KR101874570B1 - 지상원점 기준의 실시간 고정밀 공간정보 계측 지원시스템 - Google Patents

지상원점 기준의 실시간 고정밀 공간정보 계측 지원시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지상원점 기준의 실시간 고정밀 공간정보 계측 지원시스템에 관한 것으로서, 지상의 상호 이격된 기준점 위치에 각각 설치된 기준점 제공 스테이지들과, 지상에 상호 이격되게 설치되되 기준점 제공 스테이지들과의 광전송을 통해 자신의 현재 위치를 보정하고, 보정된 자신의 현재위치와 시간정보를 포함한 방송정보를 무선으로 송출하는 복수개의 지상원점 정보 제공 스테이지들과, 지상원점 정보 제공 스테이지들로부터 송출되는 위치 방송정보를 수신하여 자신의 위치를 산출하는 위치산출 단말기를 구비한다. 이러한 지상원점 기준의 실시간 고정밀 공간정보 계측 지원시스템에 의하면, 위치 측정의 정밀도를 높일 수 있는 장점을 제공한다.

Description

지상원점 기준의 실시간 고정밀 공간정보 계측 지원시스템{position measurement support system}
본 발명은 지상원점 기준의 실시간 고정밀 공간정보 계측 지원시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 현재위치와 시간정보를 포함한 방송정보를 송출하여 위치산출 단말기에서 위치를 산출할 수 있도록 지원하는 지상원점 기준의 실시간 고정밀 공간정보 계측 지원시스템에 관한 것이다.
위성 항법 시스템은 위성을 이용하여 사용자에게 현재의 위치 및 사용자가 원하는 목적지까지의 경로를 제공하는 시스템을 의미한다.
현재 널리 이용되고 있는 위성항법시스템(GNSS : Global Navigation Satellite System)은 미국에서 제공하는 GPS(Global Positioning System), 러시아에서 제공하는 GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System), 유럽에서 제공하는 갈릴레오(Galileo) 시스템이 있다.
이러한 위성 항법 시스템의 대표적인 사용예로서 차량 항법(Car Navigation) 시스템이 있다.
차량 항법 시스템은 운전자에게 차량의 현재 위치를 파악하여 사용자가 원하는 목적지까지 최적 경로를 제공하며, 경로에 따라 운전자를 안내하는 시스템을 말한다. 이러한 차량 항법 시스템은 일반적으로 GPS(Global Positioning System) 센서를 이용하여 차량의 현재 위치를 계산하고, 현재 위치로부터 목적지까지의 경로 안내를 수행한다. 이러한 차량항법 시스템은 국내 등록실용신안 제20-0415668호 등 다양하게 게시되어 있다.
한편, 최근에는 무인으로 차량을 주행하는 무인 주행 시스템이 개발되고 있다.
무인 주행 시스템의 경우 차량의 차선 이탈을 방지하기 위해 요구되는 차량 위치 측정 정밀도는 수 센티미터 이내로 매우 높아야 하는데 현재 사용되는 GPS의 경우 위치 산출 오차가 수 미터 내외로 큰 단점이 있다.
또한, 위성항법 시스템을 구성하고 있는 위성에 대한 수명 및 유지관리의 한계가 있어 이에 대한 보완방식이 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 요구사항을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 위치 산출 정밀도를 높일 수 있도록 지상에 설치되어 위치 산출용 방송정보를 제공하는 지상원점 기준의 실시간 고정밀 공간정보 계측 지원시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 지상원점 기준의 실시간 고정밀 공간정보 계측 지원시스템은 지상의 상호 이격된 기준점 위치에 각각 설치된 기준점 제공 스테이지들과; 지상에 상호 이격되게 설치되되 상기 기준점 제공 스테이지들과의 광전송을 통해 자신의 현재 위치를 보정하고, 보정된 자신의 현재위치와 시간정보를 포함한 방송정보를 무선으로 송출하는 복수개의 지상 원점 정보 제공 스테이지들과; 상기 지상원점 정보 제공 스테이지들로부터 송출되는 위치 방송정보를 수신하여 자신의 위치를 산출하는 위치산출 단말기;를 구비한다.
상기 지상원점 정보 제공 스테이지는 광을 출사하는 광원과; 상기 광원에서 출사되어 상기 기준점 제공스테이지로부터 반사된 광을 검출하는 수광부와; 상기 광원의 구동을 제어하고, 상기 수광부로부터 출력되는 수광신호를 이용하여 현재위치를 보정하고, 보정된 현재위치정보와 현재시간정보를 포함한 방송정보를 무선통신부를 통해 송출되게 처리하는 방송제어부;를 구비한다.
또한, 상기 기준점 제공 스테이지는 대응되게 설정된 상기 지상원점 정보 제공 스테이지로 광을 반사시키는 반사경을 구비한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 위치 산출단말기는 철도의 선로에 설치되며, 주기적으로 산출된 위치정보를 등록된 관리서버로 송출한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 위치 산출 단말기는 측량 기기에 적용된다.
본 발명에 따른 지상원점 기준의 실시간 고정밀 공간정보 계측 지원시스템에 의하면, 위치 측정의 정밀도를 높일 수 있는 장점을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 지상원점 기준의 실시간 고정밀 공간정보 계측 지원시스템을 나타내 보인 도면이고,
도 2는 도 1의 지상원점 정보 제공 스테이지와 위치산출 단말기에 대한 제어계통을 나타내 보인 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지상원점 기준의 실시간 고정밀 공간정보 계측 지원시스템을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 지상원점 기준의 실시간 고정밀 공간정보 계측 지원시스템을 나타내 보인 도면이고, 도 2는 도 1의 지상원점 정보 제공 스테이지와 위치산출 단말기에 대한 제어계통을 나타내 보인 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 지상원점 기준의 실시간 고정밀 공간정보 계측 지원시스템(100)은 기준점 제공 스테이지(110), 지상원점 정보 제공 스테이지(150), 위치산출 단말기(180) 및 관리서버(190)를 구비한다.
기준점 제공 스테이지(110)들은 지상의 상호 이격된 기준점 위치에 각각 설치되어 있다.
기준점 제공 스테이지(110)는 지면에 설치되며 대응되게 설정된 지상원점 정보 제공 스테이지(150)로부터 송출되는 광을 다시 대응되는 지상원점 정보 제공 스테이지(150)로 반사시키는 반사경(112)을 갖는 구조로 형성되어 있다.
기준점 제공 스테이지(110)는 바람과 같은 외부 요인에 의한 위치변동이 발생되지 않게 지표면에 근접되게 설치되는 것이 바람직하다.
기준점 제공 스테이지(110)의 반사경(112)은 이용되는 지상원점 정보 제공 스테이지(150)의 개수 및 반사 방향에 따라 복수의 반사면을 갖는 구조가 적용되어 있다.
여기서, 반사경(112)의 각 반사면들은 대응되는 지상원점 정보 제공 스테이지(150)로 광을 반사시킬 수 있게 형성되면 된다.
도시된 예에서는 3개의 기준점 제공 스테이지(110)가 상호 다른 위치에 설치되어 있고, 기준점 제공 스테이지(110)의 적용 개수는 4개 이상 적용될 수 있음은 물론이다.
지상원점 정보 제공 스테이지(150)는 지상에 상호 이격되게 설치되어 있다.
지상원점 정보 제공 스테이지(150)는 대응되게 설정된 기준점 제공 스테이지(110)들과의 광전송을 통해 자신의 현재 위치를 보정하고, 보정된 자신의 현재위치와 시간정보를 포함한 방송정보를 무선으로 송출한다.
여기서, 보정된 현재위치가 지상원점정보에 해당한다.
지상원점 정보 제공 스테이지(150)에는 대응되게 설정된 기준점 제공 스테이 지(110)들에 대한 기준점의 좌표정보가 기록되어 있다.
지상원점 정보 제공 스테이지(150)는 설정된 기준점 제공 스테이지(110)들과의 광전송이 원할하게 이루어지고, 방송정보의 무선 송출시 수신 음영지역을 최소화 할 수 있도록 지표면으로부터 일정 높이로 높게 설치된 송출타워(151)와, 송출타워(151)의 상부에 탑재된 가동모듈(152)을 구비한다.
송출타워(151)는 철탑 형태로 형성된 구조물, 빌딩 등 지표면으로 높게 세워진 구조물은 모두 적용가능하다.
가동모듈(152)은 레이저 광원(153), 수광부(154), 무선 통신부(155) 및 방송제어부(156)를 구비한다.
레이저 광원(153)은 방송 제어부(156)에 제어되며 레이저 광을 미리 설정된 기준점 제공스테이지(110)의 반사경(112)을 향해 출사한다.
레이저 광원(153)은 일 예로서, 펨토초 펄스 레이저를 송출하는 것이 적용된다.
수광부(154)는 레이저 광원(153)에서 출사되어 대향되는 기준점 제공스테이지(110)의 반사경(112)으로부터 반사된 광을 검출하여 방송 제어부(156)에 제공한다.
또한, 레이저 광원(153)과 수광부(154)는 상호 다른 기준점 제공스테이지(110)에 대해 일대일로 매칭되게 복수개가 구비되어 있다.
무선 통신부(155)는 방송 제어부(156)에 제어되어 방송정보를 무선으로 송출한다.
방송 제어부(156)는 레이저 광원(153)의 구동을 제어하고, 수광부(154)로부터 출력되는 수광신호를 이용하여 현재위치를 보정하고, 보정된 현재위치정보와 현재시간정보를 포함한 방송정보를 무선통신부(155)를 통해 송출되게 처리한다.
방송 제어부(156)는 송출타워(151)를 기반으로 하여 무선통신부(155)가 유동 없이 정상적으로 위치할 때의 고유위치정보가 메모리(미도시)에 기록되어 있고, 송출타워(151)가 진동, 외풍 등 그 밖의 요인에 의해 미세한 유동이 발생할 때 무선 통신부(155)의 미세한 위치 변동을 보정하기 위해 위치 값을 알고 있는 기준점 제공스테이지(110)에 대해 광을 출사하고 수신하기까지의 수신시간으로부터 이격거리를 산출하여 실제 위치값을 보정한다.
여기서, 송출타워(151)의 고유위치 정보는 송출타워(151)의 지표면의 중심 위치(P)로부터 가동모듈(152)의 무선 통신부(155)까지의 수직상의 높이에 해당하는 위치를 말한다.
방송 제어부(156)는 위치 값을 알고 있는 기준점 제공스테이지(110)에 대해 광을 출사하고 수신하기까지의 수신시간으로부터 이격거리를 산출하는 과정을 복수개의 기준점 제공 스테이지(110)에 대해 수행하여 실제 현재 위치 값을 보정한다.
방송 제어부(156)는 산출된 현재 위치값과 내부에 마련된 시계(미도시) 또는 GPS수신기(미도시)를 통해 수신된 현재시간 정보를 위치 정보와 함께 설정된 주기마다 방송한다.
위치 산출 단말기(180)는 복수 개의 지상원점 정보 제공 스테이지(150)들로부터 송출되는 위치 방송정보를 수신하여 자신의 위치를 산출한다.
위치 산출 단말기(180)는 복수 개의 지상원점 정보 제공 스테이지(150)로부터 수신된 위치 방송정보를 이용하여 지상원점 정보 제공 스테이지(150) 각각에 대해 산출된 이격거리를 반지름으로 하는 각각의 구가 교차하는 지점을 찾아 자신의 위치를 산출하도록 구축되면 된다.
위치 산출 단말기(180)는 단말 통신부(181), 위치 산출부(183) 및 출력부(185)를 구비한다.
단말통신부(181)는 지상원점 정보 제공 스테이지(150)로부터 송출되는 위치 방송정보를 수신하여 위치 산출부(183)에 제공한다.
위치 산출부(183)는 복수개의 지상원점 정보 제공 스테이지(150)로부터 단말 통신부(181)를 통해 수신된 위치 방송정보들을 이용하여 앞서 설명된 방식으로 위치를 산출하고, 산출된 위치값을 출력부(185)를 통해 출력한다.
여기서, 출력부(185)는 위치 산출단말기(180)의 적용 기능에 따라 다양한 방식이 적용될 수 있다.
일 예로서, 위치 산출단말기(180)는 철도의 선로에 설치되며, 주기적으로 산출된 위치정보를 등록된 관리서버(190)로 송출하도록 구축될 수 있고, 이 경우 출력부(185)는 통신망(195)을 통해 관리서버(190)로 산출된 위치정보를 전송하는 통신모듈이 적용된다.
또한, 위치 산출 단말기(180)는 삼각 측량을 수행할 수 있도록 구축된 측량 기기에 적용될 수 있다.
또한, 위치 산출 단말기(180)는 선박, 해양 플랜트를 포함하는 대형구조물 또는 구조물의 특이점에 대한 공간좌표를 측정할 수 있도록 구축될 수 있음은 물론이다.
한편, 위치 산출 단말기(180)는 무인주행차량 등과 같이 현재 위치를 실시간으로 측정하는 기기들에 탑재되어 사용될 수 있음은 물론이다.
이상에서 설명된 지상원점 기준의 실시간 고정밀 공간정보 계측 지원시스템에 의하면, 위치 산출 단말기(180)의 위치 측정 정밀도를 높일 수 있는 장점을 제공한다.
110: 기준점 제공 스테이지 150: 지상원점 정보 제공 스테이지
180: 위치산출 단말기 190: 관리서버

Claims (5)

  1. 지상의 상호 이격된 기준점 위치에 각각 설치된 기준점 제공 스테이지들과;
    지상에 상호 이격되게 설치되되 상기 기준점 제공 스테이지와의 광전송을 통해 자신의 현재 위치를 보정하고, 보정된 자신의 현재위치와 시간정보를 포함한 방송정보를 무선으로 송출하는 복수개의 지상원점 정보 제공 스테이지들과;
    상기 지상원점 정보 제공 스테이지들로부터 송출되는 위치 방송정보를 수신하여 자신의 위치를 산출하는 위치산출 단말기;를 구비하고,
    상기 지상원점 정보 제공 스테이지는
    레이저 광을 출사하는 레이저 광원과;
    상기 레이저 광원에서 출사되어 상기 기준점 제공스테이지로부터 반사된 광을 검출하는 수광부와;
    상기 레이저 광원의 구동을 제어하고, 상기 수광부로부터 출력되는 수광신호를 이용하여 현재위치를 보정하고, 보정된 현재위치정보와 현재시간정보를 포함한 방송정보를 무선통신부를 통해 송출되게 처리하는 방송제어부;를 구비하고,
    상기 기준점 제공 스테이지는 대응되게 설정된 상기 지상원점 정보 제공 스테이지로 광을 반사시키는 반사경을 구비하는 것을 특징으로 하는 지상원점 기준의 실시간 고정밀 공간정보 계측 지원시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 위치 산출단말기는 철도의 선로에 설치되며, 주기적으로 산출된 위치정보를 등록된 관리서버로 송출하는 것을 특징으로 하는 지상원점 기준의 실시간 고정밀 공간정보 계측 지원시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 위치 산출 단말기는 측량 기기인 것을 특징으로 하는 지상원점 기준의 실시간 고정밀 공간정보 계측 지원시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 위치 산출 단말기는 선박, 해양 플랜트를 포함하는 대형구조물 또는 구조물의 특이점에 대한 공간좌표를 측정할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 지상원점 기준의 실시간 고정밀 공간정보 계측 지원시스템.
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