KR102367032B1 - Asynchronous tracking method for wireless terminal and system thereof - Google Patents

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KR102367032B1
KR102367032B1 KR1020200133738A KR20200133738A KR102367032B1 KR 102367032 B1 KR102367032 B1 KR 102367032B1 KR 1020200133738 A KR1020200133738 A KR 1020200133738A KR 20200133738 A KR20200133738 A KR 20200133738A KR 102367032 B1 KR102367032 B1 KR 102367032B1
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이상우
서재희
허문범
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한국항공우주연구원
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Abstract

The present invention relates to an asynchronous wireless terminal location tracking method and a system thereof. According to an embodiment of the present invention, the asynchronous wireless terminal location tracking method, comprises the steps of: transmitting, by a wireless terminal, a plurality of signals including transmission time information in accordance with a wireless terminal reference time at time intervals; transmitting, by a plurality of anchor nodes, the signals, and transmitting time data including reception time information and the transmission time information in accordance with each anchor node reference time to a location tracking server; subtracting, by the location tracking server, the difference of the transmission time from the difference between the reception times of a k^th signal and a (k-1)^th signal to calculate a time difference measured value obtained by eliminating a reference time difference between the wireless terminal and the anchor nodes; and estimating, by the location tracking server, a location of the wireless terminal using the time difference measured value. Therefore, the location of the wireless terminal can be precisely estimated.

Description

비동기식 무선 단말 위치추적 방법 및 그 시스템{ASYNCHRONOUS TRACKING METHOD FOR WIRELESS TERMINAL AND SYSTEM THEREOF}Asynchronous wireless terminal location tracking method and system

본 발명은 비동기식 무선 단말 위치추적 방법 및 그 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무선 단말 및 앵커 노드들 간의 시각 동기화가 이루어지지 않은 상황에서도 무선 단말의 위치를 정밀하게 추정하는 비동기식 무선 단말 위치추적 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an asynchronous wireless terminal location tracking method and system, and more particularly, to an asynchronous wireless terminal location tracking method for accurately estimating the location of a wireless terminal even in a situation in which time synchronization between the wireless terminal and anchor nodes is not performed. and to the system.

전파를 이용한 위치 추적 시스템은 일반적으로 방향 탐지 위치 추적시스템과 거리를 이용한 위치 추적 시스템으로 구분된다. 거리 기반의 위치 추적시스템은 송신기와 수신기 사이의 거리의 절대 합 또는 절대 차를 구함으로써 위치를 추정하는 방법이다. 송신기와 수신기 사이의 거리는 전파 도달 시간과 전파의 곱으로 산출할 수 있다. 따라서 신호의 전파 지연(Time-Of-Arrival, TOA) 또는 전파 지연 차이(Time-Difference-Of-Arrival, TDOA)를 측정함으로써, 송신기와 수신기 사이의 거리를 결정하고, 이로부터 무선 단말의 위치를 추정할 수 있다. In general, the location tracking system using radio waves is divided into a direction finding location tracking system and a location tracking system using a distance. The distance-based location tracking system is a method of estimating a location by obtaining the absolute sum or absolute difference of distances between a transmitter and a receiver. The distance between the transmitter and the receiver can be calculated as the product of the radio wave arrival time and the radio wave. Therefore, by measuring the propagation delay (Time-Of-Arrival, TOA) or the time-difference-of-Arrival (TDOA) of the signal, the distance between the transmitter and the receiver is determined, and from this, the location of the wireless terminal is determined. can be estimated

신호의 전파 지연 또는 전파 지연 차이를 측정하기 위해서는 송신기와 수신기 사이의 정밀한 시각 동기화를 필요로 한다. 이러한 정밀한 시각 동기화를 위해서는 위치 추적 시스템을 구성하는 각 요소가 위성항법 시스템(GPS) 신호를 수신하거나 또는, 인터넷을 통한 시각 동기 서버에 연결 될 것을 요구하며, 정밀한 시각 동기화를 유지하기 위하여 주기적인 유지 보수가 필요하다.Measuring the propagation delay of a signal or the difference in propagation delay requires precise time synchronization between the transmitter and receiver. For such precise time synchronization, it is required that each element constituting the positioning system receives a global positioning system (GPS) signal or is connected to a time synchronization server through the Internet, and is maintained periodically to maintain precise time synchronization compensation is needed

뿐만 아니라, 실내 환경과 같이 위성항법 시스템 신호가 차폐되거나, 시각 동기 서버가 없는 네트워크 환경에서는 송신기 및 수신기들의 시각 동기화가 불가능하여, 전파 지연 또는 전파 지연 차이를 이용한 무선 단말의 위치 결정이 불가능한 문제점이 있다.In addition, in a network environment in which the satellite navigation system signal is shielded or there is no time synchronization server, such as in an indoor environment, time synchronization of transmitters and receivers is impossible, so it is impossible to determine the location of a wireless terminal using a propagation delay or a difference in propagation delay. there is.

한국 공개특허공보 공개번호 10-2016-0098689(2016.08.19.)호는 실시간 위치 추적 시스템 및 방법에 관한 것으로, 서버가 초기화된 동기화 정보 테이블을 복수의 수신기에 브로드캐스팅하는 단계, 복수의 수신기가 각각 동기화 정보 테이블을 저장하고 동기화 정보 테이블을 갱신하는 단계, 복수의 수신기가 갱신된 동기화 정보 테이블을 서버에 전송하는 단계, 복수의 수신기가 각각 대상물로부터 태그신호를 수신하는 단계, 복수의 수신기가 수신기의 식별정보 및 태그신호의 수신 시각을 서버에 전송하는 단계, 및 서버가 수신기의 식별정보, 태그신호의 수신 시각, 및 갱신된 동기화 정보 테이블을 이용하여 대상물의 위치를 산출하는 단계를 포함하는 실시 간 위치 추적 방법을 제공한다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2016-0098689 (2016.08.19.) relates to a real-time location tracking system and method, in which a server broadcasts an initialized synchronization information table to a plurality of receivers, a plurality of receivers respectively storing the synchronization information table and updating the synchronization information table, the plurality of receivers transmitting the updated synchronization information table to the server, the plurality of receivers respectively receiving the tag signal from the object, the plurality of receivers receiving the receiver Transmitting the identification information and the reception time of the tag signal to the server, and the server calculating the position of the object using the identification information of the receiver, the reception time of the tag signal, and the updated synchronization information table A method for tracking the location of the liver is provided.

그러나, 이러한 방식은 동기화 정보 테이블을 이용하여 복수의 수신기가 정밀한 시각 동기화가 될 것을 전제로 하며, 복수의 수신기 사이에 동기화 정보 테이블을 전송하기 위한 별도의 네트워크 시스템을 요구한다.However, this method assumes that a plurality of receivers will perform precise time synchronization using the synchronization information table, and requires a separate network system for transmitting the synchronization information table between the plurality of receivers.

1. 한국 공개특허공보 공개번호 10-2016-0098689(2016.08.19.)호1. Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2016-0098689 (2016.08.19.)

본 발명이 해결하고자 하는 제1 기술적 과제는 무선 단말 및 앵커 노드들 간의 시각 동기화가 이루어지지 않은 상황에서도 무선 단말의 위치를 정밀하게 추정하는 비동기식 무선 단말 위치추적 방법을 제공하는 데 있다.A first technical problem to be solved by the present invention is to provide an asynchronous wireless terminal location tracking method for accurately estimating the location of a wireless terminal even in a situation in which time synchronization between the wireless terminal and anchor nodes is not performed.

본 발명이 해결하고자 하는 제2 기술적 과제는 상술한 비동기식 무선 단말 위치추적 방법을 수행하는 시스템을 제공하는 데 있다.A second technical problem to be solved by the present invention is to provide a system for performing the above-described asynchronous wireless terminal location tracking method.

상술한 제1 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예는 무선 단말이 무선 단말 기준 시각에 따른 송출 시각 정보를 포함하는 복수의 신호를 시간 간격을 두고 송출하는 단계, 복수의 앵커노드가 복수의 상기 신호들을 수신하고, 상기 송출 시각 정보와 각 앵커노드 기준 시각에 따른 수신 시각 정보를 포함하는 시각 데이터를 위치추적 서버에 송출하는 단계, 상기 위치추적 서버가 k번째 신호와 k-1번째 신호의 상기 수신 시각의 차에서 상기 송출 시각의 차를 감산하여 상기 무선 단말과 상기 앵커노드들 사이의 기준 시각 차를 제거한 시간차분 측정치를 산출하는 단계 및 상기 위치추적 서버가 상기 시간차분 측정치를 이용하여 상기 무선 단말의 위치를 추정하는 단계를 포함하는 비동기식 무선 단말 위치추적 방법을 제공한다.In order to solve the first technical problem described above, an embodiment of the present invention is a step of transmitting, by a wireless terminal, a plurality of signals including transmission time information according to a wireless terminal reference time at a time interval, a plurality of anchor nodes receiving the signals of and transmitting time data including the transmission time information and reception time information according to each anchor node reference time to a location tracking server, wherein the location tracking server is the kth signal and the k-1th signal calculating a time difference measurement value obtained by subtracting the transmission time difference from the reception time difference to remove the reference time difference between the wireless terminal and the anchor nodes, and the location tracking server using the time difference measurement value It provides an asynchronous wireless terminal location tracking method comprising the step of estimating the location of the wireless terminal.

상기 무선 단말은 상기 신호를 일정한 시간 간격으로 송출할 수 있으며, 이 때, 상기 신호는 송출 주기 정보를 더 포함할 수 있다.The wireless terminal may transmit the signal at regular time intervals, and in this case, the signal may further include transmission period information.

또는 상기 무선 단말은 상기 신호를 비주기적인 시간 간격으로 송출하고, 이 때, 상기 신호는 이전 신호의 송출 시각 정보를 더 포함할 수 있다.Alternatively, the wireless terminal transmits the signal at aperiodic time intervals, and in this case, the signal may further include transmission time information of a previous signal.

상기 위치추적 서버가 상기 시간차분 측정치를 이용하여 상기 무선 단말의 위치를 추정하는 단계는, 상기 무선 단말의 초기 위치 추정값을 도출하는 단계, 상기 초기 위치 추정값으로부터 k번째 신호를 송출한 때의 상기 무선 단말의 위치 예측값을 도출하는 단계, 및 상기 시간차분 측정치와 상기 위치 예측값으로부터 상기 k번째 신호를 송출한 시각의 상기 무선 단말의 최종 위치 추정값을 도출하는 단계를 포함하는 비동기식 무선 단말 위치추적 방법.The step of estimating the location of the wireless terminal by using the time difference measurement by the location tracking server includes: deriving an initial position estimate of the wireless terminal; An asynchronous radio terminal location tracking method comprising the steps of deriving a position prediction value of a terminal, and deriving a final position estimate value of the radio terminal at the time when the k-th signal is transmitted from the time difference measurement value and the position prediction value.

상기 무선 단말의 상기 초기 위치 추정값을 도출하는 단계는, 데이터베이스 기반 패턴매칭 기법을 이용하여 상기 초기 위치 추정값을 도출하거나, 상기 무선 단말의 주변 랜드마크 위치를 이용하여 상기 초기 위치 추정값을 도출하는 것 일 수 있다.The step of deriving the initial position estimate of the wireless terminal is to derive the initial position estimate using a database-based pattern matching technique, or to derive the initial position estimate using the location of a nearby landmark of the wireless terminal can

상기 최종 위치 추정값을 도출하는 단계는, 베이지안 필터 기반의 재귀 추정 기법을 이용하여 최종 위치 추정값을 추정하는 것 일 수 있으며, 일 예로, 칼만 필터를 이용하여 상기 위치 예측값을 보정하는 것일 수 있다.The deriving the final position estimate may include estimating the final position estimate using a Bayesian filter-based recursive estimation technique, and for example, correcting the position estimate using a Kalman filter.

상기 최종 위치 추정값을 도출하는 단계에서 복수의 후보 해를 갖는 경우, 각각의 후보 해에 가중치를 부여하여, 후보 해의 가중치 합으로부터 최종 위치 추정값을 도출할 수 있다.When there are a plurality of candidate solutions in the step of deriving the final position estimate, a weight may be assigned to each candidate solution to derive a final position estimate from the weighted sum of the candidate solutions.

본 발명의 일 실시예는 상술한 비동기식 무선 단말의 위치추적 방법을 실행하기 위하여 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 기록된 프로그램을 제공할 수 있다.An embodiment of the present invention may provide a program recorded in a computer-readable storage medium to execute the above-described method for tracking the position of the asynchronous wireless terminal.

상술한 제2 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예는 무선 단말이 시간 간격을 두고 송출하는 복수의 신호를 수신하고, 각 앵커노드 내부 기준 시각에 따른 수신 시각 정보와 상기 무선 단말의 내부 기준 시각에 따른 송출 시각 정보를 포함하는 시각 데이터를 위치추적 서버로 송출하는 복수의 앵커노드, 및 k 번째 신호와 k-1 번째 신호의 상기 수신 시각 차에서 상기 송출 시각 차를 감산하여 시간차분 측정치를 산출하고, 상기 시간차분 측정치를 이용하여 상기 무선 단말의 위치를 추정하는 위치추적 서버를 포함하는 비동기식 무선 단말 위치 추적 시스템을 제공한다.In order to solve the second technical problem described above, an embodiment of the present invention receives a plurality of signals transmitted by a wireless terminal at a time interval, and receives time information according to an internal reference time of each anchor node and the inside of the wireless terminal A plurality of anchor nodes that transmit time data including transmission time information according to the reference time to the location tracking server, and the time difference measured by subtracting the transmission time difference from the reception time difference between the k-th signal and the k-1th signal Calculates and provides an asynchronous wireless terminal location tracking system including a location tracking server for estimating the location of the wireless terminal using the time difference measurement.

상기 위치추적 서버는 상기 무선 단말의 초기 위치 추정값을 도출하고, 상기 초기 위치 추정값으로부터 k 번째 신호를 송출한 시각의 상기 무선 단말의 위치 예측값을 도출하고, 상기 시간차분 측정치와 상기 위치 예측값으로부터 k 번째 신호를 송출한 시각의 상기 무선 단말의 최종 위치 추정값을 도출할 수 있다.The location tracking server derives the initial location estimate of the wireless terminal, derives the location predicted value of the wireless terminal at the time when the k-th signal is transmitted from the initial location estimate, and the k-th from the time difference measurement and the location estimate It is possible to derive the final estimated position of the wireless terminal at the time of transmitting the signal.

이 때, 상기 최종 위치 추정값은 상기 위치 예측값을 상기 시간차분 측정치를 이용한 칼만 필터로 보정한 값일 수 있다.In this case, the final position estimate value may be a value obtained by correcting the position prediction value with a Kalman filter using the time difference measurement value.

본 발명에 따른 비동기식 무선 단말 위치추적 방법은 시간차분 측정치를 산출하여 무선 단말과 각 앵커노드들 사이의 기준 시각 차를 제거하고, 이를 이용하여 무선 단말의 위치를 추정함으로써, 무선 단말과 앵커노드들 사이의 시각 동기화 없이도 고해상도의 무선 단말 위치 추적이 가능하다. 따라서, 시각 동기화 시스템 구성을 위한 별도의 설치 및 유지 보수를 필요로 하지 않으며, 위성항법 시스템 신호 등이 차폐되는 실내 환경에서도 적용 가능하다.The asynchronous wireless terminal location tracking method according to the present invention removes the reference time difference between the wireless terminal and each anchor node by calculating a time difference measurement, and uses this to estimate the location of the wireless terminal, thereby estimating the location of the wireless terminal and the anchor nodes. High-resolution wireless terminal location tracking is possible without time synchronization between them. Therefore, separate installation and maintenance for configuring the time synchronization system is not required, and it is applicable even in an indoor environment in which a satellite navigation system signal, etc. is shielded.

본 발명의 기술적 효과들은 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other technical effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비동기식 무선 단말 위치추적 방법을 도시하는 블록도이다.
도 2는 비동기식 무선 단말 위치추적 방법을 설명하기 위하여 무선 단말과 앵커노드 각각의 기준 시간에 따라 사건들을 순차적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 비동기식 무선 단말 위치추적 방법에서, 무선 단말의 위치를 추정하는 단계를 설명하는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비동기식 무선 단말 위치추적 시스템을 도시하는 개념도이다.
1 is a block diagram illustrating an asynchronous wireless terminal location tracking method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram sequentially illustrating events according to a reference time of each of a wireless terminal and an anchor node in order to explain an asynchronous wireless terminal location tracking method.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a step of estimating a location of a wireless terminal in the asynchronous wireless terminal location tracking method shown in FIG. 1 .
4 is a conceptual diagram illustrating an asynchronous wireless terminal location tracking system according to an embodiment of the present invention.

본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. While the invention is susceptible to various modifications and variations, specific embodiments thereof are illustrated and illustrated in the drawings and will be described in detail hereinafter. However, it is not intended to limit the invention to the particular form disclosed, but rather the invention includes all modifications, equivalents and substitutions consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.

비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 영역들, 층들 및/또는 단계들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 영역들, 층들 및/또는 단계들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다. Although the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, regions, layers, and/or steps, such elements, regions, layers and/or steps are not limited by these terms. will understand that no

이하 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하 도면 상의 동일한 구성 요소에 대하여는 동일한 참조 부호를 사용하고, 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. With reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail. Hereinafter, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and repeated descriptions of the same components are omitted.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비동기식 무선 단말 위치추적 방법을 도시하는 블록도이고, 도 2는 비동기식 무선 단말 위치추적 방법을 설명하기 위하여 무선 단말과 앵커노드 각각의 기준 시간에 따라 사건들을 순차적으로 도시하는 도면이다.1 is a block diagram illustrating an asynchronous wireless terminal location tracking method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an asynchronous wireless terminal location tracking method. It is a drawing showing sequentially.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 다른 비동기식 무선 단말 위치추적 방법은 무선 단말이 신호를 송출하는 단계(S10), 복수의 앵커노드가 상기 신호를 수신하여, 시각 데이터를 위치추적 서버에 송출하는 단계(S20), 상기 위치추적 서버가 상기 무선 단말과 상기 앵커노드들 사이의 기준 시각 차를 제거한 시간차분 측정치를 산출하는 단계(S30) 및 상기 시간차분 측정치를 이용하여 상기 무선 단말의 위치를 추정하는 단계(S40)를 포함한다.Referring to Figure 1, in an asynchronous wireless terminal location tracking method according to an embodiment of the present invention, the wireless terminal transmits a signal (S10), a plurality of anchor nodes receive the signal, and time data is stored in the location tracking server Transmitting to (S20), the location tracking server calculating a time difference measurement value obtained by removing the reference time difference between the wireless terminal and the anchor nodes (S30) and using the time difference measurement value of the wireless terminal It includes the step of estimating the position (S40).

먼저, 무선 단말이 신호를 송출하는 단계(S10)에서, 무선 단말은 무선 단말 기준 시각에 따른 송출 시각 정보를 포함하는 복수의 신호를 시간 간격을 두고 송출한다. 한 시점의 무선 단말의 기준 시각을 t[0]라고 할 때, 무선 단말이 k번째 신호를 송출하는 송출 시각은 무선 단말 기준 시각으로 tTX[k]이다.First, in the step (S10) of transmitting the signal by the wireless terminal, the wireless terminal transmits a plurality of signals including transmission time information according to the wireless terminal reference time at time intervals. When the reference time of the wireless terminal at one point in time is t[0], the transmission time at which the wireless terminal transmits the k-th signal is t TX [k] as the wireless terminal reference time.

일 실시예에서 무선 단말은 복수의 신호를 일정한 시간 간격으로 송출할 수 있다. 이러한 경우, 무선 단말이 송출하는 k 번째 신호는 무선 단말 기준 시각에 따른 송출 시각 tTX[k] 및 송출 주기 T 정보를 포함할 수 있다.In an embodiment, the wireless terminal may transmit a plurality of signals at regular time intervals. In this case, the k-th signal transmitted by the wireless terminal may include the transmission time t TX [k] and the transmission period T information according to the wireless terminal reference time.

다른 일 실시예에서 무선 단말은 복수의 신호를 비주기적인 시간 간격으로 송출할 수 있다. 이러한 경우, 무선 단말이 송출하는 k 번째 신호는 무선 단말 기준 시각에 따른 송출 시각 tTX[k] 및 이전 신호의 송출 시각 tTX[k-1] 정보를 포함할 수 있다.In another embodiment, the wireless terminal may transmit a plurality of signals at aperiodic time intervals. In this case, the k-th signal transmitted by the wireless terminal may include the transmission time t TX [k] according to the wireless terminal reference time and the transmission time t TX [k-1] of the previous signal.

복수의 앵커노드가 상기 신호를 수신하여, 시각 데이터를 위치추적 서버에 송출하는 단계(S20)에서, 복수의 앵커노드는 상기 신호를 수신하고, 각 앵커노드별 기준 시각에 따른 수신 시각 정보와, 상기 무선 단말이 상기 무선 단말의 기준 시각에 따라 기록한 상기 송출 시각 정보를 포함하는 시각 데이터를 위치추적 서버에 송출한다.In the step (S20) of the plurality of anchor nodes receiving the signal and transmitting the time data to the location tracking server, the plurality of anchor nodes receive the signal, and receive time information according to the reference time for each anchor node; The radio terminal transmits time data including the transmission time information recorded according to the reference time of the radio terminal to the location tracking server.

한 시점에서 a 번째 앵커노드의 기준 시각을 t[0;a]라고 할 때, 무선 단말이 송출한 k번째 신호를 a 번째 앵커노드가 수신하는 수신 시각은 a 번째 앵커노드의 기준 시각으로 tRX[k;a]이다.When the reference time of the a-th anchor node at one point is t[0;a], the reception time at which the a-th anchor node receives the k-th signal transmitted by the wireless terminal is the reference time of the a-th anchor node, t RX It is [k;a].

무선 단말 기준 시각과 a 번째 앵커노드 기준 시각의 차이가 τa라고 할 때, 상기 수신 시각과 상기 송출 시각의 차이는 아래 수식과 같다.When the difference between the wireless terminal reference time and the a-th anchor node reference time is τ a , the difference between the reception time and the transmission time is as follows.

[수식 1][Formula 1]

Figure 112020109235961-pat00001
Figure 112020109235961-pat00001

이 때, δa[k]는 신호를 송출한 때의 무선 단말 위치로부터 a 번째 앵커노드의 위치까지 신호가 이동하는 데 걸리는 전파지연시간 및 측정잡음으로 인한 시간 차이이다.In this case, δ a [k] is the time difference due to the propagation delay time and measurement noise required for the signal to move from the position of the wireless terminal when the signal is transmitted to the position of the a-th anchor node.

[수식 2][Equation 2]

Figure 112020109235961-pat00002
Figure 112020109235961-pat00002

여기서

Figure 112020109235961-pat00003
이고, m[k]는 k번째 신호를 송출할 때 무선 단말의 위치를 나타내는 벡터이고, P a 는 a번째 앵커노드의 위치를 나타내는 벡터이다.
Figure 112020109235961-pat00004
은 벡터의 크기를 나타내는 유클리디안 놈(Euclidean Norm)이다.here
Figure 112020109235961-pat00003
, m [k] is a vector indicating the position of the wireless terminal when transmitting the k-th signal, and P a is a vector indicating the position of the a-th anchor node.
Figure 112020109235961-pat00004
is the Euclidean Norm indicating the size of the vector.

na[k]는 평균이 0이고, 분산이 σa 2인 정규 분포를 갖는 측정 잡음이다.n a [k] is the measurement noise with a normal distribution with mean 0 and variance σ a 2 .

이 때, 무선 단말과 각 앵커노드들의 기준 시각의 차이 τa는 시각 동기화의 부재로 인하여 발생하는 것으로, 무선 단말의 위치 결정을 위해서 제거되어야 한다.At this time, the difference τ a between the reference times of the wireless terminal and each anchor node is generated due to the absence of time synchronization, and must be removed for positioning of the wireless terminal.

각각의 앵커노드들은 무선 단말 기준 시각에 따른 송출 시각 및 앵커노드 기준 시각에 따른 수신 시각을 포함하는 시각 데이터를 위치 추적 서버에 송출한다. 이 때, 시각 데이터들은 무선 단말이 신호를 송출하는 주기 T 또는 이전 신호의 송출 시각 정보를 더 포함할 수 있다.Each anchor node transmits time data including a transmission time according to the radio terminal reference time and a reception time according to the anchor node reference time to the location tracking server. In this case, the time data may further include transmission time information of a signal transmission period T or a previous signal transmission period by the wireless terminal.

위치추적 서버가 상기 무선 단말과 상기 앵커노드들 사이의 기준 시각 차를 제거한 시간차분 측정치를 산출하는 단계(S30)에서, 위치추적 서버는 k 번째 신호와 k-1 번째 신호의 수신 시각의 차에서 송출 시각의 차를 감산하여, 무선 단말과 앵커노드 사이의 기준 시각의 차이 τa를 제거한 시간차분 측정치를 산출한다.In the step (S30) of the location tracking server calculating the time difference measurement value obtained by removing the reference time difference between the wireless terminal and the anchor nodes, the location tracking server in the difference between the reception times of the k th signal and the k-1 th signal A time difference measurement value obtained by subtracting the difference between the transmission times and the difference τ a between the reference times between the radio terminal and the anchor node is calculated.

[수식 3][Equation 3]

Figure 112020109235961-pat00005
Figure 112020109235961-pat00005

a 번째 앵커노드가 k번째 신호를 수신한 수신 시각 tRX[k;a]와 k-1번째 신호를 수신한 수신 시각 tRX[k-1;a]의 차를 무선 단말이 k번째 신호를 송출한 송출 시각 tTX[k]와 k-1번째 신호를 송출한 송출 시각 tTX[k-1]을 이용하여 나타낼 수 있다.The wireless terminal calculates the difference between the reception time t RX [k;a] when the a-th anchor node receives the k-th signal and the reception time t RX [k-1;a] when the k-1 signal is received. It can be expressed using the transmitted transmission time t TX [k] and the transmitted transmission time t TX [k-1] of the k-1th signal.

이 때, 수신 시각 tRX[k;a] 및 tRX[k-1;a], 송출시각 tTX[k] 및 tTX[k-1]는 측정 가능한 값이므로, 측정 가능한 값들을 좌항으로 정리하여 아래와 같은 시간차분 측정치를 산출할 수 있다.At this time, since the reception times t RX [k;a] and t RX [k-1;a] and the transmission times t TX [k] and t TX [k-1] are measurable values, the measurable values are In summary, the following time difference measurement can be calculated.

[수식 4][Equation 4]

Figure 112020109235961-pat00006
Figure 112020109235961-pat00006

즉, 시간차분 측정치 za[k;k-1]은 k번째 신호와 k-1번째 신호의 수신 시각의 차(

Figure 112020109235961-pat00007
)에서 송출 시각의 차(
Figure 112020109235961-pat00008
)를 감산하여, 측정 불가능한 값인 무선 단말과 a 번째 앵커노드 사이의 기준 시각의 차이 τa를 제거한 값이다.That is, the measured time difference z a [k;k-1] is the difference (
Figure 112020109235961-pat00007
) to the difference of the transmission time (
Figure 112020109235961-pat00008
.

총 A개의 앵커노드에 대한 시간차분 측정치는 아래와 같다.The time difference measurement for a total of A anchor nodes is as follows.

[수식 5][Equation 5]

Figure 112020109235961-pat00009
Figure 112020109235961-pat00009

이를 다시 정리하면,To rearrange this,

[수식 6][Equation 6]

Figure 112020109235961-pat00010
Figure 112020109235961-pat00010

이 때,

Figure 112020109235961-pat00011
이고, 즉 모든 성분의 평균이 0이고, 공분산이
Figure 112020109235961-pat00012
인 잡음 벡터다.At this time,
Figure 112020109235961-pat00011
, that is, the mean of all components is 0, and the covariance is
Figure 112020109235961-pat00012
is a noise vector.

상기 시간차분 측정치를 이용하여 상기 무선 단말의 위치를 추정하는 단계(S40)는 상기 위치추적 서버가 상기 시간차분 측정치로부터 상기 무선 단말이 k 번째 신호를 송출한 시점의 위치 m[k]를 추정하는 단계이다.The step of estimating the location of the wireless terminal using the time difference measurement (S40) is to estimate the location m [k] of the time point when the wireless terminal transmits the k-th signal from the time difference measurement value by the location tracking server is a step

무선 단말이 k 번째 신호를 송출한 시점의 위치 m[k]는 최소 자승법 또는 베이지안 필터(Bayesian filter) 기반의 재귀 추정(Recursive estimation) 기법을 이용하여 추정될 수 있다.The position m [k] at the time point at which the wireless terminal transmits the k-th signal may be estimated using a least-squares method or a recursive estimation method based on a Bayesian filter.

이하, 도 3의 설명에서 시간차분 측정치를 이용하여 무선 단말의 위치를 추정하는 일 실시예를 설명한다.Hereinafter, an embodiment of estimating the location of the wireless terminal using the time difference measurement in the description of FIG. 3 will be described.

도 3은 도 1에 도시된 비동기식 무선 단말 위치추적 방법에서, 무선 단말의 위치를 추정하는 단계를 설명하는 블록도이다.FIG. 3 is a block diagram illustrating a step of estimating a location of a wireless terminal in the asynchronous wireless terminal location tracking method shown in FIG. 1 .

도 3을 참조하면, 무선 단말의 위치를 추정하는 단계(S40)는 무선 단말의 초기 위치 추정값을 도출하는 단계(S41), 초기 위치 추정값으로부터 단말의 위치 예측값을 도출하는 단계(S43) 및 시간차분 측정치와 위치 예측값으로부터 최종 위치 추정값을 도출하는 단계(S45)를 포함한다.Referring to FIG. 3 , the step of estimating the location of the wireless terminal ( S40 ) includes the step of deriving an initial position estimate of the wireless terminal ( S41 ), the step of deriving the predicted position of the terminal from the initial location estimate ( S43 ) and the time difference and deriving a final position estimate from the measured value and the position predicted value (S45).

먼저, 무선 단말의 초기 위치 추정값을 도출하는 단계(S41)에서, 무선 단말의 초기 위치 추정값

Figure 112020109235961-pat00013
와 초기 위치 추정값의 분산 C[0]를 도출한다. 이 때, 초기 위치 추정값은 복수의 후보 해를 가질 수 있다.First, in the step of deriving the initial position estimate of the radio terminal (S41), the initial position estimate of the radio terminal
Figure 112020109235961-pat00013
and the variance C [0] of the initial position estimate are derived. In this case, the initial position estimate may have a plurality of candidate solutions.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 데이터베이스 기반 패턴매칭 기법을 이용하여 무선 단말의 초기 위치 추정값을 도출할 수 있다. 데이터베이스 기반 패턴매칭 기법은 Wi-Fi 핑거프린팅 기법, 영상 이미지 입력 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention, an initial position estimate value of a wireless terminal may be derived using a database-based pattern matching technique. The database-based pattern matching technique may be a Wi-Fi fingerprinting technique, video image input, or the like, but is not limited thereto.

이러한 패턴매칭 기법은 위치 추정을 요구하는 지역의 데이터베이스가 구축되어 있을 것을 요구하며, Wi-Fi 신호를 이용할 경우, 신호 측정 속도가 느려 지속적인 무선 단말의 위치 추적에 사용하기 어려우나, 무선 단말의 초기 위치 추정값을 도출하는 데 사용될 수 있다.This pattern matching technique requires that a database of regions requiring location estimation be established, and when using a Wi-Fi signal, it is difficult to use it for continuous location tracking of a wireless terminal because the signal measurement speed is slow, but the initial location of the wireless terminal It can be used to derive an estimate.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 무선 단말의 초기 위치 추정값을 도출하기 위하여 무선 단말 주변의 랜드마크 위치를 이용할 수 있다. 상기 랜드마크 위치는 상기 무선 단말이 상기 랜드마크 주변을 이동할 때 무선 네트워크 등을 이용하여 자동으로 인식되거나, 무선 단말의 사용자에 의하여 직접 입력될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, in order to derive an initial position estimate of the wireless terminal, it is possible to use the location of a landmark around the wireless terminal. The landmark location may be automatically recognized using a wireless network or the like when the wireless terminal moves around the landmark, or may be directly input by a user of the wireless terminal.

초기 위치 추정값으로부터 단말의 위치 예측값을 도출하는 단계(S43)는 위치 변이 모델(Transition model 또는 Dynamic model)을 바탕으로 k 번째 신호를 송출하는 때의 무선 단말 위치를 예측하는 단계이다.The step of deriving the location prediction value of the terminal from the initial location estimation value ( S43 ) is a step of predicting the location of the wireless terminal when the k-th signal is transmitted based on the location variation model (transition model or dynamic model).

본 발명의 일 실시예에 따르면, 위치 변이 모델은 랜덤 워크(Random Walk) 모델일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 적용되는 응용 분야별로 변경 가능하다. 본 명세서에서는 이해를 돕기 위하여 위치 변이 모델로 랜덤 워크 모델을 이용하여 발명을 설명하나, 다른 위치 변이 모델이 적용되더라도, 본 발명의 기술적 사상 안에 포함되는 것이 자명하다.According to an embodiment of the present invention, the location variation model may be a random walk model, but is not limited thereto, and may be changed for each application field to which the present invention is applied. In this specification, although the invention is described using a random walk model as a location variation model to help understanding, it is obvious that other location variation models are applied, but are included in the technical spirit of the present invention.

랜덤 워크 모델을 이용한 위치 예측값은 다음과 같다.The position prediction values using the random walk model are as follows.

[수식 7][Equation 7]

Figure 112020109235961-pat00014
Figure 112020109235961-pat00014

Figure 112020109235961-pat00015
Figure 112020109235961-pat00015

이 때,

Figure 112020109235961-pat00016
이고,
Figure 112020109235961-pat00017
이다.At this time,
Figure 112020109235961-pat00016
ego,
Figure 112020109235961-pat00017
am.

상기 시간차분 측정치와 위치 예측값으로부터 최종 위치 추정값을 도출하는 단계(S45)는, 상기 위치 예측값과 실제 측정으로부터 얻어지는 시간차분 측정치를 이용하여 무선 단말이 k 번째 신호를 송출하는 때 무선 단말의 위치 m[k]를 최종적으로 추정한다.The step (S45) of deriving a final position estimate value from the time difference measurement value and the position prediction value includes the position m [ k] is finally estimated.

무선 단말이 k 번째 신호를 송출한 위치 m[k]는 최소 자승법 또는 베이지안 필터(Bayesian filter) 기반의 재귀 추정(Recursive estimation) 기법을 이용하여 추정될 수 있다.The position m [k] at which the wireless terminal transmits the k-th signal may be estimated using a least-squares method or a recursive estimation method based on a Bayesian filter.

상기 베이지안 필터는 칼만 필터 또는 파티클 필터일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 베이지안 필터는 확장 칼만 필터일 수 있다.The Bayesian filter may be a Kalman filter or a particle filter, but is not limited thereto. In an embodiment of the present invention, the Bayesian filter may be an extended Kalman filter.

본 명세서에서는 이해를 돕기 위하여 확장 칼만 필터를 이용하여 본 발명의 일 실시예를 설명하나, 공지의 다른 재귀 추정 기법 또는 최소 자승법을 이용하는 경우에도 본 발명의 기술적 사상에 포함됨이 자명하다.In this specification, an exemplary embodiment of the present invention is described using an extended Kalman filter for better understanding. However, it is apparent that other known recursive estimation techniques or least squares methods are also included in the technical spirit of the present invention.

확장 칼만 필터를 이용한 최종 위치 추정값은 아래와 같다.The final position estimate using the extended Kalman filter is as follows.

[수식 8][Equation 8]

Figure 112020109235961-pat00018
Figure 112020109235961-pat00019
Figure 112020109235961-pat00018
Figure 112020109235961-pat00019

Figure 112020109235961-pat00020
Figure 112020109235961-pat00020

이 때, 최종 위치 추정값의 분산은

Figure 112020109235961-pat00021
이고, At this time, the variance of the final position estimate is
Figure 112020109235961-pat00021
ego,

Figure 112020109235961-pat00022
인 단위 행렬이다.
Figure 112020109235961-pat00022
is the identity matrix.

상술한 바와 같이, 무선 단말의 초기 위치 추정값

Figure 112020109235961-pat00023
가 복수의 후보 해를 가질 경우, 확장 칼만 필터를 이용하여, 위치 추정값의 분산이 임계값 이상일 경우, 후보 해에 대한 추정은 중단하여, 초기 위치 추정값의 해를 좁힐 수 있다.As described above, the initial position estimate of the wireless terminal
Figure 112020109235961-pat00023
If has a plurality of candidate solutions, using the extended Kalman filter, when the variance of the position estimate is equal to or greater than a threshold value, the estimation of the candidate solution may be stopped to narrow the solution of the initial position estimate.

본 명세서에서는 2차원 공간의 위치 추정을 전제로 설명하였으나, 3차원 공간으로 확장 가능하다.In the present specification, it has been described on the premise of estimating a position in a two-dimensional space, but it can be extended to a three-dimensional space.

최종 위치 추정값이 복수의 후보 해를 갖는 경우, 전자지도 정보 등을 추가적으로 이용하여 최종 선택하거나, 각 후보 해에 가중치를 부여하여 후보 해의 가중치 합으로부터 최종 위치 추정값을 도출할 수 있다.When the final position estimation value has a plurality of candidate solutions, the final position estimation value may be derived from the sum of the weights of the candidate solutions by adding a final selection using electronic map information or the like, or by assigning a weight to each candidate solution.

도 1 내지 도 3에 도시된 본 발명의 다양한 실시예에 따른 비동기식 무선 단말 위치추적 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성할 수 있고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 컴퓨팅 장치에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.The asynchronous wireless terminal location tracking method according to various embodiments of the present invention shown in FIGS. 1 to 3 can be written as a program that can be executed on a computer, and a computer-readable recording medium is used to operate the program. It can be implemented in the device. The computer-readable recording medium includes a storage medium such as a magnetic storage medium (eg, a ROM, a floppy disk, a hard disk, etc.) and an optically readable medium (eg, a CD-ROM, a DVD, etc.).

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비동기식 무선 단말 위치추적 시스템을 도시하는 개념도이다.4 is a conceptual diagram illustrating an asynchronous wireless terminal location tracking system according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 비동기식 무선 단말 위치추적 시스템은 무선 단말(10)이 송출하는 신호를 수신하는 복수의 앵커노드(21, 22, 23, 24) 및 위치추적 서버(30)를 포함한다.4, the asynchronous wireless terminal location tracking system according to an embodiment of the present invention is a plurality of anchor nodes 21, 22, 23, 24 for receiving a signal transmitted by the wireless terminal 10, and a location tracking server (30).

무선 단말(10)은 무선 단말 기준 시각에 따른 송출 시각 정보를 포함하는 복수의 신호를 시간 간격을 두고 송출한다.The wireless terminal 10 transmits a plurality of signals including transmission time information according to the wireless terminal reference time at time intervals.

복수의 앵커노드(21, 22, 23, 24)는 상기 무선 단말(10)이 송출하는 복수의 신호를 수신하고, 각각의 신호가 수신된 때 각 앵커노드의 기준 시각에 따라 수신 시각 정보를 기록하여, 상기 송출 시각 정보와 상기 수신 시각 정보를 포함하는 시각 데이터를 작성한다. 복수의 앵커노드(21, 22, 23, 24)는 각각 시각 데이터를 상기 위치추적 서버(30)로 송출한다.A plurality of anchor nodes (21, 22, 23, 24) receive a plurality of signals transmitted by the radio terminal 10, and when each signal is received, record reception time information according to the reference time of each anchor node Thus, time data including the transmission time information and the reception time information are created. A plurality of anchor nodes (21, 22, 23, 24) each transmits the time data to the location tracking server (30).

위치추적 서버(30)는 복수의 신호 중 k 번째 신호와 k-1 번째 신호의 수신 시각 차에서 송출 시각 차를 감산한 시간차분 측정치를 산출하고, 상기 시간차분 측정치를 이용하여 상기 무선 단말(10)이 k 번째 신호를 송출한 위치를 추정한다.The location tracking server 30 calculates a time difference measurement value obtained by subtracting a transmission time difference from a reception time difference of a k-th signal and a k-1 th signal among a plurality of signals, and using the time difference measurement value, the wireless terminal 10 ) to estimate the location where the k-th signal is transmitted.

k-1 번째 신호를 송출할 때 무선 단말(10)은 각 앵커노드(21, 22, 23, 24)와 da1[k-1], da2[k-1], da3[k-1] 및 da4[k-1]의 거리를 갖는다. 이 때 무선 단말(10) 기준 시각에 따른 송출 시각은 tTX[k-1]이다. 송출된 신호는 각각의 앵커노드(20)에 수신되며, 각각의 앵커노드 기준 시각에 따른 수신 시각은 tRX[k-1;a]이다. 즉, 첫번째 앵커노드(21)의 k-1 번째 신호의 수신 시각은 tRX[k-1;1]로 표시할 수 있다.When transmitting the k-1th signal, the wireless terminal 10 communicates with each anchor node 21, 22, 23, 24 and d a1 [k-1], d a2 [k-1], d a3 [k-1]. ] and d a4 [k-1]. At this time, the transmission time according to the reference time of the wireless terminal 10 is t TX [k-1]. The transmitted signal is received by each anchor node 20, and the reception time according to each anchor node reference time is t RX [k-1;a]. That is, the reception time of the k-1 th signal of the first anchor node 21 may be expressed as t RX [k-1;1].

이 때,

Figure 112020109235961-pat00024
이고,
Figure 112020109235961-pat00025
은 무선 단말 기준 시각과 첫번째 앵커노드 기준 시각의 차이이다.At this time,
Figure 112020109235961-pat00024
ego,
Figure 112020109235961-pat00025
is the difference between the wireless terminal reference time and the first anchor node reference time.

마찬가지로, k 번째 신호를 송출할 때 무선 단말(10')은 각 앵커노드(21, 22, 23, 24)와 da1[k], da2[k], da3[k] 및 da4[k]의 거리를 갖는다. 이 때 무선 단말(10') 기준 시각에 따른 송출 시각은 tTX[k]이다. 송출된 신호는 각각의 앵커노드(20)에 수신되며, 각각의 앵커노드 기준 시각에 따른 수신 시각은 tRX[k;a]이다. 즉, 첫번째 앵커노드(21)의 k 번째 신호의 수신 시각은 tRX[k;1]로 표시할 수 있다. 이 때,

Figure 112020109235961-pat00026
이다.Similarly, when transmitting the k-th signal, the wireless terminal 10' is connected to each anchor node 21, 22, 23, 24 and d a1 [k], d a2 [k], d a3 [k] and d a4 [ k]. At this time, the transmission time according to the reference time of the wireless terminal 10' is t TX [k]. The transmitted signal is received by each anchor node 20, and the reception time according to the reference time of each anchor node is t RX [k; a]. That is, the reception time of the k-th signal of the first anchor node 21 may be expressed as t RX [k;1]. At this time,
Figure 112020109235961-pat00026
am.

위치추적 서버는 k 번째 신호와 k-1 번째 신호의 수신 시각의 차(

Figure 112020109235961-pat00027
)에서 송출 시각의 차(
Figure 112020109235961-pat00028
)를 감산하여 시간차분 측정치 za1[k;k-1]을 산출한다. The location tracking server is the difference between the reception time of the k th signal and the k-1 th signal (
Figure 112020109235961-pat00027
) to the difference of the transmission time (
Figure 112020109235961-pat00028
) to calculate the time difference measurement z a1 [k;k-1].

이 때, 첫번째 앵커노드(21)와 무선 단말(10)의 시간차분 측정치는

Figure 112020109235961-pat00029
이다. 상술한 바와 같이 시간차분 측정치에서, 무선 단말(10)의 기준 시각과 첫번째 앵커노드(21)의 기준 시각이 동기화되지 않아 발생하는 항인
Figure 112020109235961-pat00030
는 제거된다.At this time, the time difference measurement between the first anchor node 21 and the wireless terminal 10 is
Figure 112020109235961-pat00029
am. As described above, in the time difference measurement, the reference time of the wireless terminal 10 and the reference time of the first anchor node 21 are not synchronized.
Figure 112020109235961-pat00030
is removed

복수의 앵커노드(21, 22, 23, 24)로부터 얻은 시간차분 측정치는 다음과 같다.The time difference measurements obtained from the plurality of anchor nodes 21, 22, 23 and 24 are as follows.

Figure 112020109235961-pat00031
Figure 112020109235961-pat00031

이를 다시 정리하면, 아래 식과 같다.To rearrange this, the formula is as follows.

Figure 112020109235961-pat00032
Figure 112020109235961-pat00032

위치 추적 서버(30)는 Wi-Fi 신호 또는 영상 이미지 등을 이용한 데이터베이스 기반 패턴매칭 기법을 이용하여 무선 단말(10)의 초기 위치 추정값을 도출할 수 있다. 또는, 무선 단말(10)의 주변 랜드마크 위치를 이용하거나, 사용자에 의하여 직접 입력될 수 있다.The location tracking server 30 may derive an initial location estimate of the wireless terminal 10 by using a database-based pattern matching technique using a Wi-Fi signal or a video image. Alternatively, the location of a nearby landmark of the wireless terminal 10 may be used or may be directly input by the user.

위치 추적 서버(30)는 상기 초기 위치 추정값으로부터, 위치 변이 모델을 바탕으로 k 번째 신호를 송출하는 때의 무선 단말 위치를 예측하고, 상기 위치 예측값과 측정된 상기 시간차분 측정치를 비교하여, 최종 위치 추정값을 도출할 수 있다. 이 때, 베이지안 필터 기반의 재귀 추정 기법을 이용하여 최종 위치 추정값을 도출할 수 있으며, 최종 위치 추정값이 복수의 후보 해를 가질 때, 전자 지도 정보 등을 추가적으로 이용하여 최종 선택하거나, 각 후보 해에 가중치를 부여하여 후보 해의 가중치 합으로부터 최종 위치 추정값을 도출할 수 있다.The position tracking server 30 predicts the position of the wireless terminal when transmitting the k-th signal based on the position displacement model from the initial position estimate value, and compares the position estimate value with the measured time difference measurement, and the final position estimates can be derived. In this case, the final position estimate can be derived using a Bayesian filter-based recursive estimation technique, and when the final position estimate has a plurality of candidate solutions, it is finally selected using electronic map information, etc. By weighting, the final position estimate can be derived from the weighted sum of the candidate solutions.

무선 단말(10)은 필요에 따라, 위치 추적 서버(10)로부터 최종 위치 추정값을 수신하여 사용자에게 제공할 수 있다.The wireless terminal 10 may receive the final location estimate from the location tracking server 10 and provide it to the user, if necessary.

본 실시예에서는 4개의 앵커노드(21, 22, 23, 24)를 이용하였으나, 2차원 평면 상에서 위치를 추정하기 위한 앵커노드의 수는 최소 2개 이다. 3차원 공간 상에서 무선 단말(10)의 위치를 추정하기 위하여 최소 3개의 앵커노드(20)가 필요하다. 앵커노드(20)의 수가 많아질수록 위치 추정의 정확도 및 정밀도가 증가할 수 있다.In this embodiment, four anchor nodes (21, 22, 23, 24) are used, but the number of anchor nodes for estimating the position on a two-dimensional plane is at least two. At least three anchor nodes 20 are required to estimate the position of the wireless terminal 10 in a three-dimensional space. As the number of anchor nodes 20 increases, the accuracy and precision of position estimation may increase.

상기에서는 본 발명에 따른 실시예들을 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속한다.In the above, the configuration and features of the present invention have been described based on the embodiments according to the present invention, but the present invention is not limited thereto. Various changes or modifications can be made by those skilled in the art to which the present invention pertains within the spirit and scope of the present invention, and therefore such changes or modifications fall within the scope of the appended claims.

10 : 무선 단말 21, 22, 23, 24 : 복수의 앵커 노드들
30 : 위치 추적 서버
10: wireless terminal 21, 22, 23, 24: a plurality of anchor nodes
30: location tracking server

Claims (13)

무선 단말이 무선 단말 기준 시각에 따른 송출 시각 정보를 포함하는 복수의 신호를 시간 간격을 두고 송출하는 단계;
복수의 앵커노드가 복수의 상기 신호를 수신하고, 상기 송출 시각 정보와 각 앵커노드 기준 시각에 따른 수신 시각 정보를 포함하는 시각 데이터를 위치추적 서버에 송출하는 단계;
상기 위치추적 서버가 k번째 신호와 k-1번째 신호의 상기 수신 시각의 차에서 상기 송출 시각의 차를 감산하여 상기 무선 단말과 상기 앵커노드들 사이의 기준 시각 차를 제거한 시간차분 측정치를 산출하는 단계; 및
상기 위치추적 서버가 상기 시간차분 측정치를 이용하여 상기 무선 단말의 위치를 추정하는 단계를 포함하는 비동기식 무선 단말 위치추적 방법.
transmitting, by a wireless terminal, a plurality of signals including transmission time information according to a wireless terminal reference time at time intervals;
receiving, by a plurality of anchor nodes, a plurality of the signals, and transmitting time data including the transmission time information and reception time information according to each anchor node reference time to a location tracking server;
The location tracking server subtracts the difference of the transmission time from the difference between the reception times of the k-th signal and the k-1 th signal to calculate a time difference measurement value obtained by removing the reference time difference between the wireless terminal and the anchor nodes step; and
and estimating, by the location server, the location of the wireless terminal using the time difference measurement.
제1 항에 있어서,
상기 무선 단말은 상기 신호를 일정한 시간 간격으로 송출하고,
상기 신호는 송출 주기 정보를 더 포함하는 비동기식 무선 단말 위치추적 방법.
According to claim 1,
The wireless terminal transmits the signal at regular time intervals,
The signal is an asynchronous wireless terminal location tracking method further comprising transmission period information.
제1항에 있어서,
상기 무선 단말은 상기 신호를 비주기적인 시간 간격으로 송출하고,
상기 신호는 이전 신호의 송출 시각 정보를 더 포함하는 비동기식 무선 단말 위치추적 방법.
According to claim 1,
The wireless terminal transmits the signal at aperiodic time intervals,
The signal further includes transmission time information of a previous signal.
제1항에 있어서,
상기 위치추적 서버가 상기 시간차분 측정치를 이용하여 상기 무선 단말의 위치를 추정하는 단계는,
상기 무선 단말의 초기 위치 추정값을 도출하는 단계;
상기 초기 위치 추정값으로부터 k번째 신호를 송출한 때의 상기 무선 단말의 위치 예측값을 도출하는 단계; 및
상기 시간차분 측정치와 상기 위치 예측값으로부터 상기 k번째 신호를 송출한 시각의 상기 무선 단말의 최종 위치 추정값을 도출하는 단계를 포함하는 비동기식 무선 단말 위치추적 방법.
The method of claim 1,
The step of the location tracking server estimating the location of the wireless terminal using the time difference measurement,
deriving an initial position estimate of the wireless terminal;
deriving a position prediction value of the wireless terminal when a k-th signal is transmitted from the initial position estimate value; and
and deriving a final position estimate of the radio terminal at the time when the k-th signal is transmitted from the time difference measurement value and the position prediction value.
제4항에 있어서,
상기 무선 단말의 상기 초기 위치 추정값을 도출하는 단계는,
데이터베이스 기반 패턴매칭 기법을 이용하여 상기 초기 위치 추정값을 도출하는 비동기식 무선 단말 위치추적 방법.
5. The method of claim 4,
The step of deriving the initial position estimate of the wireless terminal comprises:
An asynchronous wireless terminal location tracking method for deriving the initial location estimate using a database-based pattern matching technique.
제4항에 있어서,
상기 무선 단말의 상기 초기 위치 추정값을 도출하는 단계는,
상기 무선 단말의 주변 랜드마크 위치를 이용하여 상기 초기 위치 추정값을 도출하는 비동기식 무선 단말 위치추적 방법.
5. The method of claim 4,
The step of deriving the initial position estimate of the wireless terminal comprises:
An asynchronous wireless terminal location tracking method for deriving the initial location estimate using the location of a nearby landmark of the wireless terminal.
제4항에 있어서,
상기 최종 위치 추정값을 도출하는 단계는,
베이지안 필터 기반의 재귀 추정 기법을 이용하여 최종 위치 추정값을 추정하는 비동기식 무선 단말 위치추적 방법.
5. The method of claim 4,
The step of deriving the final position estimate is,
An asynchronous wireless terminal location tracking method for estimating a final location estimate using a Bayesian filter-based recursive estimation technique.
제4항에 있어서,
상기 최종 위치 추정값을 도출하는 단계는,
칼만 필터를 이용하여 상기 위치 예측값을 보정하는 비동기식 무선 단말 위치추적 방법.
5. The method of claim 4,
The step of deriving the final position estimate is,
An asynchronous wireless terminal location tracking method for correcting the location prediction value using a Kalman filter.
제8항에 있어서,
상기 최종 위치 추정값을 도출하는 단계는,
복수의 후보 해를 갖는 경우, 각각의 후보 해에 가중치를 부여하여, 후보 해의 가중치 합으로부터 최종 위치 추정값을 도출하는 비동기식 무선 단말 위치추적 방법.
9. The method of claim 8,
The step of deriving the final position estimate is,
An asynchronous wireless terminal positioning method for deriving a final position estimate from the weighted sum of the candidate solutions by weighting each candidate solution when there are a plurality of candidate solutions.
무선 단말이 시간 간격을 두고 송출하는 복수의 신호를 수신하고, 각 앵커노드 내부 기준 시각에 따른 수신 시각 정보와 상기 무선 단말의 내부 기준 시각에 따른 송출 시각 정보를 포함하는 시각 데이터를 위치추적 서버로 송출하는 복수의 앵커노드; 및
k 번째 신호와 k-1 번째 신호의 상기 수신 시각 차에서 상기 송출 시각 차를 감산하여 시간차분 측정치를 산출하고, 상기 시간차분 측정치를 이용하여 상기 무선 단말의 위치를 추정하는 위치추적 서버를 포함하는 비동기식 무선 단말 위치 추적 시스템.
The wireless terminal receives a plurality of signals transmitted at intervals of time, and time data including reception time information according to the internal reference time of each anchor node and transmission time information according to the internal reference time of the wireless terminal is transmitted to the location tracking server a plurality of anchor nodes for transmitting; and
A location tracking server for calculating a time difference measurement value by subtracting the transmission time difference from the reception time difference of the k-th signal and the k-1 th signal, and estimating the location of the wireless terminal using the time difference measurement value Asynchronous wireless terminal positioning system.
제10항에 있어서,
상기 위치추적 서버는 상기 무선 단말의 초기 위치 추정값을 도출하고, 상기 초기 위치 추정값으로부터 k 번째 신호를 송출한 시각의 상기 무선 단말의 위치 예측값을 도출하고, 상기 시간차분 측정치와 상기 위치 예측값으로부터 k 번째 신호를 송출한 시각의 상기 무선 단말의 최종 위치 추정값을 도출하는 비동기식 무선 단말 위치 추적 시스템.
11. The method of claim 10,
The location tracking server derives the initial location estimate of the wireless terminal, derives the location estimate of the wireless terminal at the time when the k-th signal is transmitted from the initial location estimate, and the k-th from the time difference measurement and the location estimate An asynchronous radio terminal positioning system for deriving a final estimate of the position of the radio terminal at the time of signal transmission.
제11항에 있어서,
상기 최종 위치 추정값은 상기 위치 예측값을 상기 시간차분 측정치를 이용하여 칼만 필터로 보정한 값인 비동기식 무선 단말 위치 추적 시스템.
12. The method of claim 11,
The final position estimate value is a value obtained by correcting the position estimate value with a Kalman filter using the time difference measurement value.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 비동기식 무선 단말의 위치추적 방법을 실행하기 위하여 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 기록된 프로그램.[10] A program recorded in a computer-readable storage medium for executing the method for locating an asynchronous wireless terminal according to any one of claims 1 to 9.
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