KR101126352B1 - 지표 및 고도정보를 이용한 지형의 수치지도 제작용 측지확인시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지표 및 고도정보를 이용한 지형의 수치지도 제작용 측지확인시스템에 관한 것으로서, 인공위성(10)과의 통신을 통해 차량(V)이 위치한 GPS좌표를 확인하는 GPS수신기(110); 차량(V) 주변을 촬영해 실사이미지를 수집하는 카메라(120); 차량(V) 차체에 고정되는 서포터(131)와, 서포터(131)에 회전가능하게 고정되는 축대(132)와, 축대(132)에 고정되어 서포터(131)에 회동하도록 된 회동자(133)와, 축대(132)의 외면에 밀착되도록 서포터(131)에 고정되어서 입출력장치(150)의 고정신호에 따라 축대(132)의 회전을 정지시키는 브레이크(134)와, 전극체(133f, 133f')와 각각 맞닿으면서 전기적으로 연결되도록 롤러(133d)의 측면 중심에 각각 배치되는 전도성 재질로 된 한 쌍의 볼베어링(135, 135')과, 롤러(133d)의 측면에 배치되어서 롤러(133d)의 이동을 강제로 정지시키는 다수의 스토퍼(136)와, 차량(V)의 제동기 또는 가속기와 연동하면서 전원부의 직류전기의 전극체(133f, 133f') 인가를 제어하는 스위치(137)를 갖추되, 회동자(133)는, 호 형상의 중공을 가지며 축대(132)에 고정되고 상기 중공의 천장면에서 상기 호의 원 지름 방향으로 형성된 이동홈(b)이 상기 중공을 따라 다수 형성되며 이동홈(b)의 하단에는 서로 대향하게 돌출되도록 형성된 걸림홈(c)을 구비한 하우징(133a)과, 상기 중공의 바닥면을 따라 일렬로 배치되어 압력감지시 감지신호와 ID를 제어장치(170)로 전송하는 다수의 압력센서(133c)와, 상기 중공을 따라 이동하면서 압력센서(133c)를 가압하는 롤러(133d)와, 롤러(133d)를 가압하도록 상기 중공의 천장면을 따라 일렬로 배치되되 이동홈(b) 또는 걸림홈(c)에 회전가능하게 삽입되어 외력을 받아 이동하는 회전축(a)을 매개로 하우징(133a)에 고정되는 다수의 활차(133e)와, 호 형상을 이루면 상기 중공을 따라 마주하게 배치되고 상기 전원부의 음극과 양극에 각각 전기적으로 연결되는 한 쌍의 전극체(133f, 133f')로 되고, 스토퍼(136)는, 하우징(133a)의 중공 내면을 향해 인입출되도록 롤러(133d)의 측면에 설치되는 영구자석의 플런저(136a)와, 한 쌍의 볼베어링(135, 135')과 전기적으로 연결되고 플런저(136a)를 감싸는 코일(136b)와, 플런저(136a)가 롤러(133d) 안으로 인입되도록 당기는 스프링(136c)과, 플런저(136a)의 말단에 고정되어서 하우징(133a)의 중공 내면과 접하도록 된 패드(136d)로 된 경사감지기(130); 차량(V)의 현재 이동거리를 확인하는 주행거리확인장치(180); 구동신호를 발신하는 신호발신기(190); 주행거리확인장치(180)에서 확인한 차량(V)의 이동거리에 맞춰 그래프를 도시하되, 압력센서(133c)의 감지신호와 ID 수신시 변화된 경사도를 연산해서 그래프의 각도를 변경해 도시하고, 기준신호 수신시 경사감지기(130)의 감지신호를 확인해서 해당 지표면의 경사도가 0도인지 여부를 확인하며, 경사도가 0도가 아닌 경우 입출력장치(150)를 통해 이상신호를 출력하도록 하는 제어장치(170); 브레이크(134)의 제어를 위한 고정신호를 전송하고, 현장관측기(100)의 동작을 위한 조작신호가 입력되며, 상기 실사이미지 또는 도시된 상기 그래프와 이상신호를 출력시키는 입출력장치(150); 상기 실사이미지와 그래프를 상기 GPS좌표와 링크해 저장하는 저장장치(140);가 구성된 현장관측기(100), 및 경사도가 0도인 지표면에 설치되고, 수신한 상기 구동신호에 대응해서 기준신호를 발신하는 기준좌표발신기(30)를 포함하는 지표 및 고도정보를 이용한 지형의 수치지도 제작용 측지확인시스템이다.

Description

지표 및 고도정보를 이용한 지형의 수치지도 제작용 측지확인시스템{Geodetic surveying system making the numerical map having information of surface and height by the observation}

본 발명은 지표 및 고도정보를 이용한 지형의 수치지도 제작용 측지확인시스템에 관한 것이다.

수치지도 제작은 물론 각종 지형정보를 포함한 GPS 기반 지리정보물 제작을 위해서는 대상 지역에 대한 지형촬영은 물론 촬영된 지역이 정확히 촬영되었는지를 확인하는 측지 및 측량작업이 반드시 요구된다. 이는 수치지도 제작 시 촬영물을 기초로 도화 지도를 완성하고 해당 도화 지도에 GPS좌표를 합성할 때 해당 지형과 GPS좌표가 정확히 일치해야 하기 때문이다.

통상적으로 지형의 측지측량은 공지,공용의 토탈스테이션을 통해 현장에서 이루어진다. 토탈스테이션은 지형의 고저 등을 측정할 수 있는 측지측량 기술분야의 주기,관용 기기로서, 작업자는 일 지점에 상기 토탈스테이션을 설치하고 측지측량 대상 지역을 일일이 조준하는 방식으로 측지측량 작업을 진행했다. 하지만, 이러한 종래 측지측량 방법은 전술한 바와 같이 토탈스테이션의 설치와 해체를 반복해야 하는 번거로움과, 측정 대상 지역에 대한 1회 1측량의 한계로 인한 시간적 불리함으로 인해, 측지측량 작업의 효율을 현저히 저해하는 원인이 되었다.

한편, 영상기술의 발전과 더불어 3차원 입체영상 지도가 소개되면서, 3차원 수치지도에 대한 관심이 대두 되었다. 이러한 3차원 수치지도는 도로의 고저까지 표시하거나 도시할 수 있도록 해서, 사용자가 해당 수치지도만으로도 현장의 느낌을 만끽할 수 있도록 하는데, 이러한 정보를 수집하기 위해서는 지점마다 토탈스테이션을 이용해 고저를 일일이 측정해야하는 곤란함이 있었다.

물론 종래에는 토탈스테이션을 이용한 고저의 세세한 측량은 사실상 불가능하므로, 일정 구역 단위로 고저를 측량했고, 이러한 측량은 3차원 수치지도의 신뢰도를 저해하는 원인이 되므로, 보다 정밀한 수치지도를 공급하기 위해서는 측지측량 기술분야에서 시급히 해결해야 할 과제였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위해 발명된 것으로서, 정밀한 3차원 수치지도 제작을 위한 정보를 보다 용이하게 수집할 수 있고, 각 지점에 대한 정밀한 측지측량 또한 가능한 지표 및 고도정보를 이용한 지형의 수치지도 제작용 측지확인시스템의 제공을 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

인공위성(10)과의 통신을 통해 차량(V)이 위치한 GPS좌표를 확인하는 GPS수신기(110); 차량(V) 주변을 촬영해 실사이미지를 수집하는 카메라(120); 차량(V) 차체에 고정되는 서포터(131)와, 서포터(131)에 회전가능하게 고정되는 축대(132)와, 축대(132)에 고정되어 서포터(131)에 회동하도록 된 회동자(133)와, 축대(132)의 외면에 밀착되도록 서포터(131)에 고정되어서 입출력장치(150)의 고정신호에 따라 축대(132)의 회전을 정지시키는 브레이크(134)와, 전극체(133f, 133f')와 각각 맞닿으면서 전기적으로 연결되도록 롤러(133d)의 측면 중심에 각각 배치되는 전도성 재질로 된 한 쌍의 볼베어링(135, 135')과, 롤러(133d)의 측면에 배치되어서 롤러(133d)의 이동을 강제로 정지시키는 다수의 스토퍼(136)와, 차량(V)의 제동기 또는 가속기와 연동하면서 전원부의 직류전기의 전극체(133f, 133f') 인가를 제어하는 스위치(137)를 갖추되, 회동자(133)는, 호 형상의 중공을 가지며 축대(132)에 고정되고 상기 중공의 천장면에서 상기 호의 원 지름 방향으로 형성된 이동홈(b)이 상기 중공을 따라 다수 형성되며 이동홈(b)의 하단에는 서로 대향하게 돌출되도록 형성된 걸림홈(c)을 구비한 하우징(133a)과, 상기 중공의 바닥면을 따라 일렬로 배치되어 압력감지시 감지신호와 ID를 제어장치(170)로 전송하는 다수의 압력센서(133c)와, 상기 중공을 따라 이동하면서 압력센서(133c)를 가압하는 롤러(133d)와, 롤러(133d)를 가압하도록 상기 중공의 천장면을 따라 일렬로 배치되되 이동홈(b) 또는 걸림홈(c)에 회전가능하게 삽입되어 외력을 받아 이동하는 회전축(a)을 매개로 하우징(133a)에 고정되는 다수의 활차(133e)와, 호 형상을 이루면 상기 중공을 따라 마주하게 배치되고 상기 전원부의 음극과 양극에 각각 전기적으로 연결되는 한 쌍의 전극체(133f, 133f')로 되고, 스토퍼(136)는, 하우징(133a)의 중공 내면을 향해 인입출되도록 롤러(133d)의 측면에 설치되는 영구자석의 플런저(136a)와, 한 쌍의 볼베어링(135, 135')과 전기적으로 연결되고 플런저(136a)를 감싸는 코일(136b)와, 플런저(136a)가 롤러(133d) 안으로 인입되도록 당기는 스프링(136c)과, 플런저(136a)의 말단에 고정되어서 하우징(133a)의 중공 내면과 접하도록 된 패드(136d)로 된 경사감지기(130); 차량(V)의 현재 이동거리를 확인하는 주행거리확인장치(180); 구동신호를 발신하는 신호발신기(190); 주행거리확인장치(180)에서 확인한 차량(V)의 이동거리에 맞춰 그래프를 도시하되, 압력센서(133c)의 감지신호와 ID 수신시 변화된 경사도를 연산해서 그래프의 각도를 변경해 도시하고, 기준신호 수신시 경사감지기(130)의 감지신호를 확인해서 해당 지표면의 경사도가 0도인지 여부를 확인하며, 경사도가 0도가 아닌 경우 입출력장치(150)를 통해 이상신호를 출력하도록 하는 제어장치(170); 브레이크(134)의 제어를 위한 고정신호를 전송하고, 현장관측기(100)의 동작을 위한 조작신호가 입력되며, 상기 실사이미지 또는 도시된 상기 그래프와 이상신호를 출력시키는 입출력장치(150); 상기 실사이미지와 그래프를 상기 GPS좌표와 링크해 저장하는 저장장치(140);가 구성된 현장관측기(100), 및

경사도가 0도인 지표면에 설치되고, 수신한 상기 구동신호에 대응해서 기준신호를 발신하는 기준좌표발신기(30)

를 포함하는 것을 특징으로 하는 지표 및 고도정보를 이용한 지형의 수치지도 제작용 측지확인시스템이다.

상기의 본 발명은, 측량전용 차량에 설치된 경사감지기를 통해 지표면의 굴곡상태를 정밀하게 측정할 수 있고, 이를 통해 3차원 수치지도 제작을 위한 필수정보인 지표면의 고저 정보 및 경사도를 지점별로 용이하면서도 정확하게 수집해 활용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 측지확인시스템이 적용된 측량전용 차량의 이동모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 본 발명에 따른 측지확인시스템의 모습을 도시한 블록도이고,
도 3은 도 1의 측량전용 차량이 수집한 고저정보에 따른 지표면의 굴곡상태를 그래프로 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 측지확인시스템이 수집한 지상이미지의 출력모습을 보인 이미지이고,
도 5는 본 발명에 따른 경사감지기의 모습을 도시한 사시도이고,
도 6은 본 발명에 따른 경사감지기를 분해 도시한 사시도이고,
도 7은 본 발명에 따른 경사감지기의 동작 모습을 보인 단면도이고,
도 8은 본 발명에 따른 경사감지기의 다른 동작 모습을 보인 단면도이고,
도 9는 본 발명에 따른 롤러를 중심으로 한 전기 회로 모습을 도시한 도면이다.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 측지확인시스템이 적용된 측량전용 차량의 이동모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 측지확인시스템의 모습을 도시한 블록도이고, 도 3은 도 1의 측량전용 차량이 수집한 고저정보에 따른 지표면의 굴곡상태를 그래프로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 측지확인시스템이 수집한 지상이미지의 출력모습을 보인 이미지인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 측지확인시스템은 수치지도 제작 대상이 되는 현장을 운행하는 차량(V)에 설치되어서 수치지도의 제작을 위한 정보를 수집하는 현장관측기(100)와, 경사도가 0도인 지표면에 설치되어서 경사감지기(130)의 초기위치가 정확히 잡혀 있는지를 확인할 수 있도록 하면서 해당 위치를 기준점으로 설정하는 기준좌표발신기(30)를 포함한다. 여기서, 기준좌표발신기(30)는 기준점의 기능 수행을 위해 설치위치에 대한 GPS좌표가 기록되고, 해당 기록은 작업자에게 제공되어서, 차량(V)을 이용해 지리정보 수집시 좌표확인은 물론 경사감지기(130)의 오차 여부 확인 기준으로 활용된다.

현장관측기(100)는 주행중인 차량(V)의 현 위치를 확인하기 위한 GPS수신기(110)와, 현장을 촬영해서 도 4와 같은 실사이미지를 확보하는 카메라(120)와, 지표면의 굴곡 상태를 감지하는 경사감지기(130)와, 상기 실사이미지 및 지표면의 굴곡 상태가 반영된 그래프를 GPS좌표와 링크해 저장하는 저장장치(140)와, 차량(V)의 현재 고도를 측정하는 고도계(160)와, 차량(V)의 주행거리장치(20)와 연동하면서 차량(V)의 주행거리를 확인하는 주행거리확인장치(180)와, 경사감지기(130)가 감지한 지표면의 굴곡 상태(경사도)와 고도계(160)가 감지한 고도와 주행거리확인장치(180)가 확인한 차량(V)의 주행거리를 통해 지표면의 굴곡 상태를 연산처리하고 이를 2차원 지형이미지에 적용해서 3차원 지형이미지로 완성하는 한편 기준좌표발신기(30)로부터 발신되는 기준신호를 수신해서 경사감지기(130)가 전송한 현재감지신호와 비교해 오차 여부를 판단하는 제어장치(170)와, 작업자가 현장관측기(100)의 조작을 위해 조작신호를 입력하고 현장관측기(100)의 출력신호를 받아 출력하는 입출력장치(150)와, 기준좌표발신기(30)가 상기 기준신호를 발신하도록 구동신호를 발신하는 신호발신기(190)를 포함한다.

GPS수신기(110)는 하나 이상의 GPS 전용 인공위성(10) 등과 통신하는 공지,공용의 장치로서, 차량(V)의 현재 GPS좌표를 확인해서 수집한 정보인 상기 실사이미지 및 지표면의 굴곡 상태를 도시한 그래프에 이를 링크한다. GPS수신기(110)는 현재 자신이 위치한 GPS좌표를 추적할 수 있는 공지,공용의 장치이므로, 여기서는 인공위성(10)과의 통신을 위한 방법과, GPS좌표를 추적하는 방법 및 이를 위한 전기,전자 및 기계적 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

카메라(120)는 하나 이상이 차량(V)에 설치되어서 주행 중 지상의 다양한 방향을 동시에 촬영하도록 된다. 도 4(a)는 차량의 전방 우측을 촬영한 이미지이고, 도 4(b)는 차량의 후방 우측을 촬영한 이미지이며, 도 4(c)는 차량의 전방 정면을 촬영한 이미지이다.

이렇게 촬영된 실사이미지는 GIS 기반 수치지도의 정보로 구성되어서, 상기 수치지도는 다양한 용도로 활용될 수 있게 된다.

참고로, 상기 실사이미지는 GPS수신기(110)가 수신한 GPS좌표가 기록되므로, 수치지도의 해당 위치에 링크돼 저장되고, 이를 통해 사용자는 수치지도의 해당 지점을 선택함과 동시에 상기 실사이미지를 출력해 확인할 수 있을 것이다.

경사감지기(130)는 차량(V) 주행 중의 기울어짐을 감지해서 지표면의 경사를 확인하는 것으로서, 본 발명에 따른 경사감지기(130)에 대한 구체적인 구조는 아래에서 보다 상세히 설명한다.

고도계(160)는 차량(V)이 현재 위치한 고도를 측정해서 경사감지기(130)가 감지한 지표면의 경사도와 실제 경사도의 일치 여부를 비교할 수 있도록 하는 것으로서, 고도의 변함은 없지만 경사감지기(130)가 경사를 인식하도록 하는 과속방지턱 또는 차도에서 인도로의 진입 등과 같은 지상구조물을 식별할 수 있을 것이다.

주행거리확인장치(180)는 차량(V)의 주행거리장치(20)와 연동하면서 차량(V)이 주행하는 거리를 확인하는 것으로서, GPS수신기(110)와 연동하면서 차량(V)의 주행거리에 대한 정보를 수집할 수도 있을 것이다. 여기서 주행거리장치(20)는 차량(V)의 차축 등에 연결되어서, 차축의 회전 수 등을 카운트해 차량(V)의 이동거리를 추정하는 공지,공용의 장치로서, 차량(V)의 주행거리 측정에 대한 정확성은 그리 높지 못하다. 따라서 주행거리에 대한 보다 정확한 정보를 수집하기 위해 전술한 바와 같이 주행거리확인장치(180)는 GPS수신기(110)로부터 이동거리에 대한 정보를 수집할 수도 있을 것이다.

신호발신기(190)는 기준좌표발신기(30)가 근접한 차량(V)을 향해 기준신호를 발신할 수 있도록 구동신호를 발신한다. 신호발신기(190)와 기준좌표발신기(30)는 RFID(Radio-Frequency Identification) 기술을 응용한 것으로서, 신호발신기(190)와 제어장치(170)는 RFID 판독기의 기능을 수행하고, 기준좌표발신기(30)는 RFID 태그의 기능을 수행한다. 또한, 본 발명에서는 지표면에 항시 설치되는 기준좌표발신기(30)의 동작을 위해 판독기 파트의 동력만을 이용하는 수동형(Passive) RFID 기술을 적용한다. 따라서, 신호발신기(190)로부터 동력원을 포함한 구동신호가 발신되면, 기준좌표발신기(30)는 해당 지표면의 경사도가 0도임을 알리는 기준신호를 발신해서 해당 차량(V)의 제어장치(170)가 이를 수신할 수 있도록 한다. 참고로, 차량(V)이 기준신호를 제 위치에서 정확히 수신해 인식할 수 있도록 상기 기준신호의 전송 유효반경은 한정되도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 경사도가 0도가 아닌 지표면에서 해당 차량(V)이 기준신호를 수신해 이를 수정할 경우, 다른 지표면에서의 경사도 측정에서 오류가 지속적으로 발생할 것이므로, 해당 차량(V)과 기준좌표발신기(30)는 매우 인접한 거리에서 유효한 통신이 이루어져야 하는 것이다.

제어장치(170)는 경사감지기(130)와 고도계(160)와 주행거리확인장치(180)가 각각 확인한 정보를 조합해서 해당 지표면의 굴곡 상태(경사도)를 연산해서 이를 도화하는 것으로서, 최종적으로 도 3과 같은 그래프 형태로 도 1의 지표면을 표현할 수 있을 것이다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 경사감지기(130)는 차량(V)의 기울어진 각도(이하 '경사도')를 실시간 측정해서 감지신호로 제어장치(170)에 전송하고, 주행거리확인장치(180)는 차량(V)의 현재 주행거리를 실시간으로 확인해서 제어장치(170)에 전송한다. 제어장치(170)는 주행거리확인장치(180)가 전송하는 주행거리를 실시간으로 도시하되 경사감지기(130)가 전송한 경사도로 도시해서 도 3과 같은 그래프를 완성한다. 이때, 경사감지기(130)가 전송한 경사도에 변화가 있음에도 불구하고 고도계(160)에서 전송한 고도 정보에 변화가 없다면 지표면에 형성된 인공구조물에 의한 일시적인 경사도 변화이므로, 제어장치(170)는 경사도 방향을 변경하지 않고 전술한 도시를 속행할 수 있을 것이다.

결국 제어장치(170)는 거리(D) 대비 높이(H)에 대한 지표면의 굴곡을 정밀하게 도시할 수 있고, 이를 수치지도에 정확하게 반영해서 사용자에게 효용성 높은 정보를 제공할 수 있게 된다.

한편, 제어장치(170)는 기준좌표발신기(30)로부터 기준신호를 수신하면, 경사감지기(130)로부터 수신한 감지신호의 경사도를 확인해서 0도인지 여부를 확인하고, 그렇지 않은 경우 경사감지기(130)의 브레이크(134)를 해제할 수 있도록 이상신호를 입출력장치(150)를 통해 출력한다. 물론, 작업자는 입출력장치(150)를 통해 출력되는 이상신호를 확인하면 브레이크(134)를 해제해서 경사도가 0도인 해당 위치에서 경사감지기(130)의 초기화를 재설정할 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 경사감지기의 모습을 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 경사감지기를 분해 도시한 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 경사감지기의 동작 모습을 보인 단면도인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 경사감지기(130)는 차량(V)에 설치되어서 차량(V)이 통행하는 지표면의 경사도를 감지하는 것으로서, 차량(V)의 차체에 고정되는 서포터(131)와, 서포터(132)에 회전가능하게 고정되는 축대(132)와, 축대(132)를 매개로 서토퍼(132)에 회동가능하게 고정되는 회동자(133)와, 축대(132)의 회전을 선택적으로 정지시키는 브레이크(134)와, 회동자(133)에 구성된 롤러(133d)의 원활한 이동을 위한 한 쌍의 볼베어링(135, 135')과, 롤러(133d)의 정지를 강제하는 다수의 스토퍼(136; 도 9 참조))와, 스토퍼(136)의 동작을 위해 전원부와 연결된 볼베어링(135, 135')과의 통전을 제어하는 스위치(137; 도 9 참조)를 포함한다.

서포터(131)는 원형 바(bar) 형상의 축대(132)를 회전가능하게 고정하면서 상기 차체에 고정될 수 있는 구조라면 도시한 형상에 한정하는 것은 아니며, 이하의 청구범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변형실시될 수 있을 것이다.

축대(132)는 전술한 바와 같이 원형 바 형상을 이루고 서포터(131)에 회전가능하게 고정된다. 축대(132)는 서포터(131)와의 원활한 회전을 위해서 베어링(미도시함)이 구성될 수도 있고, 둘레면에 마찰을 낮추는 부재가 도포되어서 서포터(131)와의 마찰을 최소화시킬 수도 있을 것이다.

회동자(133)는 호 형상의 중공을 갖는 하우징(133a)과, 하우징(133a)을 축대(132)에 고정하기 위한 고리(133b)와, 상기 중공의 바닥면을 따라 배치되는 다수의 압력센서(133c)와, 상기 중공을 따라 이동하면서 압력센서(133c)를 가압하는 롤러(133d)와, 상기 중공의 천장면을 따라 배치되면서 롤러(133d)의 이동과 회전을 원활히 하는 활차(133e)와, 상기 중공의 대면에 호 형상으로 마주하게 배치되는 한 쌍의 전극체(133f, 133f')를 포함한다.

하우징(133a)은 호 형상의 중공을 가지며, 롤러(133d)가 이동할 수 있도록 일정한 폭으로 형성된다. 여기서, 원기둥 형상의 롤러(133d)는 상기 중공을 따라 회전하면서 이동하는데, 이는 하우징(133a)이 차량(V)의 기울어짐을 따라 기울어지면서 중공의 최저점에 변화를 일으키고, 중력에 영향을 받는 롤러(133d)는 상기 최저점을 향해 상기 중공의 길이방향을 따라 이동하기 때문이다.

고리(133b)는 하우징(133a)을 축대(132)에 고정하는 것으로서, 서포터(131)를 기준으로 회전하는 축대(132)를 따라 하우징(133a)이 회전할 수 있도록 한다. 참고로, 하우징(133a)과 축대(132)는 고리(133b)를 매개로 한 고정 방식에 한정하지 않으며, 축대(132)와 하우징(133a)을 일체로 형성시키는 방식, 볼팅 또는 핀 등과 같은 별도의 체결수단을 매개로 고정하는 방식 등의 다양한 방식이 적용될 수 있을 것이다.

압력센서(133c)는 상기 중공의 바닥면을 따라 다수 개가 일렬로 배치되어서, 롤러(133d)의 하중을 감지하고, 해당 감지신호를 자신의 ID와 함께 제어장치(170)로 전송한다. 압력센서(133c)는 롤러(133d)의 현재 위치를 확인해서 제어장치(170)가 하우징(133a)의 현재 자세를 추적할 수 있도록 하고, 더 나아가 회동자(133)의 자세 및 차량(V)의 자세를 추적해서, 차량(V)이 위치한 지표면의 경사도를 추적할 수 있도록 한다. 이를 위해 압력센서(133c)는 상기 바닥면을 따라 일정한 각도 또는 일정한 간격으로 배치되는 것이 바람직하고, 세밀한 측정을 위해 다수 개가 촘촘하게 배치되는 것이 바람직할 것이다.

참고로, 압력센서(133c)가 1도 간격으로 일렬배치되었다면, 압력센서(133c)로부터 순차적으로 감지신호를 수신한 제어장치(170)는 회동자(133)가 현재 1도씩 기울어지고 있음을 인식할 수 있을 것이고, 이를 통해 차량(V)의 정확한 경사도를 추적할 수 있을 것이다.

롤러(133d)는 상기 중공의 폭에 상응하는 직경을 갖는 원기둥 형상을 이루면서 상기 중공에 회전가능하게 고정되는 것으로서, 압력센서(133c)에 지속적인 하중을 가할 수 있는 충분한 중량을 갖는 재질로 된다. 따라서, 롤러(133d)는 하우징(133a)의 기울어짐을 따라 상기 중공의 최저점을 향해 굴러 이동하고, 해당 최저점에 위치한 압력센서(133c)에 하중을 가해서 해당 압력센서(133c)가 이를 감지할 수 있도록 한다.

활차(133e)는 상기 중공의 천장면을 따라 일렬로 회전가능하게 배치되어서, 상기 중공을 따라 이동하는 롤러(133d)가 상기 천장면과의 마찰 없이 원활히 회전해 이동할 수 있도록 하는 동시에 롤러(133d)가 상기 중공을 따라 이동하는 동안 압력센서(133c)에 정확히 밀착해 가압할 수 있도록 압력을 가한다. 이때 서로 이웃하는 활차(133e)는 상호 간의 간섭을 방지하기 위해 이격하게 배치된다. 계속해서, 본 발명에 따른 활차(133e)는 롤러(133d)와의 밀착이 효율적으로 이루어지도록 하기 위해서 회전축(a; 도 8 참고)을 매개로 하우징(133a)의 상기 천장면에 상하로 이동가능하게 고정된다. 따라서, 롤러(133d)와 직접 접하는 활차(133e)는 도 7에 도시한 바와 같이 하우징(133a)의 자세에 상관없이 상방으로 이동하고, 그 이외의 활차(133e)는 자중에 의해 하방으로 이동해 최저점에 위치한다.

전극체(133f, 133f')는 호 형상을 이루고, 상기 중공을 따라 서로 마주하도록 배치된다. 결국 롤러(133d)의 측면에 배치된 볼베어링(135, 135')이 각각 한 쌍의 전극체(133f, 133f')와 마주하면서, 롤러(133d)가 이동 중에도 서로 맞닿은 상태를 유지할 수 있도록 된다. 참고로, 전극체(133f, 133f')는 직류전기를 공급하는 전원부의 음극과 양극이 각각 연결되면서 한 쌍이 음극과 양극의 전기적 성질이 나타나도록 된다. 이에 대한 보다 구체적인 설명은 아래에서 도면을 참조해 설명한다. 한편, 상기 전원부는 차량(V)의 구성되는 통상적인 배터리일 수 있고, 별도로 장착한 배터리일 수도 있다.

브레이크(134)는 축대(132)의 외면에 밀착되도록 서포터(131)에 고정되어서 입출력장치(150)에 의해 조작된다. 이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 서포터(131)는 차량(V)의 현재 자세에 따라 그 경사도에 변화가 있는 반면, 회동자(133)는 서포터(131)에 회전가능하게 고정된 축대(132)에 의해 항시 수평 자세를 유지한다. 즉, 회동자(133)는 자중에 의해 서포터(131)의 경사도에 상관없이 항시 중력방향으로 그 위치가 고정되는 것이다. 그러나, 측지측량 작업을 위해 차량(V)의 주행이 시작되면, 회동자(133) 또한 서포터(131)의 경사도 변화를 따라 기울어져야 한다. 이를 위해 측량 준비 중에는 브레이크(134)가 해제되어 회동자(133)가 서포터(131)로부터 독립돼 원활히 회전할 수 있고, 측량 준비가 완료되고 시작을 위한 고정신호가 입출력장치(150)로부터 입력되면 브레이크(134)는 축대(132)를 고정해서 회동자(133)가 서포터(131)에 구속되도록 한다.

본 발명에 따른 브레이크(134)는 축대(132)의 회전을 저지할 수 있는 구조라면 다양한 수단이 적용될 수 있을 것이나, 본 발명에 따른 실시 예에서는 축대(132)의 둘레면에 밀착되어서 축대(132)의 회전을 따라 회전하는 마찰계수가 큰 재질의 패드(134b)와, 패드(134b)를 회전가능하게 고정하면서 서포터(131)에 설치되고 상기 고정신호 수신시 패드(134b)가 회전하지 못하도록 잡는 그랩퍼(134a)로 구성된다.

결국, 도 7(a)와 같이 롤러(133d)의 초기 위치가 잡힌 상태에서 현장 측량이 시작되고, 차량(V)이 도 7(b)와 같이 지표면이 'θ'로 경사진 도로를 통과할 경우 회동자(133) 또한 'θ' 만큼 기울어지면서 롤러(133d)가 자중에 의해 이동할 수 있도록 될 것이다. 물론, 압력센서(133c)는 롤러(133d)의 이동에 따른 압력을 감지하고, 이렇게 감지된 감지신호는 제어장치(170)로 실시간 전송된다.

한편, 차량(V)이 처음 출발하는 위치의 지표면 경사도가 수평한 0도가 아닐 수 있다. 그런데, 회동자(133)는 지표면의 경사도와는 상관없이 수평상태로부터 시작하므로, 작업자는 상기 출발 위치의 초기 경사도를 우선 측정해서 제어장치(170)에 입력하고, 제어장치(170)는 압력센서(133c)로부터 전송되는 감지신호를 상기 초기 경사도를 기준으로 보정해 처리한다.

이상 설명한 바와 같이 차량(V)은 지표면의 경사도를 따라 기울어지면서 회동자(133) 또한 기울어지므로, 롤러(133d)는 상기 중공을 따라 이동하면서 압력센서(133c)를 순차 가압하게 되고, 압력센서(133c)는 롤러(133d)의 압력을 감지해 해당 감지신호를 자신의 ID와 함께 제어장치(170)로 전송해서 제어장치(170)가 차량(V)의 기울어짐 여부와 그 경사도를 정확히 연산, 추적할 수 있도록 한다. 물론 전술한 바와 같이 제어장치(170)는 주행거리확인장치(180)가 확인하는 차량(V)의 주행거리를 수신해서 도 3에 도시한 바와 같은 그래프를 도시하고, 이를 통해 차량(V)이 주행한 지표면의 굴곡 상태를 도시할 수 있다.

볼베어링(135, 135')은 전극체(133f, 133f')와 맞닿도록 롤러(133d)의 측면 중심에 배치되는 것으로, 롤러(133d)가 상기 중공을 따라 원활히 회전하면서 이동할 수 있도록 함은 물론 전극체(133f, 133f')와의 전기적인 연결을 매개한다. 따라서 볼베어링(135, 135')은 전도성 재질로 제작될 것이다.

참고로, 볼베어링(135, 135')은 롤러(133d)와 하우징(133a)의 중공 내면 간의 마찰을 줄이기 위한 단순한 볼 형상일 수도 있고, 독립된 볼이 롤러(133d)와 독립해 회전하도록 된 구조를 이룰 수도 있을 것이다. 서로 맞대어져 이동하는 독립된 물체 간의 원활한 이동을 위해 적용되는 베어링은 공지,공용된 것이므로, 여기서는 볼베어링(135, 135')의 세부구조에 대한 설명은 생략한다.

스위치(137)는 상기 전원부의 직류전기가 전극체(133f, 133f')에 인가되도록 제어하는 것으로서, 차량(V)의 제동기 또는 가속기와 연동해 동작한다. 이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 차량(V)은 주행 중 운전자가 제동을 하거나 가속을 하면 차량(V)에 탑재된 탑재물은 관성을 받게 된다. 즉, 차량(V)의 속도에 갑작스런 변화가 일어날 경우 상기 중공에 위치한 롤러(133d)는 제 위치를 고수하지 못하고 흔들리면서 압력센서(133c)가 이를 감지하도록 할 수 있는 것이다. 따라서, 롤러(133d)는 차량(V)의 속도 변화에 불구하고 현 위치를 고수할 수 있어야 하고, 이를 위해 스위치(137)는 롤러(133d)의 움직임을 강제로 정지시키는 스토퍼(136)가 동작할 수 있도록, 해당 차량(V)의 제동기 또는 가속기의 동작을 감지하면 전극체(133f, 133f')에 전기를 인가하기 위해 회로를 닫는다. 여기서 상기 제동기 또는 가속기와 스위치(137) 간의 연동은 다양하게 이루어질 수 있다. 일 예로, 제동기 페달 또는 가속기 페달과 연결되어서 해당 페달의 회동시 스위치(137)가 닫히도록 될 수도 있고, 다른 예로 제동기의 유압실린더 내 유압을 감지하는 유압감지기 또는 엔진에 연료를 분사하는 분사기에 설치되어서 해당 기기의 동작을 감지해 스위치(137)가 닫히도록 될 수도 있을 것이다. 제동기 또는 가속기와 스위치(137) 간의 연동은 이하의 청구범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변형실시될 수 있을 것이다.

도 9(본 발명에 따른 롤러를 중심으로 한 전기 회로 모습을 도시한 도면)를 참조해 설명하면, 스토퍼(136)는 롤러(133d)의 측면에 배치되는 것으로서, N극과 S극이 일렬로 형성된 막대자석 형태의 영구자석인 플런저(136a)와, 플런저(136a)를 감싸는 코일(136b)과, 플런저(136a)를 탄발지지하는 스프링(136c)과, 플런저(136a)의 상단에 배치되어서 하우징(133a)의 내면과 접하는 패드(136d)로 구성된다.

플런저(136a)는 롤러(133d)의 측면에서 인입출되도록 된 영구자석으로서, 인출시 그 말단이 하우징(133a)의 내면과 밀착되도록 된다. 결국, 하우징(133a)의 밀착된 플런저(136a)는 롤러(133d)의 회전을 정지시키고, 이를 통해 롤러(133d)는 그 회전이 강제로 정지된다. 참고로, 하우징(133a)의 내면과 플런저(136a) 말단 간의 효율적인 밀착을 위해 플런저(136a)의 말단에는 마찰계수가 큰 재질의 패드(136d)가 구비되어서, 패드(136d)가 하우징(133a) 내면에 밀착되면 롤러(133d)가 효과적으로 정지될 수 있다.

코일(136b)은 플런저(136a) 둘레를 감싸도록 롤러(133d)에 내설된 것으로서, 한 쌍의 볼베어링(135, 135')과 전선을 매개로 전기적으로 연결된다. 따라서, 스위치(137)의 동작으로 전극체(133f, 133f')에 직류전기가 인가되면 볼베어링(135, 135') 또한 전기가 인가돼 코일(136b)로 통전되고, 전자기 유도현상에 의해 플런저(136a)는 롤러(133d)의 측면으로 인출된다.

스프링(136c)은 플런저(136a)가 항시 롤러(133d)에 인입된 상태를 유지하도록 고정하는 것으로서, 코일(136b)에 직류전기가 인가되지 않을 경우 스프링(136c)의 자체 복원력에 의해 플런저(136a)는 롤러(133d)의 안쪽으로 인입된다.

이상의 구조를 갖는 스토퍼(136)는 작업자가 차량(V)의 제동기 또는 가속기를 조작하면 작동하면서 롤러(133d)의 움직임을 강제로 정지시키므로, 활차(133e)와 더불어 롤러(133d)가 상기 중공에서 관성에 의해 움직이는 것을 최소화할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 경사감지기의 다른 동작 모습을 보인 단면도인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 지표면의 굴곡 측량 방식은 주행중인 차량(V)을 통해 이루어지므로, 차량(V)이 정차와 주행을 반복하는 과정에서 롤러(133d)에 관성이 작용할 수 있고, 이를 통해 지표면의 굴곡 상태와는 상관없이 롤러(133d)는 하우징(133a)의 중공을 따라 이동할 수 있다. 물론, 롤러(133d)의 이러한 이동은 압력센서(133c)를 가압하게 되고, 압력센서(133c)는 이를 감지해 제어장치(170)로 전송하므로, 제어장치(170)는 해당 지표면에 대해 잘못된 정보를 수집할 수 있다.

이러한 문제를 해소하기 위해 활차(133e)를 회전가능하게 고정하는 회전축(a)은 하우징(133a)에 형성된 이동홈(b)으로 이동가능하게 삽입되고, 상기 중공에 인접한 이동홈(b)의 하단에는 서로 대향하게 돌출된 걸림홈(c)이 형성된다. 결국, 회전축(a)은 이동홈(b)을 따라 이동하면서 활차(133e)가 상기 중공으로 인입출되도록 하고, 롤러(133d)에 의해 측력을 받을 경우 회전축(a)이 걸림홈(c)으로 유입되면서 도 8(a)에 도시한 바와 같이 활차(133e)가 상기 중공으로 돌출된 상태를 유지하도록 한다.

이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 이동홈(b)은 호 형상을 한 상기 중공에서 상기 호의 원 지름 방향을 따라 길게 형성된다. 이때, 이동홈(b)에 이동가능하게 고정된 회전축(a)이 상기 중공으로부터 가장 이격되면서 활차(133e)가 상기 중공에 인입되더라도 롤러(133d)와의 긴밀한 맞물림 상태가 유지되도록 한다. 물론, 그 반대로 회전축(a)이 상기 중공에 가장 근접되면서 활차(133e)가 상기 중공에 인출되면 롤러(133d)는 인출된 활차(133e)에 걸려서 그 이동이 방해될 것이다.

계속해서, 상기 중공과 근접한 이동홈(b)의 하단에는 서로 대향하게 돌출된 걸림홈(c)이 형성된다. 전술한 바와 같이, 롤러(133d)와 접하고 있는 활차(133e)를 제외한 남은 활차는 자중에 의해 하방으로 이동해서 상기 중공에 돌출되고, 결국 해당 활차의 회전축(a)은 해당 이동홈(b)의 하단에 위치한다. 그런데, 차량(V)이 정차 또는 출발하면서 관성을 받은 롤러(133d)가 중공을 따라 이동하면, 상기 활차는 롤러(133d)에 의해 도 8(a)에 도시한 바와 같이 측력을 받게 되고, 측력을 받은 상기 활차의 회전축(a)은 걸림홈(c)으로 유입된다. 이 상태에서 롤러(133d)의 이동이 지속되면, 롤러(133d)의 회전은 상기 활차에 전달되고, 상기 활차는 그 회전에 맞물려 회전하면서 걸림홈(c)으로 더욱 파고들어 롤러(133d)의 이동을 저지한다. 결국, 롤러(133d)는 관성에 의한 이동을 저지받고 현위치를 벗어나지 못하며, 제어장치(170)는 항상 일정한 감지신호를 수신할 수 있다.

한편, 하우징(133a)의 기울어짐에 의한 정상적인 롤러(133d) 이동의 경우, 롤러(133d)는 활차(133e)를 직하방에서 밀어올리고, 활차(133e)의 회전축(a)은 걸림홈(c)의 측면을 따라 이동홈(b)으로 이동해 상방 이동하면서, 도 8(b)에 도시한 바와 같이 롤러(133d)는 간섭 없는 원활한 이동을 하게 된다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조해 설명했지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10; 인공위성 20; 주행장치 100; 현장관측기
110; GPS수신기 120; 카메라 130; 경사감지기
140; 저장장치 150; 입출력장치 160; 고도계
170; 제어장치 180; 주행거리확인장치

Claims (1)

1. 인공위성(10)과의 통신을 통해 차량(V)이 위치한 GPS좌표를 확인하는 GPS수신기(110); 차량(V) 주변을 촬영해 실사이미지를 수집하는 카메라(120); 차량(V) 차체에 고정되는 서포터(131)와, 서포터(131)에 회전가능하게 고정되는 축대(132)와, 축대(132)에 고정되어 서포터(131)에 회동하도록 된 회동자(133)와, 축대(132)의 외면에 밀착되도록 서포터(131)에 고정되어서 입출력장치(150)의 고정신호에 따라 축대(132)의 회전을 정지시키는 브레이크(134)와, 전극체(133f, 133f')와 각각 맞닿으면서 전기적으로 연결되도록 롤러(133d)의 측면 중심에 각각 배치되는 전도성 재질로 된 한 쌍의 볼베어링(135, 135')과, 롤러(133d)의 측면에 배치되어서 롤러(133d)의 이동을 강제로 정지시키는 다수의 스토퍼(136)와, 차량(V)의 제동기 또는 가속기와 연동하면서 전원부의 직류전기의 전극체(133f, 133f') 인가를 제어하는 스위치(137)를 갖추되, 회동자(133)는, 호 형상의 중공을 가지며 축대(132)에 고정되고 상기 중공의 천장면에서 상기 호의 원 지름 방향으로 형성된 이동홈(b)이 상기 중공을 따라 다수 형성되며 이동홈(b)의 하단에는 서로 대향하게 돌출되도록 형성된 걸림홈(c)을 구비한 하우징(133a)과, 상기 중공의 바닥면을 따라 일렬로 배치되어 압력감지시 감지신호와 ID를 제어장치(170)로 전송하는 다수의 압력센서(133c)와, 상기 중공을 따라 이동하면서 압력센서(133c)를 가압하는 롤러(133d)와, 롤러(133d)를 가압하도록 상기 중공의 천장면을 따라 일렬로 배치되되 이동홈(b) 또는 걸림홈(c)에 회전가능하게 삽입되어 외력을 받아 이동하는 회전축(a)을 매개로 하우징(133a)에 고정되는 다수의 활차(133e)와, 호 형상을 이루면 상기 중공을 따라 마주하게 배치되고 상기 전원부의 음극과 양극에 각각 전기적으로 연결되는 한 쌍의 전극체(133f, 133f')로 되고, 스토퍼(136)는, 하우징(133a)의 중공 내면을 향해 인입출되도록 롤러(133d)의 측면에 설치되는 영구자석의 플런저(136a)와, 한 쌍의 볼베어링(135, 135')과 전기적으로 연결되고 플런저(136a)를 감싸는 코일(136b)와, 플런저(136a)가 롤러(133d) 안으로 인입되도록 당기는 스프링(136c)과, 플런저(136a)의 말단에 고정되어서 하우징(133a)의 중공 내면과 접하도록 된 패드(136d)로 된 경사감지기(130); 차량(V)의 현재 이동거리를 확인하는 주행거리확인장치(180); 구동신호를 발신하는 신호발신기(190); 주행거리확인장치(180)에서 확인한 차량(V)의 이동거리에 맞춰 그래프를 도시하되, 압력센서(133c)의 감지신호와 ID 수신시 변화된 경사도를 연산해서 그래프의 각도를 변경해 도시하고, 기준신호 수신시 경사감지기(130)의 감지신호를 확인해서 해당 지표면의 경사도가 0도인지 여부를 확인하며, 경사도가 0도가 아닌 경우 입출력장치(150)를 통해 이상신호를 출력하도록 하는 제어장치(170); 브레이크(134)의 제어를 위한 고정신호를 전송하고, 현장관측기(100)의 동작을 위한 조작신호가 입력되며, 상기 실사이미지 또는 도시된 상기 그래프와 이상신호를 출력시키는 입출력장치(150); 상기 실사이미지와 그래프를 상기 GPS좌표와 링크해 저장하는 저장장치(140);가 구성된 현장관측기(100), 및
   경사도가 0도인 지표면에 설치되고, 수신한 상기 구동신호에 대응해서 기준신호를 발신하는 기준좌표발신기(30)
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 지표 및 고도정보를 이용한 지형의 수치지도 제작용 측지확인시스템.
   
   
   

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