KR101926671B1 - 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터 - Google Patents

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김훈민
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Abstract

본 발명에서는 기존의 골프거리측정기가 사용자의 허리 및 손목에 착용하면서 사용되기 때문에 현재 위치가 골프공인지, 골퍼인지 포인트 설정이 어려운 문제점과, 현장 실제 퍼팅순간이 아닌, 미리 설정된 DB 데이터를 기반으로 거리 연산이 되고, 골프에서 중요한 요소가 될 수 있는 경사도의 변화를 고려하지 않은 채, 연산되기 때문에 정확도가 떨어지는 문제점을 개선하고자, 골프퍼터본체(100), 골프퍼터용 GPS 수신기(200), 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부(300), 미니터치 입력 스크린부(400), 카메라부(500), 무선통신모듈(600), 스마트 제어부(700), 스피커부(800), 충전배터리부(900)가 구성됨으로서, GPS 수신기로부터 전달받은 위치정보를 기반으로 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)를 연산시켜 미니터치스크린부에 표출시키도록 제어한 후, 연산된 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%) 데이터를 근거리 또는 원격지의 스마트 디바이스 또는 골프관리서버쪽으로 전송시키도록 제어할 수 있어, 골프퍼터 자체내에서 골프장에서 활용한 가능한 위치기반서비스를 구현시킬 수 있고, 별도의 위치기반서비스시스템 구축이 필요없어, 저렴한 가격으로, 골프장 지도맵상에서 간단한 인증절차를 통해 골프장내의 골퍼의 위치를 실시간으로 원격모니터링하면서 관리할 수 있으며, 골프퍼팅시, 골프퍼터에 표출되는 정보를 기반으로 바로 퍼팅하면 되기 때문에, 기존에 비해 골프퍼팅시간을 80% 단축시킬 수 있고, 1차에서 연산된 골프퍼터용 GPS 수신기의 사용자 골프공과 홀컵간의 거리(ℓ)위치정보에다가 2차에서 연산된 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부의 사용자 골프공과 홀컵간의 거리(ℓ)측정정보를 비교 분석하여, 신뢰도(%) 가중치를 부가한 후, 정밀한 사용자 골프공과 홀컵간의 거리정보를 연산시킬 수 있어, 기존에 비해 2배~4배의 정밀도를 갖는 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%) 데이터를 골프퍼터 자체의 터치스크린부상에 표출시킬 수 있고, 이로 인해, 골퍼의 퍼팅 성공율을 80% 향상시킬 수 있는 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터를 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터{SMART GOLF CLUB WITH GPS MODULE AND LIDAR MODULE}
본 발명에서는 GPS 수신기로부터 전달받은 위치정보(x.y.z)와 LiDAR를 이용하여 취득된 점군(Point-Cloud)DATA로 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)를 연산시켜 미니터치스크린부에 표출시키도록 제어한 후, 연산된 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%) 데이터를 골프 퍼터 상단에 내장된 스크린부와 스피커부를 통하여 음성으로 골프그린 정보를 전달하여 플레이를 할 수 있고 근거리 또는 원격지의 스마트 디바이스 또는 골프관리서버와 무선통신망으로 연결되어 사용자(=플레이어)가 직접 골프퍼터 장치로부터 정보를 전달 받아 플레이를 할 수 있는 골프장 그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터에 관한 것이다.
골프장 사용객의 추세에 힘입어 LBS(Location Based Services)분야를 접목한 골프거리 측정기가 많이 각광받고 있다.
해외에서는 광학(니콘 . 소니 . 보쉬)기계사가 거리 측정기를 개발하여 골프 플레이 거리측정기로 사용되고 있으며, 국내 제품도 등장하여 많이 이용하고 있으며, 단말기 . 망원경 .손목시계 형태 등으로 개발되어 매우 활발하게 사용되고 있다.
최근에는 스마트폰에서 활용할 수 있도록 앱(App)형태로 개발되어 사용되고 있다.
하지만, 기존의 골프 거리 측정기는 사용자의 허리 및 손목에 착용하면서 사용하고 있고, 또 레이저측정기로 페어웨이에서 그린의 깃발를 직접 조준하여 거리와 경사 정보를 사용하고 있으나 그린표면을 세밀하게 분석하여 사용하는 경우는 없었다.
또한, 골프에서 중요한 마지막 퍼터를 할 경우에 퍼터와 홀 간의 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)를 실시간으로 표출시키는 장치가 없어 골프 입문 초보에게는 매우 어렵게 플레이를 할 수 밖에 없어 중도 포기자도 있으며 거의 모든 골퍼가 그린의 경사도를 파악하는데 상당한 부담이 있었다.
그리고, 기존의 골프거리측정기가 사용자의 허리 및 손목에 착용하면서 사용되기 때문에 현재 위치가 골프공인지, 골퍼인지 포인트 설정이 어려운 문제점과, 현장 실제 퍼팅순간이 아닌, 미리 설정된 DB 데이터를 기반으로 거리 연산이 되고, 골프에서 중요한 요소가 될 수 있는 경사도의 변화를 고려하지 않은 채, 연산되기 때문에 정확도가 떨어지는 문제점이 있었다.
국내등록특허공보 제10-1713903호
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 골프퍼터에 상단에 내장된 GPS수신기로부터 전달받은 위치정보(x.y.z)와 LiDAR를 이용하여 점군(Point-Cloud) DATA로 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)를 연산시켜 미니터치스크린부에 표출시키도록 제어한 후, 골프퍼터에 상단에 내장된 스피커를 통해 표출되는 정보를 기반으로 바로 퍼팅할 수 있도록 써포트 역할을 수행할 수 있으며, 거리(ℓ), 표고 (=높이 : h), 경사도(%)를 계산하기 위해서 골프퍼터를 골프볼과 동일의 수직 직립 구조로 형성시키고 1회 2회 그 이상 홀컵까지 반복 측정하여 볼의 지점 위치에서 홀까지의 정보를 제공할 수 있는 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터를 제공 하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터는
헤드, 샤프트, 그립으로 이루어져, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 골프퍼터본체(100)와,
골프퍼터본체의 그립 상단에 위치되어, 세개 이상의 위성에서 전송되는 정보를 사용하여 현재위치를 수신받는 골프퍼터용 GPS 수신기(200)와,
골프퍼터용 GPS 수신기 하단에 위치되어, 골프퍼터용 GPS 수신기로부터 수신된 GPS정보와 1:1 매칭되는 그린 표면의 복수개 위치를 스캐닝(Scanning) 하여 취득된 점군(Point-Cloud)DATA로 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)를 측정하는 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부(300)와,
골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부 하단에 위치되어, 거리(ℓ), 표고(=높이:h), 경사도(%)를 측정하고자 하는 객체와 카메라부에서 촬영한 사진영상을 터치스크린화면상에 그대로 영상으로 표출시키고, 그린스피드, 바람의 세기를 입력하는 미니터치 입력 스크린부(400)와,
미니터치 입력 스크린부 반대방향인 전면방향에서 골프그린 표면을 촬영하여 영상을 표출시키면서, 스마트제어부의 제어신호에 따라 측정하고자 하는 객체에 사진영상을 표출시키는 카메라부(500)와,
카메라부 하단에 위치되어, 근거리 또는 원격지의 스마트 디바이스 또는 골프관리서버와 무선통신망으로 연결되어, 그린 표면의 거리(ℓ), 표고(=높이:h), 경사도(%)에 관한 연산결과정보데이터를 송신시키고, 근거리에 무선으로 정보를 받을 수 있는 블루투스기술과 골프관리서버로부터 골프장 지도맵 데이터를 수신받아 스마트제어부로 전달시키는 무선통신모듈(600)과,
무선통신모듈 일측에 위치되어, 골프퍼터용 GPS 수신기, LiDAR(Light Detection and Ranging)부, 미니 터치입력스크린부, 카메라부, 무선통신모듈, 스피커부, 충전배터리부와 연결되어, 각 기기를 전반적인 동작을 제어하면서, 사용자가 터치한 입력 값에 따라 영상을 줌인,아웃시키면서 측정하고자 하는 객체의 위치포인트를 미니 터치입력스크린부에 설정시킨 후, GPS수신기로부터 전달받은 위치정보와 LiDAR부로부터 측정정보(거리, 표고, 경사도)를 연산시키고, 연산된 정보데이터를 미니터치 입력 스크린부, 근거리 및 원격지의 스마트 디바이스, 골프 관리서버로 전송시키도록 제어하는 스마트 제어부(700)와.
미니터치 입력 스크린부 일측에 위치되고, 스마트 제어부를 통해 연산 제어된 위치정보와, 측정정보(거리, 표고, 경사도)를 사용자(=플레이어)에게 음성으로 전달하는 스피커부(800)와,
스마트 제어부 하단에 위치되고, 배터리 충전되어 각 기기에 전원을 공급시키는 충전배터리부(900)로 구성됨으로서 달성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는
첫째, 스마트제어부의 제어하에, 골프 클럽하우스 또는 출발 지점 부근에 안내 되어 있는 당일 골프그린의 스피드(예2.5m. 측정기계:Stimp Meter)를 알아 미리 입력을 하여 제어부와 연산을 준비시키고 골프퍼터용 GPS 수신기로부터 전달받은 거리(ℓ), 표고(=높이:h), 경사도(%)의 위치정보에다가 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부로 전달받은 그린표면의 취득된 점군(Point-Cloud)DATA로 측정정보를 연산시킨 후, 연산된 연산결과정보데이터를 미니터치스크린부에 표출시키도록 제어하고, 연산된 연산결과정보데이터를 거리(ℓ), 표고(=높이: h), 경사도(%) 데이터를 스피커부를 통해 음성으로 골프그린 내에서 볼과 홀과의 실시간 음성퍼터 서비스를 구현시킬 수 있다.
둘째, 별도의 위치기반 서비스시스템 구축이 필요 없어, 골프장 그린 위에서 간단한 터치를 통해 골프그린내의 홀과 볼의 위치정보를 실시간으로 모니터링하면서 관리할 수 있다.
셋째, 골프 퍼팅시, 골프퍼터 본채에 표출되는 정보를 기반으로 바로 퍼팅하면 되기 때문에, 기존에 비해 골프퍼팅 시간을 80% 단축시킬 수 있다.
넷째, 스마트 골프퍼터에서 거리와 경사도를 연산시키고 촬영영상을 골프퍼터 본체에 내장된 무선통신 모듈을 통해 골프 관리서버로 전송시키어 골프장지도맵과 위치정보를 표출시키어, 골프그린 표면의 위치정보 오류가 없도록 확인 점검하고 정보를 전달하여 사용자(=플레이어)가 퍼터를 올바른 퍼터를 할 수 있도록 지원하여 플레이가 종료 후에도 다시 플레이때의 데이터를 확인할 수 있어 문제점을 보완,점검하고 개선하는데 도움이 될 수 있다..
다섯째, 거리와 경사도를 연산 후 골프퍼터 본체에 내장된 스피커부에서 음성으로 알려주어 사용자(=플레이어)가 안정된 플레이를 할 수 있고 , 특히 골프 입문 초보자에게는 매우 어렵게 플레이를 할 수 밖에 없으며 이를 안내 지원을 하여 골프 플레이가 즐거운 라운딩을 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터(1)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명에 따른 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터(1)의 구성요소를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터(1)의 구성요소를 도시한 분해사시도,
도 4는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터(1)의 구성 중 골프퍼터본체, 골프퍼터용 GPS 수신기, 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부, 미니터치 입력 스크린부, 카메라부, 무선통신모듈, 스마트 제어부, 스피커부, 충전배터리부의 구성요소를 확대한 확대분해사시도,
도 5는 본 발명에 따른 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부의 구성요소를 도시한 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 스마트 제어부의 구성요소를 도시한 회로도,
도 7은 본 발명에 따른 스마트 제어부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 8은 본 발명에 따른 사용자 위치표시제어부를 통해 골프퍼터용 GPS 수신기로부터 수신받은 현재위치좌표를 기준으로 사용자의 위치를 지도상의 좌표로 변환시킬 때, 끼인각 θ로 연산 제어하는 것을 도시한 일실시예도,
도 9는 본 발명에 따른 표고점 좌표설정 제어부를 통해 3차원 X,Y,Z 좌표가 설정된 복수개의 표고점 중 사용자 골프공과 홀컵간의 임의의 표고점 A'와, 임의의 표고점 A'에 대하여 상향인 다른 표고점 B'와, 임의의 표고점 A'와 수평이면서 다른 표고점 B'와 수직의 교차형 표고점 C'를 연결한 삼각형구조를 생성시킨 것을 도시한 일실시예도,
도 10은 본 발명에 따른 경사도연산제어부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 11은 본 발명에 따른 기포관부의 구성요소를 도시한 사시도,
도 12는 본 발명에 따른 카메라부가 스마트제어부의 제어신호에 따라 구동되어, 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)를 측정하고자 하는 객체를 터치입력스크린화면상에 그대로 영상 표출시키고 입력시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 13은 본 발명에 따른 거리연산제어부를 통해, 골프퍼터용 GPS 수신기로 부터 전달받은 사용자 골프공과 홀컵간의 거리(ℓ)위치정보에다가 골프퍼터용 LiDAR부로 취득된 점군(Point-Cloud)DATA로 사용자 골프공과 홀컵간의 거리(ℓ) 측정정보를 기반으로, 사용자 골프공과 홀컵간의 거리정보를 연산제어시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 14는 본 발명에 따른 경사도연산제어부를 통해, 레이저스캐너부에서 취득된 점군(Point-Cloud)DATA를 기반으로, 사용자 골프공과 홀컵간의 복수개의 표고점을 생성시키고, 생성시킨 복수개의 표고점에 골프퍼터용 GPS 수신기를 통해 3차원 X,Y,Z 좌표를 연산시킨 후, 사용자 골프공과 홀컵간의 임의의 표고점 A와, 임의의 표고점 A에 대하여 상향인 다른 표고점 B와, 임의의 표고점 A와 수평이면서 다른 표고점 B와 수직의 교차형 표고점 C를 연결한 삼각형구조를 통해 경사각과 표고점을 연산제어시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 15는 본 발명에 따른 스마트 제어부에서 연산된 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%) 데이터를 골프퍼터 스크린과 근거리 또는 원격지의 스마트 디바이스 또는 골프관리서버쪽으로 전송시키는 것을 도시한 일실시예도.
먼저, 본 발명에서 설명되는 골프퍼터는 기존의 헤드, 샤프트, 그립으로 이루어진 골프퍼터 그립 홀 상에 탈부착식 구조로 형성되어, 사용자의 위치를 표시하기 위해 골프장 그린에 스마트 골프퍼터를 통해 퍼팅해야할 골프공과 홀컵까지의 거리, 높이, 경사도에 관한 연산결과정보 데이터를 관리하면서, 미니 터치입력스크린부 화면에 표출시키고 위치정보를 스피커를 통해 음성으로 전달하고 골프관리서버로 전송되도록 구성된다.
또한, 본 발명에서 설명되는 골프관리서버는 사용자의 위치를 표시하기 위해 골프장별로 별도의 골프장지도맵을 표출시킨 상태에서, 골프장에 위치한 스마트 골프퍼터를 가진 골퍼의 위치데이터와 함께, 스마트 골프퍼터를 통해 퍼팅해야할 골프공과 홀컵까지의 거리, 높이, 경사도에 관한 연산데이터를 관리한다.
이는 3차원 맵 정보로 골프장지도맵이 포함되어 구성된다.
또한, 본 발명에서 설명되는 골프장그린 위치 기반형에서 골프장 그린은 홀컵과 골프공을 기준으로 한 골프장의 그린을 말하고, 골프장 그린 위치는 골프퍼터본체를 홀컵 및 골프공과 동일의 수직 직립구조로 형성시킨 상태에서, 골프퍼터용 GPS 수신기가 수신한 현재위치를 말한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터(1)의 구성요소를 도시한 블럭도에 관한 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터(1)의 구성요소를 도시한 사시도에 관한 것으로, 이는 골프퍼터본체(100), 골프퍼터용 GPS 수신기(200), 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부(300), 미니터치 입력 스크린부(400), 카메라부(500), 무선통신모듈(600), 스마트 제어부(700), 스피커부(800), 충전배터리부(900)로 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 골프퍼터본체(100)에 관해 설명한다.
상기 골프퍼터본체(100)는 헤드, 샤프트, 그립으로 이루어져, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 역할을 한다.
이는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 그립 상단에 골프퍼터용 GPS 수신기가 형성되고, 골프퍼터용 GPS 수신기 하단에 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부가 형성되며, 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부 하단 일측에 미니 터치스크린부와 동일선상의 반대방향에 카메라부가 형성되고, 카메라부 하단에 무선통신모듈이 형성되며, 무선통신모듈 하단에 스마트 제어부가 형성되고, 미니 터치스크린부 일측에 스피커부가 형성되며, 스마트 제어부 하단에 충전배터리부가 형성되어 구성된다.
그리고, 도 에 도시한 바와 같이, 미니 터치스크린부 하단 일측에 SD카드삽입부(110)가 형성되어, SD카드(900b)가 삽입된다.
여기서, SD카드(900b)는 스마트 골프퍼터를 구동시키고 관리하는 운영프로그램, 업데이트프로그램을 저장한 채, 스마트제어부로 전달시키고, 스마트제어부로부터 제어신호를 입력받아, 영상데이터, 그린 표면의 거리(ℓ), 표고(=높이:h), 경사도(%)에 관한 연산결과정보데이터를 백업 저장시키는 역할을 한다.
또한, 골프공과 접촉되는 골프퍼터 헤드의 상단면 일측에 기포관부가 매립식으로 구성된다.
상기 미니터치입력스크린부 상에 키입력 버튼이 포함되어 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 골프퍼터용 GPS 수신기(200)에 관해 설명한다.
상기 골프퍼터용 GPS 수신기(200)는 골프퍼터본체의 그립 상단에 위치되어, 세개 이상의 위성에서 전송되는 정보를 사용하여 현재위치를 수신받는 역할을 한다.
이는 시리얼 통신을 사용하여 GPS수신정보를 스마트 제어부에 전송한다.
GPS 위성에서 송신하는 신호를 수신하여 위치를 결정하게 된다.
상기 골프퍼터용 GPS수신기에서 결정된 위치정보(x,y,z)를 스마트제어부에서 수신하기 위해서는 시리얼통신을 사용한다.
따라서 프로그램 초기화 과정에서 시리얼포트번호와 신호변조속도(Modulation Rate,Baud Rate)를 설정하는 시리얼포트 연결 작업을 한다.
NMEA0183(NationalMarineElectronicsAssociation)표준은 시리얼통신프로토콜을 사용하며, 4800 Baud Rate이하에서 제공되기 때문에 본 발명에 따른 시스템제어부에서는 4800 Baud Rate로 GPS 데이터를 입력받는다.
GPS를 활용한 위치기반서비스일 경우, 2~20cm 정도의 오차를 가지며 다른 위치측위기술에 비하여 비교적 높은 정확도를 가진다.
그리고, 야외일 경우에 별도의 비용 없이도 서비스를 제공받을 수가 있다.
또한, 신호를 방해하는 장애물이 적은 장점이 있다.
본 발명에 따른 골프퍼터용 GPS수신기는 매초마다 위치정보를 NMEA프로토콜로 정보를 변환하여 프로그램에 전송한다.
각 데이터은 '$'로 시작되고 개행문자로 끝난다.
ID에 따라서 데이터의 종류가 결정된다.
데이터ID 설명
GPGGA Global positioning system fixed data
GPGLL Geographic position-latitude, longitude
GPGSA GNSS(Global navigation satellite system)
DOP(Dilution of Precision) and active satellites
GPGSV GNSS satellites in view
GPRMC Recommended minimum specific GNSS data
GPVTG Course over ground and ground speed
상기 표 1에 기재된 바와 같이, 각 데이터의 ID에서 "GP"는 골프퍼터용 GPS수신기에서 사용되는 데이터라는 의미이며, 각각의 ID는 서로 다른 목적의 정보를 포함한다.
GGA는 시간,위치정보와 시스템 품질에 대한 정보를 담고 있는 데이터이고, GLL은 위도와 경도의 지리위치 정보를 담은 데이터이다.
그리고 GSA는 위치를 결정하는데 사용된 위성수와 정확도를 GSV는 위치를 결정하는데 사용된 위성에 대한 정보를 담고 있다.
RMC는 위치와 시간,속도에 대한 정보를 제공하며, VTG는 진행방향과 속도에 대한 정보를 준다.
제안한 시스템은 위치에 대한 정보가 필요하기 때문에 GPGGA, GPGLL, GPRMC 데이터을 분석하여 위경도 정보를 얻는다.
필드 설명
SentenceID
Latitude ddmm.mmmm
N/S Indicator N :North,S.South
Longitude ddmm.mmmm
E/W Indicator E :East,W :West
UTC Time hhmmss.sss
Status A :Valid,V :Invalid
Checksum
Terminator
상기 표 2는 GPGLL데이터의 구조이며 두 번째에서 네 번째 필드를 사용하여 위치정보를 얻을 수 있다.
이때 일곱 번째 Status필드의 값이 'A'일 경우에 정보를 신뢰할 수 있다.
GPGGA 데이터구조로 각 필드는 ','를 구분자로 사용한다.
문장의 첫 필드는 데이터ID이며 다음은 UTC(UniversalTimeCoordinated) Time 정보로 그리니치 표준시와 동일하다.
세 번째 다섯 번째 필드는 위도와 경도 정보를 담고 있으며, 네 번째 여섯 번째 필드는 북반구와 남반구 그리고 동경과 서경을 구분하는 지시자이다.
이 세 번째에서 여섯 번째 필드 값을 추출하여, 골프장에 위치한 골퍼의 위치를 표시하고, 골퍼앞에 놓인 골프공과, 골프공과 떨어진 홀컵간의 거리를 계산하는데 사용한다.
GPGGA의 일곱 번째 필드는 정보의 신뢰도 정도를 표시해 주는 지표로, 값이 0이면 위성신호가 잡히지 않았거나 계산에 필요한 3개 이상의 위성신호가 잡히지 않아 정보를 신뢰할 수 없다는 의미이다.
따라서 이 필드의 값이 1이상일 경우에 위치좌표를 사용한 작업을 수행할 수 있도록 프로그램설정된다.
그리고, 시간이 지속될수록 골프퍼터용 GPS수신기는 정보의 오차를 보정하기 때문에 좀 더 정확한 값을 얻을 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부(300)에 관해 설명한다.
상기 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부(300)는 골프퍼터용 GPS 수신기 하단에 위치되어, 레이저를 사용자 골프공에서 홀컵까지 다채널로 발사하여 반사되는 레이저를 스캐너시킨 후, 스캐너시킨 점군(Point-Cloud)대이터를 스마트제어부로 전달시키는 역할을 한다.
여기서, 채널 16채널, 32채널, 63채널 중 어느 하나가 선택되어 이루어진다.
본 발명에 따른 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부는 STatic Unitary Detector (STUD, 스터드) 방식을 채택하여 반지름(r) 1.5mm~4mm, 높이 2mm~6mm로 크기로 소형화를 이룬 모델로 이루어지고, 검출 성능은 최대전방 40도, 200미터 범위에 대하여 가로 320 세로 240 픽셀의 해상도 자료 획득이 가능한 특성을 가진다.
상기 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부(300)는 도 5에 도시한 바와 같이, 원통형본체(310), 레이저발신부(320), 레이저스캐너부(330)로 구성된다.
상기 원통형본체(310)는 원통형상으로 이루어져, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 역할을 한다.
이는 일예로, 반지름(r) 1.5mm~4mm, 높이 2mm~6mm로 슬림한 크기로 형성된다.
그리고, 무게는 300g~500g, 측정속도는 최대 초당 300,000개를 측정하고, 정확도는 2cm이며, 측정각은 수평 360°, 수직 +40.0°~-40.0°인 특성을 가진다.
상기 레이저발신부(320)는 원통형본체의 내부 공간 정면 일측에 위치되어, 감지거리 5m~100m, 빔폭 15°~120°를 가지면서 사용자 골프공과 홀컵사이의 지표면 전방향으로 레이저 펄스를 쏴주는 역할을 한다.
이는 빛의 한 종류인 레이저의 특징을 이용하여 떨어져 있는 지표면을 포함한 홀컵(물체, 목표물)의 위치정보를 갖는 점군(Point-Cloud)DATA를 취득 함으로써 3차원 형상과 위치정보를 측정하는 것으로, 레이저 신호의 변조 방법에 따라 Time-Of-Flight(TOF) 방식과 phase-shift(PS) 방식으로 구성된다.
상기 TOF 방식은 레이저가 펄스 신호를 방출하여 측정 범위 내에 있는 물체들로부터의 반사 펄스 신호들 이 수신기에 도착하는 시간을 측정함으로써 거리를 측정하는 역할을 한다
상기 phase-shift(PS) 방식은 특정 주파수를 가지고 연속적으로 변조되는 레이저 빔을 방출하고 측정 범위 내에 있는 물체로부터 반사되어 되돌아 오는 신호의 위상 변화량을 측정하여 시간 및 거리를 계산하는 역할을 한다.
상기 레이저발신부(320)는 레이저 광원이 포함되어 구성되고, 레이저 광원은 250nm부터 11μm까지의 파장 영역에서 특정 파장을 가지거나 파장 가변이 가능한 레이저 광원들로 이루어지고, 소형, 저전력이 가능한 반도체 레이저 다이오드가 구성된다.
상기 레이저스캐너부(330)는 레이저발신부의 하단 일측에 위치되어, 지정된 홀컵과 골프공사이의 면을 지정한 후, 레이저발신부를 통해 방출된 레이저 펄스신호 중 지표면에 반사되어 되돌아오는 레이저 펄스신호를 수신받아 다채널로 동기화시켜 점군(Point.Claud)DATA를 획득시키는 역할을 한다.
이는 수신받는 수신부가 트윈구조로 이루어진다.
그리고, 획득시킨 점군(Point-Cloud)DATA는 스마트제어부로 전달된다.
상기 레이저스캐너부는 1m 이하의 거리 분해능을 위해서, 수ns 이내의 짧은 초정밀 데이터 수집 및 처리부가 포함되어 구성된다.
상기 레이저스캐너부에서 지정된 홀컵과 골프공사이의 면을 지정하는 이유는 레이저스캐너부를 기준으로 홀컵까지의 스캔시, 홀컵과 골프공 사이의 일측부위가 사각존이 생길 수 있기 때문에, 홀컵과 골프공사이의 면을 지정하여 사각존을 최소화시키기 위함이다.
다음으로, 본 발명에 따른 미니 터치입력스크린부(400)에 관해 설명한다.
상기 미니 터치입력스크린부(400)는 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부 하단에 위치되어, 카메라부에서 촬영한 영상을 표출시키면서, 스마트제어부의 제어신호에 따라 측정하고자 하는 객체의 위치포인트를 표출시킨 후, 스마트 제어부의 제어신호에 따라 연산된 측정하고자 하는 객체의 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)에 관한 연산결과정보데이터를 텍스트로 표출시키는 역할을 한다.
이는 도 4에 도시한 바와 같이, 골프퍼터본체의 그립구조가 봉.직각.형상으로 형성되기 때문에, 플렉시블 디스플레이로 구성되고, 2.5cm*1.5cm(가로*세로) 크기로, 봉, 직각, 형상을 따라 직선, 또는 휘어진 커브구조로 형성된다.
상기 미니 터치입력스크린부(400)는 화면상에 전원 온오프, 기기선택, 측정하고자 하는 객체의 위치포인트를 설정시키는 버튼으로 이루어진 키 입력 조작부가 포함되어 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 카메라부(500)에 관해 설명한다.
상기 카메라부(500)는 미니 터치스크린부를 기준으로 반대방향인 전면방향에 위치되어, 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)를 측정하고자 하는 객체를 터치스크린화면상에 그대로 영상 표출시키는 역할을 한다.
이는 광각카메라 이미지센서(CCD. CMOS. 전하결합소자. 촬상소자. 필름같이 빛에 반응하는 반도체 센서) 크기가 6.16mm × 4.62mm 이고, 렌즈의 초점길이도 4.3mm ~ 6mm 특성을 가지고, 화각 60도~85도, 조리개 F2.4. 900만~1500만 화소로 구성된다.
그리고, 손떨림 방지모듈이 포함되어 구성된다.
또한, 상기 카메라부는 사용목적 및 용도에 따라 광각카메라 이외에도 180도 ~360도 스테레오 카메라로 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 무선통신모듈(600)에 관해 설명한다.
상기 무선통신모듈(600)은 카메라부 하단에 위치되어, 근거리 또는 원격지의 스마트 디바이스 또는 골프관리서버와 무선통신망으로 연결되어, 그린 표면의 거리(ℓ), 표고(=높이:h), 경사도(%)에 관한 연산결과정보데이터를 송신시키고, 근거리에 무선으로 정보를 받을 수 있는 블루투스기술과 골프관리서버로부터 골프장 지도맵 데이터를 수신받아 스마트제어부로 전달시키는 역할을 한다.
이는 WiFi통신모듈이 구성된다.
상기 WiFi통신모듈은 무선기술을 접목한 것으로, 고성능 무선통신을 가능하게 하는 무선랜 기술로 구성된다.
상기 무선랜은 네트워크 구축시 유선을 사용하지 않고 전파나 빛을 이용하여 네트워크를 구축하는 방식으로서, 2.4GHz의 주파수 대역을 사용한다.
또한, 근거리통신망으로 지그비통신모듈 또는 블루투스통신모듈이 포함되어 구성된다.
상기 블루투스통신모듈을 통해 근거리에 위치한 블루투스 스피커 또는 블루투스 이어폰쪽으로 스마트 제어부를 통해 연산 제어된 위치정보와, 측정정보(거리, 표고, 경사도)를 사용자(=플레이어)에게 음성으로 전송시키도록 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 스마트 제어부(700)에 관해 설명한다.
상기 스마트 제어부(700)는 무선통신모듈 일측에 위치되어, 골프퍼터용 GPS 수신기, 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부, 키 입력 조작부, 미니 터치스크린부, 무선통신모듈과 연결되어, 각 기기를 전반적인 동작을 제어하면서, 사용자가 터치한 입력값에 따라 영상을 줌인, 줌아웃시키면서 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)를 측정하고자 하는 객체의 위치포인트를 미티 터치스크린부에 설정시킨 후, 골프퍼터용 GPS 수신기로 부터 전달받은 위치정보에다가 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부로 전달 받은 점군(Point-Cloud)DATA로 표면의 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)에 관한 측정정보를 연산시킨 후, 연산된 연산결과정보데이터를 근거리 또는 원격지의 스마트 디바이스 또는 골프 관리서버쪽으로 전송시키도록 제어하는 역할을 한다.
이는 마이크로컴퓨터로 구성된다.
즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 입력단자 일측에 키입력버튼이 연결되어, 키입력버튼으로 입력된 각 기기의 선택신호 및 구동신호를 입력받고, 또 다른 입력단자 일측에 골프퍼터용 GPS 수신기가 연결되어, 골프퍼터용 GPS수신기를 통해 세개 이상의 위성에서 전송되는 정보를 사용하여 현재위치를 입력받으며, 또 다른 입력단자 일측에 무선통신모듈이 연결되어, 무선통신모듈을 통해 골프관리서버로부터 골프장 지도맵데이터를 입력받고, 또 다른 입력단자 일측에 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부가 연결되어, 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부가 연결되어, 스캐너시킨 점군(Point-Cloud)DATA를 입력받으며, 출력단자 일측에 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부가 연결되어, 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부를 구동시켜, 레이저를 사용자 골프공에서 홀컵까지 다채널로 발사하여 반사되는 레이저를 스캐너시키도록 출력신호를 보내고, 또 다른 출력단자 일측에 미니 터치스크린부가 연결되어, 미니 터치스크린부를 구동시켜, 측정하고자 하는 객체의 위치포인트를 표출시킨 후, 스마트 제어부의 제어신호에 따라 연산된 측정하고자 하는 객체의 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)에 관한 연산결과정보데이터를 텍스트로 표출시키도록 출력신호를 보내며, 또 다른 출력단자 일측에 카메라부가 연결되어, 카메라부를 구동시켜, 취득하고자 하는 그린표면을 촬영하여 영상객체를 터치스크린화면상에 그대로 영상표출 시키도록 출력신호를 보내고, 또 다른 출력단자 일측에 충전배터리부가 연결되어, 충전배터리부를 구동시켜, 각 기기에 전원을 공급시키도록 출력신호를 보내고, 또 다른 출력단자 일측에 스피커부가 연결되어, 연산 제어된 위치정보와, 측정정보(거리, 표고, 경사도)를 사용자(=플레이어)에게 음성으로 출력시키도록 출력신호를 보내며, 또 다른 출력단자 일측에 무선통신모듈이 연결되어, 무선통신모듈을 통해 근거리 또는 원격지의 스마트 디바이스 또는 골프관리서버와 무선통신망으로 연결되어, 그린 표면의 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)에 관한 연산결과정보데이터를 송신시키도록 출력신호를 보내도록 구성된다.
상기 스마트 제어부(700)는 도 7에 도시한 바와 같이, 고정밀 위치 정보 수신부(710), 사용자 위치표시제어부(720), 거리연산제어부(730), 경사도연산제어부(740)가 포함되어 구성된다.
첫째, 본 발명에 따른 고정밀 위치 정보 수신부(710)에 관해 설명한다.
상기 고정밀 위치 정보 수신부(710)는 GPS 정보의 오차를 보정하기 위한 DGNSS (Differential Global Navigation Satellite System) 정보를 수신하는 역할을 한다.
둘째, 본 발명에 따른 사용자 위치표시제어부(720)에 관해 설명한다.
상기 사용자 위치표시제어부(720)는 골프관리서버로부터 골프장 지도맵데이터를 수신받아, 사용자가 위치한 골프장 그린홀이 결정되면 골프장 지도맵데이터를 출력한 후, 골프퍼터용 GPS 수신기로부터 수신받은 현재위치좌표를 기준으로 사용자의 위치를 표시하도록 제어하는 역할을 한다.
이는 미니 터치스크린부 상에 골프장 지도맵데이터가 표출되면, 골프장 지도맵데이터 상에 골프퍼터본체가 위치한 현재위치좌표가 표시되도록 구성된다.
상기 사용자의 위치는 골프퍼터본체 자체의 위치로서, 골프퍼터용 GPS 수신기로부터 수신받는다.
상기 사용자 위치표시제어부(720)는 위치를 표시하기 위해서는 단위 픽셀 당 거리를 알아야 하는데 각 지도마다 축척이 다르며, 축척에 대한 정보는 포함되어 있지 않기 때문에 단위 픽셀 당 거리는 계산을 통하여 구한다.
본 발명에 따른 사용자 위치표시제어부(720)는 사용자 위치표시 작업을 위해서 활용할 수 있는 위치정보로서, 지도상의 좌측상단 점과 우측하단 점의 위경도 좌표 그리고 사용자의 위경도 좌표를 표출시킨다.
이 세 점을 사용하여 우측 하단 점을 기준으로 하는 사용자위치와 좌측상단 점 위치를 벡터로 표현한다.
벡터의 크기는 우측하단 점과 각 두 점간의 실제거리로 정한다.
좌측상단 점 벡터의 크기에 cosθ와 sinθ를 곱하여 지도에서의 가로/세로길이를 알 수 있다.
사용자위치벡터의 가로성분과 세로성분의 크기와 지도의 너비와 높이 비를 사용하면 x좌표와 y좌표를 구할 수 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 사용자의 위치를 지도상의 좌표로 변환할 때 끼인각 θ가 필요하다.
그리고, 도 8에 표시된 점 LT는 화면에 나타난 지도를 기준으로 하였을 때 좌측상단을 의미하고, 점 RB는 우측하단을 의미한다.
θ(θ=θ1-θ2)는 지도상에서 두 벡터가 가진 방향정보이며, 좌측상단 점 벡터의 끼인각은 수학식 1을 통해 구한다.
Figure 112018036270304-pat00001
지도상의 사용자위치벡터의 끼인각은 사용자위치벡터와 좌측상단 점 벡터가 이루는 내각과 좌측상단 점 벡터의 끼인각의 합 또는 차와 같다.
내각과 끼인각의 합 또는 차를 결정하는 것은 두 벡터의 기울기로 판단한다.
이러한 과정을 통해, 사용자위치벡터를 골프장 지도맵데이터 상에 출력하고, 사용자의 위치를 표시한다.
셋째, 본 발명에 따른 거리연산제어부(730)에 관해 설명한다.
상기 거리연산제어부(730)는 골프퍼터용 GPS 수신기로부터 전달받은 사용자 골프공과 홀컵간의 거리(ℓ)위치정보에다가 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부로 전달받은 사용자 골프공과 홀컵간의 거리(ℓ)측정정보를 기반으로, 사용자 골프공과 홀컵간의 거리정보를 연산제어시키는 역할을 한다.
여기서, 사용자 골프공 일측에 본 발명에 따른 골프퍼터용 GPS 수신기를 통해 측정한 사용자 골프공이 위치한 현재위치정보를 말한다.
그리고, 홀컵은 본 발명에 따른 골프퍼터용 GPS 수신기를 통해 측정한 홀컵이 위치한 현재위치정보를 말한다.
본 발명에 따른 거리연산제어부는 1차로, 골프퍼터용 GPS 수신기로부터 전달받은 사용자 골프공의 현재위치정보데이터와, 홀컵의 현재위치정보데이터를 비교분석하여 사용자 골프공과 홀컵간의 거리를 연산시킨다.
이어서, 2차로, 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부를 통해 측정한 사용자 골프공과 홀컵간의 거리를 연산시킨다.
1차에서 연산된 골프퍼터용 GPS 수신기의 사용자 골프공과 홀컵간의 거리(ℓ)위치정보에다가 2차에서 연산된 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부의 사용자 골프공과 홀컵간의 거리(ℓ)측정정보를 비교 분석하여, 신뢰도(%) 가중치를 부가한 후, 정밀한 사용자 골프공과 홀컵간의 거리정보를 연산제어시킨다.
넷째, 본 발명에 따른 경사도연산제어부(740)에 관해 설명한다.
상기 경사도연산제어부(740)는 레이저스캐너부에서 획득한 점군(Point-Cloud)DATA를 기반으로, 사용자 골프공과 홀컵간의 복수개의 표고점을 생성시키고, 생성시킨 복수개의 표고점에 골프퍼터용 GPS 수신기를 통해 3차원 X,Y,Z 좌표를 연산시킨 후, 사용자 골프공과 홀컵간의 임의의 표고점 A'와, 임의의 표고점 A'에 대하여 상향인 다른 표고점 B'와, 임의의 표고점 A'와 수평이면서 다른 표고점 B'와 수직의 교차형 표고점 C'를 연결한 삼각형구조를 통해 경사각을 연산제어시키는 역할을 한다.
이는 도 10에 도시한 바와 같이, 표고점생성부(741), 표고점좌표설정부(742), 경사도연산부(743)로 구성된다.
상기 표고점생성부(741)는 레이저스캐너부에서 획득한 점군(Point-Cloud)DATA 중 지표면에 반사되어 되돌아오는 레이저 펄스가 레이저스캐너부에 도달할 때까지의 시간(tL)을 관측하고, 그 값에 빛의 속도를 곱하여 거리(R)를 계산하여 복수개의 표고점을 생성시키는 역할을 한다.
여기서, 레이저 펄스의 왕복시간은 다음의 수학식 2를 통해 연산된다.
Figure 112018036270304-pat00002
여기서, R은 사용자골프공과 골프컵 위치간의 거리를 나타내고, c는 빛의 속도를 나타낸다.
상기 수학식 2에서 거리오차 △R은 시간오차 △tL에 정비례하며, 다음의 수학식 3과 같이 유도된다.
Figure 112018036270304-pat00003
여기서, 거리오차 △R은 거리의 해상도를 나타내고, △tL은 시간 관측의 해상도를 나타낸다.
따라서, 사용자골프공과 골프컵 위치간의 최대거리는 다음의 수학식 4와 같이 표현된다.
Figure 112018036270304-pat00004
상기 표고점좌표설정부(742)는 표고점생성제어부를 통해 생성시킨 복수개의 표고점에 골프퍼터용 GPS 수신기를 통해 얻은 위치좌표를 기반으로 3차원 X,Y,Z 좌표를 1:1로 설정제어시키는 역할을 한다.
이는 일예로, 도 14 도시한 바와 같이, 사용자골프공과 골프컵간에 16개의 표고점이 있다고 가정하면, 첫번째 표고점은 X1,Y1,Z1으로 좌표가 설정되고, 두번째 표고점은 X2,Y2,Z2로 좌표가 설정되며, 세번째 표고점은 X3,Y3,Z3으로 좌표가 설정되고, 네번째 표고점은 X4,Y4,Z4로 좌표가 설정되며, 이어서, 열네번째 표고점은 X14,Y14,Z14로 좌표가 설정되고, 열다섯번째 표고점은 X15,Y15,Z15로 좌표가 설정되며, 열여섯번째 표고점은 X16,Y16,Z16으로 좌표가 설정된다.
상기 경사도연산부(743)는 표고점좌표설정제어부를 통해 3차원 X,Y,Z 좌표가 설정된 복수개의 표고점 중 사용자 골프공과 홀컵간의 임의의 표고점 A'와, 임의의 표고점 A'에 대하여 상향인 다른 표고점 B'와, 임의의 표고점 A'와 수평이면서 다른 표고점 B'와 수직의 교차형 표고점 C'를 연결한 삼각형구조를 통해 경사각을 연산제어시키는 역할을 한다.
이는 도 9에 도시한 바와 같이, 표고점좌표설정제어부를 통해 3차원 X,Y,Z 좌표가 설정된 복수개의 표고점 중 사용자 골프공과 홀컵간의 임의의 표고점 A'와, 임의의 표고점 A'에 대하여 상향인 다른 표고점 B'와, 임의의 표고점 A'와 수평이면서 다른 표고점 B'와 수직의 교차형 표고점 C'를 연결한 삼각형구조를 생성시킨다.
표고점 A'와 표고점 B'에 대한 연결 벡터를
Figure 112018036270304-pat00005
라 하고, 표고점 A'와 표고점 C'를 연결한 벡터를
Figure 112018036270304-pat00006
라고 할때, 다음의 수학식 5와 같은 식을 얻을 수 있다.
Figure 112018036270304-pat00007
상기 수학식 5에서 cos θ에 대하여 정리하면 다음의 수학식 6과 같이 표현할 수가 있다.
Figure 112018036270304-pat00008
여기서, 경사각을 구하려면, cos θ의 acos θ를 수학식 7를 통해 연산시킨다.
Figure 112018036270304-pat00009
본 발명에 따른 사용자 골프공과 홀컵간의 경사도는 5~15%로 설정된다.
또한, 본 발명에 따른 스마트제어부는 점군(Point-Cloud)DATA를 기반으로 경사도 연산 이외에도, 홀컵 주위의 그린 표면 각각의 위치를 연산처리하여 최적의 퍼팅라인과 방향, 스피드를 연산제어시킨다.
다음으로, 본 발명에 따른 스피커부(800)에 관해 설명한다.
상기 스피커부(800)는 미니터치 입력 스크린부 일측에 위치되고, 스마트 제어부를 통해 연산 제어된 위치정보와, 측정정보(거리, 표고, 경사도)를 사용자(=플레이어)에게 음성으로 전달하는 역할을 한다.
이는 가로 1.5mm~4mm, 세로(=높이) 2mm~6mm로 슬림한 크기로 형성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 충전 배터리부(900)에 관해 설명한다.
상기 충전배터리부(900)는 스마트 제어부 하단에 위치되고, 배터리 충전되어 각 기기에 전원을 공급시키는 역할을 한다.
이는 리튬이온배터리, 리튬폴리머배터리 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터(1)는 기포관부(900a)가 포함되어 구성된다.
상기 기포관부(900a)는 골프공과 접촉되는 골프퍼터 헤드의 상단면 일측에 형성되어, GPS수신기의 수신 방법에 따라 결정되는 골프퍼터본체의 수평축과 수직축의 위치를 결정하여 위치오차를 잡아주는 역할을 한다.
이는 원형상, 또는 일자형상으로 형성된다.
그리고, 기포관본체(900a-1)의 내면을 정확하게 일정한 곡면으로 한 유리관(900a-2) 속에 알코올 등을 넣고, 기포를 밀봉한 구조로 구성된다.
유리관 표면의 눈금 중심에 기포가 있을 때 수평이 된다.
상기 기포관부는 눈금 중심에 기포가 정위치되면 수평축과 수직축의 위치가 결정되고, 이때 위치신호를 센싱하여, 스마트제어부로 전달시키도록 구성된다.
이하, 본 발명에 따른 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터의 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.
본 발명에서는 골프홀컵을 기준으로 일예로, 10m 거리에 골프공이 위치된 후, 스마트 골프퍼터를 퍼팅한다고 가정한다.
먼저, 골프퍼터본체를 홀컵 및 골프공과 동일의 수직 직립구조로 형성시킨 후, 키입력버튼을 눌러 각 기기를 구동시킨다.
다음으로, 충전배터리부에서 스마트 제어부의 제어신호에 따라 구동되어, 각 기기로 전원을 구동시킨다.
다음으로, 골프퍼터용 GPS 수신기가 스마트 제어부의 제어신호에 따라 구동되어, 세개 이상의 위성에서 전송되는 정보를 사용하여 현재위치를 수신받아 스마트 제어부로 전달시킨다.
다음으로, 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부가 구동되어, 레이저를 사용자 골프공에서 홀컵까지 다채널로 발사하여 반사되는 레이저를 스캐너시킨 후, 스캐너시킨 점군(Point-Cloud)DATA를 스마트제어부로 전달시킨다.
다음으로, 카메라가 구동되어, 미니터치 입력 스크린부 반대방향인 전면방향에서 골프그린 표면을 촬영하여 영상을 표출시키면서, 스마트제어부의 제어신호에 따라 측정하고자 하는 객체에 사진영상을 표출시킨다.
다음으로, 스마트 제어부에서 현장에서 바로, GPS 수신기로부터 전달받은 위치정보, 그리고, 경사측정센서에서 센싱한 경사 및 경사방향을 기반으로 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)를 연산 제어한다.
이는 사용자 위치표시제어부를 통해, 골프관리서버로부터 골프장 지도맵데이터를 수신받아, 사용자가 위치한 골프장 그린홀이 결정되면 골프장 지도맵데이터를 출력한 후, 골프퍼터용 GPS 수신기로부터 수신받은 현재위치좌표를 기준으로 사용자의 위치를 표시하도록 제어한다.
그리고, 도 13 도시한 바와 같이, 거리연산제어부에서 골프퍼터용 GPS 수신기로부터 전달받은 사용자 골프공과 홀컵간의 거리(ℓ)위치정보에다가 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부로 전달받은 사용자 골프공과 홀컵간의 거리(ℓ)측정정보를 기반으로, 사용자 골프공과 홀컵간의 거리정보를 연산제어시킨다.
또한, 도 14에 도시한 바와 같이, 경사도연산제어부에서 레이저스캐너부에서 획득한 점군(Point-Cloud)DATA를 기반으로, 사용자 골프공과 홀컵간의 복수개의 표고점을 생성시키고, 생성시킨 복수개의 표고점에 골프퍼터용 GPS 수신기를 통해 3차원 X,Y,Z 좌표를 연산시킨 후, 사용자 골프공과 홀컵간의 임의의 표고점 A와, 임의의 표고점 A에 대하여 상향인 다른 표고점 B와, 임의의 표고점 A와 수평이면서 다른 표고점 B와 수직의 교차형 표고점 C를 연결한 삼각형구조를 통해 경사각을 연산제어시킨다.
다음으로, 미니터치 입력 스크린부가 구동되어, 거리(ℓ), 표고(=높이:h), 경사도(%)를 측정하고자 하는 객체와 카메라부에서 촬영한 사진영상을 터치스크린화면상에 그대로 영상으로 표출시키고, 그린스피드, 바람의 세기를 입력시키도록 안내한다.
다음으로, 도 15에 도시한 바와 같이, 스마트 제어부에서 연산된 최적의 퍼팅라인과 방향, 스피드, 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%) 데이터를 근거리 또는 원격지의 스마트 디바이스 또는 골프관리서버쪽으로 전송시킨다.
끝으로, 골프관리서버에서 사용자의 위치를 표시하기 위해 골프장별로 별도의 골프장지도맵을 표출시킨 상태에서, 골프장에 위치한 스마트 골프퍼터를 가진 골퍼의 위치데이터와 함께, 스마트 골프퍼터를 통해 퍼팅해야할 골프공과 홀컵까지의 거리, 높이, 경사도에 관한 연산데이터를 관리하면서, 모니터링화면에 표출시킨다.
1 : 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터
100 : 골프퍼터본체 200 : 골프퍼터용 GPS 수신기
300 : 골프퍼터용 LiDAR부 400 : 미니터치입력스크린부
500 : 카메라부 600 : 무선통신모듈
700 : 스마트 제어부 800 : 스피커부
900 : 배터리 충전부 900a : 기포관부

Claims (7)

  1. 헤드, 샤프트, 그립으로 이루어져, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 골프퍼터본체(100)와,
    골프퍼터본체의 그립 상단에 위치되어, 세개 이상의 위성에서 전송되는 정보를 사용하여 현재위치를 수신받는 골프퍼터용 GPS 수신기(200)와,
    골프퍼터용 GPS 수신기 하단에 위치되어, 골프퍼터용 GPS 수신기로부터 수신된 GPS정보와 1:1 매칭되는 그린 표면의 복수개 위치를 스캐닝(Scanning) 하여 취득된 점군(Point-Cloud)DATA로 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)를 측정하는 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부(300)와,
    골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부 하단에 위치되어, 거리(ℓ), 표고(=높이:h), 경사도(%)를 측정하고자 하는 객체와 카메라부에서 촬영한 사진영상을 터치스크린화면상에 그대로 영상으로 표출시키고, 그린스피드, 바람의 세기를 입력하는 미니터치 입력 스크린부(400)와,
    미니터치 입력 스크린부 반대방향인 전면방향에서 골프그린 표면을 촬영하여 영상을 표출시키면서, 스마트제어부의 제어신호에 따라 측정하고자 하는 객체에 사진영상을 표출시키는 카메라부(500)와,
    카메라부 하단에 위치되어, 근거리 또는 원격지의 스마트 디바이스 또는 골프관리서버와 무선통신망으로 연결되어, 그린 표면의 거리(ℓ), 표고(=높이:h), 경사도(%)에 관한 연산결과정보데이터를 송신시키고, 근거리에 무선으로 정보를 받을 수 있는 블루투스기술과 골프관리서버로부터 골프장 지도맵 데이터를 수신받아 스마트제어부로 전달시키는 무선통신모듈(600)과,
    무선통신모듈 일측에 위치되어, 골프퍼터용 GPS 수신기, LiDAR(Light Detection and Ranging)부, 미니 터치입력스크린부, 카메라부, 무선통신모듈, 스피커부, 충전배터리부와 연결되어, 각 기기를 전반적인 동작을 제어하면서, 사용자가 터치한 입력 값에 따라 영상을 줌인,아웃시키면서 측정하고자 하는 객체의 위치포인트를 미니 터치입력스크린부에 설정시킨 후, GPS수신기로부터 전달받은 위치정보와 LiDAR부로부터 측정정보(거리, 표고, 경사도)를 연산시키고, 연산된 연산결과정보데이터를 미니터치 입력 스크린부, 근거리 및 원격지의 스마트 디바이스, 골프 관리서버로 전송시키도록 제어하는 스마트 제어부(700)부와,
    미니터치 입력 스크린부 일측에 위치되고, 스마트 제어부를 통해 연산 제어된 위치정보와, 측정정보(거리, 표고, 경사도)를 사용자(=플레이어)에게 음성으로 전달하는 스피커부(800)와,
    스마트 제어부 하단에 위치되고, 배터리 충전되어 각 기기에 전원을 공급시키는 충전배터리부(900)로 구성되는 것을 특징으로 하는 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부(300)는
    원통형상으로 이루어져, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 원통형본체(310)와,
    원통형본체의 내부공간 정면 일측에 위치되어, 감지거리 5m~100m, 빔폭 15°~120°를 가지면서 사용자 골프공과 홀컵사이의 지표면 전방향으로 레이저 펄스를 쏴주는 레이저발신부(320)와,
    레이저발신부의 하단 일측에 위치되어, 지정된 홀컵과 골프공사이의 면을 지정한 후, 레이저발신부를 통해 방출된 레이저 펄스신호 중 지표면에 반사되어 되돌아오는 레이저 펄스신호를 수신받아 다채널로 동기화시켜 점군(Point.Claud)DATA를 획득시키는 레이저스캐너부(330)로 구성되는 것을 특징으로 하는 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스마트 제어부(700)는
    입력단자 일측에 키입력버튼이 연결되어, 키입력버튼으로 입력된 각 기기의 선택신호 및 구동신호를 입력받고, 또 다른 입력단자 일측에 골프퍼터용 GPS 수신기가 연결되어, 골프퍼터용 GPS수신기를 통해 세개 이상의 위성에서 전송되는 정보를 사용하여 현재위치를 입력받으며, 또 다른 입력단자 일측에 무선통신모듈이 연결되어, 무선통신모듈을 통해 골프관리서버로부터 골프장 지도맵데이터를 입력받고, 또 다른 입력단자 일측에 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부가 연결되어, 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부가 연결되어, 스캐너시킨 점군(Point-Cloud)DATA를 입력받으며, 출력단자 일측에 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부가 연결되어, 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부를 구동시켜, 레이저를 사용자 골프공에서 홀컵까지 다채널로 발사하여 반사되는 레이저를 스캐너시키도록 출력신호를 보내고, 또 다른 출력단자 일측에 미니 터치스크린부가 연결되어, 미니 터치스크린부를 구동시켜, 측정하고자 하는 객체의 위치포인트를 표출시킨 후, 스마트 제어부의 제어신호에 따라 연산된 측정하고자 하는 객체의 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)에 관한 연산결과정보데이터를 텍스트로 표출시키도록 출력신호를 보내며, 또 다른 출력단자 일측에 카메라부가 연결되어, 카메라부를 구동시켜, 취득하고자 하는 그린표면을 촬영하여 영상객체를 터치스크린화면상에 그대로 영상표출 시키도록 출력신호를 보내고, 또 다른 출력단자 일측에 충전배터리부가 연결되어, 충전배터리부를 구동시켜, 각 기기에 전원을 공급시키도록 출력신호를 보내고, 또 다른 출력단자 일측에 스피커부가 연결되어, 연산 제어된 위치정보와, 측정정보(거리, 표고, 경사도)를 사용자(=플레이어)에게 음성으로 출력시키도록 출력신호를 보내며, 또 다른 출력단자 일측에 무선통신모듈이 연결되어, 무선통신모듈을 통해 근거리 또는 원격지의 스마트 디바이스 또는 골프관리서버와 무선통신망으로 연결되어, 그린 표면의 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)에 관한 연산결과정보데이터를 송신시키도록 출력신호를 보내도록 구성되는 것을 특징으로 하는 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스마트 제어부(700)는
    GPS 정보의 오차를 보정하기 위한 DGNSS(Differential Global Navigation Satellite System) 정보를 수신하는 고정밀 위치 정보 수신부(710)와,
    골프관리서버로부터 골프장 지도맵데이터를 수신받아, 사용자가 위치한 골프장 그린홀이 결정되면 골프장 지도맵데이터를 출력한 후, 골프퍼터용 GPS 수신기로부터 수신받은 현재위치좌표를 기준으로 사용자의 위치를 표시하도록 제어하는 사용자 위치표시제어부(720)와,
    골프퍼터용 GPS 수신기로부터 전달받은 사용자 골프공과 홀컵간의 거리(ℓ)위치정보에다가 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부로 전달받은 사용자 골프공과 홀컵간의 거리(ℓ)측정정보를 기반으로, 사용자 골프공과 홀컵간의 거리정보를 연산제어시키는 거리연산제어부(730)와,
    레이저스캐너부에서 획득한 점군(Point.Claud)DATA를 기반으로, 사용자 골프공과 홀컵간의 복수개의 표고점을 생성시키고, 생성시킨 복수개의 표고점에 골프퍼터용 GPS 수신기를 통해 3차원 X,Y,Z 좌표를 연산시킨 후, 사용자 골프공과 홀컵간의 임의의 표고점 A'와, 임의의 표고점 A'에 대하여 상향인 다른 표고점 B'와, 임의의 표고점 A'와 수평이면서 다른 표고점 B'와 수직의 교차형 표고점 C'를 연결한 삼각형구조를 통해 경사각을 연산제어시키는 경사도연산제어부(740)로 구성되는 것을 특징으로 하는 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 경사도연산제어부(740)는
    레이저스캐너부에서 획득한 점군(Point.Claud)DATA 중 지표면에 반사되어 되돌아오는 레이저 펄스가 레이저스캐너부에 도달할 때까지의 시간(tL)을 관측하고, 그 값에 빛의 속도를 곱하여 거리(R)를 계산하여 복수개의 표고점을 생성시키는 표고점생성부(741)와,
    표고점생성제어부를 통해 생성시킨 복수개의 표고점에 골프퍼터용 GPS 수신기를 통해 얻은 위치좌표를 기반으로 3차원 X,Y,Z 좌표를 1:1로 설정제어시키는 표고점좌표설정부(742)와,
    표고점좌표설정제어부를 통해 3차원 X,Y,Z 좌표가 설정된 복수개의 표고점 중 사용자 골프공과 홀컵간의 임의의 표고점 A와, 임의의 표고점 A에 대하여 상향인 다른 표고점 B와, 임의의 표고점 A와 수평이면서 다른 표고점 B와 수직의 교차형 표고점 C를 연결한 삼각형구조를 통해 경사각을 연산제어시키는 경사도연산부(743)로 구성되는 것을 특징으로 하는 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터.
  6. 제1항에 있어서, 상기 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터는
    골프공과 접촉되는 골프퍼터 헤드의 상단면 일측에 형성되어, GPS수신기의 수신 방법에 따라 결정되는 골프퍼터본체의 수평축과 수직축의 위치를 결정하여 위치오차를 잡아주는 기포관부(900a)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터.
  7. 제1항에 있어서, 상기 골프퍼터본체(100)는
    미니 터치스크린부 하단 일측에 SD카드삽입부가 형성되어, SD카드가 SD카드삽입부에 삽입형성되는 것을 특징으로 하는 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터.
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