KR20090083105A - 무선통신시스템의 측위 서비스 시스템 및 그 운영 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선통신 시스템에서 앵커노드의 부족 시 최소의 위치 이동을 가지는 이동노드를 이용하여 지속적인 측위 서비스를 제공할 수 있는 측위 서비스 시스템 및 그 운영 방법에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 무선통신 시스템에서 측위 서비스 제공 방법에 있어서, 소스 이동노드가 인접하는 앵커노드를 검색하는 과정과, 상기 검색하는 앵커노드의 수가 측위 서비스 조건을 만족하지 않을 시, 인접하는 타겟 이동노드들을 검색하는 과정과, 상기 검색하는 타겟 이동노드들 중 최적의 이동노드를 선택하는 과정과, 상기 검색하는 앵커노드와 상기 최적의 이동노드를 이용하여 측위 서비스를 제공하는 과정을 포함한다.
이동노드, 앵커노드, 삼각측량, 측위 서비스

Description

무선통신시스템의 측위 서비스 시스템 및 그 운영 방법{POSITION DETERMINATION SERVICE SYSTEM OF THE WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING THE SAME}
본 발명은 무선통신시스템의 측위 서비스 시스템 및 그 운영 방법에 관한 것으로, 특히 앵커노드(Anchor Node)의 에러 시 이동노드(Mobile Node)를 이용하여 측위 서비스를 제공할 수 있는 측위 서비스 시스템 및 그 운영 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 위치인식 및 위치추적(이하, '측위 서비스'라 칭함)에 대한 기반 기술로는, 크게 삼각측량(Triangulation) 방식을 이용하는 기술과, 영상 인식을 통한 장면분석(Scene Analysis) 방식을 이용하는 기술, 그리고 근접(Proximity) 방식을 이용하는 기술 등으로 구분할 수 있다.
상기 삼각측량 방식은, 이동노드(Mobile Node)와 앵커노드(Anchor Node) 간 전파도달시간(Time-of-Arrival)을 측정하여 상기 이동노드와 앵커노드 간 거리를 계산한 후, 이미 알고 있는 3개의 앵커노드의 정확한 위치로부터 계산된 거리를 반지름으로 하는 3개의 원이 동시에 만나는 교차점을 상기 이동노드의 위치로 계산하 는 기술이다.
상기 영상 인식을 통한 장면분석 방식은, 위치를 파악하고자 하는 곳의 특징을 미리 알고 있다는 전제 하에, 카메라 등으로 관측되는 장면의 특징을 이용하여 위치를 알아내는 기술이다. 이러한 장면분석 방식은, 크게 관측되는 영상의 이미지를 분석해서 데이터베이스에 저장된 것과 비교하는 정적인 분석 방식과 연속되는 이미지의 차이를 분석하는 차등적인 분석 방식으로 나눌 수 있다.
상기 근접 방식은, 위치를 알고자 하는 이동노드가 이미 위치를 알고 있는 다른 이동노드와의 접촉을 통해 자신의 위치를 파악하는 기술이다. 상기 근접 방식은, 직접적인 접촉을 통해 이루어지는 물리적인 접촉 감지 방식과, 이동노드가 셀(Cell)의 전송 영역 내에 있음을 감지하는 무선 셀 접속점 감지 방식 및 사용자의 식별자(ID)가 어디서 사용되었는지 등을 감지하는 자동 ID 시스템 관측 방식으로 구분할 수 있다.
본 발명의 목적은 무선통신 시스템에서 보다 합리적이고 안정적인 측위 서비스를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 무선통신 시스템에서 앵커노드의 에러로 인한 부재 시, 보다 안정적인 측위 서비스를 제공할 수 있는 시스템 및 그 운영 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 무선통신 시스템에서 앵커노드의 부재 시 다른 이동노드를 이용하여 측위 서비스를 제공할 수 있는 시스템 및 그 운영 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 참조할 수 있는 앵커노드가 부족한 상황에서 이동노드 자신의 위치를 계산하고 있는 다른 이동노드를 선택하여, 지속적인 위치인식 서비스를 제공할 수 있는 시스템 및 그 운영 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 측위 서비스를 위한 이동노드를 선택 시, 제공되는 측위 정보(변수)들에 의거하여 최적의 이동노드를 선택하고, 이에 따른 측위의 정확도를 높일 수 있는 측위 서비스 시스템 및 그 운영 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 최적의 이동노드를 선택할 시 측위의 표준편차, 앵커노드와의 통신에서 측정된 RSSI(Received Signal Strength Indication), 이동노드의 가속도 등을 고려하여 최적의 이동노드를 선택할 수 있는 시스템 및 그 운영 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 방법은, 무선통신 시스템에서 측위 서비스 제공 방법에 있어서, 소스 이동노드가 인접하는 앵커노드를 검색하는 과정과, 상기 검색하는 앵커노드의 수가 측위 서비스 조건을 만족하지 않을 시, 인접하는 타겟 이동노드들을 검색하는 과정과, 상기 검색하는 타겟 이동노드들 중 최적의 이동노드를 선택하는 과정과, 상기 검색하는 앵커노드와 상기 최적의 이동노드를 이용하여 측위 서비스를 제공하는 과정을 포함한다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 방법은, 무선통신 시스템에서 측위 서비스 제공 방법에 있어서, 소스 이동노드가 측위 서비스를 위한 앵커노드가 부족함을 인지할 시, 상기 소스 이동노드의 전송범위 내에 존재하는 타겟 이동노드들로 제어 메시지를 전송하는 과정과, 적어도 하나의 타겟 이동노드들로부터 상기 제어 메시지에 대응하는 응답 메시지를 수신하는 과정과, 상기 수신하는 응답 메시지의 측위 정보를 참조하여 최적의 이동노드를 선택하는 과정과, 상기 최적의 이동노드를 이용하여 측위 서비스를 제공하는 과정을 포함한다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 방법은, 측위 서비스 시스템에 있어서, 소스 이동노드가 인접하는 앵커노드의 부족을 감지할 시, 타겟 이동노드들로 제어 메시지를 전송하는 과정과, 상기 타겟 이동노드들은 상기 제어 메시지에 응답하여, 자신들의 위치정보 및 측위 정보를 포함하는 응답 메시지를 상기 소스 이동노드로 전송하는 과정과, 상기 소스 이동노드는 상기 타겟 이동노드들의 응답 메시지를 수신하고, 상기 응답 메시지의 측위 정보를 분석하는 과정과, 상기 소스 이동노드가 최소의 측위 정보를 가지는 해당 타겟 이동노드를 측위 서비스를 위한 최적의 이동노드로 선택하는 과정을 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명에서 제안하는 무선통신시스템의 측위 서비스 시스템 및 그 운영 방법에 따르면, 앵커노드만을 이용하는 측위 서비스를 제공하는 것에 비하여, 앵커노드와 이동노드를 동시에 이용함에 따라 보다 넓은 지역을 측위 가능 지역으로 확장할 수 있다. 즉, 기존의 측위 서비스 지역을 확장하는 효과가 있다.
아울러, 임시적으로 측위 서비스를 제공해야 하는 지역에 대하여 최소한의 앵커노드만을 설치한 후 이동성(Mobility)이 없는 이동노드를 음영지역에 설치함으로써, 보다 저렴하게 측위 시스템을 구축할 수 있으며, 측위 서비스를 보다 넓은 지역에 간편하게 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한 앵커노드의 에러(error) 등으로 인해 일시적으로 해당 앵커노드를 측위 서비스에 사용할 수 없는 경우, 특정 이동노드를 상기 앵커노드에 대체하여 사용함으로써 지속적인 측위 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명의 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 그리고 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니다. 따라서 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
제안하는 본 발명은 무선통신 시스템에서 이동노드(Mobile Node)의 위치 인식 및 추적 서비스(이하, '측위 서비스'라 칭함)를 위한 시스템 및 그 운영 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따르면 앵커노드(Anchor Node)가 에러 등에 의해 측위 서비스에 사용할 수 없는 경우, 인접하는 다른 이동노드를 상기 앵커노드에 대체하여 지속적인 측위 서비스를 제공할 수 있는 측위 서비스 시스템 및 그 운영 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명에서는 이동노드를 이용하여 측위 서비스를 제공하는 시스템 및 그 운영 방법을 제안한다. 아울러, 상기 앵커노드를 대체할 이동노드 선택 시 최적의 이동노드를 선택할 수 있는 알고리즘을 제안한다. 이를 위하여, 본 발명의 실시 예에서는 이동이 가능한 다수의 이동노드들과, 고정되어 있는 다수의 앵커노드들을 포함하여 이루어질 수 있다.
그러면, 이하에서는 첨부한 도면 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 실시 예에서 적용되는 동작을 설명하기로 한다.
도 1은 일반적인 삼각측량 기법에 대한 동작 설명을 위해 도시한 도면이다.
상기 도 1을 참조하면, 상기 도 1은 측위 서비스 기술 중 정확도가 높은 삼각측량 방식의 개략적인 설명을 위해 도시한 도면이다. 상기 도 1에 도시한 바와 같이 3개의 앵커노드들(110, 130, 150)과, 1개의 이동노드(100)로 이루어진다.
먼저 삼각측량 방식을 이용한 상기 이동노드(100)의 측위를 위해서는, 상기 이동노드(100)의 전송범위(Transmission Range) 내에 적어도 3개의 앵커노드들(110, 130, 150)이 위치해야 한다. 또한 상기 앵커노드들(110, 130, 150)의 관점에서도 상기 이동노드(100)는 상기 3개의 앵커노드들(110, 130, 150)의 전송범위의 교집합 내에 위치해 있어야 측위가 가능하다.
즉, 종래의 삼각측량 방식은 상기 이동노드(100)가 상기 3개의 앵커노드들(110, 130, 150)의 전송범위 밖에 존재하게 될 시 상기 이동노드(100)에 대한 측위가 불가능하다. 또한, 상기 앵커노드들(110, 130, 150) 중 적어도 하나가 에러(error) 등에 의해 일시적으로 사용할 수 없는 상황이 발생할 시, 나머지 기존의 앵커노드들만을 이용해서는 상기 삼각측량 방식으로 상기 이동노드(100)에 대한 측위가 불가능하다. 즉, 지속적인 측위 서비스를 제공해 줄 수 없는 문제가 발생한다.
따라서 전술한 바와 같이 이동노드의 이동성에 의하여 이동노드가 적어도 3개의 앵커노드의 전송범위를 벗어난 위치에 존재하거나, 또는 앵커노드의 에러로 인한 부재 시에 대한 고려가 필요하다. 이에 본 발명에서는 전술한 상황을 고려하여 보다 안정적이고 지속적인 측위 서비스를 제공할 수 있도록 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 측위 서비스에 대한 동작 설명을 위해 도시한 도면이다. 특히, 상기 도 2에서는 측위가 가능한 지역 이내에 4개의 이동노드들(205, 215, 225, 235)이 존재하고, 측위 가능 지역을 벗어난 이동노드(245)가 1개 존재하는 상황을 나타낸 것이다.
상기 도 2를 참조하면, 먼저 측위가 가능한 지역 내에 있는 이동노드들(205, 215, 225, 235)은 주변의 앵커노드들(210, 230, 250)을 검색하고, 이후 각 앵커노드들(210, 230, 250)과의 거리를 측정하여 이동노드들(205, 215, 225, 235) 자신의 위치를 계산할 수 있다. 이러한 위치 계산은 전술한 삼각측량 방식 등에 의거하여 계산할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같은 상황에서, 어느 하나의 이동노드가 이동을 통해 상기 도 2의 이동노드(245)와 같이 상기 앵커노드들(210, 230, 250)의 측위 가능 지역에서 벗어날 수 있다. 또는 이동노드가 이동하지는 않았지만 상기 앵커노드들(210, 230, 250) 중 적어도 하나의 앵커노드의 에러 등으로 인해 측위를 위한 앵커노드가 부재, 즉 일정시간 응답이 없는 앵커노드가 발생할 수 있다.
이러한 상황이 발생할 시 본 발명의 실시 예에서는 먼저, 상기와 같이 3개의 앵커노드를 참조하여 측위가 불가능한 해당 이동노드에서, 측위가 불가능한 해당 앵커노드(에러 앵커노드)를 상기 이동노드가 관리하는 앵커 리스트(Anchor list)에서 상기 에러 앵커노드를 제외시킨다. 이하에서는 상기 이동노드가 상기 도 2에 나타낸 바와 같이, 3개의 앵커노드들(210, 230, 250)을 이용한 측위 가능 지역을 벗어나 이동노드(245)의 위치에 존재하는 경우를 예로 하여 살펴보기로 한다.
따라서 상기 이동노드(245)는 앵커노드(230)에 대하여 이동노드(245) 자신의 앵커 리스트에서 제외시킬 수 있다. 이후, 상기 이동노드(245)는 삼각측량 방식의 의하여 자신의 위치 측위를 위해 적어도 3개의 앵커노드가 필요함에 따라, 먼저 주변의 다른 앵커노드가 존재하는지를 검색할 수 있다.
이때, 더 이상의 다른 앵커노드가 존재하지 않을 시, 상기 이동노드(245)는 장치발견요청(Device Discovery request) 메시지를 생성하여 인접하는 주변의 다른 이동노드들(205, 215, 225, 235)로 전송한다. 즉, 상기 이동노드(245)는 상기 장치발견요청 메시지를 전송함으로, 상기 이동노드(245) 자신의 전송범위 내의 모든 다른 이동노드들(205, 215, 225, 235)을 검색할 수 있다.
상기 다른 이동노드들(205, 215, 225, 235)은 수신하는 상기 장치발견요청 메시지에 응답하는 장치발견응답(Device discovery Response) 메시지를 생성하여 상기 이동노드(245)로 전송한다. 이때, 상기 다른 이동노드들(205, 215, 225, 235) 각각은 상기 장치발견응답 메시지에 상기 다른 이동노드들(205, 215, 225, 235) 자신의 계산된 위치정보와 함께 다음의 측위 정보(변수)들 중 적어도 하나를 포함하여 전송할 수 있다.
(1) 이동노드가 측정하는 위치의 표준편차
(2) 앵커노드와의 통신에서 사용된 패킷 RSSI(Received Signal Strength Indication)의 표준편차
(3) 모바일 노드의 평균 속력
(4) 이동노드의 가속도 센서에서 얻어지는 값(가속도)
이러한 측위 정보(변수)들은 시스템 설정에 따라 선택적으로 포함될 수 있으며, 또한 보다 합리적이고 안정적인 측위 서비스를 위한 다른 측위 정보(변수)들을 더 포함할 수도 있다.
다음으로, 상기 장치발견응답 메시지를 수신하는 상기 이동노드(245)는 상기 장치발견응답 메시지에 포함되는 상기의 측위 정보(변수)들을 바탕으로, 각 측위 정보(변수)의 값이 가장 작은 값을 가지는 최적의 이동노드를 선택한다. 즉, 표준편차, 평균속력 및 가속도 등의 값이 작을수록 위치이동이 적은 최적의 이동노드라 할 수 있으며, 위치이동이 적은 이동노드 선택에 의해 측위 오차를 줄일 수 있다. 여기서는, 상기 다른 이동노드들(205, 215, 225, 235) 중 이동노드(215)를 최적의 이동노드로 선택하는 경우를 예로 설명한다.
이후, 상기 이동노드(245)는 측위 가능 지역의 상기 앵커노드들(210, 250)과 상기 선택하는 최적의 이동노드(215)를 이용하여 이동노드(245) 자신의 위치를 산출할 수 있다. 즉, 에러 발생 상황에서도 지속적인 측위 서비스를 제공할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시 예에 따른 시스템 구조 및 그의 동작에 대하여 살펴보았다. 다음으로 이하에서는 전술한 시스템 구조에서 본 발명의 측위 서비스를 위한 그 운영 방법에 대하여 살펴보기로 한다. 하지만, 본 발명이 하기에서 기술하는 내용에 한정되는 것은 아니므로, 하기의 실시 예에 의거하여 다양한 실시 예들에 적용할 수 있음에 유의하여야 한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 위치인식 서비스를 위한 측위 알고리즘을 나타낸 순서도이다. 특히, 상기 도 3에서는 앵커노드의 부재를 고려한 본 발명의 삼각측량 방식의 예시를 나타낸다.
상기 도 3을 참조하면, 먼저 이동노드는 측위 서비스를 위해 주변의 3개 이상의 앵커노드가 존재하는지 검색할 수 있다(301단계). 즉, 상기 이동노드는 앵커발견요청(Anchor Discovery Request) 메시지를 상기 이동노드 자신의 전송범위 내에 존재하는 앵커노드들로 전송한다. 상기 이동노드는 상기 앵커발견요청 메시지에 대응하는 앵커발견응답(Anchor Discovery Response) 메시지 수신에 의거하여 주변에 인접하는 앵커노드들을 확인할 수 있다.
따라서 상기 이동노드는 상기 앵커발견요청 메시지 전송 이후, 수신되는 앵커발견응답 메시지를 참조하여 인접하는 앵커노드가 3개 이상 존재하는지 판별한다(303단계). 여기서 3개 이상의 앵커노드를 판별하는 이유는 삼각측량을 위해 상기 이동노드는 3개 이상의 앵커노드가 필요하기 때문이다.
상기 303단계의 판별결과, 인접하는 앵커노드가 3개 이상 존재하면, 상기 이동노드는 상기 3개 이상의 서로 다른 앵커노드들과의 거리를 측정하여 삼각측량을 이용한 측위 서비스를 제공한다(309단계, 311단계).
상기 303단계의 판별결과, 인접하는 앵커노드가 3개 이상 존재하지 않으면, 상기 이동노드는 장치발견요청(Device Discovery Request) 메시지를 전송하여 상기 이동노드 자신의 전송범위 내의 모든 다른 이동노드들을 검색한다(305단계). 즉, 상기 이동노드는 자신의 전송범위 내에 존재하는 모든 다른 이동노드들로 상기 장치발견요청 메시지를 전송하고, 그에 대한 장치발견응답(Device Discovery Response) 메시지 수신에 의거하여 인접하는 다른 이동노드들을 검색할 수 있다.
다음으로, 상기 이동노드는 상기 인접한 다른 이동노드들로부터 수신하는 상기 장치발견응답 메시지에 의거하여 부족한 앵커노드를 대체하여 측위 서비스를 제공할 최적의 다른 이동노드를 선택한다(307단계).
여기서, 상기 최적의 다른 이동노드는 적어도 하나가 선택될 수 있다. 예를 들어, 전술한 단계에서 앵커노드가 하나만 검색될 시, 상기 이동노드는 필요한 수인 2개의 최적의 다른 이동노드를 선택할 수 있다. 만약 전술한 단계에서 앵커노드가 하나도 검색되지 않을 시, 상기 이동노드는 필요한 수인 3개의 최적의 다른 이동노드를 선택할 수도 있다. 이러한 예시에 대해서는 후술하는 도 4를 참조하여 살펴보기로 한다.
또한 상기 307단계에서, 상기 이동노드는 상기 최적의 이동노드를 선택할 시 전술한 도 2를 참조한 설명 부분에서 설명한 바와 같이, 상기 장치발견응답 메시지 내의 적어도 하나의 측위 정보(변수)를 참조하여 선택할 수 있다.
다음으로, 상기 이동노드는 상기 선택하는 적어도 하나의 최적의 이동노드와, 전술한 단계에서 검색한 적어도 하나의 앵커노드를 포함하는 3개 이상의 서로 다른 노드들을 통해 측위 서비스를 제공할 수 있다. 즉, 상기 이동노드는 상기 적어도 하나의 최적의 이동노드와, 상기 적어도 하나의 앵커노드를 포함하는 3개 이상의 서로 다른 노드들 각각과의 거리를 측정하고(309단계), 이를 통해 상기 이동노드는 삼각측량을 이용하여 측위 절차를 수행할 수 있다(311단계).
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동노드를 이용한 측위 방법의 예시를 도시한 도면이다. 상기 도 4에서는 이동노드가 측위 가능 지역을 벗어난 경우에도 주 변의 다른 이동노드를 이용하여 측위 서비스를 제공하는 상황의 예시를 나타낸 도면이다.
상기 도 3 및 도 4를 참조하면, 먼저 이동노드(445)는 앵커발견요청 메시지를 전송을 통해 상기 이동노드(445) 자신의 전송범위 내에 존재하는 모든 앵커노드들(410, 450)을 검색한다. 이때, 상기 도 4에서 앵커노드(430)는 상기 이동노드(445)의 전송범위 밖에 존재하므로 상기 앵커발견요청 메시지에 의해 검색되지 않는다.
이어서, 상기 이동노드(445)는 상기 앵커노드들(410, 450)을 검색하고, 부족한 앵커노드를 대체할 다른 이동노드 검색을 위하여, 장치발견요청 메시지에 의거하여 상기 이동노드(445) 자신의 전송범위 내에 존재하는 모든 다른 이동노드들(405, 415, 425)을 검색한다. 이때, 상기 도 4에서 이동노드(435)는 상기 이동노드(445)의 전송범위 밖에 존재하므로 상기 장치발견요청 메시지에 의해 검색되지 않는다.
다음으로, 상기 이동노드(445)는 상기 다른 이동노드들(405, 415, 425)로부터 수신하는 장치발견응답 메시지를 이용하여 최적의 이동노드를 선택한다. 예를 들어, 상기 이동노드(445)는 상기 장치발견응답 메시지 내의 적어도 하나의 측위 정보(변수)를 참조하여 해당 측위 정보(변수)가 가장 작은 값을 가지는 다른 이동노드를 최적의 이동노드로 선택할 수 있다. 상기 도 4에서는 이동노드(405)를 최적의 이동노드로 선택하는 경우를 예로 한다.
이후, 상기 이동노드는 전술한 단계에서 검색하는 상기 앵커노드들(410, 4150)과 상기 선택하는 최적의 이동노드(405)를 이용하여 측위를 수행한다.
한편, 전술한 본 발명의 설명에서는 이동노드가 자신의 주변에 인접하는 앵커노드와 다른 이동노드 검색을 별도로 수행하는 것으로 설명하였다. 즉, 앵커발견요청 메시지에 의거하여 앵커노드를 검색하고, 앵커노드의 부재 시 장치발견요청 메시지에 의거하여 다른 이동노드를 검색하는 과정으로 설명하였다.
하지만, 본 발명에 따르면 상기 장치발견요청 메시지와 같은 제어 메시지를 응용하여 상기 이동노드가 인접하는 앵커노드와 다른 이동노드의 검색을 한 번에 수행할 수도 있음은 물론이다. 이러한 경우, 상기 이동노드는 3개의 앵커노드를 검색할 시 상기 앵커노드를 기준으로 측위 서비스를 제공하고, 3개의 앵커노드가 존재하지 않을 시 최적의 이동노드 선택을 통해 측위 서비스를 제공할 수 있다. 또는 상기 제어 메시지에 대응하는 응답 메시지에 의거하여 앵커노드들 및 이동노드들 중 보다 최적의 노드들을 선택하여 측위 서비스를 제공할 수도 있다.
또한 본 발명의 다른 응용으로, 전술한 장치발견요청 메시지와 관련하여, 미리 특정 임계값(Threshold)을 지정하여, 상기 임계값을 만족하는 이동노드에 의해서만 장치발견응답 메시지를 수신하도록 설정할 수도 있다. 예를 들어, 상기 특정 임계값을 3m 이내로 설정하여, 상기 특정 임계값 3m 이내에 존재하는 다른 이동노드만 응답하도록 장치발견요청 메시지를 전송하면, 이동노드로부터 상기 특정 임계값 3m 이내(threshold)의 거리에 존재하는 다른 이동노드만 상기 장치발견요청 메시지에 응답하는 장치발견응답 메시지를 전송하게 된다. 이를 통해 장치발견응답 메시지 전송을 위한 다른 이동노드들 간의 경쟁(Contention)을 줄일 수 있으며, 또 한 수신하는 장치발견응답 메시지의 처리를 위한 이동노드의 프로세스(Process), 용량(Capacity) 및 부하(Load)를 줄일 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따르면, 다른 노드들(앵커노드, 이동노드)의 측위 데이터를 오버히어링(Overhearing)하여 주변 노드들에 대한 정보를 확인할 수도 있다. 즉, 특정 이동노드가 첫 번째 패킷(Packet)에 거리 측정을 요청하게 되는데, 이때 거리 측정을 시도하는 상기 이동노드가 현재까지 계산한 상기 이동노드 자신의 위치에 대한 표준편차를 함께 전송함으로써, 다른 이동노드들은 상기 정보를 오버히어링하고 기록하여, 장치발견요청 메시지를 전송할 시 참조하도록 할 수도 있다. 즉, 특정 이동노드가 다른 이동노드를 검색하기 위한 메시지를 전송할 시, 미리 주변 다른 이동노드들의 거리 측정 정보를 오버히어링하고 있다가, 상기 정보를 바탕으로 상기 메시지를 선택적으로 전송할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 시뮬레이션 환경에 따른 결과를 도시한 도면이다. 특히, 상기 도 5에서는 6개의 앵커노드가 측위 가능 지역을 구성하고 있는 상황의 예시를 나타낸 것이다.
상기 도 6을 참조하면, 사각형 범위(500) 내의 모든 지역에서는 측위가 가능하고, 각 앵커노드들의 전송범위가 50m라고 가정할 때, 상기 사각형 범위(500)의 크기는 88m x 44m로 넓이는 3872m2이며, 사각형 범위(500)와 상기 사각형 범위(500) 주변 지역을 포함한 측위 가능 지역은 약 5401m2이다.
이러한 구조에서, 만약 1개의 이동노드가 측위 가능 지역에 추가되었을 경우 앵커노드와 이동노드를 동시에 이용한 측위 가능 지역은 평균 8118m2로 증가하고, 이는 앵커노드만을 사용한 경우보다 약 1.5배 확장됨을 알 수 있다. 또한, 2개의 이동노드가 측위 가능 지역에 추가되었을 경우 앵커노드와 이동노드를 동시에 이용하면 측위 가능 지역은 평균 10388m2로 증가하게 되고, 이는 앵커노드만을 이용한 경우보다 약 1.9배 확장되는 결과를 가져올 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면 기존의 측위 서비스 지역을 넓게 하는 장점뿐만 아니라, 임시적으로 측위 서비스를 제공해야하는 지역에 최소한의 앵커노드만을 설치한 후 이동성(Mobility)이 없는 이동노드를 음영지역에 설치함으로써, 측위 서비스를 보다 넓은 지역에, 손쉽게 제공할 수 있는 효과를 가져올 수 있다.
또한 앵커의 고장 등으로 인해 일시적으로 앵커노드를 사용할 수 없는 경우 이동노드를 대신 사용함으로써 지속적인 위치인식 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 일반적인 삼각측량 기법에 대한 동작 설명을 위해 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 측위 서비스에 대한 동작 설명을 위해 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 위치인식 서비스를 위한 측위 알고리즘을 나타낸 순서도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이동노드를 이용한 측위 방법의 예시를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 시뮬레이션 환경에 따른 결과를 도시한 도면.

Claims (21)

  1. 무선통신 시스템에서 측위 서비스 제공 방법에 있어서,
    소스 이동노드가 인접하는 앵커노드를 검색하는 과정과,
    상기 검색하는 앵커노드의 수가 측위 서비스 조건을 만족하지 않을 시, 인접하는 타겟 이동노드들을 검색하는 과정과,
    상기 검색하는 타겟 이동노드들 중 최적의 이동노드를 선택하는 과정과,
    상기 검색하는 앵커노드와 상기 최적의 이동노드를 이용하여 측위 서비스를 제공하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 서비스 제공 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 이동노드를 검색하는 과정은,
    상기 소스 이동노드가 인접하는 상기 타겟 이동노드들로 제어 메시지를 전송하는 과정과,
    상기 적어도 하나의 타겟 이동노드로부터 상기 제어 메시지에 대한 응답 메시지를 수신하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 서비스 제공 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 최적의 이동노드를 선택하는 과정은,
    상기 응답 메시지 내에 포함되는 측위 정보를 참조하여 상기 최적의 이동노드를 선택하는 것을 특징으로 하는 측위 서비스 제공 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 측위 정보에 의한 값이 가장 작은 이동노드를 상기 최적의 이동노드로 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 서비스 제공 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 측위 정보는, 측위의 표준편차, 앵커노드와의 통신에서 사용된 패킷의 RSSI(Received Signal Strength Indication)의 표준편차, 이동노드의 평균속력 및 이동노드의 가속도 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 서비스 제공 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 소스 이동노드는 인접하는 타겟 이동노드들의 거리 측정 정보를 미리 오버히어링(Overhearing)하여, 상기 거리 측정 정보에 의거하여 선택적으로 상기 제어 메시지를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 서비스 제공 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 소스 이동노드는 상기 제어 메시지에 특정 임계값을 지정하여 인접하는 타겟 이동노드들로 전송하는 과정과,
    상기 타겟 이동노드들은 상기 특정 임계값을 만족하는 경우 상기 제어 메시지에 대한 응답 메시지를 상기 소스 이동노드로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 서비스 제공 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 소스 이동노드는 검색되지 않는 앵커노드에 대하여, 상기 소스 이동노드가 관리하는 앵커 리스트에서 제외시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 서비스 제공 방법.
  9. 무선통신 시스템에서 측위 서비스 제공 방법에 있어서,
    소스 이동노드가 측위 서비스를 위한 앵커노드가 부족함을 인지할 시, 상기 소스 이동노드의 전송범위 내에 존재하는 타겟 이동노드들로 제어 메시지를 전송하는 과정과,
    적어도 하나의 타겟 이동노드들로부터 상기 제어 메시지에 대응하는 응답 메시지를 수신하는 과정과,
    상기 수신하는 응답 메시지의 측위 정보를 참조하여 최적의 이동노드를 선택하는 과정과,
    상기 최적의 이동노드를 이용하여 측위 서비스를 제공하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 서비스 제공 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 소스 이동노드는 상기 측위 정보에 의한 값이 가장 작은 이동노드를 상기 최적의 이동노드로 선택하는 것을 특징으로 하는 측위 서비스 제공 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 측위 정보는, 측위의 표준편차, 앵커노드와의 통신에서 사용되는 패킷의 RSSI(Received Signal Strength Indication) 표준편차, 이동노드의 평균속력 및 이동노드의 가속도 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 서비스 제공 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 소스 이동노드는 인접하는 타겟 이동노드들에 대한 거리 측정 정보를 미리 오버히어링(Overhearing)하여, 상기 거리 측정 정보에 의해 선택적으로 상기 제어 메시지를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 서비스 제공 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 소스 이동노드는 상기 제어 메시지에 특정 임계값을 지정하여 인접하는 타겟 이동노드들로 전송하는 과정과,
    상기 타겟 이동노드들은 상기 특정 임계값을 만족하는 경우 상기 제어 메시지에 대한 응답 메시지를 상기 소스 이동노드로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 서비스 제공 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 소스 이동노드는 에러 발생 앵커노드에 대하여, 상기 소스 이동노드가 관리하는 앵키 리스트에서 제외시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측 위 서비스 제공 방법.
  15. 측위 서비스 시스템에 있어서,
    소스 이동노드가 인접하는 앵커노드의 부족을 감지할 시, 타겟 이동노드들로 제어 메시지를 전송하는 과정과,
    상기 타겟 이동노드들은 상기 제어 메시지에 응답하여, 자신들의 위치정보 및 측위 정보를 포함하는 응답 메시지를 상기 소스 이동노드로 전송하는 과정과,
    상기 소스 이동노드는 상기 타겟 이동노드들의 응답 메시지를 수신하고, 상기 응답 메시지의 측위 정보를 분석하는 과정과,
    상기 소스 이동노드가 최소의 측위 정보를 가지는 해당 타겟 이동노드를 측위 서비스를 위한 최적의 이동노드로 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 서비스 제공 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 소스 이동노드는 상기 타겟 이동노드들의 거리 측정 정보를 미리 오버히어링(Overhearing)하여, 상기 거리 측정 정보에 의거하여 선택적으로 상기 제어 메시지를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 서비스 제공 방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 소스 이동노드는 상기 제어 메시지에 특정 임계값을 지정하여 상기 타겟 이동노드들로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 서비스 제공 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 타겟 이동노드들은 상기 특정 임계값을 만족하는 경우 상기 제어 메시지에 대한 상기 응답 메시지를 상기 소스 이동노드로 전송하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 서비스 제공 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 측위 정보는, 측위의 표준편차, 앵커노드와의 통신에서 사용된 패킷의 RSSI(Received Signal Strength Indication)의 표준편차, 이동노드의 평균속력 및 이동노드의 가속도 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 서비스 제공 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 소스 이동노드는 상기 측위 정보를 판별하여 최소의 위치 이동을 가지는 타겟 이동노드를 식별하고, 해당 타겟 이동노드를 상기 최적의 이동노드로 선택하는 것을 특징으로 하는 측위 서비스 제공 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 최적의 이동노드는 상기 소스 이동노드가 검색하는 앵커노드의 수에 대응하여 하나 이상의 타겟 이동노드를 포함하는 것을 특징으로 하는 측위 서비스 제공 방법.
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