KR101818083B1 - 노면 포트홀 및 평탄성 측정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량에 장착하여 도로를 주행하면서 노면의 포트홀을 감지하고 감지한 포트홀의 부피를 산정하며, 동시에, 노면 평탄성을 측정 평가하는 노면 포트홀 및 평탄성 측정 장치에 관한 것으로서, 차량의 도로 주행 중에 노면을 횡단 방향으로 레이저 라인 스캔하여 종단 방향을 따라 간격을 두고 얻는 횡단 방향 단면 형상의 집합으로 이루어지는 3차원 프로파일을 생성한 후, 3차원 프로파일로부터 포트홀의 입체적 형상을 추정하여 포트홀의 부피를 산정하며, 차량의 양측에 초음파 센서를 장착하여 기준 노면에 대한 높이 편차를 얻은 후 구간별로 편차를 합산하여 평탄성을 평가한다.

Description

노면 포트홀 및 평탄성 측정 장치{MEASUREMENT APPARATUS FOR POTHOLE AND ROUGHNESS OF ROAD SURFACE}

본 발명은 차량에 장착하여 도로를 주행하면서 노면의 포트홀을 감지하고 감지한 포트홀의 부피를 산정하며, 동시에, 노면 평탄성을 측정 평가하는 노면 포트홀 및 평탄성 측정 장치에 관한 것이다.

최근, 국내의 도로 사업은 신규 건설 위주로 진행되었던 사업 방향을 신규 건설은 축소하고 기존 건설된 도로에 대해 유지관리를 강화하는 방향으로 전환하여 운영하고 있다.

도로의 유지관리를 위해서는 도로의 포장상태를 정확하게 평가하는 과정, 평가 결과에 따라 보강 또는 보수할 것인지를 신속하게 의사결정하는 과정, 보강 또는 보수하기로 결정한 경우 급속 시공하는 과정을 유기적으로 연관시키는 것이 중요하며, 우선적으로 도로의 포장상태를 정확하게 조사하고 평가하는 과정이 필요하다.

도로의 포장상태는 도로를 주행하는 이용객들의 안전성에 큰 영향을 미치므로, 포장 시공뿐만 아니라, 유지관리 측면에서도 중요시되며, 도로의 라이프 사이클(Life Cycle)에도 크게 영향을 주어서, 지속적인 관리가 요구된다.

특히, 여름철 집중 호우나 겨울철 날씨에 의한 포장재의 파손으로 인해 발생하는 포트홀(패임현상)이나, 급증하는 교통량과 중차량의 하중 때문에 발생하는 소성변형 현상들은 운전자의 안전에 치명적인 영향을 미치는 대표적인 불량상태이다.

이와 같이 포장의 상태에 대해 상시적 및 주기적으로 모니터링하여 적정수준 이상으로 관리하는 방안으로서, 국내에서는 포장상태 조사 차량을 이용한 포장유지관리체계(PMS)를 구축하여 운영하고 있다.

포장유지관리체계(PMS)는 정기적인 포장상태 조사를 통해 최적 보수우선순위 및 공법을 선정하고, 아울러, 포장의 설계, 시공 및 유지관리의 각 단계별로 개선사항을 도출하여, 궁극적으로 제한된 예산을 합리적이면서 효율적으로 운영하는 의사결정지원체계로 정의할 수 있으며, 포장의 평가, 평가자료 데이터베이스 구축, 의사결정 및 기타 기능(예, 도로상태의 현황조회) 등의 수행 과정이 체계화되어 있다.

여기서, 포장의 평가는 노면 평탄성, 표면결함, 구조적 지지력, 노면마찰력 등을 기본 평가 항목으로 한다.

하지만, 현행 포장유지관리체계(PMS)에 따르면, 노선별 년 1회 또는 그 이하의 빈도로 노면 전체적에 대해 포장상태를 조사하고 있어, 차량 파손 및 차량 사고의 치명적 요인이 되는 포트홀이나 차량 주행시 승차감 및 주행 안전성에 직접적으로 영향을 미치는 노면 평탄성에 대해 상시적 조사 결과를 제공하지는 못한다.

이에, 실제 도로 관리에 있어서, 포트홀 및 노면 평탄성에 대한 상시적 조사 결과에 근거하여 포트홀을 신속하게 제거하고 노면 평탄성에 따라 대책을 강구하는 유지관리체계를 포장유지관리체계(PMS)에서는 제공하지 못한다고 하겠다.

이러한 포장유지관리체계(PMS)를 보완할 수 있는 기술로서, 공개특허 제10-2015-0012384호는 비전카메라, 레이저 변위센서, GPS센서 및 속도센서를 탑재한 차량의 주행 중에 포트홀 크기와 홀 깊이를 측정하여 포트홀 유무를 판단하는 기술을 개시하였다.

그렇지만, 공개특허 제10-2015-0012384호는 영상인식으로 포트홀 크기를 판단하고 레이저변위센서로는 포트홀 깊이를 판단하는 이원화 방식을 채택하고 있어서, 포트홀의 노면상 면적과 깊이라는 한정된 정보만 얻을 수 있었다. 이에, 포트홀의 유무를 판단할 수는 있지만, 도로 포장재가 파여 나간 유실량을 얻는 데는 활용하기 어렵다. 다시 말해서, 포트홀이 발생한 노면을 급속 보강보강하기 위해서는 감지된 포트홀 부피를 신속 정확하게 산정하여야 하는데, 공개특허 제10-2015-0012384호에 개시된 기술로는 포트홀 부피의 유무 판단에만 한정되어 있다.

한편, 등록특허 제10-1206064호는 평탄센서, 차량센서 및 GPS센서를 차량을 탑재하여 주행 중에 평탄도를 측정하는 기술을 개시하였다. 이 기술은 차량의 기울기를 검출하는 방식을 채용하고 있어서, 차량을 저속 주행하지 아니하면 차량의 바퀴 측에 장착된 댐핑 수단에 의해 발생하는 차량의 상하 진동의 영향을 크게 받아 노면 평탄성을 정확하게 측정하기 어렵다.

KR 10-2015-0012384 A 2015.02.04. KR 10-1206064 B1 2012.11.22.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해서 창안된 발명으로서, 차량에 탑재하여 차량 주행 중에 포트홀의 부피를 정확하게 판정하며, 차량 주행 속도의 영향을 최소화하면서 노면 평탄성을 평가하는 노면 포트홀 및 평탄성 측정 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 노면 포트홀 및 평탄성 측정 장치에 있어서, 차량에 설치되며, 저면에 차량의 폭방향으로 길게 관통구(14)을 조성한 박스(13)의 내부에서 관통구(14)를 통해 노면을 향해 센싱하는 레이저 센서(11)를 장착하되 레이저 센서(11)를 차량 주행 방향의 회전축(12)을 중심으로 회전시키게 구성되어, 차량의 도로 주행 중에 노면을 횡단 방향으로 라인 스캐닝하여 종단 방향을 따라 간격을 두고 얻는 횡단 방향 단면 형상의 집합으로 이루어지는 노면에 대한 3차원적 프로파일을 생성하는 회전식 레이저 센서(10); 차량의 양측에 각각 설치되어, 차량의 도로 주행 중에 노면으로부터의 높이를 감지하는 2개의 초음파 센서(20); 차량에 탑재되며, 차량의 도로 주행 중에 상기 회전식 레이저 센서(10)에 의해 생성되는 프로파일로부터 포트홀의 입체적 형상을 추정하여 포트홀의 부피를 산정하고, 아울러, 미리 설정한 기준 노면으로부터의 높이와 상기 초음파 센서(20)에서 감지한 높이 사이의 편차를 도로 주행하며 얻은 후 합산하여 평탄성을 평가하는 컴퓨터시스템(50); 을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 노면 포트홀 및 평탄성 측정 장치는 차량의 전장 시스템으로부터 차량의 주행 속도를 획득하는 차량 센서(40)를 포함하며, 상기 컴퓨터시스템(50)은 차량의 주행 속도에 따라 프로파일의 라인 스캔 간격을 보정한 후 포트홀의 입체적 형상을 추정함을 특징으로 한다.

상기 컴퓨터시스템(50)은 2개의 초음파 센서(20)에서 감지한 높이에 따라 획득한 편차를 평균하고 미리 정한 거리별로 합산하여 평탄성을 평가함을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 노면 포트홀 및 평탄성 측정 장치는 차량에 장착되어 GPS 신호를 수신하여 차량의 위치를 획득하는 GPS 수신기(30)를 포함하며, 상기 컴퓨터시스템(50)은 차량의 도로 주행 중에 획득한 포트홀 및 노면의 편차에 차량의 위치정보를 매칭하여 데이터로서 저장함을 특징으로 한다.

상기 기준 노면은 차량이 정지한 상태에서 초음파 센서(20)로 감지된 높이에 해당하는 노면으로 하거나, 또는 미리 정한 평가기준 이상의 평탄성을 갖는 노면에서 차량이 주행할 시에 초음파 센서(20)로 감지된 높이에 해당되는 노면으로 함을 특징으로 한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 도로 주행 중에 노면의 횡단 방향 단면 형상을 종단 방향을 따라 간격을 두고 얻어 포트홀을 입체적 형상으로 얻으므로, 포트홀의 유무를 정확하게 판정하면서 포트홀의 부피도 정확하게 산정할 수 있으며, 이에, 포트홀을 급속 복구하는 도로 유지관리체계의 기반을 제공한다.

또한, 본 발명은 높이 편차를 도로 구간별로 합산하여 평탄성을 평가하므로 차량의 댐핑 수단에 의한 상하 움직임의 영향을 줄일 수 있고, 아울러, 2개의 초음파 센서를 사용하므로, 횡단 방향 전체에 대한 평가에 더욱 근접한 결과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노면 포트홀 및 평탄성 측정 장치를 탑재한 차량(1)의 도로 주행 모습을 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 노면 포트홀 및 평탄성 측정 장치를 탑재한 차량(1)의 투시도와, 회전식 레이저 센서(10)의 투시도를 보여주는 도면.
도 3은 도 1에 도시한 모습의 측면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 노면 포트홀 및 평탄성 측정 장치의 블록 구성도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 노면 포트홀 및 평탄성 측정 장치를 탑재한 차량(1)이 도로를 주행하는 모습을 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 노면 포트홀 및 평탄성 측정 장치를 탑재한 차량(1)의 투시 사시도이며, 차량(1)의 탑재 공간에 설치한 컴퓨터시스템(50), 차량(1)의 양측면에 하나씩 설치한 초음파 센서(20) 및 차량(1)의 전장 시스템에 전기 신호적으로 연결한 차량 센서(40)를 보여준다. 또한, 도 2의 하단에는 회전식 레이저 센서(10)의 투시도를 첨부하여 레이저 센서(11)의 장착 형태를 보여준다.

도 3은 도 1에 대한 측면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 노면 포트홀 및 평탄성 측정 장치는 차량(1)의 전방에 설치되는 회전식 레이저 센서(10), 차량(1)의 양측에 각각 1개씩 설치되는 초음파 센서(20), 차량(1) 외측의 어느 한 곳에 설치하는 GPS 수신기(30), 차량(1)의 전장 시스템에 전기 신호적으로 연결되는 차량 센서(40) 및 차량(1)의 내부에 탑재되는 컴퓨터시스템(50)을 포함하여 구성되어, 차량(1)이 도로를 주행하는 중에 가동되어 포트홀(2)를 감지하고 노면 평탄도를 측정한다.

상기 회전식 레이저 센서(10)는 노면 상의 포트홀(2) 감지 및 부피 산정을 위한 구성요소로서, 차량(1)이 도로 위를 주행하는 중에 노면을 도로 횡단 방향으로 라인 스캐닝하여, 차량(1)의 주행 방향인 종단 방향을 따라 간격을 두고 얻는 라인 스캐닝 데이터를 병합하여 노면에 대한 3차원적 프로파일을 생성한다.

도 2에 도시한 구체적인 실시예에 따르면, 상기 회전식 레이저 센서(10)는 차량의 폭방향으로 길게 형성되어 차량의 전방에 고정되는 박스(13)와, 박스(13)의 내부에 수용되어 회전축(12)을 축으로 회전하는 레이저 센서(11)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 박스(13)의 저면에는 차량의 폭방향으로 길게 조성한 관통구(14)를 구비한다.

그리고, 상기 박스(13)의 내부에 수용한 레이저 센서(11)는 관통구(14)를 통해 노면을 향해 레이저빔을 조사하고 동시에 노면에 반사되는 레이저빔을 관통구(14)를 통해 수광하되, 차량의 주행 방향(도로 주행시에는 도로 종단 방향)으로 축설한 회전축(12)을 축으로 고속회전시키게 장착되어서, 회전축(12)을 중심으로 일주하는 동안 폭방향으로 길게 형성한 관통구(14)의 범위 내에서 박스 외부를 스캔하게 된다.

이에, 상기 레이저 센서(11)는 차량이 도로를 주행하는 중에 도로 횡단 방향을 지나가며 스캐닝하게 되고, 횡단 방향의 라인 스캐닝 데이터를 병합하여 노면의 3차원적 형상을 나타내는 프로파일을 생성할 수 있게 된다.

물론, 관통구(14)를 길게 조성하면 할수록 도로 횡단 방향의 스캔 범위를 늘릴 수 있다.

도면을 참조하며 설명하면, 노면 상에는 상기 회전식 레이저 센서(10)에 라인 스캐닝 되는 가상의 레이저 스캔 라인(3)이 도로 종단 방향을 따라 평행하게 그어진다. 이에, 각각의 레이저 스캔 라인(3)별로 얻는 라인 스캐닝 데이터는 도로 횡단 방향으로 절개한 노면의 단면 형상을 나타내는 데이터가 된다.

그리고, 상기 회전식 레이저 센서(10)는 레이저 스캔 라인(3)별로 얻는 라인 스캐닝 데이터를 병합하여서, 종단 방향을 따라 간격으로 두고 얻는 횡단 방향 단면 형상의 집합으로 이루어지는 노면에 대한 3차원적 프로파일을 생성한다.

그런데, 포트홀(2)의 형상을 3차원적으로 정확하게 얻기 위해서는 레이저 스캔 라인(3)의 간격이 작으면 작을수록 좋다. 이에, 라인 스캐닝을 1회 하는 데 소요되는 시간이 매우 짧은 회전식 레이저 센서(10)를 사용하여서, 포트홀(2)에 복수의 레이저 스캔 라인(3)이 그어지게 한다.

한편, 도로의 노면에 발생한 포트홀(2)을 방치하여 두면 점차 그 크기가 확대되므로 작은 크기의 포트홀(2)도 감지하여서, 포트홀(2)의 부피에 따라 보강 여부를 결정하는 것이 좋다. 실제 문제가 되는 포트홀의 크기를 고려한다면, 2cm 직경의 포트홀(2)도 적어도 3회 이상 간격을 두고 스캔하여 포트홀(2)의 부피를 정확하게 산정하는 것이 바람직하다.

아울러, 레이저 스캔 라인(3)의 간격은 차량(1)의 주행 속도에도 영향을 받으므로, 라인 스캐닝을 1회 수행하는 데 소요되는 시간 및 직경 2cm의 포트홀(2)까지 감지하기 위해 필요한 레이저 스캔 라인(3)의 목표 스캔 간격을 고려하여 차량의 주행 속도를 정한다.

여기서, 노면의 표면 형상에 대해 생성한 3차원적 프로파일은 컴퓨터시스템(50)에 실시간 전달된다.

상기 초음파 센서(20)는 노면 평탄성을 평가하기 위한 구성요소로서, 노면을 향해 초음파를 송신하고 노면에 반사되는 초음파를 수신하여 초음파 센서(20)가 설치된 위치로부터 노면까지의 거리를 측정하는 거리 측정 수단이다. 즉, 초음파 센서(20)는 노면으로부터 자신의 설치 위치까지의 높이를 감지한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 초음파 센서(20)는 차량(1)의 양측면에 각각 설치되며, 차량(1)의 도로 주행 중에 가능하면 바퀴가 지나가는 위치를 감지하도록 설치 위치를 정하는 것이 좋다.

도면을 참조하며 설명하면, 차량(1)의 양측면에 설치한 각각의 초음파 센서(20)에 의해 감지되는 가상의 초음파 센싱 라인(4)이 차량(1)의 진행 방향, 즉, 도로 종단 방향을 따라 그어진다.

이와 같이 감지한 노면으로부터 초음파 센서(20)까지의 높이는 도로 주행 중에 실시간 컴퓨터시스템(50)에 전달된다.

한편, 상기 초음파 센서(20)는 노면 평탄성 평가를 위한 기준 노면을 설정하기 위해서도 사용된다.

노면 평탄성은 노면의 종단 방향의 굴곡 정도를 의미하며, 차량 주행시 승차감 및 주행 안전성에 직접적으로 영향을 미치므로, 도로 이용자 입장에서 도로 상태를 평가하는 가장 기본적인 평가 항목이 된다.

이러한 노면 평탄성은 기준 노면을 정함으로써, 실제 노면과 기준 노면 사이의 편차로 평탄성 지수를 선정할 수 있으며, 이에, 기준 노면을 정하여야 한다.

기준 노면은 컴퓨터시스템(50)에서 상기 초음파 센서(20)로 센싱한 값에 따라 다음과 같이 미리 설정하여 둔다.

노면 평탄성을 평가할 도로를 주행하기에 앞서서 차량(1)을 도로 상에 정차한 상태로 두고 상기 초음파 센서(20)로 노면으로부터 높이를 감지한다.

그리고, 컴퓨터시스템(50)은 차량을 정지할 시에 초음파 센서(20)에서 감지된 높이에 해당되는 노면을 기준 노면으로 설정한다.

다른 한편으로, 굴곡 없이 평탄한 노면을 주행하더라도 노면으로부터 초음파 센서(20)까지의 높이는 차량이 정지할 때 검출한 높이와 차이가 있을 수 있으므로, 상기 기준 노면을 도로 주행 중의 노면으로 설정하는 것이 좋다. 이를 위해서, 미리 정한 평기기준 이상의 평탄한 노면을 차량(1)이 주행할 시에 노면으로부터 초음파 센서(20)까지의 높이를 감지하고, 이때 감지한 높이에 해당되는 노면을 기준 노면으로 한다. 이때의 기준 노면은 차량 속도별로 얻어 활용하여도 좋다.

상기 GPS 수신기(30)는 GPS 신호를 수신하여 주행 중에 시시각각 변동하는 차량(1)의 지리적 위치를 실시간 획득하고, 획득한 차량 위치 정보를 컴퓨터시스템(50)에 전달한다.

상기 차량 센서(40)는 차량(1)의 전장 시스템으로부터 차량의 주행 속도를 획득하여 컴퓨터시스템(50)에 전달한다. 차량의 전장 시스템에서는 차량의 주행 속도를 측정하여 예를 들어 차량 운전석의 계기판에 출력하는 데 이용하므로, 상기 차량 센서(40)를 전장 시스템에 전기 신호적으로 연결하여 주행 속도를 획득할 수 있다.

상기 컴퓨터시스템(50)은 상기 회전식 레이저 센서(10), 초음파 센서(20), GPS 수신기(30) 및 차량 센서(40)로부터 각각 전달받는 실시간 센싱 정보를 취합하여, 포트홀을 감지하고 포트홀의 부피를 측정하며, 아울러, 노면 평탄성을 평가한다.

도 4에 도시한 블록 구성도를 참조하면, 상기 컴퓨터시스템(50)은 회전식 레이저 센서(10)로부터 전달받은 3차원적 프로파일를 처리하여 포트홀을 감지하고 부피를 산정하는 포트홀 감지를 위한 신호처리 블록(51, 52, 53)과, 초음파 센서(20)로부터 전달받은 노면으로부터의 높이에 대한 신호를 처리하여 평탄성을 평가하는 평탄성 평가를 위한 신호처리 블록(54, 55, 56)과, 처리 결과를 화면 상으로 표출하는 모니터(57)와, 기록 보관하는 저장부(58)를 포함한다.

포트홀 감지를 위한 신호처리 블록(51, 52, 53)은 3차원적 프로파일에서 도로의 횡단 방향 폭에 근거하여 노면에 대응되는 프로파일만 추출하는 신호 후처리부(51), 추출한 프로파일로부터 포트홀(2)을 감지하는 포트홀 감지부(52) 및 감지한 포트홀(2)의 부피를 산정한 후 포트홀(2)의 위치를 상기 GPS 수신기(53)로부터 전달받은 차량 위치로 하여 포트홀(2)의 위치 및 부피를 포함하는 포트홀 관련 데이터를 생성하는 포트홀 부피 산정부(53)를 포함한다.

여기서, 상기 신호 후처리부(51)는 3차원적 프로파일에서 양측 도로 경계선의 이미지를 추출한 후 양측 도로 경계선 사이에 해당되는 영역을 노면으로 추출하는 방식을 사용할 수 있다. 양측 도로 경계선의 이미지는 예를 들어 레이저 스캔 라인과 직교하면서 일직선으로 나타나는 패턴으로 추출할 수 있다.

상기 포트홀 감지부(52)에서의 포트홀 감지는 도로 종단 방향을 따라 간격을 두고 취득한 라인 스캔 데이터에서 주변 높이에 비해 상대적으로 낮은 지점이 연속(즉, 횡단 방향으로의 연속)으로 이어지고, 종단 방향으로 인접한 다른 라인 스캔 데이터에서도 주변 높이에 비해 상대적으로 낮은 지점이 연속으로 이어질 시에 포트홀로 판정하는 방식을 채택할 수 있다. 즉, 레이저로 라인 스캔한 데이터는 횡단 방향으로 연속 스캔하여 횡단 방향으로 절개한 단면 형상을 나타내므로, 인접한 스캔 데이터에 의한 단면 형상에서 파인 모양이 상호 이어지는 패턴을 보이면 그 파인 영역을 포트홀로 판정한다.

상기 포트홀 부피 산정부(53)는 상기 포트홀 감지부(52)에 의해 감지된 포트홀 영역의 프로파일을 분석하여 포트홀의 부피를 산정한다.

포트홀(2) 부피는 파여 나간 도로 포장재의 유실량으로서, 포트홀(2)을 스캔하여 얻은 입체적 프로파일에서 각 부위의 깊이에 근거하여 얻을 수 있다.

여기서 얻는 포트홀 부피는 하나의 포트홀에 대해 레이저 스캔 라인(3)의 수를 많게 하면 할수록 정확성을 기할 수 있으며, 적어도 하나의 포트홀에 대해 적어도 3개의 레이저 스캔 라인(3)을 따라 스캔하도록 운영되어야 할 것이다. 예를 들어, 3개의 레이저 스캔 라인(3)을 따라 스캔한 데이터에서 얻은 포트홀 단면 형상은 종단 방향으로 간격을 두고 얻는 것이므로, 3개의 단면 형상으로부터 포트홀의 입체적 형상을 추정할 수 있고, 추정한 입체적 형상을 이용하여 포트홀의 부피를 산정할 수 있다.

포트홀에 대한 제한된 개수의 단면 형상으로부터 포트홀의 입체적 형상을 추정할 시에는, 상호 인접한 단면 형상을 종단 방향으로 이어지게 하고, 종단 방향의 양끝단 단면을 벗어나는 영역은 단면 형상의 추세에 따라 추정하는 방식으로 할 수 있다. 이러한 추정은 예를 들어 포트홀을 위에서 볼 경우에 원형 또는 타원형으로 간주하여도 좋기 때문에 가능하다.

한편, 회전식 레이저 센서(10)에서 획득한 노면에 대한 3차원 프로파일은 차량(1)의 속도에 영향을 받는다. 즉, 차량(1)의 속도에 따라 레이저 스캔 라인(3)의 간격이 달라진다.

이에, 상기 포트홀 부피 산정부(53)은 포트홀의 부피를 산정할 시에 상기 차량 센서(40)에서 전송하는 차량 속도에 따라 스캔 라인의 간격을 보정하며 산정한다. 즉, 차량 속도가 빠를수록 레이저 스캔 라인(3)의 간격이 커지므로, 포트홀의 부피를 크게 보정하고, 차량 속도가 늦을수록 레이저 스캔 라인(3)의 간격이 작아지므로, 포트홀의 부피를 작아지게 보정하는 미리 정한 규칙을 정한다. 구체적인 실시예로서, 미리 정한 규칙에 근거하여 차량의 주행 속도에 따라 프로파일의 스캔 라인 간격을 보정한 후 포트홀의 입체적 형상을 추출하여 포트홀의 부피를 산정함으로서, 보정된 포트홀 부피를 얻는다.

여기서, 감지한 포트홀의 위치 및 부피는 상기 모티터(57)에 출력한다. 물론, 포트홀이 감지될 시에 스피커 또는 램프로 알람하여도 좋다.

평탄성 평가를 위한 신호처리 블록(54, 55, 56)은 차량(1)의 양측에 설치한 초음파 센서(20)에서 전달하는 높이 신호를 개별적으로 필터링하여 노이즈를 제거한 높이 데이터를 획득하는 필터(54), 높이 데이터로부터 편차 데이터를 얻어 기준 노면을 기준으로한 종단 프로파일을 생성하는 종단 프로파일 생성부(55), 및 종단 프로파일의 편차 데이터를 미리 정한 거리별로 합산하여 평탄성을 평가하는 평탄성 평가부(56)를 포함한다.

여기서, 상기 편차 데이터는 상기한 기준 노면으로부터의 높이와 상기 초음파 센서(20)에서 감지한 높이 사이의 차이이다.

만약, 상기한 바와 같이 차량의 주행 중에 얻되 차량 속도별로 얻은 기준 노면인 경우라면, 상기 차량 센서(40)에 의해 감지된 차량 속도에 대응되는 기준 노면을 적용한다.

그런데, 2개의 초음파 센서(20)를 사용하므로, 2개의 초음파 센싱 라인(4)에 대해 각각 편차 데이터를 획득한다. 이에, 2개의 초음파 센싱 라인(4)에 대해 개별적으로 종단 프로파일을 생성하여도 좋다.

그렇지만, 본 발명의 실시예에서는 2개의 초음파 센싱 라인(4)에 대해 획득한 편차 데이터를 평균하여 평균한 편차 데이터로 이루어지는 종단 프로파일을 생성하도록 상기 종단 프로파일 생성부(55)를 구성하였다. 이에, 편차 데이터의 측정 오차를 감소시키는 효과를 얻는다.

상기 종단 프로파일은 차량(1)의 도로 주행에 따라 실시간 얻는 편차 데이터를 시계열적으로 결합한 데이터로서, 종단 방향 굴곡의 형상을 기준 노면을 기준으로 나타내는 데이터라 하겠다.

아울러, 종단 프로파일은 상기 GPS 수신기(30)로 얻는 차량 위치와 매칭시켜, 종단 방향의 편차 데이터를 위치별로 확인 가능하게 한다.

여기서, 실시간 얻는 종단 프로파일은 상기 저장부(58)에 저장하고, 아울러, 기준 노면을 기준 높이로 하여 시간 경과(또는 종단 방향 위치 변화)에 따른 편차의 변동을 그래프로 작성하여 상기 모니터(57)에 출력한다.

상기 평탄성 평가부(56)는 미리 설정한 거리를 주행할 때만 종단 프로파일을 저장부(58)로부터 불러들여 종단 프로파일로 기록된 편차를 합산한 후, 합산 결과에 따라 평탄성을 평가하고, 평가 결과를 상기 모니터(57)에 출력한다. 물론, 평가 결과는 평가한 도로 구간의 종단 프로파일에 매칭시켜 저장부(58)에 기록 저장한다.

이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.

1 : 차량 2 : 포트홀
3 : 레이저 스캔 라인 4 : 초음파 센싱 라인
10 : 회전식 레이저 센서
20 : 초음파 센서
30 : GPS 수신기
40 : 차량 센서
50 : 컴퓨터시스템

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 차량에 설치되며, 저면에 차량의 폭방향으로 길게 관통구(14)을 조성한 박스(13)의 내부에서 관통구(14)를 통해 노면을 향해 센싱하는 레이저 센서(11)를 장착하되 레이저 센서(11)를 차량 주행 방향의 회전축(12)을 중심으로 회전시키게 구성되어, 회전축(12)을 중심으로 일주하는 동안 폭방향으로 길게 형성한 관통구(14)의 범위 내에서 박스 외부를 스캔하게 되고, 차량의 도로 주행 중에 노면을 횡단 방향으로 라인 스캐닝하여 종단 방향을 따라 간격을 두고 얻는 횡단 방향 단면 형상의 집합으로 이루어지는 노면에 대한 3차원적 프로파일을 생성하는 회전식 레이저 센서(10);
   차량의 양측에 각각 설치되어, 차량의 도로 주행 중에 노면으로부터의 높이를 감지하는 2개의 초음파 센서(20);
   차량에 장착되어 GPS 신호를 수신하여 차량의 위치를 획득하는 GPS 수신기(30);
   차량의 전장 시스템으로부터 차량의 주행 속도를 획득하는 차량 센서(40);
   차량에 탑재되며, 차량의 도로 주행 중에 상기 회전식 레이저 센서(10)에 의해 생성되는 프로파일의 라인 스캔 간격을 차량의 주행 속도에 따라 보정하고, 프로파일로부터 레이저 스캔 라인과 직교하면서 일직선으로 나타나는 패턴으로 양측 도로 경계선의 이미지를 추출한 후 양측 도로 경계선 사이에 해당되는 영역 내를 노면으로 추출하고, 라인 스캔 간격에 의해 제한된 개수의 단면 형상을 종단 방향으로 이어지게 함과 아울러 종단 방향의 양끝단 단면을 벗어나는 영역을 단면 형상의 추세에 따라 추정하여 포트홀의 입체적 형상을 추정함으로써, 포트홀의 부피를 산정하며, 아울러, 차량이 정지한 상태에서 초음파 센서(20)로 감지된 높이에 해당하는 노면으로 하거나, 또는 미리 정한 평가기준 이상의 평탄성을 갖는 노면에서 차량이 주행할 시에 초음파 센서(20)로 감지된 높이에 해당되는 노면으로 하는 기준 노면이 미리 설정되어 있고, 2개의 상기 초음파 센서(20)에서 각각 감지한 높이와 미리 설정한 기준 노면으로부터의 높이 사이의 편차를 평균하고, 평균한 편차를 미리 정한 거리별로 합산하여 평탄성을 평가하며, 차량의 도로 주행 중에 획득한 포트홀 및 노면의 편차에 차량의 위치정보를 매칭하여 데이터로서 저장하는 컴퓨터시스템(50);
   을 포함하여 구성되는 노면 포트홀 및 평탄성 측정 장치.

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