KR20100021092A - Two-way ranging system and method - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A bidirectional distance system and a measuring method thereof are provided to minimize the active time of a mobile node for ranging by reducing the number of packets which the mobile node transmits. CONSTITUTION: A mobile node(100) transmits a distance measuring request packet(REQ1) to a fixing node. A fixing node(200) transmits a plurality of replies with a constant time interval with the distance measuring request packet. The mobile node measures the distance with the fixing node using the plurality of relays and the distance measuring request packet. The mobile node records the time of transmitting the distance measuring request packet and receiving the plurality of replies. The fixing node records the time of receiving the distance measuring request packet and transmitting the plurality of replies.

Description

양방향 거리 측정 시스템 및 방법{ Two-Way Ranging System and Method }Two-Way Ranging System and Method

본 발명은 위치 추적 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 거리 측정 시간을 최소화하는 양방향 거리 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a location tracking system, and more particularly, to a bidirectional distance measuring system and method for minimizing distance measuring time.

이동 통신 기기의 물리적 위치를 신속하고 정확하게 결정하는 위치 추적 기술은 다양한 응용 분야에서 널리 사용된다.Location tracking technology for quickly and accurately determining the physical location of a mobile communication device is widely used in a variety of applications.

즉, 위치 추적 시스템은 건물 내부 또는 외부에 있는 사람 예를 들어, 전술 작전 중인 경찰, 불타는 건물의 내부 또는 근방에 위치한 소방관, 병원에서 의사 및 간호사, 구조나 수색 작전에 참가한 사람, 놀이 공원 또는 유원지에서 어린이 등의 위치를 추적하는데 유용하게 사용된다.That is, the location tracking system can be used for people inside or outside the building, such as police officers in tactical operations, firefighters inside or near burning buildings, doctors and nurses in hospitals, people participating in rescue or search operations, amusement parks or amusement parks. This is useful for tracking the location of children, etc.

또한, 위치 추적 기술을 이용하면 고가의 물건 예를 들어, PC, 노트북 컴퓨터, 휴대용 전자 장치, 수하 물, 여행 가방 또는 도난 차량 등을 추적하여 그 위치를 파악할 수 있다.In addition, location tracking technology can be used to track expensive items such as PCs, notebook computers, portable electronic devices, baggage, suitcases or stolen vehicles to determine their location.

이러한 위치 추적 시스템에서 레인징(Ranging) 즉, 거리를 측정하는 방법에는 다음과 같은 4가지 방법이 있다.There are four methods of ranging, that is, distance measurement in such a location tracking system.

1. RSSI(Received Signal Strength Indication)1.Received Signal Strength Indication (RSSI)

RSSI는 신호의 수신 강도를 측정하여 상대방과의 거리를 측정하는 방법으로, 기술적으로 구현이 쉬워 거리 측정을 위해 많이 사용되는 방법이다. RSSI is a method of measuring the reception strength of a signal to measure the distance to the other party, and is a technique that is easy to implement technically and is widely used for distance measurement.

하지만, RSSI에 의한 거리 측정 방법은 전파 간섭에 민감하여 오차 가능성이 크며, 특히 장비들 사이의 거리가 멀수록 오차의 가능성이 더욱 커진다는 단점이 있다.However, the RSSI distance measuring method is sensitive to radio wave interference, and thus has a high probability of error. In particular, the greater the distance between devices, the greater the possibility of error.

2. TOA(Time of Arrival)2.Time of Arrival

TOA는 모바일 노드와 고정 노드의 동기를 일치시킨 후, 모바일 노드에서 패킷을 전송한 시간과 고정 노드에서 패킷을 수신한 시간을 이용해서 두 노드 사이의 거리를 계산하는 방법으로 단방향 거리 측정(One-Way Ranging) 방법이다.TOA is a method that calculates the distance between two nodes based on the synchronization of the mobile node and the fixed node, and then calculates the distance between the two nodes using the time at which the mobile node sent the packet and the time at which the fixed node received the packet. Way Ranging).

여기서, 단방향 거리 측정(One-Way Ranging) 방법이란 각 노드들 사이의 동기가 제공되는 시스템에서, 한 노드가 패킷을 보내면 다른 노드가 패킷을 수신하여 패킷이 이동하는데 걸린 시간을 측정함으로써 거리를 측정하는 방법을 말한다.Here, the One-Way Ranging method is a system in which synchronization between nodes is provided. When one node sends a packet, the other node receives the packet and measures the distance by measuring the time taken to move the packet. Say how.

TOA에 의한 거리 측정 방식의 경우, 모든 노드에 대해서 동기를 맞추는 것이 어렵고, 동기를 정확하게 맞추기 위해 비싼 오실레이터(Oscillator)를 사용해야 하므로, 저가의 센서 네트워크 장치를 개발하는데 적합하지 않으며, 동기 신호가 도달하는 범위 내에서만 사용 가능하다는 단점이 있다.In the case of the TOA ranging method, it is difficult to synchronize all nodes, and an expensive oscillator must be used to accurately synchronize, which is not suitable for developing a low-cost sensor network device. The disadvantage is that it can only be used within the scope.

3. TDOA(Time Difference of Arrival)3.Time Difference of Arrival

TDOA는 서로 다른 두 고정 노드에서 수신하는 동일한 신호의 도착 시간차를 이용하여 모바일 노드와 두 고정 노드 사이의 상대적 거리를 측정하는 방법으로 단방향 거리 측정 방법이다.TDOA is a unidirectional distance measuring method that measures a relative distance between a mobile node and two fixed nodes by using a time difference of arrival of the same signal received from two fixed nodes.

TDOA에 의한 거리 측정 방식의 경우, 모든 고정 노드 사이의 동기를 맞추기 위한 별도의 통신 프로토콜 및 상당한 대역폭을 필요로 하며, TOA처럼 모든 고정 노드들 사이의 동기를 유지하기 위해서는 동기 신호가 도달하는 범위 내에서만 사용이 가능하다는 단점이 있다.In the case of the distance measurement method by TDOA, a separate communication protocol and considerable bandwidth are required to synchronize between all fixed nodes, and in order to maintain synchronization between all fixed nodes, such as TOA, within a range in which a synchronization signal arrives. The disadvantage is that it can only be used.

4. TOF(Time of Flight)4.Time of Flight

TOF는 모바일 노드와 고정 노드 사이를 왕복하는데 걸린 시간을 측정하여 두 노드 사이의 거리를 측정하는 방법으로 양방향 거리 측정 방법(Two-Way Ranging)이다. TOF is a two-way ranging method that measures the distance between two nodes by measuring the time taken to make a round trip between a mobile node and a fixed node.

여기서, 양방향 거리 측정 방법(Two-Way Ranging)이란 각 노드들 사이에 동기가 제공되지 않는 시스템에서, 거리 측정이 한 노드에서뿐만 아니라 상대편 노드에서도 이루어지는 방식을 말한다.Here, the two-way ranging method refers to a method in which distance measurement is performed not only at one node but also at an opposite node in a system in which synchronization is not provided between nodes.

양방향 거리 측정 방법에 대해 도 1을 참조하여 설명하면, 먼저 모바일 노드(10)가 거리 측정 요청 패킷(REQ1)을 전송하면 고정 노드(20)가 그에 대한 회신(ACK1)을 한다. 이때, 모바일 노드(10)는 거리 측정 요청 패킷(REQ1)을 전송한 시간과 그에 대한 회신(ACK1)을 수신한 시간을 이용하여 고정 노드(20)와의 거리를 측정하게 된다.The bidirectional distance measuring method will be described with reference to FIG. 1. First, when the mobile node 10 transmits the distance request packet REQ1, the fixed node 20 sends a reply ACK1 thereto. In this case, the mobile node 10 measures the distance from the fixed node 20 by using the time for transmitting the distance measurement request packet REQ1 and the time for receiving the reply ACK1.

그런데, 한쪽 노드에서 한 번의 레인징만 실시하는 경우, 클럭 표류(Clock Drift)에 의해 오차가 발생할 수 있게 된다. 따라서, 고정 노드(20)에서 거리 측정 요청 패킷(REQ2)을 전송하고 그에 대한 회신(ACK2)을 수신하여 거리를 측정한다.However, when only one ranging is performed at one node, an error may occur due to clock drift. Therefore, the fixed node 20 transmits the distance measurement request packet REQ2 and receives a reply ACK2 thereto to measure the distance.

그 후, 고정 노드(20)는 자신이 실시한 거리 측정 결과를 포함하는 데이터 패킷(DATA)을 모바일 노드(10)로 전송한다. 이는 최종적인 거리 계산이 모바일 노드(10)에서 이루어지기 때문이다.Thereafter, the fixed node 20 transmits a data packet DATA including the result of the distance measurement performed by the fixed node 20 to the mobile node 10. This is because the final distance calculation is made at the mobile node 10.

TOF에 의한 거리 측정 방식의 경우, 양방향 거리 측정 방법이기 때문에 TOA나 TDOA와는 달리 노드들 사이의 동기를 맞출 필요가 없다. In the case of the distance measuring method using the TOF, unlike the TOA or TDOA, there is no need to synchronize the nodes because it is a bidirectional distance measuring method.

그러나, 거리 측정을 위해 여러 번 신호를 주고 받아야 하고, 주위의 고정 노드와 순차적으로 레인징을 실시해야 한다. 따라서, 레인징을 하는데 많은 시간이 걸리고, 모바일 노드의 배터리 소모량이 많아지게 되는 단점이 있다.However, signals must be sent and received several times for distance measurement, and ranging must be performed sequentially with the surrounding fixed nodes. Therefore, ranging takes a lot of time, there is a disadvantage that the battery consumption of the mobile node increases.

위에서 살펴본 바와 같이, RSSI를 이용한 레인징 방법은 거리 측정의 정확도가 높지 않다는 문제가 있고, TOA나 TDOA를 이용한 레인징 방법은 각 노드들 사이에 동기를 맞추어야 하므로 시스템이 복잡해지고, 제한된 거리에서만 사용할 수 있다는 문제점이 있다.As described above, the ranging method using RSSI has a problem that the accuracy of the distance measurement is not high, and the ranging method using TOA or TDOA requires synchronization between the nodes, which makes the system complicated and can be used only in a limited distance. There is a problem that can be.

TOF를 이용한 레인징 방법의 경우, 이러한 문제점은 없지만 여러 고정 노드에 대해 순차적으로 양방향 레인징을 수행해야 하기 때문에, 레인징에 걸리는 시간이 길어지고 배터리 소모량이 많아진다는 문제점이 있다.In the ranging method using the TOF, there is no such problem, but since the bidirectional ranging should be sequentially performed on a plurality of fixed nodes, there is a problem in that the time taken for the ranging is increased and battery consumption is increased.

따라서, TOF 방식이 가지는 장점을 살리면서 그 단점을 최소화할 수 있는 위치 추정 시스템의 개발이 필요하다. Therefore, it is necessary to develop a position estimation system that can minimize the disadvantages while taking advantage of the TOF scheme.

즉, 위치 추정의 정확도를 개선함과 동시에 레인징에 걸리는 시간을 단축하여 배터리 소모량을 최소화할 수 있는 거리 측정 시스템 및 거리 측정 방법의 개발이 요구된다.That is, it is necessary to develop a distance measuring system and a distance measuring method capable of minimizing battery consumption by improving the accuracy of position estimation and shortening the time required for ranging.

본 발명의 목적은 위치 추적 시스템에서 거리 측정의 정확도를 향상시킴과 동시에 거리 측정에 소요되는 시간을 최소화할 수 있는 양방향 거리 측정 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a bidirectional distance measurement system and method that can improve the accuracy of the distance measurement in the location tracking system and at the same time minimize the time required for distance measurement.

본 발명의 다른 목적은 모바일 노드의 배터리 소모량을 최소화할 수 있는 양방향 거리 측정 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a bidirectional distance measuring system and method capable of minimizing battery consumption of a mobile node.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 양방향 거리 측정 시스템의 바람직한 일 실시예는, 소정의 고정 노드로 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 전송하는 모바일 노드와, 상기 거리 측정 요청 패킷에 대해 일정한 시간 간격을 두고 복수 개의 회신(ACK)을 전송하는 고정 노드로 이루어지며, 상기 모바일 노드는 상기 거리 측정 요청 패킷(REQ) 및 상기 복수 개의 회신(ACK)을 이용하여 상기 고정 노드와의 거리를 측정하는 것을 특징으로 한다.One preferred embodiment of the bidirectional distance measurement system of the present invention for solving the above problems is a mobile node for transmitting a distance request packet (REQ) to a fixed node, and a predetermined time interval for the distance request packet. And a fixed node transmitting a plurality of replies (ACK), wherein the mobile node measures a distance from the fixed node using the distance measurement request packet (REQ) and the plurality of replies (ACK). It is done.

여기서, 상기 모바일 노드는 상기 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 전송한 시간 및 상기 복수 개의 회신(ACK)을 수신한 시간을 각각 기록하고, 상기 고정 노드는 상기 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 수신한 시간 및 상기 복수 개의 회신(ACK)을 전송한 시간을 각각 기록하는 것을 특징으로 한다.Herein, the mobile node records a time for transmitting the distance measurement request packet (REQ) and a time for receiving the plurality of reply (ACK), respectively, and the fixed node receives the distance measurement request packet (REQ). A time and a time at which the plurality of ACKs are transmitted are recorded respectively.

또한, 상기 고정 노드는, 상기 복수 개의 회신(ACK)에 대해, 상기 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 수신한 시간부터 상기 각각의 회신(ACK)을 전송하기까지의 시간을 별도의 데이터 패킷에 기록하여 모바일 노드로 전송하는 것을 특징으로 한다.In addition, the fixed node records, in a separate data packet, a time from when the distance measurement request packet (REQ) is received to the transmission of each reply (ACK) for the plurality of replies (ACK). It characterized in that the transmission to the mobile node.

또한, 상기 고정 노드는, 상기 복수 개의 회신(ACK)에 대해, 상기 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 수신한 시간부터 상기 각각의 회신(ACK)을 전송하기까지의 시간을 상기 각각의 회신(ACK)에 기록하여 전송하는 것을 특징으로 한다.In addition, the fixed node, for the plurality of replies (ACK), the time from the time of receiving the distance measurement request packet (REQ) to transmitting the respective replies (ACK) for each of the reply (ACK) It is characterized in that the transmission to record.

한편, 본 발명의 양방향 거리 측정 시스템의 바람직한 다른 실시예는, 소정의 고정 노드로 일정한 시간 간격을 두고 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 전송하는 모바일 노드와, 상기 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)에 대해 하나의 회신(ACK)을 전송하는 고정 노드로 이루어지며, 상기 모바일 노드는 상기 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ) 및 상기 하나의 회신(ACK)을 이용하여 상기 고정 노드와의 거리를 측정하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, another preferred embodiment of the bidirectional distance measurement system according to the present invention includes a mobile node for transmitting a plurality of distance measurement request packets REQ at a predetermined time interval to a predetermined fixed node, and the plurality of distance measurement request packets ( The fixed node transmits one reply (ACK) to the REQ, and the mobile node uses the plurality of distance measurement request packets (REQ) and the one reply (ACK) to the distance with the fixed node. It characterized by measuring the.

여기서, 상기 모바일 노드는 상기 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 전송한 시간 및 상기 회신(ACK)을 수신한 시간을 각각 기록하고, 상기 고정 노드는 상기 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 수신한 시간 및 상기 회신(ACK)을 전송한 시간을 각각 기록하는 것을 특징으로 한다.In this case, the mobile node records a time for transmitting the plurality of distance measurement request packets REQ and a time for receiving the reply ACK, respectively, and the fixed node records the plurality of distance measurement request packets REQ. The received time and the time at which the reply ACK was transmitted are recorded respectively.

또한, 상기 고정 노드는, 상기 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 각각 수신한 시간부터 상기 회신(ACK)을 전송하기까지의 시간을 별도의 데이터 패킷에 기록하여 모바일 노드로 전송하는 것을 특징으로 한다.In addition, the fixed node, the time from receiving each of the plurality of distance measurement request packets (REQ) to transmitting the reply (ACK) in a separate data packet to transmit to the mobile node, characterized in that do.

또한, 상기 고정 노드는, 상기 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 각각 수신한 시간부터 상기 회신(ACK)을 전송하기까지의 시간을 상기 회신(ACK)에 기록하여 모바일 노드로 전송하는 것을 특징으로 한다.In addition, the fixed node, the time from receiving each of the plurality of distance measurement request packets (REQ) to transmitting the reply (ACK) in the reply (ACK) and transmits to the mobile node, characterized in that It is done.

한편, 본 발명의 양방향 거리 측정 방법의 바람직한 일 실시예는, 모바일 노드가 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 전송하는 단계와, 고정 노드가 상기 거리 측정 요청 패킷에 대해 일정한 시간 간격을 두고 복수 개의 회신(ACK)을 전송하는 단계와, 상기 모바일 노드가 상기 거리 측정 요청 패킷(REQ) 및 상기 복수 개의 회신(ACK)을 이용하여 상기 고정 노드와의 거리를 측정하는 단계를 포함하여 이루어진다.On the other hand, a preferred embodiment of the bi-directional distance measuring method of the present invention, the mobile node transmits a distance measurement request packet (REQ), the fixed node a plurality of replies at regular intervals with respect to the distance measurement request packet (ACK) and the mobile node measuring the distance to the fixed node using the distance request packet (REQ) and the plurality of replies (ACK).

여기서, 상기 모바일 노드는 상기 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 전송한 시간 및 상기 복수 개의 회신(ACK)을 수신한 시간을 각각 기록하고, 상기 고정 노드는 상기 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 수신한 시간 및 상기 복수 개의 회신(ACK)을 전송한 시간을 각각 기록하는 것을 특징으로 한다.Herein, the mobile node records a time for transmitting the distance measurement request packet (REQ) and a time for receiving the plurality of reply (ACK), respectively, and the fixed node receives the distance measurement request packet (REQ). A time and a time at which the plurality of ACKs are transmitted are recorded respectively.

또한, 상기 고정 노드가 상기 복수 개의 회신(ACK)을 전송한 이후에, 상기 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 수신한 시간부터 상기 각각의 회신(ACK)을 전송하기까지의 시간을 별도의 데이터 패킷에 기록하여 모바일 노드로 전송하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, after the fixed node transmits the plurality of replies (ACK), a time period from the time of receiving the distance measurement request packet (REQ) to transmitting the respective replies (ACK) is a separate data packet. It characterized in that it further comprises the step of recording to the mobile node.

또한, 상기 고정 노드가 복수 개의 회신(ACK)을 전송하는 단계는, 상기 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 수신한 시간부터 상기 각각의 회신(ACK)을 전송하기까지의 시간을 상기 각각의 회신(ACK)에 기록하여 전송하는 것을 특징으로 한다.The transmitting of the plurality of replies (ACK) by the fixed node may include the time from the reception of the distance measurement request packet (REQ) to the transmission of the respective replies (ACK). ACK) to record and transmit.

한편, 본 발명의 양방향 거리 측정 방법의 바람직한 다른 실시예는, 모바일 노드가 일정한 시간 간격을 두고 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 전송하는 단계와, 고정 노드가 상기 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)에 대해 하나의 회신(ACK)을 전송하는 단계와, 상기 모바일 노드가 상기 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ) 및 상기 하나의 회신(ACK)을 이용하여 상기 고정 노드와의 거리를 측정하는 단계를 포함하여 이루어진다.On the other hand, according to another preferred embodiment of the bidirectional distance measuring method of the present invention, the mobile node transmits a plurality of distance measurement request packets (REQ) at regular time intervals, and a fixed node is the plurality of distance measurement request packets ( Transmitting an acknowledgment (ACK) to the REQ, and the mobile node measures a distance from the fixed node using the plurality of distance measurement request packets (REQ) and the one acknowledgment (ACK) A step is made.

여기서, 상기 모바일 노드는 상기 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 전송한 시간 및 상기 회신(ACK)을 수신한 시간을 각각 기록하고, 상기 고정 노드는 상기 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 수신한 시간 및 상기 회신(ACK)을 전송한 시간을 각각 기록하는 것을 특징으로 한다.In this case, the mobile node records a time for transmitting the plurality of distance measurement request packets REQ and a time for receiving the reply ACK, respectively, and the fixed node records the plurality of distance measurement request packets REQ. The received time and the time at which the reply ACK was transmitted are recorded respectively.

또한, 상기 고정 노드가 상기 회신(ACK)을 전송한 이후에, 상기 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 각각 수신한 시간부터 상기 회신(ACK)을 전송하기까지의 시간을 별도의 데이터 패킷에 기록하여 모바일 노드로 전송하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, after the fixed node transmits the ACK, the time from receiving each of the plurality of distance measurement request packets REQ to transmitting the ACK is stored in a separate data packet. Recording and transmitting to the mobile node.

또한, 상기 고정 노드가 상기 회신(ACK)을 전송하는 단계는, 상기 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 각각 수신한 시간부터 상기 회신(ACK)을 전송하기까지의 시간을 상기 회신(ACK)에 기록하여 모바일 노드로 전송하는 것을 특징으로 한다.In the transmitting of the ACK by the fixed node, the time from the time of receiving each of the plurality of distance measurement request packets REQ to the transmission of the ACK is ACK. It is characterized in that the transmission to the mobile node.

본 발명의 실시예에 의하면, 거리 측정을 위해 모바일 노드가 전송하는 패킷의 개수를 줄임으로써, 모바일 노드가 레인징을 위해 액티브(Active) 상태에 있어야 하는 시간을 최소화할 수 있고, 그로 인해 배터리 소모량을 최소화할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by reducing the number of packets transmitted by the mobile node for distance measurement, it is possible to minimize the time that the mobile node needs to be in an active state for ranging, thereby reducing battery consumption. Can be minimized.

그리고, 거리 측정을 위해 주고받는 패킷의 개수를 줄이면서도 양방향 레인징 수준으로 레인징의 정확도를 유지할 수 있다.In addition, while reducing the number of packets sent and received for distance measurement, the accuracy of ranging can be maintained at a bidirectional ranging level.

또한, 전체 시스템 차원에서 단위 시간에 처리할 수 있는 모바일 단말의 개수를 늘릴 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that can increase the number of mobile terminals that can be processed in unit time in the overall system level.

이하, 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 양방향 거리 측정 시스템 및 방법의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the bidirectional distance measuring system and method of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 7. However, this is only an example and the present invention is not limited thereto.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or custom of a user or an operator. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.

일반적으로, 위치 추적 시스템에서 거리 측정의 정확도를 위해서는 레인징 프로세스를 수차례 수행하게 된다. In general, the ranging process is performed several times for the accuracy of the distance measurement in the positioning system.

즉, 단방향 거리 측정(One-Way Ranging)에 의하든 또는 양방향 거리 측정(Two-Way Ranging)에 의하든 간에, 다중 경로에 의한 신호 전달, 동일 주파수 대역을 사용하는 장치들 간의 간섭 등과 같은 전파 환경의 불안정성 때문에, 레인징 프로세스를 수차례 수행하여 거리 측정의 정확도를 높이게 된다.In other words, whether by one-way ranging or two-way ranging, propagation environment such as multipath signal transmission or interference between devices using the same frequency band Because of the instability of, the ranging process is performed several times to increase the accuracy of the distance measurement.

그러나, 레인징 프로세스를 수차례 반복하여 수행하는 것은 레인징 시간을 길게 만들어서 모바일 노드들이 액티브(Active) 상태에 있는 시간을 길게 한다. 이는 결과적으로 배터리 소모량을 늘려서 모바일 노드의 수명을 짧게 만들 뿐만 아니라, 고정 노드가 지원할 수 있는 모바일 노드의 최대 개수를 제한하게 된다.However, repeating the ranging process several times lengthens the ranging time, thereby lengthening the time that mobile nodes are in an active state. This not only shortens the life of the mobile node by increasing battery consumption, but also limits the maximum number of mobile nodes that a fixed node can support.

따라서, 본 발명은 레인징 프로세스를 수차례 반복하는 대신, 하나의 거리 측정 요구(REQ) 패킷에 대해 여러 개의 회신(ACK)을 전송하거나 여러 개의 거리 측정 요구(REQ) 패킷에 대해 하나의 회신(ACK)을 전송함으로써, 거리 측정의 정확도를 높게 유지함과 동시에 모바일 노드가 액티브(Active) 상태에 있는 시간을 줄여서 배터리 소모량을 최소화하도록 한다. Thus, instead of repeating the ranging process several times, the present invention transmits multiple acknowledgments (ACKs) for one distance measurement request (REQ) packet or one reply (for multiple distance measurement request (REQ) packets). By transmitting ACK), the accuracy of the distance measurement is maintained while minimizing battery consumption by reducing the time that the mobile node is in an active state.

거리 측정에 있어서, 거리 측정에 소요되는 시간은 거리 측정을 위한 레인징 프로토콜의 구조 및 거리 측정 시스템의 성능에 의해 결정된다.In the distance measurement, the time taken for the distance measurement is determined by the structure of the ranging protocol for the distance measurement and the performance of the distance measurement system.

여기서, 레인징 프로토콜의 구조는 거리 측정을 위해 주고받는 패킷의 개수, 패킷의 길이, 데이터 전송 속도(Data Rate), 패킷 사이의 경계 시간(Guard Time)의 길이와 개수 등에 의해 결정된다.Here, the structure of the ranging protocol is determined by the number of packets sent and received for distance measurement, the length of the packet, the data rate, and the length and number of guard time between packets.

그러나, 거리 측정을 위해 주고받는 패킷의 길이, 데이터 전송 속도, 패킷 사이의 경계 시간의 길이는 거리 측정 시스템의 구조적 특성 및 RF 시스템의 물리적 특성에 의해 결정된다.However, the length of the packets sent and received for the distance measurement, the data transmission speed, and the length of the boundary time between the packets are determined by the structural characteristics of the ranging system and the physical characteristics of the RF system.

반면에, 거리 측정을 위해 주고받는 패킷의 개수는 레인징 프로토콜의 구조 및 반복 횟수에 의해 결정되며, 패킷 사이의 경계 시간의 개수는 거리 측정을 위해 주고받는 패킷의 개수 및 레인징 프로토콜의 반복 횟수에 의해 결정된다.On the other hand, the number of packets sent and received for distance measurement is determined by the structure and the number of repetitions of the ranging protocol, and the number of boundary times between packets is the number of packets sent and received for distance measurement and the number of repetitions of the ranging protocol. Determined by

따라서, 거리 측정 시스템의 성능 및 RF 시스템의 물리적 환경이 일정하다고 가정하면, 거리 측정을 위해 주고받는 패킷의 개수를 최소화하는 것이 거리 측정에 소요되는 시간을 최소화하는 방안이 된다.Therefore, assuming that the performance of the distance measurement system and the physical environment of the RF system are constant, minimizing the number of packets sent and received for distance measurement is a method of minimizing the time required for distance measurement.

그러므로, 본 발명에서는 거리 측정의 정확도를 향상시킴과 동시에 거리 측정에 소요되는 시간을 최소화하기 위해, 모바일 노드와 고정 노드 중 어느 한쪽에서 양방향 거리 측정(Single-Sided Two-Way Ranging : SS-TWR)을 여러 차례 실시하는 것을 특징으로 한다. 이러한 방법에는 다음의 두 가지 방법이 있다.Therefore, in the present invention, in order to improve the accuracy of the distance measurement and at the same time minimize the time required for distance measurement, either one of the mobile node and the fixed node (Single-Sided Two-Way Ranging: SS-TWR) It is characterized in that to be carried out several times. There are two ways to do this.

1. SS-TWR-MA(Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple ACKs)1.SS-TWR-MA (Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple ACKs)

모바일 노드가 한 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 전송하고, 이에 대해 고정 노드가 여러 개의 회신(ACK) 패킷을 전송하여 응답하는 방법How a mobile node sends one ranging request packet (REQ), and the fixed node responds by sending several ACK packets

2. SS-TWR-MR(Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple REQs)2.SS-TWR-MR (Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple REQs)

모바일 노드가 여러 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 전송하고, 이에 대해 고정 노드가 한 개의 회신(ACK) 패킷을 전송하여 응답하는 방법How a mobile node sends multiple ranging request packets (REQs), and the fixed node responds by sending a single ACK packet

여기서는 모바일 노드가 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 전송하는 방법을 설명하였으나, 고정 노드 측에서 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 전송함으로써 레인징 프로세스를 시작하는 방법도 가능하다.Here, the method for transmitting the distance request packet REQ by the mobile node has been described, but it is also possible to start the ranging process by transmitting the distance request packet REQ at the fixed node.

즉, 고정 노드가 한 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 전송하고, 이에 대해 모바일 노드가 여러 개의 회신(ACK) 패킷을 전송하여 응답하는 방법과, 고정 노드가 여러 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 전송하고, 이에 대해 모바일 노드가 한 개의 회신(ACK) 패킷을 전송하여 응답하는 방법도 가능하다. That is, the fixed node transmits one distance measurement request packet (REQ), and the mobile node transmits and responds by sending several reply packets (ACK), and the fixed node transmits several distance request packet (REQ). It is also possible to send a response, and the mobile node responds by sending one reply (ACK) packet.

그러나, 고정 노드가 레인징 프로세스를 시작하는 경우, 여러 모바일 노드에 대해 서로 다른 위치 정보 전송 주기를 설정하는 것이 매우 어려우므로, 여기서는 모바일 노드가 레인징 프로세스를 시작하는 경우에 대해서만 살펴보기로 한다.However, when the fixed node starts the ranging process, it is very difficult to set different location information transmission periods for the various mobile nodes. Therefore, only the case where the mobile node starts the ranging process will be described.

도 2는 본 발명의 SS-TWR-MA(Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple ACKs)의 제1 실시예를 나타낸 도면이다.2 is a diagram illustrating a first embodiment of SS-TWR-MA (Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple ACKs) of the present invention.

도 2를 참조하면, 먼저 모바일 노드(100)가 거리 측정 요청 패킷(REQ1)을 전송한다. 이때, 모바일 노드(100)는 타이머를 가동시켜 거리 측정 요청 패킷(REQ1)을 전송한 시간을 기록한다.Referring to FIG. 2, first, the mobile node 100 transmits a distance measurement request packet REQ1. At this time, the mobile node 100 starts a timer to record the time when the distance measurement request packet REQ1 is transmitted.

그리고 고정 노드(200)는 거리 측정 요청 패킷(REQ1)을 수신한 순간 타이머를 가동시킨 후, 기결정된 시간 간격으로 n개의 회신(ACK)을 모바일 노드(100)로 전송한다. The fixed node 200 starts the instantaneous timer after receiving the distance measurement request packet REQ1 and transmits n ACKs to the mobile node 100 at predetermined time intervals.

이때, 고정 노드(200)는 2 ~ 4개의 ACK 패킷을 전송하는 것이 바람직하다. 만약, 고정 노드(200)가 2개 미만의 ACK 패킷을 전송하면 거리 측정의 정확도를 향상시킬 수 없고, 4개를 초과하는 ACK 패킷을 전송하면 거리 측정에 소요되는 시간이 오래 걸려 모바일 노드(100)의 배터리 소모량이 증가하기 때문이다.At this time, the fixed node 200 preferably transmits two to four ACK packets. If the fixed node 200 transmits less than two ACK packets, the accuracy of the distance measurement cannot be improved. If the fixed node 200 transmits more than four ACK packets, it takes a long time to measure the distance. ), The battery consumption increases.

여기서, 고정 노드(200)가 n개의 ACK를 전송할 때, ACK 패킷의 길이, 전송 속도, 모바일 노드와 고정 노드의 최대 거리를 고려하여 결정된 시간 간격으로 전송한다.Here, when the fixed node 200 transmits n ACKs, the fixed node 200 transmits the ACK packet at a time interval determined in consideration of the length of the ACK packet, the transmission speed, and the maximum distance between the mobile node and the fixed node.

그 후, 고정 노드(200)는 n개의 ACK 패킷에 대해 거리 측정 요청 패킷(REQ1)을 수신한 시점부터 각각의 ACK 패킷을 전송하기까지의 신호 처리 지연 시간(Processing Delay Time)을 데이터(DATA) 패킷에 기록하여 모바일 노드(100)로 전송한다.Thereafter, the fixed node 200 receives the data processing delay time from the time when the distance request packet REQ1 is received for the n ACK packets to the transmission of each ACK packet. The packet is recorded and transmitted to the mobile node 100.

그러면, 모바일 노드(100)는 거리 측정 요청 패킷(REQ1)을 전송한 시간, 각 ACK 패킷을 수신한 시간 및 고정 노드(200)에서의 신호 처리 지연 시간을 이용해서 고정 노드(200) 사이의 전달 시간(Propagation Time)을 계산한다.Then, the mobile node 100 transfers between the fixed nodes 200 by using the time when the distance measurement request packet REQ1 is transmitted, the time when each ACK packet is received, and the signal processing delay time at the fixed node 200. Calculate the propagation time.

상기 모바일 노드(100)와 고정 노드(200) 사이의 전달 시간(Propagation Time)은 다음 수학식 1에 의해 나타낼 수 있다.The propagation time between the mobile node 100 and the fixed node 200 may be represented by Equation 1 below.

Figure 112008058196292-PAT00001
Figure 112008058196292-PAT00001

여기서, n은 고정 노드(200)가 전송한 ACK 패킷의 개수를 나타내고, k는 모 바일 노드(100)에서 수신된 ACK 패킷의 개수를 나타낸다. 또한, T2n -1은 모바일 노드(100)가 거리 측정 요청 패킷(REQ1)을 전송한 순간부터 n번째 ACK 패킷이 도달한 시간을 나타내고, T2n은 고정 노드(200)가 거리 측정 요청 패킷(REQ1)을 수신한 순간부터 n번째 ACK 패킷을 전송한 시간을 나타낸다.Here, n denotes the number of ACK packets transmitted by the fixed node 200, and k denotes the number of ACK packets received by the mobile node 100. In addition, T 2n -1 indicates the time when the n-th ACK packet arrives from the moment when the mobile node 100 transmits the distance request packet REQ1, and T 2n indicates that the fixed node 200 determines the distance request packet ( The time at which the nth ACK packet is transmitted from the moment of receiving REQ1).

예를 들어, n=2이고, ACK1 및 ACK2가 모두 수신되었다고 가정하면, 전달시간(tp)은 다음과 같다.For example, assuming that n = 2 and that both ACK1 and ACK2 are received, the propagation time t p is as follows.

tp = {(T1 - T2) + (T3 - T4)}/4t p = {(T 1 -T 2 ) + (T 3 -T 4 )} / 4

만약, n=3이고, ACK1 및 ACK3만 수신되었다고 가정하면, k=2이므로 전달시간(tp)은 다음과 같다.If n = 3 and only ACK1 and ACK3 are received, k = 2, so the propagation time t p is as follows.

tp = {(T1 - T2) + (T5 - T6)}/4t p = {(T 1 -T 2 ) + (T 5 -T 6 )} / 4

본 발명의 거리 측정 시스템에서 SS-TWR-MA(Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple ACKs)를 수행하는데 걸리는 시간은 패킷들이 모바일 노드와 고정 노드 사이를 이동하는데 걸리는 시간과 각 노드에서 패킷을 처리하는데 걸리는 시간의 합으로 나타내어진다.The time taken to perform SS-TWR-MA (Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple ACKs) in the distance measurement system of the present invention is the time taken for the packets to travel between the mobile node and the fixed node and the packets are processed at each node. It is expressed as the sum of the time it takes.

여기서는 비교를 위해 기존의 SDS-TWR(Symmetric Double-Sided Two-Way Ranging)를 수행하는데 걸리는 시간에 대해 먼저 살펴보기로 한다.For the sake of comparison, we first look at the time it takes to perform conventional SDS-TWR (Symmetric Double-Sided Two-Way Ranging).

도 3을 참조하면, SDS-TWR(Symmetric Double-Sided Two-Way Ranging)을 1회 수행하는 경우 소요되는 시간은 수학식 2와 같다.Referring to FIG. 3, the time required to perform SDS-TWR (Symmetric Double-Sided Two-Way Ranging) once is shown in Equation 2.

RTSDS - TWR = 6tp + 3treply + 3tip RT SDS - TWR = 6t p + 3t reply + 3t ip

여기서, tp는 패킷이 모바일 노드와 고정 노드 사이를 편도로 이동하는데 걸리는 시간을 나타내고, treply는 REQ 또는 DATA 패킷을 수신하고 처리하는데 걸리는 시간을 나타내며, tip는 ACK 패킷을 수신하고 처리하는데 걸리는 시간을 나타낸다. 이때, 모바일 노드와 고정 노드에서의 처리 시간은 각각 동일하다고 가정한다.Where t p represents the time it takes for the packet to travel one way between the mobile node and the fixed node, t reply represents the time it takes to receive and process a REQ or DATA packet, and t ip represents the time to receive and process an ACK packet. It shows the time taken. In this case, it is assumed that the processing time in the mobile node and the fixed node are the same.

일반적으로 거리 측정의 결과는 동일한 주파수 대역을 사용하는 장치들에 의한 간섭, 다중경로현상 등에 의해 영향을 받게 되므로, 이러한 영향을 줄이기 위해 레인징 프로세스를 수 회 반복하여 평균을 취하는 방법을 사용한다.In general, the results of the distance measurement are affected by interference and multipath phenomena by devices using the same frequency band. Therefore, the ranging process is repeated several times in order to reduce the influence.

따라서, SDS-TWR을 m번 반복하는 경우, 거리 측정에 소요되는 시간은 수학식 3과 같다.Therefore, in the case of repeating the SDS-TWR m times, the time required for distance measurement is expressed by Equation 3 below.

RTSDS - TWR = 3m(2tp + treply + tip)RT SDS - TWR = 3m (2t p + t reply + t ip )

한편, 도 4를 참조하면, 본 발명의 SS-TWR-MA(Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple ACKs)를 수행하는데 걸리는 시간은 수학식 4와 같다.On the other hand, referring to Figure 4, the time taken to perform SS-TWR-MA (Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple ACKs) of the present invention is as shown in Equation 4.

RTSS - TWR - MA = (n+3)tp + 2treply + (n+1)tip RT SS - TWR - MA = (n + 3) t p + 2t reply + (n + 1) t ip

여기서, n은 하나의 REQ 패킷에 대해 응답하는 ACK 패킷의 개수를 나타낸다.Here, n represents the number of ACK packets responding to one REQ packet.

본 발명의 SS-TWR-MA는 기존의 SDS-TWR 및 다른 레인징 방법과는 달리, 거리 측정의 정확도 향상을 위해, 레인징 프로세스 전체를 수 회 반복하는 대신 REQ 패킷에 대해 응답하는 ACK 패킷의 개수만 늘리면 된다.Unlike the existing SDS-TWR and other ranging methods, the SS-TWR-MA of the present invention is an ACK packet that responds to a REQ packet instead of repeating the entire ranging process several times to improve the accuracy of the distance measurement. Just increase the number.

이때, SDS-TWR을 1회 실시하는 것은 본 발명의 SS-TWR-MA에서 n=2인 경우에 해당하며, SDS-TWR을 2회 실시하는 것은 본 발명의 SS-TWR-MA에서 n=4인 경우에 해당한다. 즉, n=2m의 관계에 있게 된다.At this time, performing the SDS-TWR once corresponds to the case where n = 2 in the SS-TWR-MA of the present invention, and performing the SDS-TWR twice means n = 4 in the SS-TWR-MA of the present invention. Corresponds to That is, the relationship is n = 2m.

따라서, 본 발명의 SS-TWR-MA를 수행하는데 걸리는 시간은 수학식 5와 같이 나타낼 수 있다.Therefore, the time taken to perform the SS-TWR-MA of the present invention can be represented by Equation 5.

RTSS - TWR - MA = (2m+3)tp + 2treply + (2m+1)tip RT SS - TWR - MA = (2m + 3) t p + 2t reply + (2m + 1) t ip

수학식 3 및 수학식 5를 이용하여, SDS-TWR을 이용하여 거리 측정을 수행할 때 걸리는 시간과 본 발명의 SS-TWR-MA를 이용하여 거리 측정을 수행할 때 걸리는 시간을 비교하면 수학식 6과 같다.Using Equation 3 and Equation 5, the time taken to perform the distance measurement using the SDS-TWR and the time taken to perform the distance measurement using the SS-TWR-MA of the present invention are compared. Same as 6.

RTSDS - TWR - RTSS - TWR - MA = (4m-3)tp + (3m-2)treply + (m-1)tip 〉0RT SDS - TWR -RT SS - TWR - MA = (4m-3) t p + (3m-2) t reply + (m-1) t ip >0

즉, 두 노드 간의 거리를 측정함에 있어, 본 발명의 SS-TWR-MA를 이용하는 것이 기존의 SDS-TWR을 이용하는 것보다 더 적은 시간이 소요된다. That is, in measuring the distance between two nodes, using the SS-TWR-MA of the present invention takes less time than using the conventional SDS-TWR.

여기서, tp 《 treply 및 tp 《 tip이고, treply ≒ tip ＝ tproc라고 가정하면, 수학식 6은 다음 수학식 7과 같이 나타낼 수 있다.Where t p 《t reply And t p 《t ip , t reply ≒ t ip Assuming t = proc , Equation 6 may be expressed as Equation 7 below.

RTSDS - TWR - RTSS - TWR - MA = (4m-3)tproc RT SDS - TWR -RT SS - TWR - MA = (4m-3) t proc

수학식 7에서 보는 바와 같이, 본 발명의 SS-TWR-MA는 기존의 SDS-TWR와 비교할 때, m이 커질수록(즉, 레인징 프로세스를 반복하여 수행할수록) 레인징에 걸리는 시간을 줄일 수 있음을 알 수 있다.As shown in Equation 7, the SS-TWR-MA of the present invention can reduce the time taken for ranging as m is larger (that is, as the ranging process is repeated) when compared with the existing SDS-TWR. It can be seen that.

이와 같이 본 발명에 의하면, 거리 측정을 위해 모바일 노드가 전송하는 패킷의 개수를 줄임으로써, 모바일 노드가 레인징을 위해 액티브(Active) 상태에 있어야 하는 시간을 최소화할 수 있고, 그로 인해 배터리 소모량을 최소화할 수 있다.As described above, according to the present invention, by reducing the number of packets transmitted by the mobile node for distance measurement, it is possible to minimize the time that the mobile node must be in an active state for ranging, thereby reducing battery consumption. It can be minimized.

그리고, 거리 측정을 위해 주고받는 패킷의 개수를 줄이면서도 양방향 레인징 수준으로 레인징의 정확도를 유지할 수 있다.In addition, while reducing the number of packets sent and received for distance measurement, the accuracy of ranging can be maintained at a bidirectional ranging level.

또한, 전체 시스템 차원에서 단위 시간에 처리할 수 있는 모바일 단말의 개수를 늘릴 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that can increase the number of mobile terminals that can be processed in unit time in the overall system level.

도 5는 본 발명의 SS-TWR-MA(Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple ACKs)의 제2 실시예를 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a second embodiment of SS-TWR-MA (Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple ACKs) of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 실시예에서는 고정 노드(200)가 거리 측정 요청 패 킷(REQ1)을 수신한 시점부터 각각의 ACK 패킷을 전송하기까지의 신호 처리 지연 시간(Processing Delay Time)을 별도의 데이터(DATA) 패킷에 기록하여 전송하는 대신, 각각의 ACK 패킷에 기록하여 전송한다.Referring to FIG. 5, in the present embodiment, a signal processing delay time from the time when the fixed node 200 receives the distance measurement request packet REQ1 to the transmission of each ACK packet is additionally determined. Instead of recording and transmitting data packets, each packet is recorded and transmitted.

본 실시예에 의하면, 거리 측정에 소요되는 시간은 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.According to this embodiment, the time required for distance measurement can be expressed as Equation (8).

RT' SS - TWR - MA = (n+2)tp + 2treply + ntip RT '' SS - TWR - MA = (n + 2) t p + 2t reply + nt ip

수학식 8을 살펴보면, 도 2 및 도 4에 나타낸 SS-TWR-MA의 제1 실시예에 의한 방법보다 레인징에 소요되는 시간이 더 짧음을 알 수 있다. Looking at Equation 8, it can be seen that the time required for ranging is shorter than the method according to the first embodiment of SS-TWR-MA shown in Figs.

즉, 본 실시예에 의하면 SS-TWR-MA의 제1 실시예와 비교하였을 때(수학식 4 참조), 레인징에 소요되는 시간이 tp + tip만큼 줄어드는 것을 알 수 있다.That is, according to this embodiment, when compared with the first embodiment of SS-TWR-MA (see Equation 4), it can be seen that the time required for ranging is reduced by t p + t ip .

도 6은 본 발명의 SS-TWR-MR(Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple REQs)의 제1 실시예를 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a first embodiment of SS-TWR-MR (Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple REQs) of the present invention.

도 6을 참조하면, 모바일 노드(100)가 기결정된 시간 간격으로 n개의 거리 측정 요청 패킷(REQ1, REQ2,...REQn)을 전송한다. 이때, 모바일 노드(100)는 거리 측정 요청 패킷(REQ1, REQ2,...REQn)을 전송한 시간을 각각 기록한다.Referring to FIG. 6, the mobile node 100 transmits n ranging request packets REQ1, REQ2, ... REQn at predetermined time intervals. At this time, the mobile node 100 records the time of transmitting the distance measurement request packets (REQ1, REQ2, ... REQn), respectively.

이때, 모바일 노드(100)는 n개의 거리 측정 요청 패킷(REQ1, REQ2,...REQn)을 전송할 때, 거리 측정 요청 패킷의 길이, 전송 속도, 모바일 노드와 고정 노드 의 최대 거리를 고려하여 결정된 시간 간격으로 전송한다.In this case, when the mobile node 100 transmits n distance request packets REQ1, REQ2, ... REQn, the mobile node 100 determines the length of the distance request packet, the transmission speed, and the maximum distance between the mobile node and the fixed node. Transmit at timed intervals.

그리고, 고정 노드(200)는 n개의 거리 측정 요청 패킷(REQ1, REQ2,...REQn)에 대한 회신(ACK1)을 모바일 노드(100)로 전송한다. 이때, 고정 노드(200)는 n개의 거리 측정 요청 패킷(REQ1, REQ2,...REQn)을 수신할 때마다 타이머를 가동시켜 수신 시간을 기록한다.The fixed node 200 transmits a reply ACK1 to the n distance measurement request packets REQ1, REQ2, ... REQn to the mobile node 100. At this time, each time the fixed node 200 receives the n distance measurement request packets REQ1, REQ2, ... REQn, the fixed node 200 starts a timer to record the reception time.

그 후, 고정 노드(200)는 n개의 거리 측정 요청 패킷(REQ1, REQ2,...REQn)을 각각 수신한 시점부터 회신(ACK1)을 전송하기까지의 신호 처리 지연 시간을 데이터(DATA) 패킷에 기록하여 모바일 노드(100)로 전송한다.Thereafter, the fixed node 200 receives the data processing delay time from the time of receiving the n ranging request packets REQ1, REQ2, ... REQn to the transmission of the reply ACK1. Record it and send it to the mobile node 100.

그러면, 모바일 노드(100)는 n개의 거리 측정 요청 패킷(REQ1, REQ2,...REQn)을 전송한 시간, ACK1 패킷을 수신한 시간 및 고정 노드(200)에서의 신호 처리 지연 시간을 이용해서 고정 노드(200) 사이의 전달 시간(Propagation Time)을 계산한다.Then, the mobile node 100 uses the time for transmitting the n ranging request packets REQ1, REQ2, ... REQn, the time for receiving the ACK1 packet, and the signal processing delay time in the fixed node 200. The propagation time between the fixed nodes 200 is calculated.

도 7은 본 발명의 SS-TWR-MR(Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple REQs)의 제2 실시예를 나타낸 도면이다.FIG. 7 illustrates a second embodiment of SS-TWR-MR (Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple REQs) of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 실시예에서는 고정 노드(200)가 n개의 거리 측정 요청 패킷(REQ1, REQ2,...REQn)을 각각 수신한 시점부터 회신(ACK1)을 전송하기까지의 신호 처리 지연 시간을 별도의 데이터(DATA) 패킷에 기록하여 전송하는 대신, ACK 1패킷에 기록하여 전송한다.Referring to FIG. 7, in the present embodiment, the signal processing delay from the time when the fixed node 200 receives the n distance measurement request packets REQ1, REQ2, ... REQn, respectively, to transmit the reply ACK1. Instead of recording the time in a separate data packet and sending it, it writes in the ACK 1 packet and sends it.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. Although the present invention has been described in detail with reference to exemplary embodiments above, those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Will understand.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the claims below and equivalents thereof.

도 1은 일반적인 양방향 거리 측정 방법을 나타낸 도면.1 is a diagram illustrating a general bidirectional distance measuring method.

도 2는 본 발명의 SS-TWR-MA(Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple ACKs)의 제1 실시예를 나타낸 도면.FIG. 2 is a diagram showing a first embodiment of SS-TWR-MA (Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple ACKs) of the present invention. FIG.

도 3은 기존의 SDS-TWR(Symmetric Double-Sided Two-Way Ranging)을 1회 수행하는 경우 소요되는 시간을 나타낸 도면.3 is a view showing the time required when performing a conventional SDS-TWR (Symmetric Double-Sided Two-Way Ranging) once.

도 4는 본 발명의 SS-TWR-MA(Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple ACKs)를 수행하는데 소요되는 시간을 나타낸 도면.4 is a diagram illustrating a time taken to perform SS-TWR-MA (Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple ACKs) of the present invention.

도 5는 본 발명의 SS-TWR-MA(Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple ACKs)의 제2 실시예를 나타낸 도면.FIG. 5 shows a second embodiment of Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple ACKs (SS-TWR-MA) of the present invention; FIG.

도 6은 본 발명의 SS-TWR-MR(Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple REQs)의 제1 실시예를 나타낸 도면.FIG. 6 is a diagram illustrating a first embodiment of SS-TWR-MR (Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple REQs) of the present invention. FIG.

도 7은 본 발명의 SS-TWR-MR(Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple REQs)의 제2 실시예를 나타낸 도면.FIG. 7 illustrates a second embodiment of SS-TWR-MR (Single-Sided Two-Way Ranging with Multiple REQs) of the present invention. FIG.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 모바일 노드 200 : 고정 노드100: mobile node 200: fixed node

Claims (16)

소정의 고정 노드로 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 전송하는 모바일 노드; 및 A mobile node sending a distance measurement request packet (REQ) to a fixed node; And 상기 거리 측정 요청 패킷에 대해 일정한 시간 간격을 두고 복수 개의 회신(ACK)을 전송하는 고정 노드로 이루어지며,It consists of a fixed node for transmitting a plurality of replies (ACK) at a predetermined time interval for the distance measurement request packet, 상기 모바일 노드는 상기 거리 측정 요청 패킷(REQ) 및 상기 복수 개의 회신(ACK)을 이용하여 상기 고정 노드와의 거리를 측정하는 양방향 거리 측정 시스템.And the mobile node measures the distance to the fixed node using the distance request packet (REQ) and the plurality of replies (ACK). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 모바일 노드는 상기 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 전송한 시간 및 상기 복수 개의 회신(ACK)을 수신한 시간을 각각 기록하고,The mobile node records a time for transmitting the distance measurement request packet (REQ) and a time for receiving the plurality of replies (ACK), respectively, 상기 고정 노드는 상기 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 수신한 시간 및 상기 복수 개의 회신(ACK)을 전송한 시간을 각각 기록하는 것을 특징으로 하는 양방향 거리 측정 시스템.The fixed node records the time at which the distance request packet (REQ) is received and the time at which the plurality of ACKs are transmitted, respectively. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 고정 노드는,The fixed node, 상기 복수 개의 회신(ACK)에 대해, 상기 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 수신한 시간부터 상기 각각의 회신(ACK)을 전송하기까지의 시간을 별도의 데이터 패킷에 기록하여 모바일 노드로 전송하는 것을 특징으로 하는 양방향 거리 측정 시스템.For the plurality of replies (ACK), recording the time from the time of receiving the distance measurement request packet (REQ) to transmitting each reply (ACK) in a separate data packet to transmit to the mobile node A bidirectional distance measuring system. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 고정 노드는,The fixed node, 상기 복수 개의 회신(ACK)에 대해, 상기 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 수신한 시간부터 상기 각각의 회신(ACK)을 전송하기까지의 시간을 상기 각각의 회신(ACK)에 기록하여 전송하는 것을 특징으로 하는 양방향 거리 측정 시스템.For each of the plurality of replies (ACK), recording the time from the time of receiving the distance measurement request packet (REQ) to transmitting the respective replies (ACK) in the respective replies (ACK) and transmitting the same. A bidirectional distance measuring system. 소정의 고정 노드로 일정한 시간 간격을 두고 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 전송하는 모바일 노드; 및A mobile node transmitting a plurality of distance measurement request packets (REQs) at predetermined time intervals to a predetermined fixed node; And 상기 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)에 대해 하나의 회신(ACK)을 전송하는 고정 노드로 이루어지며, A fixed node for transmitting one reply (ACK) to the plurality of distance measurement request packets (REQ), 상기 모바일 노드는 상기 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ) 및 상기 하나의 회신(ACK)을 이용하여 상기 고정 노드와의 거리를 측정하는 양방향 거리 측정 시스템.And the mobile node measures the distance to the fixed node using the plurality of distance measurement request packets (REQ) and the one reply (ACK). 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 모바일 노드는 상기 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 전송한 시간 및 상기 회신(ACK)을 수신한 시간을 각각 기록하고,The mobile node records the time of transmitting the plurality of distance measurement request packets (REQ) and the time of receiving the reply (ACK), respectively, 상기 고정 노드는 상기 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 수신한 시간 및 상기 회신(ACK)을 전송한 시간을 각각 기록하는 것을 특징으로 하는 양방향 거리 측정 시스템.The fixed node records the time at which the plurality of distance measurement request packets (REQ) are received and the time at which the reply (ACK) is transmitted, respectively. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 고정 노드는,The fixed node, 상기 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 각각 수신한 시간부터 상기 회신(ACK)을 전송하기까지의 시간을 별도의 데이터 패킷에 기록하여 모바일 노드로 전송하는 것을 특징으로 하는 양방향 거리 측정 시스템.2. The bidirectional distance measurement system of claim 1, wherein the time between receiving the plurality of distance measurement request packets REQ and transmitting the ACK is recorded in a separate data packet and transmitted to a mobile node. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 고정 노드는,The fixed node, 상기 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 각각 수신한 시간부터 상기 회신(ACK)을 전송하기까지의 시간을 상기 회신(ACK)에 기록하여 모바일 노드로 전송 하는 것을 특징으로 하는 양방향 거리 측정 시스템.And recording the time from the time of receiving each of the plurality of distance measurement request packets (REQ) to transmitting the reply (ACK) in the reply (ACK) and transmitting the same to the mobile node. 모바일 노드가 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 전송하는 단계;The mobile node sending a distance measurement request packet (REQ); 고정 노드가 상기 거리 측정 요청 패킷에 대해 일정한 시간 간격을 두고 복수 개의 회신(ACK)을 전송하는 단계; 및Sending, by a fixed node, a plurality of replies (ACKs) at regular time intervals for the ranging request packet; And 상기 모바일 노드가 상기 거리 측정 요청 패킷(REQ) 및 상기 복수 개의 회신(ACK)을 이용하여 상기 고정 노드와의 거리를 측정하는 단계를 포함하여 이루어지는 양방향 거리 측정 방법.And measuring, by the mobile node, the distance from the fixed node using the distance request packet (REQ) and the plurality of replies (ACK). 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 모바일 노드는 상기 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 전송한 시간 및 상기 복수 개의 회신(ACK)을 수신한 시간을 각각 기록하고,The mobile node records a time for transmitting the distance measurement request packet (REQ) and a time for receiving the plurality of replies (ACK), respectively, 상기 고정 노드는 상기 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 수신한 시간 및 상기 복수 개의 회신(ACK)을 전송한 시간을 각각 기록하는 것을 특징으로 하는 양방향 거리 측정 방법.The fixed node records the time at which the distance measurement request packet (REQ) is received and the time at which the plurality of ACKs are transmitted, respectively. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 고정 노드가 상기 복수 개의 회신(ACK)을 전송한 이후에,After the fixed node transmits the plurality of ACKs, 상기 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 수신한 시간부터 상기 각각의 회신(ACK)을 전송하기까지의 시간을 별도의 데이터 패킷에 기록하여 모바일 노드로 전송하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 양방향 거리 측정 방법.And recording the time from the time of receiving the distance measurement request packet (REQ) to transmitting each reply (ACK) in a separate data packet and transmitting the same to a mobile node. Distance measuring method. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 고정 노드가 복수 개의 회신(ACK)을 전송하는 단계는,The transmitting of the plurality of ACKs by the fixed node may include: 상기 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 수신한 시간부터 상기 각각의 회신(ACK)을 전송하기까지의 시간을 상기 각각의 회신(ACK)에 기록하여 전송하는 것을 특징으로 하는 양방향 거리 측정 방법.And recording the time from the time when the distance measurement request packet (REQ) is received to the time when each reply (ACK) is transmitted in each reply (ACK). 모바일 노드가 일정한 시간 간격을 두고 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 전송하는 단계;Transmitting, by the mobile node, a plurality of distance request packets (REQs) at regular time intervals; 고정 노드가 상기 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)에 대해 하나의 회신(ACK)을 전송하는 단계; 및Sending, by a fixed node, one reply (ACK) to the plurality of distance measurement request packets (REQ); And 상기 모바일 노드가 상기 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ) 및 상기 하나의 회신(ACK)을 이용하여 상기 고정 노드와의 거리를 측정하는 단계를 포함하여 이루어지는 양방향 거리 측정 방법. And measuring, by the mobile node, the distance from the fixed node using the plurality of distance measurement request packets (REQ) and the one reply (ACK). 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 모바일 노드는 상기 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 전송한 시간 및 상기 회신(ACK)을 수신한 시간을 각각 기록하고,The mobile node records the time of transmitting the plurality of distance measurement request packets (REQ) and the time of receiving the reply (ACK), respectively, 상기 고정 노드는 상기 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 수신한 시간 및 상기 회신(ACK)을 전송한 시간을 각각 기록하는 것을 특징으로 하는 양방향 거리 측정 방법.The fixed node records the time at which the plurality of distance measurement request packets (REQ) are received and the time at which the reply (ACK) is transmitted, respectively. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 고정 노드가 상기 회신(ACK)을 전송한 이후에,After the fixed node sends the ACK, 상기 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 각각 수신한 시간부터 상기 회신(ACK)을 전송하기까지의 시간을 별도의 데이터 패킷에 기록하여 모바일 노드로 전송하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 양방향 거리 측정 방법.And recording the time from the time of receiving the plurality of distance measurement request packets (REQ) to the time of transmitting the ACK in a separate data packet and transmitting the same to a mobile node. Bidirectional distance measuring method. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 고정 노드가 상기 회신(ACK)을 전송하는 단계는,The fixed node transmits the reply (ACK), 상기 복수 개의 거리 측정 요청 패킷(REQ)을 각각 수신한 시간부터 상기 회신(ACK)을 전송하기까지의 시간을 상기 회신(ACK)에 기록하여 모바일 노드로 전송하는 것을 특징으로 하는 양방향 거리 측정 방법.And recording the time from the time of receiving the plurality of distance measurement request packets (REQ) to transmitting the reply (ACK) in the reply (ACK) and transmitting the same to the mobile node.
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