KR100515162B1 - 지피에스 및 관성 항법 장치를 이용한 실시간 재난 방재시스템 및 그 운용 방법 - Google Patents

지피에스 및 관성 항법 장치를 이용한 실시간 재난 방재시스템 및 그 운용 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 관측 지점에 휴대 설치되는 휴대용 관측 장비와, 휴대용 관측 장비와 무선 통신 네트워크를 통해 연결되어 임의의 관측 대상 지점에 대한 적어도 하나 이상의 관측 정보를 수신하여 해당 관측 대상 지점에 대한 입체적인 관측 정보 및 관측 평가 정보를 실시간으로 생성하는 중앙 관제 장치를 포함하는 지피에스 및 관성 항법 장치를 이용한 실시간 재난 방재 시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면, GPS 수신장치를 이용함과 아울러, 수림지대 및 고층건물이 많아 GPS 수신장치를 이용할 수 없는 지역에서는 관성 항법장치를 이용하여 위좌표를 유도측정할 수 있음으로써 지리정보팀 인원이 재해재난 지역에 바로 접근하지 않아도 안전한 지점에서 재해확산가장자리의 자연지물을 관측하여 시간과 위치, 변화를 구하여 유무선 통신을 통해 중앙 통제본부에 즉시 보고할 수 있다.
중앙 통제 본부에서는 재해현장과 동기화된 컴퓨터 화면의 전자지도상에서 확산되어가는 재해범위를 시계열별로 상황을 파악하면서 동시에 무선통신으로 현장지휘부와 대화를 계속하여 긴박한 현장감을 갖고 최선의 판단으로 대책을 강구하며, 현장을 원격지휘 통제할 수 있게 된다.

Description

지피에스 및 관성 항법 장치를 이용한 실시간 재난 방재 시스템 및 그 운용 방법{SYSTEM FOR REALTIME MONITORING OF DISASTER BY GLOBAL POSITIONING SYSTEM AND INERTIAL NAVIGATION SYSTEM AND METHOD FOR MANAGEMENT THEREOF}
본 발명은 재난 방재 시스템 및 그 운용 방법에 관한 것이다.
산불확산이나 홍수범람 등 순식간에 재해가 광역으로 확산되어갈 경우, 종래의 소방 방재 체제에서는 재마가 모든 것을 삼키고 소진해 버린 후에야 그 범위와 규모를 파악할 수 있을 뿐이다.
종래의 방재 시스템은 최일선 방재팀의 기능과 중앙 통제 본부사이에 기능상의 심한 불균형이 존재한다.
즉, 최일선 방재팀은 진화 요원들로만 편성되어 실시간적인 보고의 결여로 인력의 적절한 배치가 불가능하며, 재해확산 현장의 정확한 위치 보고가 불가능하다. 또한, 실시간 위치측정 기술/장비가 없어 눈대중으로 위치를 확인하고 있다.
이는 재해의 확산에 대한 정확한 위치 파악을 할 수 없게 만들어 광역으로 확산시 방재팀 상호간에 위치파악, 협조를 할 수 없게 만드는 결정적 요인이다. 또한, 재난 대책 본부도 지리 정보 시스템이 없으므로 계측에 의한 정확한 재해 위치 좌표 확인이 불가능하여 현장감 없는 대책수립으로 이어지는 문제점이 있다.
종래에 소개된 방재 시스템의 기술에는 대한민국 등록특허 제10-390600호(산불 감시 및 위치 추적 장치와 그 운용방법: 이하, 선행기술1)와 대한 민국 등록 실용신안 제 20-217025호(산불 감시 및 위치 추적 장치: 이하, 선행기술2)가 있다.
그러나, 이러한 선행 기술1,2의 경우, 우거진 산림지대나 고층 건물 밀집지대, 지하 동굴 내부에서는 위치 확인 장비 GPS도 기능을 발휘하지 못하여, 재해지점이나 범위를 확인할 수 없게 되는 문제점이 있다.
아울러, 재난의 현장에 파견되는 지리 정보팀의 경우 수시로 변하는 재난 상황에 따라 신속하게 이동 및 설치가능해야 하는 필요성이 있으나 상기 선행기술1 및 선행기술2에 소개된 기술의 경우 신속한 설치 및 운용이 용이하지 않다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 재해의 발생시 임의의 관측 지점에서 재해가 발생된 관측 대상 지점에 대한 정확한 지리 정보 및 재난 방재를 위한 관련 정보를 획득하여 통제 본부에서 가동되는 방재 시스템을 재난 현장과 연동시켜 재난 현장의 상황을 실시간으로 파악할 수 있게 하는데 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 의하면, 적어도 하나 이상의 관측 지점에 휴대 설치되는 적어도 하나 이상의 휴대용 관측 장비와, 상기 적어도 하나 이상의 휴대용 관측 장비와 무선 통신 네트워크를 통해 연결되어 임의의 관측 대상 지점에 대한 적어도 하나 이상의 관측 정보를 수신하여 해당 관측 대상 지점에 대한 입체적인 관측 정보 및 관측 평가 정보를 실시간으로 생성하는 중앙 관제 장치를 포함하는 지피에스 및 관성 항법 장치를 이용한 실시간 재난 방재 시스템을 제공한다.
여기에서 상기 휴대용 관측 장비는, GPS 수신장치 및 관성 항법 장치를 구비하여 관측 지점의 현재 위치 좌표를 산출하는 관측 지점 위치 획득부와, 임의로 설정된 기준 좌표 및 기준 각도가 설정된 상태에서 레이저빔을 이용하여 관측 지점으로부터 관측 대상 지점까지의 거리 및 각도를 획득하여 관측 대상 지점의 상대 좌표를 획득하는 관측부와, 관측 지점의 시간별 기상 상태 정보를 획득하는 기상 정보 획득부와, 관측 대상 지점의 영상 정보를 획득하는 관측 영상 획득부와, 상기 중앙 관제 장치와 무선 네트워크를 통해 무선 통신을 수행하는 무선 통신부와, 관측 제어 프로그램을 저장하고 있고, 관측 제어 프로그램을 수행할 때 발생되는 각종 데이터를 저장하는 메모리와, 상기 메모리에 저장된 관측 제어 프로그램을 구동하여 상기 관측부의 기준 좌표 및 기준 각도와, 상기 관측부에 의해 획득된 관측 대상 지점의 상대 좌표와, 상기 기상 정보 획득부에 의해 획득된 기상 상태 정보와, 상기 관측 영상 획득부에 의해 획득된 영상 정보를 포함하는 관측 정보를 상기 무선 네트워크 통신부를 통해 상기 중앙 관제 장치에 전송하는 제어부를 포함하여 구성된다.
바람직하게 상기 관측 지점 위치 획득부는 GPS 수신 장치의 동작에 의한 위치 좌표 획득에 실패하는 경우에 상기 GPS 수신 장치에 의해 최종적으로 획득된 위치 좌표를 기준으로 상기 관성 항법 장치에 의해 관측 지점의 위치 좌표를 산출한다.
바람직하게 상기 중앙 관제 장치는 상기 휴대용 관측 장비로부터 수신된 상기 관측부의 기준 좌표 및 기준 각도에 의거하여 상기 수신된 관측 대상 지점의 상대 좌표로부터 상기 관측 대상 지점의 절대 좌표를 산출하여 상기 관측 대상 지점에 대한 입체적인 관측 정보를 실시간으로 생성한다.
바람직하게 상기 관측 평가 정보는, 상기 관측 대상 지점에 발생된 재난의 현재 진행 상황 정보와, 상기 현재 진행 상황 정보에 상기 기상 상태 정보가 반영되어 예측된 재난의 진행 예측 정보를 포함할 수 있다.
바람직하게 상기 휴대용 관측 장비의 제어부는, 상기 휴대용 관측 장비내에서 측정된 상기 관측부의 기준 좌표 및 기준 각도에 의거하여 상기 수신된 관측 대상 지점의 상대 좌표로부터 상기 관측 대상 지점의 절대 좌표를 산출하여 상기 관측 대상 지점에 대한 입체적인 관측 정보를 생성하여 전자 지도에 표시하고, 해당 전자 지도 정보를 상기 중앙 관제 장치에 전송하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 적어도 하나 이상의 관측 지점에 휴대 설치되는 적어도 하나 이상의 휴대용 관측 장비와, 상기 적어도 하나 이상의 휴대용 관측 장비와 무선 통신 네트워크를 통해 연결되어 임의의 관측 대상 지점에 대한 적어도 하나 이상의 관측 정보를 수신하여 해당 관측 대상 지점에 대한 입체적인 관측 정보 및 관측 평가 정보를 생성하는 중앙 관제 장치를 포함하는 지피에스 및 관성 항법 장치를 이용한 실시간 재난 방재 시스템을 운용하는 방법을 제공한다.
바람직하게 상기 휴대용 관측 장비에서, GPS 수신장치 및 관성항법장치(INS)를 이용하여 관측 지점의 현재 위치 좌표를 산출하는 관측 지점 위치 획득 단계와, 임의로 설정된 기준 좌표 및 기준 각도가 설정된 상태에서 레이저빔을 이용하여 관측 지점으로부터 관측 대상 지점까지의 거리 및 각도를 획득하여 관측 대상 지점의 상대 좌표를 획득하는 관측 단계와, 관측 지점의 시간별 기상 상태 정보를 획득하는 기상 정보 획득 단계와, 관측 대상 지점의 영상 정보를 획득하는 관측 영상 획득 단계와, 상기 기준 좌표 및 기준 각도와, 상기 획득된 관측 대상 지점의 상대 좌표와, 상기 기상 정보 획득 단계에 의해 획득된 기상 상태 정보와, 상기 관측 영상 획득단계에 의해 획득된 영상 정보를 포함하는 관측 정보를 무선 통신 네트워크를 통해 상기 중앙 관제 장치에 전송하는 전송 단계를 수행한다.
바람직하게, 상기 관측 지점 위치 획득 단계는 GPS 수신 장치의 동작에 의한 위치 좌표 획득에 실패하는 경우에 상기 GPS 수신 장치에 의해 최종적으로 획득된 위치 좌표를 기준으로 상기 관성 항법 장치에 의해 관측 지점의 위치 좌표를 산출한다.
더욱 바람직하게, 상기 중앙 관제 장치에서는 상기 휴대용 관측 장비로부터 수신된 상기 관측부의 기준 좌표 및 기준 각도에 의거하여 상기 수신된 관측 대상 지점의 상대 좌표로부터 상기 관측 대상 지점의 절대 좌표를 산출하여 상기 관측 대상 지점에 대한 입체적인 관측 정보를 실시간으로 생성한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 방재 시스템 및 그 운용 방법에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 방재 시스템을 구성하는 각 요소의 기능 및 동작을 설명함에 있어서 본 발명의 요지를 흐리거나 한정할 수 있는 당업자에게 널리 공지되어 구현 가능하다고 판단되는 기술사항에 대하여는 상세한 언급을 생략하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지피에스 및 관성 항법 장치를 이용한 실시간 재난 방재 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 지피에스 및 관성 항법 장치를 이용한 실시간 재난 방재 시스템은 적어도 하나 이상의 관측 지점에 휴대 설치되는 적어도 하나 이상의 휴대용 관측 장비(10, 20, 30, 40, 50)와, 상기 적어도 하나 이상의 휴대용 관측 장비(10, 20, 30, 40, 50)와 무선 통신 네트워크를 통해 연결되어 임의의 관측 대상 지점에 대한 적어도 하나 이상의 관측 정보를 수신하여 해당 관측 대상 지점에 대한 입체적인 관측 정보 및 관측 평가 정보를 생성하는 중앙 관제 장치(60)를 포함하여 구성된다.
휴대용 관측 장비(10)는 관측 지점 위치 획득부(11)와, 관측부(12)와, 기상 정보 획득부(13)와, 관측 영상 획득부(14)와, 무선 통신부(15)와, 제어부(16)와, 메모리(17)를 포함하여 구성된다.
관측 지점 위치 획득부(11)는 GPS(Global Positioning System) 수신장치 및 관성 항법 장치(Inertial Navigation System)를 구비하여 관측 지점의 현재 위치 좌표를 산출한다.
관측 지점 위치 획득부(11)는 예를 들어, GPS 수신장치와 관성 항법 장치가 결합된 자율 항법 장치가 사용될 수 있다.
GPS(Global Positioning System)을 이용하면 위치와 시간을 얻을 수 있다. 즉, 24개의 GPS 위성 (실제로는 보충 위성 3개 포함 27개)이 서로 다른 궤도로 지구 대기권을 계속 회전하고 있는데, 이는 지구상 어느 시간 어느 곳에서도 4개 이상의 위성신호를 얻을 수 있도록 하기 위함이다. 위치를 측정하기 위해서는 동시에 최소 4개의 위성으로부터 신호를 받아야 한다. 물론 더 많은 위성으로부터 신호를 받으면 보다 정확한 위치 값을 얻을 수 있다. GPS 수신 장치는 동시에 처리하는 위성신호의 개수에 따라 4 채널, 8 채널 등이 있다.
GPS 위치측정 데이터는 군사상으로 사용되는 PPS(Precision Positioning Service)인 경우에는 50 m이내, 민간에 제공되고 있는 SPS(Standard Positioning Service)는 200 m이내의 오차범위를 가진다. 민수용에는 정확도를 고의적으로 떨어뜨려 서비스하고 있다. 이러한 오차를 보정하는 방법으로 특정 위치의 좌표 값과 그 곳의 측정값과의 차이를 이용하여 보정된 데이터를 반영하는 DGPS (Differential GPS)가 사용된다. DGPS를 사용하면 오차범위를 5 m 이내로 줄일 수 있다. 최근 국내에서 DGPS 보정 데이터를 FM방송을 통해 제공하는 DARC 시스템도 선보이고 있다. 또다른 위치측정시스템으로 소련의 GLONASS가 있으며, 최근에 GPS와 GLONASS 신호를 동시에 사용해 오차범위를 줄이는 방법도 개발되었다.
주로 비행기, 선박, 차량의 항법장치에 전자 지도와 함께 GPS가 사용되고 있으며, 사람들이나 차량 등 이동체의 위치를 파악하는 데에도 사용된다. 또한 개인휴대용 GPS 수신기가 개발되어 미지 탐사나, 군 작전시 자기 위치파악에 이용되고 있다. 최근에는 휴대용 무선전화기 내에 GPS 수신기를 내장하는 것도 개발, 출시되었다.
한편, 관성 항법 장치(Inertial Navigation System)는 가속도의 측정과 속도·위치·이동거리 등을 산출하는 자이로(Gyro)기준장치, 항법데이터 등 필요한 정보를 컴퓨터에 기억시키기 위한 모드선택기, 필요한 정보를 얻어내기 위한 조작·지시기로 구성되며, 자이로(Gyro) 기준 장치에는 가속도계와 자이로를 실은 안정반·컴퓨터 등으로 조성되어 있다.
가속도계는 여러 종류가 있으나 기본적인 것은 고성능의 정밀 1 축 자이로이다. 자이로에는 회전축에 대하여 옆방향에서의 외부의 힘이 가해지면 입력방향으로부터 90˚ 어긋난 방향에 축이 닿아 외부힘에 대응한 각속도로 세차운동을 하는 성질이 있다. 이 성질을 사용해서 자이로의 운동변화를 전기신호로 바꾸어 컴퓨터에 보내어 가속도를 검출하는 것이다.
최근 관성 항법 장치의 기술 발전으로 인해 독립적으로 또는 다른 장치에 부가하여 구동시킬 수 있도록 휴대용 크기로 제작되어 사용되고 있다.
즉, 관측 지점 위치 획득부(11)는 GPS 수신장치를 통해 GPS 위성(70)으로부터 신호를 수신하여 관측 지점의 위치를 획득한다.
아울러, 관측 지점 위치 획득부(11)는 GPS 수신장치를 통해 GPS 위성(70)으로부터의 신호 수신이 어려운 음영 지역에서는 관성 항법 장치에 의해 관측 지점의 위치를 획득하게 되는데, GPS 수신 장치의 동작에 의한 위치 좌표 획득에 실패한 경우, 상기 관측 지점 위치 획득부(11)는 상기 GPS 수신장치에 의해 최종적으로 획득된 위치 좌표를 기준으로 상기 관성 항법 장치에 의해 관측 지점의 위치 좌표를 산출한다.
관성 항법 장치에 의해 위치 좌표를 산출하는 기술에 대하여는 이미 많은 기술들이 소개되어 있음에 따라 여기에서는 상세한 설명을 생략하도록 한다.
한편, 관측 지점 위치 획득부(11)는 관성 항법 장치에 의해 위치 좌표를 산출하는 모드를 수행하다가 다시 GPS 수신 장치를 통해 GSP 위성(70)과 연동하여 위치 좌표를 획득할 수 있는 경우에는 다시 GPS 수신 장치를 이용하여 위치 좌표를 획득하는 모드를 수행한다.
관측 지점 위치 획득부(11)에 의해 획득된 관측 지점의 위치는 중앙 관제 장치(60)에서 관측 대상 지점에 대한 절대 좌표를 산출할 때 그 기준좌표로 사용되어 진다.
관측부(12)는 임의로 설정된 기준 좌표 및 기준 각도가 설정된 상태에서 레이저빔을 이용하여 관측 지점으로부터 관측 대상 지점까지의 거리 및 각도를 획득하여 관측 대상 지점의 상대 좌표를 획득한다.
관측부(12)는 원거리에서 재해재난 지역의 위치를 측량하기 위해 레이저를 이용한 관측 대상 지점의 상대좌표를 측정하는 레이저 장비, 반사경, 방위각 측정기가 포함되어 구성된다.
원거리에서 관측 대상 지점의 상대좌표 및 각도를 측정하는 기술 및 관련 장비에 대하여는 이미 많은 장비들이 상용화되어 있음에 따라 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
기상 정보 획득부(13)는 관측 지점의 시간별 기상 상태 정보를 획득한다. 즉, 기상 정보 획득부(13)는 재해현장의 기상 상태(계절별 풍향, 풍속, 기온, 습도 등)를 현장에서 기록하여 저장한다.
이에 따라 기상 정보 획득부(13)에는 재해의 이동방향과 속도를 파악하기 위한 풍속계와 풍향계와, 기온을 측정하기 위한 온도계와, 습도를 측정할 수 있는 습도계등이 포함되어 구성될 수 있다.
기상 정보를 획득하는 방법 및 기구에 대하여는 이미 많은 장비들이 상용화되어 있음에 따라 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
기상 정보 획득부(13)에 의해 획득된 기상 상태 정보들은 중앙 관제 장치(60)로 전송되어져 현재 발생된 재난의 향후 진행방향을 예측할 수 있는 자료로 사용된다.
아울러, 기상 정보 획득부(13)에 의해 임의의 관측 지점에서 수집된 기상 정보를 장기간 전국의 산불발생지역 기상조사기록에 집적하며 산악지형별 기상특성을 도출하여 후일의 과학적 재난대책수립 및 예방의 기초자료를 데이터베이스화하는데도 사용될 수 있다.
관측 영상 획득부(14)는 관측 대상 지점의 영상 정보를 획득한다.
관측 영상 획득부(14)는 사진 정보를 촬영할 수 있는 카메라 또는 동영상 정보를 촬영할 수 있는 동영상 촬영기등으로 구현될 수 있다.
관측 영상 획득부(14)는 관측자의 수동제어 또는 기설정된 관측 제어 프로그램에 의해 촬영할 관측 대상이 선정되어 질 수 있다. 네트워크를 통하여 원격 제어에 의해서도 촬영할 관측 대상이 선정될 수도 있다.
상기 무선 통신부(15)는 상기 중앙 관제 장치(60)와 무선 네트워크를 통해 연결되어 무선 통신을 수행하여 각종 데이터를 송수신한다.
무선 통신부(15)는 중앙 관제 장치(60)와의 각종 데이터 송수신을 위해 각종 이동 통신 기술이 적용될 수 있다. 이때 적용될 수 있는 이동 통신 기술에는 CDMA, GSM, IMT-2000, 3G 이동 통신 기술이 사용되어 질 수 있다. 이외에도 공지된 각종 무선 통신 기술을 이용하여 중앙 관제 장치(60)와의 무선 통신을 수행할 수 있음은 자명한 일이다.
상기 제어부(16)는 상기 관측부(12)의 기준 좌표 및 기준 각도와, 상기 관측부(12)에 의해 획득된 관측 대상 지점의 상대 좌표와, 상기 기상 정보 획득부(13)에 의해 획득된 기상 상태 정보와, 상기 관측 영상 획득부(14)에 의해 획득된 영상 정보를 포함하는 관측 정보를 상기 무선 통신부(15)를 통해 상기 중앙 관제 장치(60)에 무선으로 전송한다.
메모리(17)는 관측 제어 프로그램을 저장하고 있고, 관측 제어 프로그램을 수행할 때 발생되는 위한 각종 데이터가 저장된다. 아울러, 메모리(17)에는 각종 서비스의 확대를 위한 지리 정보 시스템 프로그램과 해당 지역 전자지도가 저장될 수 있다.
무선 통신부(15), 제어부(16), 메모리(17)는 현재 일상 활용하고 있는 무선 노트북 컴퓨터, 무선 PDA에 구현하여 이동 및 설치를 용이하게 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지피에스 및 관성 항법 장치를 이용한 실시간 재난 방재 시스템을 산불 현장에 적용한 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 임의의 지역(1)에 산불이 발생한 경우 중앙 통제 본부에서는 산불이 발생된 지역(1)을 관측할 수 있는 임의의 지점으로 지리 정보팀이 파견한다. 이에 따라, 하나의 지리 정보팀은 산불이 난 지역(1)의 인접한 지역(2)으로 이동하여 제 1 휴대용 관측 장비(10)를 설치하고, 또 다른 지리 정보팀은 또 다른 인접 지역에 또 다른 제 2 휴대용 관측 장비(20)를 설치한다. 그리고, 중앙 통제 본부 또는 산불이 발생된 해당 지역에 있는 임의의 장소에 중앙 관제 장치(60)를 설치한다. 도면에서는 중앙 관제 장치(60)가 이동성이 있는 경우를 들어 설명하였으나, 중앙 관제 장치(60)는 중앙 통제 본부에 고정적으로 설치되어 운용될 수 도 있다.
이때, 중앙 통제 본부에서는 향후 산불의 진행 경로를 예측하여 아직 산불이 번지지 않은 지점에 대하여 지리 정보팀을 미리 파견할 수 도 있다. 이에 따라 산불의 진행 경로에 있는 곳에 휴대용 관측 장비(30, 40, 50)가 설치될 수 있다.
지리 정보팀에 의해 산불이 난 지역(1)의 인접한 지점에 설치된 휴대용 관측 장비(10, 20)에서는 관측자 또는 원격 제어에 의해 산불이 난 지역(1)의 임의의 지점들을 관측하여 관측 대상 지점에 대한 위치 정보를 획득하여 중앙 관제 장치(60)로 주기적으로 또는 관측자의 실행에 의해 전송한다. 아울러, 휴대용 관측 장비(10, 20)는 GPS위성(70)과 통신하여 획득된 관측 지점의 위치 정보를 중앙 관제 장치(60)에 주기적으로 전송한다.
도면에서는 제 1 휴대용 관측 장비(10)에서 산불이 번져가는 경계의 지점을 선택하여 관측 대상 지점 A, B, C, D에 대한 관측을 수행하고, 제 2 휴대용 관측 장비(20)에서 관측 대상 지점 E, F, G, H, I에 대한 관측을 수행하는 것을 보여주고 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 방재 시스템에서 재난 방재를 수행하는 흐름도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 휴대용 관측 장비(10)에 전원이 공급되면 제어부(16)는 메모리(17)에 저장된 관측 제어 프로그램을 가동하고 관측 제어 프로그램에 사용되는 각 파라메터를 초기화한다(S1). 이에 따라 관측 지점 위치 획득부(11)의 동작 모드는 GPS 위성 동작 모드가 디폴트로 설정된다.
휴대용 관측 장비(10)의 관측 지점 위치 획득부(11)는 디폴트로 설정된 동작 모드에 따라 GPS 수신장치를 통해 GPS 위성(70)과 통신을 수행하여 관측 지점의 위치 정보에 획득 절차를 수행한다(S2).
관측 지점 위치 획득부(11)는 획득된 위치 정보가 유효한지를 판단하여(S3) 유효하지 않은 경우에는 관성 항법 장치를 이용한 위치 정보를 획득하도록 관측 지점의 위치 획득 모드를 변경한다(S4).
이에 따라 관측 지점 위치 획득부(11)는 GPS 수신장치에 의해 최종적으로 획득된 좌표를 기준좌표로 하여 관성 항법 장치에 의해 관측 지점의 현재 좌표를 획득하는 절차를 수행한다(S5)
관측 지점 위치 획득부(11)는 GPS 수신장치 또는 관성 항법 장치에 의해 획득된 관측 지점의 현재 좌표가 유효한 경우 제어부(16)에 관측 지점의 현재 좌표가 획득되었음을 알린다.
제어부(16)는 관측 지점 위치 획득부(11)에 의해 획득된 관측 지점의 위치 정보를 메모리(17)에 저장한다(S6).
휴대용 관측 장비(10)는 관측자 또는 임의의 제어에 의해 설정된 관측 지점을 관찰할 수 있도록 관측부(12)의 방향과 각도가 세팅된 상태에서 현재의 방향과 각도에 의거하여 기준좌표 및 기준 각도를 설정한다(S7).
이후, 휴대용 관측 장비(10)의 제어부(16)는 관측자의 제어 또는 임의의 제어에 따라 관측 대상의 지점에 따라 관측부(12)를 상하 좌후로 이동시키며 관측부(12)에 의한 관측이 이루어지게 제어한다(S8).
제어부(16)의 제어에 따라 관측부(12)는 관측하고자 하는 지점에 레이저 장비를 통하여 레이저 빔을 방사하고, 반사경을 통해 관측하고자 하는 지점으로부터 반사되어 오는 레이저 빔을 수신하여 레이저 빔이 반사되어 돌아오는 시간을 측정함으로써 임의의 관측 대상 지점까지의 거리를 계산하고 관측부(12)가 기준 각도를 기준으로 회전된 각도를 계산하여 기준 각도에 대한 관측 대상 지점의 각도를 계산하여 상대 좌표를 산출한다(S9).
제어부(16)는 관측부(12)에 의해 산출된 관측 대상 지점에 대한 상대 좌표를 시간 정보와 함께 메모리(17)에 저장한다(S10).
아울러, 제어부(16)는 기상 정보 획득부(13)를 구동하여 관측 지점의 각종 기상 상태 정보를 획득하여 메모리(17)에 저장한다(S11).
또한, 제어부(16)는 관측 영상 획득부(14)를 구동하여 관측 대상 지점에 대한 영상을 획득하여 메모리(17)에 저장한다(S12).
그리고, 상기 제어부(16)는 관측자 또는 원격의 선택에 의해 또는 설정된 주기에 따라 메모리(17)에 저장된 관측 지점의 기준 좌표와, 관측 대상 지점의 상대 좌표 및 시간 정보와, 기상 상태 정보와, 영상 정보를 중앙 관제 장치(60)에 무선 통신부(15)를 통해 전송한다(S13).
이에 따라, 중앙 관제 장치(60)에서는 휴대용 관측 장비(10)로부터 수신된 관측 지점의 기준 좌표에 의거하여 관측 대상 지점의 상대 좌표로부터 절대 좌표를 산출하여 시간 정보와 함께 데이터 베이스에 저장한다(S14).
이어, 중앙 관제 장치(60)는 데이터 베이스에 저장된 관측 대상 지점의 절대 좌표를 전자 지도에 표시하여 화면으로 제공한다(S15).
아울러, 중앙 관제 장치(60)는 휴대용 관측 장비(10)로부터 수신된 기상 상태 정보와, 영상 정보와, 절대 좌표를 시간 정보별로 분석하여 산불의 예상 경로 및 진행 시간을 산출한다(S16).
본 발명은 바람직한 실시예 및 많은 구체적인 변형 실시예를 참조하여 설명되었다. 그렇지만, 구체적으로 설명된 것과는 다른 많은 기타 실시예들이 또한 본 발명의 사상 및 범위 내에 들어간다는 것을 관련 분야의 당업자들은 이해할 것이다.
예를 들어, 일실시예에 설명되었던 휴대용 관측 장비에는 본부와의 급박한 연락을 위한 무선 통신기와 피난 및 민간인 지휘를 위한 확성기와 호각등이 더 구비될 수 있다.
또한, 실시예에서는 상기 휴대용 관측 장비가 관측 지점의 기준 좌표 및 기준 각도 정보를 중앙 관제 장치에 제공하면 중앙 관제 장치가 이러한 정보들을 이요하여 관측 대상 지점의 절대 좌표를 산출하여 전자지도에 표시하는 것에 대하여 설명하였다.
그러나, 이러한 기능을 휴대용 관측장비에서 구현할 수 도 있다. 즉, 휴대용 관측 장비의 제어부를 상기 휴대용 관측 장비내에서 측정된 상기 관측부의 기준 좌표 및 기준 각도에 의거하여 상기 수신된 관측 대상 지점의 상대 좌표로부터 상기 관측 대상 지점의 절대 좌표를 산출하여 상기 관측 대상 지점에 대한 입체적인 관측 정보를 생성하여 전자 지도에 표시하고, 해당 전자 지도 정보를 상기 중앙 관제 장치에 전송하게 구성할 수 도 있다.
본 발명에 의하면, 휴대용 관측 장비를 휴대한 지리 정보팀은 재난이 발생한 지점과 500미터 이내의 안전한 지점에서 신속하게 휴대용 관측 장비를 설치하여 관측하고자 하는 관측 대상 지점을 관측하여 해당 지점의 좌표, 기상 상태 정보, 영상 사진 정보등을 획득한 후 유무선 통신을 통하여 중앙 통제본부에 즉시 보고할 수 있다.
중앙 통제 본부에서는 유무선 통신을 통해 재해현장과 동기화된 컴퓨터 화면의 전자지도상에서 확산되어가는 재해범위를 시계열별로 상황을 파악하면서 동시에 무선통신으로 현장지휘부와 대화를 계속하여 긴박한 현장감을 갖고 최선의 판단으로 대책을 강구하며, 현장을 원격지휘 통제할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명에 의하면, 방재 시스템의 구성시에 각종 재난의 발생시에 현재 일상 활용하고 있는 소형 경량화된 측정용 휴대장비와 무선 노트북 컴퓨터에 지리 정보 시스템 프로그램과 해당지역 전자지도를 장착하는 것만으로 수행할 수 있게 되어 통제본부의 거대한 시스템이 필요하지 않으며, 재난 현장에 파견된 지리 정보팀으로 하여금 기동성 있고 실시간적인 정보를 제공할 수 있게 한다.
더욱이, 수림지대 및 고층건물이 많은 GPS를 수신할 수 없는 지역에서 관성 항법장치를 이용하여 신뢰도가 높은 위치좌표를 유도측정할 수 있는 장비인 자율항법장치를 사용하여 지리정보팀 인원이 재해재난 지역에 바로 접근하지 않아도 수100m 벗어난 안전한 지점에서 재해 확산 가장자리의 자연지물을 관측하여 시간과 위치, 변화를 구할 수 있다.
이는 재난재해의 진행상황에 대한 실시간 파악을 가능하게 하여 지리정보팀 인원의 안전 뿐만 아니라 현장인원의 안전에 대해서 커다란 잇점이 있다.
또한, 언론보도 매체등에도 실시간으로 상황을 전파하여 재난재해에 대한 대시민 정보 서비스를 실시간화하여 피난 정보등을 보다 원활히 전파할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지피에스 및 관성 항법 장치를 이용한 실시간 재난 방재 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지피에스 및 관성 항법 장치를 이용한 실시간 재난 방재 시스템을 산불 현장에 적용한 예를 설명하기 위한 설명도.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 지피에스 및 관성 항법 장치를 이용한 실시간 재난 방재 시스템에서 재난 방재를 수행하는 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 휴대용 관측 장비 11 : 관측 지점 위치 획득부
12 : 관측부 13 : 기상 정보 획득부
14 : 관측 영상 획득부 15 : 무선 통신부
16 : 제어부 17 : 메모리
20 - 50 : 휴대용 관측 장비 60 : 중앙 관제 장치
70 : GPS 위성

Claims (4)

  1. 적어도 하나 이상의 관측 지점에 휴대 설치되는 적어도 하나 이상의 휴대용 관측 장비와,
    상기 적어도 하나 이상의 휴대용 관측 장비와 무선 통신 네트워크를 통해 연결되어 임의의 관측 대상 지점에 대한 적어도 하나 이상의 관측 정보를 수신하여 해당 관측 대상 지점에 대한 입체적인 관측 정보 및 관측 평가 정보를 실시간으로 생성하는 중앙 관제 장치를 포함하는 방재 시스템으로서,
    상기 휴대용 관측 장비는,
    GPS 수신장치 및 관성 항법 장치를 구비하여 관측 지점의 현재 위치 좌표를 산출하는 관측 지점 위치 획득부와,
    임의로 설정된 기준 좌표 및 기준 각도가 설정된 상태에서 레이저빔을 이용하여 관측 지점으로부터 관측 대상 지점까지의 거리 및 각도를 획득하여 관측 대상 지점의 상대 좌표를 획득하는 관측부와,
    관측 지점의 시간별 기상 상태 정보를 획득하는 기상 정보 획득부와,
    관측 대상 지점의 영상 정보를 획득하는 관측 영상 획득부와,
    상기 중앙 관제 장치와 무선 네트워크를 통해 무선 통신을 수행하는 무선 통신부와,
    관측 제어 프로그램을 저장하고 있고, 관측 제어 프로그램을 수행할 때 발생되는 각종 데이터를 저장하는 메모리와,
    상기 메모리에 저장된 관측 제어 프로그램을 구동하여 상기 관측부의 기준 좌표 및 기준 각도와, 상기 관측부에 의해 획득된 관측 대상 지점의 상대 좌표와, 상기 기상 정보 획득부에 의해 획득된 기상 상태 정보와, 상기 관측 영상 획득부에 의해 획득된 영상 정보를 포함하는 관측 정보를 상기 무선 네트워크 통신부를 통해 상기 중앙 관제 장치에 전송하는 제어부를 포함하며,
    상기 관측 지점 위치 획득부는 GPS 수신 장치의 동작에 의한 위치 좌표 획득에 실패하는 경우에 상기 GPS 수신 장치에 의해 최종적으로 획득된 위치 좌표를 기준으로 상기 관성 항법 장치에 의해 관측 지점의 위치 좌표를 산출하며,
    상기 중앙 관제 장치는 상기 휴대용 관측 장비로부터 수신된 상기 관측부의 기준 좌표 및 기준 각도에 의거하여 상기 수신된 관측 대상 지점의 상대 좌표로부터 상기 관측 대상 지점의 절대 좌표를 산출하여 상기 관측 대상 지점에 대한 입체적인 관측 정보를 실시간으로 생성하는 것을 특징으로 하는 지피에스 및 관성 항법 장치를 이용한 실시간 재난 방재 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 관측 평가 정보는,
    상기 관측 대상 지점에 발생된 재난의 현재 진행 상황 정보와, 상기 현재 진행 상황 정보에 상기 기상 상태 정보가 반영되어 예측된 재난의 진행 예측 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 지피에스 및 관성 항법 장치를 이용한 실시간 재난 방재 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 휴대용 관측 장비의 제어부는,
    상기 휴대용 관측 장비내에서 측정된 상기 관측부의 기준 좌표 및 기준 각도에 의거하여 상기 수신된 관측 대상 지점의 상대 좌표로부터 상기 관측 대상 지점의 절대 좌표를 산출하여 상기 관측 대상 지점에 대한 입체적인 관측 정보를 생성하여 전자 지도에 표시하고, 해당 전자 지도 정보를 상기 중앙 관제 장치에 전송하는 것을 특징으로 하는 지피에스 및 관성 항법 장치를 이용한 실시간 재난 방재 시스템.
  4. 적어도 하나 이상의 관측 지점에 휴대 설치되는 적어도 하나 이상의 휴대용 관측 장비와,
    상기 적어도 하나 이상의 휴대용 관측 장비와 무선 통신 네트워크를 통해 연결되어 임의의 관측 대상 지점에 대한 적어도 하나 이상의 관측 정보를 수신하여 해당 관측 대상 지점에 대한 입체적인 관측 정보 및 관측 평가 정보를 실시간으로 생성하는 중앙 관제 장치를 포함하는 방재 시스템을 운용하는 방법으로서,
    상기 휴대용 관측 장비에 GPS 수신장치 및 관성 항법 장치를 구비하여, 관측 지점의 현재 위치 좌표를 산출하는 관측 지점 위치 획득 단계와,
    임의로 설정된 기준 좌표 및 기준 각도가 설정된 상태에서 레이저빔을 이용하여 관측 지점으로부터 관측 대상 지점까지의 거리 및 각도를 획득하여 관측 대상 지점의 상대 좌표를 획득하는 관측 단계와,
    관측 지점의 시간별 기상 상태 정보를 획득하는 기상 정보 획득 단계와,
    관측 대상 지점의 영상 정보를 획득하는 관측 영상 획득 단계와,
    상기 관측부의 기준 좌표 및 기준 각도와, 상기 관측부에 의해 획득된 관측 대상 지점의 상대 좌표와, 상기 기상 정보 획득단계에 의해 획득된 기상 상태 정보와, 상기 관측 영상 획득단계에 의해 획득된 영상 정보를 포함하는 관측 정보를 무선 네트워크를 통해 상기 중앙 관제 장치에 전송하는 전송 단계를 수행하며,
    상기 관측 지점 위치 획득 단계는 GPS 수신 장치의 동작에 의한 위치 좌표 획득에 실패하는 경우에 상기 GPS 수신 장치에 의해 최종적으로 획득된 위치 좌표를 기준으로 상기 관성 항법 장치에 의해 관측 지점의 위치 좌표를 산출하며,
    상기 중앙 관제 장치에서 상기 휴대용 관측 장비로부터 수신된 상기 관측부의 기준 좌표 및 기준 각도에 의거하여 상기 수신된 관측 대상 지점의 상대 좌표로부터 상기 관측 대상 지점의 절대 좌표를 산출하여 상기 관측 대상 지점에 대한 입체적인 관측 정보를 실시간으로 생성하는 것을 특징으로 하는 지피에스 및 관성 항법 장치를 이용한 실시간 재난 방재 시스템의 운용 방법.
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