Two-Phase Localization Algorithm in Wireless Sensor Networks

무선 센서 네트워크에서의 2단계 위치 추정 알고리즘

Sensor localization is one of the fundamental problems in wireless sensor networks. Previous localization algorithms can be classified into two categories, the GGB (Global Geometry-Based) approaches and the LGB (Local Geometry-Based). In the GGB approaches, there are a fixed set of reference nodes of which the coordinates are pre-determined. Other nodes determine their positions based on the distances from the fixed reference nodes. In the LGB approaches, meanwhile, the reference node set is not fixed, but grows up dynamically. Most GGB algorithms assume that the nodes are deployed in a convex shape area. They fail if either nodes are in a concave shape area or there are obstacles that block the communications between nodes. Meanwhile, the LGB approach is vulnerable to the errors in the distance estimations. In this paper, we propose new localization algorithms to cope with those two limits. The key technique employed in our algorithms is to determine, in a fully distributed fashion, if a node is in the line-of-sight from another. Based on the technique, we present two localization algorithms, one for anchor-based, another for anchor-free localization, and compare them with the previous algorithms.

본 논문은 무선 센서 네트워크(wireless sensor network)에서 노드들의 위치 추정 문제를 다룬다. 위치 추정을 위한 기존의 기법들은 인접한 노드들 간의 거리를 이용하여 자신의 위치를 추정하는 LGB 기법과 멀리 떨어진 노드들 간의 거리를 추정하여 위치 추정에 이용하는 GGB 기법으로 분류할 수 있다. 그러나 LGB 기법의 경우 상대적으로 정확도가 낮은 거리 측정 기법 하에서는 적합하지 않은 면이 있고, 반면 GGB 기법의 경우 장애물이 있거나 혹은 노드들이 분포한 영역이 사각형이나 원형과 같은 정형이 아닌 경우에는 적용하기 어려운 면이 있다. 본 논문에서는 두 가지 기법을 절충하여 부정확한 거리 측정 기법 하에서 장애물이 있거나 비정형의 영역 내에 분포한 노드들에 대해서도 위치 추정을 가능하게 하는 새로운 위치 추정 알고리즘을 제안하고, 그 성능을 모의실험을 통해서 비교 분석한다.