KR101683784B1 - 무인항공기를 이용한 영상데이터를 기반으로 하는 영상지도 처리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무인항공기를 이용한 영상데이터를 기반으로 하는 영상지도 처리시스템에 관한 것으로, 기준점 착지봉과 4개의 승강구동모터와 승강구동용 원통축과 승강구동용 스크루를 구비하여 GPS 안테나의 중심을 통과하며 GPS 안테나에 직각을 이루는 직각선과 토탈 스테이션이 설치되는 기준점 또는 측정점을 통과하는 연직선을 정확하게 일치시킬 수 있도록 함으로써 측정점에 대한 각도와 거리를 정확하게 측위할 수 있으며, 원터치식으로 수평을 조절할 수 있도록 하여 작업을 보다 간편하게 수행할 수 있고, 작업자가 운반하여야 하는 토탈 스테이션의 중량을 최소화하여 작업자에 대한 부담을 덜어줄 수 있으며, 복수개의 태양전지 모듈을 접이식으로 설치하여 충분한 전기를 얻을 수 있도록 한 것이다.

Description

무인항공기를 이용한 영상데이터를 기반으로 하는 영상지도 처리시스템{Image map processing system based on image data by unmanned aerial vehicle}

본 발명은 영상처리시스템 분야 기술 중에서, 무인항공기를 이용한 영상데이터를 기반으로 하는 영상지도 처리시스템에 관한 것으로, GPS 안테나의 중심을 통과하며 GPS 안테나에 직각을 이루는 직각선과 토탈 스테이션이 설치되는 기준점 또는 측정점을 통과하는 연직선을 정확하게 일치시킬 수 있도록 함으로써 측정점에 대한 각도와 거리를 정확하게 측위할 수 있도록 함과 아울러 원터치식으로 수평을 조절할 수 있도록 하여 작업을 보다 간편하게 수행할 수 있도록 하고, 작업자가 운반하여야 하는 토탈 스테이션의 중량을 최소화하여 작업자에 대한 부담을 덜어줄 수 있으며, 충분한 전기를 얻을 수 있도록 한 무인항공기를 이용한 영상데이터를 기반으로 하는 영상지도 처리시스템에 관한 것이다.

일반적으로 수치지도는 항공촬영이미지를 기초로 도화 작업을 수행한 후 도화 작업으로 완성된 도화이미지에 GPS(Global Positioning System) 정보를 합성하여 이루어진다.

항공촬영이미지는 항공기에서 촬영된 지상의 평면 이미지이므로 이를 기초로 완성되는 수치지도가 2차원 이미지일 수밖에 없다.

따라서 항공사진을 이용한 수치지도 제작은 항공사진 촬영, 촬영된 항공 사진의 합성을 통한 1차 도화용 사진 이미지 제작을 진행하고 평면 기준점 측량 및 표석 매설 측량을 통해 1차 도화용 사진 이미지에서 판독이 분명한 지상 물체와 연결할 지상 기준점들을 기준으로 주변 지형지물의 좌표를 수치 정보화하여 제작된다.

이러한 수치지도는 지상 기준점들과 주변의 지형지물의 좌표를 이용하여 3차원 이미지로 제작되어야 하므로 수평 길이와 높이 정보가 필요하다.

특히, 높이 정보는 항공촬영 및 GPS 정보로부터 구체적이고 신뢰할 수 있는 데이터를 얻는데 한계가 있었다.

따라서 현장에서는 GPS 측정 및 제1 지점과 제2 지점 간의 거리 측정 등의 데이터 수집을 토탈 스테이션(Total Station)이라는 촬영 장비를 이용하게 된다.

토탈 스테이션은 전자식 세오돌라이트(Electronic Theodolite)와 광파측거기(Electro-Optical Instruments)가 하나의 기기로 통합되어 있는 것으로, 토탈스테이션(Total Station)의 구조를 크게 4가지로 구분하는데, 망원경의 상하 이동으로 생기는 연직각을 측정하는 연직각 검출부와 본체의 좌우 회전으로 생기는 수평각을 측정하는 수평각 검출부, 본체의 중심부에서 프리즘까지의 거리를 측정하는 거리측정부, 본체의 수평을 측정하고 보정하는 틸팅 센서로 되어 있으며, 측정한 자료를 단시간 내에 처리하고 결과를 출력하는 전자식 측거 측각기이다.

종래의 토탈 스테이션의 하부에는 일정한 면적을 갖는 평면에서 안정되게 입설될 수 있는 트라이포트 구조로 되어 있다.

종래의 토탈 스테이션은 평면 지점에서 측정이 가능하고 비탈면, 경사면 및 계곡 등의 비교적 험준한 지형의 지점에서 이용이 불가능하였다.

토탈 스테이션이 평면 지점이 아닌 장소에서 거리, 높이 정보를 측정하는 경우, 영상 이미지 합성의 기준이 되는 기준점의 좌표를 잘못 설정할 수 있고 해당 잘못된 기준점을 기준으로 수치 정보화된 지형지물 전체의 좌표에 오류가 발생되는 문제점이 있다.

따라서 토탈 스테이션은 거리, 높이 관측의 정확도를 위해서 평면 지점이 아닌 곳에서도 수평을 유지해야 할 필요성이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래 기술은 현장의 실제 지형구조물에서 제1 지점과 제2 지점에 각각 위치 측정기를 설치하여 지형구조물이 이미지를 확인하고 GPS에서 위치 측정기의 좌표값과 위치정보를 별도로 수집하여 영상 도화기로 전송하며 영상 도화기에서 지형구조물의 이미지, 별도로 측정된 좌표값 및 위치정보를 서로 결합시켜서 수치지도 데이터베이스부에 저장되어 있던 기존 도화이미지를 갱신하는 것이다.

그러나 종래 기술은 위치 측정기와 GPS와 결합되어 작업이 진행되므로 각종 지형구조물에 의한 가림이 없는 광야 또는 한적한 도외지 전용으로 제작되었다.

따라서 종래 기술은 각각의 위치 측정기를 각각 다른 지점의 지형에 이동시켜 설치해야 하는 어려움이 있으며, 위치 측정기 사이에 지형구조물에 의해 가려지거나 마천루와 같은 고층건물이 집중되어 GPS 위성과의 통신이 곤란하고 수많은 방해 전파가 범람하며 각종 센서의 오작동 발생이 빈번한 도심지의 지형구조물에 대한 높이, 위치 측정이 불가능했다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 선행기술로서 대한민국 등록특허 제10-1259921호(2013.04.25. 등록) "위치정보 및 촬영이미지 합성을 기반으로 한 수치지도 제작용 영상도화 처리시스템"(이하, '선행기술'이라 함)이 알려져 있다.

상기 선행기술과 같은 시스템에서는 최초 기준점에 토탈 스테이션을 설치하고, 제1 측정점에 대한 각도와 거리를 측위하고, 다시 제1 측정점에 토탈 스테이션을 설치하고 제2 측정점에 대한 각도와 거리를 측위하는 방식으로 각 측정점에 대한 각도와 거리를 측위하게 되는데, 정확한 각도와 거리를 측위하기 위해서는 토탈 스테이션을 최초 기준점 또는 각 측정점에 대하여 정확하게 설치할 필요가 있다.

이를 위해서는 GPS 안테나의 중심을 통과하며 GPS 안테나에 직각을 이루는 직각선과 토탈 스테이션이 설치되는 기준점 또는 측정점을 통과하는 연직선을 정확하게 일치시켜야 한다.

그러나 상기 선행기술은 4개씩의 연결봉과 렌치, 각형바 및 지지볼트를 포함하는 각각의 길이를 4개의 회전손잡이에 의하여 조절하여 대략적인 수평을 조절한 다음, 기울기 센서와 X축 구동장치 및 Y축 구동장치를 포함하는 수평조절장치에 의하여 수평을 조절하는 것인바, 수평을 조절한다고 하더라도 GPS 안테나의 중심을 통과하며 GPS 안테나에 직각을 이루는 직각선과 토탈 스테이션이 설치되는 기준점 또는 측정점을 통과하는 연직선을 정확하게 일치시키기 어렵게 되어 측정점에 대한 각도 및 거리의 측위가 정확하게 이루어지지 않게 되는 문제점이 있다.

또한 대략적인 수평을 조절하기 위하여 4개의 회전손잡이를 일일이 돌려야 하므로 그 작업이 번거롭고 많은 시간이 소요되는 문제점이 있으며, 수평을 유지하기 위하여 별도의 X축 구동장치와 Y축 구동장치를 설치하여야 하므로 장치가 복잡하고 작업자가 운반하여야 하는 토탈 스테이션 전체의 중량이 증가하게 되어 작업자에게 무담을 주게 되는 문제점이 있다.

또한 염료감응 태양전지 모듈에서 태양광을 이용하여 발전된 전기를 배터리에 충전하여 전원을 제공하도록 구성되어 있으나, 염료감응 태양전지 모듈이 토탈 스테이션의 좌우 양측에 경사지게 고정 설치되어 있기 때문에 충분한 전기를 얻을 수 없게 되는 문제점이 있다.

따라서 GPS 안테나의 중심을 통과하며 GPS 안테나에 직각을 이루는 직각선과 토탈 스테이션이 설치되는 기준점 또는 측정점을 통과하는 연직선을 정확하게 일치시킬 수 있도록 함으로써 측정점에 대한 각도와 거리를 정확하게 측위할 수 있도록 함과 아울러 원터치식으로 수평을 조절할 수 있도록 하여 작업을 보다 간편하게 수행할 수 있도록 하고, 작업자가 운반하여야 하는 토탈 스테이션의 중량을 최소화하여 작업자에 대한 부담을 덜어줄 수 있으며, 충분한 전기를 얻을 수 있도록 하는 기술의 개발이 요구되고 있다.

대한민국 등록특허 제10-0965849호(2010.06.16. 등록) "다원화된 촬영이미지 정보의 추출 및 합성을 통한 3차원 수치지도의 위치별 영상도화 합성시스템" 대한민국 등록특허 제10-1259921호(2013.04.25. 등록) "위치정보 및 촬영이미지 합성을 기반으로 한 수치지도 제작용 영상도화 처리시스템"

따라서 본 발명의 목적은 GPS 안테나의 중심을 통과하며 GPS 안테나에 직각을 이루는 직각선과 토탈 스테이션이 설치되는 기준점 또는 측정점을 통과하는 연직선을 정확하게 일치시킬 수 있도록 함으로써 측정점에 대한 각도와 거리를 정확하게 측위할 수 있도록 함과 아울러 원터치식으로 수평을 조절할 수 있도록 하여 작업을 보다 간편하게 수행할 수 있도록 하고, 작업자가 운반하여야 하는 토탈 스테이션의 중량을 최소화하여 작업자에 대한 부담을 덜어줄 수 있으며, 충분한 전기를 얻을 수 있도록 한 무인항공기를 이용한 영상데이터를 기반으로 하는 영상지도 처리시스템을 제공하려는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은 인공위성으로부터 위치값을 수신받아 연산하여 GPS 보정값을 출력하고, 출력된 GPS 보정값을 무선 송출하는 기지국; 상기 기지국으로부터 GPS 보정값과 인공위성으로부터 수신받은 GPS 정보를 연산하여 측정점의 좌표를 연산 처리하고, 측정점의 각도와 거리를 측위하여 유무선 송출하는 토탈 스테이션; 및 상기 토탈 스테이션으로부터 측위된 측정점의 각도와 거리 및 측정점의 좌표를 포함한 도화 정보를 수신받아 무인항공기에서 전송받은 항공촬영 이미지를 기초로 도화 작업을 수행한 후, 도화 작업으로 완성된 도화이미지에 GPS 정보를 합성하여 수치지도 이미지를 형성하며 기저장된 수치지도 이미지를 업데이트하는 영상처리센터;를 포함하며, 상기 기지국은 GPS 안테나를 구비하여 인공위성으로부터 위치값을 수신하는 GPS 수신부와, 상기 GPS 수신부로부터 전달받은 현재의 위치값과 저장된 절대값을 상호 연산하여 GPS 보정값을 출력하는 기지국 제어부와, DGPS 안테나를 구비하여 상기 기지국 제어부로부터 GPS 보정값을 전달받아 상기 토탈 스테이션으로 무선 송출하는 DGPS 송신부와, 무인항공기의 카메라에서 촬영되어 전송되는 항공촬영 이미지를 수신하는 이미지 수신부와, 상기 이미지 수신부에 수신된 항공촬영 이미지를 저장하는 이미지 저장부와, 상기 이미지 저장부에 저장된 항공촬영 이미지를 영상 처리 센터로 전송하는 이미지 송신부를 포함하고, 상기 토탈 스테이션은 측정부 프레임와 상기 측정부 프레임의 상하단에 수평으로 설치되는 상부 프레임 받침대와 하부 프레임 받침대 사이에 설치되는 토탈 스테이션 본체를 포함하며, 상기 토탈 스테이션 본체는 일측에 렌즈부를 구비하며 측정부 프레임에 설치되어 측점점의 각도와 거리를 측정하는 측정부와, 상기 측정부의 상부에 위치하는 DGPS 안테나를 구비하여 상기 기지국의 DGPS 송신부로부터 GPS 보정값을 수신하는 DGPS 수신부와, 상기 측정부의 상부에 위치하는 GPS 안테나를 구비하여 인공위성으로부터 현재 위치값을 수신하는 GPS 수신부와, 상기 측정부 프레임의 전면에 구비되어 위치값, 보정값, 영상 이미지, 측정점의 각도 및 거리를 출력하며 특정 지점의 측정점을 실측하기 위한 제어 정보, 환경 설정 정보를 입력하는 사용자 인터페이스부와, 상기 DGPS 수신부로부터 수신한 GPS 보정값을 이용하여 GPS 안테나의 위치를 연산하고 측정부로부터 측정된 측정점의 각도와 거리를 입력받아 연산 처리하는 토탈스테이션 제어부와, 상기 측정부에서 측정된 측점점에 대한 측위 정보를 상기 영상 처리 센터로 전송하는 데이터 송신부와, 상기 상부 프레임 받침대의 좌우 양단에 내측단이 상하 회동 가능하게 연결되는 내측 모듈과, 상기 내측 모듈의 외측단에 내측단이 상하 회동 가능하게 연결되는 외측 모듈과, 상기 상부 프레임 받침대의 좌우 양단 하면에 설치되어 상기 내측 모듈을 수평상태로 지지하는 내측스토퍼와, 상기 내측 모듈의 외측단 하면에 설치되어 상기 외측 모듈을 수평상태로 지지하는 외측스토퍼를 구비한 염료감응 태양전지 모듈을 포함하며, 상기 토탈 스테이션의 수평 및 기준점 조절을 위한 수평 및 기준점 조절용 지지장치를 더 포함하고, 상기 수평 및 기준점 조절용 지지장치는 상기 하부 프레임 받침대의 하면에 상단이 고정되어 상기 GPS 안테나의 중심점을 통과하며 GPS 안테나에 직각을 이루는 직각선 상에 위치하는 기준점 착지봉과, 상기 하부 프레임 받침대의 네 귀퉁이에 설치되는 4개의 승강구동모터와, 상기 기준점 착지봉과 평행을 이루며 상기 승강구동모터에 의하여 회전되고 내주면에 암나사부가 형성되는 4개의 승강구동용 원통축과, 상기 승강구동용 원통축의 암나사부에 맞물리는 수나사부가 외주면에 형성된 4개의 승강구동용 스크루와, 상기 승강구동용 스크루의 하단에 구비된 착지판과, 상기 착지판에 구비되어 착지압력을 감지하는 압력감지센서와, 상기 하부 프레임 받침대의 상면에 구비된 수평감지센서와, 리셋모드와 수평조절모드를 입력하는 입력부 및, 상기 입력부에 리셋모드가 입력되면 상기 승강구동모터를 제어하여 승강구동용 원통축의 암나사부와 승강구동용 스크루의 수나사부의 나사작용으로 승강구동용 스크루가 상승하도록 하고, 상기 기준점 착지봉의 착지부가 기준점에 착지된 상태에서 상기 입력부에 수평 및 기준점 조절모드가 입력되면, 상기 승강구동용 스크루 하단의 착지판이 상기 기준점 착지봉의 하단보다 높은 상태에서 기준점 착지봉의 하단을 기준점에 착지시킨 상태에서 상기 압력감지센서의 감지압력이 '0'인 경우 상기 승강구동모터를 제어하여 상기 승강구동용 원통축의 암나사부와 승강구동용 스크루의 수나사부의 나사작용으로 승강구동용 스크루가 하강하도록 하고, 승강구동용 스크루가 하강하여 착지판이 착지함에 따라 압력감지센서의 감지압력이 '0'보다 크게 될 경우 상기 승강구동모터를 정지시키며, 상기 승강구동모터가 정지한 후 상기 수평감지센서의 수평 감지 신호에 따라 승강구동모터를 제어하여 상기 승강구동용 원통축의 암나사부와 승강구동용 스크루의 암나사부의 나사작용으로 승강구동용 스크루가 하강 또는 상승하도록 하여 상기 측정부와 GPS 안테나가 수평을 유지하게 함과 아울러 상기 GPS 안테나의 중심점을 통과하는 연직선과 상기 기준점을 통과하는 연직선이 일치하도록 하는 수평 및 기준점 조절 제어부를 포함하여 구성되며, 상기 영상 처리 센터는 상기 무인항공기의 카메라에서 촬영되고 전송되어 상기 기지국의 이미지 저장부에 저장되고 이미지 송신부에서 전송된 항공촬영 이미지와, 상기 토탈 스테이션으로부터의 측정점의 각도나 거리 측정, 측정점의 위치 좌표를 포함한 도화 정보를 수신하는 데이터 수신부와, 상기 데이터 수신부에서 수신된 항공촬영 이미지를 저장하는 이미지 데이터베이스와, 항공촬영 이미지를 기초로 도화 작업을 수행한 후 도화 작업에 의하여 완성된 도화이미지에 GPS 정보를 합성한 수치지도가 기저장되는 수치지도 저장부와, 항공촬영 이미지를 기초로 토탈 스테이션으로부터 수신된 도화 정보에 따라 각 지점의 고도를 3차원으로 도화하는 도화 정보 처리부와, 3차원으로 도화된 도화 이미지에 GPS 좌표를 합성하여 수치지도 이미지를 생성하는 GPS 합성부와, 영상 이미지 또는 도화 이미지에 위치 좌표를 합성하는 것으로, 영상 이미지 또는 도화 이미지에 표시된 기준점을 기준으로 좌표를 합성하는 좌표 합성 모듈과, 영상 이미지를 기초로 도화 작업을 진행하여 수치지도의 배경이 되는 도화 이미지를 생성하는 영상 도화 모듈과, GIS 시스템에 기록된 각종 정보를 도화 이미지의 해당 지점에 링크시켜서 사용자가 해당 지점을 선택하는 경우 링크된 관련 정보가 출력되는 정보 링크 모듈을 구비한 영상 처리 제어부 및, 영상 처리 제어부로부터 수신한 도화 이미지를 지면 또는 디스플레이 상에 출력하는 도화 이미지 출력부를 포함하며, 상기 영상 처리 제어부는 GPS 합성부에서 완성된 수치지도 이미지에 따라 수치지도 저장부의 수치지도를 업데이트하고, 상기 영상처리 제어부는 이미지 데이터베이스로부터 항공 촬영 이미지를 입력받고, 데이터 수신부로부터 측정점의 각도, 거리 측정 및 위치 좌표를 입력받아 이를 연결 및 합성을 통해 도화 이미지를 생성함과 아울러 상기 영상처리 제어부는 복수의 토탈 스테이션으로부터 잔여 충전량을 수신하여 각각의 토탈 스테이션의 충전 여부를 파악함을 특징으로 하는 무인항공기를 이용한 영상데이터를 기반으로 하는 영상지도 처리시스템을 제공한다.

본 발명의 무인항공기를 이용한 영상데이터를 기반으로 하는 영상지도 처리시스템에 의하면, 기준점 착지봉과 4개의 승강구동모터와 승강구동용 원통축과 승강구동용 스크루를 구비하여 GPS 안테나의 중심을 통과하며 GPS 안테나에 직각을 이루는 직각선과 토탈 스테이션이 설치되는 기준점 또는 측정점을 통과하는 연직선을 정확하게 일치시킬 수 있도록 함으로써 측정점에 대한 각도와 거리를 정확하게 측위할 수 있으며, 원터치식으로 수평을 조절할 수 있도록 하여 작업을 보다 간편하게 수행할 수 있고, 작업자가 운반하여야 하는 토탈 스테이션의 중량을 최소화하여 작업자에 대한 부담을 덜어줄 수 있으며, 복수개의 태양전지 모듈을 접이식으로 설치하여 충분한 전기를 얻을 수 있게 된다.

도 1 내지 도 10은 본 발명에 의한 무인항공기를 이용한 영상데이터를 기반으로 하는 영상지도 처리시스템의 바람직한 실시예를 보인 것으로,
도 1은 본 실시예에 따른 무인항공기를 이용한 영상데이터를 기반으로 하는 영상지도 처리시스템의 구성을 보인 기능블록도,
도 2는 본 실시예에 따른 충전 장치의 기능블록도,
도 3은 본 실시예에 따른 토탈 스테이션의 염료감응 태양전지 모듈을 접은 상태를 보인 사시도,
도 4는 본 실시예에 따른 토탈 스테이션의 염료감응 태양전지 모듈을 펼친 상태를 보인 정면도,
도 5는 본 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈의 분해 사시도,
도 6은 본 실시예에 따른 수평 및 기준점 조절용 지지장치의 분해 사시도,
도 7은 본 실시예에 따른 수평 및 기준점 조절용 지지장치의 리셋상태를 보인 사시도,
도 8은 본 실시예에 따른 기준점 착지봉을 기준점에 착지한 상태를 보인 정면도,
도 9는 본 실시예에 따른 착지판이 지면에 착지된 상태를 보인 정면도,
도 10은 본 실시예에 따른 수평 및 기준점 조절용 지지장치에 의하여 수평 및 기준점이 조절된 상태를 보인 정면도이다.

이하, 본 발명에 의한 무인항공기를 이용한 영상데이터를 기반으로 하는 영상지도 처리시스템을 첨부도면에 예시한 바람직한 실시예에 따라서 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 10은 본 발명에 의한 무인항공기를 이용한 영상데이터를 기반으로 하는 영상지도 처리시스템의 바람직한 실시예를 보인 것이다.

본 실시예에 따른 무인항공기를 이용한 영상데이터를 기반으로 하는 영상지도 처리시스템은, 기지국(100), 토탈 스테이션(200) 및 영상 처리 센터(300)를 포함한다.

상기 기지국(100)은 인공위성(10)으로부터 위치값을 수신하여 상호 연산하여 GPS 보정값을 출력하고, 출력된 GPS 보정값을 무선 송출한다.

상기 토탈 스테이션(200)은 기지국(100)으로부터 GPS 보정값과 인공위성으로부터 수신한 GPS를 연산하여 측정점의 좌표를 연산 처리하고, 측정점의 각도와 거리를 측위하여 유무선 송출한다.

상기 영상 처리 센터(300)는 토탈 스테이션(200)으로부터 측위된 측정점의 각도와 거리 및 측정점의 좌표를 수신하여 항공 촬영 이미지와 연결 및 합성을 통해 도화 이미지를 생성하여 지면 또는 디스플레이 상에 출력한다.

상기 기지국(100)은 GPS 안테나(110)를 구비하여 인공위성(10)으로부터 위치값을 수신하는 GPS 수신부(120)와, GPS 수신부(120)로부터 전달받은 현재의 위치값과 저장된 절대값을 상호 연산하여 GPS 보정값을 출력하는 기지국 제어부(180)와, DGPS(Differential GPS) 안테나(130)를 구비하여 상기 기지국 제어부(180)로부터 GPS 보정값을 전달받아 무선 송출하는 DGPS 송신부(140)를 포함한다.

상기 기지국(100)은 기지국 제어부(180)를 통해 연산된 GPS 보정값(위치값)을 DGPS 송신부(140)로 전송하고, DGPS 송신부(140)와 연결된 DGPS 안테나(130)를 통해 토탈 스테이션(200)으로 무선 송출한다.

상기 기지국(100)은 무인항공기(20)에 탑재된 카메라에서 촬영되어 전송되는 항공촬영 이미지를 수신하는 이미지 수신부(150)와, 상기 이미지 수신부(150)에 수신된 항공촬영 이미지를 저장하는 이미지 저장부(160) 및, 상기 이미지 저장부(160)에 저장된 항공촬영 이미지를 송신하는 이미지 송신부(170)를 포함한다.

상기 기지국 제어부(180)는 이미지 저장부(160)에 저장된 항공촬영 이미지를 이미지 송신부(170)를 통해 영상 처리 센터(300)로 전송한다. 이미지 송신부(170)의 항공촬영 이미지 송신은 무선 또는 유선 통신 방식으로 이루어질 수 있다.

상기 토탈 스테이션(200)은 GPS 안테나(210), GPS 수신부(212), DGPS 안테나(220), DGPS 수신부(222), 토탈스테이션 제어부(230), 측정부(240), 데이터 송신부(250), 염료감응 태양전지 모듈(260) 및 충전 장치(270)를 포함한다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 토탈 스테이션(200)은 측정부 프레임(245)과, 상기 측정부 프레임(245)을 상부와 하부에서 받치는 상부 프레임 받침대(214) 및 하부 프레임 받침대(224)와, 상기 상부 프레임 받침대(214)와 하부 프레임 받침대(224) 사이에 배치되는 토탈 스테이션 본체(242)를 포함한다.

상기 토탈 스테이션 본체(242)는 일측에 렌즈부(244)를 구비하며 측정부 프레임(245)에 설치되어 측정점의 각도와 거리를 측정하는 측정부(240)와, 상기 측정부(240)의 상부에 위치하여 DGPS 안테나(220)를 구비하고, 상기 기지국(100)의 DGPS 송신부(140)로부터 GPS 보정값을 수신하는 DGPS 수신부(222)와, 상기 측정부(240)의 상부에 위치하여 GPS 안테나(210)를 구비하고 인공위성(10)으로부터 현재 위치값을 수신하는 GPS 수신부(212)와, 상기 측정부 프레임(245)의 전면에 구비되어 위치값, 보정값, 영상 이미지, 측정점의 각도 및 거리를 출력하며 특정 지점의 측정점을 실측하기 위한 제어 정보, 환경 설정 정보를 입력하는 사용자 인터페이스부(246)와, 상기 DGPS 수신부(222)로부터 수신한 GPS 보정값을 이용하여 GPS 안테나(210)의 위치를 연산하고 측정부(240)로부터 측정된 측정점의 각도와 거리를 입력받아 연산 처리하는 토탈스테이션 제어부(230)와, 상기 측정부(240)에서 측정된 측점점에 대한 측위 정보를 상기 영상 처리 센터(300)로 전송하는 데이터 송신부(250)와, 상기 상부 프레임 받침대(214)의 일측 끝단부와 하부 프레임 받침대(224)의 일측 끝단부 사이에는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 한 쌍의 염료감응 태양전지 모듈(260)이 구비된다.

상기 측정부(240)는 레이저를 출력하는 레이저출력수단과, 레이서출력수단에서 출력되어 기준점에 반사되어 돌아오는 레이저를 수신하는 수신수단과, 레이저출력수단에서 출력된 레이저가 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 거리를 측정하는 거리측정수단을 포함하고, 레이저출력수단, 수신수단, 거리측정수단은 렌즈부(244)와 일체형 또는 별도로 구성할 수 있다.

상기 염료감응 태양전지 모듈(260)은 휴대 및 보관을 간편하게 할 수 있으면서도 태양광을 이용한 발전량을 높이기 위하여 접이식으로 구성하는 것이 바람직하다.

상기 염료감응 태양전지 모듈(260)은 상기 상부 프레임 받침대(214)의 좌우 양단에 내측단이 상하 회동 가능하게 연결되는 내측 모듈(261)과, 상기 내측 모듈(261)의 외측단에 내측단이 상하 회동 가능하게 연결되는 외측 모듈(262)과, 상기 상부 프레임 받침대(214)의 좌우 양단 하면에 설치되어 상기 내측 모듈(261)을 수평상태로 지지하는 내측스토퍼(265)와, 상기 내측 모듈(261)의 외측단 하면에 설치되어 상기 외측 모듈(262)을 수평상태로 지지하는외측스토퍼(266)를 포함한다(도 5 참조).

상기 내측 모듈(261)과 외측 모듈(262)는 각각 상층을 이루는 집광판과, 집광판의 하층을 이루는 도광판 및 최하층을 이루는 반사판으로 구성할 수 있다.

상기 상부 프레임 받침대(214)의 좌우 양단과 내측 모듈(261)의 내측단에는 힌지부(263a, 263b)를 형성하여 힌지핀(263c)에 의하여 상호 상하 회동 가능하게 연결하며, 상기 내측 모듈(261)의 외측단과 외측 모듈(262)의 내측단에는 힌지부(264a, 264b)를 형성하여 힌지핀(264c)에 의하여 상호 상하 회동 가능하게 연결할 수 있다.

상기 내측스토퍼(265)는 상기 상부 프레임 받침대(214)의 좌우 양단 하면에 고정되며 좌우방향으로 길게 형성된 안내장공(265b)을 가지는 한 쌍의 가이드편(265a)과, 상기 한 쌍의 가이드편(265a) 사이에서 좌우방향으로 슬라이드 가능하게 설치되는 스토퍼편(265c) 및, 상기 스토퍼편(265c)에 결합되어 상기 안내장공(265b)에 안내되는 안내핀(265d)을 포함하여 구성된다.

상기 외측스토퍼(266)는 상기 내측 모듈(261)의 외측단 하면에 고정되며 좌우방향으로 길게 형성된 안내장공(266b)을 가지는 한 쌍의 가이드편(266a)과, 상기 한 쌍의 가이드편(266a) 사이에서 좌우방향으로 슬라이드 가능하게 설치되는 스토퍼편(266c) 및, 사기 스토퍼편(266c)에 결합되어 상기 안내장공(266b)에 안내되는 안내핀(266d)을 포함하여 구성된다.

상기 염료감응 태양전지 모듈(260)는 토탈 스테이션(200)을 보관하거나 운반할 경우에는 내측 모듈(261)과 외측 모듈(262)을 접어서 상부 프레임 받침대(214)에 지지한 상태로 하고, 토탈 스테이션(200)을 기준점에 설치한 후 내측 모듈(261)과 외측 모듈(262)을 펼쳐서 태양광을 충분히 수광할 수 있도록 한다.

즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 내측 모듈(261)이 힌지부(263a, 263b) 및 힌지핀(263c)을 기준으로 상부 프레임 받침대(214)에 대하여 경사지게 접힘과 아울러 외측 모듈(262)이 힌지부(264a, 264b) 및 힌지핀(264c)을 기준으로 내측 모듈(261)에 대하여 경사지게 접히고 하단부가 상부 프레임 받침대(214)의 좌우 양단부에 지지되도록 함으로써 염료감응 태양전지 모듈(260)을 접은 상태로 유지할 수 있다.

이때, 상기 하부 프레임 받침대(224)의 외측단에는 걸림턱부(224a)를 형성함으로써 염료감응 태양전지 모듈(260)가 접힌 상태로 지지될 수 있도록 할 수 있다.

이와 같이 염료감응 태양전지 모듈(260)이 접힌 상태에서 내측 모듈(261)을 상부 프레임 받침대(214)에 대하여 수평으로 펼침과 아울러 외측 모듈(262)을 내측 모듈(261)에 대하여 수평으로 펼치고, 내측스토퍼(265)의 스토퍼편(265c)을 내측 모듈(261) 측으로 슬라이드시켜 스토퍼편(265c)이 내측 모듈(261)의 내측단 하면을 지지하도록 함과 아울러 외측스토퍼(266)의 스토퍼편(266c)을 외측 모듈(262) 측으로 슬라이드시켜 스토퍼편(266c)이 외측 모듈(262)의 내측단 하면을 지지하도록 함으로써 내측 모듈(261)과 외측 모듈(262)이 펼쳐진 상태로 유지되도록 할 수 있다(도 4 참조).

염료감응 태양전지 모듈(260)의 내측 모듈(261)과 외측 모듈(262)이 펼쳐진 상태에서 내측 모듈(261)을 상부 프레임 받침대(214)에 대하여 지지하고 있던 스토퍼편(265c)을 상부 프레임 받침대(214) 측으로 슬라이드시킴과 아울러 외측 모듈(262)을 내측 모듈(261)에 대하여 지지하고 있던 스토퍼편(266c)을 내측 모듈(261) 측으로 슬라이드시키면, 내측 모듈(261)과 외측 모듈(262)의 접을 수 있다.

여기서 안내핀(265d, 266d)을 일단부에서 돌출되게 함으로써 작업자가 안내핀(265d, 266d)의 돌출단부를 잡고 좌우로 이동시킴으로써 스토퍼편(265c, 266c)을 슬라이드시킬 수 있다.

상기 상부 프레임 받침대(214)의 상면에 손잡이부(248)가 형성되고, 상기 손잡이부(248) 상에 GPS 안테나(210)가 설치된다.

상기 충전 장치(270)는 상기 염료감응 태양전지 모듈(260)과 측정부 프레임(245) 사이에 배치되어 염료감응 태양전지 모듈(260)로부터 획득한 전기 에너지를 저장하며, 저장된 전기 에너지를 측정부(240)의 전력 공급원으로 제공한다.

상기 토탈스테이션 제어부(230)는 염료감응 태양전지 모듈(260)의 잔여 충전량을 데이터 송신부(250)를 통하여 영상 처리 센터(300)로 전송한다.

상기 토탈 스테이션(200)의 구성을 좀 더 상세하게 설명하면, 토탈 스테이션 본체(242)를 이루는 측정부 프레임(245)은 직육면체의 형태로 이루어져 중앙의 길이 방향으로 개방되고 개방된 상측면에 '역U'자형 손잡이부(248)가 형성된다. 상기 손잡이부(248)는 상부면에 GPS 안테나(210)가 착탈 가능하게 설치된다.

토탈 스테이션 본체(242)는 상기 하부 프레임 받침대(224)의 상면 중앙부에 장착되며, 상기 충전장치(270)가 탑재된다.

본 실시예에 따른 염료감응 태양전지 모듈(260)을 이용한 충전 장치(270)는 염료감응 태양전지 모듈(260)을 연결하는 연결부(272), 정전압 제어부(274), 충전부(276), 배터리(278) 및 충전 제어부(279)를 포함한다.

충전 장치(270)는 염료감응 태양전지 모듈(260)에 의해 생성된 전원을 배터리(278)에 충전하고, 충전된 배터리(278)가 측정부(240)에 전원을 공급하게 된다.

염료감응 태양전지 모듈(260)은 태양광 및 실내광을 이용하여 전력을 생성하고 공급하는 부분으로서, 적어도 하나 이상의 염료감응 태양전지(DSC; Dye-Sensitized Solar Cell)를 연결하여 구성되고, 태양광 또는 실내광을 이용하여 전원을 생성한다.

연결부(272)는 염료감응 태양전지 모듈(260)과 2차 전지 형상의 충전회로를 연결하는 부분으로서, 염료감응 태양전지 모듈(260) 및 충전회로 사이를 연결하는 전기 배선이다.

충전회로는 정전압 제어부(274) 및 충전부(276)를 포함하며, 염료감응 태양전지 모듈(260)로부터 생성된 전원을 정전압인 충전 전압으로 변환하고, 충전 전압의 충전을 제어한다.

정전압 제어부(274)는 염료감응 태양전지 모듈(260)로부터 출력되는 전원을 정전압 제어 방식으로 제어하며, 즉, 염료감응 태양전지 모듈(260)로부터 생성된 전원을 충전 전압으로 변환시킨다.

충전부(276)는 정전압 제어부(274)에서 변환된 충전 전압을 배터리(278)에 충전한다.

배터리(278)는 재충전 가능한 충전지로서, 충전회로로부터 제공되는 충전 전압에 의해 충전된다.

충전 제어부(279)는 배터리(278)의 충전량을 체크하여 토탈스테이션 제어부(230)로 주기적으로 전송한다.

상기 하부 프레임 받침대(224)의 하부에는 수평 및 기준점 조절용 지지장치(500)가 구비된다.

상기 수평 및 기준점 조절용 지지장치(500)는 상기 하부 프레임 받침대(224)의 하면에 상단이 고정되어 상기 GPS 안테나(210)의 중심점(P1)을 통과하며 GPS 안테나(210)에 직각을 이루는 직각선(LR) 상에 위치하는 기준점 착지봉(510)과, 상기 하부 프레임 받침대(224)의 네 귀퉁이에 설치되는 4개의 승강구동모터(520)와, 상기 기준점 착지봉(510)과 평행을 이루며 상기 승강구동모터(520)에 의하여 회전되고 내주면에 암나사부(531)가 형성되는 4개의 승강구동용 원통축(530)과, 상기 승강구동용 원통축(530)의 암나사부(531)에 맞물리는 수나사부(551)가 외주면에 형성된 4개의 승강구동용 스크루(540)와, 상기 승강구동용 스크루(540)의 하단에 구비된 착지판(550)과, 상기 착지판(550)에 구비되어 착지압력을 감지하는 압력감지센서(560)와, 상기 하부 프레임 받침대(224)의 상면에 구비된 수평감지센서(570)와, 리셋모드와 수평조절모드를 입력하는 입력부(580) 및, 상기 입력부(580)에 리셋모드가 입력되면 상기 승강구동모터(520)를 제어하여 승강구동용 원통축(530)의 암나사부(531)와 승강구동용 스크루(540)의 수나사부(541)의 나사작용으로 승강구동용 스크루(540)가 상승하도록 하고, 상기 기준점 착지봉(510)의 착지부(511)가 기준점(P2)에 착지된 상태에서 상기 입력부(580)에 수평 및 기준점 조절모드가 입력되면, 상기 승강구동용 스크루(540) 하단의 착지판(550)이 상기 기준점 착지봉(510)의 하단보다 높은 상태에서 기준점 착지봉(510)의 하단을 기준점(P2)에 착지시킨 상태에서 상기 압력감지센서(560)의 감지압력이 '0'인 경우 상기 승강구동모터(520)를 제어하여 상기 승강구동용 원통축(530)의 암나사부(531)와 승강구동용 스크루(540)의 수나사부(541)의 나사작용으로 승강구동용 스크루(540)가 하강하도록 하고, 승강구동용 스크루(540)가 하강하여 착지판(550)이 착지함에 따라 압력감지센서(560)의 감지압력이 '0'보다 크게 될 경우 상기 승강구동모터(520)를 정지시키며, 상기 승강구동모터(520)가 정지한 후 상기 수평감지센서(570)의 수평 감지 신호에 따라 승강구동모터(520)를 제어하여 상기 승강구동용 원통축(530)의 암나사부(531)와 승강구동용 스크루(540)의 암나사부(541)의 나사작용으로 승강구동용 스크루(540)이 하강 또는 상승하도록 하여 상기 측정부(240)와 GPS 안테나(210)가 수평을 유지하게 함과 아울러 상기 GPS 안테나(210)의 중심점(P1)을 통과하는 연직선(L1)과 상기 기준점(P2)을 통과하는 연직선(L2)이 일치하도록 하는 수평 및 기준점 조절 제어부(590)를 포함하여 구성된다(도 6 참조).

상기 기준점 착지봉(510)의 하단에는 첨예한 착지부(511)가 형성되어 착지부(511)를 상기 기준점(P2)에 정확하게 착지시킬 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 승강구동모터(520)의 모터축(도시생략)과 승강구동용 원통축(530)은 통상적인 연결방식에 의하여 연결할 수 있으므로 이에 대한 구체적인 도시 및 설명은 생략한다.

상기 승강구동용 원통축(530)과 승강구동용 스크루(540)는 회전방지수단(600)에 의하여 상대 회전하지 않도록 구성함으로써 암나사부(531)와 수나사부(541)의 나사작용에 의한 승강구동용 스크루(540)의 승강 작동이 원활하게 이루어지도록 한다.

상기 회전방지수단(600)은 내측단이 상기 기준점 착지봉(510)에 고정되어 상기 승강구동용 원통축(530)을 향하여 연장되는 지지바(601)와, 상기 지지바(601)의 외측단과 상기 승강구동용 원통축(530)의 하단에 결합되며 상기 승강구동용 스크루(540)를 승강안내하는 안내원통(602)과, 상기 승강구동용 스크루(540)의 외주면에 길이방향으로 길게 돌출 형성되는 회전방지돌기(603)와, 상기 안내원통(602)의 내주면에 형성되어 상기 회전방지돌기(603)가 안내되는 회전방지홈(604)을 포함하여 구성된다.

상기 지지바(601)와 안내원통(602)는 승강구동용 원통축(530)과 승강구동용 스크루(540)의 개수에 대응하여 각각 4개씩 구비된다.

상기 지지바(601)의 내측단은 상기 기준점 착지봉(510)에 고정되는 고정원통(605)에 일체로 형성하거나 용접에 의하여 일체로 결합할 수 있다.

상기 고정원통(605)은 그 주벽에 형성된 나사체결공(도시생략)에 체결되는 세트스크루(도시생략)을 기준점 착지봉(510)의 외주면에 밀착시키는 것에 의하여 기준점 착지봉(510)에 고정할 수 있다.

상기 착지판(550)은 도시예와 같이 원판형으로 형성할 수 있으며, 기준점 착지봉(510)의 착지부(511)와 동일하게 하단 첨예형으로 형성할 수도 있다.

상기 압력감지센서(570)는 상기 착지판(560)의 하단면에 부착하거나 승강구동용 스크루(540)의 하단과 착지판(550)의 상면 사이에 설치할 수 있다.

상기 압력감지센서(570)는 통상적인 로드셀(Load Cell) 등을 사용할 수 있으며, 이에 대한 구체적인 도시 및 설명은 생략한다.

상기 입력부(580)는 상기 하부 프레임 받침대(224)에 설치되는 스위치로 구성하거나 상기 사용자 인터페이스부(246)에 구비할 수 있다.

상기 수평 및 기준점 조절 제어부(590)는 입력부(580)의 입력신호와 수평감지센서(560)와 압력감지센서(570)의 감지신호에 따라 상기 4개의 승강구동모터(520)를 개별적으로 제어할 수 있다.

상기 수평 및 기준점 조절용 지지장치(500)의 작동에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

입력부(580)에 리셋모드가 입력되면, 수평 및 기준점 조정용 제어부(590)의 제어에 의하여 승강구동모터(520)가 상승방향(평면에서 볼 때 시계방향)으로 회전하고, 승강구동모터(520)의 모터축에 결합된 승강구동용 원통축(530)이 상승방향으로 회전하며, 이에 따라 승강구동용 원통축(530)의 암나사부(531)와 승강구동용 스크루(540)의 수나사부(541)의 나사작용에 의하여 승강구동용 스크루(540)가 상승하게 된다.

리셋모드에서는 수평 및 기준점 조정용 제어부(590)는 승강구동용 스크루(540)가 모두 완전히 상승할 때까지 각 승강구동모터(520)를 제어하며, 승강구동용 스크루(540)는 모두 동일한 높이까지 상승한 상태로 정지하게 된다(도 7 참조).

리셋상태에서 기준점 착지봉(510)의 착지부(511)를 기준점(P2)에 착지시킨다(도 8 참조).

기준점 착지봉(510)의 착지부(511)가 기준점(P2)에 착지된 상태에서 입력부(580)에 수평조절모드가 입력되면, 수평 및 기준점 조절 제어부(590)는 1차적으로 승강구동용 스크루(540)의 하단에 구비된 착지판(550)이 지면에 착지되도록 승강구동모터(520)를 제어한다.

즉, 수평 및 기준점 조절 제어부(590)는 착지판(550)이 지면에서 이격된 상태이고, 압력센서(560)에 의하여 감지된 감지압력이 '0'이므로 승강구동모터(520)를 하강방향(평면에서 볼 때 반시계방향)으로 제어하여 승강구동용 원통축(530)의 암나사부(531)와 승강구동용 스크루(540)의 수나사부(541)의 나사작용으로 승강구동용 스크루(540)가 하강하게 되고, 승강구동용 스크루(540)의 하단에 구비된 착지판(550)이 지면에 착지된다(도 9 참조).

이때, 착지판(550)이 지면에 착지됨에 따라 압력감지센서(560)의 감지압력이 '0'보다 크게 되는 즉시 수평 및 기준점 조절 제어부(590)는 승강구동모터(520)를 정지시킨다.

이때까지는 작업자가 하부 프레임 받침대(224) 또는 기준점 착지봉(510)을 잡아 토탈 스테이션(200)이 넘어지지 않도록 할 수 있다.

이어서, 수평 및 기준점 조절 제어부(590)는 수평감지센서(570)의 감지신호에 따라 4개의 승강구동모터(520)를 각각 상승방향 또는 하강방향으로 제어하여 지면의 경사도에 따라 상대적으로 높은 위치에 착지된 착지판(550)에 대응하는 승강구동모터(520)는 먼저 정지하도록 제어하고 상대적으로 낮은 위치에 착지된 착지판(550)에 대응하는 승강구동모터(520)는 늦게 정지하도록 제어한다.

이에 따라 상대적으로 높은 위치에 착지된 착지판(550)에 대응하는 승강구동용 스크루(540)는 먼저 하강이 완료되고, 상대적으로 낮은 위치에 착지된 착지판(550)에 대응하는 승강구동용 스크루(540)는 늦게 하강이 완료된다.

결과적으로 도 10에 도시한 바와 같이, 토탈 스테이션(200)이 수평을 유지하게 되고, GPS 안테나(210)의 중심점(P1)을 통과하는 연직선(L1)과 기준점(P2)을 통과하는 연직선(L2)가 일치하게 된다.

따라서 GPS 안테나(210)의 중심점(P1)과 기준점(P2)가 연직선(L1=L2) 상에 위치하게 되어 측정점에 대한 각도 및 거리 등 보다 정확한 측위가 가능하게 된다.

한편, 기준점(P2)에서의 각 측정점들에 대한 측위가 완료되면, 토탈 스테이션(200)을 측정점 중 어느 하나로 이동시켜 그 측정점을 기준점으로 삼아 측정점들에 대한 측위를 계속할 수 있다.

토탈 스테이션(200)을 이동시킴에 있어서는 상술한 바와 같이 염료감응 태양전지 모듈(260)을 접은 상태로 유지함으로써 편리하게 이동할 수 있다.

상기 토탈스테이션 제어부(230)는 DGPS 수신부(222)로부터 수신한 GPS 보정값을 이용하여 GPS 안테나(210)의 위치를 연산하고 측정부(240)로부터 측정된 측정점의 각도와 거리를 입력받아 연산 처리한다.

상기 데이터 송신부(250)는 토탈스테이션 제어부(230)로부터 연산된 측정점의 각도와 거리 측정 및 측정점의 위치 좌표를 수신하여 유무선으로 송출한다.

상기 토탈스테이션 제어부(230)는 측정부(240)가 수평 상태로 맞춰진 상태에서 레이저출력수단을 이용하여 레이저가 반사되어 돌아오는 시간을 측정하여 수평 거리를 측정하고, X축 구동장치와 Y축 구동장치를 이용하여 높이 정보를 얻고자 하는 측정점을 향하도록 측정부(240)를 회동시킨 후 레이저출력수단을 이용하여 측정점까지의 거리를 측정한다.

상기 토탈스테이션 제어부(230)는 측정부(240)가 측정점을 향하도록 회동하고, 레이저출력수단에 의한 측정점까지의 거리 정보와 방위각 센서의 방위각 데이터 및 각도 센서에서 출력되는 각도 데이터를 수신하여 삼각 계산법을 이용하여 측정점의 좌표를 계산한다.

상기 토탈스테이션 제어부(230)는 측정점가지의 거리 정보와 높이정보를 얻고자 하는 대상물의 상단을 기준으로 연직각을 생성하여 대상물의 높이 정보를 계산한다.

상기 영상 처리 센터(300)는 데이터 수신부(310), 이미지 데이터베이스부(320), 수치지도 저장부(322), GPS 합성부(330) 및 도화 이미지 출력부(340)를 포함한다.

상기 데이터 수신부(310)는 토탈 스테이션(200)으로부터 영상 이미지 및 측정점의 각도나 거리 측정, 측정점의 위치 좌표를 포함한 도화 정보를 수신한다.

상기 이미지 데이터베이스(320)는 상기 무인항공기(20)의 카메라에서 촬영되고 전송되어 상기 기지국(100)의 이미지 저장부(160)에 저장되고 이미지 송신부(170)에서 전송된 항공촬영 이미지를 저장한다.

상기 수치지도 저장부(322)는 항공촬영이미지를 기초로 도화 작업을 수행한 후 도화 적업에 의하여 완성된 도화이미지에 GPS 정보를 합성한 수치지도가 기저장되어 있다.

도화 정보 처리부(324)는 항공촬영이미지를 기초로 토탈 스테이션(200)으로부터 수신된 도화 정보에 따라 각 지점의 고도를 3차원으로 도화한다.

GPS 합성부(330)는 3차원으로 도화된 도화 이미지에 GPS 좌표를 합성하여 수치지도 이미지를 생성한다.

영상 처리 제어부(332)는 GPS 합성부(330)에서 완성된 수치지도 이미지에 따라 수치지도 저장부(322)의 수치지도를 업데이트한다.

상기 영상처리 제어부(332)는 이미지 데이터베이스(320)로부터 항공 촬영 이미지를 입력받고, 데이터 수신부(310)로부터 측정점의 각도, 거리 측정 및 위치 좌표를 입력받아 이를 연결 및 합성을 통해 도화 이미지를 생성한다.

상기 영상 처리 제어부(332)는 영상 이미지 또는 도화 이미지에 위치 좌표를 합성하는 것으로, 영상 이미지 또는 도화 이미지에 표시된 기준점을 기준으로 좌표를 합성하는 좌표 합성 모듈(333)과, 영상 이미지를 기초로 도화 작업을 진행하여 수치지도의 배경이 되는 도화 이미지를 생성하는 영상 도화 모듈(334)과, GIS 시스템에 기록된 각종 정보를 도화 이미지의 해당 지점에 링크시켜서 사용자가 해당 지점을 선택하는 경우 링크된 관련 정보가 출력되는 정보 링크 모듈(336)을 포함한다.

상기 영상처리 제어부(332)는 복수의 토탈 스테이션(200)으로부터 잔여 충전량을 수신하여 각각의 토탈 스테이션(200)의 충전 여부를 파악한다.

도화 이미지 출력부(340)는 영상 처리 제어부(332)로부터 수신한 도화 이미지를 지면 또는 디스플레이 상에 출력한다.

이상에서 설명한 실시예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 인공위성 20: 무인항공기
100: 기지국 110: GPS 안테나
120: GPS 수신부 130: DGPS 안테나
140: DGPS 수신부 150: 이미지 수신부
160: 이미지 저장부 170: 이미지 송신부
180: 기지국 제어부
200: 토탈 스테이션 210: GPS 안테나
212: GPS 수신부 220: DGPS 안테나
222: DGPS 수신부 230: 토탈스테이션 제어부
240: 측정부 250: 데이터 송신부
260: 염료감응 태양전지 모듈 270: 충전 장치
300: 영상 처리 센터 310: 데이터 수신부
320: 이미지 데이터베이스부 322: 수치지도 저장부
330: GPS 합성부 332: 영상 처리 제어부
333: 좌표 합성 모듈 334: 영상 도화 모듈
336: 정보 링크 모듈 340: 도화 이미지 출력부

Claims (1)

1. 인공위성(10)으로부터 위치값을 수신받아 연산하여 GPS(Global Positioning System) 보정값을 출력하고, 출력된 GPS 보정값을 무선 송출하는 기지국(100); 상기 기지국(100)으로부터 GPS 보정값과 인공위성(10)으로부터 수신받은 GPS 정보를 연산하여 측정점의 좌표를 연산 처리하고, 측정점의 각도와 거리를 측위하여 유무선 송출하는 토탈 스테이션(200); 및 상기 토탈 스테이션(200)으로부터 측위된 측정점의 각도와 거리 및 측정점의 좌표를 포함한 도화 정보를 수신받아 무인항공기(20)에서 전송받은 항공촬영 이미지를 기초로 도화 작업을 수행한 후, 도화 작업으로 완성된 도화이미지에 GPS 정보를 합성하여 수치지도 이미지를 형성하며 기저장된 수치지도 이미지를 업데이트하는 영상처리센터(300);를 포함하며,
   상기 기지국(100)은 GPS 안테나(110)을 구비하여 인공위성(10)으로부터 위치값을 수신하는 GPS 수신부(120)와, 상기 GPS 수신부(120)로부터 전달받은 현재의 위치값과 저장된 절대값을 상호 연산하여 GPS 보정값을 출력하는 기지국 제어부(180)와, DGPS 안테나(130)를 구비하여 상기 기지국 제어부(180)로부터 GPS 보정값을 전달받아 상기 토탈 스테이션(200)으로 무선 송출하는 DGPS 송신부(140)와, 무인항공기(20)의 카메라에서 촬영되어 전송되는 항공촬영 이미지를 수신하는 이미지 수신부(150)와, 상기 이미지 수신부(150)에 수신된 항공촬영 이미지를 저장하는 이미지 저장부(160)와, 상기 이미지 저장부(160)에 저장된 항공촬영 이미지를 영상 처리 센터(300)로 전송하는 이미지 송신부(170)를 포함하고,
   상기 토탈 스테이션(200)은 측정부 프레임(245)와 상기 측정부 프레임(245)의 상하단에 수평으로 설치되는 상부 프레임 받침대(214)와 하부 프레임 받침대(224) 사이에 설치되는 토탈 스테이션 본체(242)를 포함하며,
   상기 토탈 스테이션 본체(242)는 일측에 렌즈부(244)를 구비하며 측정부 프레임(245)에 설치되어 측점점의 각도와 거리를 측정하는 측정부(240)와, 상기 측정부(240)의 상부에 위치하는 DGPS 안테나(220)를 구비하여 상기 기지국(100)의 DGPS 송신부(140)로부터 GPS 보정값을 수신하는 DGPS 수신부(222)와, 상기 측정부(240)의 상부에 위치하는 GPS 안테나(210)를 구비하여 인공위성(10)으로부터 현재 위치값을 수신하는 GPS 수신부(212)와, 상기 측정부 프레임(245)의 전면에 구비되어 위치값, 보정값, 영상 이미지, 측정점의 각도 및 거리를 출력하며 특정 지점의 측정점을 실측하기 위한 제어 정보, 환경 설정 정보를 입력하는 사용자 인터페이스부(246)와, 상기 DGPS 수신부(222)로부터 수신한 GPS 보정값을 이용하여 GPS 안테나(210)의 위치를 연산하고 측정부(240)로부터 측정된 측정점의 각도와 거리를 입력받아 연산 처리하는 토탈스테이션 제어부(230)와, 상기 측정부(240)에서 측정된 측점점에 대한 측위 정보를 상기 영상 처리 센터(300)로 전송하는 데이터 송신부(250)와, 상기 상부 프레임 받침대(214)의 좌우 양단에 내측단이 상하 회동 가능하게 연결되는 내측 모듈(261)과, 상기 내측 모듈(261)의 외측단에 내측단이 상하 회동 가능하게 연결되는 외측 모듈(262)와, 상기 상부 프레임 받침대(214)의 좌우 양단 하면에 설치되어 상기 내측 모듈(261)을 수평상태로 지지하는 내측스토퍼(265)와, 상기 내측 모듈(261)의 외측단 하면에 설치되어 상기 외측 모듈(262)을 수평상태로 지지하는 외측스토퍼(266)를 구비한 염료감응 태양전지 모듈(260)을 포함하며,
   상기 토탈 스테이션(200)의 수평 및 기준점 조절을 위한 수평 및 기준점 조절용 지지장치(500)를 더 포함하고,
   상기 수평 및 기준점 조절용 지지장치(500)는 상기 하부 프레임 받침대(224)의 하면에 상단이 고정되어 상기 GPS 안테나(210)의 중심점(P1)을 통과하며 GPS 안테나(210)에 직각을 이루는 직각선(LR) 상에 위치하는 기준점 착지봉(510)과, 상기 하부 프레임 받침대(224)의 네 귀퉁이에 설치되는 4개의 승강구동모터(520)와, 상기 기준점 착지봉(510)과 평행을 이루며 상기 승강구동모터(520)에 의하여 회전되고 내주면에 암나사부(531)가 형성되는 4개의 승강구동용 원통축(530)과, 상기 승강구동용 원통축(530)의 암나사부(531)에 맞물리는 수나사부(551)가 외주면에 형성된 4개의 승강구동용 스크루(540)와, 상기 승강구동용 스크루(540)의 하단에 구비된 착지판(550)과, 상기 착지판(550)에 구비되어 착지압력을 감지하는 압력감지센서(560)와, 상기 하부 프레임 받침대(224)의 상면에 구비된 수평감지센서(570)와, 리셋모드와 수평조절모드를 입력하는 입력부(580) 및, 상기 입력부(580)에 리셋모드가 입력되면 상기 승강구동모터(520)를 제어하여 승강구동용 원통축(530)의 암나사부(531)와 승강구동용 스크루(540)의 수나사부(541)의 나사작용으로 승강구동용 스크루(540)가 상승하도록 하고, 상기 기준점 착지봉(510)의 착지부(511)가 기준점(P2)에 착지된 상태에서 상기 입력부(580)에 수평 및 기준점 조절모드가 입력되면, 상기 승강구동용 스크루(540) 하단의 착지판(550)이 상기 기준점 착지봉(510)의 하단보다 높은 상태에서 기준점 착지봉(510)의 하단을 기준점(P2)에 착지시킨 상태에서 상기 압력감지센서(560)의 감지압력이 '0'인 경우 상기 승강구동모터(520)를 제어하여 상기 승강구동용 원통축(530)의 암나사부(531)와 승강구동용 스크루(540)의 수나사부(541)의 나사작용으로 승강구동용 스크루(540)가 하강하도록 하고, 승강구동용 스크루(540)가 하강하여 착지판(550)이 착지함에 따라 압력감지센서(560)의 감지압력이 '0'보다 크게 될 경우 상기 승강구동모터(520)를 정지시키며, 상기 승강구동모터(520)가 정지한 후 상기 수평감지센서(570)의 수평 감지 신호에 따라 승강구동모터(520)를 제어하여 상기 승강구동용 원통축(530)의 암나사부(531)와 승강구동용 스크루(540)의 암나사부(541)의 나사작용으로 승강구동용 스크루(540)이 하강 또는 상승하도록 하여 상기 측정부(240)와 GPS 안테나(210)가 수평을 유지하게 함과 아울러 상기 GPS 안테나(210)의 중심점(P1)을 통과하는 연직선(L1)과 상기 기준점(P2)을 통과하는 연직선(L2)이 일치하도록 하는 수평 및 기준점 조절 제어부(590)를 포함하여 구성되며,
   상기 영상 처리 센터(300)는 상기 무인항공기(20)의 카메라에서 촬영되고 전송되어 상기 기지국(100)의 이미지 저장부(160)에 저장되고 이미지 송신부(170)에서 전송된 항공촬영 이미지와, 상기 토탈 스테이션(200)으로부터의 측정점의 각도나 거리 측정, 측정점의 위치 좌표를 포함한 도화 정보를 수신하는 데이터 수신부(310)와, 상기 데이터 수신부(310)에서 수신된 항공촬영 이미지를 저장하는 이미지 데이터베이스(320)와, 항공촬영 이미지를 기초로 도화 작업을 수행한 후 도화 작업에 의하여 완성된 도화이미지에 GPS 정보를 합성한 수치지도가 기저장되는 수치지도 저장부(322)와, 항공촬영 이미지를 기초로 토탈 스테이션(200)으로부터 수신된 도화 정보에 따라 각 지점의 고도를 3차원으로 도화하는 도화 정보 처리부(324)와, 3차원으로 도화된 도화 이미지에 GPS 좌표를 합성하여 수치지도 이미지를 생성하는 GPS 합성부(330)와, 영상 이미지 또는 도화 이미지에 위치 좌표를 합성하는 것으로, 영상 이미지 또는 도화 이미지에 표시된 기준점을 기준으로 좌표를 합성하는 좌표 합성 모듈(333)과, 영상 이미지를 기초로 도화 작업을 진행하여 수치지도의 배경이 되는 도화 이미지를 생성하는 영상 도화 모듈(334)과, GIS 시스템에 기록된 각종 정보를 도화 이미지의 해당 지점에 링크시켜서 사용자가 해당 지점을 선택하는 경우 링크된 관련 정보가 출력되는 정보 링크 모듈(336)을 구비한 영상 처리 제어부(332) 및, 영상 처리 제어부(332)로부터 수신한 도화 이미지를 지면 또는 디스플레이 상에 출력하는 도화 이미지 출력부(340)를 포함하며,
   상기 영상 처리 제어부(332)는 GPS 합성부(330)에서 완성된 수치지도 이미지에 따라 수치지도 저장부(322)의 수치지도를 업데이트하고, 상기 이미지 데이터베이스(320)로부터 항공 촬영 이미지를 입력받고, 데이터 수신부(310)로부터 측정점의 각도, 거리 측정 및 위치 좌표를 입력받아 이를 연결 및 합성을 통해 도화 이미지를 생성함과 아울러 상기 영상처리 제어부(332)는 복수의 토탈 스테이션(200)으로부터 잔여 충전량을 수신하여 각각의 토탈 스테이션(200)의 충전 여부를 파악함을 특징으로 하는 무인항공기를 이용한 영상데이터를 기반으로 하는 영상지도 처리시스템.

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