KR100951775B1 - 위치 기반 완전 자동 농지 경작 시스템 - Google Patents

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Abstract

1. UWB(Ultra-Wide Band) 송수신기를 이용한 정확한 위치 측정 및 위치 측정 네트워크 구성
- GPS를 위치 측정오차는 5-10m. 이 정확도는 농기계를 이용한 밭갈이, 씨뿌리기, 수확하기에는 정밀도가 떨어짐
- GPS를 이용하기 위해서는 다시 위치 정보를 서로 교신하기 위하여 별도의 송수신기가 필요.
- UWB 신호는 매우 넓은 대역폭 및 매우 높은 중심 주파수를 갖기 때문에 5-10cm 혹은 그 이하의 위치 측정 정확도를 가짐.
- UWB 신호를 이용한 transceiver 를 이용하면 위치 측정 및 상호간의 통신을 통한 네트워크 구성 및 데이터의 송수신이 가능.
2. 무선 네트워크에 의한 이동가능한 위치 측정 네트워크 구성
- 작고 여러 구획으로 나뉘어져 있는 부분을 완전히 자동으로 경작하기 위해서는 항시 이동 가능한 위치 측정 가능네트워크 필요.
3. 완전 자동 경작 시스템.
- 사람은 단지 농기계를 원하는 경지로 이동 후 무선 위치 측정 장치를 농지의 형태에 맞게 설치.
- 경작 후 다른 위치로 농기계 및 측정 장치를 철수 또는 다른 경작지로 이동.
자동경작, UWB, GPS, 토양센서, 네트워킹

Description

위치 기반 완전 자동 농지 경작 시스템{Location based automatic cultivation system}
정확한 위치를 찾기 위하여 GPS 위성 신호 대신에 UWB(초광대역) 신호를 이용한다. UWB 신호는 매우 넓은 대역폭을 갖고 있으며 매우 높은 중심 주파수를 갖고 있기 때문에 수 cm 이하의 정확도를 갖고 물체의 위치를 측정할 수 있는 것으로 알려져 있다. 또한 UWB 송 수신기를 이용하면 위치 측정과 함께 다양한 형태의 데이터를 동시에 송수신할 수 있다.
따라서 본 발명에서는 UWB 송 수신기를 농지 주변에 배치하여 농지의 크기 형태를 자동 측정하고 이들 측정된 농지의 특징 및 위치 데이터를 기반으로 농기계가 자동으로 위치를 제어할 수 있게 한다.
또한 GPS 수신기와 결합하여 농기계의 절대 좌표를 확인한다,
그리고 농기계에 여러 토양센서(온도, 습도, 유기물)등과 무게 센서 등을 장착하여 농기계 운행시 이들 각종 정보를 수집한다.또한 기존의 인터넷 또는 CDMA 망 등과 연동하여 수집된 데이터를 서버로 송신하고 이들을 관리할 수 있다.
본 발명은 농지 경작을 자동화하기 위한 위치 추적 및 농기계 자동 운전 시스템을 구현하기 위한 것이다. 위치 측정은 GPS를 이용하는 것이 일반 적이지만 이는 5-10m 정도의 오차를 발생시키기 때문에 농지의 경작에 이용할 수 없다. 즉, 파종 밭갈기 등은 10-50 cm 정도의 간격으로 이루어 지고 있기 때문에 GPS 위성의 신호를 이용하여 정확한 농기계의 위치 추적 및 위치 제어가 어렵다. 따라서 이보다 정확한 위치를 측정할 수 있는 방법이 필요하다.
본 발명은 위치 기반 네트워크를 구성하기 위하여 이동가능한 UWB 송 수신기, 그리고 농기계에 부착가능한 컨트럴러, GPS 수신기, 각종 센세 등으로 구성 된다. 또한, 무선 인터넷 또는 CDMA 모듈이 장착 될 수 있다. 또한, 이들을 운영할 수 있는 소프트웨어, 데이터 수집 관리를 위한 서버 시스템이 추가됨으로써 완전한 발명의 구성이 이루어 진다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사
전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니 므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들 이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기
로 한다.
우리나라의 농촌의 농지는 작은 규모로 여러 구획으로 나뉘어져 있다. 또한 아직도 많은 농지가 정형화 규격화 되어 있지 못하기 때문에 이를 완전히 자동화하기 에는 어려움이 따른다. 이는 많은 경작을 위하여 많은 노동력이 필요하다는 것을 의미한다. 한편 현재의 농기계는 사람이 운전하며 이에 따라서 하나의 농지를 경작하기 위해서는 그 농기계를 작동시킬 인력이 필요하다는 것을 의미한다. 본 발명에서는 농지의 경계를 확인할 수 있는 위치측정 네트워크를 구성하여 농지의 경계를 확인하며 또한 이 농지내의 농기계의 정확한 위치를 측정할 수 있다. 또한 농지 경계의 정보 및 농기계의 정확한 위치를 서로 무선으로 통신하여 농기계가 완전히 스스로 농지를 경작할 수 있는 방법을 제시한다. 또한 무선 네트워크를 구성하여 언제던지 이동 가능한 시스템을 구성하여 활용의 빈도를 높일 수 있다.
위치 측정은 GPS를 이용하는 것이 일반적이지만 이는 5-10m 정도의 오차를 발생 시키기 때문에 농지의 경작에 이용할 수 없다. 따라서 이보다 정확한 위치를 측정할 수 있는 방법이 필요하다. 이를 위하여 UWB 신호를 이용한다. UWB 신호는 매우 넓은 대역폭을 갖고 있으며 매우 높은 중심 주파수를 갖고 있기 때문에 수 cm 이하의 정확도를 갖고 물체의 위치를 측정할 수 있는 것으로 알려져 있다. 또한 UWB 송 수 신기를 이용하면 위치 측정과 함께 다양한 형태의 데이터(음성, 영상 등) 동시에 송수신할 수 있다. 따라서 이를 이용하면 외부에서 농기계의 제어도 가능하며 자체 프로그램을 내장하여 농기계 스스로 판단하여 농지를 경작할 수 있다. 또한 이를 여러 형태의 농기계에 적용하여 매우 다양한 분야에 응용할 수 있다.
UWB(Ultra-Wide Band) 송수신기를 이용한 정확한 위치 측정 및 위치 측정 네트워크 구성하여 5-10cm 혹은 그 이하의 위치 측정 정확도로 위치 측정 및 제어를 할 수 있다. 또한 무선 네트워크에 의한 이동 가능한 위치 측정 네트워크 구성하여 작고 다양한 형태의 농지에도 적용가능하게 함으로써 우리 나라 현실에 적합한 자동 경작 시스템을 구현할 수 있다. 또한, 구성 시스템은 이동 가능하기 때문에 여러 사용자가 공유할 수 있다.
소규모의 농업이 주류인 우리 농촌의 현실에서 그리고 고령화 되고 있는 농촌의 현상을 감안할 때 농지 경작 자동 시스템은 상당한 노동력 절감의 효과가 있다.또한, 경작과 함께 다양한 토지 정보을 획득하고 이를 네트워크로 연결함으로써 토지의 상태를 상시 관리하고 이를 바탕으로 농지의 상태 지도와 같은 다양한 분야에 활용가능하다.
본 발명은 도 1과 같이 농지의 경계를 확인할 수 있는 무선 송수신기(101)와 무선 송수신기를 갖춘 컨트럴러(103)으로 구성된다. 현재의 예는 경계확인 송수신기를 네 개 배치하였지만 농지의 형태 규모에 따라서 더 많은 위치확인 송수신기를 배치할 수 있다. 또한 농기계(102)도 현 예에서는 한대이지만 경우에 따라서 여러 개를 배치할 수 있다. 또한 농지가 매우 넓을 경우 위치 확인 송수신기를 경지의 중간에 배치하여서 보다 신뢰성 있는 위치 정보를 주고 받을 수 있다.
우선 사용자는 농지의 경계를 확인할 수 있는 송수신기(101)을 농지의 경계를 확인할 수 있는 위치에 배치한다. 이들 송수신기는 서로 무선 통신(105)을 통하여 자신의 위치를 확인한다. 일단 자신의 위치가 확인되면 이들 정보를 농기계(102) 장착된 컨트럴러로 정보를 송신(104)한다. 또는 이들은 서로 데이터를 송수신하기만 하고 이를 정보를 컨트럴러(102)가 수집하여 농지의 경계의 정보를 확인할 수 있다. 이때 자신의 위치 정보를 각각의 송수신기(101)가 할 수도 있고 그 중 서버 역할을 하는 하나의 송수신기가 할 수도 있다. 따라서 모든 경계 확인 송수신기는 구조가 모두 같으며 단지 firmware 의 구성만 다르게 하여 이를 구성할 수 있다. 컨트럴러(103)는 경계 정보 송수신기의 정보를 받아서 자신의 위치를 확인하고 경계를 벗어 나지 않도록 한다. 또한 미리 프로그램된 프로그램에 의하여 농기계를 운전한다. 또한, 또 2의 농기계 200은 컨트럴러 201 뿐만 자신의 절대좌표를 얻기 위하여 GPS 장치(202)를 장착할 수 있다. 따라서 농지 내의 상대좌표 그리고 절대 좌표를 동시에 얻는다. 또한, 농기계 자체에 여러 가지 토양 센서, 무게 센서 등 (203)을 장착하여 경작과 동시에 농토의 여러 가지 상태를 파악한다. 또한 농작물의 수확과 동시에 수확량을 측정할 수 있으며 비료나 농약의 배포 상태 등을 파악하기 위하여 이용한다. 또한, 무선 랜 등 기존의 인테넷 망과 연동할 수 있는 통신 장비들도 함께 장치한다. 이를 통하여 외부에서 기기를 원격으로 모니터링 할 수 있으며 토지의 상태, 수확량 등 각종 정보가 관리되고 여러 농업 종사자들 그리고 소비자들과 공유할 할 수 있다.
[도 1] UWB 신호를 이용한 농지의 위치정보 네트워크 구성의 예
[도 2] 각종센서와 통신 장비가 장착된 농기계 구성의 예

Claims (3)

  1. 농지의 경계에 형성되어 경계를 확인하기 위한 무선 송수신기(101);
    무선 송수신기능을 갖춘 컨트럴러(103)를 포함하며, 상기 컨트럴러는 상기 무선 송수신기(101)와 정보를 송수신하여 정보를 수집한 뒤, 자신의 위치를 확인하고 경계를 벗어 나지 않도록 제어하는 농기계(102); 를 포함하며,
    상기 농기계는 상기 컨트럴러와 함께 자신의 절대좌표를 얻기 위하여 GPS 수신기, 토지 상태 파악을 위한 각종 센서부를 포함하며, 상기 센서부는, 상기 농지의 온도, 수분, 전기전도도 및 산성도 중 어느 하나 이상을 측정하는 토양센서; 및 상기 농지의 외부 온도, 조도, 습도 및 이산화탄소 중 어느 하나 이상을 측정하는 환경 센서; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 기반 완전 자동 농지 경작 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 농기계는,
    상기 GPS수신기에 의해 자신의 절대 좌표를 확인하며, 상기 센서부에 의해 측정된 각종 정보를 수집하여 서버로 송신하여 관리하도록 하는 것을 특징으로 하는 위치 기반 완전 자동 농지 경작 시스템.
  3. 삭제
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