KR100660025B1 - System and method of location awareness with ultrasonic - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 위치 인식 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 위치 인식 시스템은 서버, 싱크 노드, 센서 및 트랜스폰더를 포함하며, 이들은 자율적으로 형성되는 클러스터 트리 구조를 갖는 네트워크를 구성하고, 클러스터 헤드가 클러스터 내에 있는 트랜스폰더의 위치를 파악하여 싱크 노드로 데이터를 전달하여 서버에서 트랜스폰더의 위치를 관리하고 서비스한다. 이와 같이 하면, 저렴한 무선 통신 모듈을 이용해서 거리의 제한 없이 센서를 설치하고 트랜스폰더의 위치를 파악할 수 있는 실내 위치 인식 시스템을 구축할 수 있으므로 저렴한 비용으로 실내에서의 사람이나 사물의 위치에 따른 서비스를 효율적으로 제공할 수 있다. The present invention relates to an ultrasonic position recognition system. The location recognition system according to the present invention includes a server, a sink node, a sensor, and a transponder, which constitutes a network having a cluster tree structure formed autonomously, and the cluster head locates and sinks a transponder in a cluster. Passing data to nodes manages and services transponders on the server. In this way, it is possible to build an indoor location recognition system that can install sensors and locate transponders without limiting distance by using inexpensive wireless communication modules. Can be provided efficiently.

위치 인식, 초음파 센서, 센서 망 Location recognition, ultrasonic sensor, sensor net

Description

초음파 위치 인식 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD OF LOCATION AWARENESS WITH ULTRASONIC}Ultrasonic Position Recognition System and Its Method {SYSTEM AND METHOD OF LOCATION AWARENESS WITH ULTRASONIC}

도 1은 본 발명을 적용하기 위한 실내 위치 인식 시스템의 클러스터 트리 구조를 갖는 센서 네트워크의 개념을 나타내는 도면이다.1 is a view showing the concept of a sensor network having a cluster tree structure of the indoor location recognition system for applying the present invention.

도 2는 본 발명을 적용하기 위한 센서 네트워크를 자율적으로 형성하기 위한 신호절차를 나타내는 도면이다.2 is a diagram illustrating a signal procedure for autonomously forming a sensor network for applying the present invention.

도 3은 본 발명을 적용하기 위한 트랜스폰더의 위치를 파악하는 신호의 절차 흐름도를 나타내는 도면이다.3 is a flowchart showing a procedure of a signal for determining the position of a transponder for applying the present invention.

도 4는 본 발명에서 트랜스폰더가 클러스터의 경계 지역으로 이동하였을 때 트랜스폰더의 위치를 파악하기 위한 신호의 흐름 절차도를 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating a signal flow procedure for determining the position of a transponder when the transponder moves to a boundary region of a cluster in the present invention.

도 5는 본 발명에서 트랜스폰더가 이웃 클러스터로 이동하였을 때 이를 관리하기 위한 신호 절차를 나타내는 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a signaling procedure for managing when a transponder moves to a neighbor cluster in the present invention.

본 발명은 초음파 위치 인식 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an ultrasonic position recognition system.

이동통신망의 발전에 따라 사용자들은 휴대 단말기를 이용하여 각종 통신 서 비스를 받을 수 있고, 기지국과 이동통신 단말기를 통해 사용자의 위치를 파악할 수 있다. 또한, GPS(Global Positioning System) 등을 이용해 단말기의 위치를 인식함에 따라 도로의 안내나 주변 관광지의 안내 등의 서비스가 가능하게 되었다. With the development of mobile communication networks, users can receive various communication services using mobile terminals, and can determine the location of users through base stations and mobile communication terminals. In addition, by recognizing the location of the terminal using a GPS (Global Positioning System), services such as guidance of roads and guidance of nearby tourist attractions are possible.

그런데 GPS나 LBS(Location Based Service)는 실외에서 활동할 경우에만 서비스가 가능할 정도의 위치 인식 정밀도를 갖고 있으며, 특히 GPS의 경우에는 인공위성을 이용하여 위치를 추적하기 때문에 실내에서는 서비스가 불가능하다. However, GPS or LBS (Location Based Service) has a location-awareness accuracy that can be serviced only when the user is outdoors. Especially, GPS is not available indoors because the location is tracked using satellites.

그러므로, 실내에서 활동하는 사람들의 위치에 따라 별도의 설정 없이 그 사람의 현재 위치에서 가까운 전화기로 전화가 걸려오도록 하는 서비스나, 박물관에서 단말기를 들고 이동하는 사람의 위치에 있는 전시물에 대한 안내가 단말기를 통하여 출력되도록 하는 등의 서비스를 실현하기 위해서는 실내에서 정확한 정밀도를 갖는 위치 인식 시스템이 필요하다. Therefore, depending on the location of the people in the room, the service can be used to make a call to the phone near the person's current location without setting, or to display the exhibits at the location of the person who is carrying the device in the museum. In order to realize a service such as to be output through the need for a location recognition system with accurate accuracy indoors.

종래의 실내의 위치 파악을 위한 기술로는 적외선 신호를 이용하는 방법, RF(Radio Frequency) 신호의 세기를 측정하는 방법, 초음파 신호를 이용하는 방법, UWB(Ultra Wideband) 신호의 전파 지연을 측정하는 방법 등이 있다.Conventional techniques for locating indoors include using infrared signals, measuring the strength of RF (Radio Frequency) signals, using ultrasonic signals, measuring the propagation delay of UWB (Ultra Wideband) signals, etc. There is this.

이중 적외선 신호를 이용한 방법은 천장에 적외선 센서를 부착하고 사용자는 배지(badge) 형태의 적외선 송출기를 몸에 부착한다. 적외선 송출기는 주기적으로 자신의 고유의 인식번호를 적외선을 이용하여 천장으로 송출한다. 그러면 이 신호를 수신하는 적외선 수신기 즉, 적외선 센서가 위치한 곳에 그 사람이 있다고 파악하는 기술이다. In the dual infrared signal method, an infrared sensor is attached to a ceiling, and a user attaches a bad infrared infrared emitter to a body. The infrared emitter periodically transmits its own identification number to the ceiling using infrared rays. This is a technology that identifies the person where the infrared sensor, that is, the infrared sensor, is located that receives this signal.

그런데 이러한 방법은 빛을 이용하기 때문에 신호의 속도가 너무 빨라 송출 기와 센서 사이의 정확한 거리를 인식하기 어렵기 때문에 어떤 수신기 근처에 어떤 사람이 있다는 정도의 정보만을 검출할 수 있다. However, since this method uses light, it is difficult to recognize the exact distance between the transmitter and the sensor because the speed of the signal is so high that it can detect only the information that there is someone near a receiver.

RF 신호의 세기를 측정하여 위치를 파악하는 기술은 무선 데이터를 전송하는 기지국 및 방송국 등의 송신소에서 송출하는 신호나, 실내 환경에서 많이 사용되는 무선 LAN(Local Area Network)의 AP(Access Point)에서 송출하는 신호의 세기를 각 지점에서 측정하여 위치를 파악하는 방법이다. The technique of determining the location by measuring the strength of the RF signal is performed by a signal transmitted from a transmission station such as a base station and a broadcasting station that transmits wireless data, or an access point (AP) of a wireless local area network (LAN), which is frequently used in indoor environments. It is a method to determine the location by measuring the strength of the signal transmitted at each point.

이론적으로 무선 신호는 신호원과의 거리의 제곱에 반비례한다. 그러나 실내 환경에서는 벽이나 칸막이 등에 의해 신호가 반사되어 발생하는 다중경로나 신호의 차단 등의 원인으로 인해 이론적인 계산에 의한 거리 측정이 불가능하다. 따라서 이 방식에서는 각각의 측정 지점에서의 신호의 세기를 통계적으로 분석하고 그 분석 결과를 이용하여 현재의 위치에서 어느 정도 세기의 신호가 입력되고 있는지를 측정하여 사람이나 사물의 위치를 파악한다. 그러나, 이 방식은 신호의 세기가 온도, 습도 등의 환경 변화에 따라 수시로 변화하기 때문에 정확한 위치를 인식하기가 쉽지 않다. In theory, wireless signals are inversely proportional to the square of the distance to the signal source. However, in indoor environments, distance measurement by theoretical calculations is not possible due to multipaths caused by reflection of signals by walls or partitions, or blocking of signals. Therefore, in this method, the strength of the signal at each measurement point is statistically analyzed and the intensity of the signal is input from the current position to determine the location of the person or object by using the analysis result. However, this method is not easy to recognize the exact position because the signal strength changes from time to time due to environmental changes such as temperature, humidity.

UWB 신호의 전파 지연을 측정하는 방식은 UWB가 신호의 투과성이 있고, 위치 인식뿐만 아니라 데이터 전달에도 함께 사용될 수 있기 때문에 실내 위치 인식 시스템에 최근 많이 사용되려고 하는 기술이다. 그러나 이 방식의 주기가 아주 짧은 단발 펄스를 검출하기 위해 고정밀의 측정 시스템을 구비하여야 하기 때문에 상용화하는데 어려움이 있다. The method of measuring the propagation delay of the UWB signal is a technique that has recently been widely used in indoor location recognition systems because the UWB is transmissive and can be used for data transmission as well as location recognition. However, this type of cycle is difficult to commercialize because a high precision measurement system must be provided to detect a very short single pulse.

초음파 신호를 이용하는 방법은 천장에 초음파 수신기를 설치하고 사람이나 사물에 초음파 발생기를 부착하여 초음파가 발생기에서 수신기까지 이르는 시간을 측정하여 거리를 계산하고 이 거리를 기반으로 여러 수신기에서 수신한 신호 지연을 이용하여 사람이나 사물의 위치를 파악하는 기술이다. 이 방식은 음파의 전달 속도가 비교적 느리기 때문에 전달 지연을 비교적 정확하게 검출할 수 있다. 따라서 초음파 센서를 이용한 거리 측정 방법은 기존에도 많이 사용되고 있다. In the method of using an ultrasonic signal, an ultrasonic receiver is installed on a ceiling, and an ultrasonic generator is attached to a person or an object to calculate a distance by measuring the time from the generator to the receiver, and calculate a signal delay received from various receivers based on the distance. It is a technology to identify the location of a person or thing by using. This method can detect the propagation delay relatively accurately because the propagation speed of the sound wave is relatively slow. Therefore, the distance measuring method using the ultrasonic sensor has been widely used.

또한, 초음파를 이용한 위치 인식 시스템에서는 천장에 초음파 센서를 설치할 때 유선 또는 무선 네트워크를 이용하여 제어기와 인터페이스를 한다. 1997년 10월에 IEEE Personal Communications에 개재된 논문 "A New Location Technique for the Active Office"(Andy Ward, Alan Jones, Andy Hopper)에는 유선 네트워크를 이용하는 방법에 대하여 기술하고 있다. 이와 같이 유선 네트워크를 이용할 경우에는 신호의 신뢰성을 높일 수는 있으나 센서를 대량으로 설치할 경우 초기 설치와 확장이 어렵고 경제성이 떨어진다. 또한 무선 네트워크를 이용할 경우에는 호출기의 신호가 도달할 수 있는 영역에만 센서를 설치할 수 있고, 그 영역 내에 있는 트랜스폰더만 서비스가 가능하다. 그리고 종래의 무선 네트워크를 이용한 실내 위치 인식 시스템은 호출기가 센서들을 순차적으로 호출하여 센서에서 취합한 거리 정보를 취합하기 때문에 센서의 수가 많아지면 그에 따라 위치 파악에 소요되는 시간이 증가한다. In addition, in the position recognition system using ultrasonic waves, when installing the ultrasonic sensor on the ceiling, the controller interfaces with a wired or wireless network. The article "A New Location Technique for the Active Office" (Andy Ward, Alan Jones, Andy Hopper), published in IEEE Personal Communications in October 1997, describes how to use a wired network. In the case of using a wired network, signal reliability can be improved. However, when a large number of sensors are installed, initial installation and expansion are difficult and economic efficiency is low. In addition, when using a wireless network, the sensor can be installed only in an area where a signal of a pager can reach, and only a transponder within the area can be serviced. In the indoor location recognition system using the conventional wireless network, since the pager calls the sensors sequentially and collects the distance information collected from the sensors, the number of sensors increases accordingly, so that the time required for determining the location increases.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 전술한 문제점을 해결하기 위하여 자율적으로 형성되는 무선 센서 네트워크를 통하여 더욱 간단한 제어구조를 가진 초음파 위치 인식 시스템 및 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide an ultrasonic position recognition system and method having a simpler control structure through a wireless sensor network that is autonomously formed to solve the above problems.

이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 따른 위치 인식 시스템은 이동하는 사물에 부착되어 초음파를 발생시키는 초음파 발생기; 상기 초음파 발생기에서 발생되는 초음파를 감지하는 센서; 및 상기 센서로부터 전달되는 상기 초음파 발생기의 정보를 통하여 상기 초음파 발생기의 위치를 계산하는 서버를 포함하며,A position recognition system according to a feature of the present invention for solving this problem is attached to a moving object for generating an ultrasonic wave; A sensor for detecting ultrasonic waves generated by the ultrasonic generator; And a server for calculating a position of the ultrasonic generator through the information of the ultrasonic generator transmitted from the sensor.

하나의 클러스터가 클러스터 헤드와 다수의 클러스터 노드로 이루어지는, 클러스터 트리 구조의 무선 네트워크상에서, 상기 센서가 클러스터 헤드 또는 클러스터 노드로 동작하고, 상기 초음파 발생기가 상기 클러스터 헤드가 관리하는 클러스터의 영역 내로 진입하면 상기 클러스터의 클러스터 노드로 동작한다.In a cluster tree structured wireless network, in which one cluster is composed of a cluster head and a plurality of cluster nodes, when the sensor operates as a cluster head or a cluster node, the ultrasonic generator enters an area of a cluster managed by the cluster head. It acts as a cluster node of the cluster.

하나의 클러스터는 하나의 클러스터 헤드와, 상기 클러스터 헤드의 무선 통신이 도달하는 거리 내에 위치한 다수의 클러스터 노드를 포함한다.One cluster includes one cluster head and a plurality of cluster nodes located within a distance at which the radio communication of the cluster heads arrives.

또한, 상기 다수의 센서로부터 초음파 수신 시간 정보를 수집하는 호출기; 상기 클러스터 헤드간의 정보를 전달하는 클러스터 게이트웨이; 및 상기 클러스터 헤드로부터 전송된 상기 클러스터 노드의 위치 정보를 취합하여 상기 서버로 전달하는 싱크 노드를 더 포함하며,In addition, a pager for collecting ultrasonic reception time information from the plurality of sensors; A cluster gateway transferring information between the cluster heads; And a sink node which collects location information of the cluster node transmitted from the cluster head and delivers the location information to the server.

상기 센서가 상기 호출기 또는 상기 클러스터 게이트웨이 또는 상기 싱크 노드로 동작한다.The sensor acts as the pager or the cluster gateway or sink node.

본 발명의 특징에 따른 위치 인식 방법은 이동하는 사물에 부착되어 초음파를 발생시키는 초음파 발생기와, 상기 초음파 발생기에서 발생되는 초음파를 감지 하는 센서 및 상기 센서로부터 전달되는 상기 초음파 발생기의 정보를 통하여 상기 초음파 발생기의 위치를 계산하는 서버를 포함하는 초음파를 이용한 위치 인식 시스템의 위치 인식 방법으로서,According to an aspect of the present invention, there is provided a method of recognizing an ultrasonic wave through an ultrasonic generator attached to a moving object and generating ultrasonic waves, a sensor for detecting ultrasonic waves generated by the ultrasonic generator, and information of the ultrasonic generator transmitted from the sensor. A location recognition method of a location recognition system using ultrasonic waves including a server for calculating a location of a generator,

상기 센서가 클러스터 헤드와 다수의 클러스터 노드로 이루어지는 클러스터 트리 구조의 무선 네트워크상에서, 상기 센서가 클러스터 헤드 또는 클러스터 노드로 동작하고, 상기 초음파 발생기가 상기 클러스터 헤드가 관리하는 클러스터의 영역 내로 진입하면 상기 클러스터의 클러스터 노드로 동작하며,In a wireless network of a cluster tree structure in which the sensor is composed of a cluster head and a plurality of cluster nodes, when the sensor operates as a cluster head or a cluster node, and the ultrasonic generator enters an area of a cluster managed by the cluster head, the cluster Acts as a cluster node of,

a) 호출기로 동작하는 센서로부터 호출 메시지를 수신한 상기 초음파 발생기가 상기 호출에 대한 응답 메시지를 방송함과 동시에 초음파 신호를 발생시키는 단계; b) 상기 방송된 응답 메시지를 수신한 센서는 내부 타이머를 초기화하고, 상기 초음파 발생기로부터 발생되는 초음파 신호가 수신되기를 기다리는 단계; c) 상기 초음파 신호를 수신한 센서가 상기 내부 타이머의 동작을 중단하고 상기 응답 메시지를 수신한 시점부터 상기 초음파 신호를 수신한 시점까지의 시간을 측정하여 상기 센서와 상기 초음파 발생기간의 거리를 계산하여 상기 호출기로 동작하는 센서로 통보하는 단계; 및 d) 상기 호출기로 동작하는 센서가 다수의 센서들로부터 수신한 다수의 거리 정보를 통하여 상기 초음파 발생기의 위치를 3차원으로 계산하여 싱크로서 동작하는 센서를 통하여 상기 서버로 전달하는 단계를 포함한다.a) generating an ultrasound signal by simultaneously receiving the call message from the sensor acting as a pager by broadcasting the response message for the call; b) the sensor receiving the broadcast response message initializes an internal timer and waits for receiving an ultrasonic signal generated from the ultrasonic generator; c) calculating the distance between the sensor and the ultrasonic wave generation period by measuring the time from when the sensor receiving the ultrasonic signal stops the operation of the internal timer and receives the response message to the time when the ultrasonic signal is received. Notifying a sensor operating as the pager; And d) calculating, by the sensor acting as the pager, the position of the ultrasonic generator in three dimensions through a plurality of distance information received from the plurality of sensors, and transferring the ultrasonic generator to the server through the sensor acting as a sink. .

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여 기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention. Like parts are designated by like reference numerals throughout the specification.

본 발명에서는 무선 통신을 이용하여 센서와 트랜스폰더간에 자율적으로 클러스터 트리 구조를 갖는 네트워크를 형성하고, 각 클러스터 내에 존재하는 트랜스폰더의 위치를 클러스터 헤드가 측정하고, 이 정보를 서버 컴퓨터에 부착되어 있는 데이터 싱크노드로 전달하며, 트랜스폰더로부터 초음파신호를 수신한 센서들이 해당 정보를 클러스터 헤드의 요구 없이 바로 클러스터 헤드로 전달하여 클러스터 헤드에서 트랜스폰더의 위치를 계산하는 방식을 이용한다. In the present invention, wireless communication is used to form a network having a cluster tree structure autonomously between a sensor and a transponder, the cluster head measures the position of a transponder existing in each cluster, and this information is attached to a server computer. The sensor receives the ultrasonic signal from the transponder and transfers the information directly to the cluster head without requiring the cluster head to calculate the position of the transponder in the cluster head.

이 방법은 트랜스폰더의 위치 파악에 걸리는 시간을 줄이고 자율적으로 형성되는 무선 센서 네트워크를 통해 확장 및 유지보수가 간편하며 비교적 간단한 제어 구조를 가짐으로써 경제적이고 효율적인 실내 위치 인식 시스템을 구현할 수 있다.This method reduces the time it takes to locate the transponder and, through the autonomous wireless sensor network, is easy to expand, maintain, and has a relatively simple control structure, resulting in an economical and efficient indoor location recognition system.

먼저, 본 발명의 실시예에 따른 실내 위치 인식 시스템에 대하여 도 1을 참고로 하여 상세하게 설명한다.First, the indoor location recognition system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초음파를 이용한 실내 위치 인식 시스템의 구조를 나타낸 것이다.1 illustrates a structure of an indoor position recognition system using ultrasonic waves according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 초음파를 이용한 실내 위치 인식 시스템은 센서들에 의해 자율적으로 형성되는 클러스터 트리 구조를 갖는다. 이러한 본 발명의 실시예에 따른 센서 네트워크는 서버(100)와 클러스터(210, 220, 230)를 포함하며, 각각의 클러스터는 하나의 클러스터 헤드(211, 221, 231)와 다수의 클러스터 노드(212, 222)를 포함한다. 그리고 클러스터간의 통신을 중재해 주는 클러스터 게이트웨이(241, 242, 243)와, 각 센서들이 취합한 정보를 서버(100)에 전달하기 위한 싱크 노드(250)를 더 포함한다.As shown in FIG. 1, an indoor position recognition system using ultrasonic waves according to an embodiment of the present invention has a cluster tree structure formed autonomously by sensors. The sensor network according to the embodiment of the present invention includes a server 100 and clusters 210, 220, and 230, and each cluster includes one cluster head 211, 221, and 231 and a plurality of cluster nodes 212. , 222). And a cluster gateway 241, 242, and 243 for mediating communication between clusters, and a sink node 250 for delivering information collected by each sensor to the server 100.

클러스터 헤드(211, 221, 231)의 무선 통신이 도달하는 거리까지를 하나의 클러스터로 구성하며, 클러스터 헤드(211, 221, 231)와 클러스터 노드(212, 222) 간에는 무선 통신을 이용하여 직접 통신을 수행한다. 또한 클러스터 게이트웨이(241, 242, 243)를 통하여 이웃한 클러스터의 클러스터 헤드(211, 221, 231)간의 통신을 수행한다. The cluster heads 211, 221, and 231 constitute a single cluster up to the distance reached by wireless communication. The cluster heads 211, 221, and 231 and the cluster nodes 212, 222 communicate directly using wireless communication. Do this. In addition, communication between the cluster heads 211, 221, and 231 of neighboring clusters is performed through the cluster gateways 241, 242, and 243.

더욱 상세하게 설명하면, 도 1에서 클러스터(210)에 속한 클러스터 노드(212)에서 클러스터(220)에 속한 클러스터 노드(222)로 정보를 전송하려면, 클러스터(210)의 클러스터 노드(212)가 클러스터(210)의 클러스터 헤드(211)로 정보를 전송하고, 클러스터(210)의 클러스터 헤드(211)는 클러스터(210)와 클러스터(220)간의 게이트웨이 역할을 담당하는 클러스터 게이트웨이(241)로 정보를 전송한다. 클러스터 게이트웨이(241)는 이 정보를 다시 클러스터(220)의 클러스터 헤드(221)로 전송하며, 최종적으로 클러스터 헤드(221)에서 클러스터(220)의 클러스터 노드(222)로 정보를 전송한다. More specifically, in FIG. 1, in order to transmit information from the cluster node 212 belonging to the cluster 210 to the cluster node 222 belonging to the cluster 220, the cluster node 212 of the cluster 210 is clustered. Information is transmitted to the cluster head 211 of 210, and the cluster head 211 of the cluster 210 transmits the information to the cluster gateway 241 serving as a gateway between the cluster 210 and the cluster 220. do. The cluster gateway 241 transmits this information back to the cluster head 221 of the cluster 220, and finally transmits the information from the cluster head 221 to the cluster node 222 of the cluster 220.

이와 같은 클러스터 트리 구조를 갖는 본 발명의 실시예에 따른 센서 네트워크는 각 노드들에 전원이 연결되어 동작을 시작하면 자율적으로 네트워크를 형성한다. The sensor network according to the embodiment of the present invention having the cluster tree structure as described above forms a network autonomously when power is connected to each node to start operation.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 구성 절차를 나타낸 것이다.2 illustrates a network configuration procedure according to an embodiment of the present invention.

도 2에서 노드 A, 노드 B 및 노드 C는 각각 도 1의 클러스터(210)의 클러스터 헤드(211), 클러스터(210)와 클러스터(220) 간의 게이트웨이(241) 및 클러스터(220)의 클러스터 헤드(221)를 나타낸다. In FIG. 2, node A, node B, and node C are the cluster head 211 of the cluster 210, the gateway 241 between the cluster 210 and the cluster 220, and the cluster head of the cluster 220, respectively. 221).

노드 A에서는 전원이 인가되면 먼저 무선 통신 채널로 수신되는 메시지가 있는지를 감시하고, 일정시간 동안 아무런 신호가 입력되지 않으면 자체적으로 클러스터를 형성하며, 자신의 노드가 클러스터 헤드로 동작하고 있음을 이웃의 노드들에게 알리기 위해 비콘(Beacon) 신호를 주기적으로 발생시킨다. When power is applied, Node A first monitors whether there is a message received through the wireless communication channel, and if no signal is input for a certain period of time, forms a cluster of itself, indicating that its own node is operating as a cluster head. Periodically generates a beacon signal to notify nodes.

노드 B에서도 마찬가지로 전원이 인가되면 먼저 일정시간 동안 무선 신호가 입력되는지를 감시한다. 이때, 노드 B는 노드 A에서 발생시킨 비콘 신호를 수신할 수 있는데, 이를 수신한 노드 B는 클러스터(210)의 일원이 되기 위해 노드 A로 어소시에이트(associate) 신호를 전송한다. 어소시에이트 신호를 수신한 노드 A는 노드 B를 자신의 클러스터의 일원으로 받아들이고 해당 노드를 관리한다. Similarly, when power is applied to Node B, it first monitors whether a wireless signal is input for a predetermined time. In this case, the node B may receive a beacon signal generated by the node A, and the node B transmits an associate signal to the node A to become a member of the cluster 210. Receiving the Associate signal, Node A accepts Node B as part of its cluster and manages that node.

노드 C에서도 마찬가지로 전원이 인가되면 무선 신호가 입력되는지를 감시한다. 이때, 노드 C는 노드 A의 무선 통신 영역에 속해있지 않기 때문에 노드 A에서 발생하는 비콘 신호를 수신할 수 없으나, 노드 B와 노드 A가 통신하기 위해 노드 B에서 발신하는 어소시에이트 신호를 수신할 수 있다. 이러한 경우에 노드 C는 노드 B에게 노드 B가 속해 있는 클러스터의 정보를 요청한다. 그러면 노드 B는 해당 정보를 자신의 클러스터 헤드인 노드 A로 전달하고, 노드 A에서는 해당 클러스터의 각종 정보(클러스터 식별자, 싱크노드까지의 라우팅 정보 등)를 담은 클러스터 정보 응답 신호를 노드 B로 보내며, 노드 B는 이 신호를 노드 C로 보내고 자신은 클 러스터 게이트웨이의 역할을 수행한다. 또한, 클러스터 정보 응답 신호를 수신한 노드 C는 자신이 클러스터(220)의 헤드의 역할을 수행하며 주기적으로 비콘 신호를 발생한다. Similarly, node C monitors whether a radio signal is input when power is applied. In this case, since node C does not belong to the wireless communication area of node A, it cannot receive the beacon signal generated by node A, but may receive an associate signal transmitted from node B to communicate with node B and node A. . In this case, Node C requests Node B information about the cluster that Node B belongs to. Node B then forwards the information to Node A, its cluster head, and Node A sends a cluster information response signal containing Node B's various information (cluster identifier, routing information to sink node, etc.), Node B sends this signal to Node C, which acts as a cluster gateway. In addition, the node C receiving the cluster information response signal plays a role of the head of the cluster 220 and periodically generates a beacon signal.

클러스터 노드들은 이와 같은 절차에 의해 클러스터 트리 구조를 갖는 센서 네트워크를 형성한다. The cluster nodes form a sensor network having a cluster tree structure by this procedure.

한편, 트랜스폰더는 전원이 인가되면 센서 즉, 클러스터 헤더들과 마찬가지로 무선 신호가 입력되는지 감시하며, 하나의 클러스터 헤드로 어소시에이트 신호를 전달하여 해당 클러스터의 일원이 된다. 이때, 트랜스폰더는 클러스터 노드로 동작하며 클러스터 헤드나 클러스터 게이트웨이 또는 싱크 노드로는 동작할 수 없다. 클러스터 헤드는 자신의 클러스터 영역에 트랜스폰더가 들어와서 클러스터 노드가 되면 해당 트랜스폰더를 관리하며 주기적으로 트랜스폰더를 호출하여 트랜스폰더의 위치를 파악하여 트랜스폰더의 위치 정보를 싱크노드로 전달한다. On the other hand, when the power is applied, the transponder monitors whether a wireless signal is input like the sensors, that is, the cluster headers, and transmits an associate signal to one cluster head to become a member of the corresponding cluster. At this time, the transponder operates as a cluster node and cannot operate as a cluster head, a cluster gateway, or a sink node. The cluster head manages the transponder when the transponder enters the cluster area and becomes the cluster node. The cluster head periodically calls the transponder to determine the location of the transponder and transmits the transponder's location information to the sink node.

도 3은 클러스터 헤드와 트랜스폰더 및 싱크노드간의 신호 전달 관계 및 절차를 나타낸 것이다. 3 illustrates a signal transfer relationship and procedure between a cluster head, a transponder, and a sink node.

도 3에 도시한 바와 같이, 먼저 호출기 기능을 하는 센서(311, 클러스터 헤더)가 트랜스폰더(400)에게 호출하는 메시지를 전송한다(S310). 그러면 트랜스폰더(400)는 이 호출에 대한 응답 메시지를 방송함(S320)과 동시에 초음파 신호를 발생시킨다(S330). 호출 응답 메시지를 수신한 센서(311, 321)들은 내부 타이머를 초기화하고 초음파 신호가 수신되기를 기다린다. As shown in FIG. 3, first, a sensor 311 (cluster header) serving as a pager transmits a message to the transponder 400 (S310). Then, the transponder 400 broadcasts a response message for this call (S320) and simultaneously generates an ultrasonic signal (S330). The sensors 311 and 321 receiving the call response message initialize the internal timer and wait for the ultrasonic signal to be received.

다음, 초음파 신호를 수신한 센서들(321)은 내부 타이머를 중단시키고 호출 응답 메시지를 수신한 시점부터 초음파 신호를 수신한 시점까지의 시간을 측정한다. 측정한 시간을 통하여 전파와 초음파의 전달 속도 차이를 구하고, 이를 이용하여 각 센서들(321)과 트랜스폰더(400)간의 거리를 계산하며, 계산된 거리 정보를 호출기 센서(311)에 통보한다(S340). 또한, 호출기 센서(311)가 초음파 신호를 수신하면 호출기 센서(311)와 트랜스폰더(134)간의 거리를 계산하여 저장한다. Next, the sensors 321 receiving the ultrasonic signal stop the internal timer and measure the time from the time when the call response message is received to the time when the ultrasonic signal is received. The difference between the propagation speed of the radio wave and the ultrasonic wave is obtained through the measured time, the distance between the sensors 321 and the transponder 400 is calculated using the measured time, and the calculated distance information is notified to the pager sensor 311 ( S340). In addition, when the pager sensor 311 receives the ultrasonic signal, the distance between the pager sensor 311 and the transponder 134 is calculated and stored.

또한, 다른 센서들(321)로부터 트랜스폰더(400)의 거리 정보를 수신한 호출기 센서(311)는 이 정보들을 이용하여 트랜스폰더(400)의 위치를 3차원으로 계산하여 싱크 역할을 담당하는 센서(350)로 전달한다(S350). 또한, 센서(350)는 이 정보를 서버(100)로 전달하여(S360) 서버(100)에서 트랜스폰더(400)의 위치를 관리할 수 있도록 한다. In addition, the pager sensor 311 that receives the distance information of the transponder 400 from the other sensors 321 calculates the position of the transponder 400 in three dimensions by using the information to serve as a sink. Transfer to 350 (S350). In addition, the sensor 350 transmits this information to the server 100 (S360) to enable the server 100 to manage the location of the transponder 400.

한편, 트랜스폰더의 3차원 위치 정보를 계산하기 위해서는 3개 이상의 센서에서 센서와 트랜스폰더간의 거리를 측정해야 한다. 그런데 트랜스폰더가 클러스터의 경계 부근으로 이동하여 동일한 클러스터 내의 3개의 센서에서 거리 정보를 구할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우에는 도 4에 나타낸 바와 같이 이웃한 클러스터(520) 내에 존재하는 센서(522)에서 검출한 위치 정보를 해당 클러스터(520)의 클러스터 헤드(521)를 통해 원래 트랜스폰더(400)가 속해 있는 클러스터(510)의 클러스터 헤드(511)로 전달하고, 이 정보를 원래 클러스터(510)에 속한 센서(512, 541)에서 검출한 위치 정보와 조합하여 3차원 위치를 계산할 수 있다. On the other hand, in order to calculate the three-dimensional position information of the transponder, it is necessary to measure the distance between the sensor and the transponder in three or more sensors. However, there may occur a case where the transponder moves near the boundary of the cluster and thus cannot obtain distance information from three sensors in the same cluster. In this case, as shown in FIG. 4, the position information detected by the sensor 522 existing in the neighboring cluster 520 is included in the original transponder 400 through the cluster head 521 of the corresponding cluster 520. The information may be transferred to the cluster head 511 of the cluster 510, and the three-dimensional position may be calculated by combining the information with the position information detected by the sensors 512 and 541 belonging to the original cluster 510.

또한 도 5에 도시한 바와 같이 트랜스폰더(400)가 계속 이동하여 이웃 클러스터(520)로 이동하였을 경우에는 트랜스폰더(400)가 양쪽 클러스터(610, 620)에서 오는 비콘 신호의 세기를 비교한다. 이때, 원래의 클러스터(610)에서 수신되는 비콘 신호의 크기가 한계값 이하로 내려가면 그 한계값 보다 더 강한 신호를 보내는 비콘 신호를 선택하여 해당 비콘 신호를 송신하는 클러스터(620)의 클러스터 헤드(621)로 어소시에이트 메시지를 전송하여 소속 클러스터를 변경한다. In addition, as shown in FIG. 5, when the transponder 400 continuously moves to the neighboring cluster 520, the transponder 400 compares the strengths of the beacon signals from both clusters 610 and 620. At this time, when the size of the beacon signal received from the original cluster 610 falls below the threshold value, the cluster head of the cluster 620 that selects the beacon signal that transmits a signal stronger than the threshold value and transmits the beacon signal ( 621 sends an Associate message to change the cluster to which it belongs.

또한, 이동중인 트랜스폰더(400)로부터 어소시에이트 메시지를 수신한 클러스터 헤드(621)는 트랜스폰더(400)가 속해 있던 원래의 클러스터(610)의 클러스터 헤드(611)로 핸드오버 메시지를 전달하여 원래의 클러스터(610)에게 해당 트랜스폰더(400)가 영역 밖으로 이동하였음을 알리며, 이후에는 해당 트랜스폰더(400)를 자신이 관리한다.In addition, the cluster head 621 receiving the associate message from the transponder 400 in motion transfers the handover message to the cluster head 611 of the original cluster 610 to which the transponder 400 belongs. Notifies the cluster 610 that the transponder 400 has moved out of the area, and then manages the transponder 400 by itself.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 저전력의 무선 통신 채널을 이용하여 각 기기들간의 메시지를 전달하며, 자율적으로 형성되는 센서 네트워크를 이용하기 때문에 저렴한 무선 통신 모듈을 이용하여 거리의 제한 없이 센서를 설치하고 트랜스폰더의 위치를 파악할 수 있는 실내 위치 인식 시스템을 구축할 수 있다. As described above, according to an exemplary embodiment of the present invention, a message is transmitted between devices using a low power wireless communication channel, and a sensor network is formed autonomously, and thus, a sensor is installed without limit of distance using an inexpensive wireless communication module. It is possible to build an indoor location recognition system that can identify the location of transponders.

이와 같이 하면, 박물관이나 전시회장에서 별도의 멀티미디어 기기와 트랜스폰더를 소지하고 전시회장을 이동하면서 전시물을 관람하는 관람객들이 위치한 곳의 전시물의 설명 등을 관람객이 소지한 멀티미디어 기기로 출력하는 서비스나, 쇼핑몰 등에서 사용자가 찾는 물건의 위치를 사용자의 현 위치 정보와 함께 알려주는 서비스 등의 실내 네비게이션 서비스가 가능하다. In this way, a service that outputs a description of the exhibits, etc., where the viewers are located while traveling to the exhibition hall by carrying a separate multimedia device and transponder in a museum or exhibition hall, Indoor navigation services, such as a service that informs the user of the location of the object the user is looking for in a shopping mall, etc. together with the current location information of the user is possible.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 그 외의 다양한 변경이나 변형이 가능하다. Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited thereto, and various other changes and modifications are possible.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 초음파를 이용한 센서 네트워크를 이용함으로써 저전력의 무선 통신을 사용하는 저렴한 무선 통신 모듈을 이용해서 거리의 제한 없이 센서를 설치하고 트랜스폰더의 위치를 파악할 수 있는 실내 위치 인식 시스템을 구축할 수 있다. 그러므로 비교적 저렴한 비용으로 실내에서의 사람이나 사물의 위치에 따른 서비스를 효율적으로 제공할 수 있다. As described above, according to the present invention, by using a sensor network using ultrasonic waves, an indoor location recognition capable of installing a sensor without limiting distance and determining the location of a transponder using an inexpensive wireless communication module using low power wireless communication. You can build a system. Therefore, it is possible to efficiently provide services according to the location of people or objects in the room at a relatively low cost.

Claims (17)

이동하는 사물의 위치를 인식하는 시스템에 있어서,In a system for recognizing the position of a moving object, 상기 이동하는 사물에 부착되어 초음파를 발생시키는 초음파 발생기; An ultrasonic generator attached to the moving object to generate ultrasonic waves; 상기 초음파 발생기에서 발생되는 초음파를 감지하는 센서; 및A sensor for detecting ultrasonic waves generated by the ultrasonic generator; And 상기 센서로부터 전달되는 상기 초음파 발생기의 정보를 통하여 상기 초음파 발생기의 위치를 계산하는 서버를 포함하며,It includes a server for calculating the position of the ultrasonic generator through the information of the ultrasonic generator transmitted from the sensor, 하나의 클러스터가 클러스터 헤드와 다수의 클러스터 노드로 이루어지는, 클러스터 트리 구조의 무선 네트워크상에서, 상기 센서가 클러스터 헤드 또는 클러스터 노드로 동작하고, 상기 초음파 발생기가 상기 클러스터 헤드가 관리하는 클러스터의 영역 내로 진입하면 상기 클러스터의 클러스터 노드로 동작하는 In a cluster tree structured wireless network, in which one cluster is composed of a cluster head and a plurality of cluster nodes, when the sensor operates as a cluster head or a cluster node, the ultrasonic generator enters an area of a cluster managed by the cluster head. Acting as a cluster node of the cluster 초음파 위치 인식 시스템.Ultrasonic Position Recognition System. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 하나의 클러스터는 하나의 클러스터 헤드와, 상기 클러스터 헤드의 무선 통신이 도달하는 거리 내에 위치한 다수의 클러스터 노드를 포함하며,One cluster includes one cluster head and a plurality of cluster nodes located within a distance at which the radio communication of the cluster heads arrives, 상기 다수의 센서로부터 초음파 수신 시간 정보를 수집하는 호출기;A pager for collecting ultrasonic reception time information from the plurality of sensors; 상기 클러스터 헤드간의 정보를 전달하는 클러스터 게이트웨이; 및A cluster gateway transferring information between the cluster heads; And 상기 클러스터 헤드로부터 전송된 상기 클러스터 노드의 위치 정보를 취합하여 상기 서버로 전달하는 싱크 노드A sink node that collects location information of the cluster node transmitted from the cluster head and delivers the location information to the server. 를 더 포함하며,More, 상기 센서가 상기 호출기 또는 상기 클러스터 게이트웨이 또는 상기 싱크 노드로 동작하는 The sensor acting as the pager or the cluster gateway or the sink node 초음파 위치 인식 시스템.Ultrasonic Position Recognition System. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 클러스터 노드는 무선 통신 채널을 통하여 수신되는 메시지를 감지하며, 소정 시간동안 메시지가 수신되지 않으면 자체적으로 제1 클러스터를 형성하고 자신이 클러스터 헤드로 동작하며, 다른 다수의 클러스터 노드로 자신이 클러스터 헤드임을 알리는 비콘(Beacon) 신호를 주기적으로 발생시키는 The cluster node detects a message received through a wireless communication channel, and if a message is not received for a predetermined time, the cluster node forms a first cluster by itself and acts as a cluster head, and as a plurality of other cluster nodes, the cluster head itself. Periodically generating a beacon signal 초음파 위치 인식 시스템.Ultrasonic Position Recognition System. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 다른 다수의 클러스터 노드 중 상기 비콘 신호를 수신한 제1 클러스터 노드는 상기 형성된 제1 클러스터의 일원이 되기 위한 어소시에이트(Associate) 신호를 발생시키며, The first cluster node receiving the beacon signal among the plurality of other cluster nodes generates an Associate signal to become a member of the formed first cluster, 상기 어소시에이트 신호를 수신한 클러스터 헤드는 상기 어소시에이트 신호를 발생시킨 상기 제1 클러스터 노드를 관리하는The cluster head receiving the associate signal manages the first cluster node that generated the associate signal. 초음파 위치 인식 시스템.Ultrasonic Position Recognition System. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제1 클러스터에 속하지 않으며 상기 제1 클러스터 노드에서 발생시키는 상기 어소시에이트 신호 또는 다른 신호를 수신한 제2 클러스터 노드는 상기 제1 클러스터 노드에게 상기 제1 클러스터에 대한 정보를 요청하는 신호를 송신하며,A second cluster node which does not belong to the first cluster and receives the associate signal or other signal generated by the first cluster node, transmits a signal requesting information about the first cluster to the first cluster node, 상기 요청에 따라 상기 제1 클러스터 노드는 상기 제1 클러스터의 클러스터 헤드로 상기 클러스터 정보 요청 신호를 전달하는According to the request, the first cluster node transmits the cluster information request signal to the cluster head of the first cluster. 초음파 위치 인식 시스템.Ultrasonic Position Recognition System. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 클러스터 정보 요청 신호를 수신한 클러스터 헤드가 상기 정보 요청에 대한 응답 신호를 상기 제1 클러스터 노드로 송신하며,The cluster head receiving the cluster information request signal transmits a response signal to the information request to the first cluster node, 상기 응답 신호를 수신한 제1 클러스터 노드는 상기 제2 클러스터 노드로 상기 응답 신호를 전달하며 자신은 상기 클러스터 게이트웨이로 동작하는 The first cluster node that has received the response signal transmits the response signal to the second cluster node and operates as the cluster gateway. 초음파 위치 인식 시스템.Ultrasonic Position Recognition System. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 응답 신호를 수신한 상기 제2 클러스터 노드는 제2 클러스터를 형성하고 자신이 클러스터 헤드로 동작하며, 다른 다수의 클러스터 노드로 자신이 클러스터 헤드임을 알리는 비콘(Beacon) 신호를 주기적으로 발생시키는 The second cluster node receiving the response signal forms a second cluster and operates itself as a cluster head, and periodically generates a beacon signal indicating that the cluster head is a cluster head to a plurality of other cluster nodes. 초음파 위치 인식 시스템.Ultrasonic Position Recognition System. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 초음파 발생기가 이동하여 자신이 속한 클러스터 헤드와 새로운 클러스터 헤드로부터 상기 비콘 신호를 수신한 경우, 자신이 속한 클러스터 헤드로부터 수신한 비콘 신호의 크기가 한계값 이하이고 새로운 클러스터 헤드로부터 수신한 비콘 신호의 크기가 한계값 이상이면 상기 새로운 클러스터 헤드로 상기 어소시에이트 메시지를 전송하여 클러스터를 변경하는When the ultrasonic generator moves and receives the beacon signal from the cluster head to which it belongs and the new cluster head, the size of the beacon signal received from the cluster head to which it belongs is less than the threshold value and the beacon signal received from the new cluster head. If the size is greater than or equal to the threshold, the cluster message is sent to the new cluster head to change the cluster. 초음파 위치 인식 시스템.Ultrasonic Position Recognition System. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 다른 클러스터에 속한 상기 초음파 발생기로부터 어소시에이트 메시지를 수신한 상기 새로운 클러스터 헤드는 상기 초음파 발생기가 원래 속한 클러스터 헤드로 핸드오버 메시지를 전달하고 상기 초음파 발생기를 관리하는 The new cluster head receiving an associate message from the ultrasonic generator belonging to another cluster transmits a handover message to the cluster head to which the ultrasonic generator originally belongs and manages the ultrasonic generator. 초음파 위치 인식 시스템.Ultrasonic Position Recognition System. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 호출기로 동작하는 상기 센서가 상기 초음파 발생기로 호출 메시지를 전송하고, The sensor acting as the pager sends a call message to the ultrasonic generator, 상기 메시지를 수신한 초음파 발생기가 상기 호출에 대한 응답 메시지를 방송함과 동시에 초음파 신호를 발생시키며,The ultrasonic generator receiving the message broadcasts a response message to the call and simultaneously generates an ultrasonic signal. 상기 응답 메시지를 수신한 센서가 내부 타이머를 초기화하고 초음파 신호가 수신되기를 기다리는The sensor receiving the response message initializes the internal timer and waits for the ultrasonic signal to be received. 초음파 위치 인식 시스템.Ultrasonic Position Recognition System. 제10항에 있어서,The method of claim 10, 상기 초음파 신호를 수신한 센서는 상기 내부 타이머를 중단하고 상기 응답 메시지를 수신한 시점부터 상기 초음파 신호를 수신한 시점까지의 시간을 측정하여 상기 센서와 상기 초음파 발생기간의 거리를 계산하여 상기 호출기로 동작하는 센서로 통보하며,The sensor receiving the ultrasonic signal stops the internal timer and measures the time from the time when the response message is received to the time when the ultrasonic signal is received, calculates the distance between the sensor and the ultrasonic wave generation period, and then returns to the pager. Notify the working sensor, 상기 호출기로 동작하는 센서가 상기 초음파 신호를 수신하면 상기 내부 타이머를 중단하고 상기 응답 메시지를 수신한 시점부터 상기 초음파 신호를 수신한 시점까지의 시간을 측정하여 상기 센서와 상기 초음파 발생기간의 거리를 계산하여 저장하는When the sensor operating as the pager receives the ultrasonic signal, the internal timer is stopped and the time between the time when the response message is received and the time when the ultrasonic signal is received is measured to determine the distance between the sensor and the ultrasonic wave generation period. Calculated and stored 초음파 위치 인식 시스템.Ultrasonic Position Recognition System. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 호출기로 동작하는 센서는 3개 이상의 센서들로부터 수신한 다수의 거리 정보를 통하여 상기 초음파 발생기의 위치를 3차원으로 계산하여 상기 싱크로서 동작하는 센서로 전달하며,The sensor acting as the pager calculates the position of the ultrasonic generator in three dimensions through a plurality of distance information received from three or more sensors, and transfers the ultrasonic generator to the sensor operating as the sink. 상기 싱크로서 동작하는 센서는 상기 수신된 정보를 상기 서버로 전달하는The sensor acting as the sink delivers the received information to the server. 초음파 위치 인식 시스템.Ultrasonic Position Recognition System. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 호출기로 동작하는 센서가 동일 클러스터에 속하는 3개 이상의 센서들로부터 거리 정보를 수신할 수 없는 경우에,If a sensor acting as the pager cannot receive distance information from three or more sensors belonging to the same cluster, 이웃한 클러스터에 속한 센서가 상기 초음파 발생기로부터 수신한 정보를 상기 이웃한 클러스터의 클러스터 헤드를 통하여 전달받는 The sensor belonging to the neighboring cluster receives the information received from the ultrasonic generator through the cluster head of the neighboring cluster. 초음파 위치 인식 시스템.Ultrasonic Position Recognition System. 이동하는 사물에 부착되어 초음파를 발생시키는 초음파 발생기와, 상기 초음파 발생기에서 발생되는 초음파를 감지하는 센서 및 상기 센서로부터 전달되는 상기 초음파 발생기의 정보를 통하여 상기 초음파 발생기의 위치를 계산하는 서버를 포함하는 초음파를 이용한 위치 인식 시스템의 위치 인식 방법에 있어서,An ultrasonic generator attached to a moving object to generate ultrasonic waves, a sensor for sensing ultrasonic waves generated by the ultrasonic generator, and a server for calculating a position of the ultrasonic generator through information of the ultrasonic generators transmitted from the sensors. In the position recognition method of the position recognition system using ultrasonic waves, 상기 센서가 클러스터 헤드와 다수의 클러스터 노드로 이루어지는 클러스터 트리 구조의 무선 네트워크상에서, 상기 센서가 클러스터 헤드 또는 클러스터 노드로 동작하고, 상기 초음파 발생기가 상기 클러스터 헤드가 관리하는 클러스터의 영역 내로 진입하면 상기 클러스터의 클러스터 노드로 동작하며,In a wireless network of a cluster tree structure in which the sensor is composed of a cluster head and a plurality of cluster nodes, when the sensor operates as a cluster head or a cluster node, and the ultrasonic generator enters an area of a cluster managed by the cluster head, the cluster Acts as a cluster node of, a) 호출기로 동작하는 센서로부터 호출 메시지를 수신한 상기 초음파 발생기가 상기 호출에 대한 응답 메시지를 방송함과 동시에 초음파 신호를 발생시키는 단계;a) generating an ultrasound signal by simultaneously receiving the call message from the sensor acting as a pager by broadcasting the response message for the call; b) 상기 방송된 응답 메시지를 수신한 센서는 내부 타이머를 초기화하고, 상기 초음파 발생기로부터 발생되는 초음파 신호가 수신되기를 기다리는 단계;b) the sensor receiving the broadcast response message initializes an internal timer and waits for receiving an ultrasonic signal generated from the ultrasonic generator; c) 상기 초음파 신호를 수신한 센서가 상기 내부 타이머의 동작을 중단하고 상기 응답 메시지를 수신한 시점부터 상기 초음파 신호를 수신한 시점까지의 시간을 측정하여 상기 센서와 상기 초음파 발생기간의 거리를 계산하여 상기 호출기로 동작하는 센서로 통보하는 단계; 및c) calculating the distance between the sensor and the ultrasonic wave generation period by measuring the time from when the sensor receiving the ultrasonic signal stops the operation of the internal timer and receives the response message to the time when the ultrasonic signal is received. Notifying a sensor operating as the pager; And d) 상기 호출기로 동작하는 센서가 다수의 센서들로부터 수신한 다수의 거리 정보를 통하여 상기 초음파 발생기의 위치를 3차원으로 계산하여 싱크로서 동작하는 센서를 통하여 상기 서버로 전달하는 단계d) calculating the position of the ultrasonic generator in three dimensions through a plurality of distance information received from a plurality of sensors by the sensor acting as a pager and transferring the sensor to the server through a sensor acting as a sink; 를 포함하는 초음파 위치 인식 시스템의 위치 인식 방법.Position recognition method of the ultrasonic position recognition system comprising a. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 c) 단계에서,In step c), 상기 호출기로 동작하는 센서가 상기 초음파 신호를 수신하면 상기 내부 타이머를 중단하고 상기 응답 메시지를 수신한 시점부터 상기 초음파 신호를 수신한 시점까지의 시간을 측정하여 상기 센서와 상기 초음파 발생기간의 거리를 계산하여 저장하는 When the sensor operating as the pager receives the ultrasonic signal, the internal timer is stopped and the time between the time when the response message is received and the time when the ultrasonic signal is received is measured to determine the distance between the sensor and the ultrasonic wave generation period. Calculated and stored 초음파 위치 인식 시스템의 위치 인식 방법.Position Recognition Method of Ultrasonic Position Recognition System. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 d) 단계에서,In step d), 상기 호출기로 동작하는 센서가 동일 클러스터에 속하는 3개 이상의 센서들로부터 거리 정보를 수신할 수 없는 경우에,If a sensor acting as the pager cannot receive distance information from three or more sensors belonging to the same cluster, 이웃한 클러스터에 속한 센서가 상기 초음파 발생기로부터 수신한 정보를 상기 이웃한 클러스터의 클러스터 헤드를 통하여 전달받는 The sensor belonging to the neighboring cluster receives the information received from the ultrasonic generator through the cluster head of the neighboring cluster. 초음파 위치 인식 시스템의 위치 인식 방법.Position Recognition Method of Ultrasonic Position Recognition System. 제14항에 있어서,The method of claim 14, 상기 무선 네트워크는 상기 다수의 센서로부터 초음파 수신 시간 정보를 수집하는 호출기, 상기 클러스터 헤드간의 정보를 전달하는 클러스터 게이트웨이 및 상기 클러스터 헤드로부터 전송된 상기 클러스터 노드의 위치 정보를 취합하여 상기 서버로 전달하는 싱크 노드를 더 포함하며,The wireless network collects ultrasonic wave reception time information from the plurality of sensors, a cluster gateway for transferring information between the cluster heads, and a sink for collecting location information of the cluster nodes transmitted from the cluster heads and delivering the collected information to the server. More nodes, 하나의 클러스터는 하나의 클러스터 헤드와, 상기 클러스터 헤드의 무선 통신이 도달하는 거리에 위치한 다수의 클러스터 노드를 포함하며,One cluster includes one cluster head and a plurality of cluster nodes located at a distance that the radio communication of the cluster head reaches, 상기 센서가 상기 호출기 또는 상기 클러스터 게이트웨이 또는 상기 싱크 노드로 동작하는 The sensor acting as the pager or the cluster gateway or the sink node 초음파 위치 인식 시스템의 위치 인식 방법.Position Recognition Method of Ultrasonic Position Recognition System.

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