[학위논문]수신신호세기의 편차 보정법을 이용한 무선센서노드 간의 거리 추정 A study on Ranging the distance between wireless sensor nodes using Received Signal Strength Indication of the Deviation Correction Method원문보기
최근 몇 년 동안 업계와 학계에서 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor networks : WSNs) 기술이 활발히 연구 되고 있다. 무선 센서 네트워크에서 센서 노드는 제한된 전력과 무선 통신, 그리고 센싱 능력을 가지는 여러 개의 작은 디바이스들로 구성된다. 이러한 센서 노드는 주위 환경에 대한 온도, 습도, 조도, 중력, 자기 등의 데이터를 실시간으로 감지하고, 관리할 수 있게 해주며 ...
최근 몇 년 동안 업계와 학계에서 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor networks : WSNs) 기술이 활발히 연구 되고 있다. 무선 센서 네트워크에서 센서 노드는 제한된 전력과 무선 통신, 그리고 센싱 능력을 가지는 여러 개의 작은 디바이스들로 구성된다. 이러한 센서 노드는 주위 환경에 대한 온도, 습도, 조도, 중력, 자기 등의 데이터를 실시간으로 감지하고, 관리할 수 있게 해주며 U-헬스케어, 군사, 홈 네트워크, 환경감시(공기, 물, 토양), 공장관리, 재난 감시 등의 다양한 응용에 적용될 수 있다. 본 논문에서는 Zigbee기반 무선센서네트워크 근거리 시스템에서 추가적인 하드웨어 없이 RF신호세기 만으로 거리추정 하기 위해, 수신신호세기(Received signal strength indication: RSSI)값의 편차를 보정하여 거리 추정의 정확도를 향상시키고, 오차를 줄일 수 있는 방법을 제안한다. 일반적으로 RSSI는 실외에서 LOS(Line-Of-Sight)가 보장된 자유공간환경에서 이상적인 형태로 거리에 비례하여 감소하는 형태에 근접한 그래프를 보여준다. 이 자유 공간은 지면에 의한 반사파와 장애물, 환경에 의한 전파 방해를 전혀 받지 않는 다는 전재를 두고 있다. 그러나 실제 수신된 RSSI 값을 계산식에 대입했을 경우 실제 거리보다 오차 범위가 크고 정확성이 떨어지는 단점이 있다. 이러한 반사파와 장애물, 환경에 의한 전파 방해를 고려하여 수신된 RSSI 값을 보정하여 거리 오차의 범위를 줄이고 이상적인 형태에 비례하여 감소하는 형태에 근접한 그래프를 보이는 것을 목표로 한다. 평균값 방식과 제안한 편차 보정법을 이용하여 보정된 RSSI값을 비교하여 오차가 최소화되었음을 확인 하였다. 제안한 편차 보정법의 RSSI 값을 사용하여 거리 추정을 하였을 경우 평균값 방식의 평균 오차보다 오차 범위가 47.06% 줄었음을 제안된 RSSI의 보정 값을 통해 확인하였다.
최근 몇 년 동안 업계와 학계에서 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor networks : WSNs) 기술이 활발히 연구 되고 있다. 무선 센서 네트워크에서 센서 노드는 제한된 전력과 무선 통신, 그리고 센싱 능력을 가지는 여러 개의 작은 디바이스들로 구성된다. 이러한 센서 노드는 주위 환경에 대한 온도, 습도, 조도, 중력, 자기 등의 데이터를 실시간으로 감지하고, 관리할 수 있게 해주며 U-헬스케어, 군사, 홈 네트워크, 환경감시(공기, 물, 토양), 공장관리, 재난 감시 등의 다양한 응용에 적용될 수 있다. 본 논문에서는 Zigbee기반 무선센서네트워크 근거리 시스템에서 추가적인 하드웨어 없이 RF신호세기 만으로 거리추정 하기 위해, 수신신호세기(Received signal strength indication: RSSI)값의 편차를 보정하여 거리 추정의 정확도를 향상시키고, 오차를 줄일 수 있는 방법을 제안한다. 일반적으로 RSSI는 실외에서 LOS(Line-Of-Sight)가 보장된 자유공간환경에서 이상적인 형태로 거리에 비례하여 감소하는 형태에 근접한 그래프를 보여준다. 이 자유 공간은 지면에 의한 반사파와 장애물, 환경에 의한 전파 방해를 전혀 받지 않는 다는 전재를 두고 있다. 그러나 실제 수신된 RSSI 값을 계산식에 대입했을 경우 실제 거리보다 오차 범위가 크고 정확성이 떨어지는 단점이 있다. 이러한 반사파와 장애물, 환경에 의한 전파 방해를 고려하여 수신된 RSSI 값을 보정하여 거리 오차의 범위를 줄이고 이상적인 형태에 비례하여 감소하는 형태에 근접한 그래프를 보이는 것을 목표로 한다. 평균값 방식과 제안한 편차 보정법을 이용하여 보정된 RSSI값을 비교하여 오차가 최소화되었음을 확인 하였다. 제안한 편차 보정법의 RSSI 값을 사용하여 거리 추정을 하였을 경우 평균값 방식의 평균 오차보다 오차 범위가 47.06% 줄었음을 제안된 RSSI의 보정 값을 통해 확인하였다.
Wireless Sensor Network technology is briskly being studied from industry and academia in recent years. Sensor nodes in Wireless Sensor Networks consist of several small devices with restricted energy, wireless communications and sensing capability. These sensor nodes can be instantly detected and m...
Wireless Sensor Network technology is briskly being studied from industry and academia in recent years. Sensor nodes in Wireless Sensor Networks consist of several small devices with restricted energy, wireless communications and sensing capability. These sensor nodes can be instantly detected and managed on data such as temperature, humidity, illuminance, gravity, magnetism of the surrounding environment and applied to various applications such as U-health Care, Military, Home Network, Monitoring Environment(air, water, soil), Industry and Disaster etc. In this paper, in the short distance system of Zigbee-Based Wireless Sensor Network, in order to estimate the distance using only the RF signal power without additional hardware, I suggest the ways to improve the accuracy of measuring distance and reduce errors by revising the deviation of the value of the received signal strength indication. In general, in a free space environment that LOS(Line-Of-Sight) is guaranteed outside, RSSI shows the graph which is close to the reduced form in proportion to the distance. It's based upon the premise that this free space is not disturbed by the reflected wave by ground, obstacles, and jamming by environment. However there is a demerit. If the actual received RSSI value is substituted to a formula, the result is that the margin of error is larger than the actual distance as well as it is lack of accuracy. Therefore the purpose of this study is to reduce the margin of error by revising the received RSSI value in view of the reflected wave, obstacles, and jamming by environment and show the graph which is close to the reduced form in proportion to the ideal form. Compared to the revised RSSI value, this study is convinced that errors are reduced by using the average equation and deviation correction method suggested in this paper. In addition, in the case of estimation the distance by using the RSSI value of deviation correction method suggested in this thesis, it is convinced that the margin of error was 47.06% down more than average error of the average value equation through the adjusted value of RSSI suggested in this study.
Wireless Sensor Network technology is briskly being studied from industry and academia in recent years. Sensor nodes in Wireless Sensor Networks consist of several small devices with restricted energy, wireless communications and sensing capability. These sensor nodes can be instantly detected and managed on data such as temperature, humidity, illuminance, gravity, magnetism of the surrounding environment and applied to various applications such as U-health Care, Military, Home Network, Monitoring Environment(air, water, soil), Industry and Disaster etc. In this paper, in the short distance system of Zigbee-Based Wireless Sensor Network, in order to estimate the distance using only the RF signal power without additional hardware, I suggest the ways to improve the accuracy of measuring distance and reduce errors by revising the deviation of the value of the received signal strength indication. In general, in a free space environment that LOS(Line-Of-Sight) is guaranteed outside, RSSI shows the graph which is close to the reduced form in proportion to the distance. It's based upon the premise that this free space is not disturbed by the reflected wave by ground, obstacles, and jamming by environment. However there is a demerit. If the actual received RSSI value is substituted to a formula, the result is that the margin of error is larger than the actual distance as well as it is lack of accuracy. Therefore the purpose of this study is to reduce the margin of error by revising the received RSSI value in view of the reflected wave, obstacles, and jamming by environment and show the graph which is close to the reduced form in proportion to the ideal form. Compared to the revised RSSI value, this study is convinced that errors are reduced by using the average equation and deviation correction method suggested in this paper. In addition, in the case of estimation the distance by using the RSSI value of deviation correction method suggested in this thesis, it is convinced that the margin of error was 47.06% down more than average error of the average value equation through the adjusted value of RSSI suggested in this study.
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