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KR102146527B1 - OWR positioning method using multi-hop time synchronization equipment - Google Patents

OWR positioning method using multi-hop time synchronization equipment Download PDF

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KR102146527B1
KR102146527B1 KR1020180116292A KR20180116292A KR102146527B1 KR 102146527 B1 KR102146527 B1 KR 102146527B1 KR 1020180116292 A KR1020180116292 A KR 1020180116292A KR 20180116292 A KR20180116292 A KR 20180116292A KR 102146527 B1 KR102146527 B1 KR 102146527B1
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time synchronization
hop
positioning
time
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이광억
김인겸
성태경
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국방과학연구소
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Abstract

본 발명에 따른 다중 홉 시각 동기 장치를 이용한 OWR 측위 방법이 제공된다. 상기 방법은, 이동식 앵커 간 거리를 측정하는 이동식 앵커 간 거리 측정 단계; 측위 서버에서 인접 앵커인 제1 앵커에게 시각 동기 개시 신호를 전송하는 시각 동기 개시 신호 전송 단계; 상기 시각 동기 개시 신호를 받은 상기 제1 앵커가 다음 단 앵커인 제2 앵커에게 시각 정보를 포함한 메시지를 전달하는 시각 정보 전달 단계; 및 상기 제1 앵커에서 상기 제2 앵커에게 주기적으로 시각 동기 신호를 전송하여, 상기 시각 동기 신호를 이용하여 앵커 간 다중 홉 메시지 전달을 수행하는 다중 홉 메시지 전달 단계를 포함하여, 측위 인프라가 없는 광역의 측위 공간에서 고속으로 측위가 가능하도록 무선 시각 동기가 가능하다.An OWR positioning method using a multi-hop time synchronization apparatus according to the present invention is provided. The method includes: measuring a distance between movable anchors for measuring a distance between movable anchors; A time synchronization start signal transmitting step of transmitting a time synchronization start signal to a first anchor, which is an adjacent anchor, from the positioning server; A visual information delivery step of transmitting a message including visual information from the first anchor receiving the timing synchronization start signal to a second anchor, which is a next anchor; And a multi-hop message delivery step of periodically transmitting a time synchronization signal from the first anchor to the second anchor, and performing multi-hop message transfer between anchors using the time synchronization signal, Wireless time synchronization is possible to enable high-speed positioning in the positioning space of.

Description

다중 홉 시각 동기 장치를 이용한 OWR 측위 방법{OWR positioning method using multi-hop time synchronization equipment}OWR positioning method using multi-hop time synchronization equipment

본 발명은 다중 홉 시각 동기 장치를 이용한 OWR 측위 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 이동식 다중 홉 시각 동기 장치와 이를 이용한 OWR 측위 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an OWR positioning method using a multi-hop time synchronization device. More specifically, it relates to a mobile multi-hop time synchronization device and an OWR positioning system using the same.

측위를 위한 기술로 RSSI(Received Signal Strength Indicator)와 달리 미리 위치를 알고 있는 앵커(기준국)에서 태그(이동형 단말)까지 전송되는 시간을 측정하는 TOA(Time of Arrival)는 두 노드간의 거리에 관련된 정보를 준다. Unlike RSSI (Received Signal Strength Indicator) as a technology for positioning, TOA (Time of Arrival), which measures the transmission time from an anchor (reference station) that knows the location in advance to a tag (mobile terminal), is related to the distance between two nodes. Give information.

TOA는 태그의 시계 오차까지 추정하는 기법으로 GPS 측위 시스템에서 많이 활용하는 방법이고, 앵커와 태그간의 시각 비동기가 측위에 미치는 영향을 줄이기 위한 TDOA(Time Difference of Arrival)는 두 앵커로부터 신호가 도착하는 시간 측정치를 차분하여 시계 오차 성분을 제거하기 때문에 태그와의 시각 동기는 필요하지 않으며, TDOA를 이용하는 OWR(One Way Ranging)은 RTT(Round Trip Time)를 수행하는 TWR(Two Way Ranging) 보다 측위 망 내의 메시지양이 적어 고속으로 측위가 가능하다는 장점이 있다. TOA is a method of estimating the clock error of a tag, which is widely used in GPS positioning systems, and TDOA (Time Difference of Arrival) to reduce the effect of time asynchronous between an anchor and a tag on positioning is a method in which signals arrive from two anchors. Time synchronization with the tag is not required because the time measurement value is differentiated to remove the clock error component, and OWR (One Way Ranging) using TDOA is a positioning network rather than TWR (Two Way Ranging) that performs RTT (Round Trip Time). It has the advantage of being able to locate at high speed because the amount of messages in it is small.

하지만, TOA 측위 시스템과 TDOA 측위 시스템 모두 앵커 간 동기화됨을 전제로 측위 연산을 수행하므로 앵커간의 동기화가 필수적이라는 문제점이 있다. 앵커간의 시각 동기를 맞추기 위해 분배기를 이용하여 시계 신호와 동기 신호를 이용하여 유선으로 시각 동기를 맞추는 방법과 무선으로 동기 신호를 이용하여 시각 동기를 맞추는 방법이 있다. 종래의 동기를 위한 특허의 경우 측위를 위한 동기 특허가 아닌 대부분 무선 통신을 위한 동기에 대한 특허이거나, 정형화된 환경에서 단일 홉 기반 시각 동기를 위한 특허(10-2010-0123988)이므로 실제 현장에 적용하기 어려운 문제점이 있다. However, since both the TOA positioning system and the TDOA positioning system perform positioning operations on the assumption that anchors are synchronized, there is a problem that synchronization between anchors is essential. In order to synchronize the time between anchors, there are a method of synchronizing time by wire using a clock signal and a synchronization signal using a divider, and a method of synchronizing time using a synchronization signal wirelessly. In the case of conventional patents for synchronization, most of them are not synchronization patents for positioning, but are patents for synchronization for wireless communication, or for single-hop based time synchronization in a standardized environment (10-2010-0123988), so they are applied to the actual field. There is a problem that is difficult to do.

따라서, 본 발명의 목적은 상기 서술된 문제를 해결하기 위해 다중 홉 환경에서 무선 시각 동기 방식을 제공함에 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a wireless time synchronization scheme in a multi-hop environment in order to solve the above-described problem.

또한, 본 발명의 목적은 실제 현장에 적용하기 위한 무선 시각 동기 방식으로 단일 홉이 아닌 측위 공간 광역화를 위해 다중 홉 환경에서 무선으로 시각 동기 방법을 제공함에 있다. It is also an object of the present invention to provide a time synchronization method wirelessly in a multi-hop environment for wide area positioning, not a single hop, as a wireless time synchronization method applied to an actual field.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 다중 홉 시각 동기 장치를 이용한 OWR 측위 방법이 제공된다. 상기 방법은, 이동식 앵커 간 거리를 측정하는 이동식 앵커 간 거리 측정 단계; 측위 서버에서 인접 앵커인 제1 앵커에게 시각 동기 개시 신호를 전송하는 시각 동기 개시 신호 전송 단계; 상기 시각 동기 개시 신호를 받은 상기 제1 앵커가 다음 단 앵커인 제2 앵커에게 시각 정보를 포함한 메시지를 전달하는 시각 정보 전달 단계; 및 상기 제1 앵커에서 상기 제2 앵커에게 주기적으로 시각 동기 신호를 전송하여, 상기 시각 동기 신호를 이용하여 앵커 간 다중 홉 메시지 전달을 수행하는 다중 홉 메시지 전달 단계를 포함하여, 측위 인프라가 없는 광역의 측위 공간에서 고속으로 측위가 가능하도록 무선 시각 동기가 가능하다.An OWR positioning method using a multi-hop time synchronization apparatus according to the present invention for solving the above problems is provided. The method includes: measuring a distance between movable anchors for measuring a distance between movable anchors; A time synchronization start signal transmitting step of transmitting a time synchronization start signal to a first anchor, which is an adjacent anchor, from the positioning server; A visual information delivery step of transmitting a message including visual information from the first anchor receiving the timing synchronization start signal to a second anchor, which is a next anchor; And a multi-hop message delivery step of periodically transmitting a time synchronization signal from the first anchor to the second anchor, and performing multi-hop message transfer between anchors using the time synchronization signal, Wireless time synchronization is possible to enable high-speed positioning in the positioning space of.

일 실시 예에서, 상기 시각 동기 개시 신호 전송 단계에서, 상기 측위 서버는 상기 제1 앵커와 제4 앵커에게 상기 시각 동기 개시 신호를 전송 - 상기 제4 앵커는 상기 측위 서버로부터의 거리가 상기 측위 서버와 상기 제1 앵커와의 거리와 가장 유사한 거리에 있음 - 할 수 있다. 한편, 상기 시각 정보 전달 단계에서, 상기 제4 앵커는 다음 단 앵커인 제5 앵커에게 상기 시각 정보를 포함한 메시지를 전달하고, 상기 제2 앵커와 상기 제5 앵커는 상기 시각 정보를 포함한 메시지를 다음 단 앵커인 제3 앵커와 제6 앵커로 전달할 수 있다.In one embodiment, in the step of transmitting the time synchronization start signal, the positioning server transmits the time synchronization start signal to the first and fourth anchors.- The fourth anchor has a distance from the positioning server. And at the closest distance to the first anchor. Meanwhile, in the visual information delivery step, the fourth anchor delivers a message including the visual information to a fifth anchor, which is a next anchor, and the second anchor and the fifth anchor next the message including the visual information. However, it can be transferred to the third anchor and the sixth anchor, which are anchors.

일 실시 예에서, 상기 다중 홉 메시지 전달 단계에서, k번째 메시지를 상기 제1 앵커로부터 인접 앵커 간에 다중 홉 메시지 전달을 수행할 수 있다. 한편, 상기 k번째 메시지에 대해서 상기 제2 앵커와 상기 제5앵커가 주파수 오프셋과 위상 오차를 주기적으로 보상하는 제1 보상 단계를 수행할 수 있다.In an embodiment, in the multi-hop message transfer step, multi-hop message transfer may be performed from the first anchor to the k-th message between adjacent anchors. Meanwhile, for the k-th message, a first compensation step of periodically compensating for a frequency offset and a phase error by the second anchor and the fifth anchor may be performed.

일 실시 예에서, 상기 다중 홉 메시지 전달 단계에서, 상기 k번째 메시지에 대해서 상기 제3 앵커와 상기 제6앵커가 주파수 오프셋과 위상 오차를 상기 제1 보상 단계에서 보상된 결과를 이용하여 주기적으로 보상하는 제2 보상 단계를 수행할 수 있다.In one embodiment, in the multi-hop message delivery step, the third anchor and the sixth anchor periodically compensate for the frequency offset and the phase error for the k-th message using the result compensated in the first compensation step. The second compensation step may be performed.

일 실시 예에서, 상기 제1 보상 단계에서, 상기 제2 앵커와 상기 제5앵커는 수학식 5를 이용하여 상기 제1 보상 단계에서 주파수 오프셋과 위상 오차를 보상할 수 있다. 또한, 상기 제2 보상 단계에서, 상기 제3 앵커와 상기 제6앵커는 수학식 6을 이용하여 상기 제2 보상 단계에서 주파수 오프셋과 위상 오차를 보상할 수 있다. In an embodiment, in the first compensation step, the second anchor and the fifth anchor may compensate for a frequency offset and a phase error in the first compensation step by using Equation (5). Further, in the second compensation step, the third anchor and the sixth anchor may compensate for the frequency offset and the phase error in the second compensation step by using Equation 6.

일 실시 예에서, 상기 제2 앵커와 상기 제5 앵커 및 상기 제3 앵커와 상기 제6 앵커의 시각 정보와 시각 동기 관련 정보를 태그에게 송신할 수 있다. 또한, 상기 태그가 상기 시각 정보와 시각 동기 관련 정보를 이용하여 상기 제2 앵커와 상기 제5 앵커 및 상기 제3 앵커로부터 수신한 측정치의 오차를 보정할 수 있다. 또한, 상기 태그가 TOA/TDOA 기법으로 상기 태그의 위치를 계산하여 자가 측위를 수행할 수 있다.In an embodiment, time information and time synchronization-related information of the second anchor, the fifth anchor, the third anchor, and the sixth anchor may be transmitted to a tag. In addition, the tag may correct an error of a measurement value received from the second anchor, the fifth anchor, and the third anchor by using the time information and time synchronization-related information. In addition, the tag may perform self-positioning by calculating the position of the tag using a TOA/TDOA technique.

일 실시 예에서, 상기 제2 앵커와 상기 제5 앵커 및 상기 제3 앵커와 상기 제6 앵커가 태그로부터 태그 신호를 수신할 수 있다. 또한, 상기 제2 앵커와 상기 제5 앵커 및 상기 제3 앵커와 상기 제6 앵커가 상기 태그 신호를 수신한 시각과 시각 동기 관련 정보를 다중 홉 통신을 이용하여 측위 서버로 전송할 수 있다. 또한, 상기 측위 서버에서 측정치의 오차를 보정하고, 수집한 측정치와 의사거리 정보를 이용하여 TOA/TDOA 기법으로 상기 태그의 위치를 계산하여 원격 측위를 수행할 수 있다.In an embodiment, the second anchor, the fifth anchor, the third anchor, and the sixth anchor may receive a tag signal from a tag. In addition, the second anchor, the fifth anchor, the third anchor, and the sixth anchor may transmit time and time synchronization related information when the tag signal is received to the positioning server using multi-hop communication. In addition, it is possible to perform remote positioning by correcting the error of the measured value in the positioning server, and calculating the position of the tag using the TOA/TDOA technique using the collected measured value and pseudo-distance information.

본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면, 측위 인프라가 없는 광역의 측위 공간에서 고속으로 측위가 가능하도록 무선 시각 동기가 가능하다는 장점이 있다.According to at least one embodiment of the present invention, there is an advantage in that wireless time synchronization is possible to enable high-speed positioning in a wide-area positioning space without a positioning infrastructure.

또한, 본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면, 측위 인프라가 없는 광역의 환경에서 이동형으로 측위망 구축 및 측위망 광역화를 위해 다중 홉 시스템으로 확장이 가능한 장점이 있다.In addition, according to at least one embodiment of the present invention, there is an advantage of being able to expand to a multi-hop system for mobile-type positioning network construction and wide-area positioning network in a wide area environment without a positioning infrastructure.

한편, IR-UWB(Impulse Radio-Ultra Wide Band) 측위 시스템의 경우 한 홉 내의 측위 거리가 약 200m로 제한되어있지만, 전장 상황, 재난 현장, 화재 현장 등 측위 인프라가 없는 광역의 환경에서 이동형으로 측위망 구축 및 측위망 광역화를 위해 다중 홉 시스템으로 확장이 가능하다.On the other hand, in the case of the IR-UWB (Impulse Radio-Ultra Wide Band) positioning system, the positioning distance within one hop is limited to about 200m. It can be extended to a multi-hop system for network construction and wide area positioning network.

또한, 본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면, 하나의 측위 서버에서 여러 개의 앵커 격자에 존재하는 태그들의 위치 및 상태 정보를 실시간으로 관리하기 위해 앵커 간 다중 홉 무선 통신망을 이용하여 무선 시각 동기, 데이터 통신 및 고속 무선 측위가 가능하다.In addition, according to at least one embodiment of the present invention, in order to manage position and status information of tags existing in several anchor grids in real time in one positioning server, wireless time synchronization and data are performed using a multi-hop wireless communication network between anchors. Communication and high-speed wireless positioning are possible.

도 1은 본 발명과 관련하여, 단일 홉 OWR 측위 시스템의 개념도를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 이동식 다중 홉 무선 시각 동기 시스템의 개념도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 이동식 다중 홉 무선 시각 동기 시스템의 측위 서버의 구성을 나타낸다.
도 4는 본 발명에 따른 이동식 앵커의 구성을 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따른 태그의 구성을 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 다중 홉 시각 동기 장치를 이용한 OWR 측위 방법의 흐름도를 나타낸다.
1 shows a conceptual diagram of a single hop OWR positioning system in connection with the present invention.
2 shows a conceptual diagram of a mobile multi-hop wireless time synchronization system according to the present invention.
3 shows a configuration of a positioning server in a mobile multi-hop wireless time synchronization system according to the present invention.
4 shows the configuration of a movable anchor according to the present invention.
5 shows the configuration of a tag according to the present invention.
6 is a flowchart of an OWR positioning method using a multi-hop time synchronization apparatus according to the present invention.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. The features and effects of the present invention described above will become more apparent through the following detailed description in connection with the accompanying drawings, and accordingly, those of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains can easily implement the technical idea of the present invention. I will be able to.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In the present invention, various modifications may be made and various embodiments may be provided, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it is to be understood to include all changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.In describing each drawing, similar reference numerals are used for similar elements.

제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first and second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element. The term and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in this application. Shouldn't.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 모듈, 블록 및 부는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. The suffix modules, blocks, and parts for the components used in the following description are given or mixed in consideration of only the ease of writing the specification, and do not have meanings or roles that are distinguished from each other by themselves.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. 하기에서 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement them. In the following description of the embodiments of the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or a known configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

이하에서는, 다중 홉 시각 동기 장치를 이용한 OWR 측위 방법과 이를 수행하는 OWR 측위 시스템에 대해 살펴보기로 한다. Hereinafter, an OWR positioning method using a multi-hop time synchronization device and an OWR positioning system performing the same will be described.

도 1은 본 발명과 관련하여, 단일 홉 OWR 측위 시스템의 개념도를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 단일 홉 OWR 측위 시스템은 측위 서버, 앵커, 태그로 구성되어있고, 위치를 알고 있는 앵커 격자 내에 존재하는 태그들과 앵커 간의 거리를 무선통신을 통해 측정하고, 이를 이용하여 태그의 위치를 계산한다. 통신 링크의 방향에 따라 위치 계산의 주체가 달라지는데 하향링크의 경우 자가 측위이고, 상향링크의 경우에는 원격 측위이다. 자가 측위는 각 앵커로부터 시각정보가 포함된 신호를 태그에서 수신하여 태그에서 위치를 계산하는 방식이고, 원격 측위는 시각 동기가 되어있는 앵커들이 태그의 신호를 수신하여 이 정보를 서버로 전송하여 서버에서 위치를 계산하는 방식이다. 다중 홉 측위 OWR 측위 시스템은 홉의 개수가 여러 개인 시스템으로 홉 간의 시각 동기가 매우 중요하다.1 shows a conceptual diagram of a single hop OWR positioning system in connection with the present invention. Referring to FIG. 1, the single-hop OWR positioning system is composed of a positioning server, an anchor, and a tag, and measures the distance between tags existing in an anchor grid with a location and an anchor through wireless communication, and uses the tag Calculate the position of. Depending on the direction of the communication link, the subject of location calculation is different. In the case of downlink, it is self-positioning, and in the case of uplink, it is remote positioning. Self-positioning is a method in which a tag receives a signal containing time information from each anchor and calculates the position in the tag.In remote positioning, anchors with time synchronization receive the signal from the tag and transmit this information to the server. This is how the position is calculated. Multi-hop positioning OWR positioning system is a system with multiple hops, and time synchronization between hops is very important.

한편, 도 2는 본 발명에 따른 이동식 다중 홉 무선 시각 동기 시스템의 개념도를 나타낸다. 도 2를 참조하면, 다중 홉 무선 시각 동기 시스템은 측위서버(100)와 다수의 앵커들(210 내지 260)을 포함한다. 또한, 위치 측정이 대상에 해당하는 태그(300)를 더 포함한다. 이와 관련하여, 측위서버(100)는 이동식 앵커 간 거리를 측정하도록 구성된다. 또한, 측위서버(100)는 인접 앵커인 제1 앵커(210)에게 시각 동기 개시 신호를 전송한다. 이때, 측위서버(100)는 측위 서버(100)로부터의 거리가 측위 서버(100)와 제1 앵커(210)와의 거리와 가장 유사한 거리에 있는 제4 앵커(240)에게 동기 개시 신호를 전송할 수 있다.Meanwhile, FIG. 2 shows a conceptual diagram of a mobile multi-hop wireless time synchronization system according to the present invention. Referring to FIG. 2, the multi-hop wireless time synchronization system includes a positioning server 100 and a plurality of anchors 210 to 260. In addition, the position measurement further includes a tag 300 corresponding to the object. In this regard, the positioning server 100 is configured to measure the distance between the movable anchors. In addition, the positioning server 100 transmits a time synchronization start signal to the first anchor 210, which is an adjacent anchor. At this time, the positioning server 100 may transmit a synchronization initiation signal to the fourth anchor 240 in which the distance from the positioning server 100 is the closest to the distance between the positioning server 100 and the first anchor 210. have.

이에 대응하여, 시각 동기 개시 신호를 받은 제1 앵커(210)와 제4 앵커(240)가 다음 단 앵커인 제2 앵커와(220) 제5 앵커(250)에게 시각 정보를 포함한 메시지를 전달할 수 있다.In response, the first anchor 210 and the fourth anchor 240, which have received the time synchronization start signal, can deliver a message including visual information to the second anchor 220 and the fifth anchor 250, which are the next anchors. have.

한편, 제1 앵커(210)에서 제2 앵커(220)에게 주기적으로 시각 동기 신호를 전송하여, 시각 동기 신호를 이용하여 앵커 간 다중 홉 메시지 전달을 수행할 수 있다. 또한, 상기 앵커 간 다중 홉 메시지 전달은 제4 앵커(240)에서 제5 앵커(250) 간에 이루어질 수 있다. 또한, 상기 앵커 간 다중 홉 메시지 전달은 제2 앵커(220)에서 제3 앵커(230) 간에 이루어질 수 있다. 또한, 상기 앵커 간 다중 홉 메시지 전달은 제5 앵커(250)에서 제6 앵커(260) 간에 이루어질 수 있다. 전술한 바와 같은 다중 홉 메시지 전달에 따라, 다수의 앵커들(210 내지 260)은 주파수 오프셋과 위상 오차를 주기적으로 보상할 수 있다. 이와 같이 보상된 오프셋 및 오차와 시각 동기 관련 정보를 이용하여 태그(300)의 위치를 태그(300) 또는 측위서버(100)가 계산할 수 있다.Meanwhile, by periodically transmitting a time synchronization signal from the first anchor 210 to the second anchor 220, multi-hop message transfer between anchors may be performed using the time synchronization signal. In addition, the multi-hop message transfer between anchors may be performed between the fourth anchor 240 and the fifth anchor 250. In addition, the multi-hop message transfer between anchors may be performed between the second anchor 220 and the third anchor 230. In addition, the multi-hop message transfer between anchors may be performed between the fifth anchor 250 and the sixth anchor 260. According to the multi-hop message delivery as described above, the plurality of anchors 210 to 260 may periodically compensate for the frequency offset and the phase error. The position of the tag 300 may be calculated by the tag 300 or the positioning server 100 using the compensated offset, error, and time synchronization-related information.

한편, 다수의 앵커들(210 내지 260) 간에 시각 정보 전달과 이에 따른 앵커 간 다중 홉 메시지 전달에 대해서는 도 6에서의 흐름도를 참조하여 이하에서 상세히 설명한다.Meanwhile, transmission of visual information between the plurality of anchors 210 to 260 and transmission of multi-hop messages between anchors accordingly will be described in detail below with reference to the flowchart in FIG. 6.

도 2에서 설명된 각 동작을 수행하는 구성과 관련하여, 도 3은 본 발명에 따른 이동식 다중 홉 무선 시각 동기 시스템의 측위 서버의 구성을 나타낸다. 유무선 통신부는 앵커 및 태그와 통신하고, 측위 망 제어부는 앵커 및 태그와의 통신 절차를 제어하고, 측위 데이터 관리부는 측위 및 시각 동기에 관한 데이터를 관리하고, 원격 측위의 경우 태그의 위치 계산도 수행한다. With respect to the configuration for performing each operation described in FIG. 2, FIG. 3 shows the configuration of a positioning server of the mobile multi-hop wireless time synchronization system according to the present invention. The wired/wireless communication unit communicates with anchors and tags, the positioning network control unit controls the communication procedure with the anchors and tags, the positioning data management unit manages data related to positioning and time synchronization, and in the case of remote positioning, also calculates the position of the tag. do.

한편, 도 4는 본 발명에 따른 이동식 앵커의 구성을 나타낸다. 유무선 통신부는 서버, 인접 앵커 및 태그와 통신하고, 시각 동기 관리부는 시각 동기에 관한 데이터를 관리하고, 측위 관련 데이터를 전달한다. On the other hand, Figure 4 shows the configuration of the movable anchor according to the present invention. The wired/wireless communication unit communicates with a server, an adjacent anchor, and a tag, and the time synchronization management unit manages data related to time synchronization and transmits positioning related data.

한편, 도 5는 본 발명에 따른 태그의 구성을 나타낸다. 유무선 통신부는 앵커와 통신하고, 측위 데이터 관리부는 측위 및 시각 동기에 관한 데이터를 관리하고, 자가 측위의 경우 태그의 위치 계산도 수행한다.On the other hand, Figure 5 shows the configuration of the tag according to the present invention. The wired/wireless communication unit communicates with the anchor, the positioning data management unit manages data related to positioning and time synchronization, and in the case of self positioning, also calculates the position of the tag.

다중 홉 시각 동기를 위해서는 측정치에 포함된 측위 오차를 분석해야 한다. LOS(Line of Sight) 환경 및 다중경로 오차가 없는 환경이라고 가정하였을 때, 측위 오차로는 시계 오차, H/W 내부 지연 오차, 중계 지연 오차, 전파 지연 시간, 수신기 잡음 및 양자화 오차가 있다. 시계 오차는 시계의 불안정성으로 인한 오차로 주파수 오프셋(

Figure 112018096255921-pat00001
), 위상 오차(
Figure 112018096255921-pat00002
)가 있고, H/W 내부 지연 오차는 안테나에서 모뎀(MODEM)으로의 오차(
Figure 112018096255921-pat00003
), 모뎀에서 안테나로의 오차(
Figure 112018096255921-pat00004
)가 있다. 중계 지연 오차는 모뎀에서 신호를 수신 후 이를 다시 전송하는 시간 지연 오차(
Figure 112018096255921-pat00005
)이고, 전파 지연 시간(
Figure 112018096255921-pat00006
)은 홉을 통과하면서 발생하는 앵커 간 전파 전송 시간이다. 그리고 수신기 잡음은 수신기 내부 열잡음으로 인한 오차이고, 양자화 오차는 아날로그 신호를 디지털로 변환하면서 생기는 오차이다. 이 중 H/W 내부 지연 오차 및 중계 지연 오차는 일정한 바이어스 값으로 미리 사전에 측정을 하여 바이어스를 보정하므로 오차 보정이 가능하고, 전파 지연 시간은 초기에 TWR 기반 측위 기법으로 정확한 거리를 미리 알고 있으므로 정확한 전파 지연 시간을 측정할 수 있으므로 보정이 가능하고, 수신기 잡음 및 양자화 오차는 매우 미약한 오차로 무시가 가능하다.For multi-hop time synchronization, the positioning error included in the measured value must be analyzed. Assuming that the LOS (Line of Sight) environment and the environment without multipath errors, positioning errors include clock error, H/W internal delay error, relay delay error, propagation delay time, receiver noise, and quantization error. The clock error is an error due to the instability of the clock, and the frequency offset (
Figure 112018096255921-pat00001
), phase error (
Figure 112018096255921-pat00002
), and the H/W internal delay error is the error from the antenna to the modem (MODEM) (
Figure 112018096255921-pat00003
), error from modem to antenna (
Figure 112018096255921-pat00004
). The relay delay error is the time delay error of retransmitting the signal after receiving the signal from the modem (
Figure 112018096255921-pat00005
), and propagation delay time (
Figure 112018096255921-pat00006
) Is the propagation transmission time between anchors that occurs while passing through the hop. In addition, the receiver noise is an error due to thermal noise inside the receiver, and the quantization error is an error generated by converting an analog signal to digital. Among them, H/W internal delay error and relay delay error are measured in advance with a constant bias value and the bias is corrected, so error correction is possible. Correct propagation delay time can be measured, so it can be corrected, and receiver noise and quantization errors can be ignored as very slight errors.

이상에서는 다중 홉 시각 동기 장치를 이용한 OWR 측위 방법을 수행하는 OWR 측위 시스템에 대해 살펴보았다. 이하에서는 본 발명의 다를 측면에 따른 다중 홉 시각 동기 장치를 이용한 OWR 측위 방법에 대해 살펴보기로 한다.In the above, an OWR positioning system that performs an OWR positioning method using a multi-hop time synchronization device has been described. Hereinafter, an OWR positioning method using a multi-hop time synchronization apparatus according to another aspect of the present invention will be described.

이와 관련하여, 도 6은 본 발명에 따른 다중 홉 시각 동기 장치를 이용한 OWR 측위 방법의 흐름도를 나타낸다. 도 6을 참조하면, OWR 측위 방법은 이동식 앵커 간 거리 측정 단계(S110), 시각 동기 개시 신호 전송 단계(S120), 시각 정보 전달 단계(S130) 및 다중 홉 메시지 전달 단계(S140)를 포함한다.In this regard, FIG. 6 shows a flowchart of an OWR positioning method using a multi-hop time synchronization apparatus according to the present invention. Referring to FIG. 6, the OWR positioning method includes a step of measuring a distance between mobile anchors (S110), a step of transmitting a time synchronization start signal (S120), a step of transmitting time information (S130), and a step of delivering a multi-hop message (S140).

이동식 앵커 간 거리 측정 단계(S110)에서, 이동식 앵커 간 거리를 측정한다. 이와 관련하여, 초기에는 앵커간의 시각 동기가 맞지 않으므로 각 앵커의 시계가 서로 다른 상태이다. 도 2에 초기 각 앵커의 시각 상태를

Figure 112018096255921-pat00007
로 나타내었다. 초기에는 시각 동기가 맞지 않으므로 TWR 기반 기법으로 이동식 앵커간의 거리인
Figure 112018096255921-pat00008
을 측정한다. In the step of measuring the distance between the movable anchors (S110), the distance between the movable anchors is measured. In this regard, since time synchronization between anchors is not correct at the beginning, the clocks of each anchor are different. 2 shows the initial visual state of each anchor
Figure 112018096255921-pat00007
Represented by Initially, the time synchronization is not correct, so the TWR-based technique
Figure 112018096255921-pat00008
Measure

시각 동기 개시 신호 전송 단계(S120)에서, 측위 서버에서 인접 앵커인 제1 앵커에게 시각 동기 개시 신호를 전송한다. 이와 관련하여, 서버에서 도 2의 1, 4번 앵커에게 시각 동기 개시 신호를 전송하여 앵커 1, 4는 각각 앵커 2, 5에게 시각 정보를 포함한 첫 번째 메시지를 전송한다. 이때의 도달 시각은 각각 수학식 1과 같다.In the time synchronization start signal transmission step (S120), the positioning server transmits a time synchronization start signal to a first anchor that is an adjacent anchor. In this regard, the server transmits a time synchronization start signal to anchors 1 and 4 of FIG. 2, and anchors 1 and 4 transmit a first message including time information to anchors 2 and 5, respectively. The arrival times at this time are respectively shown in Equation 1.

Figure 112018096255921-pat00009
Figure 112018096255921-pat00009

시각 정보 전달 단계(S130)에서, 상기 시각 동기 개시 신호를 받은 상기 제1 앵커가 다음 단 앵커인 제2 앵커에게 시각 정보를 포함한 메시지를 전달하다. 또한, 다중 홉 메시지 전달 단계(S140)에서, 상기 제1 앵커에서 상기 제2 앵커에게 주기적으로 시각 동기 신호를 전송하여, 상기 시각 동기 신호를 이용하여 앵커 간 다중 홉 메시지 전달을 수행한다. In the time information delivery step (S130), the first anchor, which has received the time synchronization start signal, delivers a message including time information to a second anchor, which is a next stage anchor. In addition, in the multi-hop message delivery step (S140), a time synchronization signal is periodically transmitted from the first anchor to the second anchor, and multi-hop message transfer between anchors is performed using the time synchronization signal.

이와 관련하여, 이러한 메시지를 수신한 앵커 2, 5는

Figure 112018096255921-pat00010
의 시각을 각각 수학식 1에서의 시각으로 갱신하거나 지연 오차 요소를 보정한 시각으로 갱신한다. 앵커 2, 5의 시각 갱신이후 각 앵커는 앵커 3, 6에게 시각 정보를 포함한 메시지를 전달한다. 이때의 도달 시각은 각각 수학식 2와 같다.In this regard, anchors 2 and 5 receiving these messages
Figure 112018096255921-pat00010
Each of the times in Equation 1 is updated to the times in Equation 1 or the delay error elements are corrected. After the time update of anchors 2 and 5, each anchor delivers a message including time information to anchors 3 and 6. The arrival times at this time are respectively as shown in Equation 2.

Figure 112018096255921-pat00011
Figure 112018096255921-pat00011

메시지를 수신한 앵커 3, 6은

Figure 112018096255921-pat00012
의 시각을 각각 수학식 2에서의 시각으로 갱신하거나 지연 오차 요소를 보정한 시각으로 갱신한다. 이와 같은 방법을 반복하여 앵커 (i)에서 (i+1)로 계속 첫 번째 메시지를 전달한다.Anchors 3 and 6 that received the message
Figure 112018096255921-pat00012
Each of the times in Equation 2 is updated to the times in Equation 2 or the delay error elements are corrected. By repeating this method, the first message is continuously delivered from anchor (i) to (i+1).

첫 번째 메시지 전송 단계를 마치고, 두 번째 메시지 전송 단계는 먼저, 앵커 1, 4에서 각각 앵커 2, 5로 두 번째 메시지를 전송한다. 이때의 도달 시각은 각각 수학식 3과 같다. After the first message transmission step is finished, the second message transmission step first transmits a second message from anchors 1 and 4 to anchors 2 and 5, respectively. The arrival times at this time are respectively shown in Equation 3.

Figure 112018096255921-pat00013
Figure 112018096255921-pat00013

메시지를 수신한 앵커 2, 5는

Figure 112018096255921-pat00014
의 시각을 각각 수학식 3에서의 시각으로 갱신하거나 지연 오차 요소를 보정한 시각으로 갱신한다. 두 번째 메시지를 수신하고 시계 오차 요소인 주파수 오프셋과 위상 오차는 수학식 4와 같이 구한다.Anchors 2 and 5 that received the message
Figure 112018096255921-pat00014
Each of the times in Equation 3 is updated to the times in Equation 3 or the delay error elements are corrected. After receiving the second message, the frequency offset and phase error, which are clock error elements, are obtained as shown in Equation 4.

Figure 112018096255921-pat00015
Figure 112018096255921-pat00015

앵커 2, 5의 시각 갱신이후 각 앵커는 앵커 3, 6에게 시각 정보를 포함한 메시지를 전달한다. 이때의 도달 시각은 각각 수학식 5와 같다. After the time update of anchors 2 and 5, each anchor delivers a message including time information to anchors 3 and 6. The arrival times at this time are respectively shown in Equation 5.

Figure 112018096255921-pat00016
Figure 112018096255921-pat00016

메시지를 수신한 앵커 3, 6은

Figure 112018096255921-pat00017
의 시각을 각각 수학식 5에서의 시각으로 갱신하거나 지연 오차 요소를 보정한 시각으로 갱신한다. 두 번째 메시지 수신 이후 주파수 오프셋과 위상 오차는 수학식 6과 같이 구한다.Anchors 3 and 6 that received the message
Figure 112018096255921-pat00017
The times of are updated to the times in Equation (5) or the delay error elements are corrected. After receiving the second message, the frequency offset and the phase error are obtained as in Equation 6.

Figure 112018096255921-pat00018
Figure 112018096255921-pat00018

이와 같은 방법을 반복하여 앵커 (i)에서 (i+1)로 계속 두 번째 메시지를 전달한다. Repeating this method, the second message is continuously delivered from anchor (i) to (i+1).

이 과정을 k번째 메시지 신호에 대해서 반복하면 앵커의 주파수 오프셋과 위상 오차를 주기적으로 보상이 가능하다.If this process is repeated for the k-th message signal, it is possible to periodically compensate for the frequency offset and phase error of the anchor.

전술한 내용에 기반하여, 각 단계에서의 구체적인 동작에 대해 살펴보면 다음과 같다. 상기 시각 동기 개시 신호 전송 단계(S120)에서, 측위 서버는 상기 제1 앵커와 제4 앵커에게 상기 시각 동기 개시 신호를 전송한다. 이때, 상기 제4 앵커는 상기 측위 서버로부터의 거리가 상기 측위 서버와 상기 제1 앵커와의 거리와 가장 유사한 거리에 있도록 선택될 수 있다.Based on the above description, a detailed operation in each step will be described as follows. In the step of transmitting the time synchronization start signal (S120), the positioning server transmits the time synchronization start signal to the first and fourth anchors. In this case, the fourth anchor may be selected such that a distance from the positioning server is the closest to a distance between the positioning server and the first anchor.

한편, 상기 시각 정보 전달 단계(S130)에서, 상기 제4 앵커는 다음 단 앵커인 제5 앵커에게 상기 시각 정보를 포함한 메시지를 전달할 수 있다. 또한, 상기 제2 앵커와 상기 제5 앵커는 상기 시각 정보를 포함한 메시지를 다음 단 앵커인 제3 앵커와 제6 앵커로 전달할 수 있다.Meanwhile, in the visual information delivery step (S130), the fourth anchor may transmit a message including the visual information to a fifth anchor, which is a next anchor. In addition, the second anchor and the fifth anchor may transmit a message including the visual information to a third anchor and a sixth anchor, which are next anchors.

한편, 상기 다중 홉 메시지 전달 단계(S140)에서, k번째 메시지를 상기 제1 앵커로부터 인접 앵커 간에 다중 홉 메시지 전달을 수행할 수 있다. 이때, 상기 k번째 메시지에 대해서 상기 제2 앵커와 상기 제5앵커가 주파수 오프셋과 위상 오차를 주기적으로 보상하는 제1 보상 단계를 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 제1 보상 단계에서, 상기 제2 앵커와 상기 제5앵커는 수학식 5를 이용하여 상기 제1 보상 단계에서 주파수 오프셋과 위상 오차를 보상할 수 있다.Meanwhile, in the multi-hop message transfer step (S140), multi-hop message transfer may be performed from the first anchor to the k-th message between adjacent anchors. In this case, for the k-th message, a first compensation step of periodically compensating for a frequency offset and a phase error by the second anchor and the fifth anchor may be performed. In this regard, in the first compensation step, the second anchor and the fifth anchor may compensate for a frequency offset and a phase error in the first compensation step by using Equation (5).

또한, 상기 다중 홉 메시지 전달 단계(S140)에서, 상기 k번째 메시지에 대해서 상기 제3 앵커와 상기 제6앵커가 주파수 오프셋과 위상 오차를 상기 제1 보상 단계에서 보상된 결과를 이용하여 주기적으로 보상하는 제2 보상 단계를 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 제2 보상 단계에서, 상기 제3 앵커와 상기 제6 앵커는 수학식 6을 이용하여 상기 제2 보상 단계에서 주파수 오프셋과 위상 오차를 보상할 수 있다.In addition, in the multi-hop message delivery step (S140), the third anchor and the sixth anchor periodically compensate for the frequency offset and phase error of the k-th message using the result compensated in the first compensation step. The second compensation step may be performed. In this regard, in the second compensation step, the third anchor and the sixth anchor may compensate for the frequency offset and the phase error in the second compensation step by using Equation (6).

측정치를 이용하여 측위를 수행하는 경우는 자가 측위인 경우와 원격 측위인 경우에 따라 나뉜다. 먼저 자가 측위의 경우, TWR 기반 기법으로 이동식 앵커의 위치를 획득하여 태그로 전달한다. 이후 앞에서 설명한 시각 동기를 다중 홉으로 수행한다. 시각 동기 이후 앵커 간 다중 홉 통신망을 통해 측위 대상 태그를 탐색하여 태그가 위치한 홉 및 격자를 확인한다. 이후 격자를 구성하는 각 앵커로부터 시각 정보와 시각 동기 관련 정보를 포함한 신호를 태그로 송신한다. 도 2의 경우를 예로 들면, 도 2에서 앵커 2, 3 ,5, 6의 시각정보와 시각 동기 정보를 태그에게 송신한다. 이때 시각 동기 관련 정보에는 앵커 ID, 송신 시각, 시각 동기 후 경과시간, H/W 내부 지연 오차, 주파수 오프셋, 시간 지연 오차, 전파 지연 오차 등이 있다. 시각 동기 관련 정보를 수신한 태그는 이 정보를 이용하여 각 앵커로 받은 측정치의 오차를 보정하고, TOA/TDOA 기법으로 태그의 위치를 계산한다. The case of performing the positioning using the measured value is divided into the case of self-positioning and the case of remote positioning. First, in the case of self-positioning, the position of the movable anchor is acquired using a TWR-based technique and transmitted to the tag. Thereafter, the time synchronization described above is performed with multiple hops. After time synchronization, the target tag is searched through the multi-hop communication network between anchors, and the hop and grid on which the tag is located are checked. Thereafter, signals including time information and time synchronization-related information are transmitted to tags from each anchor constituting the grid. In the case of FIG. 2 as an example, time information and time synchronization information of anchors 2, 3, 5, and 6 in FIG. 2 are transmitted to the tag. At this time, information related to time synchronization includes anchor ID, transmission time, elapsed time after time synchronization, H/W internal delay error, frequency offset, time delay error, and propagation delay error. The tag that receives the time synchronization-related information uses this information to correct the error of the measurement value received by each anchor, and calculates the position of the tag using the TOA/TDOA technique.

전술된 내용에 기반하여, 자가 측위 방법을 요약하면 다음과 같다. 이와 관련하여, 상기 제2 앵커와 상기 제5 앵커 및 상기 제3 앵커와 상기 제6 앵커의 시각 정보와 시각 동기 관련 정보를 태그에게 송신한다. 또한, 상기 태그가 상기 시각 정보와 시각 동기 관련 정보를 이용하여 상기 제2 앵커와 상기 제5 앵커 및 상기 제3 앵커로부터 수신한 측정치의 오차를 보정한다. 이에 따라, 상기 태그가 TOA/TDOA 기법으로 상기 태그의 위치를 계산하여 자가 측위를 수행할 수 있다.Based on the above, the self-positioning method is summarized as follows. In this regard, time information and time synchronization-related information of the second anchor, the fifth anchor, the third anchor, and the sixth anchor are transmitted to a tag. In addition, the tag corrects errors in measurement values received from the second anchor, the fifth anchor, and the third anchor by using the time information and time synchronization-related information. Accordingly, the tag may perform self-positioning by calculating the position of the tag using a TOA/TDOA technique.

원격 측위의 경우 시각 동기 이후 앵커 간 다중 홉 통신망을 통해 측위 대상 태그를 탐색하여 태그가 위치한 홉 및 격자를 확인하는 단계까지는 동일하다. 이후 격자를 구성하는 앵커들이 태그의 신호를 수신한다. 도 2의 경우를 예로 들면, 도 2에서 앵커 2, 3 ,5, 6이 수신한다. 앵커들이 태그 신호를 수신한 시각과 시각 동기 관련 정보를 다중 홉 통신을 이용하여 서버로 전송한다. 도 2의 경우를 예로 들면, 도 2에서 앵커 2, 3 ,5, 6이 수신한 정보를 앵커 1, 4로 전송하여 홉을 통해 서버로 전송한다. 이때 시각 동기 관련 정보에는 앵커별 태그 신호 수신 시각, 앵커 ID, 태그 ID, 송신 시각, 앵커별 시각 동기 후 경과시간, 각 앵커의 H/W 내부 지연 오차, 주파수 오프셋, 시간 지연 오차, 전파 지연 오차 등이 있다. 서버에서 신호를 수신하면, 서버는 측정치의 오차를 보정하고, 수집한 측정치와 의사거리 정보를 이용하여 TOA/TDOA 기법으로 태그의 위치를 계산한다. In the case of remote positioning, the step of searching for a positioning target tag through a multi-hop communication network between anchors after time synchronization and confirming the hop and grid where the tag is located is the same. Thereafter, the anchors constituting the grid receive a signal from the tag. Taking the case of FIG. 2 as an example, anchors 2, 3, 5, and 6 in FIG. 2 receive. The anchors transmit information related to the time and time synchronization when the tag signal is received to the server using multi-hop communication. In the case of FIG. 2 as an example, information received by anchors 2, 3, 5, and 6 in FIG. 2 is transmitted to anchors 1 and 4 and transmitted to the server through a hop. At this time, the time synchronization-related information includes the tag signal reception time for each anchor, anchor ID, tag ID, transmission time, elapsed time after time synchronization for each anchor, H/W internal delay error of each anchor, frequency offset, time delay error, propagation delay error. Etc. When a signal is received from the server, the server corrects the error of the measured value, and calculates the position of the tag using the TOA/TDOA technique using the collected measured value and pseudorange information.

전술된 내용에 기반하여 원격 측위 방법을 요약하면 다음과 같다. 이와 관련하여, 상기 제2 앵커와 상기 제5 앵커 및 상기 제3 앵커와 상기 제6 앵커가 태그로부터 태그 신호를 수신한다. 또한, 상기 제2 앵커와 상기 제5 앵커 및 상기 제3 앵커와 상기 제6 앵커가 상기 태그 신호를 수신한 시각과 시각 동기 관련 정보를 다중 홉 통신을 이용하여 측위 서버로 전송한다. 이에 따라, 상기 측위 서버에서 측정치의 오차를 보정하고, 수집한 측정치와 의사거리 정보를 이용하여 TOA/TDOA 기법으로 상기 태그의 위치를 계산하여 원격 측위를 수행할 수 있다.The remote positioning method is summarized as follows based on the above description. In this regard, the second anchor, the fifth anchor, the third anchor, and the sixth anchor receive a tag signal from a tag. In addition, the second anchor, the fifth anchor, the third anchor, and the sixth anchor transmit time and time synchronization-related information when the tag signal is received to the positioning server using multi-hop communication. Accordingly, it is possible to correct the error of the measurement value in the positioning server, calculate the position of the tag using the TOA/TDOA technique using the collected measurement value and pseudo-distance information, and perform remote positioning.

이상에서는 본 발명에 따른 다중 홉 시각 동기 장치를 이용한 OWR 측위 방법과 이를 수행하는 OWR 측위 시스템에 대해 살펴보았다. 본 발명에 따른 효과에 대해 살펴보면 다음과 같다.In the above, an OWR positioning method using a multi-hop time synchronization device according to the present invention and an OWR positioning system performing the same have been described. Looking at the effects according to the present invention are as follows.

본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면, 측위 인프라가 없는 광역의 측위 공간에서 고속으로 측위가 가능하도록 무선 시각 동기가 가능하다는 장점이 있다.According to at least one embodiment of the present invention, there is an advantage in that wireless time synchronization is possible to enable high-speed positioning in a wide-area positioning space without a positioning infrastructure.

또한, 본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면, 전장 상황, 재난 현장, 화재 현장 등 측위 인프라가 없는 광역의 환경에서 이동형으로 측위망 구축 및 측위망 광역화를 위해 다중 홉 시스템으로 확장이 가능한 장점이 있다.In addition, according to at least one embodiment of the present invention, there is an advantage of being able to expand to a multi-hop system for building a positioning network and broadening the positioning network in a mobile type in a wide area environment without positioning infrastructure such as a battlefield situation, a disaster site, a fire site, etc. .

또한, 본 발명의 적어도 일 실시예에 따르면, 하나의 측위 서버에서 여러 개의 앵커 격자에 존재하는 태그들의 위치 및 상태 정보를 실시간으로 관리하기 위해 앵커 간 다중 홉 무선 통신망을 이용하여 무선 시각 동기, 데이터 통신 및 고속 무선 측위가 가능하다.In addition, according to at least one embodiment of the present invention, in order to manage position and status information of tags existing in several anchor grids in real time in one positioning server, wireless time synchronization and data are performed using a multi-hop wireless communication network between anchors. Communication and high-speed wireless positioning are possible.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능뿐만 아니라 각각의 구성 요소들에 대한 설계 및 파라미터 최적화는 별도의 소프트웨어 모듈로도 구현될 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되고, 제어부(controller) 또는 프로세서(processor)에 의해 실행될 수 있다.According to the software implementation, not only the procedures and functions described in the present specification, but also design and parameter optimization for each component may be implemented as a separate software module. The software code can be implemented as a software application written in an appropriate programming language. The software code may be stored in a memory and executed by a controller or a processor.

Claims (7)

다중 홉 시각 동기 장치를 이용한 OWR 측위 방법에 있어서,
이동식 앵커 간 거리를 측정하는 이동식 앵커 간 거리 측정 단계;
측위 서버에서 인접 앵커인 제1 앵커에게 시각 동기 개시 신호를 전송하는 시각 동기 개시 신호 전송 단계;
상기 시각 동기 개시 신호를 받은 상기 제1 앵커가 다음 단 앵커인 제2 앵커에게 시각 정보를 포함한 메시지를 전달하는 시각 정보 전달 단계; 및
상기 제1 앵커에서 상기 제2 앵커에게 주기적으로 시각 동기 신호를 전송하여, 상기 시각 동기 신호를 이용하여 앵커 간 다중 홉 메시지 전달을 수행하는 다중 홉 메시지 전달 단계를 포함하고,
상기 시각 동기 개시 신호 전송 단계에서,
상기 측위 서버는 상기 제1 앵커와 제4 앵커에게 상기 시각 동기 개시 신호를 전송 - 상기 제4 앵커는 상기 측위 서버로부터 거리가 상기 측위 서버와 상기 제1 앵커와의 거리와 가장 유사한 거리에 있음 - 하고,
상기 시각 정보 전달 단계에서,
상기 제4 앵커는 다음 단 앵커인 제5 앵커에게 상기 시각 정보를 포함한 메시지를 전달하고,
상기 제2 앵커와 상기 제5 앵커는 상기 시각 정보를 포함한 메시지를 다음 단 앵커인 제3 앵커와 제6 앵커로 전달하고,
상기 다중 홉 메시지 전달 단계에서,
k번째 메시지를 상기 제1 앵커로부터 인접 앵커 간에 다중 홉 메시지 전달을 수행하고,
상기 k번째 메시지에 대해서 상기 제2 앵커와 상기 제5 앵커가 주파수 오프셋과 위상 오차를 주기적으로 보상하는 제1 보상 단계를 수행하고,
상기 다중 홉 메시지 전달 단계에서,
상기 k번째 메시지에 대해서 상기 제3 앵커와 상기 제6 앵커가 주파수 오프셋과 위상 오차를 상기 제1 보상 단계에서 보상된 결과를 이용하여 주기적으로 보상하는 제2 보상 단계를 수행하고,
상기 제2 앵커와 상기 제5 앵커 및 상기 제3 앵커와 상기 제6 앵커의 시각 정보와 시각 동기 관련 정보를 태그에게 송신하고,
상기 시각 동기 관련 정보는 앵커 ID, 송신 시각, 시각 동기 후 경과시간, H/W 내부 지연 오차, 주파수 오프셋, 시간 지연 오차, 전파 지연 오차를 포함하고,
상기 태그가 상기 시각 정보와 상기 제1 보상 단계 및 상기 제2 보상 단계를 통해 보상된 시각 동기 관련 정보를 이용하여 상기 제2 앵커와 상기 제5 앵커 및 상기 제3 앵커로부터 수신한 측정치의 오차를 보정하고,
상기 태그가 TOA/TDOA 기법으로 상기 태그의 위치를 계산하여 자가 측위를 수행하는 것을 특징으로 하는, 다중 홉 시각 동기 장치를 이용한 OWR 측위 방법.
In the OWR positioning method using a multi-hop time synchronization device,
Measuring the distance between the movable anchors for measuring the distance between the movable anchors;
A time synchronization start signal transmitting step of transmitting a time synchronization start signal to a first anchor, which is an adjacent anchor, from the positioning server;
A visual information delivery step of transmitting a message including visual information from the first anchor receiving the timing synchronization start signal to a second anchor, which is a next anchor; And
A multi-hop message delivery step of periodically transmitting a time synchronization signal from the first anchor to the second anchor, and performing multi-hop message transfer between anchors using the time synchronization signal,
In the step of transmitting the time synchronization start signal,
The positioning server transmits the time synchronization start signal to the first and fourth anchors-The fourth anchor has a distance from the positioning server that is most similar to a distance between the positioning server and the first anchor- and,
In the visual information delivery step,
The fourth anchor delivers a message including the time information to a fifth anchor, which is a next stage anchor,
The second anchor and the fifth anchor deliver a message including the time information to a third anchor and a sixth anchor, which are next anchors,
In the step of delivering the multi-hop message,
Perform multi-hop message transfer between the k-th message from the first anchor to adjacent anchors,
For the k-th message, the second anchor and the fifth anchor perform a first compensation step of periodically compensating for a frequency offset and a phase error,
In the step of delivering the multi-hop message,
Perform a second compensation step of periodically compensating for the k-th message for a frequency offset and a phase error of the third anchor and the sixth anchor using a result compensated in the first compensation step,
Transmitting time information and time synchronization-related information of the second anchor, the fifth anchor, the third anchor, and the sixth anchor to a tag,
The time synchronization related information includes anchor ID, transmission time, elapsed time after time synchronization, H/W internal delay error, frequency offset, time delay error, propagation delay error,
The tag uses the time information and time synchronization-related information compensated through the first compensation step and the second compensation step to determine the error of the measurement values received from the second anchor, the fifth anchor, and the third anchor. Calibrate,
The OWR positioning method using a multi-hop time synchronization device, characterized in that the tag performs self-positioning by calculating the position of the tag using a TOA/TDOA technique.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 제1 보상 단계에서, 상기 제2 앵커와 상기 제5 앵커는
Figure 112020023778621-pat00019

를 이용하여 상기 제1 보상 단계에서 주파수 오프셋과 위상 오차를 보상하고,
상기 제2 보상 단계에서, 상기 제3 앵커와 상기 제6 앵커는
Figure 112020023778621-pat00020

를 이용하여 상기 제2 보상 단계에서 주파수 오프셋과 위상 오차를 보상하는 것을 특징으로 하는, 다중 홉 시각 동기 장치를 이용한 OWR 측위 방법.
The method of claim 1,
In the first compensation step, the second anchor and the fifth anchor
Figure 112020023778621-pat00019

Compensating for a frequency offset and a phase error in the first compensation step using
In the second compensation step, the third anchor and the sixth anchor
Figure 112020023778621-pat00020

OWR positioning method using a multi-hop time synchronization device, characterized in that to compensate for the frequency offset and the phase error in the second compensation step.
삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 제2 앵커와 상기 제5 앵커 및 상기 제3 앵커와 상기 제6 앵커가 태그로부터 태그 신호를 수신하고,
상기 제2 앵커와 상기 제5 앵커 및 상기 제3 앵커와 상기 제6 앵커가 상기 태그 신호를 수신한 시각과 시각 동기 관련 정보를 다중 홉 통신을 이용하여 측위 서버로 전송하고,
상기 측위 서버에서 측정치의 오차를 보정하고, 수집한 측정치와 의사거리 정보를 이용하여 TOA/TDOA 기법으로 상기 태그의 위치를 계산하여 원격 측위를 수행하는 것을 특징으로 하는, 다중 홉 시각 동기 장치를 이용한 OWR 측위 방법.
The method of claim 1,
The second anchor, the fifth anchor, the third anchor, and the sixth anchor receive a tag signal from a tag,
The second anchor, the fifth anchor, the third anchor, and the sixth anchor transmit time and time synchronization-related information when the tag signal is received to a positioning server using multi-hop communication,
Using a multi-hop time synchronization device, characterized in that the positioning server corrects the error of the measurement value and calculates the position of the tag using the TOA/TDOA technique using the collected measurement value and pseudo-distance information. OWR positioning method.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12078713B1 (en) 2023-03-23 2024-09-03 Link Labs, Inc. Real-time location system using sequenced wireless communications protocols for scheduling timings of node synchronization and time difference of arrival ranging between nodes
WO2025122399A1 (en) * 2023-12-08 2025-06-12 Link Labs, Inc. Real-time location system using sequenced wireless communications protocols for scheduling timings of node synchronization and time difference of arrival ranging

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100957215B1 (en) * 2008-03-07 2010-05-11 한국전자통신연구원 Location Estimation Method of Mobile Node in Wireless Sensor Network
KR101635093B1 (en) * 2016-04-12 2016-06-30 국방과학연구소 Method for implementing hybrid network for efficient multi-hop transmission in wireless network and apparatus thereof
KR101836837B1 (en) * 2017-09-25 2018-03-09 주식회사 엔토소프트 METHOD FOR Time difference compensation in positioning system and positioning system therefor

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9363776B2 (en) * 2013-09-30 2016-06-07 Qualcomm Incorporated High precision access point to access point synchronization in an indoor position location system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100957215B1 (en) * 2008-03-07 2010-05-11 한국전자통신연구원 Location Estimation Method of Mobile Node in Wireless Sensor Network
KR101635093B1 (en) * 2016-04-12 2016-06-30 국방과학연구소 Method for implementing hybrid network for efficient multi-hop transmission in wireless network and apparatus thereof
KR101836837B1 (en) * 2017-09-25 2018-03-09 주식회사 엔토소프트 METHOD FOR Time difference compensation in positioning system and positioning system therefor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US12078713B1 (en) 2023-03-23 2024-09-03 Link Labs, Inc. Real-time location system using sequenced wireless communications protocols for scheduling timings of node synchronization and time difference of arrival ranging between nodes
WO2024197159A1 (en) * 2023-03-23 2024-09-26 Link Labs, Inc. Real-time location system using dual wireless communications protocols in a time difference of arrival framework for ranging between nodes
WO2025122399A1 (en) * 2023-12-08 2025-06-12 Link Labs, Inc. Real-time location system using sequenced wireless communications protocols for scheduling timings of node synchronization and time difference of arrival ranging

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