KR101744957B1 - 지도 에이피아이(api)를 연동하여 태양고도각과 지피에스 디오피(gps dop)를 예측할 수 있는 항공측량을 위한 비행설계 시스템 - Google Patents

지도 에이피아이(api)를 연동하여 태양고도각과 지피에스 디오피(gps dop)를 예측할 수 있는 항공측량을 위한 비행설계 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항공측량을 위한 비행을 설계할 때 고려되어야 하는 태양고도각과 DOP 수치를 예측하여 효율적으로 측량을 수행할 수 있도록 지원함은 물론, 사용자에게 친숙한 지도 API(Application Programming Interface)를 이용하여 훈련되지 않은 사용자라도 직관적으로 소프트웨어를 이해하고 사용할 수 있도록 한 지도 에이피아이(API)를 연동하여 태양고도각과 지피에스 디오피(GPS DOP)를 예측할 수 있는 항공측량을 위한 비행설계 시스템을 제공한다.

Description

지도 에이피아이(API)를 연동하여 태양고도각과 지피에스 디오피(GPS DOP)를 예측할 수 있는 항공측량을 위한 비행설계 시스템{Flight design system for aviation surveys that can map sun altitude angles and GPS DOP in conjunction with map API}
본 발명은 측지측량 기술 분야 중 지도 API(Application Programming Interface)를 연동하여 태양고도각과 GPS(Global Positioning System) DOP(Dilution of Precision)를 예측할 수 있는 항공측량을 위한 비행설계 시스템에 관한 것이다.
항공측량은 물리적인 접근을 하지 않고 대상에 대한 정보를 취득하는 원격탐사 기술이다.
하지만, 항공기와 측량장비를 동시에 운용해야 하므로 타 측량기법에 비하여 비교적 많은 비용이 소요된다는 단점이 있다.
따라서, 철저하게 측량계획을 수립함으로써 비행시간을 최소화할 수 있는 측량방안을 마련해야 한다.
현재 우리나라에서는 항공측량을 위한 비행설계를 수행하는데 있어 외산 소프트웨어에 의존하고 있으며, 이러한 소프트웨어들은 전문가를 대상으로 하기 때문에 충분히 훈련되지 않은 사용자가 활용하는데 어려움이 있다.
대한민국 특허 등록번호 제10-1355676호(2014.01.20.) '다기종 무인기용 비행 제어 시스템'
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 항공측량을 위한 비행을 설계할 때 고려되어야 하는 태양고도각과 DOP 수치를 예측하여 효율적으로 측량을 수행할 수 있도록 지원함은 물론, 사용자에게 친숙한 지도 API(Application Programming Interface)를 이용하여 훈련되지 않은 사용자라도 직관적으로 소프트웨어를 이해하고 사용할 수 있도록 한 지도 에이피아이(API)를 연동하여 태양고도각과 지피에스 디오피(GPS DOP)를 예측할 수 있는 항공측량을 위한 비행설계 시스템을 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 수치지도를 생성, 갱신, 저장하며, 항공측량과 관련된 비행설계용 데이터인 DOP 정보 생성용 GPS SEM Almanac 파일을 미국 연안경비대로부터 수신하고, 태양고도각정보는 한국천문연구원으로부터 수신하여 저장하는 메인서버(200)와; 항공기에 탑재되고, 상기 메인서버(200)와 통신하는 항공측량시스템(100)과; 지상에서 움직일 수 있는 차량(1000)에 탑재되어 항공측량시 특정 지점의 정확한 위성 위치정보와 태양고도각정보를 제공하여 보정 기준을 제공하는 보정시스템(300);을 포함하는 항공측량을 위한 비행설계 시스템에 있어서;
상기 항공측량시스템(100)은 CPU인 제어부(110)와, 상기 제어부(110)와 연결되어 비행 시작 일자ㆍ시작 시간ㆍ비행 종료 일자ㆍ종료 시간 정보를 입력하는 입력부(120)와, 지도 API를 활성화시킬 수 있도록 제어부(110)와 연결 제어되는 지도 API 맵핑부(130)와, 비행관련 정보를 화면에 표시하는 디스플레이부(140)와, 입력정보 또는 취득정보를 저장ㆍ갱신하도록 제어부(110)와 연결된 메모리부(150)와, 메인서버(200)로부터 수신한 GPS SEM Almanac 파일 정보를 탑재된 알고리즘에 따라 처리하여 DOP 정보를 생성하고 태양고도각정보를 활용하여 그래프화시키는 데이터처리부(160)와, 상기 메인서버(200)와 무선 통신하여 DOP 정보 생성용 GPS SEM Almanac 파일과 태양고도각정보를 수신하는 통신부(170)를 포함하여 구성되고;
상기 보정시스템(300)은 이동가능한 차량(1000)을 포함하며, 상기 차량(1000)에는 회전안내유닛(1100)과, 고도검출기(1200)가 탑재되는데, 상기 차량(1000)은 항공촬영대상 지역의 특정지점 3군데로 이동하여 날짜별, 시간별 태양고도정보, 통신이 가장 잘되는 GPS 위성정보, 그 GPS 위성으로부터 받은 현재 차량(1000) 위치에 대한 좌표정보를 수신하여 메인서버(200)로 송신하도록 구성되며;
상기 회전안내유닛(1100)은 상기 차량(1000) 내부에 형성된 수납챔버(CHM)에서 승하강 가능하게 설치된 받침플레이트(1112)를 구비하고, 상기 수납챔버(CHM)의 양측면에는 슬롯(SL)이 형성되며, 상기 슬롯(SL)에는 받침플레이트(1112)의 양측면에서 돌출된 조인트편(JNT)이 끼워져 상기 조인트편(JNT)이 상기 슬롯(SL)을 타고 상하방향으로 움직일 수 있도록 구성되고, 상기 조인트편(JNT) 각각에는 스크류샤프트(BSC)가 상하로 관통되어 스크류 결합되며, 스크류샤프트(BSC)의 각 상,하단부는 베어링(BR)에 의해 자회전가능하게 고정되고, 상기 스크류샤프트(BSC)의 각 하단에는 종동베벨기어(BBV)가 일체로 고정되며, 상기 종동베벨기어(BBV) 각각은 모터회전축(MRT)에 키 고정된 한 쌍의 구동베벨기어(DBV)와 기어 결합하고, 상기 모터회전축(MRT)은 상기 차량(1000)의 내부에 고정된 회동모터(MOT)에 연결되며, 상기 받침플레이트(1112)의 상면 중앙에는 고정축(1114)이 수직하게 고정되고, 상기 고정축(1114)의 상단에는 지지판(1116)이 상기 받침플레이트(1112)와 평행하게 설치되며, 상기 지지판(1116)의 상면에는 하부베이스(1118)가 분리가능하게 볼트체결되고, 상기 하부베이스(1118)의 상면에는 원통형상의 축지지통(1120)이 고정되어 일체를 이루며, 상기 축지지통(1120)에는 원통형상의 회전축(1122)이 끼워지고, 상기 회전축(1122)과 축지지통(1120) 사이에는 원통형상의 윤활부재(1124)가 개재되며, 상기 축지지통(1120)의 외주면 일부에는 일정크기의 슬릿(1126)이 관통형성되고, 상기 슬릿(1126)과 대응되는 위치의 윤활부재(1124)에는 대응되는 형상으로 통공(1128)이 형성되며, 대응되는 위치의 회전축(1122) 외주면에는 일정반경에만 형성되는 형태로 상기 윤활부재(1124)의 두께만큼 돌출된 래크기어(1130)가 형성되고, 상기 래크기어(1130)에는 피니언기어(1132)가 치결합되며, 상기 피니언기어(1132)는 상기 하부베이스(1118)에 고정된 피니언모터(1134)에 의해 회전가능하게 구성되고, 상기 피니언모터(1134)는 상기 제어패널(CTR)에 의해 구동 제어되며, 상기 회전축(1122)의 상단부에는 직경방향으로 관통공(1136)이 관통형성되고, 상기 관통공(1136)에는 고정핀(1138)이 끼워지며, 상기 회전축(1122)의 상부에는 상부베이스(1140)가 배치되고, 상기 상부베이스(1140)의 하단면에는 상기 회전축(1122)의 직경보다 큰 간격을 두고 한 쌍의 힌지브라켓(1142)이 일체로 돌출되며, 상기 힌지브라켓(1142)에는 힌지공(1144)이 천공형성되어 있어 상기 고정핀(1138)은 상기 힌지브라켓(1142)의 힌지공(1144)과 상기 회전축(1122)의 관통공(1136)을 관통하여 끼워져 상기 상부베이스(1140)가 상기 회전축(1122)에 대해 회전가능하게 조립되고, 상기 고정핀(1138)은 길이 일부가 절삭된 상태에서 고정편(1146)이 형성되며, 고정편(1146)에는 끼움구멍(1148)가 상하로 관통형성되고, 상기 회전축(1122)의 내부에는 소형 각도조절실린더(1150)가 내장되며, 각도조절실린더(1150)는 제어패널(CTR)에 연결되어 구동제어되고, 상기 각도조절실린더(1150)의 상단에 연결된 실린더로드(1152)의 상단은 자유롭게 구부러질 수 있도록 링크(LK)를 포함한 채 상단이 상기 끼움구멍(1148)에 끼워진 후 체결구(1154)로 체결되며, 상기 고정핀(1138)의 양단은 와셔(1156)가 키 결합되어 한 몸을 이루고, 와셔(1156)의 일측면에는 상기 힌지브라켓(1142)에 끼워 고정되는 고정돌기(RT)가 돌출되어 힌지브라켓(1142)에 형성된 돌기홈(RG)에 끼움 고정되는 것을 특징으로 하는 지도 에이피아이(API)를 연동하여 태양고도각과 지피에스 디오피(GPS DOP)를 예측할 수 있는 항공측량을 위한 비행설계 시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면, 지도 API와 연동된 윈도우 플랫폼 기반의 소프트웨어를 이용하여 시스템을 제어하기 때문에 외산 소프트웨어를 사용해오던 사용자의 편의성을 향상시키며, 또한 태양고도각과 GPS DOP 수치를 사전에 예상함으로써 효율적인 항공측량 방안 도출을 가능하게 하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명을 설명하기 위해 GPS 위성들의 위치를 산출하기 위해 미국 연안경비대에서 제공하는 SEM Almanac 데이터로서 텍스트 형태를 보인 예시도.
도 2는 DOP 예측 소프트웨어 구현예를 보인 예시 화면.
도 3은 지도 API의 연동예를 보인 예시도.
도 4는 태양고도각 및 GPS PDOP 예측 대화상자를 보인 예시 화면.
도 5는 본 발명에 따른 비행설계 시스템을 구성하는 항공측량시스템의 예시적인 구성블럭도.
도 6은 본 발명에 따른 비행설계 시스템을 구성하는 보정시스템이 차량에 탑재된 예를 보인 예시도,
도 7은 본 발명에 따른 보정시스템을 구성하는 회전안내유닛의 예시적인 사시도,
도 8 및 도 9은 본 발명에 따른 회전안내유닛을 구성하는 요부 단면도 및 분해단면도.
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 발명에 대한 구체적인 설명에 앞서, 항공측량을 실시하기 전에 비행을 설계하는데 고려되어야 하는 사항으로 DOP 수치와 태양고도각이 있다.
이때, DOP는 위성의 기하학적 배치를 판단하는 수치로 위성항법시스템인 GPS(Global Positioning System)를 이용하는 모든 원격탐사 기법과 관련이 있다.
즉, 항공측량 수행시 GPS 위성이 밀집되지 않고 GPS 수신기 주위로 고르게 배치되어 있을 때 고품질의 데이터가 취득되며, 일반적으로 유지되어야 하는 수치는 국토지리정보원 항공레이저측량 작업규정에 고시되어 있다.
그리고, DOP는 특성에 따라 XDOP(X DOP), YDOP(Y DOP), VDOP(Vertical DOP), HDOP(Horizontal DOP), TDOP(Time DOP), GDOP(Geometric DOP) 등 다양하게 구분되지만 항공측량시에는 주로 위치와 관련된 PDOP(Positional DOP)를 중요하게 고려한다.
또한, 태양고도각은 지평선을 기준으로 하여 태양의 높이를 각도로 나타낸 것이다.
일반적으로, 태양이 지평선에 위치하였을 때에는 0°이며, 머리 위에 위치하였을 때는 90°이다.
이는 계절, 기준 위치 등에 따라 차이가 있다.
아울러, GPS 위성의 기하학적인 배치를 예상하기 위해서는 GPS 위성들의 대략적인 위치를 산출해야 한다.
이때, 사용할 수 있는 데이터로 GPS SEM Almanac 데이터와 YUMA Almanac 데이터를 들 수 있다.
여기에서, SEM Almanac 데이터는 YUMA Almanac 데이터에 비해 상대적으로 간결한 구조를 가지고 있기 때문에 본 발명에 따른 시스템에 탑재되는 소프트웨어에 적용하는 것이 용이하다.
본 발명에 따른 시스템에서는 GPS 위성들의 대략적인 위치를 산출하기 위하여 GPS SEM Almanac 데이터를 이용한다.
이 데이터는 미국 연안경비대(U.S. Coast Guard Navigation Center)에서 1일 주기로 제공되며, SEM Almanac 데이터 형태는 도 1의 예시와 같은 텍스트 형태이며 관측 가능한 위성들의 위치를 산출하기 위한 파라미터들로 구성되어 있다.
그리고, 본 발명에 따른 시스템은 태양고도각과 PDOP를 소프트웨어적으로 예측하기 위해 도 2와 같은 비행 시작 일자, 시작 시간, 비행 종료 일자, 종료 시간을 입력화면에서 입력할 수 있고, 또한 임의의 위치와 Time Zone 입력할 수 있다.
이때, 위도와 경도는 도 3과 같이 연동된 지도 API를 통해 입력 가능하다.
이 경우, 지도 API를 통한 입력은 지도 API 상에서 임의의 위치를 선택하고 마우스로 클릭하면 소프트웨어적인 처리에 의해 자동으로 클릭된 지점의 위도와 경도를 도 2에서 입력한 위치로 시스템이 인식하게 된다.
아울러, 입력이 완료된 후 'Almanac 업데이트' 버튼을 누르면 가장 최신일자의 GPS SEM Almanac 파일을 다운로드하여 갱신하며, 해당 정보는 메모리로 전송된다.
여기에서, 상술한 시스템은 항공기에 탑재된 측량시스템이며, 항공기의 항공경로와 촬영시간을 최단시간으로 유지하기 위한 비행설계에 활용된다.
아울러, 적용 버튼을 누르면 입력된 데이터와 GPS SEM Almanac 파일을 이용하여 태양고도각, PDOP 수치를 계산하며 계산이 완료되면 도 4와 같은 대화상자가 나타난다.
대화상자는 태양고도각 정보와 관련하여 사용자가 지정한 일시, 위치에 대한 일출 시간, 일몰 시간, 정오 시간, 최대 고도를 수치로 출력하며, 비행 시작 일자로부터 24시간 동안의 태양고도변화를 그래프 형태로 가시화한다.
이때, 태양고도각 정보는 한국천문연구원으로부터 수신한 정보를 활용한다.
또한, DOP 정보와 관련하여 XDOP, YDOP, VDOP, TDOP, HDOP, PDOP, GDOP를 소숫점 형태의 수치로 출력하며, 비행 시작 일자로부터 24시간 동안의 PDOP를 그래프 형태로 가시화한다.
이때, DOP 정보는 수신된 GPS SEM Almanac 파일로부터 공지된 알고리즘에 의해 계산된 정보를 사용한다. 이 경우, 알고리즘은 당해 분야에 공지된 것이기 때문에 더 이상 설명은 생략한다.
상술한 시스템 구성은 도 5의 예시와 같이, 항공기에 탑재되는 항공측량시스템(100)이며, 이 항공측량시스템(100)을 포함한 본 발명에 따른 비행설계 시스템은 상기 항공측량시스템(100)과 통신하는 메인서버(200), 그리고 상기 메인서버(200)와 통신하여 상기 측량시스템(100)의 주요 정보, 이를 테면 태양고도각 정보와 사용하는 GPS 위성의 위치정보를 정확하게 확인하여 보정할 수 있는 기준정보를 제공하는 보정시스템(300)을 포함하여 구성된다.
여기에서, 상기 항공측량시스템(100)은 CPU인 제어부(110)와, 상기 제어부(110)와 연결되어 비행 시작 일자, 시작 시간, 비행 종료 일자, 종료 시간 등의 정보를 입력하는 입력부(120)와, 지도 API를 활성화시킬 수 있도록 제어부(110)와 연결 제어되는 지도 API 맵핑부(130)와, 비행관련 정보를 화면에 표시하는 디스플레이부(140)와, 입력정보 또는 취득정보를 저장, 갱신하도록 제어부(110)와 연결된 메모리부(150)와, 메인서버(200)로부터 수신한 정보를 탑재된 알고리즘에 따라 처리하여 DOP 정보를 생성하고 그래프화시키는 데이터처리부(160)와, 상기 메인서버(200)와 무선 통신하여 DOP 정보 생성용 GPS SEM Almanac 파일, 태양고도각정보를 수신하는 통신부(170)를 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 비행설계 시스템의 검증을 위하여 한반도 주변을 연구 대상지역으로 선정하고, DOP 수치는 Trimble社에서 제공하는 Trimble GNSS Planning Online 서비스를 활용하였으며, 태양고도각은 한국천문연구원으로부터 수신하여 활용하였다.
이때, Trimble社는 미국에 본사를 둔 GNSS 관련 기술 전문 기업이며, Trimble GNSS Planning Online은 웹에서 위성과 관련된 정보를 제공하는 서비스로, GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou, QZSS(Quasi Zenith Satellite System)위성에 대한 위치정보, DOP 정보 등을 제공하며, 측량 계획을 수립할 때에 널리 활용되고 있다.
이러한 상용 서비스에서 제공하는 수치와, 본 발명에 따라 예측된 수치를 비교 판독한 결과 전반적으로 유사하였다.
하지만, 상용 서비스에서 제공하는 수치가 최대 0.2까지 높게 나타났으며, 또한 본 발명에 따른 시스템을 통해 특정일자의 DOP를 예측한 결과, 기준일로부터 약 1주일 이후까지는 최신의 SEM Almanac을 이용하는 것과 그 수치가 동일하였지만 1개월 이후에는 최대 0.2의 차이가 발생하였다.
따라서, 이에 대한 차이를 줄이기 위해 본 발명에서는 보정시스템(300)를 더 구비한다.
보정시스템(300)은 도 6 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 이동가능한 차량(1000)을 포함하며, 상기 차량(1000)에는 회전안내유닛(1100)과, 고도검출기(1200)가 탑재된다.
이때, 상기 차량(1000)은 항공촬영대상 지역의 특정지점 3군데로 이동하여 날짜별, 시간별 태양고도정보, 통신이 가장 잘되는 GPS 위성정보, 그 GPS 위성으로부터 받은 현재 차량(1000) 위치에 대한 좌표정보를 수신하여 메인서버(200)로 송신하도록 구성된다.
이를 위해, 상기 고도검출기(1200)는 고도계로서, 태양을 추미(tracking)하면서 일자별, 시간별 현재 좌표에서의 태양 고도정보를 측정하는 공지된 검출기이다.
아울러, 상기 회전안내유닛(1100)은 차량(1000) 내부로 인출입가능하게 구성하여 유지 보수 및 관리상 편리성을 확보하도록 함이 바람직하다. 또한, 상기 차량(1000)에는 안테나(ANT)를 구비하여 GPS 정보를 수신하고 이를 바탕으로 차량(1000)의 현재 위치정보, 즉 좌표정보를 확인하도록 구성된다.
또한, 차량(1000)의 운전석(DRV)에는 검출된 정보를 메인서버(200)로 송신하고 고도검출기(1200)가 태양을 추미하도록 제어하는 제어패널(CTR)이 설치되고, 차량(1000)의 전기를 이용하여 구동제어하도록 설계된다.
그리고, 상기 차량(1000)에는 천정면 일부가 일정크기로 개방되고, 개방된 부분과 연통되고 차량(1000) 내부에는 수납챔버(CHM)가 구비된다.
아울러, 상기 수납챔버(CHM)의 양측면에는 슬롯(SL)이 형성되고, 상기 슬롯(SL)에는 받침플레이트(1112)의 양측면에서 돌출된 조인트편(JNT)이 끼워져 상기 조인트편(JNT)이 상기 슬롯(SL)을 타고 상하방향으로 움직일 수 있도록 구성된다.
이때, 상기 조인트편(JNT) 각각에는 스크류샤프트(BSC)가 상하로 관통되어 스크류 결합되고, 스크류샤프트(BSC)의 각 상,하단부는 베어링(BR)에 의해 자회전가능하게 고정된다.
또한, 상기 스크류샤프트(BSC)의 각 하단에는 종동베벨기어(BBV)가 일체로 고정되고, 상기 종동베벨기어(BBV) 각각은 모터회전축(MRT)에 키 고정된 한 쌍의 구동베벨기어(DBV)와 기어 결합하며, 상기 모터회전축(MRT)은 상기 차량(1000)의 내부에 고정된 회동모터(MOT)에 연결된다.
따라서, 상기 회동모터(MOT)의 회전방향에 따라 상기 받침플레이트(1112)는 상승 또는 하강하게 되므로 사용시에는 상기 받침플레이트(1112)를 상승시키고, 사용하지 않을 때는 하강시켜 수납시킴으로써 안전하게 유지 보관할 수 있다.
이 경우, 도시하지 않았지만 별도로 커버를 구비하여 회전안내유닛(1100)이 수납되었을 때 개방된 차량(1000)의 상면을 덮어 줌으로써 우천시, 혹은 눈이 올 때 차량(1000)의 개방된 상부를 밀폐하도록 구성되면 더욱 좋다.
그리고, 도 7에서와 같이, 상기 받침플레이트(1112)의 상면 중앙에는 고정축(1114)이 수직하게 고정된다.
또한, 상기 고정축(1114)의 상단에는 지지판(1116)이 상기 받침플레이트(1112)와 평행하게 설치된다.
이때, 상기 받침플레이트(1112)와 지지판(1116)은 상하 유동시 수납챔버(CHM) 내에서 흔들림없이 원활하게 움직일 수 있도록 하기 위해 상,하 양측에 구비되며, 특히, 상기 지지판(1116)은 고도검출기(1200)를 안정적으로 고정 지지하기 위한 수단으로 활용된다.
뿐만 아니라, 상기 지지판(1116)의 상면에는 하부베이스(1118)가 분리가능하게 볼트체결된다.
그리고, 상기 하부베이스(1118)의 상면, 바람직하게는 상면 중앙부에는 원통형상의 축지지통(1120)이 고정되어 일체를 이룬다.
이 경우, 상기 축지지통(1120)의 수직도를 유지하면서 고정안정성을 높이기 위해 상기 축지지통(1120)의 둘레에 상기 축지지통(1120)의 외주면과 상기 하부베이스(1118)를 연결 고정하도록 용접되는 직각삼각형상의 보강비드(미도시)가 더 구비될 수 있다.
아울러, 상기 축지지통(1120)에는 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같은 원통형상의 회전축(1122)이 끼워진다.
여기에서, 상기 회전축(1122)은 상기 축지지통(1120)에 약간의 유격을 갖고 끼워지도록 함이 바람직하다.
이때, 상기 유격은 윤활부재(1124)에 의해 없어지도록 구성된다.
즉, 상기 윤활부재(1124)를 통해 상기 회전축(1122)이 다소 빡빡하게 축 고정되게 함으로써 일반적인 베어링에 의한 가벼운 회전유동 구조가 아니라, 빡빡함을 가진 상태로 다소 무겁게 회전유동하는 구조를 갖춘 것이 본 발명의 특징 중 하나이다.
때문에, 상술한 요건을 충족시킬 윤활부재(1124)로는 MC 나일론이 바람직하며, 상기 윤활부재(1124)는 상기 회전축(1122)이 끼워질 수 있도록 상부만 개방된 원통형상으로 형성되고, 상기 회전축(1122)이 끼워지기 전에 상기 축지지통(1120)에 먼저 끼워진다. 그런 다음, 회전축(1122)이 끼워져 빡빡한 조립 관계를 구성하게 된다.
특히, 상기 윤활부재(1124)인 MC 나일론은 주원료인 나일론 모노머를 대기압하에서 중합, 성형하는 것으로 사출, 압출 성형이 가능하고, 금속, 목재류의 대체 소재로도 활용되고 있다.
이러한 MC 나일론의 특징으로는 유기 용제, 유지, 알카리성 약품에 침범되기 어려운 내약품성을 가지고 있고, 종래 나일론 수지에 비해 기계적 강도, 내구성이 현저히 뛰어나며, 자기 윤활성이 있어 미끄러짐 성능이 우수한 특징을 가진 소재이다.
따라서, 상기 회전축(1122)과 축지지통(1120) 사이에 개재시키되, 반드시 상기 회전축(1122)을 완전히 감싸도록 상부만 개방되고 하부는 밀봉된 원통형상을 갖도록 윤활부재(1124)를 구현함으로써 회전축(1122)이 다소 빡빡한 상태로 360°회전가능하도록 구성할 수 있게 된다.
여기에서, 상기 축지지통(1120)의 외주면 일부에는 일정크기의 슬릿(1126)이 관통형성되고, 상기 슬릿(1126)과 대응되는 위치의 윤활부재(1124)에는 대응되는 형상으로 통공(1128)이 형성되며, 또한 대응되는 위치의 회전축(1122) 외주면에는 일정반경에만 형성되는 형태로 상기 윤활부재(1124)의 두께만큼 돌출된 래크기어(1130)가 형성된다.
또한, 상기 래크기어(1130)에는 피니언기어(1132)가 치결합되고, 상기 피니언기어(1132)는 상기 하부베이스(1118)에 고정된 피니언모터(1134)에 의해 회전가능하게 구성되며, 상기 피니언모터(1134)는 상기 제어패널(CTR)에 의해 구동 제어된다.
그리고, 상기 회전축(1122)의 상단부, 즉 상기 축지지통(1120)에 끼워지고 남은 부분, 다시 말해 축지지통(1120)에 대해 상부로 돌출된 노출부분에는 직경방향으로 관통공(1136)이 관통형성되고, 상기 관통공(1136)에는 고정핀(1138)이 끼워진다.
이때, 상기 윤활부재(1124)는 상기 축지지통(1120)에 삽입되는 높이를 갖기 때문에 상기 고정핀(1138)이 관통공(1136)에 끼워질 때 간섭 등 전혀 영향을 미치지 않으며, 상기 회전축(1122)의 상부에는 상부베이스(1140)가 배치되고, 상기 상부베이스(1140)의 하단면에는 상기 회전축(1122)의 직경보다 큰 간격을 두고 한 쌍의 힌지브라켓(1142)이 일체로 돌출되며, 상기 힌지브라켓(1142)에는 힌지공(1144)이 천공형성되어 있어 상기 고정핀(1138)은 상기 힌지브라켓(1142)의 힌지공(1144)과 상기 회전축(1122)의 관통공(1136)을 관통하여 끼워짐으로써 상기 상부베이스(1140)가 상기 회전축(1122)에 대해 회전가능하게 조립되는 구조를 갖추게 된다.
다만, 상기 상부베이스(1140)의 회전방향은 상기 힌지브라켓(1142)에 핀고정되는 고정핀(1138)이 끼워지는 방향과 직교되는 방향으로만 회전유동할 수 있다.
하지만, 상기 회전축(1122)은 상기 축지지통(1120)에 대해 360°자유롭게 회전가능한 구조이므로 결국 상기 상부베이스(1140)는 상기 회전축(1122)에 대해서는 정해진 방향으로만 회전유동할 수 있지만, 상기 하부베이스(1118)에 대해서는 360°자유롭게 회전가능하다.
아울러, 상기 상부베이스(1140)를 회전시킬 수 있는 구조를 갖기 위해 상기 고정핀(1138)은 길이 일부가 절삭된 상태에서 고정편(1146)이 형성되고, 고정편(1146)에는 끼움구멍(1148)가 상하로 관통형성된다.
이때, 상기 고정편(1146)의 돌출높이는 상기 고정핀(1138)의 외주면을 벗어나지 않도록 반경내로 한정되어야 하는데, 그래야 상기 힌지공(1144)에 끼울 수 있다.
그리고, 상기 회전축(1122), 즉 원통형 회전축(1122)의 내부에는 소형 각도조절실린더(1150)가 내장되고, 각도조절실린더(1150)는 제어패널(CTR)에 연결되어 구동제어되며, 또한 상기 각도조절실린더(1150)의 상단에 연결된 실린더로드(1152)의 상단은 자유롭게 구부러질 수 있도록 링크(LK)를 포함한 채 상단이 상기 끼움구멍(1148)에 끼워진 후 체결구(1154)로 체결된다.
또한, 상기 고정핀(1138)의 양단은 와셔(1156)가 키 결합되어 한 몸을 이루고, 와셔(1156)의 일측면에는 상기 힌지브라켓(1142)에 끼워 고정되는 고정돌기(RT)가 돌출되어 있고, 힌지브라켓(1142)에는 돌기홈(RG)이 형성되어 있어 상기 고정핀(1138)이 일정각도 범위 내에서 회전하게 되면 자연스럽게 힌지브라켓(1142)을 회전시키게 되고 결국 상부베이스(1140)가 회전하게 되도록 구성된다.
특히, 이러한 구조를 갖게 되면 이중 회전유동방식에 의한 외력 흡수, 분산 효과가 매우 뛰어나기 때문에 고정장치가 받은 힘이 줄어 들어 피로강도가 낮아지고, 응력 집중이 최소화되므로 안정한 회전유동이 가능하게 된다.
그리고, 상기 상부베이스(1140)의 상면에는 고도검출기(1200)가 안착 고정된다.
따라서, 피니언모터(1134)에 의한 회전제어 및 각도조절실린더(1150)를 통한 각도조절이 가능하여 원활하고 용이하며 정확한 태양 고조 검출작업이 가능하게 된다.
이와 같이, 본 발명은 태양의 움직임에 따른 추미가 수행되면 작업자가 고도검출기(1200)를 일일이 정렬하지 않아도 자동으로 회전 및 각도 조절이 가능하므로 작업의 편의성이 증대되고, 흔들리지 않기 때문에 정확한 측정이 가능하게 된다.
즉, 항공촬영하는 지역을 대상으로 미리 특정지점을 3군데 정하고, 삼각측량 기법과 같이 3군데에서 차량(1000)을 통해 획득되는 위치정보, 즉 GPS 위성과 통신하여 얻은 좌표정보를 획득하여 수치지도상에서 정확한 지점을 체크하고, 이때 가장 통신이 원활하게 이루어지는 GPS 위성에 대한 정보를 확인하여 월별, 일자별, 시간별로 수신감도가 가장 우수한 GPS 위성정보를 취득하여 통계자료로 활용한다.
이것은 지구를 하루에도 수 십회씩 회전하는 수많은 GPS 위성중에서 특히, 한반도 더구나 지역별로 가장 수신감도가 우수한 GPS 위성을 찾아 그 위성에 대한 DOP를 정리하게 되면 가장 최적의 비행설계가 가능하게 된다.
또한, 고도검출기(1200)로 하여금 태양을 월별, 일별, 시간별로 추미하면서 고도각을 검출하여 데이터베이스화 하고 이를 메인서버(200)에서 관리함으로써 월별, 일별, 시간별, 지역별로 획득된 통계자료 테이블값과 본 발명에 따라 예측된 자료(태양고도각, GPS DOP)를 비교하여 발생된 오차를 확인하여 정확도 여부를 판단하고, 오차 발생시 3군데서 측정된 값과의 평균 오차를 구해 이를 기준으로 예측된 데이터를 보정함으로써 보다 최적화된 비행설계가 가능하게 된다.
덧붙여, 상기 상부베이스(1140) 및 하부베이스(1118), 그리고 지지판(1116)은 금속으로 제조될 경우 부식때문에 장수명화가 어렵다. 때문에, 본 발명에서는 내구성이 우수한 성형조성물을 통해 합성수지로 성형하여 제조함으로써 제조단가도 낮추면서 장수명화도 달성하도록 구성될 수 있다.
이에 더하여, 이물부착방지성, 내습성 및 정전기방지성, 전자기 차폐성도 갖추면 계측작업의 정확도를 더욱 높일 수 있다. 이를 위한 성형조성물은 폴리에틸렌수지 70중량%와 실리카 30중량%로 혼합된 혼합물로 이루어지되, 상기 혼합물에는 상기 폴리에틸렌수지 100중량부에 대해, 알파-아미노아세토페논 2중량부, MEHEC(methylethylhydroxyethylcelluloe) 2중량부, 30㎛의 입도를 갖는 입자상 흑연 4중량부, 모노네오알콕시 티타네이트 3중량부, 폴리락트산 10중량부, Ds(Dichlorodimethylsilane) 7중량부, 스테아린산칼슘 3중량부, 폴리소르베이트 80(Polysorbate 80) 5중량부, 규산소다(Sodium Silicates) 5중량부, 에르소르빈산나트륨 5중량부, 살리실산에스테르 3중량부, 테르븀 2중량부, 0.1-0.2㎛의 입도를 갖는 보크사이트 크링커 분말 5중량부, γ-아미노프로필트리에톡시실란 2중량부, 방향족 폴리아민 2중량부, 산화나트륨(Na2O) 1중량부, 이산화규소(SiO2) 2중량부, 삼산화이철(Fe2O3) 1중량부, 알킬렌 아마이드 2중량부를 포함하여 이루어진다.
이때, 폴리에틸렌수지는 베이스 수지이며, 상기 알파-아미노아세토페논은 경화반응을 촉진하기 위해 첨가되고, 상기 MEHEC는 무수 글루코오즈 단량체 사슬로 이루어진 셀룰로오즈 유도체로서 보수기능 강화, 표면활성, 화학저항성을 강화시키기 위해 첨가되며, 상기 30㎛의 입도를 갖는 입자상 흑연은 전자파 차폐를 위해 첨가되고, 모노네오알콕시 티타네이트는 블루밍(blooming) 현상없이 전자이동회로를 형성케 하여 대기중의 습기에 관계없이 정전기 방지성능을 얻기 위해 첨가된다.
또한, 폴리락트산은 합성고분자 타입의 수지로서 내습성, 가공성이 우수한 물성이 있으며, 용융온도는 150-200℃이고, 연성에 의한 연질화, 인장강도, 신장율을 향상시키는 특성이 있다.
그리고, 스테아린산칼슘은 분산제로서 윤활기능을 촉진하여 첨가물들의 균질한 분산성을 유도하기 위해 첨가된다.
뿐만 아니라, 폴리소르베이트 80(Polysorbate 80)는 소르비톨에서 파생된 비이온성 계면 활성제중 하나로서 수분의 번짐을 막기 위해 첨가되고, 규산소다(Sodium Silicates)는 표면 접착력을 높이면서 점결성을 강화하기 위해 첨가되며, 에르소르빈산나트륨은 산화 방지를 위해 첨가된다.
또한, 살리실산에스테르는 자외선을 흡수하여 자외선에 의해 수지가 변형되는 것을 방지하는 기능을 담당하게 된다.
아울러, 테르븀은 란탄족에 속하는 희토류 금속으로서 전성과 연성이 커 코팅층의 완충 및 내마모도 향상에 기여하게 된다.
또한, 0.1-0.2㎛의 입도를 갖는 보크사이트 크링커 분말은 결합력을 증대시켜 압축강도를 높이기 위해 첨가된다.
그리고, 상기 γ-아미노프로필트리에톡시실란은 멜라민수지 등의 열경화성수지와 무기재료와의 커플링을 위한 실란커플링제로서 결합성, 접착성, 표면강도를 높이기 위해 첨가된다.
아울러, 상기 방향족 폴리아민은 경화를 촉진하기 위한 것이다.
또한, 상기 산화나트륨은 이산화규소와 반응하여 규산염을 형성함으로써 내화도를 높이는 기능을 수행하는데, 특히 산화나트륨은 산화방지기능도 수행하며, 이산화규소는 유리화반응을 통해 쇄상격자를 이루면서 난연성을 높이기 위해 첨가된다.
때문에, 상기 산화나트륨과 이산화규소는 1:2의 중량비 범위 내에서 혼합 사용됨이 바람직하다.
그리고, 상기 삼산화이철은 방청기능을 위해 주로 사용되지만, 본 발명에서는 계면 분리를 억제하기 위해 첨가되며 산화철이라는 특성상 미량 첨가되어야 한다.
아울러, 상기 알킬렌 아마이드는 윤활성 및 안정성을 유지하기 위해 첨가되는 것으로, 혼합을 원활하게 하고, 혼합 후 부서짐이 발생하지 않도록 하기 위해 첨가된다.
이러한 조성에 따른 이물방지성 및 내습성을 확인하기 위해 10cm × 5cm × 0.5cm 크기의 철판 표면에 코팅액을 도포한 후 표면에 물을 스프레이 한 후 철판을 90도까지 세웠을 때 물이 흘러내리는 것을 확인하였다. 실험결과, 15도를 넘어서자 마자 물이 흘러내려 내습성이 우수한 것으로 확인되었다. 이것은 이물방지성이 높다는 것도 의미하며, 정전방지성은 물론 전자파 차폐능력이 있음을 확인하였다.
100: 항공측량시스템 200: 메인서버
300: 보정시스템

Claims (1)

  1. 수치지도를 생성, 갱신, 저장하며, 항공측량과 관련된 비행설계용 데이터인 DOP 정보 생성용 GPS SEM Almanac 파일을 미국 연안경비대로부터 수신하고, 태양고도각정보는 한국천문연구원으로부터 수신하여 저장하는 메인서버(200)와; 항공기에 탑재되고, 상기 메인서버(200)와 통신하는 항공측량시스템(100)과; 지상에서 움직일 수 있는 차량(1000)에 탑재되어 항공측량시 특정 지점의 정확한 위성 위치정보와 태양고도각정보를 제공하여 보정 기준을 제공하는 보정시스템(300);을 포함하는 항공측량을 위한 비행설계 시스템에 있어서;
    상기 항공측량시스템(100)은 CPU인 제어부(110)와, 상기 제어부(110)와 연결되어 비행 시작 일자ㆍ시작 시간ㆍ비행 종료 일자ㆍ종료 시간 정보를 입력하는 입력부(120)와, 지도 API를 활성화시킬 수 있도록 제어부(110)와 연결 제어되는 지도 API 맵핑부(130)와, 비행관련 정보를 화면에 표시하는 디스플레이부(140)와, 입력정보 또는 취득정보를 저장ㆍ갱신하도록 제어부(110)와 연결된 메모리부(150)와, 메인서버(200)로부터 수신한 GPS SEM Almanac 파일 정보를 탑재된 알고리즘에 따라 처리하여 DOP 정보를 생성하고 태양고도각정보를 활용하여 그래프화시키는 데이터처리부(160)와, 상기 메인서버(200)와 무선 통신하여 DOP 정보 생성용 GPS SEM Almanac 파일과 태양고도각정보를 수신하는 통신부(170)를 포함하여 구성되고;
    상기 보정시스템(300)은 이동가능한 차량(1000)을 포함하며, 상기 차량(1000)에는 회전안내유닛(1100)과, 고도검출기(1200)가 탑재되는데, 상기 차량(1000)은 항공촬영대상 지역의 특정지점 3군데로 이동하여 날짜별, 시간별 태양고도정보, 통신이 가장 잘되는 GPS 위성정보, 그 GPS 위성으로부터 받은 현재 차량(1000) 위치에 대한 좌표정보를 수신하여 메인서버(200)로 송신하도록 구성되며;
    상기 회전안내유닛(1100)은 상기 차량(1000) 내부에 형성된 수납챔버(CHM)에서 승하강 가능하게 설치된 받침플레이트(1112)를 구비하고, 상기 수납챔버(CHM)의 양측면에는 슬롯(SL)이 형성되며, 상기 슬롯(SL)에는 받침플레이트(1112)의 양측면에서 돌출된 조인트편(JNT)이 끼워져 상기 조인트편(JNT)이 상기 슬롯(SL)을 타고 상하방향으로 움직일 수 있도록 구성되고, 상기 조인트편(JNT) 각각에는 스크류샤프트(BSC)가 상하로 관통되어 스크류 결합되며, 스크류샤프트(BSC)의 각 상,하단부는 베어링(BR)에 의해 자회전가능하게 고정되고, 상기 스크류샤프트(BSC)의 각 하단에는 종동베벨기어(BBV)가 일체로 고정되며, 상기 종동베벨기어(BBV) 각각은 모터회전축(MRT)에 키 고정된 한 쌍의 구동베벨기어(DBV)와 기어 결합하고, 상기 모터회전축(MRT)은 상기 차량(1000)의 내부에 고정된 회동모터(MOT)에 연결되며, 상기 받침플레이트(1112)의 상면 중앙에는 고정축(1114)이 수직하게 고정되고, 상기 고정축(1114)의 상단에는 지지판(1116)이 상기 받침플레이트(1112)와 평행하게 설치되며, 상기 지지판(1116)의 상면에는 하부베이스(1118)가 분리가능하게 볼트체결되고, 상기 하부베이스(1118)의 상면에는 원통형상의 축지지통(1120)이 고정되어 일체를 이루며, 상기 축지지통(1120)에는 원통형상의 회전축(1122)이 끼워지고, 상기 회전축(1122)과 축지지통(1120) 사이에는 원통형상의 윤활부재(1124)가 개재되며, 상기 축지지통(1120)의 외주면 일부에는 일정크기의 슬릿(1126)이 관통형성되고, 상기 슬릿(1126)과 대응되는 위치의 윤활부재(1124)에는 대응되는 형상으로 통공(1128)이 형성되며, 대응되는 위치의 회전축(1122) 외주면에는 일정반경에만 형성되는 형태로 상기 윤활부재(1124)의 두께만큼 돌출된 래크기어(1130)가 형성되고, 상기 래크기어(1130)에는 피니언기어(1132)가 치결합되며, 상기 피니언기어(1132)는 상기 하부베이스(1118)에 고정된 피니언모터(1134)에 의해 회전가능하게 구성되고, 상기 피니언모터(1134)는 제어패널(CTR)에 의해 구동 제어되며, 상기 회전축(1122)의 상단부에는 직경방향으로 관통공(1136)이 관통형성되고, 상기 관통공(1136)에는 고정핀(1138)이 끼워지며, 상기 회전축(1122)의 상부에는 상부베이스(1140)가 배치되고, 상기 상부베이스(1140)의 하단면에는 상기 회전축(1122)의 직경보다 큰 간격을 두고 한 쌍의 힌지브라켓(1142)이 일체로 돌출되며, 상기 힌지브라켓(1142)에는 힌지공(1144)이 천공형성되어 있어 상기 고정핀(1138)은 상기 힌지브라켓(1142)의 힌지공(1144)과 상기 회전축(1122)의 관통공(1136)을 관통하여 끼워져 상기 상부베이스(1140)가 상기 회전축(1122)에 대해 회전가능하게 조립되고, 상기 고정핀(1138)은 길이 일부가 절삭된 상태에서 고정편(1146)이 형성되며, 고정편(1146)에는 끼움구멍(1148)가 상하로 관통형성되고, 상기 회전축(1122)의 내부에는 소형 각도조절실린더(1150)가 내장되며, 각도조절실린더(1150)는 제어패널(CTR)에 연결되어 구동제어되고, 상기 각도조절실린더(1150)의 상단에 연결된 실린더로드(1152)의 상단은 자유롭게 구부러질 수 있도록 링크(LK)를 포함한 채 상단이 상기 끼움구멍(1148)에 끼워진 후 체결구(1154)로 체결되며, 상기 고정핀(1138)의 양단은 와셔(1156)가 키 결합되어 한 몸을 이루고, 와셔(1156)의 일측면에는 상기 힌지브라켓(1142)에 끼워 고정되는 고정돌기(RT)가 돌출되어 힌지브라켓(1142)에 형성된 돌기홈(RG)에 끼움 고정되는 것을 특징으로 하는 지도 에이피아이(API)를 연동하여 태양고도각과 지피에스 디오피(GPS DOP)를 예측할 수 있는 항공측량을 위한 비행설계 시스템.
KR1020160179197A 2016-12-26 2016-12-26 지도 에이피아이(api)를 연동하여 태양고도각과 지피에스 디오피(gps dop)를 예측할 수 있는 항공측량을 위한 비행설계 시스템 KR101744957B1 (ko)

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KR101355676B1 (ko) 2012-08-20 2014-01-27 한국항공우주산업 주식회사 다기종 무인기용 비행 제어 시스템

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