KR101815120B1 - GNSS positioning system for enhancing accuracy - Google Patents

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KR101815120B1
KR101815120B1 KR1020170085498A KR20170085498A KR101815120B1 KR 101815120 B1 KR101815120 B1 KR 101815120B1 KR 1020170085498 A KR1020170085498 A KR 1020170085498A KR 20170085498 A KR20170085498 A KR 20170085498A KR 101815120 B1 KR101815120 B1 KR 101815120B1
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윤홍식
황진상
이상화
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주식회사 무림지앤아이
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Abstract

The present invention relates to a GNSS positioning system which can reduce installation and operating costs by allowing continuous displacement measurement for multiple measurement points even if a minimum quantity of expensive GNSS receivers is used, realize a high-accuracy displacement measurement system at low costs by integrating an accelerometer and GNSS receivers indicating highest accuracy in long distance measurement of 3 km or higher, perform real-time wide area displacement measurement over a long period of time, prevent a disaster by monitoring, perform short-term vibration measurement and measurement for a long-term displacement amount for a structure having a tendency of being slightly displaced in time while vibrating at a high frequency, install an accelerometer on a position adjacent to a GNSS antenna if a measurement target is a structure causing vibration, and increase measurement reliability and accuracy by integrating high frequency vibration and satellite data to perform measurement.

Description

정밀도를 높인 GNSS 측위 시스템{GNSS positioning system for enhancing accuracy}GNSS positioning system for improved accuracy [0002]

본 발명은 정밀도를 높인 GNSS 측위 시스템에 관한 것으로서, 상세하게로는 계측대상인 구조물의 변형을 정밀하게 검출함과 동시에 비상상황 예측 및 경보를 신속하게 수행할 수 있는 GNSS 측위 시스템에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a GNSS positioning system capable of precisely detecting a deformation of a structure to be measured and rapidly performing an emergency situation prediction and an alarm.

위성항법시스템(Global Navigation Satellite System, 이하 GNSS라고 함)은 복수개의 인공위성과 지상 수신기들을 이용하여 목표물이 위치를 파악하고 시각정보를 제공하기 위한 일련의 시스템이다. 예를 들어 미국의 GPS(Global Positioning System), 러시아의 GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System), 유럽의 Galileo, 중국의 북두(Beidou) 위성, 및 일본의 준천정위성(Quasi-Zenith Satellite System; QZSS) 등이 GNSS에 속한다.The Global Navigation Satellite System (GNSS) is a system for locating targets and providing visual information using a plurality of satellites and terrestrial receivers. For example, the US Global Positioning System (GPS), Russia's GLONASS (GLObal NAvigation Satellite System), Europe's Galileo, China's Beidou satellite, and Japan's Quasi-Zenith Satellite System (QZSS) This belongs to GNSS.

최근 들어 무인자율주행차량시스템, 항법 시스템 등과 같이 실시간 고정밀 위치측정을 요구하는 미래 산업기술이 다양해짐에 따라 GNSS 측위 시스템에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.In recent years, various researches on GNSS positioning systems have been proceeding as future industrial technologies that require real time high precision position measurement such as unmanned autonomous vehicle system and navigation system have become various.

그러나 종래의 GNSS 장비는 무게 및 부피가 크고, 가격이 고가여서 양산성이 부족한 문제점이 발생한다.However, the conventional GNSS equipment has a problem in that the mass and volume are large, the price is high, and the mass productivity is lacking.

국내공개특허 제10-2010-0041082호(발명의 명칭 : 차량 위치인식용 GNSS의 고감도와 고정밀을 고려한 수신기 및 그 제어 방법)에는 GNSS 수신기가 기재되어 있으나, 상기 GNSS 수신기는 무게 및 부피 소모가 클 뿐만 아니라 비용이 고가이기 때문에 실용성이 떨어지는 구조적 한계를 갖는다.Although the GNSS receiver is described in Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0041082 entitled "Receiver Considering High Sensitivity and High Precision of Navigation GNSS for Vehicle Positioning and Its Control Method", the GNSS receiver has a large weight and a large volume consumption In addition, since the cost is high, it has a structural limit of practicality.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 단일 GNSS 안테나 스위치가 복수개의 GNSS 안테나를 포함하도록 구성됨으로써 다측점 측정이 간단하고 신속하게 이루어질 수 있으며, 설치 및 운용비용을 절감시킬 수 있는 GNSS 측위 시스템을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and a problem of the present invention is that a single GNSS antenna switch is configured to include a plurality of GNSS antennas, so that multi-point measurement can be made simple and quick, To provide a GNSS positioning system.

또한 본 발명의 다른 해결과제는 계측대상이 진동을 발생시키는 구조물인 경우, 가속도계를 GNSS 안테나와 인접한 위치에 설치하고, 고주파 진동 및 위성데이터를 통합하여 계측하도록 구성됨으로써 계측의 신뢰도 및 정밀성을 높일 수 있는 GNSS 측위 시스템을 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide an accelerometer which is installed at a position adjacent to a GNSS antenna and which integrates high frequency vibration and satellite data when the object to be measured is a vibration generating structure, thereby enhancing the reliability and precision of the measurement To provide a GNSS positioning system.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 측정대상인 구조물에 설치되는 복수개의 이동국 GNSS(Global Navigation Satellite System) 안테나들 및 가속도계들을 포함하며, 상기 이동국 GNSS 안테나들로부터 위성데이터를 입력받으며, 상기 가속도계들로부터 가속도데이터를 입력받는 GNSS 안테나/가속도계 스위치; 복수개의 기준국 GNSS 안테나들을 포함하며, 상기 기준국 GNSS 안테나들로부터 위성데이터를 전송 받는 기준국 GNSS 수신기; 상기 GNSS 안테나/가속도계 스위치 및 상기 기준국 GNSS 수신기로부터 데이터를 전송받는 데이터처리용 PC; 상기 데이터처리용 PC에 연결되어 연산처리결과가 전시되는 디스플레이 장치를 포함하고, 상기 GNSS 안테나/가속도계 스위치는 상기 이동국 GNSS 안테나들 및 상기 가속도계들 각각의 케이블이 접속되는 복수개의 접속단자들을 더 포함하고, 상기 GNSS 안테나/가속도계 스위치는 상기 접속단자들을 통해 상기 이동국 GNSS 안테나들 및 상기 가속도계들로부터 데이터를 수신 받을 때, 측점까지의 거리에 비례하는 설정시간 동안 특정 이동국 GNSS 안테나 및 특정 가속도계로부터 데이터를 수신 받은 후 데이터 수신 경로를 변경함으로써 임의의 시간 간격으로 순차적으로 위성데이터 및 가속도데이터를 수신 받고, 상기 데이터처리용 PC에는 응용 프로그램인 모니터링 소프트웨어가 설치되고, 상기 모니터링 소프트웨어는 상기 GNSS 안테나/가속도계 스위치 및 상기 기준국 GNSS 수신기로부터 전송받은 위성데이터 및 가속도데이터를 분석 및 처리하여 상기 기준국 GNSS 안테나의 3차원 절대좌표와, 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 절대좌표, 상기 기준국 GNSS 안테나에 대한 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 상대거리를 검출하는 GNSS 데이터 처리부; 상기 GNSS 데이터 처리부에 의해 검출된 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 절대좌표 및 상기 기준국 GNSS 안테나에 대한 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 상대거리를 분석하여 변동량 및 변동경향을 분석하는 처리결과 분석부; 상기 처리결과 분석부에 의해 검출된 연산처리 데이터를 상기 디스플레이 장치에 디스플레이 하는 디스플레이부를 더 포함하고, 상기 GNSS 데이터 처리부는 상기 기준국 GNSS 안테나의 3차원 절대좌표와, 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 3차원 절대좌표, 상기 기준국 GNSS 안테나에 대한 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 상대거리를 검출할 때, 남북방향, 동서방향 및 표고방향의 단위별로 3차원 절대좌표 및 상대거리를 검출한 후 상기 가속도데이터를 매칭 시키는 것이다.According to an aspect of the present invention, there is provided a mobile communication system including a plurality of mobile station GNSS (Global Navigation Satellite System) antennas and accelerometers installed in a structure to be measured, receiving satellite data from the mobile station GNSS antennas, A GNSS antenna / accelerometer switch that receives acceleration data from the antenna; A reference station GNSS receiver including a plurality of reference station GNSS antennas and receiving satellite data from the reference station GNSS antennas; A data processing PC for receiving data from the GNSS antenna / accelerometer switch and the reference GNSS receiver; Wherein the GNSS antenna / accelerometer switch further comprises a plurality of connection terminals to which the cables of the mobile station GNSS antennas and the accelerometers are connected, , The GNSS antenna / accelerometer switch receives data from a particular mobile station GNSS antenna and a specific accelerometer for a set time proportional to the distance to the point when receiving data from the mobile station GNSS antennas and the accelerometers via the connection terminals And receives monitoring satellite data and acceleration data sequentially at an arbitrary time interval by changing the data receiving path after receiving the monitoring software, and the monitoring software is installed in the data processing PC, and the monitoring software includes the GNSS antenna / Prize Analyzing and processing the satellite data and the acceleration data received from the reference GNSS receiver to determine the three-dimensional absolute coordinates of the reference station GNSS antenna, the absolute coordinates of each of the mobile station GNSS antennas, the absolute coordinates of the mobile station GNSS antenna A GNSS data processing unit for detecting a relative distance of each of the GNSS data processing units; A processing result analysis unit for analyzing the absolute coordinates of each of the mobile station GNSS antennas detected by the GNSS data processing unit and the relative distance of each of the mobile station GNSS antennas with respect to the reference station GNSS antenna to analyze a variation amount and a variation tendency; And a display unit for displaying the calculation processing data detected by the processing result analysis unit on the display device, wherein the GNSS data processing unit comprises: a three-dimensional absolute coordinate of the reference station GNSS antenna; Dimensional absolute coordinate and a relative distance of each of the mobile station GNSS antennas with respect to the reference station GNSS antenna are detected in units of the north-south direction, the east-west direction, and the elevation direction, .

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또한 본 발명에서 상기 GNSS 데이터 처리부는 상기 기준국 GNSS 수신기 및 상기 GNSS 안테나/가속도계 스위치로부터 전송받은 위성데이터를 국가 GNSS 상시관측소에서 수신한 위성데이터와 연계 처리하여 상기 기준국 GNSS 안테나의 3차원 절대좌표와, 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 3차원 절대좌표, 상기 기준국 GNSS 안테나에 대한 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 상대거리를 차후 변위계측의 초기값으로 설정하는 것이 바람직하다.Also, in the present invention, the GNSS data processing unit may process the satellite data transmitted from the reference station GNSS receiver and the GNSS antenna / accelerometer switch, with satellite data received from the national GNSS station, Dimensional absolute coordinate of each of the mobile station GNSS antennas and the relative distance of each of the mobile station GNSS antennas to the reference station GNSS antenna as an initial value of the subsequent displacement measurement.

또한 본 발명에서 상기 GNSS 데이터 처리부는 초기값 설정이 완료되면, 상기 기준국 GNSS 수신기 및 상기 GNSS 안테나/가속도계 스위치로부터 데이터를 전송받을 때, 기 설정된 초기값을 기준으로 하여 상기 기준국 GNSS 안테나의 3차원 절대좌표와, 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 3차원 절대좌표, 상기 기준국 GNSS 안테나에 대한 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 상대거리를 검출하며, 상기 기준국 GNSS 안테나의 3차원 절대좌표와, 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 3차원 절대좌표, 상기 기준국 GNSS 안테나에 대한 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 상대거리를 검출하는 연산과정을 하나의 세션이라고 할 때, 세션을 순차적으로 반복하여 상대변위를 계측하는 것이 바람직하다.In the present invention, when the initial value is set, the GNSS data processor receives data from the reference GNSS receiver and the GNSS antenna / accelerometer switch, Dimensional absolute coordinate of each of the mobile station GNSS antennas and a relative distance of each of the mobile station GNSS antennas to the reference station GNSS antenna, Dimensional absolute coordinate of each of the mobile station GNSS antennas and the relative distance of each of the mobile station GNSS antennas to the reference station GNSS antenna is referred to as one session, the session is sequentially repeated to measure the relative displacement .

또한 본 발명에서 상기 GNSS 데이터 처리부는 정적측위 방식 또는 실시간 측위방식으로 상기 기준국 GNSS 안테나의 3차원 절대좌표와, 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 3차원 절대좌표, 상기 기준국 GNSS 안테나에 대한 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 상대거리를 검출하는 것이 바람직하다.Also, in the present invention, the GNSS data processor may calculate a three-dimensional absolute coordinate of the reference station GNSS antenna and a three-dimensional absolute coordinate of each of the mobile station GNSS antennas in the static positioning method or the real- It is desirable to detect the relative distance of each of the GNSS antennas.

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또한 본 발명에서 상기 GNSS 안테나/가속도 스위치, 상기 기준국 GNSS 수신기 및 상기 데이터처리용 PC는 RS232C 방식의 케이블, 무선모델 및 LAN 케이블로 구성된 군에서 선택되는 수단으로 연결되는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the GNSS antenna / acceleration switch, the reference station GNSS receiver, and the data processing PC are connected by means selected from the group consisting of RS232C cable, wireless model, and LAN cable.

상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 고가의 GNSS 수신기를 최소한의 수량만 사용하여도 다측점에 대한 지속적인 변위계측이 가능함으로써 설치 및 운용비용을 절감시킬 수 있다.According to the present invention having the above-described problems and solutions, it is possible to continuously measure the displacement to a multi-point even if only a small number of expensive GNSS receivers are used, thereby reducing installation and operation costs.

또한 본 발명에 의하면 3km 이상의 장거리측량에서 가장 높은 정확도를 나타내는 GNSS 수신기와 가속도계를 통합하여 저가로 고정확도 변위계측시스템을 구현할 수 있을 뿐만 아니라 장기간에 걸친 실시간 광역 변위계측을 수행함과 동시에 모니터링을 통해 재해를 사전에 예방할 수 있게 된다.In addition, according to the present invention, a GNSS receiver and an accelerometer, which exhibit the highest accuracy in a long distance measurement of 3 km or longer, can be integrated to realize a high-accuracy displacement measurement system at a low cost and a long-term real-time global displacement measurement. Can be prevented in advance.

또한 본 발명에 의하면 고주파 진동을 하면서 시간에 따라 조금씩 변위되는 경향을 가진 구조물에 대한 단기 고주파 진동 계측 및 장기적인 변위량에 대한 계측 모두를 수행할 수 있게 된다.According to the present invention, it is possible to perform short-term high-frequency vibration measurement and long-term displacement measurement on a structure having a tendency to be slightly displaced with time while performing high-frequency vibration.

또한 본 발명에 의하면 단일 GNSS 안테나 스위치가 복수개의 GNSS 안테나를 포함하도록 구성됨으로써 다측점 측정이 간단하고 신속하게 이루어질 수 있으며, 설치 및 운용비용을 절감시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, since the single GNSS antenna switch includes a plurality of GNSS antennas, the multi-point measurement can be performed easily and quickly, and installation and operation costs can be reduced.

또한 본 발명에 의하면 계측대상이 진동을 발생시키는 구조물인 경우, 가속도계를 GNSS 안테나와 인접한 위치에 설치하고, 고주파 진동 및 위성데이터를 통합하여 계측하도록 구성됨으로써 계측의 신뢰도 및 정밀성을 높일 수 있다.According to the present invention, when the measurement object is a structure generating vibration, the accelerometer is disposed at a position adjacent to the GNSS antenna, and the high frequency vibration and the satellite data are integrated to measure the reliability and precision of the measurement.

또한 본 발명에 의하면 자동화된 자료처리 및 표시기능을 이용하여 장기간에 걸친 관측점의 변위 모니터링 및 분석이 가능하게 된다.Also, according to the present invention, it is possible to monitor and analyze the displacement of a viewpoint over a long period of time by using an automated data processing and display function.

도 1은 본 발명의 일실시예인 GNSS 측위 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1의 GNSS 측위 시스템을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3의 (a)는 도 2의 GNSS 안테나/가속도계 스위치를 나타내는 구성도이고, (b)는 (a)의 하드웨어 제어보드를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 도 1의 데이터처리용 PC에 설치되는 모니터링 소프트웨어를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 도 4의 GNSS 데이터 처리부에 의한 초기화단계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 도 4의 GNSS 데이터 처리부의 변위계측 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 도 4의 변위계측 과정을 설명하기 위한 다른 예시도이다.
도 8은 도 4의 GNSS 데이터 처리부에 의한 실시간 이동측위 결과 및 가속도데이터를 통합 처리하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 도 8의 분해된 위성데이터 및 가속도계데이터의 연계과정을 설명하기 위한 블록도이다.
도 10의 (a)는 도 4의 디스플레이부에 의해 전시되는 변위량을 남북방향을 기준으로 표시한 그래프이고, (b)는 변위량을 동서방향을 기준으로 표시한 그래프이고, (c)는 표고방향을 기준으로 표시한 그래프이다.1 is a block diagram showing a GNSS positioning system according to an embodiment of the present invention.
2 is an exemplary diagram illustrating the GNSS positioning system of FIG.
FIG. 3 (a) is a configuration diagram showing the GNSS antenna / accelerometer switch of FIG. 2, and FIG. 3 (b) is a block diagram for explaining the hardware control board of FIG.
4 is a block diagram for explaining monitoring software installed in the data processing PC of FIG.
5 is an exemplary diagram for illustrating an initialization step by the GNSS data processing unit of FIG.
6 is an exemplary diagram illustrating a displacement measurement process of the GNSS data processing unit of FIG.
FIG. 7 is another exemplary view for explaining the displacement measuring process of FIG. 4. FIG.
FIG. 8 is an exemplary diagram for explaining a process of integrating real-time mobile positioning results and acceleration data by the GNSS data processor of FIG. 4;
9 is a block diagram for explaining a process of linking the disassembled satellite data and accelerometer data of FIG.
FIG. 10A is a graph showing displacement amounts displayed by the display unit of FIG. 4 on the basis of the north-south direction, FIG. 10B is a graph showing displacements based on the east-west direction, As shown in FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예인 GNSS 측위 시스템을 나타내는 구성도이고, 도 2는 도 1의 GNSS 측위 시스템을 설명하기 위한 예시도이다.FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a GNSS positioning system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exemplary diagram illustrating a GNSS positioning system of FIG.

본 발명의 일실시예인 GNSS 측위 시스템(1)은 도 1과 2에 도시된 바와 같이, GNSS 위성(10)들과, GNSS 안테나/가속도계 스위치(3), 기준국 GNSS 수신기(5), 데이터처리용 PC(Personal Computer)(7), 디스플레이 장치(9)로 이루어진다.A GNSS positioning system 1, which is an embodiment of the present invention, includes GNSS satellites 10, a GNSS antenna / accelerometer switch 3, a reference GNSS receiver 5, A personal computer (PC) 7 for displaying images, and a display device 9.

GNSS 위성(10)들은 위성데이터를 송신하며, 후술되는 이동국 GNSS 안테나(30)들 및 기준국 GNSS 안테나(40)로 GNSS 위치데이터를 송신한다.The GNSS satellites 10 transmit satellite data and transmit GNSS position data to the mobile station GNSS antennas 30 and the reference station GNSS antenna 40, which will be described later.

이때 GNSS 위성으로는 미국의 GLONASS(Global Navigation Satellite System) 위성, 유럽의 GALILEO(Europian Satellite Navigation System) 위성 및 중국의 Beidou 위성 등이 포함될 수 있다.The GNSS satellite may include a Global Navigation Satellite System (GLONASS) in the United States, a European Satellite Navigation System (GALILEO) satellite in Europe, and a Beidou satellite in China.

GNSS 안테나/가속도계 스위치(3)는 계측대상인 구조물에 간격을 두고 설치되는 이동국 GNSS 안테나(30)들과, 각 이동국 GNSS 안테나(30)에 인접하게 설치되어 해당 위치지의 가속도데이터를 측정하는 가속도계(31)들을 포함한다.The GNSS antenna / accelerometer switch 3 includes mobile station GNSS antennas 30 spaced apart from each other in a structure to be measured and an accelerometer 31 disposed adjacent to each mobile station GNSS antenna 30 for measuring acceleration data of the corresponding location ).

또한 GNSS 안테나/가속도계 스위치(3)는 이동국 GNSS 안테나(30)들 및 가속도계(31)들과 케이블로 연결되어, 이동국 GNSS 안테나(30)들로부터 위성데이터를 입력 받으며, 가속도계(31)들로부터 가속도데이터를 입력 받는다.In addition, the GNSS antenna / accelerometer switch 3 is connected with the mobile station GNSS antennas 30 and the accelerometers 31 by cables and receives satellite data from the mobile station GNSS antennas 30 and receives acceleration data from the accelerometers 31. [ Data is input.

이때 이동국 GNSS 안테나(30)들은 측정대상인 구조물에 간격을 두고 설치되고, 가속도계(31)들은 이동국 GNSS 안테나(30)들 각각에 인접하게 설치된다.At this time, the mobile station GNSS antennas 30 are installed at intervals in the structure to be measured, and the accelerometers 31 are installed adjacent to each of the mobile station GNSS antennas 30.

또한 이동국 GNSS 안테나(30)들 및 가속도계(31)들은 측정대상의 크기에 따라 적정한 수량으로 설치될 수 있으며, 상세하게로는 각 10개씩 설치되는 것이 바람직하다.Also, the mobile station GNSS antennas 30 and the accelerometers 31 may be installed in an appropriate quantity depending on the size of the measurement object, and it is preferable that each of the ten GNSS antennas 30 and the accelerometers 31 are installed in detail.

또한 GNSS 안테나/가속도계 스위치(3)는 수집된 위성데이터 및 가속도데이터를 데이터처리용 PC(7)로 전송한다.The GNSS antenna / accelerometer switch 3 also transmits the collected satellite data and acceleration data to the data processing PC 7.

기준국 GNSS 수신기(5)는 기준국 GNSS 안테나(40)를 통해 GNSS 위성(10)들로부터 위성데이터를 수신한다.The reference station GNSS receiver 5 receives satellite data from the GNSS satellites 10 via the reference station GNSS antenna 40.

또한 기준국 GNSS 수신기(5)는 수집된 위성데이터를 데이터처리용 PC(7)로 전송한다.The reference station GNSS receiver 5 also transmits the collected satellite data to the data processing PC 7.

데이터처리용 PC(7)는 특정 연산 및 동작을 수행하기 위한 소프트웨어 및 하드웨어가 구비되는 단말기이며, GNSS 안테나/가속도계 스위치(3) 및 기준국 GNSS 수신기(5)에 연결된다.The PC 7 for data processing is a terminal equipped with software and hardware for performing specific operations and operations, and is connected to the GNSS antenna / accelerometer switch 3 and the reference station GNSS receiver 5.

또한 데이터처리용 PC(7)는 GNSS 안테나/가속도계 스위치(3)로부터 위성데이터 및 가속도계데이터를 입력받으며, 기준국 GNSS 수신기(5)로부터 위성데이터를 입력받는다.The PC 7 for data processing also receives satellite data and accelerometer data from the GNSS antenna / accelerometer switch 3 and receives satellite data from the reference station GNSS receiver 5.

또한 데이터처리용 PC(7)는 디스플레이 장치(9)와 연결되어 디스플레이 장치(9)를 통해 기 설정된 연산처리결과들을 전시한다.The PC 7 for data processing is connected to the display device 9 and displays the pre-set calculation processing results through the display device 9.

도 3의 (a)는 도 2의 GNSS 안테나/가속도계 스위치를 나타내는 구성도이고, (b)는 (a)의 하드웨어 제어보드를 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 3 (a) is a configuration diagram showing the GNSS antenna / accelerometer switch of FIG. 2, and FIG. 3 (b) is a block diagram for explaining the hardware control board of FIG.

GNSS 안테나/가속도계 스위치(3)는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 복수개의 이동국 GNSS 안테나(30) 및 복수개의 가속도계(31)와 연결된 케이블이 접속되는 접속단자(303)들과, 이동국 GNSS 안테나(30) 및 가속도계(31)로부터 수신된 위성데이터를 입력받는 RF 스위치(305)와, RF 스위치(305)로부터 전송받은 데이터를 하드웨어 제어보드(Hardware control board)(301)로 전송하는 이동국 GNSS 수신기(307)와, 이들을 관리 및 제어하는 하드웨어 제어보드(301)와, 하드웨어 제어보드(301)와 연결되어 데이터 처리용 PC(5)와의 통신을 위한 통신작업용 포트(309)로 이루어진다.The GNSS antenna / accelerometer switch 3 includes a plurality of mobile station GNSS antennas 30 and connection terminals 303 to which a cable connected to the plurality of accelerometers 31 is connected, as shown in FIG. 3A, An RF switch 305 for receiving satellite data received from the mobile station GNSS antenna 30 and the accelerometer 31 and an antenna for transmitting data received from the RF switch 305 to a hardware control board 301 A mobile station GNSS receiver 307, a hardware control board 301 for managing and controlling them and a port 309 for communication work for communication with the data processing PC 5 in connection with the hardware control board 301. [

접속단자(303)는 통상의 케이블 접속단자로 이루어질 수 있으며, 이동국 GNSS 안테나(30) 및 가속도계(31)의 수량에 대응될 수 있도록 복수개로 구비되는 것이 바람직하다.The connection terminal 303 may be formed of a conventional cable connection terminal and is preferably provided in a plurality so as to correspond to the number of the mobile station GNSS antenna 30 and the accelerometer 31.

또한 접속단자(303)를 통해 이동국 GNSS 안테나(30)들 및 가속도계(31)들로부터 출력되는 위성데이터 및 가속도데이터는 RF 스위치(305)로 입력된다.Satellite data and acceleration data output from the mobile station GNSS antennas 30 and the accelerometers 31 via the connection terminal 303 are input to the RF switch 305. [

RF 스위치(305)는 접속단자(303)를 통해 위성데이터 및 가속도데이터를 수신 받는다. The RF switch 305 receives satellite data and acceleration data via the connection terminal 303.

또한 RF 스위치(305)는 임의의 시간 동안 데이터를 수신하면, 데이터 수신경로를 변경한다. 이때 임의의 시간이란 이동식 GNSS 안테나(30)와 측점의 거리에 따라 변화되는 값으로, 임의로 설정 가능한 값이며, 더욱 상세하게로는 임의의 시간은 이동식 GNSS 안테나와 측점의 거리가 100m이면 3분인 것이 바람직하고, 10km이면 1시간 30분인 것이 바람직하며, 나머지 거리에 대해서는 선형적 비례관계를 이용하여 결정하는 것이 바람직하다.Further, when the RF switch 305 receives data for an arbitrary time, it changes the data receiving path. In this case, the arbitrary time is a value that varies depending on the distance between the mobile GNSS antenna 30 and the station, and is arbitrarily settable. More specifically, the time is 3 minutes when the distance between the mobile GNSS antenna and the station is 100 m Preferably, it is 1 hour and 30 minutes for 10 km, and it is preferable to use a linear proportional relation for the remaining distances.

또한 RF 스위치(305)는 입력된 아날로그 신호(Analog signal)의 데이터를 디지털 신호(Digital signal)로 변환시킨다. The RF switch 305 converts the data of the input analog signal into a digital signal.

또한 RF 스위치(305)는 변환된 데이터를 이동국 GNSS 수신기(307) 및 하드웨어 제어보드(301)로 입력한다.The RF switch 305 also inputs the converted data to the mobile station GNSS receiver 307 and the hardware control board 301.

하드웨어 제어보드(301)는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, RF 스위치(305), 통신포트(309), 이동국 GNSS 수신기(307), 기타 구성부(전원, LED 등) LCD를 제어 및 관리한다.The hardware control board 301 controls the RF switch 305, the communication port 309, the mobile station GNSS receiver 307 and other components (power, LED, etc.) LCD as shown in FIG. 3 (b) And manage.

이때 LCD는 위성데이터 수신시간과 같은 GNSS 안테나/가속도계 스위치(3)의 작동현황을 표시하는 역할을 하는 장치이고, LED는 GNSS 안테나/가속도계 스위치(3)에서 이동국 GNSS 안테나(30)들 및 가속도계(31)들로부터 순차적으로 데이터를 전송받을 때 현재 입력되는 데이터에 대응되는 이동국 GNSS 안테나 및 가속도계를 점등을 이용하여 표시해주는 장치이다.At this time, the LCD is a device for indicating the operation status of the GNSS antenna / accelerometer switch 3 such as the satellite data reception time, and the LED is connected to the mobile station GNSS antennas 30 and the accelerometer 31), the mobile station GNSS antenna and the accelerometer corresponding to the currently input data are displayed by using the light.

이와 같이 구성되는 GNSS 안테나/가속도계 스위치(3)의 데이터 처리과정을 살펴보면, GNSS 안테나/가속도계 스위치(3)는 연결단자(303)를 통하여 복수개의 이동국 GNSS 안테나(30) 및 가속도계(31)들과 케이블로 연결됨으로써 이들(30), (31)로부터 수신된 위성데이터 및 가속도계데이터는 연결단자(303)를 통해 RF 스위치(305)로 입력된다.The GNSS antenna / accelerometer switch 3 is connected to a plurality of mobile station GNSS antennas 30 and accelerometers 31 through a connection terminal 303. The GNSS antenna / Satellite data and accelerometer data received from these (30) and (31) by being connected by cables are input to the RF switch 305 through the connection terminal 303.

또한 RF 스위치(305)는 한 개의 포트에서 사용자가 지정한 시간만큼 이동식 GNSS 안테나(30) 및 가속도계(31)로부터 데이터를 수신 받다가 임의의 시간이 경과한 이후에는 데이터 수신경로를 다른 포트로 전환하여 다른 이동식 GNSS 안테나 및 가속도계로부터 데이터를 입력 받는 방식으로 데이터를 입력받는다.Further, the RF switch 305 receives data from the portable GNSS antenna 30 and the accelerometer 31 for a time designated by the user from one port, and after the elapse of a certain time, switches the data receiving path to another port It receives data from a portable GNSS antenna and accelerometer.

다시 말하면 RF 스위치(305)는 복수개의 이동국 GNSS 안테나(30)들 및 가속도계(31)들로부터 순차적으로 위성데이터 및 가속도데이터를 입력받게 된다.In other words, the RF switch 305 sequentially receives satellite data and acceleration data from the plurality of mobile station GNSS antennas 30 and the accelerometers 31.

또한 RF 스위치(305)는 이러한 방식으로 입력받은 데이터를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환한 후 하드웨어 제어보드(301) 및 이동국 GNSS 수신기(307)로 입력한다.Further, the RF switch 305 converts the data received in this manner from an analog signal to a digital signal, and inputs the digital signal to the hardware control board 301 and the mobile station GNSS receiver 307.

또한 하드웨어 제어보드(301)는 입력된 데이터들을 가공하여 통신포트(309)를 통해 데이터처리용 PC(7)로 전송한다.The hardware control board 301 also processes the input data and transmits it to the PC 7 for data processing via the communication port 309.

이때 GNSS 안테나/가속도계 스위치(3) 및 데이터처리용 PC(7)는 RS232C 방식의 케이블, 무선모뎀 및 LAN 케이블로 구성된 군에서 선택되는 수단으로 연결되는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the GNSS antenna / accelerometer switch 3 and the data processing PC 7 are connected by means selected from the group consisting of RS232C type cable, wireless modem and LAN cable.

또한 기준국 GNSS 수신기(5) 및 데이터 처리용 PC(7)는 RS232C 방식의 케이블, 무선모뎀 및 LAN 케이블로 구성된 군에서 선택되는 수단으로 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.Also, the reference station GNSS receiver 5 and the data processing PC 7 may be connected by means selected from the group consisting of an RS232C type cable, a wireless modem and a LAN cable.

또한 본 발명에서 GNSS 안테나/가속도계 스위치(3) 및 기준국 GNSS 수신기(5)는 데이터처리용 PC(7)와 유선 또는 무선으로 연결되어야하기 때문에 GNSS 안테나/가속도계 스위치(3), 기준국 GNSS 수신기(5) 및 데이터처리용 PC(7)는 서로 30km 이내에 배치되는 것이 바람직하고, 더욱 상세하게로는 5km 이내에 배치되는 것이 바람직하다.In the present invention, since the GNSS antenna / accelerometer switch 3 and the reference station GNSS receiver 5 must be connected to the data processing PC 7 in a wired or wireless manner, the GNSS antenna / accelerometer switch 3, (5) and the data processing PC (7) are preferably disposed within 30 km of each other, and more preferably within 5 km.

도 4는 도 1의 데이터처리용 PC에 설치되는 모니터링 소프트웨어를 설명하기 위한 블록도이다.4 is a block diagram for explaining monitoring software installed in the data processing PC of FIG.

데이터처리용 PC(7)는 공지된 PC로 이루어지되, GNSS 안테나/가속도계 스위치(3) 및 기준국 GNSS 수신기(5)와의 통신을 위한 통신포트(70)를 포함한다. 이때 통신포트는 RS232C 통신포트 및 Ethernet 포트로 이루어지는 것이 바람직하다.The PC 7 for data processing is made up of a known PC and includes a communication port 70 for communication with the GNSS antenna / accelerometer switch 3 and the reference GNSS receiver 5. At this time, it is preferable that the communication port comprises an RS232C communication port and an Ethernet port.

또한 데이터 처리용 PC(7)는 도 4에 도시된 바와 같이, 모니터링 소프트웨어(71)가 설치되고, 모니터링 소프트웨어(71)는 후술되는 제어대상(713), (715), (717), (719)들을 제어하는 제어부(711)와, GNSS 안테나/가속도계 스위치(3) 및 기준국 GNSS 수신기(5)로부터 송신된 데이터들을 입력받는 데이터 입력부(713)와, 데이터 입력부(713)를 통해 입력된 GNSS 안테나/가속도계 스위치(3) 및 기준국 GNSS 수신기(5)로부터 전송받은 데이터들을 통합 처리하여 GNSS 안테나/가속도계 스위치(3)의 복수개의 이동국 GNSS 안테나(30)들 및 기준국 GNSS 수신기(5)의 기준국 GNSS 안테나(40)들 각각의 3차원 절대좌표와 기준국 GNSS 안테나(40)에 대한 이동국 GNSS 안테나(30)들 각각의 상대거리를 계산하는 GNSS 데이터 처리부(715)와, GNSS 데이터 처리부(715)에 의해 검출된 3차원 절대좌표 및 상대거리의 변동량 및 변동경향을 분석하는 처리결과 분석부(717)와, 처리결과 분석부(717)에 의해 분석된 결과 데이터가 디스플레이 장치(9)에 전시되도록 하는 디스플레이부(719)로 이루어진다.4, the monitoring software 71 is installed in the PC 7 for data processing, and the monitoring software 71 includes control objects 713, 715, 717, 719 A data input unit 713 for receiving data transmitted from the GNSS antenna / accelerometer switch 3 and the reference GNSS receiver 5, and a data input unit 713 for inputting data from the GNSS / The mobile station GNSS antennas 30 of the GNSS antenna / accelerometer switch 3 and the mobile station GNSS antennas 30 of the reference station GNSS receiver 5 integrate the data received from the antenna / accelerometer switch 3 and the reference station GNSS receiver 5. [ A GNSS data processing unit 715 for calculating the relative distance between each of the mobile station GNSS antennas 30 to the reference station GNSS antenna 40 and the three dimensional absolute coordinates of each of the reference station GNSS antennas 40, 715) of the three-dimensional absolute coordinates and the relative distance And a display unit 719 for causing the display device 9 to display the resultant data analyzed by the process result analyzing unit 717. [

GNSS 데이터 처리부(715)는 이동국 GNSS 안테나(30)들 및 가속도계(31)들을 포함하는 GNSS 안테나/가속도계 스위치(3)로부터 전송받은 데이터와, 기준국 GNSS 수신기(5)로부터 전송받은 데이터를 통합 처리하여 1)기준국 GNSS 수신기(5)의 기준국 GNSS 안테나(40) 및 GNSS 안테나/가속도계 스위치(3)의 이동국 GNSS 안테나(30)의 3차원 절대좌표를 검출하며, 2)기준국 GNSS 안테나(40)에 대한 이동국 GNSS 안테나(30)들 각각의 상대거리를 산출한다.The GNSS data processor 715 integrates the data received from the GNSS antenna / accelerometer switch 3 including the mobile station GNSS antennas 30 and the accelerometers 31 and the data received from the reference station GNSS receiver 5 1) detect the three-dimensional absolute coordinates of the reference station GNSS antenna 40 of the reference station GNSS receiver 5 and the mobile station GNSS antenna 30 of the GNSS antenna / accelerometer switch 3, and 2) 40) of the mobile station GNSS antennas 30, respectively.

이때 GNSS 데이터 처리부(715)는 상대거리 산출 시 최소 3분 이상 수신된 데이터를 처리하는 정적측위 방식 및 수신된 데이터를 GNSS 데이터의 수신된 데이터를 GNSS 데이터의 수신 간격별로 처리하고 가속도계 데이터와 통합 처리하여 1초당 100회 이상의 빈도로 값을 구하는 방식을 이용하여 산출하며, 상기 두 방식 중 하나를 선택하는 것은 사용 환경 측위 목적에 적합하게 설정하도록 한다. At this time, the GNSS data processing unit 715 processes the received data for at least 3 minutes at the time of calculating the relative distance and the received data by the reception interval of the GNSS data, and performs the integration processing with the accelerometer data And a value is calculated at a frequency of 100 times per second or more. The selection of one of the above two methods is to be set appropriately for the purpose of use environment positioning.

처리결과 분석부(717)는 GNSS 데이터 처리부(715)에서 연산 처리된 결과를 남북방향, 동서방향, 표고방향으로의 상대거리로 가공한다.The processing result analysis unit 717 processes the result of the operation processing in the GNSS data processing unit 715 into a relative distance in the north-south direction, the east-west direction, and the elevation direction.

또한 처리결과 분석부(717)는 가공된 남북, 동서, 표고 방향의 상대거들을 시계열로 변환하며, 각종 통계값, 필터링, 경향분석 등을 검출한다.In addition, the processing result analysis unit 717 transforms the processed north-south, east-west, and elevation direction relative positions into time series and detects various statistical values, filtering, trend analysis, and the like.

디스플레이부(719)는 처리결과 분석부(717)에 의해 검출된 연산처리 결과데이터가 디스플레이 장치(9)에 디스플레이 되도록 한다.The display unit 719 causes the display unit 9 to display the arithmetic processing result data detected by the processing result analyzer 717.

이와 같이 구성되는 모니터링 소프트웨어(71)의 GNSS 데이터 처리부(715)의 동작 과정에 대해 상세하게 살펴보면, GNSS 데이터 처리부(715)는 기준국 GNSS 수신기(5)로부터 전송 받은 위성데이터를 분석하여 기준국 GNSS 안테나(40)의 3차원 절대좌표를 검출한다.The GNSS data processing unit 715 analyzes the satellite data transmitted from the reference GNSS receiver 5 and outputs the analyzed data to the reference GNSS data processing unit 715. [ Dimensional absolute coordinates of the antenna 40 are detected.

또한 GNSS 데이터 처리부(715)는 복수개의 이동국 GNSS 안테나(30)들에 의한 위성데이터를 전송받으면, 전송받은 위성데이터를 분석하여 이동국 GNSS 안테나(30)들 각각의 3차원 절대좌표를 검출한다.The GNSS data processor 715 analyzes satellite data received by the plurality of mobile station GNSS antennas 30 and detects the three-dimensional absolute coordinates of each of the mobile station GNSS antennas 30 by analyzing the received satellite data.

또한 GNSS 데이터 처리부(715)는 기준국 GNSS 안테나(40)의 3차원 절대좌표 및 이동국 GNSS 안테나(30)들 각각의 3차원 절대좌표를 분석 및 활용하여 기준국 GNSS 안테나(40)에 대한 이동국 GNSS 안테나(30)들 각각의 상대거리를 계산한다. 이때 상대거리는 동서방향, 남북방향, 표고방향 등으로 이루어진다.The GNSS data processor 715 also analyzes and utilizes the three-dimensional absolute coordinates of the reference station GNSS antenna 40 and the three-dimensional absolute coordinates of each of the mobile station GNSS antennas 30, The relative distances of the respective antennas 30 are calculated. In this case, the relative distance is in the east-west direction, the north-south direction, and the elevation direction.

또한 GNSS 데이터 처리부(715)는 기준국 GNSS 안테나(40)의 3차원 절대좌표와, 이동국 GNSS 안테나(30)들 각각의 3차원 절대좌표 및 상대거리를 기준값으로 설정하는 초기화단계를 수행한다.The GNSS data processing unit 715 performs an initialization step of setting the three-dimensional absolute coordinates of the reference station GNSS antenna 40 and the three-dimensional absolute coordinates and the relative distance of each of the mobile station GNSS antennas 30 as reference values.

또한 GNSS 데이터 처리부(715)는 초기화단계 이후 기준국 GNSS 수신기(5) 및 GNSS 안테나/가속도계 스위치(3)로부터 데이터를 전송받으면, 초기화단계에서 설정된 기준국 GNSS 안테나의 3차원 절대좌표를 기준으로 하여 이동국 GNSS 안테나(30)들 각각의 3차원 절대좌표 및 기준국 GNSS 안테나(40)에 대한 이동국 GNSS 안테나(30)들 각각의 상대거리를 검출하며, 초기화단계에서 설정된 설정값(3차원 절대좌표 및 상대거리)을 기준으로 변동량 및 변동경향을 검출하고, 이러한 과정을 하나의 세션으로 할 때, 세션을 순차적으로 반복하여 상대변위를 계측한다.When the GNSS data processing unit 715 receives data from the reference station GNSS receiver 5 and the GNSS antenna / accelerometer switch 3 after the initialization step, the GNSS data processing unit 715 references the three-dimensional absolute coordinates of the reference station GNSS antenna set in the initialization step Dimensional absolute coordinates of each of the mobile station GNSS antennas 30 and the relative distance of each of the mobile station GNSS antennas 30 to the reference station GNSS antenna 40, Relative distance), and when this process is performed as one session, the relative displacement is measured by sequentially repeating the session.

이때 GNSS 데이터 처리부(715)에서 3차원 절대좌표 및 상대거리를 검출하는 방식은 공지된 정적측위 방식 또는 실시간 이동측위 방식이 적용될 수 있고, 이러한 정적측위 방식 및 실시간 이동측위 방식은 계측시스템에서 통상적으로 사용되는 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.At this time, a known static positioning method or a real time mobile positioning method can be applied to the method of detecting the three-dimensional absolute coordinates and the relative distance in the GNSS data processor 715, and such static positioning method and real- The detailed description will be omitted.

또한 GNSS 데이터 처리부(715)는 검출된 상대변위(3차원 절대좌표, 상대거리, 변동량, 변동경향 등)와 가속도계(31)들로부터 전송받은 가속도데이터를 통합 처리한다.The GNSS data processing unit 715 also integrates the detected relative displacements (three-dimensional absolute coordinates, relative distances, variations, and trends) and acceleration data received from the accelerometers 31.

또한 GNSS 데이터 처리부(715)는 초당 100회 이상의 세션을 수행하는 것이 발마직하다.In addition, the GNSS data processing unit 715 can perform more than 100 sessions per second.

도 5는 도 4의 GNSS 데이터 처리부에 의한 초기화단계를 설명하기 위한 예시도이다.5 is an exemplary diagram for illustrating an initialization step by the GNSS data processing unit of FIG.

GNSS 데이터 처리부(715)의 초기화방법(S100)은 도 5에 도시된 바와 같이, 기준국 GNSS 수신기(5)로부터 장시간(2시간 이상) 위성데이터를 수신 받는 단계110(S110)과, 단계110(S110)에서 수신 받은 위성데이터를 국가 GNSS 상시관측소에서 수신한 위성데이터와 연계 처리하는 단계120(S120)과, 단계120(S120)을 통해 기준국 GNSS 안테나(40)의 3차원 절대좌표를 검출하는 단계130(S130)으로 이루어진다.5, the initialization method S100 of the GNSS data processing unit 715 may include a step 110 (S110) of receiving satellite data for a long time (2 hours or more) from the reference GNSS receiver 5, S120) of receiving the satellite data received from the national GNSS station (S120) and detecting the three-dimensional absolute coordinates of the reference station GNSS antenna (40) through step 120 (S120) Step 130 (S130).

단계130(S130)은 기준국 GNSS 수신기(5)로부터 2시간 이상 수신한 위성데이터를 동일 시간대에 국가 GNSS 상시관측소에서 수신한 위성데이터와 비교 및 분석하여, 국가 GNSS 상시관측소의 위치를 기준으로 하여 기준국 GNSS 안테나(40)의 3차원 절대좌표를 검출한다. 이때 위성데이터의 처리 정밀도는 5mm + 0.5ppm인 것이 바람직하다.Step 130 (S130) compares and analyzes the satellite data received from the reference station GNSS receiver 5 for more than 2 hours with the satellite data received from the national GNSS station at the same time, The three-dimensional absolute coordinates of the reference station GNSS antenna 40 are detected. At this time, the processing accuracy of the satellite data is preferably 5 mm + 0.5 ppm.

또한 단계130(S130)은 이동국 GNSS 안테나(30)들 각각의 정밀 3차원 절대좌표를 검출하며, 기준국 GNSS 안테나(40)에 대한 이동국 GNSS 안테나(30)들 각각의 상대거리를 산출한다. 이때 상대거리는 동서방향, 남북방향 및 표고방향을 포함하며, 상세하게로는 기준국 GNSS 안테나(40)에서 연속적으로 수신한 위성데이터와 이동국 GNSS 안테나(10)들 각각에서 순차적으로 수신한 위성데이터를 정적측위 방식으로 통합 처리하여 이동국 GNSS 안테나(30)들 각각의 3차원 절대좌표 및 기준국 GNSS 안테나(40)에 대한 이동국 GNSS 안테나(30)들 각각의 상대거리를 산출한다.Step 130 (S130) also detects the precise three-dimensional absolute coordinates of each of the mobile station GNSS antennas 30 and calculates the relative distance of each of the mobile station GNSS antennas 30 to the reference station GNSS antenna 40. In this case, the relative distance includes the east-west direction, the north-south direction, and the elevation direction. Specifically, satellite data continuously received at the reference station GNSS antenna 40 and satellite data sequentially received at each of the mobile station GNSS antennas 10 Dimensional absolute coordinate of each of the mobile station GNSS antennas 30 and the relative distance of each of the mobile station GNSS antennas 30 to the reference station GNSS antenna 40. [

또한 단계130(S130)은 검출된 기준국 GNSS 안테나(40)의 3차원 절대좌표와, 이동국 GNSS 안테나(30)들 각각의 3차원 절대좌표, 기준국 GNSS 안테나(40)에 대한 이동국 GNSS 안테나(30)들 각각의 상대거리를 변위계측의 초기값으로 설정하는 초기화단계를 수행한다.In addition, step 130 (S130) is performed to determine the three-dimensional absolute coordinates of the detected reference station GNSS antenna 40, the three-dimensional absolute coordinates of each of the mobile station GNSS antennas 30, the mobile station GNSS antenna 30 as the initial values of the displacement measurement.

도 6은 도 4의 GNSS 데이터 처리부의 변위계측 과정을 설명하기 위한 예시도이고, 도 7은 도 4의 변위계측 과정을 설명하기 위한 다른 예시도이다.FIG. 6 is an exemplary view for explaining the displacement measurement process of the GNSS data processing unit of FIG. 4, and FIG. 7 is another example for explaining the displacement measurement process of FIG.

도 6과 7의 GNSS 데이터 처리부(715)의 변위계측 방법(S200)은 기준국 GNSS 안테나(40)의 3차원 절대좌표, 이동국 GNSS 안테나(30)들 각각의 3차원 절대좌표 및 기준국 GNSS 안테나(40)에 대한 이동국 GNSS 안테나(30)들 각각의 상대거리의 계산이 전술하였던 도 5의 초기화방법(S100) 보다 빠른 속도로 이루어진다.The displacement measurement method S200 of the GNSS data processing unit 715 of Figs. 6 and 7 is based on the three-dimensional absolute coordinates of the reference station GNSS antenna 40, the three-dimensional absolute coordinates of each of the mobile station GNSS antennas 30, The calculation of the relative distance of each of the mobile station GNSS antennas 30 to the base station 40 is performed at a higher rate than the initialization method S100 of Fig. 5 described above.

또한 변위계측 방법(S200)에서 위성데이터를 수신한 후 3차원 절대좌표 및 상대거리를 구하는 과정에는 정적측위 방식 또는 실시간 측위방식이 적용된다.Also, a static positioning method or a real time positioning method is applied to the process of obtaining the three-dimensional absolute coordinates and the relative distance after receiving the satellite data in the displacement measuring method (S200).

이때 정적측위 방식은 이동국 GNSS 안테나(30) 별로 위성데이터를 최초 1초 단위로 3분간 수신하여 3차원 절대좌표를 산출하되, 기선길이가 길면 수신시간을 증가시켜 적합한 정확도를 확보하는 것이 바람직하다.At this time, in the static positioning method, it is preferable to receive the satellite data for 3 minutes in the first 1 second unit for each mobile station GNSS antenna 30 to calculate the 3-dimensional absolute coordinates, and if the base length is long, the reception time is increased to secure a proper accuracy.

또한 실시간 이동측위 방식은 이동국 GNSS 안테나(30) 별로 위성데이터를 1초당 20회 빈도로 수신하고 이를 실시간 이동측위기법으로 처리한 후 가속도계 데이터와 연계하여 다수의 3차원 절대좌표 및 상대 거리를 산출하되, 위성데이터 처리 정밀도가 1cm + 1ppm 이내가 될 때까지 연산처리를 수행하며, 안정적인 측위가 완료된 후에는 다음 안테나로 스위칭(Switching) 한다.In addition, the real-time mobile positioning method receives satellite data at a frequency of 20 times per second for each mobile station GNSS antenna 30, processes it with a real-time mobile positioning technique, calculates a plurality of three-dimensional absolute coordinates and relative distances in association with accelerometer data , The calculation processing is performed until the satellite data processing precision becomes 1 cm + 1 ppm or less, and after stable positioning is completed, switching is performed to the next antenna.

도 8은 도 4의 GNSS 데이터 처리부에 의한 실시간 이동측위 결과 및 가속도데이터를 통합 처리하는 과정을 설명하기 위한 예시도이고, 도 9는 도 8의 분해된 위성데이터 및 가속도계데이터의 연계과정을 설명하기 위한 블록도이다.FIG. 8 is an exemplary view for explaining a process of integrating real-time mobile positioning results and acceleration data by the GNSS data processor of FIG. 4, FIG. 9 illustrates a process of linking decomposed satellite data and accelerometer data of FIG. Fig.

GNSS 데이터 처리부(715)는 도 8에 도시된 바와 같이, 공지된 EMD(Empirical Mode Decomposition, 경험적 모드분해) 방법을 이용하여 복수개의 고유요소함수들과 최종잔차함수로 분해한다.The GNSS data processing unit 715 decomposes into a plurality of eigenfunctions and a final residual function using a known EMD (Empirical Mode Decomposition) method, as shown in FIG.

이때 각 고유요소함수는 진동주기별로 구분되고, 분해결과는 고진동주기 요소 및 저진동주기 요소를 포함하는 본래의 실시간 이동측위결과를 각 주기의 데이터로 분해한다.At this time, each natural element function is divided into vibration periods, and the decomposition result decomposes the original real-time mobile positioning result including the high vibration period element and the low vibration period element into data of each period.

또한 최종잔차의 경우는 시간에 관계없이 고유한 값으로 관측지점에서의 평균적인 이동량을 나타낸다.In the case of the final residual, it represents the average amount of movement at the observation point as a unique value regardless of time.

이와 같이 분해된 데이터 및 가속도계를 연계하는 방법은 도 9에 도시된 바와 같이, 우선 실시간 이동측위결과값을 EMD 방법으로 분해하여 평균적인 이동량인 정적변위요소와 동적변위요소를 분리한 후 동적변위요소 및 가속도계 관측값을 통합 처리하는데 관측한 동적변위요소에서 저주파 동적변위요소를 추출한다. As shown in FIG. 9, the method of linking the disassembled data and the accelerometer is as follows. First, the real-time mobile positioning result value is decomposed by the EMD method to separate the static displacement element and the dynamic displacement element, And accelerometer observations are integrated to extract the low frequency dynamic displacement elements from the observed dynamic displacement elements.

최종적으로 원래의 가속도데이터를 고주파 동적변위요소로 사용한다. 이렇게 각각 계산한 정적변위요소, 저주파 동적변위요소 및 고주파 동적변위요소를 통합하면 결과적으로 최종 변위량이 계산된다.Finally, the original acceleration data is used as a high-frequency dynamic displacement element. By integrating the calculated static displacement element, low frequency dynamic displacement element and high frequency dynamic displacement element, the final displacement amount is calculated as a result.

이때 최종 변위량의 계산에 사용된 세 가지 변위요소들은 측정대상인 구조물의 변동량 해석에 중요한 요인으로 사용된다.The three displacement factors used in the calculation of the final displacement are used as an important factor in the analysis of the variation of the structure to be measured.

도 10의 (a)는 도 4의 디스플레이부에 의해 전시되는 변위량을 남북방향을 기준으로 표시한 그래프이고, (b)는 변위량을 동서방향을 기준으로 표시한 그래프이고, (c)는 표고방향을 기준으로 표시한 그래프이다.FIG. 10A is a graph showing displacement amounts displayed by the display unit of FIG. 4 on the basis of the north-south direction, FIG. 10B is a graph showing displacements based on the east-west direction, As shown in FIG.

디스플레이부(719)는 처리결과 분석부(717)에 의해 분석된 처리결과를 디스플레이 장치(9)에 디스플레이 한다.The display unit 719 displays the processing result analyzed by the processing result analyzing unit 717 on the display device 9.

또한 디스플레이부(719)는 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이, 기준국 GNSS 안테나(40)에 대한 이동국 GNSS 안테나(30)의 상대거리의 변동량을 남북방향을 기준으로 디스플레이 할 수 있다.10A, the display unit 719 can display the variation of the relative distance of the mobile station GNSS antenna 30 with respect to the reference station GNSS antenna 40 on the basis of the north-south direction.

또한 디스플레이부(719)는 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 기준국 GNSS 안테나(40)에 대한 이동국 GNSS 안테나(30)의 상대거리의 변동량을 동서방향을 기준으로 디스플레이 할 수 있다.10B, the display unit 719 can display the variation amount of the relative distance of the mobile station GNSS antenna 30 with respect to the reference station GNSS antenna 40 on the basis of the east-west direction.

또한 디스플레이부(719)는 도 10의 (c)에 도시된 바와 같이, 기준국 GNSS 안테나(40)에 대한 이동국 GNSS 안테나(30)의 상대거리의 변동량을 표고방향을 기준으로 디스플레이 할 수 있다.10 (c), the display unit 719 can display the variation amount of the relative distance of the mobile station GNSS antenna 30 with respect to the reference station GNSS antenna 40 with reference to the elevation direction.

이때 디스플레이부(719)는 남북방향, 동서방향 및 표고방향의 처리결과들을 시간에 따라 표시하며, 표시된 결과들의 변동경향을 경향선(90)으로 표시함으로써 정보전달이 효율적으로 이루어지도록 한다.At this time, the display unit 719 displays the processing results in the north-south direction, the east-west direction, and the elevation direction with respect to time, and displays the trend of the displayed results as the trend line 90, thereby efficiently transmitting information.

즉 작업자는 디스플레이 장치(9)를 통해 전시되는 그래프들을 통해 이동국 GNSS 안테나(30)들 각각에 대한 남북, 동서, 표고 방향의 상대거리의 변동량을 간단하게 열람할 수 있게 된다.That is, the operator can easily view the variation amount of the relative distance between the mobile station GNSS antennas 30 in the north, south, east, and west directions through the graphs displayed through the display device 9.

다시 말하면, 이러한 표시방법은 측정대상인 구조물 또는 자연지물의 급격한 위치변동을 파악하는데 유용하며, 장기간에 걸친 변동경향도 모니터링 할 수 있는 장점을 제공한다.In other words, this display method is useful for grasping the sudden change in position of the structure or natural object to be measured, and also provides an advantage of monitoring the fluctuation tendency over a long period of time.

이때 디스플레이부(719)는 전체 변위계측 결과를 표시하는 것은 아니고, 일정수준 이내의 정확도를 나타내는 수치만을 표시하는 바, 정확도가 경향선(90)을 기준으로 ±3σ 이내의 변위계측 측정결과만을 선별하여 표시하여, 기준미달의 변위계측 결과는 과대오차를 포함하는 것으로 간주한다.At this time, the display unit 719 does not display the result of the total displacement measurement but displays only the numerical value showing the accuracy within a certain level. Only the displacement measurement measurement results within ± 3σ of accuracy based on the tendency line 90 are selected And the result of measurement of displacement below the reference is regarded as including an excessive error.

이와 같이 본 발명의 일실시예인 GNSS 측위 시스템(1)은 3km 이상의 장거리 측량에서 가장 높은 정확도를 나타낼 뿐만 아니라 고가인 GNSS 수신기를 최소한의 수량, 즉, 2대만 사용하여 다수 관측점들에 대한 변위계측을 실시할 수 있기 때문에 비용을 절감시키면서 정확성을 높일 수 있게 된다.As described above, the GNSS positioning system 1 according to an embodiment of the present invention not only shows the highest accuracy in long distance measurement of 3 km or more, but also uses a high-priced GNSS receiver in a minimum quantity, that is, It is possible to increase the accuracy while reducing the cost.

예를 들어, 본 발명의 GNSS 측위 시스템(1)이 댐을 측정하기 위한 목적으로 사용될 때, GNSS 안테나/가속도계 스위치(3)의 이동국 GNSS 안테나(30)들 및 가속도계(31)들은 댐의 상단에 일정 간격으로 설치되어 댐의 변위를 측정하는데 사용될 수 있다. 즉 댐의 경우 수위가 높아지면 물을 막고 있는 콘크리트 벽체가 수면 반대쪽으로 밀려서 변위가 발생하는데, 이때의 변위를 계측함으로써 향후에 발생할 수 있는 자연재해를 예방하기 위한 자료로서 사용할 수 있다.For example, when the GNSS positioning system 1 of the present invention is used for the purpose of measuring a dam, the mobile station GNSS antennas 30 and accelerometers 31 of the GNSS antenna / accelerometer switch 3 are located at the top of the dam It can be installed at regular intervals and can be used to measure the displacement of the dam. That is, when the water level of the dam increases, the concrete wall blocking the water is pushed to the opposite side of the water surface, and the displacement occurs. By measuring the displacement at this time, it can be used as data for preventing natural disasters that may occur in the future.

다른 예를 들어, 본 발명의 GNSS 측위 시스템(1)이 교량을 측정하기 위한 목적으로 사용될 때, GNSS 안테나/가속도계 스위치(3)의 이동국 GNSS 안테나(30)들 및 가속도계(31)들은 교량의 측면에 일정 간격으로 설치되어 설치위치인 측점에서 교량이 밑으로 처지게 되는 변위를 측정하는데 사용될 수 있다. 즉 교량의 경우, 무거운 하중이 적재된 차량이 통과하면 밑으로 처지게 되어 변위가 발생하는데, 이때의 변위를 계측함으로써 향후에 발생할 수 있는 교량사고를 예방하기 위한 자료로 사용될 수 있다.In another example, when the GNSS positioning system 1 of the present invention is used for the purpose of measuring bridges, the mobile station GNSS antennas 30 and accelerometers 31 of the GNSS antenna / accelerometer switch 3 are located on the side of the bridge And can be used to measure the displacement of the bridge at the mounting point, where the bridge is sagged downward. In other words, in the case of a bridge, when a vehicle loaded with a heavy load passes through it, it is sagged downward and displacement occurs. By measuring the displacement at that time, it can be used as data for preventing a bridge accident that may occur in the future.

또한 본 발명의 GNSS 측위 시스템(1)은 광범위한 지역에 걸쳐 분포한 관측점들의 상황을 기준국이 위치한 사무실에서 원격으로 계측하고 관측점들의 변동추이를 모니터링 할 수 있어, 수 km 떨어진 원격지 구조물 및 자연지물의 변동 상황을 모니터링 하는데 유용하고, 자동화된 자료처리 및 표시기능을 이용하므로 장기간에 걸쳐 관측점의 변위 모니터링 및 분석이 가능한 장점을 갖는다.In addition, the GNSS positioning system 1 of the present invention can remotely measure the situation of observation points distributed over a wide area in the office where the reference station is located and monitor the variation of the observation points, It is useful for monitoring the fluctuation situation, and it has advantage of monitoring and analyzing the displacement of the observation point over a long period of time by using the automated data processing and display function.

1:GNSS 측위 시스템 3:GNSS 안테나/가속도계 스위치
5:기준국 GNSS 수신기 7:데이터처리용 PC
9:디스플레이 장치 30:이동국 GNSS 안테나들
31:가속도계들 40:기준국 GNSS 안테나
301:하드웨어 제어보드 303:접속단자
305:RF 스위치 307:이동국 GNSS 수신기
309:통신포트 711:제어부
713:데이터 입력부 715:GNSS 데이터 처리부
717:처리결과 분석부 719:디스플레이부1: GNSS positioning system 3: GNSS antenna / accelerometer switch
5: Reference station GNSS receiver 7: PC for data processing
9: Display device 30: Mobile station GNSS antennas
31: Accelerometers 40: Reference station GNSS antenna
301: Hardware control board 303: Connection terminal
305: RF switch 307: mobile station GNSS receiver
309: Communication port 711:
713: Data input unit 715: GNSS data processing unit
717: Process result analyzing unit 719:

Claims (7)

측정대상인 구조물에 설치되는 복수개의 이동국 GNSS(Global Navigation Satellite System) 안테나들 및 가속도계들을 포함하며, 상기 이동국 GNSS 안테나들로부터 위성데이터를 입력받으며, 상기 가속도계들로부터 가속도데이터를 입력받는 GNSS 안테나/가속도계 스위치;
복수개의 기준국 GNSS 안테나들을 포함하며, 상기 기준국 GNSS 안테나들로부터 위성데이터를 전송 받는 기준국 GNSS 수신기;
상기 GNSS 안테나/가속도계 스위치 및 상기 기준국 GNSS 수신기로부터 데이터를 전송받는 데이터처리용 PC;
상기 데이터처리용 PC에 연결되어 연산처리결과가 전시되는 디스플레이 장치를 포함하고,
상기 GNSS 안테나/가속도계 스위치는 상기 이동국 GNSS 안테나들 및 상기 가속도계들 각각의 케이블이 접속되는 복수개의 접속단자들을 더 포함하고,
상기 GNSS 안테나/가속도계 스위치는 상기 접속단자들을 통해 상기 이동국 GNSS 안테나들 및 상기 가속도계들로부터 데이터를 수신 받을 때, 측점까지의 거리에 비례하는 설정시간 동안 특정 이동국 GNSS 안테나 및 특정 가속도계로부터 데이터를 수신 받은 후 데이터 수신 경로를 변경함으로써 임의의 시간 간격으로 순차적으로 위성데이터 및 가속도데이터를 수신 받고,
상기 데이터처리용 PC에는 응용 프로그램인 모니터링 소프트웨어가 설치되고,
상기 모니터링 소프트웨어는 상기 GNSS 안테나/가속도계 스위치 및 상기 기준국 GNSS 수신기로부터 전송받은 위성데이터 및 가속도데이터를 분석 및 처리하여 상기 기준국 GNSS 안테나의 3차원 절대좌표와, 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 절대좌표, 상기 기준국 GNSS 안테나에 대한 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 상대거리를 검출하는 GNSS 데이터 처리부;
상기 GNSS 데이터 처리부에 의해 검출된 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 절대좌표 및 상기 기준국 GNSS 안테나에 대한 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 상대거리를 분석하여 변동량 및 변동경향을 분석하는 처리결과 분석부;
상기 처리결과 분석부에 의해 검출된 연산처리 데이터를 상기 디스플레이 장치에 디스플레이 하는 디스플레이부를 더 포함하고,
상기 GNSS 데이터 처리부는
상기 기준국 GNSS 안테나의 3차원 절대좌표와, 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 3차원 절대좌표, 상기 기준국 GNSS 안테나에 대한 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 상대거리를 검출할 때, 남북방향, 동서방향 및 표고방향의 단위별로 3차원 절대좌표 및 상대거리를 검출한 후 상기 가속도데이터를 매칭 시키는 것을 특징으로 하는 GNSS 측위 시스템.A GNSS antenna / accelerometer switch for receiving satellite data from the mobile station GNSS antennas and receiving acceleration data from the accelerometers, and a plurality of mobile station GNSS (Global Navigation Satellite System) antennas and accelerometers installed in the structure to be measured, ;
A reference station GNSS receiver including a plurality of reference station GNSS antennas and receiving satellite data from the reference station GNSS antennas;
A data processing PC for receiving data from the GNSS antenna / accelerometer switch and the reference GNSS receiver;
And a display device connected to the data processing PC and displaying the result of the arithmetic processing,
The GNSS antenna / accelerometer switch further comprises a plurality of connection terminals to which the cables of the mobile station GNSS antennas and the accelerometers are connected,
When receiving data from the mobile station GNSS antennas and the accelerometers via the connection terminals, the GNSS antenna / accelerometer switch receives data from a particular mobile station GNSS antenna and a specific accelerometer for a set time proportional to the distance to the point Receiving the satellite data and the acceleration data sequentially at an arbitrary time interval by changing the data reception path after receiving the satellite data and the acceleration data,
Monitoring software, which is an application program, is installed in the data processing PC,
The monitoring software analyzes and processes the satellite data and acceleration data received from the GNSS antenna / accelerometer switch and the reference GNSS receiver to determine the three-dimensional absolute coordinates of the reference station GNSS antenna and the absolute coordinates A GNSS data processing unit for detecting a relative distance of each of the mobile station GNSS antennas to the reference station GNSS antenna;
A processing result analysis unit for analyzing the absolute coordinates of each of the mobile station GNSS antennas detected by the GNSS data processing unit and the relative distance of each of the mobile station GNSS antennas with respect to the reference station GNSS antenna to analyze a variation amount and a variation tendency;
And a display unit for displaying the calculation processing data detected by the processing result analysis unit on the display device,
The GNSS data processor
When detecting the three-dimensional absolute coordinates of the reference station GNSS antenna, the three-dimensional absolute coordinate of each of the mobile station GNSS antennas, and the relative distance of each of the mobile station GNSS antennas to the reference station GNSS antenna, And the acceleration data is detected after detecting a three-dimensional absolute coordinate and a relative distance for each unit in the elevation direction. 삭제delete 청구항 제1항에 있어서, 상기 GNSS 데이터 처리부는
상기 기준국 GNSS 수신기 및 상기 GNSS 안테나/가속도계 스위치로부터 전송받은 위성데이터를 국가 GNSS 상시관측소에서 수신한 위성데이터와 연계 처리하여 상기 기준국 GNSS 안테나의 3차원 절대좌표와, 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 3차원 절대좌표, 상기 기준국 GNSS 안테나에 대한 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 상대거리를 차후 변위계측의 초기값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 GNSS 측위 시스템.The method of claim 1, wherein the GNSS data processor
The satellite data transmitted from the reference station GNSS receiver and the GNSS antenna / accelerometer switch are processed in association with satellite data received at the national GNSS station, and the three-dimensional absolute coordinates of the reference station GNSS antenna and the three- The three-dimensional absolute coordinate, and the relative distance of each of the mobile station GNSS antennas to the reference station GNSS antenna as an initial value of the subsequent displacement measurement. 청구항 제3항에 있어서, 상기 GNSS 데이터 처리부는
초기값 설정이 완료되면, 상기 기준국 GNSS 수신기 및 상기 GNSS 안테나/가속도계 스위치로부터 데이터를 전송받을 때, 기 설정된 초기값을 기준으로 하여 상기 기준국 GNSS 안테나의 3차원 절대좌표와, 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 3차원 절대좌표, 상기 기준국 GNSS 안테나에 대한 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 상대거리를 검출하며,
상기 기준국 GNSS 안테나의 3차원 절대좌표와, 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 3차원 절대좌표, 상기 기준국 GNSS 안테나에 대한 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 상대거리를 검출하는 연산과정을 하나의 세션이라고 할 때, 세션을 순차적으로 반복하여 상대변위를 계측하는 것을 특징으로 하는 GNSS 측위 시스템.The method of claim 3, wherein the GNSS data processing unit
When the initial value is set, when the data is transmitted from the reference station GNSS receiver and the GNSS antenna / accelerometer switch, the three-dimensional absolute coordinates of the reference station GNSS antenna and the three- The relative distance of each of the mobile station GNSS antennas to the reference station GNSS antenna,
The three-dimensional absolute coordinate of the reference station GNSS antenna, the three-dimensional absolute coordinate of each of the mobile station GNSS antennas, and the relative distance of each of the mobile station GNSS antennas to the reference station GNSS antenna are referred to as one session And the relative displacement is measured by sequentially repeating the session. 청구항 제4항에 있어서, 상기 GNSS 데이터 처리부는
정적측위 방식 또는 실시간 측위방식으로 상기 기준국 GNSS 안테나의 3차원 절대좌표와, 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 3차원 절대좌표, 상기 기준국 GNSS 안테나에 대한 상기 이동국 GNSS 안테나들 각각의 상대거리를 검출하는 것을 특징으로 하는 GNSS 측위 시스템.The method of claim 4, wherein the GNSS data processor
The three-dimensional absolute coordinates of the reference station GNSS antenna, the three-dimensional absolute coordinate of each of the mobile station GNSS antennas, and the relative distance of each of the mobile station GNSS antennas to the reference station GNSS antenna are detected by the static positioning method or the real- And the GNSS positioning system. 삭제delete 청구항 제5항에 있어서, 상기 GNSS 안테나/가속도계 스위치, 상기 기준국 GNSS 수신기 및 상기 데이터처리용 PC는 RS232C 방식의 케이블, 무선모델 및 LAN 케이블로 구성된 군에서 선택되는 수단으로 연결되는 것을 특징으로 하는 GNSS 측위 시스템.The method of claim 5, wherein the GNSS antenna / accelerometer switch, the GNSS receiver, and the data processing PC are connected by a unit selected from the group consisting of RS232C cable, wireless model, and LAN cable GNSS positioning system.
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