• 한국정보과학회논문지:정보통신
• /
• 제37권6호
• /
• pp.431-443
• /
• 2010

본 논문에서는 제한된 무선 센서 네트워크 영역에서의 물리적인 현상을 사용하여 저 비용으로 객체의 위치를 파악할 수 있는 거리 비종속 위치추정 방식의 대표격인 Approximate Point in Triangle(APIT) 기법에서 발생할 수 있는 위치추정 오차를 줄일 수 있는 확장된-APIT(e-APIT) 기법을 제안한다. 구체적으로는 타겟이 존재하는 영역 추출을 위한 새로운 테스트 방법을 제안하고, 이를 이용해 APIT에서 발생활 수 있는 영역 판단 오류를 최소화 시킨다. 또한 타겟의 주변 환경 정보를 이용하여 추정된 영역을 좁힘으로써 위치추정 오차를 감소시킬 수 있는 방법도 제시한다. 시뮬레이션 결과 본 논문에서 제안하는 확장-APIT 방식을 사용할 경우 기존의 APIT 방식을 사용할 경우보다 위치 추정의 정확도가 현격히 향상될 수 있는 것으로 파악되었다.

• Journal of Communications and Networks
• /
• 제7권4호
• /
• pp.429-437
• /
• 2005

Sensor localization has become an essential requirement for realistic applications over wireless sensor networks (WSN). In this paper we propose an ad hoc localization algorithm that is infrastructure-free, anchor-free, and computationally efficient with reduced communication. A novel combination of distance and direction estimation technique is introduced to detect and estimate ranges between neighbors. Using this information we construct unidirectional coordinate systems to avoid the reflection ambiguity. We then compute node positions using a transformation matrix [T], which reduces the computational complexity of the localization algorithm while computing positions relative to the fixed coordinate system. Simulation results have shown that at a node degree of 9 we get $90\%$ localization with $20\%$ average localization error without using any error refining schemes.

• 전자공학회논문지CI
• /
• 제47권2호
• /
• pp.54-64
• /
• 2010

위치측정은 사용자나 사물에게 주변 환경에 대한 인식을 가능케 하는 기본적인 요소이기 때문에 센서네트워크 환경에서는 가장 핵심적인 요소이다. 기존 위치측정 기법은 크게 Range-based방식과 Range-free방식으로 나눌 수 있다. Range-based방식은 전파의 불규칙하고 추가 장비가 필요한 반면에 Range-free방식은 능동적인 통신을 수단으로 위치를 측정하므로 자원제약적인 센서네트워크에서는 적합한 것으로 알려져 있다. 그러나 위치측정의 정확성이 주변노드의 수에 따라 크게 좌우된다. 특히 밀집도가 낮은 센서네트워크 환경에서는 위치측정의 정확성이 매우 낮다. 본 논문에서 제안된 DRTS(Distributed Range-hybrid Tracking Scheme)는 Range-based와 Range-free방식을 혼합하고 주변노드의 위치와 통신범위 및 세기정보를 최대한 활용하여 이동물체를 추적할 수 있는 기법을 제시한다. 특히 주변노드를 최대한 활용한 효율적인 위치측정기법과 제안된 EGP(Estimative Gird Points)의 예측기법을 활용하여 위치추적의 정확성을 획기적으로 개선할 수 있는 방안을 제시한다. 그리고 시뮬레이션 결과를 통해 기존 위치추적 알고리즘 보다 추적의 정확도 관점에서 제안된 기법의 성능이 우수함을 증명하였다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제39C권8호
• /
• pp.643-650
• /
• 2014

최근 센서 네트워크와 같이 근거리 무선 통신 시스템에 대한 연구가 활발히 진행되면서 다양한 환경에서의 무선통신 관련 연구를 수행하고 있다. 본 논문에서는 수신 신호 세기를 이용한 선박용 실내 위치 추정 알고리즘을 분석하고 각 상황에 맞는 위치 추정 알고리즘을 제안한다. 무선 네트워크로부터 수신한 신호 세기를 이용하는 위치 추정 방식은 거리 추정 후 최소 제곱법을 이용하여 추정하는 Range based 방법이 있으며 네트워크를 구성하는 고정 노드와의 특성을 이용하여 위치를 추정하는 Range free 방식이 있다. 위치 추정 기법을 적용할 수 있는 해군 함정의 모델을 기반으로 효과적인 위치 추정 알고리즘을 시뮬레이션을 통해 분석하였다.

• Journal of Communications and Networks
• /
• 제18권5호
• /
• pp.796-805
• /
• 2016

In many wireless sensor network (WSN) applications, the information transmitted by an individual entity or node is of limited use without the knowledge of its location. Research in node localization is mostly geared towards multi-hop range-free localization algorithms to achieve accuracy by minimizing localization errors between the node's actual and estimated position. The existing localization algorithms are focused on improving localization accuracy without considering efficiency in terms of energy costs and algorithm convergence time. In this work, we show that our proposed localization scheme, called DV-maxHop, can achieve good accuracy and efficiency. We formulate the multi-objective optimization functions to minimize localization errors as well as the number of transmission during localization phase. We evaluate the performance of our scheme using extensive simulation on several anisotropic and isotropic topologies. Our scheme can achieve dual objective of accuracy and efficiency for various scenarios. Furthermore, the recently proposed algorithms require random uniform distribution of anchors. We also utilized our proposed scheme to compare and study some practical anchor distribution schemes.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제12권3호
• /
• pp.1083-1097
• /
• 2018

This paper presents a novel range-free localization algorithm based on quantum particle swarm optimization. The proposed algorithm is capable of estimating the distance between two non-neighboring sensors for multi-hop heterogeneous wireless sensor networks where all nodes' communication ranges are different. Firstly, we construct a new cumulative distribution function of expected hop progress for sensor nodes with different transmission capability. Then, the distance between any two nodes can be computed accurately and effectively by deriving the mathematical expectation of cumulative distribution function. Finally, quantum particle swarm optimization algorithm is used to improve the positioning accuracy. Simulation results show that the proposed algorithm is superior in the localization accuracy and efficiency when used in random and uniform placement of nodes for heterogeneous wireless sensor networks.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
• /
• 제9권7호
• /
• pp.2414-2434
• /
• 2015

Among numerous localization schemes proposed specifically for Wireless Sensor Network (WSN), the range-free localization algorithms based on the received signal strength indication (RSSI) have attracted considerable research interest for their simplicity and low cost. As a typical range-free algorithm, Approximate Point In Triangulation test (APIT) suffers from significant estimation errors due to its theoretical defects and RSSI inaccuracy. To address these problems, a novel localization method called FIAPIT, which is a combination of an improved APIT (IAPIT) and a fuzzy logic system, is proposed. The proposed IAPIT addresses the theoretical defects of APIT in near (it's defined as a point adjacent to a sensor is closer to three vertexes of a triangle area where the sensor resides simultaneously) and far (the opposite case of the near case) cases partly. To compensate for negative effects of RSSI inaccuracy, a fuzzy system, whose logic inference is based on IAPIT, is applied. Finally, the sensor's coordinates are estimated as the weighted average of centers of gravity (COGs) of triangles' intersection areas. Each COG has a different weight inferred by FIAPIT. Numerical simulations were performed to compare four algorithms with varying system parameters. The results show that IAPIT corrects the defects of APIT when adjacent nodes are enough, and FIAPIT is better than others when RSSI is inaccuracy.

• 디지털융복합연구
• /
• 제14권8호
• /
• pp.261-267
• /
• 2016

본 논문에서는 센서 네트워크를 위한 Radical line을 기반으로 한 센서 노드간의 Range-free 지역화 알고리즘에 대해 연구한다. 무선 센서 네트워크에서 라우팅 기법은 센서 네트워크의 전체적인 에너지 소모량을 감소시키거나 모든 센서 노드들의 균등한 에너지 소비를 유도해야 한다. 특히 데이터가 전송할 데이터의 양이 많아지면 에너지 소모가 심해지는데 이를 극복하기 위한 새로운 방식들이 제안되었다. 그 결과 전체적인 에너지 소모량을 균등하게 조절할 수 있게 되었다. 이를 위해 논문에서도 적은 연산으로 주변 노드의 위치정보를 획득할 수 있는 지역화 알고리즘을 설계한다. 알고리즘의 연산을 위해 Radical Line을 적용한다. 실험환경은 운영체제는 윈도우 7, 플랫폼은 Visual C++ 2010으로 실험하였다. 실험결과 0.1837의 에러율로 지역화를 수행할 수 있었다.

• 한국통신학회논문지
• /
• 제35권4B호
• /
• pp.647-658
• /
• 2010

기존에 연구된 위치인식 기법은 자신의 위치를 알고 있는 앵커노드만을 참조하여 일반노드의 위치를 계산한다. 그 외 노드들 간 관계를 고려하지 않기 때문에 참조하는 앵커노드의 수가 부족하거나 앵커노드로부터의 거리정보가 부정확한 경우에는 실제위치와 예측위치 간 위치오차 뿐만 아니라 노드 간 상대적인 위치오차가 크다. 본 논문에서는 일반노드가 노드 간 거리정보 없이 앵커노드와 한 홉 거리의 이웃노드의 정보만을 참조하여 모든 이웃 노드와의 거리가 균등하도록 위치를 계산하는 알고리즘을 제안한다. 노드가 모든 이웃노드와 균등한 거리에 위치함으로써 노드 간 상대적 위치오차와 네트워크 전체의 평균적인 위치오차를 감소시킨다. 다양한 환경에서의 모의실험을 통해서 제안하는 알고리즘의 성능을 평가하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제11권2호
• /
• pp.559-569
• /
• 2010

본 논문에서는 RFID 시스템을 기반으로 거리 비종속(range-free) 방식의 위치추정기법을 제안한다. 이 기법에서는 위치가 알려져 있는 참조태그를 먼저 인식한 후, 함께 인식되는 대상태그들이 어떤 참조태그 주변에 존재하는지를 파악할 수 있도록 하는데, 이때 대상태그의 위치를 참조태그와의 관계(근접여부)로 표현할 수 있게 하여 위치를 추정한다. 이를 위해 RFID 시스템에서 인식 빈도에 따라 거리를 추정할 수 있도록 에이징 카운터(Aging Counter)를 이용한다. 제안하는 위치추정기법의 유효성을 증명하기위해 본 논문에서 개발한 기법을 도서관에서 사용할 수 있는 도서위치추정 시스템과 연계하여 설명하도록 한다.