anchor node when there is one anchor node located within one hop in this embodiment.
11 is a diagram showing the current probability density of a target node when there is one anchor node located within one hop in this embodiment.
12 is a diagram showing a location candidate region when there is one anchor node located within one hop in this embodiment.
13 is a diagram showing the current probability density of a target node based on information on a location candidate region when there is one anchor node located within one hop in this embodiment.

이하, 본 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, the present embodiments will be described in detail through exemplary drawings. It should be noted that in adding reference numerals to the components of each drawing, the same components have the same reference numerals as possible even though they are displayed on different drawings. In addition, in the description of the present embodiment, when it is determined that a detailed description of related known configurations or functions may obscure the subject matter of the present embodiment, the detailed description will be omitted.

도 1은 본 실시예에서 타겟 노드의 위치를 추정하는 장치의 구성을 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of an apparatus for estimating the location of a target node in this embodiment.

도 1을 참조하면, 타겟 노드의 위치 추정 장치(100)는 홉 계산부(110), 위치 후보 영역 산출부(120), 확률 밀도 계산부(130)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the apparatus 100 for estimating a location of a target node includes a hop calculation unit 110, a location candidate area calculation unit 120, and a probability density calculation unit 130.

홉 계산부(110)는 위치를 알고 있는 세 개의 앵커 노드에 대해 상기 각 앵커 노드와 타겟 노드 간의 홉(hop) 수를 계산한다.The hop calculator 110 calculates the number of hops between each anchor node and the target node for three anchor nodes that know the location.

이 때, 각 노드 간의 홉 수는 다음과 같이 계산될 수 있다.At this time, the number of hops between each node can be calculated as follows.

우선, 임의의 노드인 제1 노드, 제2 노드 및 제3 노드를 정의한다. 제1 노드, 제2 노드 및 제3 노드는 각각 무선 네트워크에 존재하는 앵커 노드, 타겟 노드 또는 다른 모바일 노드일 수 있다.First, arbitrary nodes, first, second, and third nodes, are defined. The first node, the second node, and the third node may each be anchor nodes, target nodes, or other mobile nodes present in the wireless network.

노드 간에는 서로 무선 신호를 송수신할 수 있기 때문에, 노드에서 수신한 다른 이웃 노드의 무선 신호의 세기를 기초로 하여 노드와 다른 이웃 노드 간의 홉 수를 결정할 수 있다. 이 때, 이웃 노드로부터 수신한 무선 신호의 세기는 노드 간의 거리가 증가할수록 감소하기 때문에 무선 신호의 세기가 특정한 임계 신호 세기보다 크다면 노드 간의 거리는 특정 거리값 이하라고 판단할 수 있다. 따라서, 무선 신호의 세기가 미리 설정된 임계 신호 세기 이상인 경우에 노드와 이웃 노드와의 홉 수는 1이라고 결정할 수 있다. 이 경우 전술한 특정 거리값을 최대 통신 반경으로 정의할 수 있다.Since radio signals can be transmitted and received between nodes, it is possible to determine the number of hops between a node and another neighbor node based on the strength of the radio signal of another neighbor node received from the node. At this time, since the intensity of the radio signal received from the neighboring node decreases as the distance between nodes increases, it may be determined that the distance between nodes is equal to or less than a specific distance value if the intensity of the radio signal is greater than a specific threshold signal intensity. Accordingly, when the strength of the radio signal is equal to or greater than the preset threshold signal strength, it can be determined that the number of hops between the node and the neighboring node is 1. In this case, the above-described specific distance value may be defined as the maximum communication radius.

예를 들어, 노드 간 홉 수가 1홉에 해당하는 최대 통신 반경을 20m라고 설정하고, 노드 간 거리가 20m일 때 다른 노드로부터 수신한 무선 신호의 세기가 30dB이라고 가정한다. 이 경우 만약 이웃 노드로부터 수신한 무선 신호의 세기가 30dB보다 크다면 이웃 노드과의 홉 수는 1이 되고, 만약 이웃 노드로부터 수신한 무선 신호의 세기가 30dB보다 작다면 이웃 노드의 홉 수는 1보다 큰 값이 될 수 있다. For example, it is assumed that the maximum communication radius corresponding to the number of hops between nodes is 20 m, and when the distance between nodes is 20 m, the strength of a radio signal received from another node is 30 dB. In this case, if the strength of the radio signal received from the neighbor node is greater than 30 dB, the number of hops with the neighbor node is 1, and if the strength of the radio signal received from the neighbor node is less than 30 dB, the neighbor node hop count is less than 1. It can be a big value.

각 노드 사이의 실제 거리는 노드 간 홉 수가 1일 때만 측정할 수 있다. 만약 노드 간 홉 수가 1보다 큰 경우에는 상대 노드로부터 수신한 무선 신호의 값이 부정확할 가능성이 높기 때문에, 무선 신호의 세기를 기초로 계산된 노드의 위치의 오차가 커지기 때문이다. 만약 노드 간 홉 수가 1이라면 노드 간의 거리는 UWB(Ultra-wideband) 센서 모듈을 통해서 측정할 수 있다.The actual distance between each node can be measured only when the number of hops between nodes is 1. This is because if the number of hops between nodes is greater than 1, since the value of the radio signal received from the counterpart node is likely to be incorrect, the error of the position of the node calculated based on the strength of the radio signal increases. If the number of hops between nodes is 1, the distance between nodes can be measured through an ultra-wideband (UWB) sensor module.

즉, 제1 노드에서 수신한 제2 노드의 무선 신호의 세기가 미리 설정된 임계 신호 세기 이상인 경우에는 제1 노드와 제2 노드 간 홉 수는 1이 된다.That is, when the strength of the radio signal of the second node received from the first node is equal to or greater than the preset threshold signal strength, the number of hops between the first node and the second node is 1.

만약, 노드 간 거리가 멀어서 상대 노드로부터 수신한 무선 신호의 세기를 직접 계산하여 홉 수를 구하는 것이 부정확한 경우(무선 신호의 세기가 전술한 임계 신호 세기 이하인 경우)에는, 1홉 이내에 존재하는 다른 이웃 노드와 상대 노드 간의 홉 수 정보를 기초로 상대 노드와의 홉 수를 구하는 방법을 사용할 수 있다.If it is inaccurate to obtain the number of hops by directly calculating the strength of the radio signal received from the other node due to the distance between the nodes (when the strength of the radio signal is equal to or less than the above-described threshold signal strength), another existing within one hop A method of obtaining the number of hops with the counterpart node based on the hop number information between the neighboring node and the counterpart node can be used.

예를 들어, 노드 A와 노드 B 사이의 홉 수가 1이고, 노드 B와 노드 C 사이의 홉 수가 1이라고 가정한다. 이 경우 노드 A가 노드 C로부터 수신된 무선 신호를 가지고 홉 수를 판단하는 대신에, 노드 A와 노드 B 사이의 홉 수가 1이고 노드 B와 노드 C 사이의 홉 수가 1이므로 노드 A는 노드 C로부터 1+1 = 2 홉에 해당하는 위치에 있다고 판단할 수 있다.For example, assume that the number of hops between Node A and Node B is 1, and the number of hops between Node B and Node C is 1. In this case, instead of node A determining the number of hops with the radio signal received from node C, node A is from node C because the number of hops between node A and node B is 1 and the number of hops between node B and node C is 1. It can be determined that 1 + 1 = 2 hops.

다른 예로, 노드 A와 노드 B 사이의 홉 수가 1이고, 노드 B와 노드 C 사이의 홉 수가 3이라고 가정하면, 노드 A와 노드 C간의 홉 수는 1+3 = 4라고 판단할 수 있다.As another example, assuming that the number of hops between node A and node B is 1 and the number of hops between node B and node C is 3, it can be determined that the number of hops between node A and node C is 1 + 3 = 4.

즉, 제1 노드에서 수신한 제2 노드의 무선 신호의 세기가 상기 임계 신호 세기 이상이고 제1 노드에서 수신한 제3 노드의 무선 신호의 세기가 상기 임계 신호 세기 미만이고 제2 노드와 제3 노드 간의 홉 수가 N인 경우에는 제1 노드와 제3 노드간의 홉 수는 (N+1)이 된다.That is, the strength of the radio signal of the second node received from the first node is greater than or equal to the threshold signal strength, and the strength of the radio signal of the third node received from the first node is less than the threshold signal strength and the second and third nodes When the number of hops between nodes is N, the number of hops between the first node and the third node is (N + 1).

이와 같이 한 노드가 다른 노드 사이의 홉 수를 알 수 있도록 하기 위해서 각 노드는 자신에 대한 연결 정보, 즉 자신과 자신이 알고 있는 다른 노드 각각에 대한 홉 수를 브로드캐스트하여 자신에게 이웃한 노드들에게 전달할 수 있다. 이하 도 3에서 이러한 과정을 더 자세히 설명한다.In order to allow one node to know the number of hops between other nodes, each node broadcasts connection information about itself, that is, the number of hops for each of the other nodes that it knows about itself, and neighbors to itself. Can be delivered to. Hereinafter, this process will be described in more detail in FIG. 3.

위치 후보 영역 산출부(120)는 앵커 노드 중에서 타겟 노드와의 홉 수가 1인 앵커 노드의 수가 2개 이하인 경우에, 각 앵커 노드의 위치와 홉 계산부(110)에서 계산된 홉 수를 기초로 위치 후보 영역을 산출한다.The position candidate region calculating unit 120 is based on the position of each anchor node and the number of hops calculated by the hop calculating unit 110 when the number of anchor nodes with the number of hops with the target node is 1 or less among the anchor nodes. The position candidate area is calculated.

위치 후보 영역은 타겟 노드가 존재할 확률이 있는 영역을 의미한다. 즉, 타겟 노드는 결정된 위치 후보 영역 이내에만 존재한다고 정의할 수 있으며, 위치 후보 영역 외부에는 타겟 노드가 존재할 확률이 0이라고 판단할 수 있다. 따라서, 타겟 노드에 대한 현재 확률 밀도 역시 위치 후보 영역 내부로 한정할 수 있다.The location candidate area means an area where a target node is likely to exist. That is, it can be defined that the target node exists only within the determined location candidate region, and it can be determined that the probability that the target node exists outside the location candidate region is 0. Accordingly, the current probability density for the target node can also be limited to the location candidate region.

만약 타겟 노드의 이웃, 즉 1홉 이내에 정확한 위치를 알 수 있는 앵커 노드가 3개 이상이 존재한다면, 타겟 노드와 각 앵커와의 거리를 측정한 후 종래의 위치 추정 기술에 사용되는 삼각측량법과 같은 방법을 이용해 정확한 위치를 산출할 수 있다. 따라서 별도로 위치 후보 영역을 산출할 필요가 없다.If there are three or more anchor nodes that can know the exact location within one hop of the neighbor of the target node, after measuring the distance between the target node and each anchor, it is the same as the triangulation method used in the conventional location estimation technique. The method can be used to calculate the exact location. Therefore, there is no need to calculate the position candidate region separately.

그러나 타겟 노드와의 홉 수가 1인 앵커 노드가 2개 이하(1개 또는 2개)라면 타겟 노드와 각 앵커 노드와의 거리를 측정하더라도 종래의 위치 추정 기술에 사용되는 방법으로는 정확한 위치를 산출할 수 없다. 따라서, 위치 후보 영역을 계산한 후에 이를 기초로 타겟 노드에 대한 현재 확률 밀도의 정확성을 높이는 것이 필요하다.However, if there are 2 or fewer anchor nodes (1 or 2) with a hop number of 1 from the target node, even if the distance between the target node and each anchor node is measured, the accurate position is calculated by the method used in the conventional location estimation technique. Can not. Therefore, it is necessary to increase the accuracy of the current probability density for the target node based on this after calculating the position candidate region.

이 때, 위치 후보 영역은 세 개의 앵커 노드(이 중 2개 이하의 앵커 노드와 타겟 노드 간의 홉 수가 1이고 다른 앵커 노드와 타겟 노드 간의 홉 수는 1보다 크다)의 위치를 중심으로 하고, 전술한 세 개의 앵커 노드 중 각 앵커 노드에 대한 최대 추정 거리를 반경으로 하는 세 개의 원이 중첩하는 영역이 될 수 있다. At this time, the position candidate region is centered on the positions of three anchor nodes (of which two or fewer anchor nodes and the number of hops between the target node are 1 and the number of hops between the other anchor node and the target node is greater than 1), the tactic A region in which three circles having a maximum estimated distance for each anchor node among the one or three anchor nodes as a radius may overlap.

각 앵커 노드에 대한 최대 추정 거리란 타겟 노드가 가질 수 있는 각 앵커 노드에 대한 거리의 최대 값을 의미한다. 예를 들어 임의의 앵커 노드에 대해서 최대 추정 거리가 40m라면, 타겟 노드는 적어도 전술한 임의의 앵커 노드를 중심으로 하고 반경이 40m인 원 이내에 존재한다는 것을 의미한다.The maximum estimated distance for each anchor node means the maximum value of the distance for each anchor node that the target node can have. For example, if the maximum estimated distance for any anchor node is 40 m, it means that the target node is at least within the circle with a radius of 40 m centered on any anchor node described above.

각 앵커 노드에 대한 최대 추정 거리는 타겟 노드와 각 앵커 노드 간의 홉 수에 의해서 결정될 수 있다. 일 예로 전술한 임계 신호 세기에 대응되는 거리값, 즉 최대 통신 반경에다가 타겟 노드와 각 앵커 노드 간의 홉 수를 곱한 값으로 결정될 수 있다.The maximum estimated distance for each anchor node can be determined by the number of hops between the target node and each anchor node. For example, it may be determined as a distance value corresponding to the above-described threshold signal strength, that is, a maximum communication radius multiplied by the number of hops between the target node and each anchor node.

일 예로 노드 간 홉 수가 1홉일 때, 1홉에 해당하는 최대 통신 반경을 20m라고 설정한 경우를 가정한다. 이 경우 타겟 노드에 대한 세 개의 앵커 노드 A,B,C에 대해서, 타겟 노드와 앵커 노드 A 간의 홉 수가 1이면 앵커 노드 A의 위치로부터 반경 1*20 = 20m인 원을 그리고, 타겟 노드와 앵커 노드 B 간의 홉 수가 2이면 앵커 노드 B의 위치로부터 반경 2*20 = 40m인 원을 그리고, 타겟 노드와 앵커 노드 C간의 홉 수가 3이면 앵커 노드 C의 위치로부터 반경 3*20 = 60m인 원을 그린다. 그리고 세 원이 중첩하는 영역을 위치 후보 영역으로 결정할 수 있다.For example, suppose that when the number of hops between nodes is 1 hop, the maximum communication radius corresponding to 1 hop is set to 20 m. In this case, for the three anchor nodes A, B, and C for the target node, if the number of hops between the target node and the anchor node A is 1, draw a circle with a radius of 1 * 20 = 20 m from the position of the anchor node A, and the target node and the anchor If the number of hops between node B is 2, a circle with a radius of 2 * 20 = 40m is drawn from the position of the anchor node B. If the number of hops between the target node and the anchor node C is 3, a circle with a radius of 3 * 20 = 60m is drawn from the position of the anchor node C. Draw. In addition, an area where the three circles overlap can be determined as a location candidate area.

확률 밀도 계산부(130)는 타겟 노드의 이전 확률 밀도와 전술한 위치 후보 영역을 기초로 타겟 노드의 현재 확률 밀도를 계산한다.The probability density calculating unit 130 calculates the current probability density of the target node based on the previous probability density of the target node and the position candidate region described above.

타겟 노드의 이전 확률 밀도는 현재 시점으로부터 가장 최근에 결정된 타겟 노드의 확률 밀도를 의미한다. 이전에 확률 밀도를 결정한 시점 이후에 타겟 노드가 위치를 이동할 수 있으므로, 타겟 노드에 대한 앵커 노드로부터 확률 밀도에 대한 정보를 수신하고, 이를 이전 확률 밀도와 곱하여 타겟 노드의 현재 확률 밀도를 갱신한다. The previous probability density of the target node means the probability density of the target node most recently determined from the current time point. Since the target node may move the position after the point at which the probability density was previously determined, information on the probability density is received from the anchor node for the target node, and multiplied by the previous probability density to update the current probability density of the target node.

앵커 노드로부터의 확률 밀도란 앵커 노드가 수신한 타겟 노드의 무선 신호 세기를 기준으로 결정된 타겟 노드의 확률 밀도를 의미한다. 이 때, 전술한 바와 같이 노드 간 홉 수가 1일 때만 노드 간 거리의 정확성을 보장할 수 있기 때문에 타겟 노드와의 홉 수가 1홉인 앵커 노드로부터만 확률 밀도 정보를 수신한다.The probability density from the anchor node means the probability density of the target node determined based on the radio signal strength of the target node received by the anchor node. At this time, as described above, since the accuracy of the distance between nodes can be guaranteed only when the number of hops between nodes is 1, probability density information is received only from the anchor node whose hop number is 1 hop with the target node.

그리고 타겟 노드의 이전 확률 밀도, 타겟 노드와의 홉 수가 1홉인 앵커 노드로부터 수신된 확률 밀도 값에다 위치에 따른 마스크(mask)를 곱한 값을 타겟 노드의 현재 확률 밀도로 정할 수 있다. 이 때, 마스크 값은 0에서 1 사이의 값이 될 수 있으며 만약 타겟 노드가 존재할 가능성이 적은 위치에 대해서는 마스크 값을 0또는 0에 가까운 값으로 지정하여 타겟 노드의 현재 확률 밀도의 정확성을 높일 수 있다.The current probability density of the target node may be determined by multiplying the previous probability density of the target node, the probability density value received from the anchor node having the number of hops with the target node by a mask according to the position. At this time, the mask value may be a value between 0 and 1, and if the target node is unlikely to exist, the accuracy of the current probability density of the target node can be increased by designating the mask value as a value close to 0 or 0. have.

이 때, 일 예로서 마스크 값을 정하기 위해 전술한 위치 후보 영역을 이용할 수 있다. 즉, 위치 후보 영역 내부의 위치에 대해서는 마스크가 1이고, 상기 위치 후보 영역 외부의 위치에 대해서는 마스크가 0이도록 설정할 수 있다. 타겟 노드와 세 개의 앵커 노드 간의 연결 정보, 즉 홉 수를 모두 신뢰하는 경우 타겟 노드는 위치 후보 영역 내에서만 존재할 수 있다. 따라서, 위치 후보 영역 외부의 위치에 대해서는 마스크를 0으로 설정하여 위치 후보 영역 외부의 위치에 대한 타겟 노드의 현재 확률 밀도를 0으로 만들 수 있다.In this case, as an example, the above-described position candidate region may be used to determine the mask value. That is, the mask may be set to 1 for a position inside the position candidate region, and 0 for a position outside the position candidate region. When all of the connection information between the target node and the three anchor nodes, that is, the number of hops is trusted, the target node may exist only within the location candidate region. Therefore, for a location outside the location candidate region, the mask may be set to 0 to make the current probability density of the target node for the location outside the location candidate region to zero.

이하 전술한 타겟 노드의 현재 확률 밀도를 구하는 내용을 수학식을 통해 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the content of obtaining the current probability density of the target node will be described in detail through an equation.

인덱스가 i인 노드의 위치를

Figure 112017123686839-pat00001
(인덱스 값은 서로 다른 노드를 구별하기 위한 값으로서 양의 정수가 될 수 있다)에 대해 전술한 위치 후보 영역을
Figure 112017123686839-pat00002
라고 하면
Figure 112017123686839-pat00003
에 대한 마스크 값
Figure 112017123686839-pat00004
은 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.The position of the node whose index is i
Figure 112017123686839-pat00001
(The index value is a value for distinguishing different nodes and may be a positive integer).
Figure 112017123686839-pat00002
If you say
Figure 112017123686839-pat00003
Mask value for
Figure 112017123686839-pat00004
Can be expressed as Equation 1.

Figure 112017123686839-pat00005
Figure 112017123686839-pat00005

그리고 인덱스가 각각 i, j인 노드 i에서 노드 j간의 상대 거리 측정값(relative distance measurement)인 In addition, the relative distance measurement between the nodes i to j is the index i and j, respectively.

Figure 112017123686839-pat00006
는 아래 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112017123686839-pat00006
Can be expressed as Equation 2 below.

Figure 112017123686839-pat00007
Figure 112017123686839-pat00007

이 때,

Figure 112017123686839-pat00008
는 노드 i와 노드 j 간의 거리(이 때, 거리값은 노드 i와 노드 j간에 송수신된 무선 신호의 세기를 이용해 결정할 수 있다)를 의미하며
Figure 112017123686839-pat00009
는 d에 대한 분산인
Figure 112017123686839-pat00010
에 대한 제로-평균 가우시안 노이즈(zero mean Gaussian noise)를 의미한다. 전술한
Figure 112017123686839-pat00011
에 대한 가능도(likelihood)는 다음의 수학식 3에 의해 표현될 수 있다. 이 때, 가능도는 노드 i와 노드 j의 위치인
Figure 112017123686839-pat00012
,
Figure 112017123686839-pat00013
에 의한 함수로 표현될 수 있다.At this time,
Figure 112017123686839-pat00008
Means the distance between node i and node j (in this case, the distance value can be determined using the strength of the radio signal transmitted and received between node i and node j).
Figure 112017123686839-pat00009
Is the variance for d
Figure 112017123686839-pat00010
It means zero mean Gaussian noise for. Aforementioned
Figure 112017123686839-pat00011
The likelihood for can be expressed by Equation 3 below. At this time, the likelihood is the position of node i and node j
Figure 112017123686839-pat00012
,
Figure 112017123686839-pat00013
It can be expressed as a function by.

Figure 112017123686839-pat00014
Figure 112017123686839-pat00014

노드 i에 대한 위치는 노드 i에 대한 신뢰도(belief)를 나타내는

Figure 112017123686839-pat00015
가 최대가 되는 위치로 추정할 수 있다. 노드 i에 대한 신뢰도(belief)는 다음의 수학식 4에 의해 표현될 수 있다.The position for node i represents the reliability (belief) for node i
Figure 112017123686839-pat00015
It can be estimated as the maximum position. The reliability (belief) for the node i can be expressed by the following equation (4).

Figure 112017123686839-pat00016
Figure 112017123686839-pat00016

이 때,

Figure 112017123686839-pat00017
는 노드 i로부터의 홉 수가 1인 노드인 이웃 노드 j로부터 수신한 확률 밀도에 대한 메시지를 나타낸다. 그리고 J는 노드 i로부터의 홉 수가 1인 노드인 이웃 노드의 개수를 나타낸다. 이 때,
Figure 112017123686839-pat00018
는 다음의 수학식 5에 의해 표현될 수 있다.At this time,
Figure 112017123686839-pat00017
Denotes a message about probability density received from neighbor node j, which is a node with a hop count of 1 from node i. And J denotes the number of neighbor nodes, which is a node with a hop number of 1 from node i. At this time,
Figure 112017123686839-pat00018
Can be expressed by the following equation (5).

Figure 112017123686839-pat00019
Figure 112017123686839-pat00019

이 때,

Figure 112017123686839-pat00020
는 노드 i의 이전 확률 밀도를 나타내는 함수로서 수학식 1의 마스크를 반영하여 다음의 수학식 6과 같이 표현될 수 있다.At this time,
Figure 112017123686839-pat00020
Is a function representing the previous probability density of node i, and may be expressed as the following equation 6 by reflecting the mask of equation 1.

Figure 112017123686839-pat00021
Figure 112017123686839-pat00021

도 2는 본 실시예에서 타겟 노드의 위치를 추정하는 방법을 나타낸 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method of estimating the location of a target node in this embodiment.

이하, 도 1에서 설명한 타겟 노드의 위치 추정 장치(100)에 의해 본 방법이 실시되는 것을 예시로 설명한다.Hereinafter, it will be described as an example that the method is implemented by the position estimation apparatus 100 of the target node described in FIG.

도 2를 참조하면, 홉 계산부(110)는 위치를 알고 있는 세 개의 앵커 노드에 대해 상기 각 앵커 노드와 타겟 노드 간의 홉(hop) 수를 계산할 수 있다(S210).Referring to FIG. 2, the hop calculator 110 may calculate the number of hops between each anchor node and the target node for three anchor nodes that know the location (S210).

이 때, 앵커 노드와 타겟 노드 간의 홉 수를 계산하기 위해서는 전술한 바와 같이 임의의 노드인 제1 노드, 제2 노드 및 제3 노드에 대해서, 제1 노드에서 수신한 제2 노드의 무선 신호의 세기가 미리 설정된 임계 신호 세기 이상인 경우에는 제1 노드와 제2 노드 간 홉 수는 1이 되고, 제1 노드에서 수신한 제2 노드의 무선 신호의 세기가 전술한 임계 신호 세기 이상이고 제1 노드에서 수신한 제3 노드의 무선 신호의 세기가 전술한 임계 신호 세기 미만이고 제2 노드와 제3 노드 간의 홉 수가 N인 경우에는 제1 노드와 제3 노드간의 홉 수는 (N+1)이 되는 것을 특징으로 한다.At this time, in order to calculate the number of hops between the anchor node and the target node, as described above, for the first node, the second node, and the third node, which are arbitrary nodes, the radio signal of the second node received from the first node When the strength is equal to or greater than a preset threshold signal strength, the number of hops between the first node and the second node is 1, and the strength of the radio signal of the second node received from the first node is equal to or higher than the aforementioned threshold signal strength and the first node When the intensity of the radio signal of the third node received from the channel is less than the above-described threshold signal strength and the number of hops between the second node and the third node is N, the number of hops between the first node and the third node is (N + 1). It is characterized by being.

그리고 위치 후보 영역 산출부(120)는 홉 계산부(110)로부터 계산 결과를 기초로 하여 앵커 노드 중에서 타겟 노드와의 홉 수가 1인 앵커 노드의 수가 2개 이하인 경우에, 각 앵커 노드의 위치와 계산된 홉 수를 기초로 위치 후보 영역을 산출할 수 있다(S220).In addition, the position candidate region calculator 120 calculates the position of each anchor node when the number of anchor nodes with a hop number of 1 from the anchor node is 2 or less based on the calculation result from the hop calculator 110. The location candidate region may be calculated based on the calculated number of hops (S220).

이 때, 위치 후보 영역은, 각 앵커 노드의 위치를 중심으로 하고 각 앵커 노드에 대한 최대 추정 거리를 반경으로 하는 세 개의 원이 중첩하는 영역인데, 각 앵커 노드에 대한 최대 추정 거리는 전술한 임계 신호 세기에 대응되는 거리값과 상기 각 앵커 노드와 상기 타겟 노드 사이의 홉 수의 곱으로 결정되는 것을 특징으로 한다.At this time, the position candidate region is a region in which three circles overlapping with the center of the position of each anchor node and the maximum estimated distance for each anchor node as a radius, wherein the maximum estimated distance for each anchor node is the above-described threshold signal Characterized in that it is determined by the product of the distance value corresponding to the intensity and the number of hops between each anchor node and the target node.

그리고 확률 밀도 계산부(130)는 타겟 노드의 이전 확률 밀도와 위치 후보 영역 산출부(120)에서 산출한 위치 후보 영역을 기초로 타겟 노드의 현재 확률 밀도를 계산할 수 있다(S230).In addition, the probability density calculator 130 may calculate the current probability density of the target node based on the previous probability density of the target node and the position candidate region calculated by the position candidate region calculator 120 (S230).

이 때, 현재 확률 밀도는 타겟 노드의 이전 확률 밀도, 상기 타겟 노드와의 홉 수가 1홉인 앵커 노드로부터 수신된 확률 밀도 및 위치에 따른 마스크(mask)의 곱으로 계산되고, 마스크는 상기 위치 후보 영역 내부의 위치에 대해서는 1이고, 상기 위치 후보 영역 외부의 위치에 대해서는 0이 된다.At this time, the current probability density is calculated as the product of the previous probability density of the target node, the probability density received from the anchor node having a hop number of 1 hop with the target node, and a mask according to the position, and the mask is the location candidate region It is 1 for the internal position, and 0 for the position outside the position candidate area.

도 3은 노드 간의 홉(hop) 수를 구하는 방법을 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating a method of obtaining the number of hops between nodes.

무선 네트워크 상에서 제1 노드(300), 제2 노드(310), 제3 노드(320), 제4 노드(330)가 존재한다고 가정한다. 그러면 제1 노드(300)를 중심으로 하는 최대 통신 반경을 가지는 원(301), 제2 노드(310)를 중심으로 하는 최대 통신 반경을 가지는 원(311), 제3 노드(320)을 중심으로 하는 최대 통신 반경을 가지는 원(321), 제4 노드(330)을 중심으로 하는 최대 통신 반경을 가지는 원(331)이 존재할 수 있다.It is assumed that the first node 300, the second node 310, the third node 320, and the fourth node 330 exist on the wireless network. Then, a circle 301 having a maximum communication radius centering on the first node 300, a circle 311 having a maximum communication radius centering on the second node 310, and a third node 320 A circle 321 having a maximum communication radius and a circle 331 having a maximum communication radius centered on the fourth node 330 may exist.

제1 노드(300), 제2 노드(310), 제3 노드(320), 제4 노드(330)는 각각 자신과 다른 노드 간 홉 수에 대한 정보를 모두 브로드캐스팅할 수 있다.The first node 300, the second node 310, the third node 320, and the fourth node 330 may broadcast information about the number of hops between themselves and other nodes, respectively.

먼저 제1 노드(300)이 무선 신호를 브로드캐스팅하고 제2 노드(310)는 이를 수신할 수 있다. 제2 노드(310)는 수신된 무선 신호를 기반으로 제1 노드(300)와의 홉 수가 1인 것을 판단할 수 있다. 반대로 제1 노드(300) 역시 제2 노드(310)로부터 무선 신호를 수신하고 제2 노드(310)와의 홉 수가 1인 것을 판단할 수 있다.First, the first node 300 broadcasts the wireless signal, and the second node 310 can receive it. The second node 310 may determine that the number of hops with the first node 300 is 1 based on the received radio signal. Conversely, the first node 300 may also receive a radio signal from the second node 310 and determine that the number of hops with the second node 310 is 1.

이후 제2 노드(310)가 무선 신호를 브로드캐스팅하는 경우에, 제2 노드(310)는 제1 노드(300)와 제2 노드(310) 간 홉 수가 1홉이라는 정보 역시 포함시켜서 브로드캐스팅을 수행할 수 있다. 따라서, 제2 노드(310)로부터 해당 신호를 수신한 제3 노드(320)는 제2 노드(310)와의 홉 수가 1홉인 것을 판단할 수 있을 뿐 아니라, 제1 노드(300)와 제2 노드(310)간 홉 수가 1홉이므로 자신과 제1 노드(300)간의 홉 수는 2홉이라는 정보 역시 판단할 수 있다. 즉 제3 노드(320)는 직접 제1 노드(300)에서 브로드캐스팅한 신호를 수신하지 않아도 제1 노드(300)와의 홉 수를 알 수 있다.Then, when the second node 310 broadcasts the wireless signal, the second node 310 also includes the information that the number of hops between the first node 300 and the second node 310 is one hop to broadcast. Can be done. Accordingly, the third node 320 receiving the corresponding signal from the second node 310 can not only determine that the number of hops with the second node 310 is one hop, but also the first node 300 and the second node Since the number of hops between 310 is one hop, it is also possible to determine that the number of hops between itself and the first node 300 is two hops. That is, the third node 320 can know the number of hops with the first node 300 without directly receiving the broadcast signal from the first node 300.

이후 제3 노드(320)가 무선 신호를 브로드캐스팅하는 경우에, 제3 노드(320)는 제3 노드(320)와 제2 노드(310) 간 홉 수가 1홉이라는 정보 및 제3 노드(320)와 제1 노드(300)간 홉수가 2홉이라는 정보 역시 포함시켜서 브로드캐스팅을 수행한다. 따라서, 제4 노드(330)는 자신과 제1 노드(300) 간의 홉 수가 3홉이고 자신과 제2 노드(310) 간의 홉 수가 2홉이라는 것을 알 수 있다.Then, when the third node 320 broadcasts the radio signal, the third node 320 has information that the number of hops between the third node 320 and the second node 310 is one hop and the third node 320 ) And the first node 300 also includes information that the number of hops is 2 hops to perform broadcasting. Accordingly, the fourth node 330 can know that the number of hops between itself and the first node 300 is 3 hops, and the number of hops between itself and the second node 310 is 2 hops.

이와 같은 방법으로 각 노드가 브로드캐스팅을 반복하게 되면, 무선 네트워크 상의 모든 노드에 대해 모든 노드 사이의 연결 정보, 즉 각 노드 간 홉 수에 대한 정보를 파악할 수 있다.When each node repeats broadcasting in this way, connection information between all nodes, that is, information on the number of hops between each node, can be obtained for all nodes on the wireless network.

이하의 실시예에서는 전술한 타겟 노드의 위치 추정 장치를 통해 타겟 노드의 위치를 추정하는 방법에 대한 보다 자세한 내용을 구체적으로 설명한다. 전술한 바와 같이 타겟 노드와의 홉 수가 1인 앵커 노드의 수가 2개 이하, 즉 1개 또는 2개일 때가 존재하므로 각각 나누어서 설명한다. In the following embodiment, more detailed information on a method of estimating the position of the target node through the above-described apparatus for estimating the position of the target node is described in detail. As described above, when there are two or fewer anchor nodes with one or two hop nodes with the target node, that is, one or two, each of them is described separately.

이하에서 설명하는 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 적용될 수 있다.The embodiments described below may be applied individually or in any combination.

노드의 위치는 2차원 좌표 (x, y)로 표현될 수 있으므로 도 4 내지 도 13은 x축, y축으로 정해지는 2차원 평면을 기준으로 설명한다.Since the position of the node can be expressed by two-dimensional coordinates (x, y), FIGS. 4 to 13 will be described based on the two-dimensional plane defined by the x-axis and y-axis.

도 4 내지 도 8은 본 실시예에서 1홉 이내에 위치한 앵커 노드가 2개일 때 타겟 노드에 대한 확률 밀도를 구하는 방법에 관한 도면이다.4 to 8 are diagrams for a method of obtaining a probability density for a target node when there are two anchor nodes located within one hop in this embodiment.

도 4는 본 실시예에서 1홉 이내에 위치한 앵커 노드가 2개일 때, 타겟 노드와 다른 노드 간의 연결을 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a connection between a target node and another node when there are two anchor nodes located within one hop in this embodiment.

도 4를 참조하면, 위치를 추정하고자 하는 타겟 노드(400)에 대하여, 앵커 노드인 제1 앵커 노드(430), 제2 앵커 노드(440), 제3 앵커 노드(450)를 설정할 수 있다. 타겟 노드(400)와 제1 앵커 노드(430), 제2 앵커 노드(440) 간의 홉 수는 1이다. 따라서, 타겟 노드(400)와 제1 앵커 노드(430), 제2 앵커 노드(440) 사이에는 무선 신호의 세기에 기초하여 거리를 측정할 수 있다.Referring to FIG. 4, for the target node 400 for which the position is to be estimated, the first anchor node 430, the second anchor node 440, and the third anchor node 450, which are anchor nodes, may be set. The number of hops between the target node 400, the first anchor node 430, and the second anchor node 440 is 1. Therefore, the distance between the target node 400, the first anchor node 430, and the second anchor node 440 may be measured based on the strength of the radio signal.

그리고 타겟 노드(400)와 제3 앵커 노드(450) 간에는 제1 노드(410), 제2 노드(420)가 존재한다. 타겟 노드(400)는 도 3에서 설명한 방법에 의해 제1 노드(410) 및 제2 노드(420)를 경유하는 정보를 수신하여 제3 앵커 노드(450)와의 홉 수가 3임을 알 수 있다.In addition, a first node 410 and a second node 420 exist between the target node 400 and the third anchor node 450. The target node 400 receives information via the first node 410 and the second node 420 by the method described in FIG. 3, and it can be seen that the number of hops with the third anchor node 450 is three.

그리고 위치 후보 영역을 구하기 위해 제1 앵커 노드(430)을 중심으로 최대 추정 거리를 반경으로 하는 제1 원(431), 제2 앵커 노드(440)를 중심으로 최대 추정 거리를 반경으로 하는 제2 원(441), 제3 앵커 노드(450)을 중심으로 최대 추정 거리를 반경으로 하는 제3 원(451)이 설정될 수 있다. 이 때, 타겟 노드(400)와 제3 앵커 노드(450) 간의 홉 수는 3이기 때문에 제3 원(451)의 크기가 제1 원(431), 제2 원(441)보다 크다.In addition, in order to obtain a position candidate region, a first circle 431 having a maximum estimated distance as a center around the first anchor node 430 and a second circle having a maximum estimated distance as a center around the second anchor node 440. A third circle 451 having a maximum estimated distance as a radius around the circle 441 and the third anchor node 450 may be set. At this time, since the number of hops between the target node 400 and the third anchor node 450 is 3, the size of the third circle 451 is larger than the first circle 431 and the second circle 441.

도 5는 본 실시예에서 1홉 이내에 위치한 앵커 노드가 2개일 때, 앵커 노드로부터 수신한 타겟 노드의 확률 밀도를 나타낸 도면이다.5 is a diagram showing the probability density of a target node received from an anchor node when there are two anchor nodes located within one hop in this embodiment.

각 앵커 노드는 타겟 노드(400)와 자신 간에 송수신되는 무선 신호를 기초로 타겟 노드(400)에 대한 확률 밀도를 구할 수 있고, 이를 타겟 노드(400)로 전송할 수 있다. Each anchor node may obtain a probability density of the target node 400 based on a radio signal transmitted and received between the target node 400 and itself, and transmit the probability density to the target node 400.

이 때, 제1 앵커 노드(430)로부터 수신한 확률 밀도(501), 제2 앵커 노드(440)로부터 수신한 확률 밀도(502) 간에는 중첩된 부분이 발생할 수 있다. 두 앵커 노드로부터의 정보를 신뢰하는 경우에, 전술한 중첩된 부분에 해당하는 위치에 타겟 노드(400)가 존재할 가능성이 있으며, 그 외의 위치에서는 타겟 노드(400)가 존재할 가능성이 없다고 판단할 수 있다.At this time, an overlapped portion may occur between the probability density 501 received from the first anchor node 430 and the probability density 502 received from the second anchor node 440. When trusting information from two anchor nodes, it is possible that the target node 400 may exist at a location corresponding to the overlapped portion described above, and it may be determined that the target node 400 does not exist at other locations. have.

도 6은 본 실시예에서 1홉 이내에 위치한 앵커 노드가 2개일 때, 타겟 노드의 현재 확률 밀도를 나타낸 도면이다.6 is a diagram showing the current probability density of a target node when there are two anchor nodes located within one hop in this embodiment.

도 5에서 전술한 바와 같이 두 앵커 노드로부터 수신한 확률 밀도를 이전 확률 밀도에 곱하는 경우, 현재 확률 밀도의 값은 도 5에서 전술한 중첩된 부분 내에 존재하게 된다. 따라서 현재 확률 밀도는 도 6 상의 600, 601의 두 지점을 중심으로 분포할 수 있다. 이 경우 600, 601의 두 지점 중에서 실제로 어느 위치에 타겟 노드가 존재하는지가 불명확하기 때문에 확률 밀도의 정확성을 높이기 위한 추가 작업이 필요하다.When the probability density received from the two anchor nodes is multiplied by the previous probability density as described above in FIG. 5, the value of the current probability density exists in the overlapped portion described in FIG. 5. Therefore, the current probability density may be distributed around two points 600 and 601 on FIG. 6. In this case, since it is unclear where the target node actually exists among the two points of 600 and 601, additional work is required to increase the accuracy of probability density.

도 7은 본 실시예에서 1홉 이내에 위치한 앵커 노드가 2개일 때, 위치 후보 영역을 나타낸 도면이다.7 is a diagram showing a location candidate region when there are two anchor nodes located within one hop in this embodiment.

제1 앵커 노드(430)을 중심으로 최대 추정 거리를 반경으로 하는 제1 원(431), 제2 앵커 노드(440)를 중심으로 최대 추정 거리를 반경으로 하는 제2 원(441), 제3 앵커 노드(450)을 중심으로 최대 추정 거리를 반경으로 하는 제3 원(451)이 중첩되는 영역(700)이 위치 후보 영역이 된다.A first circle 431 having a maximum estimated distance as a center around the first anchor node 430, a second circle 441 having a maximum estimated distance as a center around the second anchor node 440, and a third A region 700 where the third circle 451 overlapping the maximum estimated distance with the center of the anchor node 450 as a radius becomes a position candidate region.

만약 700의 영역 외부의 위치에 타겟 노드가 존재한다면, 제1 앵커 노드(430)와 타겟 노드 간 홉 수, 제2 앵커 노드(440)와 타겟 노드 간 홉 수, 제3 앵커 노드(450)와 타겟 노드 간 홉 수 중 하나 이상의 정보와 모순이 발생하기 때문에 타겟 노드는 700의 영역 내부에 위치한다고 판단할 수 있다.If the target node exists at a location outside the region of 700, the number of hops between the first anchor node 430 and the target node, the number of hops between the second anchor node 440 and the target node, and the third anchor node 450 Since there is a contradiction between one or more of the number of hops between the target nodes, it can be determined that the target node is located within the region of 700.

도 8은 본 실시예에서 1홉 이내에 위치한 앵커 노드가 2개일 때, 위치 후보 영역에 대한 정보를 기초로 타겟 노드의 현재 확률 밀도를 나타낸 도면이다.8 is a diagram showing the current probability density of a target node based on information on a location candidate region when there are two anchor nodes located within one hop in this embodiment.

위치 후보 영역 내부의 위치에 대해서는 마스크가 1이고, 위치 후보 영역 외부의 위치에 대해서는 마스크가 0이 되도록 설정한 후, 마스크 값을 도 6에서 구한 확률 밀도와 곱하면 현재 확률 밀도는 800과 같이 산출된다. 즉 도 6에서 600, 601의 두 지점을 중심으로 분포하는 경우에 비하여, 도 8에서는 800의 한 지점만을 중심으로만 분포하고, 도 7에서 도출한 위치 후보 영역(700) 내부로 한정된다. 따라서, 타겟 노드의 현재 확률 밀도의 분산이 감소하고 정확성이 증가한다.After setting the mask to be 1 for the position inside the position candidate area and the mask to be 0 for the position outside the position candidate area, multiplying the mask value with the probability density obtained in FIG. 6 to calculate the current probability density as 800. do. That is, compared to the case where the two points of 600 and 601 are centered in FIG. 6, only one point of 800 is centered in FIG. 8 and is limited to the position candidate region 700 derived from FIG. 7. Thus, the variance of the current probability density of the target node decreases and accuracy increases.

도 9 내지 도 13은 본 실시예에서 1홉 이내에 위치한 앵커 노드가 1개일 때 타겟 노드에 대한 확률 밀도를 구하는 방법에 관한 도면이다. 이하에서 설명하는 노드들은 도 4 내지 도 8에서 설명한 노드들과는 별도의 노드들로 가정한다.9 to 13 are diagrams for a method of obtaining a probability density for a target node when there is one anchor node located within one hop in this embodiment. The nodes described below are assumed to be separate nodes from those described in FIGS. 4 to 8.

도 9는 본 실시예에서 1홉 이내에 위치한 앵커 노드가 1개일 때, 타겟 노드와 다른 노드 간의 연결을 나타낸 도면이다.9 is a diagram showing a connection between a target node and another node when there is one anchor node located within one hop in this embodiment.

도 9를 참조하면, 위치를 추정하고자 하는 타겟 노드(900)에 대하여, 앵커 노드인 제1 앵커 노드(930), 제2 앵커 노드(940), 제3 앵커 노드(950)를 설정할 수 있다. 타겟 노드(900)와 제1 앵커 노드(930) 간의 홉 수는 1이다. 따라서, 타겟 노드(900)와 제1 앵커 노드(930) 사이에는 무선 신호의 세기에 기초하여 거리를 측정할 수 있다.Referring to FIG. 9, a first anchor node 930, a second anchor node 940, and a third anchor node 950, which are anchor nodes, may be set for the target node 900 for which the position is to be estimated. The number of hops between the target node 900 and the first anchor node 930 is 1. Accordingly, the distance between the target node 900 and the first anchor node 930 may be measured based on the strength of the radio signal.

그리고 타겟 노드(900)와 제2 앵커 노드(940) 간에는 제1 노드(910)가 존재한다. 타겟 노드(900)는 제1 노드(910)을 경유하는 정보를 수신하여 제2 앵커 노드(940)와의 홉 수가 2임을 알 수 있다.In addition, a first node 910 exists between the target node 900 and the second anchor node 940. The target node 900 may receive information via the first node 910 and know that the number of hops with the second anchor node 940 is two.

그리고 타겟 노드(900)와 제3 앵커 노드(950) 간에는 제2 노드(920)가 존재한다. 타겟 노드(900)는 제2 노드(920)을 경유하는 정보를 수신하여 제3 앵커 노드(950)와의 홉 수가 2임을 알 수 있다.In addition, a second node 920 exists between the target node 900 and the third anchor node 950. The target node 900 may receive information via the second node 920 and know that the number of hops with the third anchor node 950 is two.

그리고 위치 후보 영역을 구하기 위해 제1 앵커 노드(930)을 중심으로 최대 추정 거리를 반경으로 하는 제1 원(931), 제2 앵커 노드(940)를 중심으로 최대 추정 거리를 반경으로 하는 제2 원(941), 제3 앵커 노드(950)을 중심으로 최대 추정 거리를 반경으로 하는 제3 원(951)이 설정될 수 있다. 이 때, 타겟 노드(900)와 제2 앵커 노드(940), 제3 앵커 노드(950) 간의 홉 수는 2이기 때문에 제2 원(941), 제 3원(951)의 크기가 제1 원(931)보다 크다.In addition, in order to obtain a position candidate region, a first circle 931 having a maximum estimated distance as a center around the first anchor node 930 and a second circle having a maximum estimated distance as a center around the second anchor node 940. A circle 941 and a third circle 951 having a maximum estimated distance as a radius around the third anchor node 950 may be set. At this time, since the number of hops between the target node 900, the second anchor node 940, and the third anchor node 950 is 2, the size of the second circle 941 and the third circle 951 is the first circle. (931).

도 10은 본 실시예에서 1홉 이내에 위치한 앵커 노드가 1개일 때, 앵커 노드로부터 수신한 타겟 노드의 확률 밀도를 나타낸 도면이다.10 is a diagram showing the probability density of a target node received from an anchor node when there is one anchor node located within one hop in this embodiment.

타겟 노드(900)와의 홉 수가 1인 제1 앵커 노드(930)는 타겟 노드(900)와 자신 간에 송수신되는 무선 신호를 기초로 타겟 노드(900)에 대한 확률 밀도인 1010을 구할 수 있고, 이를 타겟 노드(900)로 전송할 수 있다.The first anchor node 930 having the number of hops with the target node 900 is 1 may obtain a probability density of 1010 for the target node 900 based on a radio signal transmitted and received between the target node 900 and itself. It can be transmitted to the target node 900.

도 11은 본 실시예에서 1홉 이내에 위치한 앵커 노드가 1개일 때, 타겟 노드의 현재 확률 밀도를 나타낸 도면이다.11 is a diagram showing the current probability density of a target node when there is one anchor node located within one hop in this embodiment.

제1 앵커 노드로부터 수신한 확률 밀도를 타겟 노드의 이전 확률 밀도에 곱하는 경우, 타겟 노드의 현재 확률 밀도는 도 11 상의 1110의 영역을 중심으로 분포할 수 있다. 이 경우 1110의 영역은 이전 확률 밀도 값과 1010의 확률 밀도가 겹치는 영역을 중심으로 넓게 분포하기 때문에 산출된 타겟 노드의 현재 확률 밀도의 정확성이 떨어진다. 따라서, 확률 밀도의 정확성을 높이기 위한 추가 작업이 필요하다.When the probability density received from the first anchor node is multiplied by the previous probability density of the target node, the current probability density of the target node may be distributed around the region 1110 on FIG. 11. In this case, since the area of 1110 is widely distributed around the area where the previous probability density value and the probability density of 1010 overlap, the accuracy of the current probability density of the calculated target node decreases. Therefore, additional work is needed to increase the accuracy of probability density.

도 12는 본 실시예에서 1홉 이내에 위치한 앵커 노드가 1개일 때, 위치 후보 영역을 나타낸 도면이다.12 is a diagram showing a location candidate region when there is one anchor node located within one hop in this embodiment.

제1 앵커 노드(930)을 중심으로 최대 추정 거리를 반경으로 하는 제1 원(931), 제2 앵커 노드(940)를 중심으로 최대 추정 거리를 반경으로 하는 제2 원(941), 제3 앵커 노드(950)을 중심으로 최대 추정 거리를 반경으로 하는 제3 원(951)이 중첩되는 영역(1200)이 위치 후보 영역이 된다.A first circle 931 having a maximum estimated distance as a radius around the first anchor node 930, and a second circle 941 and a third circle having a maximum estimated distance as the center around the second anchor node 940. The region 1200 where the third circle 951 overlapping the maximum estimated distance with the center of the anchor node 950 as a radius becomes a position candidate region.

만약 1200의 영역 외부의 위치에 타겟 노드가 존재한다면, 제1 앵커 노드(930)와 타겟 노드 간 홉 수, 제2 앵커 노드(940)와 타겟 노드 간 홉 수, 제3 앵커 노드(950)와 타겟 노드 간 홉 수 중 하나 이상의 정보와 모순이 발생하기 때문에 타겟 노드는 1200의 영역 내부에 위치한다고 판단할 수 있다.If the target node exists outside the 1200 region, the number of hops between the first anchor node 930 and the target node, the number of hops between the second anchor node 940 and the target node, and the third anchor node 950 Since there is a contradiction between one or more of the number of hops between the target nodes, it can be determined that the target node is located within the region of 1200.

도 13은 본 실시예에서 1홉 이내에 위치한 앵커 노드가 1개일 때, 위치 후보 영역에 대한 정보를 기초로 타겟 노드의 현재 확률 밀도를 나타낸 도면이다.13 is a diagram showing the current probability density of a target node based on information on a location candidate region when there is one anchor node located within one hop in this embodiment.

위치 후보 영역 내부의 위치에 대해서는 마스크가 1이고 위치 후보 영역 외부의 위치에 대해서는 마스크가 0이 되도록 설정한 후, 마스크 값을 도 11에서 구한 확률 밀도와 곱하면 타겟 노드의 현재 확률 밀도는 1300과 같이 산출된다. 즉 도 11에서 1110의 확률 밀도에 비하여, 도 13에서는 확률 밀도가 도 12에서 구한 위치 후보 영역 내부에만 분포하기 때문에 확률 밀도의 정확성이 증가하게 되는 것이다.After setting the mask to be 1 for the position inside the position candidate area and the mask to be 0 for the position outside the position candidate area, multiplying the mask value by the probability density obtained in FIG. 11, the current probability density of the target node is 1300 and It is calculated together. That is, compared to the probability density of 1110 in FIG. 11, in FIG. 13, the accuracy of the probability density increases because the probability density is distributed only inside the position candidate region obtained in FIG.

이상에서 설명한 타겟 노드의 현재 확률 밀도는 타겟 노드가 존재할 수 있는 위치의 분포를 나타내는 것으로 정확한 타겟 노드의 위치를 결정하기 위한 추가 작업이 필요할 수 있다. 이 때, 현재 확률 밀도에 대해 MAP(maximum a posterior) 방법을 사용하여 현재 위치를 추정할 수 있다. MAP 방법은 MLE(maximum likelihood estimation)의 단점인 측정값에 따라 확률이 민감하게 변하는 문제를 수정하기 위한 방법으로서, 주어진 데이터에 대해서 최대 확률을 가지는 값을 찾는 방법이다.The current probability density of the target node described above indicates the distribution of the location where the target node may exist, and additional work may be required to determine the exact location of the target node. At this time, the current position can be estimated by using a maximum a posterior (MAP) method for the current probability density. The MAP method is a method for correcting a problem in which probability is sensitively changed according to a measurement value, which is a disadvantage of maximum likelihood estimation (MLE), and is a method of finding a value having a maximum probability for a given data.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예에 개시된 내용은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Therefore, the contents disclosed in this embodiment are not intended to limit the technical spirit of the present embodiment, but to explain it, and the scope of the technical thought of the present embodiment is not limited by these embodiments. The protection scope of the present embodiment should be interpreted by the claims below, and all technical spirits within the equivalent range should be interpreted as being included in the scope of the present embodiment.

Claims (8)

복수의 노드로 구성된 무선 네트워크에서 타겟 노드의 위치를 추정하는 방법에 있어서,
위치를 알고 있는 세 개의 앵커 노드에 대해 상기 각 앵커 노드와 타겟 노드 간의 홉(hop) 수를 계산하는 단계;
상기 앵커 노드 중에서 상기 타겟 노드와의 홉 수가 1인 앵커 노드의 수가 2개 이하인 경우에, 상기 각 앵커 노드의 위치와 상기 계산된 홉 수를 기초로 위치 후보 영역을 산출하는 단계; 및
상기 타겟 노드의 이전 확률 밀도와 상기 위치 후보 영역을 기초로 상기 타겟 노드의 현재 확률 밀도를 계산하는 단계;를 포함하되,
임의의 노드인 제1 노드, 제2 노드 및 제3 노드에 대해서,
제1 노드에서 수신한 제2 노드의 무선 신호의 세기가 미리 설정된 임계 신호 세기 이상인 경우에는 상기 제1 노드와 제2 노드 간 홉 수는 1이 되고,
제1 노드에서 수신한 제2 노드의 무선 신호의 세기가 상기 임계 신호 세기 이상이고 제1 노드에서 수신한 제3 노드의 무선 신호의 세기가 상기 임계 신호 세기 미만이고 제2 노드와 제3 노드 간의 홉 수가 N인 경우에는 상기 제1 노드와 제3 노드간의 홉 수는 (N+1)이 되는 것이며,
상기 현재 확률 밀도는,
상기 타겟 노드의 이전 확률 밀도, 상기 타겟 노드와의 홉 수가 1홉인 앵커 노드로부터의 확률 밀도 및 위치에 따른 마스크(mask)의 곱으로 계산되는 것을 특징으로 하는 방법.
In a method for estimating the location of a target node in a wireless network composed of a plurality of nodes,
Calculating the number of hops between each anchor node and a target node for three anchor nodes having a location;
Calculating a position candidate region based on the position of each anchor node and the calculated number of hops when the number of anchor nodes having 1 hop number with the target node is 2 or less among the anchor nodes; And
And calculating a current probability density of the target node based on the previous probability density of the target node and the location candidate region.
For the first node, the second node, and the third node, which are arbitrary nodes,
When the strength of the radio signal of the second node received from the first node is equal to or greater than a preset threshold signal strength, the number of hops between the first node and the second node becomes 1,
The strength of the radio signal of the second node received from the first node is greater than or equal to the threshold signal strength, and the strength of the radio signal of the third node received from the first node is less than the threshold signal strength and is between the second node and the third node. When the number of hops is N, the number of hops between the first node and the third node becomes (N + 1),
The current probability density is,
And a previous probability density of the target node, a probability density from an anchor node having a hop number of 1 hop with the target node, and a mask according to a position.
제 1항에 있어서,
상기 위치 후보 영역은,
상기 각 앵커 노드의 위치를 중심으로 하고 상기 각 앵커 노드에 대한 최대 추정 거리를 반경으로 하는 세 개의 원이 중첩하는 영역이고,
상기 각 앵커 노드에 대한 최대 추정 거리는,
상기 임계 신호 세기에 따라 결정되는 최대 통신 반경에 상기 각 앵커 노드와 상기 타겟 노드 간 홉 수를 곱한 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
According to claim 1,
The position candidate region,
It is an area where three circles overlap each other with the maximum estimated distance for each anchor node as a center of the position of each anchor node,
The maximum estimated distance for each anchor node is,
And a maximum communication radius determined according to the threshold signal strength multiplied by the number of hops between each anchor node and the target node.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 마스크는,
상기 위치 후보 영역 내부의 위치에 대해서는 1이고, 상기 위치 후보 영역 외부의 위치에 대해서는 0인 것을 특징으로 하는 방법.
According to claim 1,
The mask,
1 for a position inside the position candidate area and 0 for a position outside the position candidate area.
복수의 노드로 구성된 무선 네트워크에서 타겟 노드의 위치를 추정하는 장치에 있어서,
위치를 알고 있는 세 개의 앵커 노드에 대해 상기 각 앵커 노드와 타겟 노드 간의 홉(hop) 수를 계산하는 홉 계산부;
상기 앵커 노드 중에서 상기 타겟 노드와의 홉 수가 1인 앵커 노드의 수가 2개 이하인 경우에, 상기 각 앵커 노드의 위치와 상기 계산된 홉 수를 기초로 위치 후보 영역을 산출하는 위치 후보 영역 산출부; 및
상기 타겟 노드의 이전 확률 밀도와 상기 위치 후보 영역을 기초로 상기 타겟 노드의 현재 확률 밀도를 계산하는 확률 밀도 계산부;를 포함하되,
임의의 노드인 제1 노드, 제2 노드 및 제3 노드에 대해서,
제1 노드에서 수신한 제2 노드의 무선 신호의 세기가 미리 설정된 임계 신호 세기 이상인 경우에는 상기 제1 노드와 제2 노드 간 홉 수는 1이 되고,
제1 노드에서 수신한 제2 노드의 무선 신호의 세기가 상기 임계 신호 세기 이상이고 제1 노드에서 수신한 제3 노드의 무선 신호의 세기가 상기 임계 신호 세기 미만이고 제2 노드와 제3 노드 간의 홉 수가 N인 경우에는 상기 제1 노드와 제3 노드간의 홉 수는 (N+1)이 되는 것이며,
상기 현재 확률 밀도는,
상기 타겟 노드의 이전 확률 밀도, 상기 타겟 노드와의 홉 수가 1홉인 앵커 노드로부터의 확률 밀도 및 위치에 따른 마스크(mask)의 곱으로 계산되는 것을 특징으로 하는 장치.
In the apparatus for estimating the position of the target node in a wireless network consisting of a plurality of nodes,
A hop calculating unit for calculating the number of hops between each anchor node and the target node for three anchor nodes that know the location;
A position candidate area calculating unit for calculating a position candidate area based on the position of each anchor node and the calculated number of hops when the number of anchor nodes having 1 hop number with the target node is 2 or less among the anchor nodes; And
It includes; a probability density calculation unit for calculating the current probability density of the target node based on the previous probability density of the target node and the position candidate region;
For the first node, the second node, and the third node, which are arbitrary nodes,
When the strength of the radio signal of the second node received from the first node is equal to or greater than a preset threshold signal strength, the number of hops between the first node and the second node is 1,
The strength of the radio signal of the second node received from the first node is greater than or equal to the threshold signal strength, and the strength of the radio signal of the third node received from the first node is less than the threshold signal strength and is between the second node and the third node. When the number of hops is N, the number of hops between the first node and the third node becomes (N + 1),
The current probability density is
And calculating the product of a previous probability density of the target node, a probability density from an anchor node having a hop number of 1 hop with the target node, and a mask according to a position.
제 5항에 있어서,
상기 위치 후보 영역은,
상기 각 앵커 노드의 위치를 중심으로 하고 상기 각 앵커 노드에 대한 최대 추정 거리를 반경으로 하는 세 개의 원이 중첩하는 영역이고,
상기 각 앵커 노드에 대한 최대 추정 거리는,
상기 임계 신호 세기에 따라 결정되는 최대 통신 반경에 상기 각 앵커 노드와 상기 타겟 노드 간 홉 수를 곱한 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 장치.
The method of claim 5,
The position candidate region,
It is an area where three circles overlap each other with the maximum estimated distance for each anchor node as a center of the position of each anchor node,
The maximum estimated distance for each anchor node is,
And a maximum communication radius determined according to the threshold signal strength multiplied by the number of hops between each anchor node and the target node.
삭제delete 제 5항에 있어서,
상기 마스크는,
상기 위치 후보 영역 내부의 위치에 대해서는 1이고, 상기 위치 후보 영역 외부의 위치에 대해서는 0인 것을 특징으로 하는 장치.
The method of claim 5,
The mask,
And 1 for a position inside the position candidate area and 0 for a position outside the position candidate area.
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