KR101185432B1

KR101185432B1 - Ｇｎｓｓ 데이터 정확도 측정장치

Info

Publication number: KR101185432B1
Application number: KR1020110087913A
Authority: KR
Inventors: 문대중; 박지수; 남순성
Original assignee: 주식회사 이제이텍
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2011-08-31
Publication date: 2012-10-02

Abstract

본 발명은 내부에 공간부를 형성하며 상면에 회전공이 형성된 하우징; 상기 하우징 내부에서 상기 회전공을 관통하며 외부로 노출되고 그 내부에 중공을 형성하는 회전프레임; 상기 하우징 외부에서 상기 회전프레임에 구성되는 GNSS안테나; 상기 중공을 관통하며 상기 GNSS안테나와 연결되는 케이블; 상기 케이블과 연결되는 GNSS수신기; 상기 회전프레임을 회전 연동시키는 구동모터;로 구성됨을 특징으로 하는 GNSS 데이터 정확도 측정장치에 관한 것이다.

Description

ＧＮＳＳ 데이터 정확도 측정장치{APPARATUS FOR MEASURING GNSS DATA ACCURACY}

본 발명은 GNSS 데이터 정확도 측정장치에 관한 것으로, 이를 더욱 상세히 설명하면 GNSS 안테나에 3방향 동적 거동을 가함으로써 GNSS 수신기에서 나오는 최초 데이터를 처리하는 프로그램이 이러한 동적 거동을 정확하게 반영하는지를 평가할 수 있는 GNSS 데이터 정확도 측정장치에 관한 것이다.

최근 GNSS(Global Navigation Satellite System) 위성개발의 가파른 성장세에 힘입어 보다 다양한 종류의 위성과 위성 신호를 수신할 수 있는 GNSS 수신부(리시버)나 안테나 등의 하드웨어 및 GNSS 신호를 처리할 수 있는 프로그램 등 GNSS 관련기술의 개발이 활발히 진행되고 있다.

이러한 기술개발로 GNSS의 정확도가 mm 수준에 이르면서 정밀 측량을 요구하는 구조물의 모니터링에도 응용되고 있다. 그 중 하나가 GNSS 기반 교량거동 모니터링에 대한 연구인데, 이러한 GNSS 기반 교량거동 모니터링에 대한 연구를 진행한 대표적인 그룹으로는 미국의 Texas University의 ARL(Applied Research Laboratory)과 영국 Nottingham University의 IESSG가 있다. 이들은 GNSS가 교량의 일시적인 거동과 장기 변형, 외부하중에 대한 동적 응답 등을 조사하는데 유용한 기술임을 입증 하였으며, 최근에는 기존 센서와의 통합, 알고리즘 및 소프트웨어 개발, Quality Control, 신호처리 기술, 멀티패스 저감 기술, 데이터 분석등에 초점을 맞추어 연구를 진행하고 있다(Meng et al., 2009). 즉 GNSS 관련기술이 기존 계측 센서 대체 가능성을 판단하기 위한 연구가 진행되었고, 이러한 기술의 응용으로 GNSS를 이용하여 교량의 동적거동 분석까지 가능하게 된 것이다.

국내에서도 GNSS를 기반으로 한 모니터링 시스템이 구축되어 있는 교량으로 서해대교, 영종대교, 인천대교가 있다. 위에 언급된 교량에서는 20Hz의 동적 데이터를 수신하고 있으며 실시간 RTK 엔진을 사용하여 교량을 모니터링하고 있다. 현 GNSS 정확도는 5mm(+1ppm), 실시간 10~20mm 범위로서 정적변위에 의한 형상관리나 정밀 시공측량은 무리가 없지만 동적변위와 동 특성 측정을 위해선 보다 나은 정밀도 향상을 위한 기술개발과 함께 절대변위 측정을 통한 안전성 분석 시스템의 개발 필요하다.

또한, 이러한 동적변위를 측정해내는 GNSS 신호를 처리할 수 있는 프로그램의 개발과 동시에 이러한 GNSS 신호를 처리할 수 있는 프로그램의 검증을 위한 실험장치의 개발도 병행되어야 할 것이다.

동적 변위 정확도 검증을 위해서는 측정값의 비교 분석을 위한 실제 참 값을 알아야 한다. 기존의 동적 변위 정확도 검증은 주로 타 센서와의 비교 검증을 통해 이루어 졌다. 하지만 타 센서 역시 센서 자체의 오차를 가지고 있기 때문에 정확한 참값으로 정의 할 수 없으며, 실제 거동에 대한 참 값을 알아야만 측정값에 대한 오차량을 산출 할 수 있다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 GNSS 신호를 처리할 수 있는 프로그램이 제공하는 데이터의 정확성을 판단할 수 있도록 GNSS 안테나를 3방향 등속도 원운동을 시켜 시간에 따른 3방향 거동에 대한 실제 참값을 산출 할 수 있는 GNSS 데이터 정확도 측정장치를 제공하고자 함이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제에 의한 GNSS 데이터 정확도 측정장치는 내부에 공간부를 형성하며 상면에 회전공이 형성된 하우징; 상기 하우징 내부에서 상기 회전공을 관통하며 외부로 노출되고 그 내부에 중공을 형성하는 회전프레임; 상기 하우징 외부에서 상기 회전프레임에 구성되는 GNSS안테나; 상기 중공을 관통하며 상기 GNSS안테나와 연결되는 케이블; 상기 케이블과 연결되는 GNSS수신기; 상기 회전프레임을 회전 연동시키는 구동모터;로 구성됨을 특징으로 한다.

여기서 상기 회전프레임은, 일단에 GNSS안테나가 설치되는 회전바와, 상기 회전바의 중앙에서 하부로 돌출되며 내부에 중공을 형성하는 회전봉으로 구성된다.

또한, 상기 하우징의 내부에 구성되며 상기 회전봉이 상.하로 관통하는 관통공이 형성되고, 상기 관통공에는 각각 회전봉과 사이에 지그베어링이 구성되는 내부하우징이 구성되는 바, 상기 회전프레임은 상기 내부하우징에서 지그베어링에 의해 회전이 가능하도록 구성되는 것이다.

또한, 상기 내부하우징에는 일측 하면에 구동모터가 구성되고, 그 내부에 상기 구동모터와 연동하는 제 1기어와 상기 제 1기와와 맞물리며 상기 회전봉과 일체로 회전하는 제 2기어가 구성되어 구동모터의 구동에 의해 상기 회전프레임이 상기 내부하우징에서 회전이 가능하도록 하는 것이다.

이러한 내부하우징은 일측 상면에 상기 내부하우징과 일체로 연동하는 제 3기어가 상기 하우징 상면 하부에 힌지연동이 가능하도록 구성되어 상기 내부하우징자체가 상기 하우징의 내부에서 힌지연동이 가능하도록 구성되고, 상기 하우징의 상면 하부에는 나선기어가 상기 제 3기어와 맞물리도록 구성됨에 따라 상기 나선기어의 회전에 기해 내부하우징은 하우징의 내부에서 힌지연동이 가능하도록 되며 상기 내부하우징에 회전 가능하도록 장착되는 회전프레임도 내부하우징의 회전연동에 일체로 연동하게 되는 것이다.

또한, 상기 구동모터에는 제어부가 연결되어 구동모터의 연동속도를 조절함에 특징이 있다.

이러한 구성에 의한 GNSS 데이터 정확도 측정장치는 GNSS 안테나를 하우징 상에서 상.하로 각도를 조절하면서 회전연동이 가능하도록 하여 동적인 위치변동에 대해 수신되는 GNSS 데이터가 이를 정확하게 반영하고 있는지에 대해 평가를 할 수 있도록 하는 것이다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 GNSS 데이터 정확도 측정장치는 GNSS 안테나에 동적 위치변형을 가함으로써 GNSS 수신부에 의해 위치 값을 측정하여 이러한 동적변형을 GNSS 데이터가 정확하게 반영하는지를 평가할 수 있도록 함으로써 GNSS 데이터를 처리하는 프로그램의 정확성을 평가할 수 있도록 하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 GNSS 데이터 정확도 측정장치의 개략도를 나타내고,
도 2는 도 1에서 A부분의 결합상태를 나타내는 상세도이고,
도 3은 본 발명의 GNSS 데이터 정확도 측정장치의 작동상태도이고,
도 4는 본 발명의 GNSS 데이터 정확도 측정장치의 실제 설치 예를 나타내는 사진이다.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

이하 본 발명의 실시 예에 따른 GNSS 데이터 정확도 측정장치를 첨부되는 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하도록 한다.

본 발명이 GNSS 데이터 정확도 측정장치는 도 1에서 보는 바와 같이 하우징(110), 회전프레임(120), GNSS 안테나(130), 케이블(140), GNSS 수신기(150), 구동모터(160) 등이 구성되어 구동모터(160)와 연동하는 회전프레임(120)의 회전운동에 의해 회전프레임(120)에 구성된 GNSS 안테나(130)가 회전연동 즉 동적위치변형이 됨으로써 이러한 동적위치변형을 GNSS 수신기(150)가 읽어내어 본 발명에서 사용되고 있는 GNSS 데이터 처리 프로그램(이하 "프로그램" 이라 칭함)의 정확성을 판단하는 실험장치에 관한 것이다.

우선 하우징(110)은 내부에 공간부를 형성하여 이하에서 설명할 GNSS 수신기(150), 구동모터(160) 등이 내재되도록 하며, 상면에 회전공(111)이 구성되어 회전프레임(120)에 있어 회전봉(122)이 기울기를 달리하며 회전하도록 구성되는 것이다.

따라서 상기 회전공(111)은 도 1에서 보는 바와 같이 일측에서 상기 회전봉(122)과의 유격을 크게 하여 상기 회전봉(122)의 유격내에서 기울기를 달리할 수 있도록 구성되어야 한다.

상기 회전프레임(120)은 상기 하우징(110) 내부에 구성된 구동모터(160)에 연동하여 회전연동이 가능하도록 하며 이러한 회전연동이 상기 회전프레임(120)과 일체 연동하는 GNSS 안테나(130)에 전달되도록 하는 것이다.

상기 회전프레임(120)은 일단에 GNSS안테나(130)가 설치되는 회전바(121)와, 상기 회전바(121)의 중앙에서 하부로 돌출되며 내부에 중공(123)을 형성하는 회전봉(122)으로 구성된다.

상기 회전프레임(120)은 구동모터(160)와 연동하여 회전운동을 하게 되는데, 상기 회전프레임(120)과 상기 구동모터(160)의 연동은 상기 하우징(110)의 내부에 구성되는 내부하우징(170)에 의한다.

이를 더욱 상세히 설명하면 상기 내부하우징(170)은 상기 회전봉(122)이 상.하로 관통하는 관통공(171)이 형성되고, 상기 관통공(171)에는 각각 회전봉(122)과 사이에 지그베어링(172)이 구성되어 상기 내부하우징(170)에서 상기 회전봉(122)만이 회전연동이 가능하도록 고정될 수 있는 것이다.

여기서 상기 지그베어링(172)은 공지의 구성으로 그 상세설명은 생략한다. 상기 내부하우징(170)에는 일측 하면에 구동모터(160)가 구성되고, 그 내부에 상기 구동모터(160)와 연동하는 제 1기어(161)와 상기 제 1기와(161)와 맞물리며 상기 회전봉과 일체로 회전하는 제 2기어(162)가 구성되어 구동모터의 구동에 의해 상기 회전프레임(120)이 상기 내부하우징(170)에서 회전이 가능하도록 하는 것이다.

이러한 내부하우징(170)은 구동모터(160)의 회전을 제 1기어(161) 및 제 2기어(162)에 의해 회전프레임(120)으로 전달토록 하는 것인데 상기 내부하우징(170)은 하우징(110)의 내부에 고정이 되어야 한다.

상기 내부하우징(170)의 하우징(110) 내부에 고정은 도 2에서 보는 바와 같이 내부하우징(170)의 일측 상면에 상기 내부하우징(170)과 일체로 연동하는 제 3기어(173)가 구성되되, 상기 제 3기어(173)는 상기 하우징(110) 상면 하부에 힌지연동이 가능하도록 힌지결합(112)되어 상기 내부하우징(170)이 상기 하우징(110)의 내부에서 힌지연동이 가능하도록 고정되는 것이다.

여기서 상기 하우징(110)의 상면 하부에는 나선기어(113)가 상기 제 3기어(173)와 맞물리도록 구성되어 상기 나선기어(113)의 회전에 의해 내부하우징(170)은 하우징(110)의 내부에서 힌지연동이 가능하게 되는 것이다.

이렇게 내부하우징(170)이 하우징(110)의 내부에서 힌지연동을 하는 경우 상기 내부하우징(170)에 회전 가능 하도록 장착되는 회전프레임(120)도 내부하우징과 일체로 연동하게 된다. 즉 나선기어(113)의 조작으로 내부하우징(170)을 힌지연동 시킴에 따라 회전봉(122)의 기울기가 변화하게 되는 것이다.

이렇게 회전봉(122)의 기울기를 변화시킴에 따라 회전바(121)에 장착된 GNSS 안테나(130)는 회전운동과 동시에 상.하연동이 가능하게 되는 것이다. 이러한 GNSS 안테나(130)의 회전운동과 동시에 상.하연동이 가능하게 됨은 결국 GNSS 안테나(130)에 입체적이며 계속적인 동적위치변형을 주게 되어 프로그램이 정확하게 동적위치변형에 대한 데이터를 도출하는가에 대한 정확한 실험을 할 수 있게 되는 것이다.

상기 나선기어(113)는 상기 하우징(110) 외부로 레버(114)와 연결되도록 하여 상기 하우징(110) 외부에서 레버(114)의 조작으로 GNSS 안테나(130)의 회전기울기를 조절하는 것이 타당하다.

상기 GNSS 안테나(130)는 상기 GNSS수신기(150)와 케이블(140)에 의해 연결되는 바, 상기 케이블(140)은 상기 회전봉(122)에 형성된 중공(123)을 관통하도록 하여 회전봉(122)의 회전에 기해 꼬임이 발생하지 않도록 한다.

상기 GNSS수신기(150)는 상기 GNSS 안테나(130)를 통한 GNSS 데이터를 수신하는 구성으로 동적위치변형이 가해진 GNSS 안테나(130)로부터의 변화하는 위치값을 읽어내는 구성이다.

한편, 상기 구동모터(160)에는 제어부(180)가 연결되어 구동모터(160)의 회전속도를 조절하도록 함이 타당하다. 즉 제어부(180)의 제어에 의해 구동모터(160)의 회전속도가 조절되는 바, 이러한 속도조절에 의해 그만큼 상기 GNSS 안테나(130)에 동적변형을 자유롭게 부과할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

110 : 하우징 120 : 회전프레임
130 : GNSS안테나 140 : 케이블
150 : GNSS수신기 160 : 구동모터
170 : 내부하우징 180 : 제어부

Claims

내부에 공간부를 형성하며 상면에 회전공이 형성된 하우징;
상기 하우징 내부에서 상기 회전공을 관통하며 외부로 노출되고 그 내부에 중공을 형성하는 회전프레임;
상기 하우징 외부에서 상기 회전프레임에 구성되는 GNSS안테나;
상기 중공을 관통하며 상기 GNSS안테나와 연결되는 케이블;
상기 케이블과 연결되는 GNSS수신기;
상기 회전프레임을 회전 연동시키는 구동모터;로 구성됨을 특징으로 하는 GNSS 데이터 정확도 측정장치.
제 1항에 있어서,
상기 회전프레임은,
일단에 GNSS안테나가 설치되는 회전바와, 상기 회전바의 중앙에서 하부로 돌출되며 내부에 중공을 형성하는 회전봉으로 구성됨을 특징으로 하는 GNSS 데이터 정확도 측정장치.
제 2항에 있어서,
상기 하우징의 내부에 구성되며 상기 회전봉이 상.하로 관통하는 관통공이 형성되고, 상기 관통공에는 각각 회전봉과 사이에 지그베어링이 구성되는 내부하우징이 구성됨을 특징으로 하는 GNSS 데이터 정확도 측정장치.
제 3항에 있어서,
상기 내부하우징에는 일측 하면에 구동모터가 구성되고, 그 내부에 상기 구동모터와 연동하는 제 1기어와 상기 제 1기와와 맞물리며 상기 회전봉과 일체로 회전하는 제 2기어가 구성됨을 특징으로 하는 GNSS 데이터 정확도 측정장치.
제 3항에 있어서,
상기 내부하우징에는 일측 상면에 상기 내부하우징과 일체로 연동하는 제 3기어가 상기 하우징 상면 하부에 힌지연동이 가능하도록 구성되고, 상기 하우징의 상면 하부에는 나선기어가 상기 제 3기어와 맞물리도록 구성됨을 특징으로 하는 GNSS 데이터 정확도 측정장치.
제 1항에 있어서,
상기 구동모터에는 제어부가 연결되어 구동모터의 연동속도를 조절함을 특징으로 하는 GNSS 데이터 정확도 측정장치.