KR20090050408A - 센서 네트워크에서 레퍼런스 노드들의 거리 결정알고리즘을 이용한 위치 인식 방법 및 장치 - Google Patents

센서 네트워크에서 레퍼런스 노드들의 거리 결정알고리즘을 이용한 위치 인식 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레퍼런스 노드와 센서 노드를 포함한 센서 네트워크에서 레퍼런스 노드의 적정 거리 결정 알고리즘을 이용한 위치 인식 방법 및 장치에 관한 것이다. 우선 사용자가 임의로 설정한 최대 오차 범위를 만족시키기 위해서 배치되어야 하는 레퍼런스 노드들의 간격을 결정하는 알고리즘을 수행하여, 레퍼런스 노드들이 위치되어야 하는 간격이 정해지고, 이와 동시에 위치 인식 테이블이 작성된다. 그러면, 센서 노드는 필요에 의해 레퍼런스 노드에 위치 정보를 요청하고, 이에 대응하여 레퍼런스 노드들로부터 전송되는 위치 인식 테이블을 포함한 위치 정보 신호를 수신하여 자신의 위치를 인식할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예로서, 상기 센서 노드는 상기 위치 인식 테이블의 전송을 요청하지 않고, 레퍼런스 노드로부터 계산된 센서 노드의 위치 값을 직접 전송 받아 자신의 위치를 인식할 수 있다.
레퍼런스 노드, 센서 노드, 위치 인식 테이블, 위치 정보 요청 신호

Description

센서 네트워크에서 레퍼런스 노드들의 거리 결정 알고리즘을 이용한 위치 인식 방법 및 장치{Method and apparatus for location awareness using reference nodes distance decision algorithm in sensor networks}
본 발명은 센서 네트워크에서 레퍼런스 노드의 적정 거리 결정 알고리즘을 이용한 위치 인식 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 최대 오차 범위를 만족시키기 위해 위치되어야 할 레퍼런스 노드들의 간격을 결정하는 알고리즘을 수행한 후, 일정 간격으로 배치된 레퍼런스 노드들로부터 전송된 전송 세기별 위치 정보 신호를 센서 노드가 수신하고, 미리 계산된 위치 인식 테이블을 이용하여 자신의의 위치 값을 인식할 수 있다.
최근 정보 통신 기술의 급격한 발전으로 네트워크 인프라가 광범위하게 보급되고, 실생활 디지털 장비가 널리 이용되면서 네트워크 인프라와 디지털 장비 간에 여러 가지 서비스를 창출하고 있다. 그 중, 위치 기반 서비스는 주목 받는 기술로 많은 성장을 하고 있다. 그리고 위치 및 지리 정보를 활용해 다양한 서비스를 제공하는 위치 기반 서비스는 그 효용성이 입증되면서 넓은 분야에 걸쳐 활용되고 있다. 위치 정보는 단순히 하나의 사업 분야에 그치지 않고 국가 전반의 가치를 높일 수 있는 기술로 변화하고 있다. 그리고 현재에는 다양한 기술의 보급과 사용자의 요구로 인하여 실내 환경에서 위치 인식이나 추적에 대한 관심과 필요성이 증가하고 있다. 나아가 유비쿼터스가 제시하는 많은 사용자 위치 서비스들은 사용자의 주 생활 공간인 실내에서 제공된다.
그러나 대부분의 기존의 위치 기반 서비스는 GPS를 이용한 위치 추적 서비스로 실외 환경 중심으로 개발되었다. 대부분의 위치 기반 서비스는 GPS를 이용한 기술로 발전되었으며 음영 지역에서 위치기반 서비스는 고려의 대상이 아니었다. 그러나 현재에는 많은 네트워크 인프라와 디지털 장비가 존재하여 음영지역에서도 위치기반 서비스를 제공하려는 연구가 진행 중이다.
따라서 무선 기술을 이용하여 매크로 위치 기반 시스템의 음영 지역인 실내 환경이나 지하 환경에서 센서노드의 위치를 인식하는 기술에 대한 필요성이 대두된다.
본 발명은레퍼런스 노드와 센서 노드로 구성된 센서 네트워크에 있어서, 센서 노드의 최대 오차 범위를 만족시키기 위한 레퍼런스 노드들의 적정 간격을 구하는 레퍼런스 노드의 적정 거리 결정 알고리즘을 제공한다. 이와 더불어, 상기 알고리즘에 의해 결정된 간격으로 레퍼런스 노드들이 배치된 경우, 센서 노드가 레퍼런스 노드로부터 미리 계산된 위치 인식 테이블과 전송 세기별 위치 정보 신호를 수신하여, 자신의 위치 값을 확인할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예로서, 상기 센서 노드가 레퍼런스 노드로부터 위치 인식 테이블을 전송 받지 않고 레퍼런스 노드에 자신의 위치 값 확인 요청을 하면, 상기 요청을 받은 레퍼런스 노드는 위치 인식 테이블을 이용하여 센서 노드의 위치 값을 계산한 후, 그 값을 센서 노드에 전송하여, 센서 노드는 자신의 위치 값을 확인할 수 있다.
위와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 레퍼런스 노드는 센서 노드로부터 상기 위치 정보 요청 신호를 수신하여 제어부에 전달하고 송신 전력을 제어하며, 상기 위치 정보 요청 신호 수신 시 상기 위치 정보를 전송하는 RF 통신부, 자신의 위치를 인식할 수 있고 센서 노드로부터 위치 정보 요청 신호 수신 시 위치 정보를 생성하는 제어부를 포함할 수 있다. 그리고 본 발명의 센서 노드는 위치 정보 요청 신호를 전송하고, 상기 위치 정보를 수신하여 상기 제어부에 전달하는 RF 통신부, 위치 인식 테이블을 구비하고, 위치 요청 신호를 생성하며 상기 레퍼런스 노드로부터 전송되는 위치 정보로부터 전송 세기를 분석하여 상기 위치 인식 테이블에서 자신의 위치를 계산하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 위와 같은 목적을 달성하기 위한 방법은 센서 노드가 위치 정보 요청 신호를 전송하는 단계, 상기 위치 정보 요청 신호를 수신한 복수의 인접한 레퍼런스 노드가 위치 인식 테이블, 노드 거리, 전송 세기별 최대 도달 거리 정보를 전송하고, 전송 세기, 자신의 절대 좌표를 전송 세기를 가변하면서 전송하는 단계 및 상기 센서 노드가 상기 위치 인식 테이블 및 상기 레퍼런스 노드별 신호의 세기를 이용하여 자신의 위치를 인식하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 센서 네트워크에서 레퍼런스 노드의 적정 거리를 결정하는 알고리즘은 비록 많은 연산이 필요하지만, 상기 알고리즘의 수행이 노드에서 직접 일어나지 않고 PC 등의 환경에서 수행될 수 있으므로, 노드의 에너지 소모를 줄일 수 있고, 연산 시간 또한 단축할 수 있다. 또한 한번 계산하여 레퍼런스 노드들의 간격과 오차가 정해지면 레퍼런스 노드가 이동하지 않는 한 다시 계산할 필요가 없고, 본 발명의 레퍼런스 노드들의 간격을 결정하는 과정은 센서 노드가 온(on)되기 이전에 발생하는 과정이므로, 노드의 연산 속도와는 무관하다는 장점이 있다. 또한 본 발명의 센서 노드가 위치를 인식하는 과정은 가지고 있는 테이블에서만 찾기만 하는 과정이므로 시간이 매우 적게 걸린다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 레퍼런스 노드(Reference node)는 자신의 절대 위치를 알고 있는 노드로서, 센서 노드의 위치 정보 요청 신호를 수신하면 전송 세기를 변경하며 위치 정보를 전송해 주는 노드이다. 그리고 상기 레퍼런스 노드는 그 위치가 가변일 수 있지만, 그 특성상 자신의 절대적인 위치에 고정될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 센서 노드(Sensor node)는 자신의 상대 위치를 찾기 위해 레퍼런스 노드에 위치 정보 요청 신호를 전송하는 노드이다.
그리고 본 발명에 따른 원점 노드란, 복수의 레퍼런스 노드들에 의해 형성된 내부 영역에 센서 노드가 위치하고 있는 경우, 상기 복수의 레퍼런스 노드들 중 최소 (x, y) 절대 좌표 값을 갖는 레퍼런스 노드를 말한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 레퍼런스 노드(110)와 센서 노드(120)로 구성된 센서 네트워크에 있어서, 센서 노드(120)가 레퍼런스 노드(110)에 위치 정보를 요청하고, 이에 대한 응답으로 레퍼런스 노드가 위치에 관련된 정보를 센서 노드에 전송하는 과정을 나타내는 개략도이다.
레퍼런스 노드(Reference node)는 자신의 절대 위치를 알고 있는 노드로서 센서 노드의 위치 정보 요청 신호를 수신하면, 전송 세기를 변경하며 위치에 관련된 정보를 전송해 주는 노드이다. 여기서 절대적인 위치는 지리적인 코드 체계를 의미하고 그 예로 위도, 경도 좌표계가 있다. 상기 레퍼런스 노드(110)가 자신의 절대적인 위치 정보를 얻는 방법에는 여러 가지가 있는데, GPS를 이용한 위치 획득 이 그 대표적인 예이다. 도 1에 도시된 레퍼런스 노드(110)들은 센서 노드의 최대 오차 범위를 만족시키기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 적정 거리 결정 알고리즘을 이용하여 산출된 간격으로 배치된 것을 특징으로 한다. 상기 레퍼런스 노드(110)는 위치가 변경되는 것이 가능하지만, 자신의 절대적인 위치에 고정될 수 있다. 또한 위치 인식을 위한 레퍼런스 노드(110)의 위치 배치는 정사각형의 격자 구조를 형성할 수 있지만, 정삼각형 또는 정육각형의 배치를 적용하는 것 역시 가능하다. 이하에서는 상기 레퍼런스 노드(110)는 정사각형의 배치임을 가정하고 기술하도록 한다.
센서 노드(120)는 자신의 상대 위치를 찾기 위해 레퍼런스 노드에 위치 정보 요청 신호를 전송하는 노드이다. 상기 센서 노드(120)는 네트워크와 연결된 후 필요에 의해 이웃한 레퍼런스 노드(110)에게 위치 정보 요청 신호를 전송할 수 있다. 그리고 상기 센서 노드(120)는 레퍼런스 노드로부터 전송된 위치에 관련된 정보를 수신하고 미리 계산된 위치 인식 테이블을 참고하여, 별도의 계산 없이 자신의 위치 값을 바로 인식할 수 있는 것을 특징으로 한다.
도 2는 센서 노드(120)로부터 위치 정보 요청 신호를 수신한 레퍼런스 노드(110)가 전송 범위 조절(Transfer Range Control) 기술에 의해, 전송 세기를 변경하며 자신의 위치 정보 신호를 전송하여 구분되어지는 영역을 나타내는 도면이다.
레퍼런스 노드(110)는 센서 노드(120)로부터 위치 정보 요청 신호를 수신하면, 자신의 위치 정보 신호에 포함된 전송 세기에 따라, 전송 세기를 변화시켜 가 며 위치에 관련된 정보를 센서 노드(120)로 전송하는데 이를 전송 범위 조절(Transfer Range Control) 기술이라고 한다. 각 레퍼런스 노드(110)가 전송하는 전송 세기별 위치 정보 신호의 도달 영역은 도면에서 도시된 바와 같이 도넛 모양으로 표현할 수 있다.
전송 범위 조절(Transfer Range Control) 기술은 상용화되어 현재 여러 제품들이 출시되고 있으며, 본 발명에서 사용한 텍사스 인스트루먼트(Texas Instrument)사의 칩콘(Chipcon) CC2420은 전송 세기 레벨 조절이 8단계까지 가능하다. 상기 CC2420의 전송 세기별 최대 도달 거리에 대한 실험 결과는 표 1에 나타낸 바와 같다.
[표 1]
Tx Power Level 전송세기(레벨) 최대거리(Cm)
세기 1 18
세기 2 80
세기 3 135
세기 4 220
세기 5 290
세기 6 400
세기 7 600
세기 8 750
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레퍼런스 노드의 구조를 나타내는 구조도이다. 상기 레퍼런스 노드(110)는 듀플렉서(310), RF 수신부(320), RF 송신부(330)를 포함하는 RF 통신부(300), 저장부(340), 제어부(350)를 포함할 수 있다.
듀플렉서(310)는 안테나와 연결되어 송수신 주파수를 분리하는 기능을 함으로써 혼선을 막아주는 역할을 한다. RF 수신부(320)는 수신되는 신호를 저잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하고, RF 송신부(330)는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭한다.
저장부(340)는 본 발명의 실시예에 따른 레퍼런스 노드(110)의 전반적인 동작에 필요한 프로그램들과 데이터들을 저장한다. 특히 본 발명의 실시예에 따른 저장부(340)는 전송 범위 조절(Transfer Range Control) 기술에 필요한 프로그램을 저장할 수 있다. 또한 상기 저장부(340)는 본 발명에 따른 위치 인식 테이블을 저장할 수 있다.
제어부(350)는 레퍼런스 노드의 전체적인 동작을 제어한다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(350)는 RF 송신부(330)를 제어하여 위치 인식 테이블, 노드 거리 및 전송 세기별 최대 도달 거리 정보를 센서 노드(120)에 전송할 수 있다. 그리고 상기 제어부(350)는 레퍼런스 노드의 위치 정보 신호에 포함된 전송 세기에 따라, 전송 세기를 변화시켜 가며 전송 세기 및 절대 좌표에 관한 정보를 포함하는 레퍼런스 노드 정보를 센서 노드(120)로 전송할 수 있는데, 이러한 기술을 전송 범위 조절 기술(Transfer Range Control)이라고 한다. 즉, 전송 범위 조절(Transfer Range control)기술이란 센서 노드(120)로부터 위치 정보 요청 신호를 수신한 레퍼런스 노드(110)가 자신의 레퍼런스 노드 정보를 Tx 전력 제어(Tx Power Control)를 이용하여 전송 세기를 변화시켜 가며 센서 노드(120)에 연속적으로 전송하는 기술을 말한다. 여기서 각 레퍼런스 노드(110)가 전송하는 세기별 레퍼런스 노드 정보의 도달 영역은 도 2에서 도시된 바와 같이 도넛 모양으로 표현될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 센서 노드의 구조를 나타내는 구조도이다. 상기 센서 노드(120)는 듀플렉서(410), RF 수신부(420), RF 송신부(430)를 포함하 는 RF 통신부(400), 저장부(440), 제어부(450)를 포함할 수 있다.
듀플렉서(410)는 안테나와 연결되어 송수신 주파수를 분리하는 기능을 함으로써 혼선을 막아주는 역할을 한다. RF 수신부(420)는 수신되는 신호를 저잡음 증폭하고 주파수를 하강 변환하고, RF 송신부(430)는 송신되는 신호의 주파수를 상승 변환 및 증폭한다.
저장부(440)는 본 발명의 실시예에 따른 센서 노드(120)의 전반적인 동작에 필요한 프로그램들과 데이터들을 저장한다. 특히, 상기 저장부(440)는 레퍼런스 노드로부터 전송된 위치 인식 테이블을 저장할 수 있다.
제어부(450)는 센서 노드의 전체적인 동작을 제어한다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(450)는 레퍼런스 노드(110)로부터 전송되는 위치 인식 테이블을 RF 수신부(420)를 제어하여 수신할 수 있다. 이에 연속하여 상기 제어부(450)는 복수의 레퍼런스 노드들로부터 전송되는 노드 거리 및 전송 세기별 최대 도달 거리 정보, 레퍼런스 노드 정보를 상기 RF 수신부(420)를 통하여 수신할 수 있다. 그리고 상기 제어부(450)는 레퍼런스 노드 정보를 수신한 후 저장부(440)에 저장된 위치 인식 테이블을 이용하여 자신의 위치 값을 바로 인식할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레퍼런스 노드들의 적정 거리를 결정하는 방법 및 상기 방법에 의한 위치 인식 테이블의 작성 방법을 나타내는 순서도이다.
우선, 도 5에서 도시되는 레퍼런스 노드들의 적정 거리를 결정하는 방법은 노드가 아닌 다른 환경에서 수행될 수 있다(이하에서는 별도의 측정기가 위치 인식 테이블을 작성하는 것으로 가정한다). 레퍼런스 노드 또는 센서 노드는 이미 다른 환경에서 수행되어 작성된 위치 인식 테이블을 전달 받아, 센서 노드의 위치 인식에 이용할 수 있다. 이 경우 상기 위치 인식 테이블은 처음부터 레퍼런스 노드 또는 센서 노드에 저장될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 위치 인식 테이블은 레퍼런스에 저장되고, 이후에 센서 노드로 전송되는 것도 가능하다. 그리고 이하에서 기술되는 복수의 레퍼런스 노드들은 정사각형의 배치임을 가정하고 상기 정사각형의 꼭지점 위치에 있는 레퍼런스 노드들을 각각 Ref 1, Ref 2, Ref 3, Ref 4라고 가정한다. 이 중, 상기 복수의 레퍼런스 노드들 중 최소 (x, y) 절대 좌표 값을 갖는 원점 노드는 Ref1 라고 가정한다.
센서 노드의 최대 오차 범위를 만족하기 위한 레퍼런스 노드들이 위치되어야 하는 간격 D를 결정하는 방법은 다음과 같다. 우선, 센서 노드의 최대 오차 범위를 임의로 정하고, S505 단계에서 상기 최대 오차 범위를 만족시키기 위한 레퍼런스 노드들의 간격 d를 임의로 설정할 수 있다. 그러면 측정기는 복수의 레퍼런스 노드들에 의해 형성된 정사각형 영역을 S510 단계에서 임의로 설정된 길이를 기준으로 가로, 세로 방향으로 분할하여 격자(Grid)를 형성한다. 그러면 상기 가로, 세로 방향을 분할하는 라인(line)이 서로 교차하는 지점에는 교차점이 형성한다.
도 6은 상기와 같은 방법에 의해, 복수의 레퍼런스 노드에 의해 형성된 영역이 격자 모양으로 분할되는 것을 나타내는 예시도이다. 도 6에서 레퍼런스 노드들은 정사각형 형태로 배치되고, 레퍼런스 노드들 사이의 간격 d는 200cm로 가정하였다. 그리고 상기 정사각형 내부의 영역은 가로, 세로 방향으로 각각 10cm 간격으로 분할된다고 가정하였다. 상기 분할로 인하여 정사각형 내부의 영역은 격자(Grid) 모양으로 각각의 좌표 값이 형성되고, 임의의 격자 좌표 값을 (x, y)라 할 수 있다.
그리고, 측정기는 S515 단계에서 정사각형의 내부 영역의 분할에 의해 생긴 임의의 격자 좌표 값에 대해, 네 개의 레퍼런스 노드 Ref 1, Ref 2, Ref 3, Ref 4 까지의 거리를 각각 측정할 수 있다. 그리고 측정기는 S520 단계에서 상기 표1 을 이용하여, 상기 측정된 거리를 이에 대응하는 전송 세기 레벨로 변환한다. 예를 들어 임의의 격자 좌표 값에서 Ref 1 까지의 거리가 20cm 였다면, 상기 측정된 거리에 대응하는 전송 세기 레벨은 2가 될 것이다. 따라서 하나의 격자 좌표 값에 대응하는 전송 세기 레벨은 각각 Ref 1, Ref 2, Ref 3, Ref 4 에 대한 전송 세기 레벨 4개가 존재할 것이고 이를 순서쌍 형식으로 저장할 수 있다.
도 7은 상기와 같은 방법에 의해, 임의의 격자 좌표 값 (x, y)에서 네 개의 레퍼런스 노드 Ref 1, Ref 2, Ref 3, Ref 4 에 이르는 거리를 측정하는 방법을 나타내는 예시도이다. 상기 예시에서 임의의 격자 좌표 값에서 네 개의 레퍼런스 노드 Ref 1, Ref 2, Ref 3, Ref 4 에 이르는 거리는 각각 a, b, c, d 가 될 수 있다. 그리고 측정기는 상기 표1 을 이용하여 a, b, c, d 각각의 거리를 전송 세기 레벨로 변환할 수 있다. 예를 들어 a=15cm, b=40cm, c=60cm, d=200cm 라면, 상기 거리에 대응하는 전송 세기 레벨의 순서쌍은 (1, 2, 2, 3) 이 될 것이다.
그리고 측정기는 S525 단계에서 모든 격자 좌표 값에 대해 상기 과정을 수행했는지 여부를 판단하여, 모든 값에 대해 수행하지 않았다면 S530 단계에서 좌표 값을 변경하고, 상기 S515 단계 내지 S525 단계를 반복한다. 만약, 모든 격자 좌표 값에 대해 판단하였다면, 측정기는 S535 단계에서 전송 세기 레벨 패턴이 일치하는 격자 좌표 값 끼리 그룹핑(grouping)한다. 상기 전송 세기 레벨 패턴이란 변환된 전송 세기 레벨의 순성쌍의 값이 같음을 의미한다. 예를 들어 상기 표1 을 참고하면 전송 세기 레벨 1의 경우, 0cm~18cm까지의 모든 거리가 전송 세기 레벌 1로 변환되기 때문에, 실제 격자 좌표 값이 다름에도 불구하고, 전송 세기 레벨의 크기는 동일한 결과를 가질 수 있다. 이러한 이유로 실제로는 각각의 격자 좌표 값에서 각 레퍼런스 노드에 이르는 거리는 서로 다르다고 하더라고, 전송 세기 레벨 패턴은 동일한 경우가 발생할 수 있다. 측정기는 상기 그룹핑 이후, S540 단계에서 모든 그룹에 대해, 같은 그룹에 속한 격자 좌표 값들의 중점을 구한다. 그리고 측정기는 S545 단계에서 모든 그룹에 대해 오차를 계산하는데 상기 오차는 상기 중점과, 같은 그룹에 속한 각각의 격자 좌표 값까지의 거리 중 가장 큰 값이다. 센서 노드의 최대 오차 범위는 상기 구해진 모든 그룹에 대한 오차 중 가장 큰 값이다.
그리고 측정기는 S550 단계에서, 상기 계산된 최대 오차 범위가 최초에 사용자가 임의로 설정한 최대 오차 범위를 만족하는지 여부를 판단하고, 만족하지 않는다면 S555 단계에서 레퍼런스 노드들의 간격 d를 증가시킨 후 S510 단계 내지 S550 단계를 반복한다. 만약 S550 단계에서 최대 오차 범위가 최초 임의로 설정된 최대 오차 범위를 만족한다면, 측정기는 S560 단계에서 위치 인식 테이블을 작성한다. 표2 는 상기와 같은 과정에 의해 작성된 위치 인식 테이블의 예시이다.
[표 2]
Figure 112007082104578-PAT00001
예를 들어, 센서 노드가 임의의 위치에서 레퍼런스 노드 Ref 1, Ref 2, Ref 3, Ref 4 로부터 수신한 전송 세기가 각각 1, 3, 3, 5였다면 이는 그룹 1에 해당하고, 그 때의 센서 노드의 원점 노드 Ref1 에 대한 상대 위치는 (x1, y1)에 해당한다. 센서 노드의 위치 값은 원점 노드 Ref1의 절대 좌표 값에 상기 상대 위치 (x1, y1)를 더한 값이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 적정 거리 결정 알고리즘을 이용하여 계산된 길이를 간격으로 레퍼런스 노드들이 위치된 센서 네트워크에 있어서, 센서 노드가 자신의 위치 값을 인식하는 과정을 나타내는 개략도이다.
우선 센서 노드(120)는 필요에 의해 자신의 위치를 알고 싶을 때, 위치 정보 요청 신호를 레퍼런스 노드(110)에 전송한다. 상기 위치 정보 요청 신호를 수신한 레퍼런스 노드(110)는 위치 인식 테이블, 노드 거리 및 전송 세기별 최대 도달 거리 정보를 센서 노드에 전송하고, 이어서 전송 세기를 변화시켜 가며 레퍼런스 노드 정보를 센서 노드에 전송한다. 상기 레퍼런스 노드 정보는 전송 세기, 레퍼런스 노드의 절대 좌표에 관한 정보를 포함할 수 있다. 그러면 상기 정보를 수신한 센서 노드는 위치 인식 테이블을 이용하여 자신의 위치 값을 바로 인식할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 레퍼런스 노드(110)가 센서 노드(120)로부터 위치 정보 요청 신호를 수신하고, 이에 대응하여 위치에 관한 정보를 전송하는 과정을 나타내는 순서도이다.
우선, 레퍼런스 노드의 제어부(350)는 S910 단계에서 센서 노드(120)로부터 전송되는 위치 정보 요청 신호를 수신하기 위해 레퍼런스 노드(110)를 수신 대기 모드로 설정한다. 그리고 센서 노드(120)로부터 위치 정보 요청 신호가 전송되면, 상기 제어부(350)는 RF 수신부(320)를 통하여 상기 요청 신호를 수신하여 전달받는다. 그러면 상기 제어부(350)는 S920 단계에서 이를 인식하고, S930 단계에서 상기 센서 노드(120)의 위치 정보 요청이 최초의 요청인지 여부를 판단한다. 만약, 최초의 위치 정보 요청이라면 우선, S940 단계에서 위치 인식 테이블, 노드 거리 및 전송세기별 최대 도달 거리 정보를 센서 노드(120)로 전송한다. 상기 위치 인식 테이블, 노드 거리 및 전송세기별 최대 도달 거리 정보는 최초의 요청 시에만 전송되는 신호이다. 그리고 상기 레퍼런스 노드의 제어부(350)는 S950 단계에서 전송 세기를 변화시켜 가며 레퍼런스 노드 정보를 전송한다. 상기 레퍼런스 노드 정보는 레퍼런스 노드 자신의 절대 좌표, 신호의 세기를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제어부(350)는 복수의 레퍼런스 노드들이 동시에 신호를 전송하는 것을 방지하기 위해 랜덤 백오프 타임이 경과한 후에 상기 신호를 전송할 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 센서 노드(120)가 위치 정보 요청 신호를 전송하고, 레퍼런스 노드(110)로부터 전송되는 위치에 관한 정보를 수신하여 자신의 위치를 인식하는 과정을 나타내는 순서도이다.
우선, 센서 노드의 제어부(450)는 S1010 단계에서, 필요에 의해 위치 정보 요청 신호를 RF 송신부(430)를 제어하여 레퍼런스 노드(110)에 전송한다. 그리고 상기 제어부(450)는 레퍼런스 노드(110)로부터 전송되는 위치 인식 테이블, 노드 거리 및 전송 세기별 최대 도달 거리 정보를 RF 수신부(420)를 통하여 S1020 단계에서 수신하여 전달 받고 저장부(440)에 저장한다. 상기 위치 인식 테이블, 노드 거리 및 전송 세기별 최대 도달 거리 정보는 최초의 요청 시에만 전송되는 신호이므로, 최초 위치 정보 요청이 아닌 경우에는 S1020 단계는 생략될 수 있다. 그리고 상기 위치 인식 테이블, 노드 거리 및 전송 세기별 최대 도달 거리 정보는 최초의 요청 시, 제1회의 수신으로 충분하므로 복수의 레퍼런스 노드들로부터 전송되는 복수의 신호 중, 최초의 정보 신호만을 수신할 수 있다. 그리고 상기 제어부(450)는 S1030 단계에서 복수의 레퍼런스 노드들로부터 전송 세기별로 전송되는 레퍼런스 노드 정보를 RF 수신부(420)를 통하여 수신하고 전달 받는다. 상기 레퍼런스 노드 정보는 레퍼런스 노드 자신의 절대 좌표, 신호의 세기를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제어부(450)는 S1040 단계에서, 상기 수신한 복수의 레퍼런스 노드 정보를 이용하여 자신과 가장 근접하고, 정사각형 형상을 이루는 네 개의 레퍼런스 노드 Ref 1 내지 Ref 4를 추출한다. 이 경우 상기 제어부(450)는 레퍼런스 노드들의 간격과 레퍼런스 노드들의 송신 신호 범위 패턴을 통해 주변의 네 개의 레퍼런스 노드로부터 온 신호인지 또는 더 멀리 떨어진 레퍼런스 노드들로부터 온 신호인지 여부를 판단할 수 있다. 이 경우 상기 제어부(450)는 가장 가까운 네 개의 레퍼런스 노드만을 고려한다. 그리고 상기 제어부(450)는 상기 네 개의 레퍼런스 노드들 중, 절 대 좌표 값 (x, y) 가 가장 작은 레퍼런스 노드를 원점 노드 Ref1 으로 설정한다. 그리고 상기 제어부(450)는 S1050 단계에서 상기 추출된 레퍼런스 노드 Ref 1 내지 Ref 4의 레퍼런스 노드 정보에 포함되어 있는 전송 세기 레벨을 확인하고, 위치 인식 테이블과 비교하여 어느 그룹에 해당하는지 여부를 확인할 수 있다. 그러면 상기 제어부(450)는 S1060 단계에서, 원점 노드 Ref 1의 절대 좌표 값에 상기 위치 인식 테이블에서 확인한 그룹별 센서 위치의 좌표 값을 더하여, 센서 노드(120)의 위치를 계산할 수 있다. 이 경우, 상기 센서 노드의 제어부(450)는 센서 노드(120)의 위치를 인식하기 위해서 레퍼런스 노드 Ref 1 내지 Ref 4의 전송 세기 레벨을 확인하는 것만으로도 센서 노드(120)의 위치를 바로 인식할 수 있다.
본 발명에 따른 센서 노드는 기존에 형성된 정사각형 영역을 벗어나 다른 정사각형 영역으로 이동하는 것이 가능하다. 이 경우, 센서 노드의 제어부(450)가 기존의 레퍼런스 노드 Ref1 으로부터 수신하는 신호의 세기는 레퍼런스 노드의 간격에 대응하는 전송 세기보다 크게 된다. 상기 제어부(450)는 이를 다른 정사각형 영역으로 이동한 경우로 판단하고, 레퍼런스 노드들의 절대 좌표를 이용하여 원점 노드를 변경할 수 있다.
상기 도 8 내지 도 10에서는, 센서 노드가 위치 인식 테이블을 레퍼런스 노드로부터 전송받아 자신의 위치를 파악하는 방법을 사용하였다. 그러나 센서 노드가 상기 위치 인식 테이블의 전송을 요청하지 않고 자신의 위치를 인식할 수 있는 방법 또한 가능하다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 센서 노드(120)가 위치 인식 테이블의 전 송 요청 없이 자신의 위치를 인식하는 방법을 나타내는 개략도이다.
우선 센서 노드(120)는 필요에 의해, 자신의 위치를 알고 싶을 때, 위치 정보 요청 신호를 레퍼런스 노드(110)에 전송한다. 상기 위치 정보 요청 신호를 수신한 레퍼런스 노드(110)는 노드 거리 및 전송 세기별 최대 도달 거리 정보를 센서 노드에 전송하고, 이어서 전송 세기를 변화시켜 가며 레퍼런스 노드 정보를 센서 노드에 전송한다. 상기 레퍼런스 노드 정보는 레퍼런스 노드 자신의 절대 좌표, 신호의 세기를 포함할 수 있다. 상기 도 8에 도시된 위치 인식 방법과 상이한 점은 위치 인식 테이블의 전송이 이루어지지 않는다는 것이다. 상기 네트워크에서 용량이 큰 위치 인식 테이블을 별도로 전송하지 않음으로서, 위치 인식 테이블의 전송 과정에서 발생할 수 있는 오류를 방지할 수 있다. 그리고 상기 센서 노드(120)는 복수의 레퍼런스 노드들로부터 수신한 레퍼런스 노드별 전송 신호 레벨에 대한 정보가 포함된 위치 값 요청 신호를 레퍼런스 노드에 전송한다. 상기 위치 값 요청 신호를 수신한 레퍼런스 노드는 위치 인식 테이블을 참고하여 상기 센서 노드(120)의 위치를 계산하고, 상기 계산된 위치 값을 센서 노드(120)에 전송한다.
도 12는 위치 인식 테이블의 전송 과정 없이, 레퍼런스 노드(110)가 센서 노드(120)로부터 전송되는 위치 정보 요청 신호 및 위치 값 요청 신호를 수신하고, 이에 대응하여 센서 노드의 위치 값을 전송하는 과정을 나타내는 순서도이다.
우선, 레퍼런스 노드의 제어부(350)는 S1210 단계에서 센서 노드(120)로부터 전송되는 위치 정보 요청 신호 또는 위치 값 요청 신호를 수신하기 위해 레퍼런스 노드(110)를 수신 대기 모드로 설정한다. 그리고 센서 노드(120)로부터 신호가 전 송되면, 상기 제어부(350)는 RF 수신부(320)를 통하여 상기 신호를 수신하여 전달받는다. 그러면 상기 제어부(350)는 S1220 단계에서 이를 인식하고, 상기 수신한 신호가 위치 정보 요청 신호인지 여부를 확인한다. 만약, 수신한 신호가 위치 정보 요청 신호라면, S1230 단계에서 상기 센서 노드(120)의 위치 정보 요청이 최초의 요청인지 여부를 판단한다. 만약, 최초의 위치 정보 요청이라면 상기 제어부(350)는 우선 S1240 단계에서 노드 거리 및 전송 세기별 최대 도달 거리 정보를 센서 노드(120)에 전송한다. 상기 노드 거리 및 전송 세기별 최대 도달 거리 정보는 최초의 요청 시에만 전송되는 신호이다. 그리고 상기 레퍼런스 노드의 제어부(350)는 연속하여 S1250 단계에서 전송 세기를 변화시켜 가며 레퍼런스 노드 정보를 전송한다. 상기 레퍼런스 노드 정보는 레퍼런스 노드 자신의 절대 좌표, 신호의 세기를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제어부(450)는 복수의 레퍼런스 노드들이 동시에 신호를 전송하는 것을 방지하기 위해 랜덤 백오프 타임이 경과한 후에 상기 신호를 전송할 수 있다.
만약 S1220 단계에서 상기 제어부(350)가 상기 수신한 신호가 위치 정보 요청 신호가 아니라고 판단한 경우에는 S1260 단계에서 위치 값 요청 신호인지 여부를 판단한다. 그리고 수신한 신호가 위치 값 요청 신호인 경우에는 상기 제어부(350)는 S1270 단계에서 상기 위치 값 요청 신호에 포함되어 있는 복수의 레퍼런스 노드에 따른 전송 세기 레벨을 확인하고, 위치 인식 테이블을 이용하여 상기 센서 노드(120)의 위치를 확인한다. 그리고 상기 제어부(350)는 자신의 절대 좌표 값에, 상기 확인된 센서 노드의 위치 값을 더하여 센서 노드(120)의 위치 값을 계산 한 후, S1280 단계에서 상기 계산된 위치 값을 센서 노드(120)에 전송한다.
도 13은 위치 인식 테이블의 전송 과정 없이, 센서 노드(120)가 자신의 위치를 인식하는 과정을 나타내는 순서도이다.
우선, 센서 노드의 제어부(450)는 S1310 단계에서, 필요에 의해 위치 정보 요청 신호를 RF 송신부(430)를 제어하여 레퍼런스 노드(110)에 전송한다. 그리고 상기 제어부(450)는 레퍼런스 노드(110)로부터 전송되는 노드 거리 및 전송 세기별 최대 도달 거리 정보를 RF 수신부(420)를 통하여 S1320 단계에서 전달 받는다. 상기 도 10에 기술된 바와 상이한 점은 위치 인식 테이블의 전송 단계가 포함되지 않는다는 것이다. 이로 인하여, 용량이 큰 위치 인식 테이블을 별도로 전송하지 않음으로서, 위치 인식 테이블의 전송 과정에서 발생할 수 있는 오류를 방지할 수 있다. 또한 상기 정보 신호는 최초의 요청 시에만 수신되는 신호이므로, 최초 위치 정보 요청이 아닌 경우에는 S1320 단계는 생략될 수 있다. 그리고 상기 정보 신호는 최초의 요청 시, 제1회의 수신으로 충분하므로 복수의 레퍼런스 노드들로부터 전송되는 복수의 정보 신호 중, 최초의 노드 거리 및 전송 세기별 최대 도달 거리 정보만을 수신할 수 있다. 그리고 상기 제어부(450)는 S1330 단계에서 복수의 레퍼런스 노드들로부터 전송 세기별로 전송되는 레퍼런스 노드 정보를 RF 수신부(420)를 통하여 전달 받는다. 상기 레퍼런스 노드 정보는 레퍼런스 노드 자신의 절대 좌표, 신호의 세기를 포함할 수 있다. 그리고 상기 제어부(450)는 S1340 단계에서, 수신한 복수의 레퍼런스 노드 정보를 이용하여 자신과 가장 근접하고, 정사각형 형상을 이루는 네 개의 레퍼런스 노드 Ref 1 내지 Ref 4를 추출한다. 이 경우 상기 제어부(450)는 레퍼런스 노드들의 간격과 레퍼런스 노드들의 송신 신호 범위 패턴을 통해 주변의 네 개의 레퍼런스 노드로부터 온 신호인지 또는 더 멀리 떨어진 레퍼런스 노드들로부터 온 신호인지 여부를 판단할 수 있다. 이 경우, 상기 제어부(450)는 가장 가까운 네 개의 레퍼런스 노드만을 고려한다. 그리고 상기 제어부(450)는 상기 네 개의 레퍼런스 노드들 중, 절대 좌표 값 (x, y)가 가장 작은 레퍼런스 노드를 원점 노드 Ref 1로 설정한다. 그리고 상기 제어부(450)는 S1350 단계에서 상기 레퍼런스 노드 Ref 1 내지 Ref 4에 대응하는 전송 세기 레벨에 관한 정보가 포함된 위치 값 요청 신호를 RF 송신부(430)를 제어하여 레퍼런스 노드(110)에 전송한다. 그리고 상기 제어부(450)는 S1360 단계에서 레퍼런스 노드(110)로부터 전송되는 위치 값을 수신하여 자신의 위치를 인식할 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
도 1은 레퍼런스 노드와 센서 노드로 구성된 센서 네트워크에 있어서, 센서 노드가 레퍼런스 노드에 위치 정보를 요청하고, 이에 대한 응답으로 레퍼런스 노드가 위치 정보를 센서 노드에 전송하는 과정을 나타내는 개략도.
도 2는 센서 노드로부터 위치 정보 요청 신호를 수신한 레퍼런스 노드가 전송 범위 조절 기술에 의해, 전송 세기를 변경하며 자신의 위치 정보 신호를 전송하여 구분되어지는 영역을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 레퍼런스 노드의 구조를 나타내는 구조도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 센서 노드의 구조를 나타내는 구조도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레퍼런스 노드들의 적정 거리를 결정하는 방법 및 상기 방법에 의한 위치 인식 테이블의 작성 방법을 나타내는 순서도.
도 6은 복수의 레퍼런스 노드에 의해 형성된 영역이 격자 모양으로 분할되는 것을 나타내는 예시도.
도 7은 임의의 격자 좌표 값 (x, y)에서 네 개의 레퍼런스 노드 Ref 1, Ref 2, Ref 3, Ref 4 에 이르는 거리를 측정하는 방법을 나타내는 예시도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 적정 거리 결정 알고리즘을 이용하여 계산된 길이를 간격으로 레퍼런스 노드들이 위치된 센서 네트워크에 있어서, 센서 노드가 자신의 위치 값을 인식하는 과정을 나타내는 개략도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 레퍼런스 노드가 센서 노드로부터 위치 정보 요청 신호를 수신하고, 이에 대응하여 위치 정보 신호를 전송하는 과정을 나타 내는 순서도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 센서 노드가 위치 정보 요청 신호를 전송하고, 레퍼런스 노드로부터 전송되는 위치 정보 신호를 수신하여 자신의 위치를 인식하는 과정을 나타내는 순서도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 센서 노드가 위치 인식 테이블의 전송 요청 없이 자신의 위치를 인식하는 방법을 나타내는 개략도.
도 12는 위치 인식 테이블의 전송 과정 없이, 레퍼런스 노드가 센서 노드로부터 전송되는 위치 정보 요청 신호 및 위치 값 요청 신호를 수신하고, 이에 대응하여 센서 노드의 위치 값을 전송하는 과정을 나타내는 순서도.
도 13은 위치 인식 테이블의 전송 과정 없이, 센서 노드가 자신의 위치를 인식하는 과정을 나타내는 순서도.

Claims (24)

  1. 레퍼런스 노드와 센서 노드를 포함하는 센서 네트워크의 위치 인식 시스템에 있어서,
    상기 레퍼런스 노드는 자신의 위치를 인식할 수 있고, 상기 센서 노드로부터 위치 정보 요청 신호 수신 시, 위치 정보를 생성하는 제어부와,
    상기 센서 노드로부터 상기 위치 정보 요청 신호를 수신하여 상기 제어부에 전달하고 송신 전력을 제어하며, 상기 위치 정보 요청 신호 수신 시 상기 위치 정보를 전송하는 RF 통신부를 포함하고,
    상기 센서 노드는 위치 인식 테이블을 구비하고, 위치 요청 신호를 생성하며 상기 레퍼런스 노드로부터 전송되는 위치 정보로부터 전송 세기를 분석하여 상기 위치 인식 테이블에서 자신의 위치를 계산하는 제어부와,
    상기 위치 정보 요청 신호를 전송하고, 상기 위치 정보를 수신하여 상기 제어부에 전달하는 RF 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위치 인식 테이블을 작성하는 방법은 복수의 레퍼런스 노드들에 의해 형성된 영역을 설정된 간격으로 가로 및 세로 방향으로 분할하는 단계;
    상기 분할에 의해 발생한 임의의 교차점에서 상기 레퍼런스 노드들까지의 거리를 측정하고, 상기 측정된 거리를 전송 세기 레벨로 변환하는 단계;
    상기 전송 세기 레벨의 패턴이 일치하는 교차점끼리 그룹핑(Grouping)하여, 같은 그룹에 속한 교차점들의 중점을 측정하는 단계; 및
    그룹별 오차를 측정하여 최대 오차 범위를 만족하면 위치 인식 테이블을 작성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 위치 인식 테이블의 작성 방법은 최대 오차 범위를 만족하지 않으면 레퍼런스 노드들의 간격을 증가시키고, 상기 모든 과정을 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 레퍼런스 노드들은 정사각형 형상으로 배열된 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 오차는 상기 같은 그룹에 속한 교차점들의 중점과 상기 복수의 레퍼런스 노드들까지의 거리 중 가장 큰 것임을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 위치 정보는 노드 거리, 전송 세기별 최대 도달 거리 정보와,
    전송 세기 및 절대 좌표에 관한 정보를 포함하는 레퍼런스 노드 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 센서 노드의 제어부는 상기 복수의 레퍼런스 노드들이 전송하는 위치에 관한 정보를 이용하여 자신과 가장 근접한 네 개의 레퍼런스 노드를 추출하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 센서 노드의 제어부는 상기 추출된 네 개의 레퍼런스 노드의 전송 세기를 분석하여 상기 위치 인식 테이블과 비교하여 해당하는 그룹을 확인하고, 상기 확인된 그룹에 대응하는 센서 위치의 좌표 값과 상기 추출된 네 개의 레퍼런스 노드 중 X, Y의 절대 좌표가 가장 작은 레퍼런스 노드의 절대 좌표 값을 더하여 자신의 위치를 인식하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 레퍼런스 노드의 제어부는 위치 정보 요청 신호를 수신하고, 랜덤 백오프 타임이 경과 한 후 노드 거리 및 전송 세기별 최대 도달 거리 정보, 레퍼런스 노드 정보를 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 센서 노드는 상기 레퍼런스 노드로부터 상기 위치 인식 테이블을 전송 받는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
  11. 레퍼런스 노드와 센서 노드를 포함하는 센서 네트워크의 위치 인식 방법에 있어서,
    상기 센서 노드가 위치 정보 요청 신호를 전송하는 단계;
    상기 위치 정보 요청 신호를 수신한 복수의 인접한 레퍼런스 노드가 위치 인식 테이블, 노드 거리, 전송 세기별 최대 도달 거리 정보를 전송하고, 전송 세기, 자신의 절대 좌표를 전송 세기를 가변하면서 전송하는 단계; 및
    상기 센서 노드가 상기 위치 인식 테이블 및 상기 레퍼런스 노드별 신호의 세기를 이용하여 자신의 위치를 인식하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 센서 노드가 자신의 위치를 계산하는 단계는 레퍼런스 노드들의 전송 세기 레벨을 분석하고, 상기 위치 인식 테이블과 비교하여 해당하는 그룹을 확인하는 단계; 및
    상기 확인된 그룹의 센서 위치의 좌표 값과 레퍼런스 노드들 중 X, Y의 절대 좌표가 가장 작은 레퍼런스 노드의 절대 좌표 값을 더하여 자신의 위치를 계산하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 레퍼런스 노드들은 정사각형 형태로 배열된 것을 특징으로 하는 위치 인식 방법.
  14. 레퍼런스 노드와 센서 노드를 포함하는 센서 네트워크의 위치 인식 시스템에 있어서,
    상기 레퍼런스 노드는 위치 인식 테이블을 구비하고 자신의 위치를 인식할 수 있으며, 상기 센서 노드로부터 위치 정보 요청 신호 수신 시 위치 정보를 생성하고, 상기 센서 노드로부터 위치 값 요청 신호 수신 시 상기 센서 노드의 위치를 계산하는 제어부와,
    상기 센서 노드로부터 상기 위치 정보 요청 신호 또는 위치 값 요청 신호를 수신하여 상기 제어부에 전달하고 송신 전력을 제어하며, 상기 위치 정보 요청 신호 수신 시 상기 위치 정보를 전송하고, 상기 위치 값 요청 신호 수신 시 상기 센서 노드의 위치 값을 전송하는 RF 통신부를 포함하고,
    상기 센서 노드는 위치 정보 요청 신호 또는 위치 값 요청 신호를 생성하는 제어부와,
    상기 위치 정보 요청 신호 또는 위치 값 요청 신호를 전송하고, 상기 위치 정보를 수신하여 상기 제어부에 전달하는 RF 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하 는 위치 인식 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 위치 인식 테이블을 작성하는 방법은 복수의 레퍼런스 노드들에 의해 형성된 영역을 설정된 간격으로 가로 및 세로 방향으로 분할하는 단계;
    상기 분할에 의해 발생한 임의의 교차점에서 상기 레퍼런스 노드들까지의 거리를 측정하고, 상기 측정된 거리를 전송 세기 레벨로 변환하는 단계;
    상기 전송 세기 레벨의 패턴이 일치하는 교차점끼리 그룹핑(Grouping)하여, 같은 그룹에 속한 교차점들의 중점을 측정하는 단계; 및
    그룹별 오차를 측정하여 최대 오차 범위를 만족하면 위치 인식 테이블을 작성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 위치 인식 테이블의 작성 방법은 최대 오차 범위를 만족하지 않으면 레퍼런스 노드들의 간격을 증가시키고, 상기 모든 과정을 반복하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 레퍼런스 노드들은 정사각형 형상으로 배열된 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 오차는 상기 같은 그룹에 속한 교차점들의 중점과 상기 복수의 레퍼런스 노드들까지의 거리 중 가장 큰 것임을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 위치 정보는 노드 거리, 전송 세기별 최대 도달 거리 정보와,
    전송 세기 및 절대 좌표에 관한 정보를 포함하는 레퍼런스 노드 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 센서 노드의 제어부는 상기 복수의 레퍼런스 노드들이 전송하는 위치에 관한 정보를 이용하여 자신과 가장 근접한 네 개의 레퍼런스 노드를 추출하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 센서 노드의 제어부는 상기 추출된 네 개의 레퍼런스 노드의 전송 세기를 분석하여 상기 위치 인식 테이블과 비교하여 해당하는 그룹을 확인하고, 상기 확인된 그룹에 대응하는 센서 위치의 좌표 값과 상기 추출된 네 개의 레퍼런스 노드 중 X, Y의 절대 좌표가 가장 작은 레퍼런스 노드의 절대 좌표 값을 더하여 자신 의 위치를 인식하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 시스템.
  22. 위치 인식 테이블을 포함하는 복수의 레퍼런스 노드들과 센서 노드를 포함하는 센서 네트워크의 위치 인식 방법에 있어서,
    상기 센서 노드가 위치 정보 요청 신호를 전송하는 단계;
    상기 위치 정보 요청 신호를 수신한 복수의 인접한 레퍼런스 노드가 노드 거리, 전송 세기별 최대 도달 거리 정보를 전송하고, 전송 세기, 자신의 절대 좌표를 전송 세기를 가변하면서 전송하는 단계;
    상기 센서 노드가 수신한 상기 레퍼런스 노드별 신호의 세기를 분석하고, 이를 포함하는 위치 값 요청 신호를 전송하는 단계; 및
    상기 위치 값 요청 신호를 수신한 레퍼런스 노드가 상기 레퍼런스 노드별 신호의 세기 및 위치 인식 테이블을 이용하여 센서 노드의 위치를 계산하여 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 레퍼런스 노드가 센서 노드의 위치를 계산하는 단계는 레퍼런스 노드들의 전송 세기 레벨을 확인하고, 상기 위치 인식 테이블과 비교하여 해당하는 그룹을 확인하는 단계; 및
    상기 확인된 그룹의 센서 위치의 좌표 값과 레퍼런스 노드들 중 X, Y의 절대 좌표가 가장 작은 레퍼런스 노드의 절대 좌표 값을 더하여 센서 노드의 위치를 계 산하는 것을 특징으로 하는 위치 인식 방법.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 복수의 레퍼런스 노드들은 정사각형 형태로 배열된 것을 특징으로 하는 위치 인식 방법.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100983926B1 (ko) * 2009-12-28 2010-09-27 동국대학교 산학협력단 센서 배치 정보 제공 장치 및 방법
KR101050500B1 (ko) * 2009-06-09 2011-07-20 경기대학교 산학협력단 센서 네트워크에서 이동노드의 이동방법, 이동노드 및 이동장치
KR101144486B1 (ko) * 2010-09-30 2012-05-11 인하대학교 산학협력단 순차적 정렬된 ｒｓｓ을 이용한 무선 센서 네트워크에서의 거리 측정 방법
KR101244430B1 (ko) * 2010-11-09 2013-03-18 재단법인대구경북과학기술원 무선 네트워크의 위치 추정 방법 및 시스템
KR101397648B1 (ko) * 2013-03-18 2014-05-26 인하대학교 산학협력단 선박 내의 지그비 노드 배치 방법 및 그 장치
CN114040328A (zh) * 2021-11-26 2022-02-11 成都耀塔科技有限公司 基于轨迹路程信息的机坪自绑定无动力设备定位推算方法

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101108708B1 (ko) * 2008-12-16 2012-01-30 한국전자통신연구원 자가 위치 계산 기능을 구비한 센서노드 및 이의 자가 위치계산 방법
US8401560B2 (en) 2009-03-31 2013-03-19 Empire Technology Development Llc Infrastructure for location discovery
US8369242B2 (en) 2009-03-31 2013-02-05 Empire Technology Development Llc Efficient location discovery
AU2010262765A1 (en) * 2009-06-19 2012-02-09 Cohda Wireless Pty Ltd Characterisation of a wireless communications link
WO2011121234A1 (fr) 2010-03-31 2011-10-06 France Telecom Localisation de capteurs d'un reseau de capteurs sans fil
WO2011136816A1 (en) 2010-04-30 2011-11-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Determination of a sensor device location in a sensor network
US8774829B2 (en) 2010-07-16 2014-07-08 Qualcomm Incorporated Sensor node positioning for location determination
US8849926B2 (en) * 2010-08-06 2014-09-30 Simon Fraser University System and method for self-calibrating, self-organizing and localizing sensors in wireless sensor networks
US8463459B2 (en) 2010-08-24 2013-06-11 The Boeing Company Methods and apparatus for indicating a location
WO2012079638A1 (en) * 2010-12-16 2012-06-21 Sony Ericsson Mobile Communications Ab System and method for location estimation
WO2013121076A1 (en) * 2012-02-15 2013-08-22 Nokia Corporation Method and apparatus for managing sensor information
US9544788B2 (en) * 2012-11-16 2017-01-10 Dsp Group Ltd. Method and system for motion detection using digital enhanced cordless telecommunicaiton (DECT) signals
CN103207381A (zh) * 2012-12-28 2013-07-17 公安部第三研究所 应用于基于信号强度室内定位的多径干扰消除方法
CN109429169A (zh) * 2017-08-21 2019-03-05 西安中兴新软件有限责任公司 一种实现无线定位的方法、装置及窄带物联网终端
CN107766930B (zh) * 2017-09-06 2021-03-26 华东师范大学 基于dtw群集模糊分群som神经元的等效rom距离计算方法
WO2019165632A1 (zh) * 2018-03-02 2019-09-06 深圳市汇顶科技股份有限公司 室内定位方法、装置和设备
FR3103285A1 (fr) * 2019-11-19 2021-05-21 Orange Procédé de localisation d’une balise de géolocalisation.

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4209787A (en) * 1975-04-16 1980-06-24 Gould Inc. Method for monitoring the location of monitored objects
US4864313A (en) * 1987-02-18 1989-09-05 Konneker Lloyd K Voting method of locating mobile objects
GB2311697B (en) * 1996-03-22 1999-07-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Wireless communication system and method and system for detection of position of radio mobile station
US5924040A (en) * 1996-11-20 1999-07-13 Telxon Corporation Wireless communication system having base station with adjustable power transceiver for locating mobile devices
US6552661B1 (en) * 2000-08-25 2003-04-22 Rf Code, Inc. Zone based radio frequency identification
US7298314B2 (en) * 2002-08-19 2007-11-20 Q-Track Corporation Near field electromagnetic positioning system and method
EP1759222A1 (en) * 2004-06-09 2007-03-07 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Automatic generation of signal strength map for location determination of mobile devices
US7423535B2 (en) * 2004-08-26 2008-09-09 Avante International Technology, Inc. Object monitoring, locating, and tracking method employing RFID devices
US7576694B2 (en) * 2006-04-20 2009-08-18 Toshiba America Research, Inc. Secure wireless user localization scheme using transmission range variation
US8145236B2 (en) * 2008-01-23 2012-03-27 Toshiba America Research, Inc. Approach to secure localization in wireless networks

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101050500B1 (ko) * 2009-06-09 2011-07-20 경기대학교 산학협력단 센서 네트워크에서 이동노드의 이동방법, 이동노드 및 이동장치
KR100983926B1 (ko) * 2009-12-28 2010-09-27 동국대학교 산학협력단 센서 배치 정보 제공 장치 및 방법
KR101144486B1 (ko) * 2010-09-30 2012-05-11 인하대학교 산학협력단 순차적 정렬된 ｒｓｓ을 이용한 무선 센서 네트워크에서의 거리 측정 방법
KR101244430B1 (ko) * 2010-11-09 2013-03-18 재단법인대구경북과학기술원 무선 네트워크의 위치 추정 방법 및 시스템
KR101397648B1 (ko) * 2013-03-18 2014-05-26 인하대학교 산학협력단 선박 내의 지그비 노드 배치 방법 및 그 장치
CN114040328A (zh) * 2021-11-26 2022-02-11 成都耀塔科技有限公司 基于轨迹路程信息的机坪自绑定无动力设备定位推算方法
CN114040328B (zh) * 2021-11-26 2024-05-03 成都耀塔科技有限公司 基于轨迹路程信息的机坪自绑定无动力设备定位推算方法

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