KR100908832B1 - Ｄｇｐｓ 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 DGPS 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 DGPS를 이용하여 기준국에서 송신한 위치보정신호로 오차보정을 실시함으로써 지하시설물의 위치를 정확히 알 수 있으며, 탐침과 측량을 동시에 실시할 수 있으므로 지하시설물을 찾는데 필요한 인원 및 비용을 줄일 수 있고, 현재위치를 DGPS로 정확히 파악하여 목표위치까지의 거리 및 방향을 출력함으로써 탐침 횟수를 줄일 수 있어 지하시설물을 찾기 용이한 DGPS 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템을 제공하기 위한 것이다.

그 기술적 구성은 현재 탐침 위치의 GPS 신호를 수신하는 GPS 수신부, 지상에 설치된 기준국 GPS에서 오차보정 데이터를 수신받는 DGPS 수신부, 상기 GPS 수신부 및 DGPS 수신부로 입력된 고주파 신호를 중간 주파수로 변환하는 제1 및 제2 고주파부, 상기 제1 및 제2 고주파부에서 출력된 신호를 역확산시켜 스펙트럼 변환을 실시하는 제1 및 제2 신호처리부를 구비하고, 상기 제1 및 제2 신호처리부에서 출력된 각 데이터를 이용하여 현 위치를 산출하는 것을 특징으로 한다.

DGPS, 자기마커, 지하시설물, RTCM, 측위, 항법, 목표거리계산, 방향계산

Description

ＤＧＰＳ 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템{A BURIED OBJECT MANAGEMENT SYSTEM BY USING POLAR OF MAGNETIC MARKERS BASED ON DGPS}

본 발명은 지하시설물 관리시스템에 관한 것으로, 특히 지하시설물에 부착된 자기마커에서 발생된 자기장을 탐지하고, DGPS(Differential GPS)를 이용하여 GPS에서 발생되는 지하시설물의 위치 오차를 기준국 신호로 최소화함으로써, 현재탐침위치를 정확히 파악하여 지하시설물까지의 거리 및 방향을 높은 정확도로 알려줄 수 있는 DGPS 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템에 관한 것이다.

일반적으로, GPS(Global Positioning System)는 비행기, 선박, 자동차 뿐만 아니라 세계 어느곳에서든지 인공위성을 이용하여 자신의 위치를 정확히 알 수 있는 시스템이다.

이러한 위치정보는 GPS 수신기로 3개 이상의 위성으로부터 정확한 시간과 거리를 측정하여 3개의 각각 다른 거리를 삼각 방법에 따라서 현 위치를 정확하게 계산할 수 있으며, 현재 3개의 위성으로부터 거리와 시간 정보를 얻고 1개 위성으로 오차를 수정하는 방법을 사용하고 있다.

그리고, 위도, 경도, 고도의 위치뿐만 아니라 3차원의 속도정보와 함께 정확한 시간까지 얻을 수 있으며, 위치 정확도는 군사용과 민간용에 따라 차이가 있으며 민간용은 수평, 수직오차가 10-15m 정도이며, 속도측정 정확도는 초당 3cm이다.

또한, 인공위성에는 3개의 원자시계가 탑재되어 3만6000년에 1초만의 오차를 갖는 시간 정보를 제공하고 있으며, 단순한 위치제공에서부터 자동항법, 교통관제, 대형 토목공사의 정밀측량, 지도제작 등 광범위한 분야에 응용되고 있다.

이러한 GPS는 지하에 매설된 도시기반시설물에 대한 위치정보와 속성정보의 정확성을 높이기 위해 이용되고 있으나, 보이지 않는 지하시설물에 대한 위치기반서비스 및 관리는 GPS를 이용하는데 한계가 있다.

본 출원인의 등록특허 제0732127호에는 "자기 마커의 극성을 이용한 지하시설물 관리시스템" 에는 이러한 한계를 극복하고자, 영구 자석에서 발생하는 자력선의 방향에 의해 발생하는 지구 자장의 변화 패턴 또는 변화량을 측정하여 자기마커가 부착된 지하시설물의 평면적 매설 위치를 오류없이 포착함으로써 설계와 시공의 불일치로 초래하는 지하 굴착에서 발생할 수 있는 안전 사고를 사전에 방지할 수 있도록 구성된다.

또, 영구자석으로 만든 자기마커를 지하시설물에 용이하게 부착할 수 있고, 동시에 자력선의 방향을 일정하게 하여 자기장을 용이하게 측정할 수 있으며, 자기마커에서 발생되는 자기장을 탐지하여 그 크기를 디지털 데이터로 변환하여 숫자나 그래프 등의 처리가 용이하도록 한다.

그러나, 이러한 등록특허의 구성 요소 중 자기탐지기는 GPS의 네비게이션 기능을 이용한 것으로써, 지하시설물의 정확한 측량값을 측정하는 것은 별도의 측량장비를 이용하고 있기 때문에 탐지와 측량이 이원화되어 탐지 후 측량까지의 소요 시간에 따른 측량 위치의 오차가 발생할 수 있으며, GPS는 위성을 이용하므로 측량 오차가 반경 15m 정도로 발생하여 정확도가 낮고, 지하시설물을 탐지하는 데 걸리는 시간 및 비용이 증가하는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, DGPS를 이용하여 측량오차를 현저히 줄이고 현재 탐침위치를 정확히 측정하여 현재탐침위치에서 지하시설물이 위치한 곳까지의 거리 및 방향을 출력함으로써, 시간단축 및 정확성을 높일 수 있는 DGPS 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 DGPS의 정밀측량기술을 자기탐지기술에 접목시켜 탐지와 측량을 동시에 수행가능하게 하고, 탐침과 측량을 실시하는 구성을 통합시켜 1인이 탐침 및 측량을 동시에 실시할 수 있어 인건비 및 시간을 줄일 수 있는 DGPS 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 탐침 후 측량까지 소요되는 시간에 따른 측량위치의 불명확성을 제거하여 오차발생요인을 줄이고, 현장에서 GIS를 이용하여 지리정보를 확인할 수 있는 DGPS 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템을 제공하는 데 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 지하에 매립된 시설물을 탐지하는 2 개의 자기벡터센서가 평행선상에 정렬되는 센서 수단, 상기 센서 수단에서 감지한 데이터를 믹싱하고 차이에 해당하는 디지털데이터를 출력하는 디지털 그래디오미터, 상기 디지털데이터를 아날로그 데이터로 변환하는 디지털-아날로그 변환기, 상기 아날로그 데이터를 청각이 감지할 수 있도록 출력하는 전압제어발진기, 상기 전압제어발진기의 출력을 증폭하는 음성증폭기, 상기 음성증폭기의 소리를 출력하는 스피커, 탐침 및 측량에 대한 제어를 실시하는 마이크로프로세서, 상기 마이크로프로세서가 탐침 및 측량에 대한 제어를 실시하기 위해 통신하는 통로인 입, 출력 인터페이스, 상기 마이크로프로세서에서 출력된 데이터를 숫자 또는 그래픽으로 출력하는 LCD 표시장치, 상기 마이크로프로세서 내의 메모리에 상기 시설물의 위치가 저장된 GIS 데이터베이스를 포함한 지하시설물 관리시스템에 있어서, 현재 탐침 위치의 GPS 신호를 수신하는 GPS 수신부, 지상에 설치된 기준국 GPS에서 오차보정 데이터를 수신받는 DGPS 수신부, 상기 GPS 수신부 및 DGPS 수신부로 입력된 고주파 신호를 중간 주파수로 변환하는 제1 및 제2 고주파부, 상기 제1 및 제2 고주파부에서 출력된 신호를 역확산시켜 스펙트럼 변환을 실시하는 제1 및 제2 신호처리부를 구비하고, 상기 제1 및 제2 신호처리부에서 출력된 각 데이터를 이용하여 현 위치를 산출하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 지하시설물에 부착된 자기마커의 위치를 GIS 데이터베이스에 기 저장하고, DGPS를 이용하여 현재위치를 정확히 파악한 후, 현재위치에서 자기마커까지의 거리 및 방향을 사용자에게 출력함으로써, 탐침 공수 및 측량 횟수를 줄일 수 있어 보다 빠르게 지하시설물을 찾아낼 수 있고, 탐침 및 측량을 위한 장치를 통합시킴으로써 1인이 탐침 및 측량을 수행할 수 있어 비용 및 시간을 절약할 수 있는 등의 효과를 거둘 수 있다.

본 발명은 지하시설물에 장착된 자기마커의 위치를 본 발명의 시스템에 포함된 GIS DB에 미리 저장해놓고, 상기 지하시설물을 탐색할 경우 현재 위치를 DGPS로 정확히 파악하며, 현재 위치에서 상기 지하시설물까지의 거리 및 방향을 화면으로 출력함으로써 탐침 공수를 줄이고, 지하시설물을 탐색하는 시간과 비용을 줄일 수 있도록 이루어지는 구성을 통해 과제를 해결할 수 있다.

우선, 본 발명의 개념에 대해 설명한다.

본 발명에서 사용되는 DGPS는 상대측위방식인 GPS 측량기법으로서, 이미 알고 있는 지하시설물 좌표를 이용하여 오차를 최대한 줄여서 이용하기 위한 위치결정방식으로, 지하시설물에 기준국용 GPS 수신기를 설치하여 위성을 관측하며, 각 위성의 의사거리 보정값을 구한 뒤, 이를 이용하여 이동국용 GPS 수신기의 위치결정 오차를 개선하는 위치 결정 형태이다.

여기서, 의사거리(pseudo range)는 수동 거리 측정방법에 의한 측위 시스템에서, 측정한 전파원으로부터의 거리가 송, 수신점의 시간 오차에 해당하는 거리 오차를 포함하는 것을 의미한다.

그리고, 기지국 GPS(Reference station)은 기지점에 설치하는 GPS로서, 인공 위성에 의해 측정된 위치 데이터와 기지점의 위치 데이터와의 차이값을 계산, 위치 보정 데이터를 생성하여 이동국 GPS로 송신하는 기능을 수행한다.

또한, 이동국 GPS(Mobile station)은 인공위성에 의해 측정된 위치 데이터에 기지국으로부터 송신된 위치 보정 데이터를 합성하여 현 지점의 정확한 위치를 표시하는 것이다.

더불어, 본 발명에서 사용하는 DGPS는 기존에 각 지자체 등에서 설치한 기준국(Station)에서 위치보정 데이터를 이용하는 것을 기본으로 하며, RTK(Real-Time Kinematic)을 이용하여 위성신호 중 L1/L2 반송파를 처리하여 1 내지 2cm 정도의 위치 정확도를 얻는 방법도 포함하고, 기준국을 이용하지 않고 정지 위성을 이용하여 위치보정 데이터를 수신하는 방법도 포함한다.

즉, 각각의 수단은 다르지만 고정되어 있는 기준국(지자체의 기준국, 직접 설치한 기준국, 정지위성 등)을 이용하여 현재 위치의 오차를 보정하는 수단이면 본 발명에 포함되는 것을 전제로 한다.

그리고, DGPS 측위방식 중 본 발명에서는 실시간 측위를 이용하는데, 이는 기지국 GPS에서 생성된 위치보정데이터를 유, 무선 통신으로 이동국 GPS에 송신하여 실시간으로 정확한 위치를 해석하는 방법이다.

상술한 실시간 측위는 UHF, VHF, HF, MF 등의 무선 통신 및 광섬유 케이블에 의한 유선 통신을 이용할 수 있다.

본 발명에서는 통신기기의 성능에 따라 DGPS 측량의 성패가 좌우되기 때문에, 통신기기의 성능에 맞는 범위 내에 기준점(기지국)을 많이 설치하고, 현재 운 용중인 GPS 상시 관측소에서 위치보정데이터의 방송 서비스를 이용하거나 또는 본 발명의 시스템 내에서 위치보정데이터를 생성할 수 있도록 연산한다.

한편, 본 발명에서 사용되는 자기마커 즉, 지하시설물 상단에 부착되는 영구자석으로 만들어진 자기마커부의 극성 중 N 극 성분을 항상 상부로 위치함으로써, 자석으로부터 발생하는 자력선의 방향을 일정하게 유지하여 지구 자장의 공간적 변화 패턴(지자장의 방향 왜곡)을 일정하게 유지한다.

이는, 자연 자화되는 지하시설물 자체의 금속 성분 또는 지하시설물 주위의 금속 성분에 발생하는 자력선으로 인한 지구 자장의 불규칙한 변화 패턴과 구분되게 하여 금속 성분과 자기마커부를 분별하게 한다.

또, 본 발명에서 지구 자장의 변화 패턴은 자기탐지기에 일직선으로 장착된 자기벡터센서들의 출력 차이를 표시하는 탐지 수치에 의해 가시적으로 표현되고, 이 탐지 수치는 자기 탐지 작업의 특성상 순시적으로 발생한다.

그로 인해, 순시적 변화의 누적된 특성을 탐지자가 기억하기 어렵기 때문에, 일정 주기로 탐지 수치 변화를 자기탐지기 내의 반도체 메모리 소자를 구비한 마이크로프로세서로 순차적으로 저장한 후, 연속적인 그래프 형태로 표시하여 변화 패턴을 쉽게 인식하도록 한다.

더불어, 본 발명에서는 영구 자석에서 발생하는 자력선이 자력선 발생면에 직교하는 성분에 가장 멀리 영향을 끼치므로, 자기마커부의 상단면이 지표면 수직 방향과 직교가 되도록 지하시설물에 부착한다.

여기서, 지하 관로는 대부분 원통형이므로 자기마커부의 하단부를 곡면 구조 로 하여 관로에 부착할 때, 지표면과 직교하도록 용이하게 하며, 자기마커부 상단에 극성 표시를 한다.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 예시도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 지하시설물에 설치된 자기마커의 자력선 분포 및 탐지방법을 도시한 설명도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 자기마커(11)는 수명이 영구적인 것으로서 일정자력을 갖는 영구자석(페라이트)에 대해 방수 및 방습을 한 니켈도금, 우레탄 표막 코팅 등을 처리한 것으로서, 상하수도관, 도시가스 공급관, 전기 및 통신선로 등의 지하시설물(18)을 설치하는 공사시 이 시설물에 부착된다.

지하시설물 탐지기(10)는 지지봉(15)과 이 지지봉(15) 내에 마련된 제1 플럭스게이트 센서(12) 및 제2 플럭스게이트 센서(13)를 구비하여 자기마커(11)의 정자계 자속(14)을 측정한다. 상기 제1 플럭스게이트 센서(12) 및 제2 플럭스게이트 센서(13)는 벡터 센서들이고, 각 센싱 축에 해당하는 평균적인 자장성분을 측정한다.

여기서, 플럭스게이트(Flux gate) 센서는 지구 자장(磁場)의 방향과 세기를 감지하는 센서이다.

또한, 제1 플럭스게이트 센서(12) 및 제2 플럭스게이트 센서(13)는 서로 측정된 자장의 극성이 반대가 되도록 서로 다른 방향에 위치하고, 플럭스게이트 센서(12)와 제2 플럭스게이트 센서(13)에서 측정된 신호들을 합하면 지자장과 같이 두 센서에 공통으로 감지되는 성분들을 제거할 수 있어 차액의 자장성분만 남는다.

자기마커(11)에 가까이 있는 제1 플럭스게이트 센서(12)에서 측정된 자장은 제2 플럭스게이트 센서(13)에서 특정된 값보다 훨씬 큰 값을 갖는다. 따라서, 이들의 차액은 자기성분을 띠고 있는 자기마커(11)의 자장 세기 정도를 나타내며 이렇게 만들어진 차액의 자장은 지하시설물 탐지기(10)에 내장된 스피커(24) 또는 LCD 표시장치(30)를 통하여 측정된 자장의 강약을 출력한다.

그리고, 목표위치 탐색수단(32)은 현재 위치를 DGPS를 이용하여 정확히 파악하고, 찾고자 하는 지하서설물이 매장된 목표 위치까지의 거리, 방향, 각도 등을 LCD 표시장치(30)에 도시하기 위해 구비된다.

도 2는 본 발명에 따른 DGPS 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템을 개략적으로 도시한 블록구성도이다. 이러한 지하시설물 관리시스템(1)은 도 1에서 지하시설물(18)을 매설할 당시 좌표를 마이크로프로세서(22) 내 메모리에 GIS(geographical information system) 데이터베이스(미도시)에 저장해놓고, 다시 지하시설물(18)을 찾고자 할 때 유용하게 사용된다.

도 2에서, 목표위치 탐색수단(32)의 GPS 수신부(32a) 및 DGPS 수신부(32a')는 안테나를 통해 1,227.6MHz 또는 1,575.42MHz의 신호로 전달되는 탐침 위치의 좌표와 오차 데이터를 각각 수신받고, 각각의 데이터는 제1 고주파부(32b) 및 제2 고주파부(32b')를 통해 중간 주파수(Intermediate Frequency)로 변환된다.

그리고 나서, 제1 신호처리부(32c) 및 제2 신호처리부(32c')는 중간 주파수 로 변환된 각각의 데이터에 대해 스펙트럼 확산을 원래대로 되돌려주는 역확산을 실행하여 위성으로부터 보내져오는 데이터와 의사거리를 얻는다.

또, 목표위치 계산부(32d)에서는 제1 신호처리부(32c) 및 제2 신호처리부(32c')에서 얻어진 데이터와 의사거리에서 현재의 위치를 구하는 연산을 실행하여 현재 탐침한 좌표를 수 cm 내의 오차로 정확한 좌표를 얻게 된다.

또한, 현재 좌표와 매설할 당시 마이크로프로세서(22)의 GIS 데이터베이스에 저장되었던 지하시설물(18)의 좌표를 비교하거나 외부시스템 연결부(33)로 연결된 GIS 데이터베이스 입력장치에 의해 입력된 자기마커(11)의 위치 정보(위, 경도)와 비교하여 현재 좌표에서 어느 방향, 어느 각도로 이동해야 상기 지하시설물(18)을 찾을 수 있는지를 출력 인터페이스(23)를 통해 LCD 표시장치(24)로 표시하게 된다.

이에 따라, 탐침자는 현재 위치가 정확히 파악하었고, 목표 위치까지 어느 방향, 어느 각도로 이동해야 하는지를 알았으므로, 상기 LCD 표시장치(24)에 표시된 위치로 이동하고, 다시 탐침을 실시한다.

여기서, 제1 플럭스게이트 센서(12) 및 제2 플럭스게이트 센서(13)는 지지봉(15)에 축이 일직선이 되도록 설치되어 있으며, 제1 플럭스게이트 센서(12) 및 제2 플럭스게이트 센서(13)는 자기마커(11)에서 발생되는 자기장을 각각의 위치에서 측정하며, 측정된 자기장은 디지털 그래디오미터(20)로 입력된다.

그리고, 디지털 그래디오미터(20)는 제1 플럭스게이트 센서(12) 및 제2 플럭스게이트 센서(13)로부터 입력된 자기장 파형을 디지털 믹싱을 한다. 즉, 입력된 두 신호의 주파수 차에 해당하는 주파수 신호를 만들어 주고, 두 파형의 혼합된 주 파수의 크기를 디지털 데이터로 출력한다.

따라서, 디지털 그래디오미터(20)로부터 출력된 디지털 데이터는 숫자나 그래프로 출력하기 위하여, 입력 인터페이스(21)를 통해 마이크로프로세서(22)로 전달된다.

여기서, 마이크로프로세서(22)는 자기장의 세기에 해당하는 디지털 신호를 입력받아 자기마커(11)에서 발생하는 자기장의 세기를 계산하고, 이렇게 계산된 값은 출력 인터페이스(23)를 통하여 LCD 표시장치(24)에 문자, 숫자나 그래프의 형식으로 표현된다.

외부 시스템 연결부(33)는 외부의 GIS 시스템과 무선 또는 유선으로 연결하여 현재 측정하는 지역의 매설정보를 업데이트 받을 수 있으며, 마이크로프로세서(22)는 디지털 그래디오미터(20)로부터 출력된 디지털 데이터를 참조하여, 만약 자기마커(11)가 매설된 것을 확인하면, 목표위치 탐색수단(32)로부터 현재의 위치정보를 수신받고, GIS 데이터베이스가 내장된 마이크로프로세서(22) 또는 외부시스템 연결부(33)를 통해 외부의 GIS 시스템으로부터 현재의 위치에 해당하는 매설정보를 조회하여 수신받는다.

그리고, 마이크로프로세서(22)는 매설정보와 위치를 비교 및 검색하여 지하시설물(18)에 대한 매설 정보를 확인하여 출력 인터페이스(23)를 통하여 LCD 표시장치(24)에 문자, 숫자 또는 그래픽의 형식으로 출력한다.

또한, 마이크로프로세서(22)는 자기마커(11)의 유, 무에 상관없이 목표위치 탐색수단(32)를 통해 수신된 현재 위치정보나 사용자가 검색하고자 하는 지하시설 물(18)의 정보를 수신받아, 이 정보만을 LCD 표시장치(24)에 문자, 숫자 또는 그래픽의 형식으로 출력할 수도 있다.

더불어, 디지털 그래디오미터(20)로부터 출력된 디지털 데이터는 그 크기에 상응하는 세기의 외부음성으로 출력하기 위하여, 디지털-아날로그 변환기(25)의 입력으로 보내진다. 디지털-아날로그 변환기(25)는 입력된 디지털데이터를 그 크기대로 0 ~ 2.5 V의 범위의 아날로그 형태의 음성신호로 출력한다.

그리고, 민감도 조절기(26)는 디지털-아날로그 변환기(25)의 문턱 전압(Threshold Voltage)을 조절함으로서 신호의 민감도를 조절할 수 있도록 구비된다.

또, 변환된 아날로그 신호는 전압제어발진기(27)에서 처리되어 다시 사람의 청각이 들을 수 있는 주파수대로 출력되고, 음성증폭기(28)에 의해 증폭되어 스피커(30)를 통해 외부음성으로 출력된다.

즉, 신호 차의 크기를 표현하기 위하여 예를 들어 스피커(30)가 사용되고, 이러한 스피커(30)를 구동하기 위하여 신호 차에 해당하는 발진 주파수를 만들어주는 전압제어 발진기(27)가 필요하고, 이의 출력을 받아 스피커 구동에 필요한 음성 증폭기(28)가 필요하다. 음성 증폭기(28)에 연결된 볼륨 조절기(29)는 스피커(30)의 볼륨을 조절하기 위한 것이다.

또한, 제1 플럭스게이트 센서(12), 제2 플럭스게이트 센서(13)와 디지털 그래디오미터(20)에는 한 개의 정전압원에 의해서 +5V의 전원이 공급되고, 디지털-아날로그 변환기(25)와 전압제어발진기(27)와 음성증폭기(28)에는 또 다른 정전압원 에 의해서 구동이 된다. 이렇게 전압원을 분리하는 것은 정전압원의 변동으로 센서가 오동작하는 것을 막기 위한 것이다.

또 본 발명에 따른 지하시설물 탐지기(10)는 자기마커(11)의 존재 유, 무를 알리는 신호를 발생시키기 위해 제1 플럭스게이트 센서(12)와 제2 플럭스게이트 센서(13)에서 나오는 출력 주파수에 대해 측정된 자장의 차이를 얻기 위하여 믹싱(Mixing)한다.

이러한 믹싱은 디지털 그래디오미터(20)에서 실행되는데, 디지털 그래디오미터(20)에서 나오는 출력은 혼합된 주파수의 크기에 따라 변하는 병렬 데이터 구조로 되어있고, 사인 비트(sign bit)를 나타내는 출력도 더 가지고 있다.

이는 제1 플럭스게이트 센서(12)와 제2 플럭스게이트 센서(13) 중에서 어느 쪽 센서의 자기장이 큰가를 나타낸다. 따라서 출력 "0" 은 두 센서가 같은 크기의 자장을 탐지하는 것을 뜻하고 최고치(예를 들어 255)의 출력은 자장의 차이가 크다는 것을 의미한다.

디지털 그래디오미터(20)는 수정 발진기(Crystal Oscillator) 주파수에 따라 다르지만 스위치가 켜졌을 때부터 10초에서 20초 동안 자동적으로 조정(calibration)을 하면서, 지자장의 최대값과 최소값을 관측한다.

이때, 디지털 그래디오미터(20)를 남북방향으로 배열시키되 끝부분이 지자계의 경사각도 만큼 기울이게 하여 시행한다. 그리고, 스위치를 켜고 조정시간(약 10초) 동안 디지털 그래디오미터(20)를 180°회전시킴으로서 센서에 대한 민감도와 제로 옵셋을 결정하고 센서 차이에서 오는 에러를 보정하게 된다.

따라서, 본 발명에 따른 DGPS 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템(1)은 현재 탐침한 위치를 목표위치 탐색수단(32)을 통해 정확히 파악하고, 현재 탐침한 위치와 마이크로프로세서(22) 내의 메모리에 기 저장된 GIS 정보 또는 외부시스템 연결부(33)를 통해 연결된 GIS에 기 저장된 목표 좌표를 비교하며, 현재 탐침한 위치에서 어느 각도, 거리로 이동해야하는지를 LCD 표시장치(24)를 통해 알려줌으로써 탐침 공수를 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 DGPS 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템(1)은 탐침 및 측량을 통합시켜 가능케함으로써, 탐침 및 측량 인원을 1인으로 축소할 수 있어 비용 및 시간을 절약할 수 있도록 이루어진다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 DGPS 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템 중 일부 구성을 이루는 회로도로서, 전원부(30)는 2 개의 정전압원(VCC1, VCC2)를 출력할 수 있도록 구성된다.

우선, 본 발명에 따른 DGPS 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템(1)은 휴대용이고, 배터리에 의존하게 되므로 회로의 소비전력을 최소화시킬 수 있도록 CMOS 반도체를 이용하여 회로를 구성한다.

그리고, 전원부(30)는 배터리의 충전된 전력을 최대한 효율적으로 이용할 수 있도록 고효율(80%∼85%급)의 100kHz 스위칭 전원(switch mode power supply)을 이용하며, 2 개의 정전압원을 출력하도록 7805(regulator, IC1, IC2)를 사용한다.

또, 유지비 절감 및 운용의 편리성을 도모하기 위하여, 8개의 2100mAh AA- type 수소전지(LiMH battery)에 의한 20Wh급 의 대용량의 충전배터리 모듈 채용하며, 충전 시간을 단축하기 위하여 충전 전류 800mA의 급속충전 방식을 이용하여 3-4시간 내에 충전이 가능하도록 이루어진다.

그리고, 제1 플럭스게이트 센서(12, FGM3a) 및 제2 플럭스게이트 센서(13, FGM3b)는 본 실시예에서 ±50 μT 의 범위에서 동작하고 해상도는 10 μT 정도로 매우 낮은 필드의 차이도 민감하게 탐지할 수 있는 센서를 이용한다.

더불어, 상기 센서를 같은 방향으로 배열하여 지자계의 영향을 제거함으로써, 방향에 관계없이 같은 절대값의 자계를 관찰하도록 하며, 본 실시예에서 사용되는 센서는 도 4에 도시된다.

도 4를 참조하면, 토로이드 철심으로 코일에 에너지를 공급하고 둘레를 균일하게 둘러싸고 있는 센서 코일을 나타내며, 이는 토로이드에 의해 발생되는 필드를 탐지하지 못하지만 부가적으로 외부의 자계가 가해지는 경우, 토로이드의 히스테리시스로 발생되는 순수한 필드를 감지할 수 있다.

다시 도 3을 보면, 디지털 그래디오미터(20)의 17, 18번 핀으로 상기 센서(12, 13)의 출력이 입력되게 된다.

여기서, 상기 센서(12, 13)의 출력은 50kHz∼120kHz의 5V 펄스 트레인을 가지며, 출력이 100kHz의 펄스 트레인인 경우, 두 개의 센서(12, 13)를 사용하여 파형을 섞고, 낮은 주파수의 신호차를 얻을 수 있다.

그리고, 이러한 원리는 맥놀이 주파수 발진기 (BFO: Beat-Frequency Oscillator) 금속탐지기의 형태와 비슷한 것으로, 두 개의 발진기(oscillator)의 출력이 혼합되어 금속 물체에 의해 발생되는 주파수만큼 이동하는 것을 찾는 것과 마찬가지 방법이다.

본 발명에서도 목표 물체의 음향신호를 발생시키기 위해서 두 개의 센서(12, 13)에서 나오는 출력 주파수를 섞으며, 이는 도 5에 도시된다.

상기 도 5를 보면, BFO 믹서의 원리를 이용한 본 발명의 실시예에서 사용되는 디지털 믹서가 도시되어 있으며, 제1 및 제2 플럭스게이트 센서(FGM-3)에서 각각 측정된 자장 등은 슈미트 트리거로 입력되며, 상기 슈미트 트리거에서 출력된 데이터는 각각 D-플립플롭의 D 핀 및 CLK 핀으로 입력된다.

여기서, D-플립플롭의 진리표는 하기 표 1에서 도시되며, 하기에 도시된 바와 같이, D 에 입력되는 데이터에 따라 출력이 HIGH(1) 또는 LOW(0)로 결정되는 것을 알 수 있다.

CLK	D	Q(t, t')
0	X	Q(t)
1	0	0
1	1	1

또한, HIGH 또는 LOW인 경우, 도 3의 디지털 그래디오미터(30)의 핀 1에서는 두 개의 다른 민감도를 제공하며, D에 입력되는 데이터로 제어되는 두 개의 민감도는 큰 필드의 변화 범위를 제공하기 위해 사용된다.

그리고, 핀 2는 출력으로 극성신호를 제공하며, 부호가 있는 크기를 나타낼 수 있으며, 이로 인해 9 비트의 출력을 효과적으로 정확하게 판독할 수 있고, 핀 17 및 핀 18로는 센서(12, 13)의 입력을 받으며, 핀 15, 핀 16으로는 전압제어발진기(27)를 위하여 안정한 기준값을 제공함으로써 센서(12, 13)의 주기 변화를 방지한다.

또, 디지털 그래디오미터(30)는 지하시설물의 변동으로 지자장 위치 변화를 탐색하기 위한 고감도 그래디오미터를 이용하며, 상기 두 개의 센서(12, 13)에서 출력된 데이터를 각각 상기 디지털 믹서로 혼합한다.

그리고, 8 비트의 디지털 출력을 사용하기 위해서 디지털-아날로그 변환기(25)로 아날로그 신호를 발생시킨 다음, 이 전압으로 음성신호 또는 영상신호를 발생시키며, 이러한 디지털-아날로그 변환기는 직접 전압계를 구동하여 8 비트 평형 출력을 컴퓨터에 데이터로 사용할 수 있게 한다.

여기서, 상기 디지털-아날로그 변환기(25)는 마이크로프로세서(22)에 내장되어 있으며, 이의 출력은 8-비트 워드가 0 내지 2.5V의 범위의 아날로그 신호로 변환되어 전압제어발진기(27)를 구동시켜 스피커(30)로 음성 신호를 출력시킨다.

그리고, 전압제어발진기(27)는 3.5Hz∼2000Hz의 가청주파수로 발진음을 발생 시키고, 이를 증폭하여 스피커로 출력함으로서 탐지음을 발생시키는데, 본 발명에서는 1mA의 낮은 전력으로 구동될 수 있는 OP AMP로 이루어진 듀얼 비교기(IC3a, IC3B)가 이용된다.

여기서, 트랜지스터(Q1)의 출력이 디지털-아날로그 변환기(25)의 증폭기에 삽입되어 귀환 저항(총 1.6K)을 통해 피드백을 구성하고, 적분기 커패시터(C5)를 구동하기 위한 전압 전류 변환을 실시한다.

따라서, 트랜지스터(Q1)로부터 구동되는 전류는 디지털-아날로그 변환기(25)의 출력 전압과 직접 비례하게 되며, 상기 출력 전압은 출력핀 16에서 나오지 않고 피드백 핀으로 사용된 핀 14, 15에서 관찰되며, 이 신호는 실제 아날로그 출력으로 사용된다.

그리고, 민감도 조절기(26)는 조정 저항(R6)을 통해 임계치(Threshold)를 조정할 수 있도록 구비되고, 도 6을 참조하면, 상술한 민감도 조절기(26)인 저항(R6)을 이용할 때, 지하 3m 이상의 깊이에 지하마커(11)가 존재하면, 감도를 작게한 경우 또는 감도를 크게한 경우의 차이가 극명하게 나타나는 것을 알 수 있으며, 이를 통해 민감도 조절기(26)는 자기마커(11) 탐지에 큰 도움이 되는 것을 알 수 있다.

도 7을 참조하면, 적분기 커패시터(C5)는 감소하는 전압을 발생시키고, 이 전압은 비교기(IC3B)에 의해 감지되며, A 의 감소 전압이 B 인 음의 입력 기준 전압 이하로 떨어질 때, 비교기 출력인 C는 LOW(0)로 변하며 트랜지스터(Q2)가 턴 온 된다.

따라서, 트랜지스터(Q2)는 적분기 커패시터(C5)를 단락시키고, 이는 A 의 전압을 VCC2로 만들게 되며, 이러한 과정이 반복되면서 비교기(IC3a)는 A에서 발생되는 파형을 중간 지점 크기(D)와 비교하여 근사적인 구형파(E)를 발생시킨다.

그리고, 디지털-아날로그 변환기(25)와 전압제어발진기(27)에서 소비되는 전력을 줄이기 위하여 마이크로프로세서(22)와 디지털 그래디오미터(20)의 출력을 직접 디지털로 받아 이를 주파수로 변환하는 DCO(Digital Controlled Oscillator) 방식을 채택함으로서 7Hz∼2400Hz의 안정된 탐지음을 발생시킬 수 있다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 DGPS 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템의 데이터 수집 과정을 도시한 도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 우선 탐침자가 탐침을 실시한 좌표를 받기 위해 DPGS를 이용하여 기준국 수신기에서 위치 보정값을 수신받고, 상기 위치 보정값을 수신받은 이동국 수신기, 즉 본 발명에 따른 DGPS 수신기는 오차 보정에 대한 데이터를 받아 위치 정보를 디지털 데이터화하여 LCD 표시장치 및 스피커가 구비된 타블렛 PC로 경, 위도 좌표, 위성수, 희석도 등을 출력한다.

그리고 나서, 목표위치 탐색수단에서 현재 위치와 GIS 데이터베이스에 기 저장된 위치를 비교 및 분석하여 현재 위치에서 어느 정도의 각도, 거리를 이동해야 목표 위치를 찾을 수 있는지를 상기 타블렛 PC로 출력한다.

그 후, 사용자는 타블렛 PC가 알려준 목표 지점에서 탐침을 실시하면, 자기탐지기는 자기마커 ID, 관로 ID, 측정명 ID 등을 사용자에게 출력하며, 자기 탐지기의 데이터와 GPS 데이터의 일례는 각각 표 2 및 표 3에 도시된 바와 같다.

Outpu_Start	Flag (Outpu_Start) : 출력 정보의 시작
Detector	Flag (Detector) : 자기탐지기 정보 시작
10	Flag (10)
M0037	마커 ID
20	Flag (20)
D0531	관로 ID
30	Flag (30)
M-123-A	측정명 ID
0	Flag (0) : 자기탐지기 정보 끝
Coordniates	Flag (Detector) : 좌표 정보 시작
10	Flag (10) : WGS84 (경위도 자표계)
1	Flag (1 또는 2) : 1-degree 단위, 2-도분초 단위
127.264748	경도
36.210230	위도
20	Flag (20) : TM좌표계 (m 단위)
152886	y축 좌표
513362	x축 좌표
0	Flag (0) : 위치정보 끝
Output_End	Flag (Output_End) : 출력 정보의 끝

DATE	현재 GPS 수신일자 (ddmmyy)
UTC time	현재 GPS 수신시각 (hhmmss sss)
Latitude	위도 (ddmm mmmm / NS)
Longitude	경도 (dddmm mmmm / EW)
Altitude	지상고도 (xxx.xxxx / m)
Status	GPS 정보 상태 (0 무가치, 1 유효함, 2 DGPS, 3 PPS Mode)
Sat Count Of View	전체 수신 위성수
Sat Count Of Use	사용 위성수
PDOP	위치정밀 희석도
HDOP	수평정밀 희석도
VDOP	수직정밀 희석도
SAT ID	수신 위성 ID
SAT Elevation	수신 위성 고도
SAT Azimuth	수신 위성 방위각
SAT SNR	수신 위성 잡음비
SAT Valid	수신 위성 유효 여부

그리고, 타블렛 PC는 직렬로 연결된 탐지회로를 통하여 축적된 데이터를 시뮬레이션하여 측정 대상체의 종류 파악에 정확도를 높이는 과정을 거친 다음, 도 9와같이 결과 화면을 보여주는 기능을 하며, 볼륨 및 감도를 입력할 수 있도록 구비된다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 타블렛 PC에 GIS 정보를 도시한 도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 지하시설물을 시공할 때 구축된 GIS 정보는 타블렛 PC, 즉 마이크로프로세서(22) 내의 메모리에 저장되며, 현장에서 탐지할 경우 별도의 도면없이도 탐침자 주변의 지하시설물 정보를 자동으로 표시할 수 있다.

그리고, DGPS를 이용하기 때문에 탐침자의 현재 위치를 실시간으로 알 수 있으며, 아울러 주위의 시설물 정보도 조회가능하며, 타블렛 PC에 출력되는 경우, 축소, 확대, 이동 등을 수행할 수 있으며, 시설물에 대한 조회 및 검색 작업이 신속하고 정확하게 이루어질 수 있다.

더불어, 출력 정보를 데이터베이스화하여 자기마커 및 측정좌표와 동시에 거리, 면적, 반경, 단면도, 노후관 등의 분석도 가능하도록 이루어진다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 DGPS 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템의 구현제품을 도시한 도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 목표위치 탐색수단(30)이 상부에 위치하고 있어 GPS, DGPS 신호를 최대한 수신도가 높게 설계되어 있으며, 지지봉에 플럭스게이트 센서(12, 13)이 구비되어 있고, 중간 부분에는 LCD 표시장치(24) 및 스피커(30)가 구비된 타블렛 PC가 구비된다.

여기서, 타블렛 PC에서는 자기마커의 신규 등록, 수정 및 업데이트에 사용될 탐지 모드가 구현되는데, 이 모드는 기준국 GPS와 이동국 GPS를 사용하여 얻어낸 정밀한 좌표를 GIS 데이터를 사용한다.

위치를 측정하는 경우, 고정된 위치에서 더욱 정밀한 좌표를 얻을 수 있기 때문에, 기준국 GPS를 별도로 설치하고 이동국 GPS를 자기마커(11) 위에서 고정한 후 그 위치값을 자기마커 데이터로 활용할 수 있다.

또 다른 모드로 위치탐색모드가 구현되는데, 별도의 기준국 GPS 없이 이동국 GPS 만으로도 기존의 설치된 자기마커(11)의 대략적인 위치를 찾아가는 경우 사용할 수 있다.

도 12는 본 발명에 따른 DGPS 기반 자기마커 위치추적이 가능한 지하시설물 관리시스템에서 목표위치까지의 거리, 방향을 산출하는 흐름도이다.

우선, 위도 및 경도의 1 도는 60 분에 해당하고, 1 분은 60 초에 해당하지만, 이러한 60 진법을 목표위치 계산부(32d) 등과 같은 마이컴을 사용하지 않으므로 10진법에서 사용하는 숫자로 변경해야 한다.

즉, GPS 수신부(32a)에서 전달받는 좌표정보는 상기 목표위치 계산부(32d)에서 사용하기 어렵기 때문에 이를 변경해야 하며, GPS 수신부(32a)의 좌표정보는 모두 라디안(Radian) 각으로 변환해야 한다.

그리고, 모든 데이터는 아스키 코드(ASCII CODE)를 사용해야하며, 좌표정보는 ddmm.mmmm 형식으로 전달하도록 되어있다.

여기서, dd는 위도 및 경도의 도(Degree) 단위를 일컬으며, 그 크기는 0 도 내지 360도로 나타내며, mm는 분(Minute)이고, 60분은 1 도에 해당하며, .mmmm은 분(min)의 소수점 이하 수치로서 10 진법이 이용된다.

다시 말하면, 0.10m(분)은 1m/10에 해당하는 크기이다.

이처럼, 경도 및 위도의 좌표 데이터는 10 진법과 다른 체계가 함께 사용되고 있으므로 이를 목표위치 계산부(32d)에서 사용하기 위해서는 완전한 10 진법 체계로 변경하여 사용해야하며, ddmm.mmmm 형식의 좌표를 dd.dddd 형식의 10 진법 좌표로 변환한 다음에 이를 다시 라디안 각도로 변환하여 사용해야한다(S10).

이러한 과정을 구현하기 위해서는, GPS 수신부(32a)에서 출력되는 위도, 경도 데이터 필드에서 위도 혹은 경도 부분(ddmm.mmmm 에서 dd 부분)을 따로 저장해두고, mm.mmmm 부분을 60 으로 나누면 산출되는 몫을 따로 저장한 dd 부분과 더하면 dd.dddd 형식의 좌표를 얻을 수 있으며, 이는 통상적인 계산법을 이용한다.

그리고, dd.dddd 형식의 좌표를 57.2957795(1 라디안에 해당하는 각도: 180/π)로 나누거나 (π/180)을 곱하면 라디안 각도로 변환할 수 있고, 위도 및 경도는 지구를 중심으로 하는 각도이기 때문에 라디안 각도로 변환가능한 것이다.

현재 탐침 위치에서 목표위치로 이동하기 위해서는 먼저 현재 위치에서 목표위치로 향하는 방향(Bearing)을 알아야 하고, 방향은 각도를 의미하므로 삼각함수를 적용하기 위해 삼각형의 변의 길이를 알아야 한다.

먼저, 가까운 거리를 이동하는 경우에는 피타고라스의 정리를 적용해도 되지만, 지표면은 2 차원 평면이 아니라 구와 같은 표면(3차원 표면)이기 때문에 간단한 피타고라스 정리를 적용하면 원거리일수록 계산 결과는 큰 오차를 가져오게 된다.

따라서, GPS 및 전자 컴퍼스를 이용한 비교 연산으로 방향을 구할 수 있고, 이는 하기 수학식 1과 같다.

여기서, D는 현재위치에서 목표위치까지의 라디안 거리를 나타내며, 현재위치는 위도(A), 경도(B)로 표시했고, 목표위치도 위도(A'), 경도(B')로 표시했다(S20).

상기 수학식 1에서 사용된 모든 위도 및 경도 좌표는 라디안으로 변환된 각도이므로, 상기 수학식 1에서 산출된 라디안 거리(D)는 실제 거리가 아니라 거리 참조 포인터(Distance Pointer)로 생각하면 되고, 실제 거리(Nautical Miles)는 하기에서 산출한다.

그리고, 현재위치에서 목표위치로 이동하기 위해서는 방향을 설정해야 하는데, 현재위치에서 목표위치에 이르는 가상의 직선을 긋고 이 선과 진북이 이루는 각도(Bearing)를 하기 수학식 2로 산출가능하다.

여기서, D'는 현재위치에서 목표위치까지의 라디안 방향을 나타내며, 현재위치는 위도(A), 경도(B)로 표시했고, 목표위치도 위도(A'), 경도(B')로 표시했다(S30).

마지막으로, 상기 수학식 1 및 수학식 2에서 사용된 위도, 경도 좌표는 모두 라디안으로 변환된 각도이므로, 이를 다시 실제거리 및 실제방향을 구하기 위해 하 기 수학식 3을 적용한다.

여기서, 1NM(Nautical Miles)은 지구 위도의 1 분에 해당하는 호의 길이를 말하며, 약 1.852Km에 해당하므로, 실제거리에 상기 거리를 곱해주면 Km 단위로 환산할 수 있다.

또, 라디안 방향(각도)를 도(Degree)로 변환하기 위해서는 180/π를 곱해주며, Sin(B')-Sin(B) 의 값이 - (마이너스)인 경우의 이동 경로는 360 도 - 실제방향으로 결정되어야 한다(S40).

이와 같이, 3 차원의 지표면에서 현재위치에서 목표위치까지의 이동 방향 및 이동 거리를 산출하는 식에 대해 설명하였고, 이와 같은 원리로 현재위치에서 목표위치까지의 방향 및 거리를 산출하는 방법도 본 발명에 포함됨은 물론이다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이 같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며 해당 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허 청구 범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

도 1은 지하시설물에 설치된 자기마커의 자력선 분포 및 탐지방법을 도시한 설명도.

도 2는 본 발명에 따른 DGPS 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템을 개략적으로 도시한 블록구성도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 DGPS 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템 중 일부 구성을 이루는 회로도.

도 4는 본 발명의 실시예에 적용된 플럭스게이트 센서를 도시한 도.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 믹서를 도시한 도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 전압제어발진기의 출력을 도시한 도.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 민감도 조절기를 이용한 경우의 출력 데이터를 도시한 그래프.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 DGPS 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템의 데이터 수집 과정을 도시한 도.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 LCD 표시장치가 타블렛 PC로 적용된 경우, 자기마커가 탐지된 표시화면을 도시한 도.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 타블렛 PC에 GIS 정보를 도시한 도.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 DGPS 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템의 구현제품을 도시한 도.

도 12는 본 발명에 따른 DGPS 기반 자기마커 위치추적이 가능한 지하시설물 관리시스템에서 목표위치까지의 거리, 방향을 산출하는 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 도면 부호의 간단한 설명>

1: DGPS 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템

32: 목표위치 탐색수단 32a: GPS 수신부

32a': DGPS 수신부 32b: 제1 고주파부

32b': 제2 고주파부 32c: 제1 신호처리부

32c': 제2 신호처리부 32d: 목표위치 계산부

Claims (6)

1. 삭제
2. 지하에 매립된 시설물을 탐지하는 2 개의 자기벡터센서가 평행선상에 정렬되는 센서 수단, 상기 센서 수단에서 감지한 데이터를 믹싱하고 차이에 해당하는 디지털데이터를 출력하는 디지털 그래디오미터, 상기 디지털데이터를 아날로그 데이터로 변환하는 디지털-아날로그 변환기, 상기 아날로그 데이터를 청각이 감지할 수 있도록 출력하는 전압제어발진기, 상기 전압제어발진기의 출력을 증폭하는 음성증폭기, 상기 음성증폭기의 소리를 출력하는 스피커, 탐침 및 측량에 대한 제어를 실시하는 마이크로프로세서, 상기 마이크로프로세서가 탐침 및 측량에 대한 제어를 실시하기 위해 통신하는 통로인 입, 출력 인터페이스, 상기 마이크로프로세서에서 출력된 데이터를 숫자 또는 그래픽으로 출력하는 LCD 표시장치, 상기 마이크로프로세서 내의 메모리에 상기 시설물의 위치가 저장된 GIS 데이터베이스를 포함한 지하시설물 관리시스템에 있어서,

   현재 탐침 위치의 GPS 신호를 수신하는 GPS 수신부, 지상에 설치된 기준국 GPS에서 오차보정 데이터를 수신받는 DGPS 수신부, 상기 GPS 수신부 및 DGPS 수신부로 입력된 고주파 신호를 중간 주파수로 변환하는 제1 및 제2 고주파부, 상기 제1 및 제2 고주파부에서 출력된 신호를 역확산시켜 스펙트럼 변환을 실시하는 제1 및 제2 신호처리부, 상기 제1 및 제2 신호처리부에서 출력된 각 데이터를 이용하여 현 위치를 산출하고, 상기 GIS 데이터베이스에 기 저장된 목표 위치까지의 거리, 방향, 각도를 상기 LCD 표시장치로 출력하도록 계산하는 목표위치 계산부를 포함하는 목표위치 탐색수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 DGPS 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 DGPS 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템은

   상기 마이크로프로세서에 무선 또는 유선으로 연결되어 상기 GIS 데이터베이스에 지하시설물의 위치를 신규 등록, 수정, 업데이트하는 외부시스템 인터페이스

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DGPS 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템.
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 DGPS 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템은

   상기 자기마커를 감지하는 감지도를 조절하는 민감도 조절기;

   상기 음성 증폭기의 이득을 조절하는 볼륨 조절기

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 DGPS 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 LCD 표시장치, 상기 스피커, 상기 민감도 조절기, 상기 볼륨 조절기는 타블렛 PC 내에 장착되는 것을 특징으로 하는 DGPS 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템.
6. 청구항 2에 있어서,

   상기 목표위치 계산부는

   상기 GPS 수신부로 받은 현재위치(위도:A, 경도:B)를 라디안으로 변환하고,

   상기 현재 위치에서 목표 위치(위도:A', 경도:B')까지의 라디안 거리(D)를

   

   로 산출하고,

   상기 현재 위치에서 목표 위치까지의 라디안 방향(D')을

   

   로 산출하고,

   상기 라디안 거리 및 라디안 방향을 실제거리 및 실제방향으로 환산하여 현재 위치에서 목표 위치까지의 거리 및 방향을 계산하는 것을 특징으로 하는 DGPS 기반 자기마커 정밀위치 확인용 지하시설물 관리시스템.

Images