KR101463020B1

KR101463020B1 - 기준점 위치확인 및 지형정보를 응용한 공간영상도화용 보정방법이 적용된 시스템

Info

Publication number: KR101463020B1
Application number: KR1020140115338A
Authority: KR
Inventors: 정인준
Original assignee: 주식회사 고원항공정보
Priority date: 2014-09-01
Filing date: 2014-09-01
Publication date: 2014-11-19

Abstract

본 발명은 기준점 위치확인 및 지형정보를 응용한 공간영상도화용 보정방법이 적용된 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도심지에 집중된 지형물인 각종 건물의 지형물이미지를 실제 지형물에 준하게 도화해서 도화이미지 내 정확한 위치에 적용할 수 있도록 하고, 실제 지형물의 외곽에 배치된 위치측정기가 서로를 향해 발사되는 초음파를 수신해서 상호간의 위치를 확인하며, 그 과정에서 위치측정기의 절대위치 확인을 위한 GPS 위성과의 통신이 배제되므로 도심지에서도 오차를 최소화하면서 정확한 지형물이미지를 도화할 수 있고, 이를 통해 신뢰도 있는 도화이미지를 완성할 수 있도록 한 기준점 위치확인 및 지형정보를 응용한 공간영상도화용 보정방법이 적용된 시스템에 관한 것이다.

Description

기준점 위치확인 및 지형정보를 응용한 공간영상도화용 보정방법이 적용된 시스템{TOPOGRAPHY MODIFICATION SYSTEM BY THE CONFIRMATION FOR THE REFERENCE POINT`S LOCATION AND GEOSPATIAL DATA}

본 발명은 공간영상도화 분야 중 기준점 위치확인 및 지형정보를 응용한 공간영상도화용 보정방법이 적용된 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도심지에 집중된 지형물인 각종 건물의 지형물이미지를 실제 지형물에 준하게 도화해서 도화이미지 내 정확한 위치에 적용할 수 있도록 하고, 실제 지형물의 외곽에 배치된 위치측정기가 서로를 향해 발사되는 초음파를 수신해서 상호간의 위치를 확인하며, 그 과정에서 위치측정기의 절대위치 확인을 위한 GPS 위성과의 통신이 배제되므로 도심지에서도 오차를 최소화하면서 정확한 지형물이미지를 도화할 수 있고, 이를 통해 신뢰도 있는 도화이미지를 완성할 수 있도록 한 기준점 위치확인 및 지형정보를 응용한 공간영상도화용 보정방법이 적용된 시스템에 관한 것이다.

수치지도 제작을 위해 사용되는 도화이미지는 지도를 이용하는 사용자의 이해를 돕고 시각적인 거부감을 최소화하기 위해 가능한 간단한 이미지로 제작된다.

특히, 내비게이션 등과 같이 사용자가 모니터에 출력되고 있는 도화이미지를 쉽고 빠르게 확인하고 이해할 수 있어야 하는 기기의 경우에는 도화이미지의 배경이 실제 모습과는 확연한 차이를 갖는다.

도 1(도화된 이미지를 개략적으로 도시한 도면)의 (a)는 지형 정보를 최대한 단순화시킨 도화이미지이고, (b)는 실제 지형의 모습을 보인 도화이미지이다.

도 1을 통해 알 수 있듯이, (a)의 경우에는 해당 지형의 도로 상태와 지형물이미지(B)의 배치모습 등이 이용자에 의해 쉽고 빠르게 이해될 수 있을 것이나, 실제 현장에서 해당 도화이미지와 지형을 비교할 경우, 서로 상이한 지형물이미지(B, B')와 지형물 간의 모습으로 인해 이용자는 실제 현장과 도화이미지의 동일성 여부에 혼란을 느낄 것이다.

이러한 문제를 해소하기 위해 종래에는 도 2(보정시스템의 모습을 도시한 블록도)에 도시한 시스템을 기반으로 도화이미지에 대한 수정 및 갱신 작업을 진행할 수 있는 시스템 및 방법이 개발되었다.

종래 시스템 및 방법은 도 2와 도 4에 도시된 위치측정기(100)를 현장의 실제 지형물에 설치해서 지형물의 이미지를 확인하고, GPS(20)에서 위치측정기(100)의 좌표값과 위치정보를 별도로 수집하며, 영상도화기(30)는 이렇게 확인된 지형물의 이미지와, 별도로 측정된 좌표값 및 위치정보를 서로 결합시켜서 수치지도DB(10)에 저장되어 있던 기존 도화이미지를 갱신하는 것이다.

그런데, 종래 위치측정기(100)는 현장에서 GPS(20)와 결합돼 작업이 진행되므로, 각종 지형물에 의한 가림이 없는 광야 또는 상대적으로 한적한 도외지 전용으로 제작되었다.

따라서, 마천루와 같은 고층건물이 집중돼 GPS위성과의 통신이 곤란하고, 수많은 방해 전파가 범람하며, 이로 인한 각종 센서의 오작동 발생이 빈번한 도심지에서는 지형물에 대한 정확한 위치측정이 불가능했다.

결국, 도심에서도 지형물의 정확한 위치측정을 통해 지형물이미지를 도화이미지 내에 정확히 표현할 수 있고, 이를 통해 수치지도 이용시 발생했던 종래 문제를 해소할 수 있는 신뢰도 높은 기술의 개발이 요구되었다.

이러한 문제를 일부 개선한 종래기술로 대한민국 특허 등록번호 제10-1002407호(2010.12.13.) "지표면의 기준점 위치확인 및 지형정보를 적용한 공간영상도화용 보정시스템"이 개시된 바 있다.

그러나 상기 종래기술에 의한 등록특허는 위치측정기가 회전할 수 없는 구조이므로 다방향 측정이 어렵다는 한계가 있다.

또한, 종래기술은 높이 조절도 안되는 구조이므로 사용상 매우 불편한 문제점이 존재하였다.

대한민국 특허 등록번호 제10-1002407호(2010.12.13.) "지표면의 기준점 위치확인 및 지형정보를 적용한 공간영상도화용 보정시스템"

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 도심지에 집중된 지형물인 각종 건물의 지형물이미지를 실제 지형물에 준하게 도화해서 도화이미지 내 정확한 위치에 적용할 수 있도록 한 기준점 위치확인 및 지형정보를 응용한 공간영상도화용 보정방법이 적용된 시스템을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

특히, 본 발명은 위치측정기가 안정적으로 회전할 수 있도록 하여 다방향 측정이 가능토록 한 시스템을 적용함에 그 다른 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 지형물이미지가 포함된 도화이미지를 저장하는 수치지도DB(10): 지면에 안착되는 받침(111)과, 구획벽(113)에 의해 상하로 구획된 중공을 가지며 받침(111)에 입설 고정되는 지지관(112)과, 내부에 유체를 수용하는 링 형상을 이루고 지지관(112)의 내면 둘레에서 상하로 이격 배치 고정되는 제1,2튜브(116, 116')과, 제1,2튜브(116, 116') 내부의 유압을 각각 측정하는 제1,2유압기(117, 117')와, 중앙에 관통구멍(118a)을 형성하고 제1,2튜브(116, 116') 사이에 배치되는 경계판(118)으로 구성된 지지대(110); 중앙에 통공(121)이 형성된 링 형상으로, 외면 둘레에는 홈부(122)가 형성되고, 내면 둘레에는 투명체(123)가 배치되며, 지지대(110)의 상단이 통공(121)으로 삽입되면서 축조되는 헤드(120); 구획벽(113)의 상방 중공에서 제1,2튜브(116, 116') 사이까지 주입되는 제1겔(G1); 제1겔(G1) 상에 주입되고 제1겔(G1)에 비해 상대적으로 낮은 밀도와 높은 점성을 갖는 제2겔(G2); 극성이 서로 대향하게 발생하는 자석재질이고, 통공(121)으로 삽입돼 제2겔(G2)의 수면에 부유하도록 설치되며, 제1,2겔(G1, G2)을 관통하도록 하방으로 돌출된 앵커(131)가 구성된 회전구(130); 투명체(123)를 조준하도록 수평배치되어 레이저광을 조사하는 라이트건(151)이 구성되고, 회전구(130)에 내설되는 레이저(150); 일정한 주파수대 및 세기의 초음파를 발신하면서 회전구(130)에 내설되는 초음파발신장치(170); 홈부(122)를 따라 일렬로 배치돼 초음파를 개별적으로 감지하는 다수의 감지모듈(161)과, 투명체(123)를 중심으로 라이트건(151)과 마주하면서 헤드(120)의 내면 둘레를 따라 일렬로 배치돼 라이트건(151)의 레이저를 개별적으로 감지하는 다수의 수광모듈(162)과, 상기 다수의 감지모듈(161) 및 수광모듈(162)중 수신감도가 가장 큰 감지모듈(161)과 수광모듈(162)을 각각 확인하는 제어모듈(163)로 구성된 초음파수신장치(160); 레이저(150), 초음파발신장치(170) 및 초음파수신장치(160)의 동작 제어를 위한 제어반(142)을 구비하고, 감지모듈(161)과 수광모듈(162)이 각각 감지한 초음파와 레이저광의 각도와 수신감도의 세기를 이용해 초음파의 발신 위치를 확인해서 데이터로 저장하되, 제어반(142)은 제1,2유압기(117, 117')의 감지신호를 받아 알람램프(144)를 동작시키도록 설정된 제어장치(140);를 포함하는 다수의 위치측정기(100): 및 상기 데이터를 위치측정기(100)로부터 수신해서, 위치측정기(100)를 기준점(P)으로 하는 지형물이미지(B')를 완성하고, 기준점(P)에 의해 연산된 중심점을 해당 지형물의 대표 GPS좌표에 매치시켜 수치지도DB(10)에 저장된 도화이미지를 갱신하는 영상도화기(30):를 포함하되, 상기 지지대(110)의 일부가 3개로 분절되어 상부지지대(110a), 중간지지대(110b), 하부지지대(110c)로 구성되고; 상기 상부지지대(110a)의 하단면 중심에는 중심안내로드(900)가 일체로 형성되며; 상기 상부지지대(110a)의 하단 둘레면에는 일정간격을 두고 다수개의 고리형태를 갖는 고정링크(902)가 일체로 구비되고; 상기 고정링크(902)에는 승강로드(904)가 결속되며; 상기 승강로드(904)는 상기 상부지지대(110a)를 일정 높이까지 상승시킬 수 있도록 안내하는 실린더로드로서 승강실린더(906)에 접속되고; 상기 승강실린더(906)는 상기 중간지지대(110b)의 둘레면을 따라 상기 고정링크(902)와 대응되는 위치에 다수 고정되며; 상기 다수의 승강실린더(906)는 모두 정압조절기(908)에 연결되어 유압공급원으로부터 공급된 유압을 균등 분배받도록 구성되고; 상기 중간지지대(110b)의 상면 중앙에는 길이방향으로 일정깊이 중심로드삽입홈(910)이 형성되며; 상기 중간지지대(110b)의 하단에는 끼움부(920)가 단차가공되고; 상기 끼움부(920)의 외주면은 스플라인가공되어 끼움부스플라인(922)을 이루며; 상기 중간지지대(110b)의 외주면에는 회전모터(924)가 견고히 고정되고; 상기 회전모터(924)의 모터축에는 피니언(926)이 고정되며; 상기 하부지지대(110c)의 상단면에는 상기 끼움부(920)가 삽입될 수 있도록 끼움홈(930)이 요입형성되고; 상기 끼움홈(930)에는 볼베어링(932)이 끼워 고정되며; 상기 볼베어링(932)의 내주면에는 상기 끼움부스플라인(922)과 대응되게 베어링스플라인(934)이 형성되어 상호 스플라인 결합될 수 있게 구성되고; 상기 하부지지대(110c)의 외주면에는 둘레방향으로 원형 래크(936)가 구비되며; 상기 원형 래크(936)에는 상기 피니언(926)이 치결합된 것을 특징으로 하는 기준점 위치확인 및 지형정보를 응용한 공간영상도화용 보정방법이 적용된 시스템을 제공한다.

본 발명에 따르면, 실제 지형물의 외곽에 배치된 위치측정기가 서로를 향해 발사되는 초음파를 수신해서 상호간의 위치를 확인하고, 이렇게 확인하는 과정에서 위치측정기의 절대위치 확인을 위한 GPS 위성과의 통신이 배제되므로, 도심지에서도 오차를 최소화하면서 정확한 지형물이미지를 도화할 수 있으며, 이를 통해 신뢰도 있는 도화이미지를 완성할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 위치측정기가 회전가능하기 때문에 다방향 측정이 가능한 효과도 얻을 수 있다.

도 1은 도화된 이미지를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 2는 보정시스템의 모습을 도시한 블록도이고,
도 3은 GPS좌표가 적용된 도화이미지를 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 보정시스템의 필수구성인 위치측정기를 도시한 사시도이고,
도 5는 위치측정 대상인 실제 지형물에 상기 위치측정기를 설치해서 각 지점에 대한 좌표값을 확인한 후, 이를 이용해 지형물이미지를 완성한 모습을 도시한 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 위치측정기의 모습을 분해 도시한 사시도이고,
도 7은 본 발명에 따른 위치측정기의 모습을 도시한 단면도이고,
도 8은 본 발명에 따른 위치측정기가 기울어지게 배치된 모습을 도시한 단면도이고,
도 9는 본 발명에 따라 개선된 실시예를 보인 예시적인 부분 단면도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명은 후술되는 선등록특허 제1002407호를 그대로 이용한다. 때문에, 이하 설명되는 장치 구성상 특징들은 모두 등록특허 제1002407호에 기재된 사항들이다.

다만, 본 발명은 상기 등록특허 제1002407호에 개시된 구성들 중 제1,2패널 및 제1,2쿠션 설치시 설치면과 상관없이 항상 일정한 수평상태를 유지하도록 개선한 부분이 가장 핵심적인 구성상 특징을 이룬다.

따라서, 이하 설명되는 장치 구성과 특징 및 작동관계는 상기 등록특허 제1002407호의 내용을 그대로 인용하기로 하며, 후단부에서 본 발명의 주된 특징과 관련된 구성에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 일반적으로 수치지도는 지형물이미지(B')를 포함하는 도화이미지에 GPS좌표가 합성돼 제작된다.

이때, 도화이미지는 항공촬영이미지를 배경으로 해 도시한 이미지일 수도 있고, 항공촬영이미지 그 자체일 수도 있다.

그런데, 항공촬영이미지를 배경으로 해 도시한 이미지의 경우엔, 앞서 문제점으로 제시한 바와 같이 다양한 이유로 인해 지형물이미지(B; 도 1(a) 참조)를 단순화시켰다. 즉, 실제 지형물이미지(B')와는 다르게 도시되는 것이다. 물론, 이러한 차이는 수치지도를 활용하는 이용자에게 혼선을 일으킨다.

따라서, 본 발명에서는 도 3에 도시한 바와 같이, 도화이미지에 도시되는 지형물이미지(B')를 실제 지형물의 평면 모습과 동일하게 함은 물론, 그 위치 또한 GPS좌표를 기준으로 제 위치에 정확히 게시되도록 해서, 도화이미지의 내용을 통해 지형을 이해하고 파악하는 이용자에게 정확한 정보제공이 가능하도록 했다.

이를 위해서는 지형물이미지(B')의 정확한 이미지 확인이 요구되고, 상기 이미지를 표현하기 위해서는 꼭지점이라 할 수 있는 기준점(P)의 위치를 정확히 확인해야 한다. 물론, 이렇게 확인된 기준점(P)의 정보가 GPS좌표에 적용되면서, 해당 지형물이미지(B')는 도화이미지에 합성된다.

한편, 상기 기준점(P)을 확인하기 위해 본 발명에 따른 보정시스템은 위치측정기(100)를 포함한다.

도 4는 본 발명에 따른 보정시스템의 필수구성인 위치측정기를 도시한 사시도인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 위치측정기(100)는 지형물의 각 기준점(P)에 배치되고, 일정 세기의 초음파를 발,수신해서, 상호 간의 위치를 확인한다.

위치측정기(100)는 지형물에 인접해 용이하게 입설할 수 있는 기둥형상으로, 지지대(110)와, 지지대(110) 상단에 위치하는 헤드(120)와, 헤드(120)의 상단에 안착되는 회전구(130)를 포함한다. 이때의 지지대(110), 헤드(120) 및 회전구(130)는 후술하는 제어장치(140), 레이저(150), 초음파수신장치(160) 및 초음파발신장치(170) 등의 전자장비를 탑재 및 보호하기 위한 하우징으로, 외부 충격에 대한 완충은 물론 기밀성을 담보할 수 있는 합성수지로 제작되는 것이 바람직할 것이다. 지지대(110), 헤드(120) 및 회전구(130)에 세부적인 설명은 아래에서 상세히 한다.

계속해서, 도심에 건축되는 지형물은 다양한 형상의 입체물인데, 위치측정기(100)는 지형물의 각 꼭지점에 배치되어서 이웃하는 다른 위치측정기(100)의 신호를 수신한다. 한편, 다른 위치측정기(100)로부터 발신된 초음파를 수신하는 초음파수신장치(160; 도 7 참조)는 헤드(120)에 탑재되고, 헤드(120)는 다른 위치측정기(100)로부터 발신된 초음파의 수평 수신율을 높이기 위해 그 둘레면이 곡면을 이루는 것이 바람직하다.

참고로, 헤드(120)의 둘레면은 초음파의 수신율을 높이기 위한 곡면 형상의 홈부(122)를 형성시켰다.

회전구(130)는 헤드(120)의 상방으로 돌출되어 독립적인 유동성을 갖는 구조로, 초음파를 발신하는 초음파발신장치(170; 도 7 참조)를 탑재한다. 즉, 초음파발신장치(170)를 탑재한 회전구(130)는 위치측정기(100)의 최상에 배치되어서, 초음파의 발신이 효과적으로 이루어지도록 한다.

도 5는 위치측정 대상인 실제 지형물에 상기 위치측정기를 설치해서 각 지점에 대한 좌표값을 확인한 후, 이를 이용해 지형물이미지를 완성한 모습을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 위치측정기의 모습을 분해 도시한 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 위치측정기의 모습을 도시한 단면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 위치측정기가 기울어지게 배치된 모습을 도시한 단면도인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 위치측정기(100)는 앞서 언급한 바와 같이 지지대(110)와 헤드(120)와 회전구(130)가 순차로 축조돼 입설되되, 지지대(110)에는 제어장치(140)가 내설되고, 헤드(120)에는 초음파수신장치(160)가 내설되며, 회전구(130)에는 레이저(150) 및 초음파발신장치(170)가 내설된다.

한편, 지지대(110)는 지지관(112)의 내면을 따라 수평하게 고정배치되는 링 형상의 제1,2튜브(116, 116')와, 제1,2튜브(116, 116')에 각각 내설되는 제1,2유압기(117, 117')와, 제1,2튜브(116, 116') 사이에 수평 배치되는 경계판(118)을 더 포함한다. 이때, 제1,2튜브(116, 116')에는 외압에 따른 압력 변화가 큰 유체가 주입된다.

이에 대한 보다 구체적인 내용은 아래에서 좀더 상세히 설명한다.

제어장치(140)는 입설관 형태를 한 지지관(112) 중공에 내설되어서, 초음파수신장치(160)가 수신한 정보를 확인해 저장하고, 레이저(150) 및 초음파발신장치(170)의 동작을 제어한다. 참고로, 측정자의 조작을 위해 제어장치(140)에는 제어반(142)이 구비되고, 제어반(142)은 지지관(112)의 외면에 개폐가능하게 형성된 도어(112a)에 의해 보호된다. 따라서, 측정자는 도어(112a)를 열고 닫아서 제어반(142)을 조작하거나 또는 이를 보호하게 된다.

한편, 제어장치(140)에는 저장수단(143)이 더 포함된다. 저장수단(143)은 초음파수신장치(160)가 수신한 이웃하는 다른 위치측정기까지의 거리정보 및 방향정보를 저장하는 것으로, 제어장치(140)와 분리가능한 USB 장치 또는 MD 등이 적용될 수 있을 것이다. 이렇게 분리된 저장수단(143)은 위치측정기(100)들로부터 수집되어 영상도화기(30)가 이를 처리할 수 있도록 한다.

계속해서, 제어장치(140)는 알람램프(144)를 더 포함한다. 알람램프(144)는 제1,2유압기(117, 117')의 신호를 받은 제어반(142)의 설정된 명령에 따라 동작하는 것으로, 이는 아래에서 다시 설명하도록 한다.

알람램프(144)는 측정자가 시각적으로 확인할 수 있어야 하므로, 제어반(142)을 덮는 도어(112a)에는 알람램프(144)가 외관으로 노출되도록 투명창(112b)이 형성된다.

전술한 바와 같이, 헤드(120)는 중앙에 지지관(112)이 삽입되는 관통공(121)을 구비한 링 형상으로, 둘레면은 초음파의 수신효율을 높이기 위해 곡면 형상의 홈부(122)가 형성된다.

이러한 구조를 갖는 헤드(120)에는 초음파수신장치(160)가 탑재된다.

초음파수신장치(160)는 홈부(122)로 수집되는 초음파를 감지하는 감지모듈(161)과, 레이저(150)에서 발사되는 레이저광을 수광하는 수광모듈(162)과, 감지모듈(161)과 수광모듈(162)에서 각각 감지 및 수광한 초음파정보와 레이저광 정보를 처리해서 제2라인(L2)을 통해 제어장치(140)로 전송하는 제어모듈(163)로 구성된다.

이때, 감지모듈(161) 및 수광모듈(162)은 다수 개가 독립적으로 일렬 배치되어서, 초음파 및 레이저광을 각각 독립적으로 수신한다. 물론, 감지모듈(161) 및 수광모듈(162)은 모두 고유코드로 식별되고, 제어모듈(163)은 감지모듈(161)과 수광모듈(162)의 배치 데이터를 포함하면서, 감지모듈(161)이 감지한 초음파 정보와, 수광모듈(162)이 감지한 레이저광 정보 및 상기 배치 데이터를 제어장치(140)로 전송한다.

초음파수신장치(160)는 이웃하는 다른 위치측정기로부터 발신된 초음파를 수신해서 이웃하는 다른 위치측정기까지의 거리와 위치를 확인하기 위한 것으로, 제어모듈(163)은 규정된 세기로 발신된 초음파 감소율을 확인해서 위치측정기(100) 간의 거리를 확인한다. 또한, 수광모듈(162)이 수광하는 상기 레이저광의 수광위치를 확인해서, 이웃하는 다른 위치측정기의 방향을 추적할 수 있다.

이에 대한 설명은 레이저(150)를 설명하면서 상세히 한다.

참고로, 초음파를 감지하는 감지모듈(161)과, 레이저광을 수광하는 수광모듈(162)은 각각 헤드(120)의 외면 둘레와 내면 둘레를 따라 배치되어서, 다양한 방향에서 유입되는 초음파 및 레이저광을 감지할 수 있도록 한다.

또한, 헤드(120)의 내면은 레이저광이 통과할 수 있는 투명체(123)로 마감되어서, 레이저광의 투과율을 높이는 것이 바람직할 것이다. 또한, 지지관(112)의 둘레에는 헤드(120)의 안정된 안착을 위한 지지턱(115)이 돌출 형성되어서, 헤드(120)과 지지대(110) 간의 탈부착이 가능하도록 할 수도 있을 것이다.

회전구(130)는 초음파발신장치(170)와 레이저(150)를 탑재하기 위해 중공을 갖춘 구 형상으로, 헤드(120)의 관통공(121)에 이동가능하게 삽입되고, 저면에는 지지관(112)으로 삽입되는 앵커(131)가 돌출 형성된다. 이때, 앵커(131)는 레이저(150) 및 초음파발신장치(170)의 제어를 위해 제어장치(140)와 연결하는 제1라인(L)을 감싸보호할 수도 있다.

레이저(150)는 초음파수신장치(160)의 수광모듈(162)과 마주하는 라이트건(151)을 갖추고, 제어장치(140)의 제어신호에 따라 레이저광을 수광모듈(162)로 조사한다. 이때, 수광모듈(162)은 앞서 언급한 바와 같이 헤드(120)의 내면 둘레를 따라 배치되면서 각 지점별로 고유코드가 설정돼 독립적으로 레이저광을 수신한다. 즉, 헤드(120)의 내면 둘레를 따라 독립적으로 배치된 수광모듈(162)은 자신이 수신한 레이저광을 제어장치(140)로 전송하면, 제어장치(140)는 어떤 수광모듈(162)이 레이저(150)의 레이저광을 수광했는지를 확인해서, 위치측정기(100)를 중심으로 한 방향을 추적할 수 있는 것이다.

지지관(112)은 제어장치(140)와의 구획 및 방수를 위한 구획벽(113)이 형성되고, 구획벽(113)의 상부에는 밀도가 다른 제1,2겔(G1, G2)을 주입하며, 회전구(130)는 제1,2겔(G1, G2)의 수면에 부유할 수 있도록 배치한다.

즉, 제1겔(G1)이 제2겔(G2)에 비해 밀도가 큰 액체라면, 도 7에 도시한 바와 같이 제1겔(G1), 제2겔(G2) 및 회전구(130) 순으로 배치될 것이다. 참고로, 회전구(130)는 밀도와는 상관없이 자체 부력에 의해 제1,2겔(G1,G2)의 수면에 부유할 것이다. 참고로, 회전구(130)가 안정되면서도 자유로운 부유상태를 이루도록 하기 위해, 회전구(130)의 직경은 지지관(112)의 직경보다 크고, 관통공(121)의 직경보다는 작도록 한다.

한편, 회전구(130)와 직접 접하는 제2겔(G2)은 점성이 큰 재질로 되는 것이 바람직하다. 이는 제2겔(G2)의 지나친 이동과 너울 등으로 인해 회전구(130)가 불안정하게 운동하는 것을 방지하기 위함이다.

제1,2튜브(116, 116') 사이에 배치되는 경계판(118)은 제1겔(G1)보다 밀도가 작고 제2겔(G2)보다 밀도가 큰 재질로 제작해서, 제1,2겔(G1, G2)의 경계에 경계판(118)이 배치될 수 있도록 한다.

참고로, 경계판(118)은 회전구(130)의 앵커(131)가 관통하기 위한 관통구멍(118a)이 형성된다.

계속해서, 회전구(130)는 자체적으로 자력을 갖는 자석으로 제작되고, 회전구(130)의 표면에는 극성을 확인할 수 있는 표시가 삽입된다.

이상 설명한 바와 같이 지지관(112)에 제1,2겔(G1, G2)이 주입된 후 회전구(130)가 수면에 안착되면, 회전구(130)가 자력에 의해 자체적으로 나침반의 기능을 하면서 S극이 북쪽을 향하게 된다.

이때 앵커(131)는 제1,2겔(G1, G2)로 삽입되면서 회전구(130)가 안정성을 갖도록 한다.

이외에도, 도시하고 있지 않지만 회전구(130)를 중심으로 한 쌍의 막대를 서로 대향하게 배치하고, 상기 막대는 자화가능한 재질로 제작하거나 영구자석으로 제작해서 나침반의 효과가 극대화될 수 있도록 할 수 있다.

초음파발신장치(170)는 회전구(130)에 탑재되고, 제어장치(140)의 제어에 따라 초음파를 무작위로 발신한다.

이때 초음파의 세기는 모든 위치측정기(100)가 일정하도록 설정하고, 이를 통해 수집된 정보를 토대로 지형물의 모습을 추적할 수 있다.

본 발명에 따른 위치측정기(100)는 지표면의 기준점에 배치되는 것이므로, 지표면의 표면 상태에 따라 도 8과 같이 기울어지게 위치할 수도 있다.

위치측정기(100)의 기울어진 배치는 수광모듈(162)에 대한 레이저광의 수평 조사를 불가능하게 하고, 수평으로 전달되는 초음파에 대한 직접 감지에 제한을 일으키므로, 이웃하는 위치측정기 간의 거리 측정에서 불리할 수 있다.

따라서, 측정자가 지표면의 표면 상태에 따라 위치측정기(100)를 정확히 입설 배치할 수 있도록, 해당 위치측정기(100)가 도 8에 도시한 바와 같이 기울어지게 배치될 경우 이를 경고하는 기능을 포함한다.

이를 좀 더 상세히 설명하면, 도 8에 도시한 바와 같이, 위치측정기(100)가 기울어지더라도 지지관(112)의 중공에 주입된 제1,2겔(G1, G2)은 수평을 유지하고, 이에 따라 경계판(118) 또한 수평을 유지한다. 그러나, 경계판(118)의 상하에 각각 배치된 제1,2튜브(116, 116')는 지지관(112)의 기울어짐과 더불어 기울어지므로, 경계판(118)의 양쪽 끝단은 제1,2튜브(116, 116')에 각각 압력을 가하게 된다.

계속해서, 제1,2튜브(116, 116')에 주입된 유체의 압력을 감지하는 제1,2유압기(117, 117')는 제1,2튜브(116,116')의 유압 변화를 감지하고, 이를 제어반(142)으로 전송한다. 앞서 언급한 바와 같이, 경계판(118)은 제1,2겔(G1, G2) 사이에 위치하면서 지지관(112)의 배치상태에 상관없이 독립적으로 위치한다.

따라서, 위치측정기(100)가 한쪽으로 기울어지더라도 경계판(118)은 수평한 상태를 지속하면서 제1,2튜브(116, 116')에 각각 압력을 가하게 된다. 즉, 위치측정기(100)가 한쪽으로 기울어지게 배치될 때만 경계판(118)은 제1,2튜브(116,116') 모두에 압력을 가할 것이고, 위치측정기(100)가 허용 범위 내에서 직립으로 입설된다면 제1,2튜브(116,116') 모두에 압력을 가하지 않거나, 어느 한쪽에만 압력을 가할 것이다.

제어반(142)은 제1,2유압기(117, 117') 모두로부터 지속적인 감지신호가 전송되면, 설정된 내용에 따라 위치측정기(100)가 기울어진 것으로 보고 알람램프(144)를 작동시킨다.

미설명된 인출기호 "114"는 구획벽(113)에 형성된 인입로를 인출한 것으로, 제어장치(140)와 레이저(150) 및 초음파발신장치(170)를 연결하는 제1라인(L1)이 관통하는 공간이다.

미설명된 인출기호 "P"는 인입로(114)를 폐구하는 부재로, 제1,2겔(G1, G2)이 인입로(114)를 통해 제어장치(140)로 유입되지 않도록 차단한다.

미설명된 인출기호 "111"은 지지대(110)의 일 구성인 받침을 인출한 것으로, 지지대(110), 헤드(120) 및 회전구(130)가 순차적으로 축조돼 입설된 위치측정기(100)가 흔들림없이 안정하게 현 위치를 유지할 수 있도록 하단이 확장 형성된 구조를 이룬다.

미설명된 인출기호 "141"는 인입로(114)에 삽입되는 코드(141)를 인출한 것으로, 제1라인(L1)을 제어장치(140)로 안내한다.

본 발명에 따른 보정시스템의 동작모습을 상세히 설명한다.

제1단계

보정이 필요한 지형물을 확인하고, 상기 지형물의 기준점(P)에 각각 위치측정기(100)를 배치한다.

제2단계

위치측정기(100)를 물리적으로 안정화시킨 후 회전구(130)의 모습을 관찰한다. 이때, 지형물의 기준점(P)에 위치한 모든 위치측정기(100)의 회전구(130)가 동일한 방향으로 위치되었는지를 확인한다.

제3단계

위치측정기(100) 각각의 제어장치(140)를 제어반(142)을 통해 조작해서, 레이저(150)의 레이저광을 수신한 수광모듈(162)의 고유코드를 확인하고, 상기 고유코드가 위치한 수광모듈(162)을 기준으로 방향을 확정한다. 이때, 레이저(150)의 라이트건(151)을 정북쪽을 향하는 회전구(130)의 위치와 나란히 해서, 회전구(130)의 위치가 확정돼 레이저(150)가 레이저광을 조사하면 상기 레이저광은 곧 정북쪽을 향해 조사되는 것이고, 이를 수광한 수광모듈(162)은 곧 정북쪽이 된다.

제4단계

제어장치(140)는 수광모듈(162)의 레이저광 수신을 통해 자신이 소속된 위치측정기(100)를 중심으로 한 방향을 확정한다.

제5단계

위치측정기(100) 각각의 제어장치(140)를 제어반(142)을 통해 조작해서, 초음파발신장치(170)가 일정한 주파수대와 세기의 초음파를 발하도록 한다. 이때, 초음파의 간섭을 방지하고, 서로 이웃하는 위치측정기(100)의 정확한 위치 확인을 위해 지형물의 기준점(P)에 각각 위치한 위치측정기(100)의 동작을 동시가 아닌 순차적으로 하나하나 진행시키는 것이 바람직하다.

즉, 제4단계에서 모든 위치측정기(100)의 방향이 확정되면, 초음파발신장치(170)는 위치측정기(100)별로 하나씩 동작하면서 양쪽에 이웃한 다른 위치측정기로 초음파가 발신되도록 하고, 상기 초음파를 수신한 다른 위치측정기의 초음파발신장치는 초음파를 발신해서 상기 다른 위치측정기에 이웃하는 또 다른 위치측정기가 상기 초음파를 수신하도록 한다.

제6단계

이웃하는 위치측정기의 초음파는 원형의 헤드(120) 둘레를 따라 배치된 독립된 감지모듈(161)이 각각 독립적으로 수신한다.

주지된 바와 같이, 초음파는 위치측정기(100)를 중심으로 한 동심원 형태로 전달되고, 감지모듈(161)은 원형으로 배치되므로, 이웃하는 위치측정기의 초음파발신장치로부터 직접 직선으로 수신한 감지모듈(161)의 수신감도가 다른 감지모듈(161)에서 수신한 초음파의 수신감도보다 상대적으로 높게 된다. 즉, 위치측정기(100)는 수신감도를 통해 초음파를 발신한 이웃하는 위치측정기의 위치를 확인할 수 있는 것이다.

제7단계

제어모듈(163)은 초음파를 수신한 감지모듈(161)들 중 감도가 가장 큰 감지모듈(161)의 위치를 확인하고, 수광모듈(162)의 레이저광 감지를 통해 확인된 방향에 따라 이웃하는 위치측정기의 초음파가 어느 방향으로부터 발신된 것인지를 확인한다.

좀 더 구체적으로 설명하면, 레이저광을 수광한 수광모듈(162)과, 초음파의 수신감도가 가장 큰 감지모듈(161)의 사이 각을 확인해서, 이웃하는 위치측정기가 북쪽(레이저광의 조사방향이 정북쪽을 향하는 경우)으로부터 몇도로 각을 이루는지를 알 수 있고, 이를 통해 위치측정기(100)로부터 이웃하는 위치측정기가 어느 방향이 위치하는지를 확인할 수 있다.

한편, 초음파발신장치(170)로부터 발신되는 초음파는 그 세기가 모두 일정하다. 따라서, 이웃하는 위치측정기가 발신한 초음파를 수신한 위치측정기(100)는 감소된 초음파의 세기를 확인해서, 위치측정기 간의 거리를 연산할 수 있다.

제8단계

이러한 과정으로 이웃하는 위치측정기의 위치와 거리에 관한 데이터가 확인되면, 위치측정기 각각의 제어모듈(163)은 제어장치(140)로 이를 전송하고, 제어장치(140)는 저장수단(143)에 상기 데이터를 저장시킨다.

제9단계

측정자는 모든 위치측정기(100)의 저장수단(143)을 수거해서, 영상도화기(30)에 입력하고, 영상도화기(30)는 저장수단(143)에 입력된 데이터를 근거로 위치측정기(100) 간의 거리와 방향을 확인해서, 도 5에 도시한 바와 같이 기준점(P)마다 좌표(x1 내지 x7, y1 내지 y7)를 생성시킨다.

이때, 본 발명에 따른 위치측정기(100)는 GPS측정을 위한 장치와는 무관하게 동작하므로, 상기 좌표(x1 내지 x7, y1 내지 y7) 중 하나의 기준점(P)을 원점(0, 0)으로 해서 다른 기준점들의 좌표를 생성시킬 것이다.

제10단계

영상도화기(30)는 상기 좌표(x1 내지 x7, y1 내지 y7)를 기준점으로 한 다각형의 중심점을, [수학식 1]을 이용해 연산한다.

수학식 1

제11단계

[수학식 1]을 통해 확인된 중심점의 좌표와, 도화이미지에서 해당 지형물의 대표 GPS좌표를 매치시켜서, 새로운 지형물이미지(B')를 도화이미지에 적용한다.

이렇게 갱신된 도화이미지는 수치지도DB(10)에 저장된다.

상술한 구성과 동작을 전제로 한 상태에서, 본 발명은 도 9와 같은 추가적인 실시예를 더 보강함으로써 본 발명이 더욱 더 안전하고 정확한 동작과 다방향 측정이 가능토록 구성됨은 물론 높낮이 조절이 가능하도록 구성된다.

즉, 도 9에서와 같이, 지지대(110)의 일부가 3개로 분절되어 상부지지대(110a), 중간지지대(110b), 하부지지대(110c)로 구성된다.

이때, 상기 지지대(110)가 분절되는 위치는 제어장치(140)와 간섭되지 않게 제어장치(140) 설치된 공간 하측이 되어야 한다.

그리고, 상기 상부지지대(110a)의 하단면 중심에는 중심안내로드(900)가 일체로 형성되는데, 하방을 향해 일정길이 돌출된다.

특히, 상기 중심안내로드(900)는 상기 상부지지대(110a)가 상기 중간지지대(110b)에 대하여 상방향으로 상승이동할 때 상기 상부지지대(110a)가 흔들리지 않고 안정적으로 승강될 수 있도록 안내하기 위한 가이드수단이다.

아울러, 상기 상부지지대(110a)의 하단 둘레면에는 일정간격을 두고 다수개, 바람직하기로는 90°간격을 두고 4개의 고리형태를 갖는 고정링크(902)가 일체로 구비된다.

상기 고정링크(902)는 승강로드(904)가 결속되는 수단이다.

상기 승강로드(904)는 상기 상부지지대(110a)를 일정 높이까지 상승시킬 수 있도록 안내하는 일종의 실린더로드로서, 승강실린더(906)에 접속된다.

그리고, 상기 승강실린더(906)는 상기 중간지지대(110b)의 둘레면을 따라 상기 고정링크(902)와 대응되는 위치에 견고히 고정되며, 상기 승강로드(904)가 연결되어 있어 상기 승강실린더(906)의 상승 혹은 하강동작에 따라 상기 승강로드(904)를 들어 올리거나 당겨 내리기 때문에 상기 상부지지대(110a)를 승하강시킬 수 있게 된다.

특히, 상기 다수의 승강실린더(906)는 모두 정압조절기(908)에 연결되어 유압공급원(미도시)으로부터 공급된 유압을 균등 분배받도록 구성됨으로써 동시에 동일 높이로 상승 또는 하강 가능하도록 구성된다.

때문에, 상기 상부지지대(110a)의 상승, 하강동작은 원활하면서도 정교하게 제어될 수 있다.

아울러, 상기 중간지지대(110b)의 상면 중앙에는 길이방향으로 일정깊이 중심로드삽입홈(910)이 형성된다.

상기 중심로드삽입홈(910)은 앞서 설명한 중심안내로드(900)가 끼워져 상승 또는 하강하도록 안내하는 통로이다.

또한, 상기 중간지지대(110b)의 하단에는 끼움부(920)가 단차가공되며, 상기 끼움부(920)의 외주면은 스플라인가공되어 끼움부스플라인(922)을 이룬다.

이와 같이, 상기 끼움부(920)에 끼움부스플라인(922)을 형성하는 이유는 견고한 고정성을 유지하여 쉽게 빠지지 않도록 하기 위한 것이다.

뿐만 아니라, 상기 중간지지대(110b)의 외주면에는 회전모터(924)가 견고히 고정되며, 상기 회전모터(924)의 모터축에는 피니언(926)이 고정된다.

한편, 상기 하부지지대(110c)의 상단면에는 상기 끼움부(920)가 삽입될 수 있도록 끼움홈(930)이 요입형성되고, 상기 끼움홈(930)에는 볼베어링(932)이 끼워 고정되며, 상기 볼베어링(932)의 내주면에는 상기 끼움부스플라인(922)과 대응되게 베어링스플라인(934)이 형성되어 상호 스플라인 결합될 수 있게 구성된다.

그리고, 상기 하부지지대(110c)의 외주면에는 둘레방향으로 원형 래크(936)가 구비되며, 상기 원형 래크(936)에는 상기 피니언(926)이 치결합된다.

때문에, 상기 회전모터(924)를 구동시키게 되면 회전모터(924)가 고정된 중간지지대(110b)는 상기 회전모터(924)와 함께 상기 원형 래크(936)를 따라 하부지지대(110c)를 고정점으로 하여 회전하게 되므로 측정방향을 자유롭게 조절할 수 있게 된다.

뿐만 아니라, 높이 조절이 필요할 경우, 승강실린더(906)를 동작시켜 상부지지대(110a)를 중간지지대(110b)에 대하여 이를 기반으로 상승 또는 하강시킬 수 있으므로 실제로 측정과 관련된 모든 기기들은 상부지지대(110a) 상에 구비되어 있으므로 얼마든지 높낮이 조절이 가능하게 된다.

이와 같이, 본 발명에 따른 추가 실시예는 기존에는 고정형이었던 것을 높낮이 조절 및 회전 가능하게 구현함으로써 그 측정반경을 넓혀 효율화시킨 장점이 있다.

110: 지지대 120: 헤드
130: 회전구 140: 제어장치
150: 레이저 160: 초음파수신장치
170: 초음파발신장치

Claims

지형물이미지가 포함된 도화이미지를 저장하는 수치지도DB(10): 지면에 안착되는 받침(111)과, 구획벽(113)에 의해 상하로 구획된 중공을 가지며 받침(111)에 입설 고정되는 지지관(112)과, 내부에 유체를 수용하는 링 형상을 이루고 지지관(112)의 내면 둘레에서 상하로 이격 배치 고정되는 제1,2튜브(116, 116')과, 제1,2튜브(116, 116') 내부의 유압을 각각 측정하는 제1,2유압기(117, 117')와, 중앙에 관통구멍(118a)을 형성하고 제1,2튜브(116, 116') 사이에 배치되는 경계판(118)으로 구성된 지지대(110); 중앙에 통공(121)이 형성된 링 형상으로, 외면 둘레에는 홈부(122)가 형성되고, 내면 둘레에는 투명체(123)가 배치되며, 지지대(110)의 상단이 통공(121)으로 삽입되면서 축조되는 헤드(120); 구획벽(113)의 상방 중공에서 제1,2튜브(116, 116') 사이까지 주입되는 제1겔(G1); 제1겔(G1) 상에 주입되고 제1겔(G1)에 비해 상대적으로 낮은 밀도와 높은 점성을 갖는 제2겔(G2); 극성이 서로 대향하게 발생하는 자석재질이고, 통공(121)으로 삽입돼 제2겔(G2)의 수면에 부유하도록 설치되며, 제1,2겔(G1, G2)을 관통하도록 하방으로 돌출된 앵커(131)가 구성된 회전구(130); 투명체(123)를 조준하도록 수평배치되어 레이저광을 조사하는 라이트건(151)이 구성되고, 회전구(130)에 내설되는 레이저(150); 일정한 주파수대 및 세기의 초음파를 발신하면서 회전구(130)에 내설되는 초음파발신장치(170); 홈부(122)를 따라 일렬로 배치돼 초음파를 개별적으로 감지하는 다수의 감지모듈(161)과, 투명체(123)를 중심으로 라이트건(151)과 마주하면서 헤드(120)의 내면 둘레를 따라 일렬로 배치돼 라이트건(151)의 레이저를 개별적으로 감지하는 다수의 수광모듈(162)과, 상기 다수의 감지모듈(161) 및 수광모듈(162)중 수신감도가 가장 큰 감지모듈(161)과 수광모듈(162)을 각각 확인하는 제어모듈(163)로 구성된 초음파수신장치(160); 레이저(150), 초음파발신장치(170) 및 초음파수신장치(160)의 동작 제어를 위한 제어반(142)을 구비하고, 감지모듈(161)과 수광모듈(162)이 각각 감지한 초음파와 레이저광의 각도와 수신감도의 세기를 이용해 초음파의 발신 위치를 확인해서 데이터로 저장하되, 제어반(142)은 제1,2유압기(117, 117')의 감지신호를 받아 알람램프(144)를 동작시키도록 설정된 제어장치(140);를 포함하는 다수의 위치측정기(100): 및 상기 데이터를 위치측정기(100)로부터 수신해서, 위치측정기(100)를 기준점(P)으로 하는 지형물이미지(B')를 완성하고, 기준점(P)에 의해 연산된 중심점을 해당 지형물의 대표 GPS좌표에 매치시켜 수치지도DB(10)에 저장된 도화이미지를 갱신하는 영상도화기(30):를 포함하되,
상기 지지대(110)의 일부가 3개로 분절되어 상부지지대(110a), 중간지지대(110b), 하부지지대(110c)로 구성되고; 상기 상부지지대(110a)의 하단면 중심에는 중심안내로드(900)가 일체로 형성되며; 상기 상부지지대(110a)의 하단 둘레면에는 일정간격을 두고 다수개의 고리형태를 갖는 고정링크(902)가 일체로 구비되고; 상기 고정링크(902)에는 승강로드(904)가 결속되며; 상기 승강로드(904)는 상기 상부지지대(110a)를 일정 높이까지 상승시킬 수 있도록 안내하는 실린더로드로서 승강실린더(906)에 접속되고; 상기 승강실린더(906)는 상기 중간지지대(110b)의 둘레면을 따라 상기 고정링크(902)와 대응되는 위치에 다수 고정되며; 상기 다수의 승강실린더(906)는 모두 정압조절기(908)에 연결되어 유압공급원으로부터 공급된 유압을 균등 분배받도록 구성되고; 상기 중간지지대(110b)의 상면 중앙에는 길이방향으로 일정깊이 중심로드삽입홈(910)이 형성되며; 상기 중간지지대(110b)의 하단에는 끼움부(920)가 단차가공되고; 상기 끼움부(920)의 외주면은 스플라인가공되어 끼움부스플라인(922)을 이루며; 상기 중간지지대(110b)의 외주면에는 회전모터(924)가 견고히 고정되고; 상기 회전모터(924)의 모터축에는 피니언(926)이 고정되며; 상기 하부지지대(110c)의 상단면에는 상기 끼움부(920)가 삽입될 수 있도록 끼움홈(930)이 요입형성되고; 상기 끼움홈(930)에는 볼베어링(932)이 끼워 고정되며; 상기 볼베어링(932)의 내주면에는 상기 끼움부스플라인(922)과 대응되게 베어링스플라인(934)이 형성되어 상호 스플라인 결합될 수 있게 구성되고; 상기 하부지지대(110c)의 외주면에는 둘레방향으로 원형 래크(936)가 구비되며; 상기 원형 래크(936)에는 상기 피니언(926)이 치결합된 것을 특징으로 하는 기준점 위치확인 및 지형정보를 응용한 공간영상도화용 보정방법이 적용된 시스템.