KR20110056887A - 센서 네트워크에서 태그 노드 위치 산출 방법, 시스템 - Google Patents

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KR20110056887A
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Abstract

본 발명은 센서 네트워크에서 태그 노드의 위치를 산출하는 방안에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태그 노드로부터 일정 거리 이내에 위치한 복수의 앵커 노드와의 거리를 이용하여 태그 노드의 위치를 산출하는 방안에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 자신이 커버하는 셀의 경계 정보와 상기 경계 정보 이내에 위치하고 있는 앵커 노드의 정보를 수집하여 저장하고, 저장된 상기 경계 정보와 앵커 노드의 정보와 자신의 정보가 포함된 브로드캐스팅 패킷을 생성하여 전송하는 브로드캐스팅 노드, 상기 브로드캐스팅 노드로부터 브로드캐스팅 패킷을 수신하며, 산출한 상기 브로드캐스팅 노드와의 거리가 상기 경계 정보 이내이면 상기 브로드캐스팅 패킷에 포함된 앵커 노드와 거리를 측정하는 태그 노드를 포함하는 위치 산출 시스템을 제안한다.
위치 인식 시스템, 리미트, 멀티-홉, 앵커 노드, 태그 노드, 브로드캐스팅 노드

Description

센서 네트워크에서 태그 노드 위치 산출 방법, 시스템{Method and system for calculation position of tag node in sensor network}
본 발명은 센서 네트워크에서 태그 노드의 위치를 산출하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태그 노드로부터 일정 거리 이내에 위치한 복수의 앵커 노드와의 거리를 이용하여 태그 노드의 위치를 산출하는 방법에 관한 것이다.
위치 인식 기술은 실외용 위치 인식 시스템과 실내용 위치 인식 시스템으로 구분할 수 있다. 실외용 위치 인식 시스템은 일반적으로 GPS를 이용하여 위치를 인식한다. 반면, 실내용 위치 인식 시스템은 멀티 패스, NLOS(Non-Line of Sight) 등의 문제로 인해 환경에 따라 인식되는 위치에 많은 차이가 발생한다. 이를 해결하기 위해 IEEE 802.15.4a 워킹 그룹에서는 유비쿼터스 환경의 기본이 되는 정밀한 위치 인식 기능을 제공하기 위한 새로운 네트워킹 기술로 UWB, CSS의 기술을 표준으로 채택하였다.
일반적으로 실내용 위치 인식시스템에서 상술한 멀티-패스나 NLOS 등의 문제를 해결하기 위해 핑거 프린트 방법을 사용한다. 핑거 프린트 방법은 높은 정확성을 보이고 있으나, 확장에 대한 문제, 성능에 대한 문제가 있어 이를 보완하기 위한 방법이 필요하다.
이하, 도 1을 이용하여 핑거 프린트 방법에 대해 알아보기로 한다. 핑거 프린트 방식은 확률론적 모델링에 의한 위치 추정 방법으로 노이즈 및 주위 환경 정보를 위치 추적을 위한 정보로 활용하는 방식이다. 이 방법은 측위(위치 측정)를 수행하기 전에 먼저 데이터베이스를 구축하는 트레이닝 단계를 수행해야 한다. 즉, 핑거 프린터 방법은 측위를 위한 공간에서 다수의 샘플 포인트를 설정하고, 설정된 샘플 포인트에서 수신되는 전파의 특성 값을 데이터베이스화하여 저장한다.
측위를 수행하는 단계에서는 도 1과 같이 AP들로부터 수신된 전파의 특성을 데이터베이스 검색을 통해 최적의 위치 값을 추출함으로써 태그 노드의 위치를 산 출한다.
도 1을 이용하여 부가하여 설명하면, 태그 노드가 좌표(X1, Y1)에 위치하고 있을 때, 태그 노드는 AP1 내지 AP4로부터 수신되는 신호의 세기를 측정한 후 저장한다. 태그 노드가 좌표(X2, Y1)에 위치하고 있을 때, 태그 노드는 AP1 내지 AP4로부터 수신되는 신호의 세기를 측정한 후 저장한다. 태그 노드가 좌표(Xm, Yn)에 위치하고 있을 때, 태그 노드는 AP1 내지 AP4로부터 수신되는 신호의 세기를 측정한 후 저장한다. 태그 노드는 도 1에 도시된 바와 같이 상술한 과정들을 순차적으로 수행하여 수집한 정보를 데이터베이스화하여 저장한다.
이후, 임의의 위치에 배치되어 있는 태그 노드는 데이터베이스에 저장된 정보를 바탕으로 자신의 위치를 개략적으로 인지하게 된다.
이 방식을 통해 획득되는 측위의 정확도는 트레이닝 단계에서 구성되는 데이터베이스의 샘플 포인트의 간격에 따라 달라질 수 있으며, 데이터베이스에서 최적의 해를 추정하는 방식 및 데이터베이스의 구성 방식에 따라 달라질 수 있다. 다른 방식들과 달리 핑거 프린트 방식은 주위의 환경 정보를 측위에 사용하므로 정확한 위치 해를 제공할 수 있는 장점이 있다. 그러나 핑거 프린트 방식은 모든 샘플 포인트에서 다양한 전파 특성 값을 추출하는 과정의 번거로움과 환경의 변화할 때마다 다시 트레이닝 단계를 수행해야 하는 어려움이 있다. 또한, 이동하는 태그 노드의 위치 추정을 위한 데이터베이스 검색의 복잡성은 시스템의 성능을 제한하는 요인이 될 수 있으며 데이터베이스 제작 시 모델링되지 않은 상황에 의해 정확도가 떨어질 수도 있다는 단점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 GPS를 수신할 수 없는 위치 인식 시스템에서 태그 노드의 위치를 정확하게 산출하는 방안을 제안함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 멀티 패스나 NIOS 등의 문제를 해결하기 위해 사용하는 핑거 프린터 방법에서 발생하는 확장에 대한 문제, 성능에 대한 문제를 보완하기 위한 방안을 제안함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 핑거 프린터 방법에서 발생하는 환경이 변화할 때마다 트레이닝 과정을 수행해야 하며, 데이터베이스 제작 시 모델링되지 않은 상황에 의해 정확도가 떨어지는 문제점을 해결하기 위한 방안을 제안함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 브로드캐스팅 노드는 자신이 커버하는 셀의 경계 정보와 상기 경계 정보 이내에 위치하고 있는 앵커 노드의 정보를 수집하여 저장하는 저장부와 상기 저장부에 저장된 경계 정보와 앵커 노드의 정보와 자신의 정보가 포함된 브로드캐스팅 패킷을 생성하고, 생성한 상기 브로드캐스팅 패킷을 전송하도록 지시하는 제어부와 상기 제어부의 지시에 따라 상기 브로드캐스팅 패킷을 일정 시간간격으로 전송하는 통신부를 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태그 노드는 브로드캐스팅 노드가 커버하는 셀의 경계 정보와 상기 최대 경계 정보 이내에 위치하고 있는 앵커 노드 의 정보가 포함된 브로트캐스팅 패킷을 상기 브로드캐스팅 노드로부터 수신하는 통신부와 상기 브로드캐스팅 노드와의 거리를 산출하도록 지시하며, 산출한 상기 브로드캐스팅 노드와의 거리가 상기 경계 정보 이내이면 상기 브로드캐스팅 패킷에 포함된 앵커 노드와의 거리를 측정하도록 지시하는 제어부와 상기 제어부의 지시에 따라 상기 브로드캐스팅 노드 또는 상기 앵커 노드와의 거리를 측정하는 측정부를 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 위치 산출 시스템은 자신이 커버하는 셀의 경계 정보와 상기 최대 거리 이내에 위치하고 있는 앵커 노드의 정보를 수집하여 저장하고, 저장된 상기 경계 정보와 앵커 노드의 정보와 자신의 정보가 포함된 브로드캐스팅 패킷을 생성하여 전송하는 브로드캐스팅 노드, 상기 브로드캐스팅 노드로부터 브로드캐스팅 패킷을 수신하며, 산출한 상기 브로드캐스팅 노드와의 거리가 상기 경계 정보 이내이면 상기 브로드캐스팅 패킷에 포함된 앵커 노드와 거리를 측정하는 태그 노드를 포함한다.
본 발명은 기존 핑거 프린트 방식에 비해 셀 확장에 유리하고, 더 빠른 연산을 수행함으로써 태그 노드의 위치를 정확히 산출할 수 있다. 또한, 멀티-홉 방식을 이용하여 태그 노드의 정보를 베이스 노드로 전송함으로써 각 앵커 노드의 부하를 감소시킬 수 있으며, 이로 인해 각 앵커 노드에서 소모되는 전력을 동일 내지 유사하도록 함으로써 전체적으로 시스템의 성능이 개선된다.
부가하여, 본 발명은 GPS를 수신할 수 없는 실내와 같은 지역에 위치하고 있 는 태그 노드의 위치를 신속하고 정확하게 산출할 수 있다는 장점이 있다.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 복수의 앵커 노드와 태그 노드를 포함하는 센서 네트워크를 도시한 도면이다. 이하 앵커 노드와 태그 노드를 포함하는 센서 네트워크에 대해 개략적으로 알아보기로 한다.
도 2에 의하면, 셀을 구성하기 위한 앵커 노드의 배치는 사각형을 기반으로 하여 배치되어 있으며, 좌표계를 사용하여 위치를 인식하도록 설계한다.
사용자는 센서 네트워크를 구성하고 있는 앵커 노드들 중 일부를 브로드캐스팅 노드로 설정한다. 또는 센서 네트워크를 구성하고 있는 앵커 노드들은 협의에 따라 앵커 노드들 중 일부 노드를 브로드캐스팅 노드로 설정한다. 브로드캐스팅 노드는 일정한 주기로 태그 노드에게 인접한 앵커 노드들의 정보를 전송하는 노드로 각 셀을 인식하는 기준이 되는 노드이다. 브로드캐스팅 노드는 앵커 노드들로 구성된 셀을 관리하며, 사용자는 관리하는 셀이 중첩되지 않도록 브로드캐스팅 노드를 설정한다.
앵커 노드는 멀티-홉 전송 및 태그 노드와 거리를 측정하기 위한 노드이다. 태그 노드는 위치 인식의 대상이 되는 노드로 브로드캐스팅 노드로부터 앵커 노드 정보를 수신하면, 인접한 앵커 노드와의 거리를 측정하고, 측정된 거리를 이용하여 자신의 위치를 산출한다. 산출된 태그 노드의 위치는 멀티-홉 전송 방식으로 상위 노드(베이스 노드)로 전송한다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 브로드캐스팅 노드에서 셀 영역을 설정하는 방안에 대해 알아보기로 한다.
상술한 바와 같이 브로드캐스팅 노드는 셀을 관리하는 노드로 셀을 구성하고 있는 앵커 노드들의 좌표 정보와 거리를 측정하기 위한 정보를 포함하고 있다. 브로드캐스팅 노드는 태그 노드에게 자신이 가지고 있는 앵커 노드이 정보를 주기적으로 전송한다. 하기 표 1은 브로드캐스팅 노드가 전송하는 브로드캐스팅 패킷의 구성을 나타내고 있다.
PID Anchor1 Anchor2 Anchor3 Anchor4 MyID Limit
PID(Packet ID)는 패킷을 구분하기 위한 ID이며, Anchor1은 자신의 범위 안에 포함되어 있는 앵커 노드1의 정보로 ID와 거리 측정을 위한 X, Y좌표 값을 포함하고 있다. Anchor2 내지 Anchor4 역시 동일하게 각 앵커 노드의 ID와 거리 측정을 위한 Y, Y좌표 값을 포함하고 있다.
MyID는 브로드캐스팅 노드 자신의 ID이며, Limit(리미트, 경계 정보)는 자신이 커버하는 셀의 최대 반경을 의미한다.
도 3에 의하면, 센서 네트워크는 셀1 내지 셀3으로 구성된다. 센서 네트워크는 두 개의 브로드캐스팅 노드를 포함하고 있으며, 하나의 브로드캐스팅 노드는 셀1을 포함된 앵커 노드들을 관리하며, 다른 하나의 브로드캐스팅 노드는 셀2 내지 셀3에 포함된 앵커 노드들을 관리한다. 또한, 일부 앵커 노드들은 셀1에 포함되는 동시에 셀2에도 포함되며, 일부 앵커 노드들은 셀2에 포함되는 동시에 셀3에도 포함된다.
브로드캐스팅 노드1은 셀1에 포함된 앵커 노드1 내지 앵커 노드3의 ID와 각 앵커 노드의 좌표값이 포함된 정보 패킷을 브로드캐스팅한다. 브로드캐스팅 노드2는 셀2에 포함된 앵커 노드1, 앵커 노드3, 앵커 노드4와 셀3에 포함된 앵커 노드4 내지 앵커 노드6의 ID와 각 앵커 노드의 좌표값이 포함된 정보 패킷을 브로드캐스팅한다. 브로드캐스팅 노드2는 관리하고 셀별로 정보 패킷을 전송할 수 있다. 이런 경우 브로드캐스팅 노드2에서 전송하는 정보 패킷에 포함된 리미트는 셀별로 다른 값을 가질 수 있다. 즉, 셀2에 대한 리미트와 셀3에 대한 리미트가 달라질 수 있다.
본 발명과 관련하여 브로드캐스팅 노드는 자신이 커버하는 셀의 최대 거리인 경계 정보와 최대 거리 이내에 위치하고 있는 앵커 노드의 정보를 수집하여 저장하는 저장부, 저장부에 저장된 경계 정보와 앵커 노드의 정보와 자신의 정보가 포함된 브로드캐스팅 패킷을 생성하도록 지시하며, 생성한 상기 브로드캐스팅 패킷을 전송하도록 지시하는 제어부를 포함한다. 또한 브로드캐스팅 노드는 제어부의 지시에 따라 브로드캐스팅 패킷을 일정 시간간격으로 전송하는 통신부를 포함한다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 태그 노드의 동작을 도시한 도면이다. 이하 도 4를 이용하여 태그 노드의 동작에 대해 상세하게 알아보기로 한다.
태그 노드는 브로드캐스팅 노드로부터 브로드캐스팅 패킷을 수신한다. 수신된 브로드캐스팅 패킷에는 브로드캐스팅 노드가 관리하는 앵커 노드들에 대한 좌표값과 리미트 정보가 포함되어 있다.
도 4에 의하면, 태그 노드는 두 개의 브로드캐스팅 노드로부터 브로드캐스팅 패킷을 수신한다. 브로드캐스팅 패킷을 수신한 태그 노드는 브로드캐스팅 패킷을 전송한 브로드캐스팅 노드와의 거리를 측정한다. 태그 노드는 측정한 거리와 수신한 브로드캐스팅 패킷에 포함되어 있는 리미트를 비교한다. 비교 결과 측정한 거리가 리미트보다 큰 경우, 태그 노드는 해당 브로드캐스팅 패킷을 전송한 브로드캐스팅 노드가 관리하고 있는 셀에 포함되지 않는다고 판단하고, 다른 브로드캐스팅 패킷을 수신되는지 확인한다. 비교 결과 측정한 거리가 리미트보다 작은 경우, 태그 노드는 해당 브로드캐스팅 패킷을 전송한 브로드캐스팅 노드가 관리하고 있는 셀에 포함된다고 판단한다.
이후, 태그 노드는 수신한 브로드캐스팅 패킷에 포함되어 있는 앵커 노드들과의 거리를 측정하기 위해 각 앵커 노드들과 레인징(Ranging) 과정을 수행한다. 레인징 과정을 수행한 태그 노드는 각 앵커 노드들과 거리를 측정한다. 측정한 거리가 리미트보다 작으면, 태그 노드는 해당 정보를 송신 버퍼에 저장한다. 측정한 거리가 리미트보다 큰 경우에는 태그 노드는 해당 정보를 폐기한다.
브로드캐스팅 패킷에 포함되어 있는 각 앵커 노드들과의 거리 측정이 완료되면, 태그 노드는 거리가 작은 순으로 해당 정보를 정렬한 태그 패킷을 생성한다. 표 2는 태그 노드에서 생성하는 태그 패킷을 일예를 나타내고 있다.
PID Tag Node ID Anchor1 Anchor2 Anchor3 Anchor4
PID는 패킷 ID를 의미하며, Tag Node ID는 태그 노드의 ID를 의미한다. 또한 Anchor1 내지 Anchor4는 각 앵커 노드의 정보 및 앵커 노드까지의 거리, 앵커 노드의 좌표값을 포함한다.
태그 패킷을 생성한 태그 노드는 인접한 앵커 노드로 생성한 태그 패킷을 전송한다.
도 4와 관련하여 태그 노드는 앵커 노드와의 거리를 이용하여 자신의 좌표를 산출할 수 있다. 또는 태그 노드는 각 앵커 노드와의 거리, 각 앵커 노드의 좌표값을 베이스 노드로 전송한 후, 베이스 노드가 태그 노드의 좌표를 산출할 수 있다.
본 발명과 관련하여 태그 노드는 브로드캐스팅 노드가 커버하는 셀의 최대 거리인 경계 정보와 최대 거리 이내에 위치하고 있는 앵커 노드의 정보가 포함된 브로트캐스팅 패킷을 브로드캐스팅 노드로부터 수신하는 통신부, 브로드캐스팅 노드와의 거리를 산출하도록 지시하며, 산출한 상기 브로드캐스팅 노드와의 거리가 경계 정보 이내이면 브로드캐스팅 패킷에 포함된 앵커 노드와 거리를 측정하도록 지시하는 제어부를 포함한다. 또한 태그 노드는 제어부의 지시에 따라 브로드캐스팅 노드 또는 앵커 노드와의 거리를 측정하는 측정부를 포함한다. 제어부는 산출한 브로트캐스팅 노드와 거리가 경계 정보를 초과하면, 수신된 브로드캐스팅 패킷을 폐기하며, 측정한 앵커 노드와의 거리가 경계 정보 이내인 앵커 노드의 정보를 수집하도록 지시하며, 수집한 앵커 노드의 정보가 적어도 두 개이면 측정한 앵커 노드와의 거리가 작은 순으로 정렬하도록 지시한다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 센서 네트워크를 구성하고 있는 각 노드들 간에 송수신되는 데이터 및 동작을 도시하고 있다.
도 5에 의하면, 태그 노드는 브로드캐스팅 노드로부터 전송되는 브로드캐스팅 패킷을 수신하며, 수신된 브로드캐스팅 노드와의 거리를 측정한다. 태그 노드는 측정된 거리와 수신된 브로드캐스팅 패킷에 포함된 리미트를 비교하여 자신이 브로드캐스팅 노드가 관리하는 셀에 포함되는 지 여부를 확인한다.
브로드캐스팅 노드가 관리하는 셀에 포함된다고 확인되면, 태그 노드는 브로드캐스팅 패킷에 포함된 앵커 노드들과의 거리를 측정하고, 측정한 거리가 작은 순으로 정렬한다. 이후 태그 노드는 정렬한 거리 정보가 포함된 태그 패킷을 생성한 후, 인접 앵커 노드로 전송한다.
앵커 노드는 태그 노드와 거리 측정을 위해 먼저 레인징 과정을 수행한 후 태그 노드와 거리를 측정한다. 베이스 스테이션(베이스 노드)은 센서 네트워크를 종합적으로 관리한다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 브로드캐스팅 노드에서 브로드캐스팅 패킷을 전송하는 일예를 도시하고 있다. 브로드캐스팅 노드는 일정한 주기로 자신이 관리하고 있는 앵커 노드의 정보를 전송하도록 설정한다. 브로드캐스팅 노드의 전송 주기는 태그 노드에서 신속히 자신의 셀을 인식할 수 있도록 조절된다. 즉, 전송주기가 너무 짧아도, 너무 길어도 안 되며, 브로드캐스팅 노드의 수에 따라 전송주기를 조절한다. 또한, 브로드캐스팅 노드의 수를 줄여 태그 노드가 셀 인식을 위해 수신되는 브로드캐스팅 패킷의 수를 줄여야 한다.
전송 주기가 너무 짧으면 각 브로드캐스팅 패킷 상호간에 충돌이 발생할 가능성이 높으며, 전송 주기가 너무 길면 태그 노드에서 셀을 인식하는데 소요되는 시간이 길어지게 된다.
도 6에 의하면, 태그 노드는 초기에 각 브로드캐스팅 노드(리더: reader)로부터 수신된 복수개의 브로드캐스팅 패킷들이 동일한 시점에 수신됨으로써 상호 충돌이 발생한 예를 도시하고 있다. 따라서 상술한 충돌을 회피하기 위해서는 각 브로드캐스팅 노드들에서 전송되는 브로드캐스팅 패킷의 전송 시점은 조절될 필요성이 있다.
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 태그 노드의 동작을 도시하고 있다. 이하 도 7을 이용하여 태그 노드에서의 동작에 대해 알아보기로 한다.
도 7에 의하면, 원하는 셀을 선택한 태그 노드는 수신받은 데이터(브로드캐스팅 패킷)를 파싱하여 순차적으로 앵커 노드들과의 거리를 측정하여 송신 버퍼에 저장한다. 이 때 태그 노드는 수신받은 브로드캐스팅 패킷에 포함되어 있는 리미트를 이용하여 측정한 거리가 리미트를 초과하는 앵커 노드에 대한 정보는 폐기한다. 태그 노드는 측정한 거리가 리미트 이내인 앵커 노드에 대한 정보만 송신 버퍼에 저장한다. 일반적으로 태그 노드는 오차를 줄이기 위해 적어도 2회 이상 앵커 노드와의 거리를 측정하고, 측정한 거리값 중 가장 작은 거리값만을 가지고 리미트와 비교한다. 물론 태그 노드는 측정한 거리값에 대한 평균값과 리미트를 비교할 수 있다.
태그 노드는 저장된 앵커 노드의 개수가 2개 이상이 되었을 경우 거리가 짧은 순으로 앵커 노드들에 정보를 정렬한다. 태그 노드가 수집하는 앵커 노드의 정보는 브로드캐스팅 노드에 대한 정보도 포함된다. 태그 노드는 수집한 정보가 포함된 태그 패킷을 생성하고, 생성한 태그 패킷을 가장 가까운 앵커 노드로 전송한다.
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 태그 패킷을 전송하는 일예를 도시하고 있다. 태그 노드에서 수집한 정보를 베이스 노드로 전송하기 위한 방안으로 멀티-홉 릴레이(Multi-hop Relay) 방식을 사용한다. 이를 위해 태그 노드는 자신과 가장 가까운 앵커 노드에게 태그 패킷을 전달하며, 각 앵커 노드는 고정된 경로를 세팅해 놓은 상태에서 다음 앵커 노드로 전달받은 태그 패킷을 전송한다. 만약 특정 앵커 노드에서 다른 앵커 노드로 태그 패킷 전송 중 방해물에 의해 고정된 경로가 단절된 경우에는 자동으로 다른 대체 경로를 전환하여 멀티 홉 전송을 계속 수행한다. 따라서 상술한 과정을 순차적으로 수행함으로써, 태그 노드에서 생성한 태그 패킷을 베이스 노드로 전송한다. 베이스 노드는 수신한 태그 패킷에 포함되어 있는 정보를 이용하여 태그 노드의 좌표를 산출하거나, 태그 패킷에 태그 노드의 좌표가 포함되어 있는 경우에는 별도의 산출 과정 없이 태그 노드의 좌표를 인지하게 된다.
도 8에 의하면, 센서 네트워크를 구성하는 앵커 노드들은 수신한 태그 패킷을 전송할 앵커 노드에 대한 정보를 미리 구성한다. 앵커 노드는 태그 패킷이 수신되면, 저장된 정보를 이용하여 태그 패킷을 전송할 앵커 노드를 선택하고, 선택한 앵커 노드로 태그 패킷을 전송한다.
또한, 앵커 노드는 전송한 태그 패킷에 대한 전송 오류가 발생할 경우를 위해 태그 패킷을 전송할 적어도 두 개의 앵커 노드에 대한 정보를 저장할 수 있다. 따라서 앵커 노드는 첫 번째 앵커 노드로 태그 패킷 전송 중 오류가 발생하면, 두 번째 앵커 노드로 태그 패킷을 전송한다.
또한, 앵커 노드는 일정 시간간격으로 태그 패킷을 전송할 라우팅 경로에 대한 업데이트를 수행한다. 즉, 고정된 경로를 이용하여 태그 패킷을 전송할 경우, 해당 경로에 위치하고 있는 앵커 노드에 대한 전력 소모량이 다른 앵커 노드에 대한 전력 소모량에 비해 증가된다. 따라서 센서 네트워크를 구성하고 있는 모든 앵커 노드들에서 소모되는 전력이 동일하도록 일정 시간간격으로 앵커 노드의 잔여 전력량을 고려하여 태그 패킷을 전송하기 위한 라우팅 경로를 업데이트한다.
도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 두 원의 교점이 2개 존재하는 경우 태그 노드의 좌표를 산출하는 예를 도시한 도면이다. 도 9를 살펴보면, 먼저 앵커 노드들 가운데 임의의 3개의 앵커 노드들을 선택하여 순서에 상관없이 나열한다. 우선 선택된 3개의 앵커 노드의 좌표 값을 참조하여, 각 앵커 노드를 중심으로 측정 거리를 반지름으로 하는 원들의 교선을 구한다. 도 9에서는 두 원의 교점이 2개 존재하는 경우이므로, 두 교점을 지나는 선이 교선이 된다. 앵커 노드1과 앵커 노드2간의 교선의 방정식을 수학식으로 나타내면 하기 수학식 1과 같다.
Figure 112009071836367-PAT00001
수학식 1을 응용하여 각 교선 방정식 3개를 얻을 수 있으며, 3개의 교선 방정식 중 2개씩 골라 교점을 구한다. 교점의 개수는 최소 1개에서 최대 3개가 될 수 있으며, 이 교점들의 평균을 구하고 이를 해당 과정의 결과 좌표로 나타낼 수 있다. 상기 과정을 모든 경우의 앵커 노드에 대하여 반복 실시하면, 좌표들의 평균값을 얻을 수 있는데, 이 평균 좌표값이 태그 노드의 위치가 된다.
본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
도 1은 핑거 프린트 방식을 이용하여 태그 노드의 위치를 산출하는 예를 도시한 도면이며,
도 2는 본 발명에 따른 태그 노드와 브로드캐스팅 노드, 앵커 노드를 포함하는 센서 네트워크,
도 3은 본 발명에 따른 브로드캐스팅 노드에서 셀을 설정하는 예를 도시한 도면이며,
도 4는 본 발명에 따른 태그 노드에서 동작을 도시하고 있으며,
도 5는 본 발명에 따른 태그 노드와 앵커 노드간의 동작을 도시하고 있으며,
도 6은 본 발명에 따른 브로드캐스팅 노드의 충돌로 인해 패킷이 누락되는 경우를 도시하고 있으며,
도 7은 본 발명에 따른 태그 노드에서 거리 측정 및 정보를 수집하는 방법을 도시하고 있으며,
도 8은 본 발명에 따른 태그 노드에서 수집한 정보를 멀티-홉 전송 방식을 이용하여 베이스 노드로 전송하는 예를 도시하고 있으며,
도 9는 본 발명에 따른 태그 노드에서 자신의 위치를 산출하는 일 예를 도시하고 있다.

Claims (12)

  1. 자신이 커버하는 셀의 경계 정보와 상기 경계 정보 이내에 위치하고 있는 앵커 노드의 정보를 수집하여 저장하는 저장부;
    상기 저장부에 저장된 경계 정보와 앵커 노드의 정보와 자신의 정보가 포함된 브로드캐스팅 패킷을 생성하며, 생성한 상기 브로드캐스팅 패킷을 전송하도록 지시하는 제어부;
    상기 제어부의 지시에 따라 상기 브로드캐스팅 패킷을 일정 시간간격으로 전송하는 통신부를 포함하는 브로드캐스팅 노드.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 앵커 노드의 정보는,
    상기 앵커 노드의 식별자와 상기 앵커 노드의 위치 정보인 좌표값을 포함함을 특징으로 하는 브로드캐스팅 노드.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 제어부는,
    자신이 커버하는 셀이 복수개이면, 각 셀별로 상기 경계 정보와 앵커 노드의 정보가 포함된 브로드캐스팅 패킷을 생성하도록 지시함을 특징으로 하는 브로드캐스팅 노드.
  4. 브로드캐스팅 노드가 커버하는 셀의 경계 정보와 상기 경계 정보 이내에 위치하고 있는 앵커 노드의 정보가 포함된 브로트캐스팅 패킷을 상기 브로드캐스팅 노드로부터 수신하는 통신부;
    상기 브로드캐스팅 노드와의 거리를 산출하도록 지시하며, 산출한 상기 브로드캐스팅 노드와의 거리가 상기 경계 정보 이내이면 상기 브로드캐스팅 패킷에 포함된 앵커 노드와의 거리를 측정하도록 지시하는 제어부;
    상기 제어부의 지시에 따라 상기 브로드캐스팅 노드 또는 상기 앵커 노드와의 거리를 측정하는 측정부를 포함함을 특징으로 하는 태그 노드.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제어부는,
    산출한 상기 브로트캐스팅 노드와의 거리가 상기 경계 정보를 초과하면, 수신된 상기 브로드캐스팅 패킷을 폐기함을 특징으로 하는 태그 노드.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제어부는,
    측정한 상기 앵커 노드와의 거리가 상기 경계 정보 이내인 앵커 노드의 정보를 수집하고, 수집한 앵커 노드의 정보가 적어도 두 개이면 측정한 상기 앵커 노드 와의 거리가 작은 순으로 정렬함을 특징으로 하는 태그 노드.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제어부는,
    수집한 상기 앵커 노드에 대한 정보를 이용하여 자신의 위치를 측정하고, 수집한 상기 앵커 노드에 대한 정보가 포함된 태그 패킷을 생성하여 전송하도록 상기 통신부로 지시함을 특징으로 하는 태그 노드.
  8. 자신이 커버하는 셀의 경계 정보와 상기 경계 정보 이내에 위치하고 있는 앵커 노드의 정보를 수집하여 저장하고, 저장된 상기 경계 정보와 앵커 노드의 정보와 자신의 정보가 포함된 브로드캐스팅 패킷을 생성하여 전송하는 브로드캐스팅 노드;
    상기 브로드캐스팅 노드로부터 브로드캐스팅 패킷을 수신하며, 산출한 상기 브로드캐스팅 노드와의 거리가 상기 경계 정보 이내이면 상기 브로드캐스팅 패킷에 포함된 앵커 노드와 거리를 측정하는 태그 노드를 포함하는 위치 산출 시스템.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 브로드캐스팅 노드는,
    자신이 커버하는 셀이 복수개이면, 각 셀별로 상기 경계 정보와 앵커 노드의 정보가 포함된 브로드캐스팅 패킷을 생성하도록 지시함을 특징으로 하는 위치 산출 시스템.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 태그 노드는,
    산출한 상기 브로트캐스팅 노드와의 거리가 상기 경계 정보를 초과하면, 수신된 상기 브로드캐스팅 패킷을 폐기함을 특징으로 하는 위치 산출 시스템.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 태그 노드는,
    측정한 상기 앵커 노드와의 거리가 상기 경계 정보 이내인 앵커 노드의 정보를 수집하며, 수집한 앵커 노드의 정보가 적어도 두 개이면 측정한 상기 앵커 노드와의 거리가 작은 순으로 정렬함을 특징으로 하는 위치 산출 시스템.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 위치 산출 시스템은 복수의 앵커 노드들을 포함하며, 상기 태그 노드는 수집한 상기 앵커 노드의 정보가 포함된 태그 패킷을 생성하여 상기 앵커 노드로 전송하며, 상기 앵커 노드는 멀티-홉 전송으로 베이스 노드로 전송함을 특징으로 하는 위치 산출 시스템.
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CN112543488A (zh) * 2019-09-20 2021-03-23 瑞达凯特科技(加拿大)有限公司 一种中继路由方法及设备
KR20220160901A (ko) * 2021-05-28 2022-12-06 광주과학기술원 다중 무인 비행시스템 및 그 시스템의 제어방법

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