KR20070061111A - Apparatus and method of recognition of position to minimize the consumption of electric power in the sensor networking environment - Google Patents
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Abstract
Description
도 1 은 본 발명에 따른 센서망 환경에서의 위치인식 장치의 구조를 나타낸 도면1 is a view showing the structure of the position recognition device in the sensor network environment according to the present invention
도 2 는 본 발명에 따른 센서망 환경에서의 위치인식 방법을 나타낸 흐름도2 is a flow chart illustrating a location recognition method in a sensor network environment according to the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 리시버 20 : 비컨10: receiver 20: beacon
본 발명은 유비쿼터스 컴퓨팅에 관한 것으로, 특히 센서망 환경에서의 전력소모 최소화를 위한 위치인식 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to ubiquitous computing, and more particularly, to a location recognition device and method for minimizing power consumption in a sensor network environment.
최근 들어서 유비쿼터스(Ubiquitous) 컴퓨팅에 관한 연구가 각광을 받고 있다. 유비쿼터스 컴퓨팅은 주변 공간의 상황을 인식할 수 있고, 인식한 상황을 바탕으로 적절한 시기에 필요한 정보를 올바른 사용자나 사용자 장치에게 제공해주는 지능적인 환경을 제공한다. Recently, research on ubiquitous computing has been in the spotlight. Ubiquitous computing can recognize the situation of the surrounding space and provide an intelligent environment that provides the right user or user device with the necessary information at the right time based on the recognized situation.
이는 주변 사물과 환경에 통신장치가 탑재된 초소형의 지능화된 임베디드(Embedded) 컴퓨터가 내재되어 상호 네트워크를 구성함으로써 가능해진다. 따라서 사용자들이 물리적으로 떨어져 있더라도, 원하는 장소나 시간에 따른 사물 및 주변 환경의 변화를 인식하거나 추적하여 상황 인식적이고 특화된 정보 서비스를 제공받을 수 있음을 의미한다. This is made possible by the incorporation of a tiny, intelligent, embedded computer with a communication device in the surrounding objects and environment to form a mutual network. Therefore, even if users are physically separated from each other, it means that the user can receive a context-aware and specialized information service by recognizing or tracking the change of objects and the surrounding environment according to a desired place or time.
이처럼 지능화된 사물이나 환경이 사용자가 처한 상황에 따라 적절한 서비스를 제공하기 위해서는 사용자 혹은 사용자 장치의 물리적인 위치와 조건 및 그 변화하는 정도 역시 인식할 수 있어야 한다. 따라서 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서 제공하게 될 상황 인식 서비스를 위해서는 사용자의 위치 정보가 매우 중요한 필수 요소가 될 것이다. In order for an intelligent object or environment to provide an appropriate service according to a user's situation, the physical location and condition of the user or user device and the degree of change thereof must also be recognized. Therefore, the user's location information will be a very important element for the context-aware service that will be provided in the ubiquitous computing environment.
사용자의 위치정보를 획득할 수 있는 대표적인 시스템으로는 GPS(Global Positioning System)와 이동통신망을 이용한 위치 측정 시스템을 들 수 있다. 특히 GPS의 경우는 이동통신망을 이용하는 위치 측정 시스템에 비하여 보다 정밀한 위치 측정이 가능하고 지구상의 모든 장소에서 사용이 가능하다는 장점으로 인하여 널리 사용되고 있다. Representative systems for acquiring the user's location information include a GPS (Global Positioning System) and a location measurement system using a mobile communication network. In particular, GPS has been widely used due to the advantages of more accurate position measurement and use in all the places of the earth than the position measurement system using a mobile communication network.
그러나, LoS(Line of Sight)를 요구하는 GPS의 특성상 실내에서는 사용이 곤란하며, 수십 cm 이하의 오차 범위를 요하는 정밀한 위치 측정은 어렵다는 단점이 있다. 또한, 임베디드 컴퓨터가 주변 환경과 사물에 내재되어 사용되는 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서는 장치의 가격이 매우 중요한 요소이므로 비교적 가격이 고가인 GPS는 적합하지 않다고 할 수 있다. 한편, 실내의 경우처럼 범위가 한정된 특정 지 역에 있어서는 위도와 경도 등으로 표현되는 절대적인 위치정보 보다는 기준 위치에서 어느 정도의 거리에 놓여 있는가 하는 상대적인 위치정보가 더욱 유용할 것이다. However, due to the characteristics of the GPS requiring a line of sight (ROS), it is difficult to use indoors, and precise position measurement requiring an error range of several tens of cm or less has a disadvantage. In addition, in the ubiquitous computing environment where embedded computers are used in the surrounding environment and things, the price of the device is a very important factor, so the relatively expensive GPS is not suitable. On the other hand, in a particular region where the range is limited as in the case of indoors, relative position information such as how far from the reference position may be more useful than absolute position information expressed by latitude and longitude.
이상과 같은 관점에서 실외에서 널리 사용되는 GPS를 대치할 수 있는 새로운 위치 측정 시스템에 대한 필요성이 대두되고 있으며, 이에 따라 사용자의 장치 혹은 센서노드 등에 장착되어 상대적인 위치를 파악할 수 있는 저가의 위치 측정 시스템에 대한 발명이 활발하게 진행되고 있다.In view of the above, there is a need for a new positioning system that can replace the GPS which is widely used outdoors, and thus, a low-cost positioning system that can be installed in a user's device or a sensor node to determine a relative position. The invention about is actively progressing.
따라서, 본 발명은 실내에서 사용이 가능하며, 정밀한 위치 측정이 가능한 저가의 위치인식 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an inexpensive position recognition device and method that can be used indoors and that enables precise position measurement.
본 발명의 다른 목적은 무선 센서 네트워크에서 주기적으로 발생하는 RF와 초음파를 최소화하여 불필요한 전력소모를 줄여 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 위치인식 장치 및 방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for recognizing a location which can improve energy efficiency by reducing unnecessary power consumption by minimizing RF and ultrasonic waves periodically generated in a wireless sensor network.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 센서망 환경에서의 전력소모 최소화를 위한 위치인식 방법의 특징은 (a) 브로드 캐스팅된 비컨 유도 신호를 통해 인접한 비컨들로부터 수신되는 비컨 정보로 초기 구역 위치 좌표를 계산하고, 해당 비컨들에 동기신호를 송부하여 동기화하는 초기화 단계와, (b) 브로드 캐스팅된 스타트 메시지를 통해 활성화된 인접 비컨들에서 발생되는 초음파를 수신하여 위치좌표를 계산하는 단계와, (c) 기 설정된 핸드오프 구역 설정을 위한 임계위 치에 상기 계산된 위치좌표가 존재하면 새로 활성화된 비컨에 핸드오프 처리 메시지를 전송하고 핸드오프 처리 루틴을 수행하는 단계를 포함하는데 있다.The feature of the location recognition method for minimizing power consumption in the sensor network environment according to the present invention for achieving the above object is (a) the initial zone with beacon information received from adjacent beacons through the broadcast beacon guidance signal Calculating position coordinates, sending synchronization signals to corresponding beacons, and synchronizing; (b) calculating position coordinates by receiving ultrasonic waves generated from adjacent activated beacons through a broadcast start message; (c) transmitting the handoff processing message to a newly activated beacon and performing a handoff processing routine when the calculated position coordinate exists at a threshold for setting a preset handoff zone.
바람직하게 상기 (a) 단계는 (a1) RF 신호인 비컨 유도(solicitation) 신호를 브로드 캐스팅하여 인접한 위치에 고정된 비컨에 송신하는 단계와, (a2) 상기 비컨 유도 신호를 수신한 해당 비컨의 비컨 정보를 수신하여 리시버의 초기 구역 위치 좌표를 계산하는 단계와, (a3) 상기 비컨들에 동기신호를 송부하여 동기화하고 상기 비컨에서 수신확인에 따른 초음파를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step (a) comprises: (a1) broadcasting a beacon solicitation signal, which is an RF signal, and transmitting the signal to a beacon fixed to an adjacent position; and (a2) the beacon of the corresponding beacon receiving the beacon induction signal. Receiving information and calculating an initial zone position coordinate of the receiver; and (a3) synchronizing by transmitting a synchronization signal to the beacons and receiving ultrasonic waves according to an acknowledgment in the beacons.
바람직하게 상기 (b) 단계는 (b1) 초음파 신호인 스타트 메시지를 주기적으로 브로드 캐스팅하여 인접한 비컨들을 활성화시키는 단계와, (b2) 상기 활성화된 비컨들의 시간 보상을 통한 동기화가 수행된 후 비컨의 Numbered ID의 순서에 따라 할당된 시간 구간에 발생되는 초음파를 수신하는 단계와, (b3) 상기 수신되는 초음파를 통해 리시버와 비컨간의 시간 도착 정보를 이용하여 거리 정보를 획득한 후 사용자 장치와 상황인식 서버에 전송하여 위치좌표를 계산여 위치를 업데이트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step (b) includes: (b1) periodically broadcasting a start message, which is an ultrasonic signal, to activate adjacent beacons, and (b2) numbered beacons after synchronization is performed through time compensation of the activated beacons; Receiving ultrasonic waves generated in the allocated time intervals according to the order of the IDs; and (b3) obtaining distance information using time arrival information between the receiver and the beacon through the received ultrasonic waves, and then the user device and the situation recognition server. And transmitting the position coordinates to update the position.
바람직하게 상기 (b1)단계는 스타트 메시지가 일정 시간 수신되지 않는 비컨이 절전모드 상태로 전환되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step (b1) further comprises the step of switching the beacon to the power saving mode state in which the start message is not received for a predetermined time.
바람직하게 상기 (b3)단계의 위치좌표 계산은 시리얼 인터페이스를 감시하다가 리시버로부터의 데이터가 있으면 읽어서 세 개의 거리값을 파싱(Parsing)하는 단계와, 상기 각각의 파싱된 거리값을 위치 좌표 계산 알고리즘을 이용하여 위치 좌표를 획득하여 이를 GUI에 디스플레이 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the position coordinate calculation of step (b3) monitors a serial interface and parses three distance values if there is data from the receiver, and parses each of the parsed distance values into a position coordinate calculation algorithm. Acquiring position coordinates and displaying the position coordinates in a GUI.
바람직하게 상기 (c) 단계는 (c1) 각 비컨의 초음파 도달 영역을 고려하여 핸드오프 구역 설정을 위한 임계 위치(Threshold Position)를 설정하는 단계와, (c2) 상기 설정된 핸드오프 임계 위치에 계산된 위치좌표가 위치하면 새로 활성화된 비컨에 핸드오프 처리 메시지를 전송하는 단계와, (c3) 상기 해당 비컨(20)에 RF로 비컨 유도(solicitation) 신호를 브로드 캐스팅하고 핸드오프 처리 루틴을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step (c) comprises: (c1) setting a threshold position for handoff zone setting in consideration of the ultrasonic reach area of each beacon, and (c2) calculated at the set handoff threshold position. Transmitting a handoff processing message to a newly activated beacon when the position coordinate is located; and (c3) broadcasting a beacon solicitation signal with RF to the
바람직하게 상기 핸드오프 처리 메시지는 해당 비컨이 초음파를 송신할 시간 구간에 송신하지 않고 대기하라는 정보가 포함되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the handoff processing message is characterized in that the beacon includes information to wait without transmitting in the time interval to transmit the ultrasound.
바람직하게 상기 (c1)의 핸드오프 구역 설정을 위한 임계 위치는 초음파가 수신되는 비컨과 동일한 Numbered ID를 가지지만 고유 ID가 다른 비컨의 초음파 영역을 기준으로 설정하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the threshold position for setting the handoff zone (c1) may be set based on the ultrasonic region of the beacon having the same Numbered ID as the beacon in which the ultrasonic wave is received but having a unique ID.
바람직하게 상기 (c4) 단계는 상기 비컨 유도 신호가 수신되는 비컨은 이에 응답하고, 시스템과의 동기화를 주기적인 갱신을 통해 동기가 어긋나지 않도록 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, step (c4) further includes a step in which the beacon receiving the beacon guidance signal is received in response thereto, and performing synchronization with the system so that synchronization is not deviated through periodic updating.
바람직하게 상기 초기화 단계가 종료되면 해당 비컨들은 대기 상태로 유지하는 것을 특징으로 한다.Preferably, when the initialization step is completed, the corresponding beacons are maintained in a standby state.
바람직하게 상기 스타트 메시지는 동기 정보, 각 비컨의 Numbered ID 순서에 따른 시간 구간( ) 정보 또는 활성화 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the start message includes a time interval according to the synchronization information and the sequence of the numbered ID of each beacon. ) Information or activation information.
바람직하게 상기 활성화 정보는 각 비컨들의 고유 ID를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the activation information is characterized by including the unique ID of each beacon.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 센서망 환경에서의 전력소모 최소화를 위한 위치인식 장치의 특징은 고정된 위치에 소정 간격을 가지고 설치되어 RF 신호 및 초음파 신호를 송신하는 복수의 비컨(beacon)과, 위치변동이 가능하고 상기 비컨에서 송신하는 RF 신호 및 초음파 신호를 수신하여, 상기 수신 시간의 차, 수신 시간 정보 및 상기 RF 신호를 이용하여 변동된 위치에 대한 위치 측정 정보를 생성하는 리시버를 포함하는데 있다.A feature of the position recognition device for minimizing power consumption in the sensor network environment according to the present invention for achieving the above object is a plurality of beacons are installed at a fixed position at a predetermined interval to transmit RF signals and ultrasonic signals ( beacon) and receiving a RF signal and an ultrasonic signal capable of positional change and transmitting from the beacon, and generating position measurement information on the changed position using the difference in the reception time, the reception time information, and the RF signal. It includes the receiver.
바람직하게 상기 리시버에서 생성되는 정보를 이용하여 위치 좌표 계산과 계산된 위치 좌표 GUI(Graphic User Interface) 기능을 제공하는 사용자 장치와, 사용자의 위치를 파악하여 시리얼 인터페이스로 연결하여 외부에 단말기를 통해 유비쿼터스 서비스를 제공하는 상황인식 서버를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, a user device that provides a position coordinate calculation and a calculated position coordinate GUI (Graphic User Interface) function by using the information generated by the receiver, and detects the user's position by connecting to a serial interface to the ubiquitous through the external terminal Characterized in that it further comprises a situation-aware server that provides a service.
바람직하게 상기 비컨(beacon)은 고유(Unique) ID 및 Numbered ID와 같이 2개 이상의 주소 정보를 가지는 센서 노드로 구성되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the beacon is configured as a sensor node having two or more address information, such as a unique ID and a numbered ID.
바람직하게 상기 고유 ID는 시스템을 구성하는 비컨의 수에 따라 달라지고, 상기 Numbered ID는 시스템을 구성하는 비컨의 수와 관계없이 0번부터 3번까지 순차적으로 할당되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the unique ID depends on the number of beacons constituting the system, and the Numbered ID is sequentially assigned from 0 to 3 times regardless of the number of beacons constituting the system.
바람직하게 상기 비컨은 이웃하는 비컨 간의 소정간격이 5m 이하인 것을 특징으로 한다.Preferably, the beacon is a predetermined interval between neighboring beacons are characterized in that less than 5m.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 본 발명은 센서망 환경에서의 전력소모 최소화를 위한 위치인식 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.The present invention according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings, a preferred embodiment of the position recognition method for minimizing power consumption in the sensor network environment.
도 1 은 본 발명에 따른 센서망 환경에서의 위치인식 장치의 구조를 나타낸 도면이다.1 is a view showing the structure of the position recognition device in the sensor network environment according to the present invention.
도 1과 같이, 고정된 위치에 소정 간격을 가지고 설치되어 RF 신호 및 초음파 신호를 송신하는 복수의 비컨(beacon)(20)과, 위치변동이 가능하고 상기 비컨(20)에서 송신하는 RF 신호 및 초음파 신호를 수신하여, 상기 수신 시간의 차, 수신 시간 정보 및 상기 RF 신호를 이용하여 변동된 위치에 대한 위치 측정 정보를 생성하는 리시버(10)로 구성된다. As shown in FIG. 1, a plurality of
그리고 상기 리시버(10)에서 생성되는 정보를 이용하여 위치 좌표 계산과 계산된 위치 좌표 GUI(Graphic User Interface) 기능을 제공하는 사용자 장치와, 사용자의 위치를 파악하여 시리얼 인터페이스로 연결하여 외부에 단말기를 통해 유비쿼터스 서비스를 제공하는 상황인식 서버를 추가로 구성된다.In addition, a user device providing a position coordinate calculation and a calculated position coordinate GUI (Graphic User Interface) function using the information generated by the
상기 비컨(beacon)(20)은 각각 자신의 위치좌표와 함께, 고유(Unique) ID 및 Numbered ID와 같이 2개 이상의 주소 정보를 가지고 있는 센서 노드를 이용한다. 이때, 상기 고유 ID는 시스템을 구성하는 비컨(20)의 수에 따라 달라지지만, Numbered ID는 시스템을 구성하는 비컨의 수와 관계없이 1번부터 4번까지 순차적으로 할당되는 것이 바람직하다. The
또한, 이웃하는 비컨(20)간의 소정간격은 상기 리시버(10)와 비컨(20) 간의 송수신이 RF 및 초음파를 통해 이루어지는 것을 감안한다면 5m를 넘지 않는 것이 바람직하다.In addition, the predetermined interval between neighboring
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 센서망 환경에서의 전력소모 최소화를 위한 위치인식 방법의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The operation of the position recognition method for minimizing power consumption in the sensor network environment according to the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 는 본 발명에 따른 센서망 환경에서의 위치인식 방법을 나타낸 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a location recognition method in a sensor network environment according to the present invention.
도 2와 같이, 먼저 리시버(10)는 처음 전원을 키게 되면 RF로 비컨 유도(solicitation) 메시지에 따른 브로드캐스팅 패킷(Broadcasting Packet)을 보내 인접한 위치에 있는 비컨(20)을 초음파 인터럽트 대기상태로 만든다. 이때, 상기 비컨 유도 메시지는 전송되는 RF 영역 안의 제한된 구역 내에 위치하는 비컨(20)들에게만 수신되게 된다.As shown in FIG. 2, first, when the
한편 비컨(20)은 전원이 들어오면 대기 상태로 기다리다가, 상기 리시버(10)로부터 비컨 유도 메시지가 수신되면 자신의 위치좌표, 고유 ID 및 Numbered ID를 리시버(10)에서 전송하고 다시 대시 상태로 들어간다. 이때, 상기 비컨 유도 메시지를 수신하지 않은 비컨들은 계속 대기상태를 유지한다.On the other hand, the
그러면 상기 리시버(10)는 전송된 비컨 정보를 통해 자신의 초기위치 좌표를 계산한다(S110). 아울러, 동기화를 위해 해당 고유 ID를 갖는 비컨(20)을 호출하고 해당 비컨들에게 동기신호(Sync)를 보낸다. 이에 상기 비컨(20)은 리시버(10)로 초음파를 발생시켜 수신 확인을 통보함으로써 동기화를 위한 초기 과정을 종료한다(S100).Then, the
이때, 상기 초기화 과정이 종료되면 비컨들은 대기 상태로 들어간다.At this time, when the initialization process is completed, the beacons enter a standby state.
상기 동기화를 위한 초기 과정이 종료되고 리시버의 초기위치 좌표가 계산되면, 리시버(10)는 자동 위치인식을 위한 비컨 스케줄링을 개시하는 스타트 메시지를 브로드캐스트 한다. When the initial process for synchronization is completed and the initial position coordinates of the receiver are calculated, the
상기 스타트 메시지에는 리시버(10)의 동기 정보와 각 비컨(20)의 Numbered ID 순서에 따른 시간 구간( ) 정보 및 활성화 정보가 포함되어 있다. The start message includes a time interval according to the synchronization information of the
이때 상기 리시버 동기 정보는 시스템의 비컨들로 하여금 리시버와 동기를 일치하는데 사용된다. At this time, the receiver synchronization information is used to allow the beacons of the system to synchronize with the receiver.
상기 시간 구간 정보 ( ) 이다. The time interval information ( ) to be.
이때, n: Numbered ID, n=0, 1, 2, 3 이고, : 초음파 도달시간, 그리고 리시버의 거리 값 계산 프로세스 처리 시간을 나타낸다.In this case, n: Numbered ID, n = 0, 1, 2, 3, Ultrasound arrival time, and Indicates the processing time of the distance value calculation process of the receiver
그리고 비컨(20) 한 개의 라운드 시간은 Numbered ID가 4개이므로 4개의 시 간 구간 정보의 합으로 4개의 Numbered ID를 가지는 모든 비컨이 Numbered ID에 따라 순차적으로 초음파를 송출하고 리시버가 거리 값을 산출하는 시간으로 한 개의 라운드 시간이 지나면 사용자 장치나 상황인식 서버는 리시버의 위치 좌표를 계산할 수 있게 된다.Since one round of
전체 라운드 시간 ( )은 이다.Full round time ( )silver to be.
이어 상기 스타트 메시지에 포함된 활성화 정보는 초기화 과정으로 리시버가 응용 맵 상에서 현재 위치를 알았을 때 위치 정보 계산에 필요한 비컨들의 고유 ID를 지정하고 있다. Subsequently, activation information included in the start message designates unique IDs of beacons necessary for calculating location information when the receiver knows the current location on the application map as an initialization process.
이처럼 상기 리시버(10)에서 스타트 메시지가 브로드 캐스팅되면, 리시버(10)의 초음파 영역 안에 존재하는 비컨(20)들은 활성화 상태가 된다(S210). When the start message is broadcast in the
이렇게 활성화 상태가 된 비컨(20)들은 상기 스타트 메시지의 동기 정보를 통해 자신의 시간 보상을 통한 동기화를 수행한 후(S220), 자신이 가지고 있는 Numbered ID의 순서에 따라 할당된 시간 구간에 초음파를 발생시킨다. The
기존에는 RF와 초음파를 쌍으로 이용하여 해당 비컨(20)을 인식하였던 것을 본 발명은 비컨(20)들이 스타트 메시지를 통해 활성화되었기 때문에 RF를 사용하지 않아도 초음파를 발생시킨 비컨(20)을 쉽게 알 수 있게 된다. Conventionally, the present invention recognizes the
이로써 리시버(10)는 매번 비컨(20)의 고유 ID를 호출하는 RF를 발생하지 않 고 초기과정에서 비컨 유도(solicitation) 메시지에 따른 브로드캐스팅 패킷(Broadcasting Packet)을 사용할 때와 주기적인 동기 메시지를 사용할 때만 RF를 사용하므로 무선 자원과 전력을 절약할 수 있다. 또한 라우팅이나 필요한 정보를 교환할 때 무선 간 충돌 확률이나 지연 시간을 크게 줄일 수 있다. As a result, the
그리고 자신의 고유 ID가 활성화에 해당되지 않는 비컨(20)들은 초음파 수신 인터럽트만을 인가한 상태로 절전 모드로 들어가 전력 소모를 최소화 한다. 그러다가 리시버(10)에서 초음파가 수신되면 인터럽트에 의해 절전 모드에서 활성 상태로 전환되어 기존 동기 정보를 이용하여 자동위치 인식과정에 참여하게 된다(S200). In addition, the
이처럼 상기 절전 모드에 들어가 있는 비컨(20)들과 활성화 상태에 있는 비컨(20)들은 리시버(10)에서 주기적으로 송신되는 초음파 구역안의 존재여부에 따라서 전환되게 된다.As such, the
즉, 리시버(10)의 위치 이동을 통해 리시버(10)에서 주기적으로 송신되는 초음파가 해당 영역 안에 위치하는 비컨(20)을 활성화 상태로 전환시키게 된다. 또한, 활성화 상태의 비컨(20)들은 주기적인 리시버(10)의 초음파를 수신하지 못하는 경우에 위치 인식이 불필요하다고 판단하여 다시 절전모드 상태로 전환되고 새로운 초음파 수신 인터럽트를 위해 대기 한다.That is, the ultrasonic wave periodically transmitted from the
이처럼 상기 리시버(10)는 비컨(20)들 간의 지속적인 거리 정보를 획득하여 사용자 장치와 상황인식 서버에 전송하여 리시버(10)의 위치좌표를 업데이트하게 된다(S230). As described above, the
이때, 상기 사용자 장치(PDA or LAPTOP)는 위치 좌표 계산과 계산된 위치 좌 표 GUI(Graphic User Interface) 기능을 제공한다. 따라서, 상기 사용자 장치는 시리얼 인터페이스를 감시하다가 리시버(10)로부터의 데이터가 있으면 읽어서 세 개의 거리값으로 파싱(Parsing)을 한다. 각각의 파싱된 거리값을 위치 좌표 계산 알고리즘에 입력하여 사용자 장치의 위치좌표를 계산하여 GUI에 디스플레이 한다.In this case, the user device PDA or LAPTOP provides a position coordinate calculation and a calculated position coordinate GUI (Graphic User Interface) function. Therefore, the user device monitors the serial interface and parses the data into three distance values if there is data from the
아울러 응용 맵 상에 계산된 리시버(10)의 위치좌표가 사전에 결정된 핸드오프 구역 설정을 위한 임계위치에 존재하는가를 감시하고 있다가 이벤트가 발생하면 시리얼로 리시버(10)에게 핸드오프 가능성을 알리는 메시지를 시리얼로 전송하게 된다.In addition, it monitors whether the position coordinates of the
또한 상황인식 서버는 리시버(10)와 RF로 통신하는 싱크(Sink) 노드를 시리얼 인터페이스로 연결하고 있다. 그리고 상기 상황인식 서버는 사용자 장치와 동일한 형태의 위치 계산 알고리즘과 GUI를 가진다. 따라서 리시버(10)가 RF로 전송한 비컨(20)과의 거리정보는 싱크를 통해 상황인식 서버의 위치 계산 알고리즘에 입력되고 사용자의 위치좌표를 계산하면 GUI를 통해 디스플레이 하게 된다.In addition, the situation awareness server connects the sink node communicating with the
상기 상황인식 서버와 사용자 장치와의 차이는 상기 상황인식 서버는 사용자의 위치를 파악하여 사용자의 개입 없이 유비쿼터스 서비스를 제공할 수 있게 하는데 있다.The difference between the situation recognition server and the user device is that the situation recognition server can detect the location of the user and provide a ubiquitous service without user intervention.
이를 통해 현재의 리시버(10)의 위치를 인식하게 된다(S200).Through this, the position of the
그러다가 상기 리시버(10)의 이동을 통해 새로 진입한 다른 비컨(20)에게 리시버(10)로부터 동기 요청 메시지가 도달하면 비컨(20)은 이에 응답하고, 시스템과의 동기화를 주기적인 갱신을 통해 동기가 어긋나지 않도록 수행한다.Then, when the synchronization request message from the
본 발명은 대규모 서비스를 위한 확장성 지원을 기본으로 하기 때문에 핸드오프 처리가 필요하다. Since the present invention is based on scalability support for a large service, handoff processing is required.
리시버(10)는 사용자 장치의 응용 프로그램에 의해 시스템의 맵을 알고 있기 때문에 각 비컨(20)의 초음파 도달 구역을 고려하여 핸드오프 임계 위치(Threshold Position)를 설정가능하다. 따라서 핸드오프 임계 위치를 설정하는 기준은 리시버의 현재위치에서 수신되는 초음파를 발생하는 비컨(20)과 동일한 Numbered ID를 가지지만 고유 ID가 다른 비컨의 초음파 구역으로 가는가를 판단함으로서 핸드오프가 이루어진다. Since the
즉, 응용 프로그램 맵 상에서 연속적으로 변화하며 디스플레이 되는 위치가 핸드오프 임계위치로 향하면 리시버(10)는 RF를 이용하여 앞으로 초음파를 수신할 가능성이 있는 Numbered ID와 동일한 값을 가지는 현재 위치의 비컨(20)의 고유 ID를 목적지로 하는 핸드오프 처리 메시지를 전송한다.That is, if the position continuously changing and displayed on the application map is directed to the handoff threshold position, the
그리고 핸드오프 처리 메시지가 전달된 비컨(20)이 초음파를 송신할 시간 구간에 초음파를 수신한다면 리시버(10)는 핸드오프 임계 위치를 넘어서서 다음 구역으로 핸드오프 되었음을 의미한다.If the
따라서, 리시버(10)에서 송신되는 초음파가 고유 ID를 갖는 해당 비컨(20)의 다음 시간 구간에 까지 수신 받지 못한다면, 이는 상기 리시버(10)가 핸드오프 임계 위치에서 되돌아 왔기 때문에 핸드오프가 발생하지 않았음을 의미한다.Therefore, if the ultrasound transmitted from the
반대로 해당 시간 구간에 리시버(10)로부터 상기 해당 비컨(20)으로 RF로 비컨 유도(solicitation) 메시지에 따른 브로드캐스팅 패킷(Broadcasting Packet)을 보내지면, 이는 핸드오프가 발생된 것으로 판단하여 핸드오프 처리 루틴을 수행한다(S310).On the contrary, if a broadcasting packet according to a beacon solicitation message is transmitted from the
이상에서와 같이 상세한 설명과 도면을 통해 본 발명의 최적 실시예를 개시하였다. 용어들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. As described above, the preferred embodiment of the present invention has been disclosed through the detailed description and the drawings. The terms are used only for the purpose of describing the present invention and are not used to limit the scope of the present invention as defined in the meaning or claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible from this. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 센서망 환경에서의 전력소모 최소화를 위한 위치인식 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.Location recognition apparatus and method for minimizing power consumption in the sensor network environment according to the present invention as described above has the following effects.
첫째, 기존 시스템의 리시버의 주문형 라운드 로빈 방식에 의한 비컨 스케줄링이 아닌 리시버에 의해 트리거되는 반 자동적(Semi Automatic) 방식의 오토 비커닝(Auto beaconing)을 사용하므로 시스템을 확장하여도 연속적인 위치 인식이 가능하다. First, it uses semi-automatic auto beaconing triggered by the receiver rather than beacon scheduling based on the custom round robin method of the receiver of the existing system. It is possible.
둘째, 무선 센서 네트워크에서 주기적으로 발생하는 RF와 초음파를 최소화하여 불필요한 전력소모를 줄여 기존 시스템에 비해 월등한 양의 전력 소모를 줄일 수 있다. 또한 RF 전송을 최소화하기 때문에 부가적으로 따라오는 효과로 시스템 내부의 RF 충돌 확률을 극소화 시킨다고 할 수 있다.Second, by minimizing the RF and ultrasonic waves that occur periodically in the wireless sensor network, unnecessary power consumption can be reduced, leading to a significant reduction in power consumption compared to existing systems. In addition, since the RF transmission is minimized, the additional effect is to minimize the probability of RF collision in the system.
셋째, 응용 맵 상의 현재위치에서 볼 때 위치 인식에 불필요한 비컨들은 스타트 메시지에 포함된 활성화 정보를 이용해 절전 모드로 들어가게 할 수 있으므로 RF 자원사용 최소화와 더불어 전체 시스템의 전력 소모를 최소화 할 수 있다.Third, beacons that are unnecessary for location recognition when viewed from the current location on the application map can be put into power saving mode using activation information included in the start message, thereby minimizing RF resource usage and minimizing power consumption of the entire system.
넷째, 시스템 내부의 매체를 점거하는 파동의 대부분이 아무 정보도 포함하지 않는 초음파이기 때문에 시스템이 확장되어도 비컨 간 충돌 문제를 고려할 필요가 없다.Fourth, since most of the waves that occupy the media inside the system are ultrasonic waves that contain no information, there is no need to consider the beacon collision problem even if the system is expanded.
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