KR102018347B1 - Apparatus and method for generating road profile data and program for displaying road profile data - Google Patents

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KR102018347B1
KR102018347B1 KR1020180094797A KR20180094797A KR102018347B1 KR 102018347 B1 KR102018347 B1 KR 102018347B1 KR 1020180094797 A KR1020180094797 A KR 1020180094797A KR 20180094797 A KR20180094797 A KR 20180094797A KR 102018347 B1 KR102018347 B1 KR 102018347B1
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정일규
김상영
양현민
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국방과학연구소
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for generating road profile data, capable of generating correct road profile data, a method thereof, and a program using the same. According to one embodiment of the present invention, the apparatus for generating road profile data comprises: a GPS-INS sensor mounted on the central part of a vehicle; one or more laser scanners disposed on the front part of the vehicle in a direction perpendicular to the road surface to measure the vertical distance from the road surface at a predetermined time interval during driving of the vehicle; a conversion unit converting the vertical distance measured at the predetermined time interval into vertical distance data sampled at a preset distance interval with respect to the road surface; and a control unit removing abnormal signal data from the vertical distance data and calculating the vertical distance measurement error in accordance with the posture of the vehicle changed by the road surface curvature to compensate for the vertical distance measurement error from the vertical distance data from which the abnormal signal data is removed to generate profile data of the road surface.

Description

노면 프로파일 데이터를 생성하는 장치, 방법 및 노면 프로파일 데이터를 이용하는 프로그램{APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING ROAD PROFILE DATA AND PROGRAM FOR DISPLAYING ROAD PROFILE DATA}APPARATUS AND METHOD FOR GENERATING ROAD PROFILE DATA AND PROGRAM FOR DISPLAYING ROAD PROFILE DATA}

본 발명은 노면 프로파일 데이터를 생성하는 장치, 방법 및 노면 프로파일 데이터를 이용하는 프로그램에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus, a method for generating road surface profile data, and a program using road surface profile data.

종래의 고정식 레이저 스캐너를 이용한 노면굴곡 측정은 측정대상 노면상에 레이저 스캐너를 설치한 후 장비 설치 좌표를 확인하고 노면 스캐닝 작업을 한다. 이후 다음 지점으로 장비를 이동 설치한 후 동일한 방법으로 구간별 측정을 반복함으로써 측정하고자 하는 전체 노면에 대한 노면굴곡을 측정할 수 있다. 이러한 방법은 스캐너가 고정된 상태에서 측정하므로 정확도는 높지만, 반면에 전체 노면을 측정하는데 시간이 많이 소요되고 구간별 측정 데이터의 일부 구간을 서로 중첩하여 정합(matching)이라는 후처리 과정을 통해 전체 노면굴곡을 알 수 있는데 이러한 정합 과정은 측정시간보다 훨씬 많은 시간이 소요된다. 예컨대, 고정식 레이저 스캐너를 이용하여 이틀 동안 노면을 측정한 경우, 정합하는 후처리 과정은 이보다 훨씬 긴 시간인 일주일 이상 소요될 수도 있다.In the conventional road surface bending measurement using the fixed laser scanner, the laser scanner is installed on the road surface to be measured, and the coordinates of the equipment installation are checked and the road surface scanning operation is performed. After the equipment is moved to the next point, the road surface curvature of the entire road surface to be measured can be measured by repeating the section-wise measurement in the same manner. This method has high accuracy because the scanner is measured in a fixed state, but it takes a long time to measure the entire road surface, and the entire road surface is processed through a post-processing process called matching by overlapping some sections of the measurement data for each section. The bending can be seen, and this registration process takes much longer than the measurement time. For example, if a road surface is measured for two days using a fixed laser scanner, the matching post-treatment process may take much longer than this, a week or more.

또한, 포장도로와 같이 노면굴곡이 없는 지형에 대해서는 측정범위를 100여 m까지 확장할 수 있지만 굴곡이 있는 지형에서는 레이저 스캐너 빔이 도달하지 못하는 음영지역(shadowing region)이 많이 발생하므로 정확한 측정을 위해 측정범위가 수십 미터로 크게 줄어들어 포장도로와 같은 노면굴곡이 없는 경우에 비해 측정시간과 정합시간은 휠씬 더 많이 소요되게 되므로 수 km에 이르는 측정대상 노면굴곡을 측정하기에는 시간과 비용이 과도한 문제점이 있다.In addition, for terrain without road curvature, such as pavement, the measurement range can be extended to over 100 m, but in curved terrain there are many shadowing regions that the laser scanner beam cannot reach. Since the measurement range is greatly reduced to several tens of meters, the measurement time and matching time are much longer than in the case of no road curvature such as pavement, so there is an excessive problem in time and cost to measure the road curvature of several km. .

또한, 종래의 차량형 노면굴곡 측정장비는 굴곡이 심한 노면 주행시 차량자세의 급격한 변화로 인한 측정오차가 크게 발생하므로 노면굴곡이 없는 포장도로에서만 제한적으로 적용이 가능하며 군 장비가 운용되는 야전의 비포장도로 및 야지에서는 적용할 수 없다는 문제점이 있다.In addition, the conventional vehicle type road curvature measuring equipment has a large measurement error due to a sudden change in vehicle attitude when driving on a road with severe bends, so that it is limited to be applied only on pavement roads without road curvature and unpaved field where military equipment is operated. There is a problem that can not be applied in the road and field.

한국등록특허공보 제10-0333781호 (2002년 4월 25일 공고)Korean Registered Patent Publication No. 10-0333781 (published April 25, 2002)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 포장도로 뿐만 아니라 군 기동장비 운용지역과 유사한 형태의 도로 굴곡이 심한 비포장도로 및 야지에 대해서도 시간적으로 효율적이면서 또한 도로 굴곡을 정밀하게 측정하여 정확한 노면 프로파일 데이터를 생성하는 것이 가능한 노면 프로파일 데이터를 생성하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, the object of the present invention is not only pavement roads, but also for roads and yards with severe road curvatures similar to military maneuvering equipment operating areas, time efficient and precise road curvature The present invention provides an apparatus and method for generating road surface profile data capable of generating accurate road surface profile data.

또한, 본 발명의 목적은 노면 프로파일 데이터를 생성하는 장치 또는 방법에 의해 생성된 노면 프로파일 데이터를 이용하여, 3차원 mesh 형태의 노면 굴곡을 표시하는 프로그램을 제공하는 것이다.It is also an object of the present invention to provide a program for displaying road surface curvature in the form of a three-dimensional mesh by using road surface profile data generated by an apparatus or method for generating road surface profile data.

다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 바로 제한되지 않으며, 언급되지는 않았으나 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있는 목적을 포함할 수 있다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned, it is not mentioned but includes the purpose that can be clearly understood by those skilled in the art from the following description. can do.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 노면 프로파일 데이터를 생성하는 장치는, 차량의 중심부에 탑재되는 GPS-INS 센서와, 상기 차량의 전면부에 노면과 수직 방향으로 배치되어, 상기 차량의 주행 중 소정 시간 간격으로 상기 노면까지의 수직거리를 측정하는, 레이저 스캐너와, 상기 소정 시간 간격으로 측정된 수직거리를 상기 노면에 대하여 기설정된 거리 간격으로 샘플링된 수직거리 데이터로 변환하는 변환부와, 상기 수직거리 데이터로부터 이상 신호 데이터를 제거하고, 상기 차량의 자세에 따른 수직거리 측정오차를 계산하여, 상기 이상 신호 데이터가 제거된 수직거리 데이터에 상기 수직거리 측정오차를 보상함으로써, 상기 노면의 프로파일 데이터를 생성하는 제어부를 포함한다.In order to achieve the above object, an apparatus for generating road profile data according to an embodiment of the present invention includes a GPS-INS sensor mounted at a center of a vehicle, and is disposed in a direction perpendicular to a road surface at a front portion of the vehicle, A laser scanner for measuring the vertical distance to the road surface at predetermined time intervals while driving the vehicle, and converting the vertical distance measured at the predetermined time interval into vertical distance data sampled at a predetermined distance interval with respect to the road surface. By removing the abnormal signal data from the vertical distance data, the converter and the vertical distance measurement error according to the attitude of the vehicle, by compensating the vertical distance measurement error to the vertical distance data from which the abnormal signal data is removed, And a controller configured to generate profile data of the road surface.

또한, 상기 GPS-INS 센서에 의해 적어도 상기 차량의 자세 및 위치가 획득될 수 있다.In addition, at least the attitude and position of the vehicle may be obtained by the GPS-INS sensor.

또한, 상기 레이저 스캐너는 상기 차량의 전면부의 중심으로부터 좌우 대칭의 위치에 각각 1개씩 배치될 수 있다.In addition, the laser scanner may be arranged one by one in the left-right symmetry position from the center of the front portion of the vehicle.

또한, 상기 제어부는, 상기 수직거리 측정오차가 보상된 수직거리 데이터에 대하여 고도를 반영하여 상기 노면의 프로파일 데이터를 생성할 수 있다.The controller may generate profile data of the road surface by reflecting an altitude of the vertical distance data compensated for the vertical distance measurement error.

또한, 제 1 수직거리 데이터의 크기와, 상기 제 1 수직거리 데이터 바로 다음의 제 2 수직거리 데이터의 크기의 차이가 소정의 임계값 이상인 경우, 상기 제 2 수직거리 데이터는 상기 이상 신호 데이터로 판단될 수 있다.Further, when the difference between the size of the first vertical distance data and the size of the second vertical distance data immediately after the first vertical distance data is greater than or equal to a predetermined threshold value, the second vertical distance data is determined as the abnormal signal data. Can be.

또한, 상기 수직거리 측정오차는, 상기 차량의 진행방향에 대한 상기 차량의 피치(pitch) 방향 각도, 롤(roll) 방향 각도, 상기 GPS-INS 센서와 상기 차량의 전면부의 중심까지의 거리, 및 상기 차량의 전면부의 중심으로부터 상기 레이저 스캐너 사이의 거리에 기초하여 계산될 수 있다.The vertical distance measurement error may include a pitch direction angle of the vehicle, a roll direction angle, a distance from the GPS-INS sensor to the center of the front portion of the vehicle, and the traveling direction of the vehicle, and It can be calculated based on the distance between the laser scanner from the center of the front portion of the vehicle.

또한, 상기 생성된 노면의 프로파일 데이터를 이용하는 프로그램이 기록되어 있는 저장부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 프로그램을 실행하여 상기 노면의 프로파일 데이터를 3차원 메쉬(mesh) 형태로 표시하도록 할 수 있다.The apparatus may further include a storage unit in which a program using the generated profile data of the road surface is recorded, and the controller may execute the program to display the profile data of the road surface in the form of a three-dimensional mesh.

또한, 상기 제어부는 상기 프로그램을 실행하여 상기 노면의 프로파일 데이터, 상기 샘플링된 수직거리 데이터, 또는 상기 이상 신호 데이터가 제거된 수직거리 데이터를 외부로 내보낼 (export) 수 있다.The controller may export the profile data of the road surface, the sampled vertical distance data, or the vertical distance data from which the abnormal signal data is removed by executing the program.

또한, 상기 프로그램은 LabVIEW 기반으로 구현될 수 있다.In addition, the program may be implemented based on LabVIEW.

본 발명의 다른 실시예에 따른 노면 프로파일 데이터 생성 방법은, 차량의 전면부에 노면과 수직 방향으로 배치되는 2 개의 레이저 스캐너에 의해 상기 차량의 주행 중 소정 시간 간격으로 상기 노면까지의 수직거리를 측정하는 단계와, 상기 소정 시간 간격으로 측정된 수직거리를 상기 노면에 대하여 기설정된 거리 간격으로 샘플링된 수직거리 데이터로 변환하는 단계와, 상기 수직거리 데이터로부터 상기 노면의 프로파일 데이터를 생성하는 단계를 포함하되, 상기 노면의 프로파일 데이터를 생성하는 단계는, 상기 수직거리 데이터로부터 이상 신호 데이터를 제거하는 단계와, 상기 차량의 자세 - 상기 차량의 자세는 상기 차량의 중심부에 탑재된 GPS-INS 센서에 의해 획득됨 - 에 따른 수직거리 측정오차를 계산하는 단계와, 상기 이상 신호 데이터가 제거된 수직거리 데이터에 상기 수직거리 측정오차를 보상하는 단계를 포함할 수 있다.In the road surface profile data generating method according to another embodiment of the present invention, the vertical distance to the road surface is measured at predetermined time intervals while the vehicle is driven by two laser scanners disposed in a direction perpendicular to the road surface at the front of the vehicle. And converting the vertical distance measured at the predetermined time interval into vertical distance data sampled at a predetermined distance interval with respect to the road surface, and generating profile data of the road surface from the vertical distance data. The generating of the profile data of the road surface may include removing abnormal signal data from the vertical distance data, and posture of the vehicle—the posture of the vehicle by a GPS-INS sensor mounted at the center of the vehicle. Obtained-calculating a vertical distance measurement error according to the Been removed in the vertical distance data may include the step of compensating for the vertical distance measurement error.

또한, 제 1 수직거리 데이터의 크기와, 상기 제 1 수직거리 데이터 바로 다음의 2 수직거리 데이터의 크기의 차이가 소정의 임계값 이상인 경우, 상기 제 2 수직거리 데이터는 상기 이상 신호 데이터로 판단될 수 있다.Further, when the difference between the size of the first vertical distance data and the size of the second vertical distance data immediately after the first vertical distance data is greater than or equal to a predetermined threshold, the second vertical distance data may be determined as the abnormal signal data. Can be.

또한, 상기 수직거리 측정오차는, 상기 차량의 진행방향에 대한 상기 차량의 피치(pitch) 방향 각도, 롤(roll) 방향 각도, 상기 GPS-INS 센서와 상기 차량의 전면부의 중심까지의 거리, 및 상기 차량의 전면부의 중심으로부터 상기 레이저 스캐너 사이의 거리에 기초하여 계산될 수 있다.The vertical distance measurement error may include a pitch direction angle of the vehicle, a roll direction angle, a distance from the GPS-INS sensor to the center of the front portion of the vehicle, and the traveling direction of the vehicle, and It can be calculated based on the distance between the laser scanner from the center of the front portion of the vehicle.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 컴퓨터 판독가능한 매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램은, 상기 프로그램은 프로세서에 의해 실행되어, 노면 프로파일 데이터 생성 방법에 의해 생성된 노면의 프로파일 데이터를 3차원 메쉬(mesh) 형태로 표시하는 단계와, 상기 노면의 프로파일 데이터를 상기 노면 프로파일 데이터 생성 장치의 외부로 내보내는 단계와, 상기 샘플링된 수직거리 데이터를 노면 프로파일 데이터 생성 장치의 외부로 내보내는 단계와, 상기 이상 신호가 제거된 수직거리 데이터를 상기 노면 프로파일 데이터 생성 장치의 외부로 내보내는 단계 중 적어도 하나 이상을 수행할 수 있다.In a computer program stored in a computer readable medium according to another embodiment of the present invention, the program is executed by a processor, and the profile data of the road surface generated by the road surface profile data generating method is a three-dimensional mesh. Displaying the data in a form, exporting the profile data of the road surface to the outside of the road surface profile data generating device, exporting the sampled vertical distance data to the outside of the road surface profile data generating device, and removing the abnormal signal. At least one of the steps of exporting the extracted vertical distance data to the outside of the road surface profile data generating apparatus may be performed.

본 발명의 실시예에 의하면, 레이저 스캐너로부터 노면까지의 수직거리 데이터로부터 이상 신호 데이터를 제거하고, 노면의 굴곡에 의해 변화하는 차량의 자세에 따른 수직거리 측정오차를 계산하여, 이상 신호 데이터가 제거된 수직거리 데이터에 대해 수직거리 측정오차를 보상하여, 정확한 노면의 프로파일 데이터를 생성하는 기술적인 구성으로 인해, 포장도로 뿐만 아니라 군 기동장비 운용지역과 유사한 형태의 비포장도로 및 야지에 대해서도 노면의 굴곡을 시간적으로 효율적이면서 노면 굴곡을 정밀하게 측정하여 정확한 노면 프로파일 데이터를 생성하는 것이 가능하며, 또한 노면 프로파일 데이터를 이용하는 프로그램을 통해 3차원 mesh 형태의 노면 굴곡을 표시하거나 노면 프로파일 데이터를 외부로 이전할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the abnormal signal data is removed from the vertical distance data from the laser scanner to the road surface, the vertical distance measurement error is calculated according to the attitude of the vehicle that is changed by the curvature of the road surface, and the abnormal signal data is removed. Due to the technical configuration of compensating the vertical distance measurement error for the calculated vertical distance data and generating the profile data of the accurate road surface, the road curvature not only on the pavement but also on the unpaved road and the field similar to the military mobile equipment operation area It is possible to generate accurate road surface profile data by measuring road curvature precisely in time and efficiently. Also, it is possible to display road curve in the form of 3D mesh or transfer road profile data to outside through a program using road profile data. Can be.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects obtained in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned above may be clearly understood by those skilled in the art from the following description. will be.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 프로파일 데이터 생성 장치가 탑재된 차량의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 프로파일 데이터 생성 장치의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 프로파일 데이터 생성 장치에서 수직거리 측정오차를 보상하기 위한 개념도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 프로파일 데이터를 이용하는 프로그램의 구현예를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 프로파일 데이터를 생성하고 이용하는 방법의 흐름도이다.
1 is a front view of a vehicle equipped with a road surface profile data generating device according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of a road surface profile data generating device according to an embodiment of the present invention.
3 is a conceptual diagram for compensating for a vertical distance measurement error in a road surface profile data generating device according to an embodiment of the present invention.
4 to 6 illustrate an implementation of a program using road surface profile data according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart of a method of generating and using road surface profile data according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 범주는 청구항에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various forms, only the embodiments are to make the disclosure of the present invention complete, and those skilled in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the scope of the invention, and the scope of the invention is defined only by the claims.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 실제로 필요한 경우 외에는 생략될 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the embodiments of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted unless they are actually necessary in describing the embodiments of the present invention. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the embodiments of the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.

이하 사용되는 '…부', '…기' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Used below '… Wealth, The term 'herein' refers to a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software, or a combination of hardware and software.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 프로파일 데이터 생성 장치가 탑재된 차량의 정면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 프로파일 데이터 생성 장치의 블록도이다.1 is a front view of a vehicle equipped with a road surface profile data generating device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram of a road surface profile data generating device according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 프로파일 데이터 생성 장치(10)는, 차량(1)의 중심부에 탑재되는 GPS-INS 센서(100), 차량의 전면부에 노면과 수직 방향으로 배치되어 차량의 주행 중 소정 시간 간격으로 노면까지의 수직거리를 측정하는 레이저 스캐너(200), 소정 시간 간격으로 측정된 수직거리를 노면에 대하여 기설정된 거리 간격으로 샘플링된 수직거리 데이터로 변환하는 변환부(300), 노면의 프로파일 데이터를 생성하는 제어부(400), 생성된 노면의 프로파일 데이터를 이용하는 프로그램이 기록되어 있는 저장부(500), 및 생성된 노면의 프로파일 데이터를 표시하는 표시부(600)를 포함할 수 있다.1 and 2, the road surface profile data generating apparatus 10 according to an embodiment of the present invention includes a GPS-INS sensor 100 mounted at a center of the vehicle 1, and a road surface at a front surface of the vehicle. And a laser scanner 200 which is disposed in a vertical direction to measure the vertical distance to the road surface at predetermined time intervals while the vehicle is traveling, and the vertical distance data sampled at a predetermined distance interval from the vertical distance measured at the predetermined time interval. A conversion unit 300 for converting the data into a conversion unit; a control unit 400 for generating profile data of a road surface; a storage unit 500 in which a program using the generated profile data is recorded; and displaying profile data of the generated road surface. The display unit 600 may be included.

GPS-INS 센서(100)는 GPS(Global Positioning System) 센서와 관성 항법 시스템(Inertial Navigation System) 센서로 구현되며, 차량의 속도, 고도, 자세(pitch, roll) 등을 측정하기 위한 장치이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 프로파일 데이터 생성 장치에서, GPS-INS 센서(100)는 차량(1)의 기하학적 중심에 설치될 수 있다. GPS-INS 센서(100)에서 구현되는 GPS 센서는 4개 이상의 위성으로부터 위성의 신호 주기에 따라 신호를 수신하여 차량(1)의 위치에 대한 정보 및 속도를 획득한다. 차량(1)의 위치에 대한 정보는 차량이 위치하는 위도, 경도, 고도 등에 관한 정보를 포함한다. 그리고, GPS-INS 센서(100)에 구현되는 INS 센서는 자이로스코프(gyroscope)와 가속도계(accelerometer)를 포함하며, 자이로스코프를 이용해 이동하는 차량(1)의 각가속도를 구하고, 가속도계를 이용해 차량(1)의 가속도를 구한 뒤, 적분기를 사용하여 차량의 속도를 산출하고, 산출된 속도를 적분하여 차량이 이동한 거리를 측정함으로써, 차량이 출발한 출발점을 알고 있으면 외부 신호 없이 자체적으로 차량의 현재 위치와 자세에 대한 정보를 획득할 수 있다.The GPS-INS sensor 100 is implemented as a GPS (Global Positioning System) sensor and an Inertial Navigation System (Inertial Navigation System) sensor, and is a device for measuring the speed, altitude, pitch (roll) of the vehicle, and the like. In the road profile data generating apparatus according to an embodiment of the present invention, the GPS-INS sensor 100 may be installed at the geometric center of the vehicle 1. The GPS sensor implemented in the GPS-INS sensor 100 receives signals from four or more satellites according to the signal period of the satellite to obtain information and speed of the position of the vehicle 1. The information about the position of the vehicle 1 includes information about latitude, longitude, altitude, etc., in which the vehicle is located. The INS sensor implemented in the GPS-INS sensor 100 includes a gyroscope and an accelerometer, obtains an angular acceleration of the moving vehicle 1 using a gyroscope, and uses the accelerometer to obtain a vehicle 1. After the acceleration is obtained, the speed of the vehicle is calculated by using the integrator, and the distance traveled by the vehicle by integrating the calculated speed.If the starting point of the vehicle is known, the current position of the vehicle itself without an external signal is obtained. Information about and posture can be obtained.

레이저 스캐너(200)는 차량(1)의 전면부에 지면과 연직(수직)방향으로 설치되어 차량 주행 중 노면까지의 수직거리를 측정할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 프로파일 데이터 생성 장치(10)는 2 개의 레이저 스캐너(200)를 포함하고, 상기 차량의 전면부의 중심으로부터 좌우 대칭의 위치에 각각 1개의 레이저 스캐너(200)가 배치될 수 있다. 이 경우, 2개의 레이저 스캐너를 노면과 연직방향으로 향하도록 배치될 수 있다. 또는, 수직거리 측정 정확도를 훼손하지 않고 차량진행 방향에 대해 횡방향으로 유효 측정범위를 확대하기 위해 도 1에 도시된 바와 같이 차량의 좌측과 우측 전방에 위치한 2개의 레이저 스캐너를 노면과 연직방향으로 향하게 한 후 좌측 레이저 스캐너는 좌측으로, 우측 레이저 스캐너는 우측으로 각각 소정 각도로 기울여 배치할 수도 있다. 본 명세서의 상세한 설명은 노면 프로파일 데이터 생성 장치(10)가 2 개의 레이저 스캐너(200)를 포함하는 경우를 중심으로 기술되어 있으나, 레이저 스캐너의 개수는 2 개로 제한되는 것은 아니다.The laser scanner 200 may be installed in the front of the vehicle 1 in the vertical (vertical) direction with the ground to measure the vertical distance to the road surface while the vehicle is driving. The road surface profile data generating apparatus 10 according to an embodiment of the present invention includes two laser scanners 200, and one laser scanner 200 is disposed at positions symmetrically from the center of the front of the vehicle. Can be. In this case, two laser scanners may be arranged so as to face the road surface and in the vertical direction. Alternatively, two laser scanners located on the left and right sides of the vehicle in the vertical direction on the road surface in order to expand the effective measurement range in the transverse direction with respect to the vehicle traveling direction without compromising the vertical distance measurement accuracy. After facing, the left laser scanner may be inclined at a predetermined angle to the left and the right laser scanner to the right, respectively. Although the detailed description of the present specification describes the case where the road surface profile data generating apparatus 10 includes two laser scanners 200, the number of laser scanners is not limited to two.

변환부(300)는 소정 시간 간격으로 측정된 수직거리를 노면에 대하여 기설정된 거리 간격으로 샘플링된 수직거리 데이터로 변환할 수 있다. 다시 말해, 시간 간격 기반으로 측정된 데이터를 거리 간격 기반의 데이터로 변환한다. 예를 들어, 10kHz로 측정된 수직거리를 노면에 대하여 5cm 간격의 거리 샘플링으로 변환된 수직거리 데이터로 변환할 수 있다. 이렇게 거리 간격 기반 데이터를 변환하는 구성을 통하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 프로파일 데이터 생성 장치는 노면 가혹도 분석을 위해 거리 간격 기반 데이터를 이용하는 국제표준인 ISO 8608을 적용할 수 있다.The converter 300 may convert the vertical distance measured at predetermined time intervals into vertical distance data sampled at a predetermined distance interval with respect to the road surface. In other words, the data measured based on the time interval is converted into data based on the distance interval. For example, the vertical distance measured at 10 kHz may be converted into vertical distance data converted to distance sampling at 5 cm intervals with respect to the road surface. Through the configuration of converting distance-based data as described above, the road surface profile data generating apparatus according to an embodiment of the present invention may apply ISO 8608, which is an international standard using distance-based data, for road severity analysis.

제어부(400)는 변환된 수직거리 데이터로부터 노면의 프로파일 데이터를 생성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 프로파일 데이터 생성 장치는 변환된 수직거리 데이터로부터 이상 신호 데이터를 제거하고, 노면의 굴곡에 의해 변화하는 차량의 자세에 따른 수직거리 측정오차를 계산하여, 이상 신호 데이터가 제거된 수직거리 데이터에 수직거리 측정오차를 보상하는 것에 의하여, 정확한 노면의 프로파일 데이터를 생성할 수 있다.The controller 400 may generate profile data of the road surface from the converted vertical distance data. The road surface profile data generating device according to an embodiment of the present invention removes the abnormal signal data from the converted vertical distance data, calculates a vertical distance measurement error according to the attitude of the vehicle that is changed by the curvature of the road, and generates the abnormal signal data. By compensating the vertical distance measurement error to the removed vertical distance data, it is possible to generate the profile data of the correct road surface.

이에 대하여 상술하면, 제어부(400)는 레이저 스캐너(200)를 이용한 수직거리 측정 과정 중 발생할 수 있는 이상신호를 제거하기 위하여, 이전 측정값 대비 일정 크기 이상의 신호를 이상 신호로 판단하여 레이저 스캐너 측정값의 이상치를 제거할 수 있다. 다시 말해, 제 1 수직거리 데이터(즉, 현재 수직거리 데이터)의 크기와, 제 1 수직거리 데이터 바로 다음의 제 2 수직거리 데이터의 크기(즉, 다음의 수직거리 데이터)의 차이가 소정의 임계값 이상인 경우에, 제 2 수직거리 데이터는 이상 신호 데이터로 판단되어 제거되고, 제 1 수직거리 데이터로 치환될 수 있다.In detail, the controller 400 determines a signal of a predetermined magnitude or more from a previous measured value as an abnormal signal to remove an abnormal signal that may occur during the vertical distance measuring process using the laser scanner 200, and then measures the laser scanner measured value. The outlier of can be removed. In other words, the difference between the size of the first vertical distance data (ie, the current vertical distance data) and the size of the second vertical distance data immediately after the first vertical distance data (ie, the next vertical distance data) is a predetermined threshold. When the value is equal to or greater than the value, the second vertical distance data may be determined to be abnormal signal data and removed, and may be replaced with the first vertical distance data.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 프로파일 데이터 생성 장치에서 수직거리 측정오차를 보상하기 위한 개념도이다.3 is a conceptual diagram for compensating for a vertical distance measurement error in a road surface profile data generating device according to an embodiment of the present invention.

제어부(400)가 이전 측정값 대비 일정크기 이상의 신호를 이상신호로 판단하여 이전 측정데이터로 치환함으로써 레이저 스캐너 측정값의 이상치를 제거하는 구성은 [수학식 1]로 정의될 수 있다.The control unit 400 removes an abnormal value of the laser scanner measured value by determining a signal having a predetermined size or more compared to the previous measured value as an abnormal signal and replacing the previous measured data with Equation 1.

Figure 112018080264351-pat00001
Figure 112018080264351-pat00001

여기서,

Figure 112018080264351-pat00002
는 차량진행방향(도 3 참조)에 대하여 레이저 스캐너와 노면간의 i 번째 수직거리 데이터이고,
Figure 112018080264351-pat00003
는 측정오차 임계값이다.here,
Figure 112018080264351-pat00002
Is the i-th vertical distance data between the laser scanner and the road surface with respect to the vehicle traveling direction (see FIG.
Figure 112018080264351-pat00003
Is the measurement error threshold.

그 다음, 제어부(400)는 노면의 굴곡에 따라 변화하는 차량의 자세에 따른 피치(pitch) 방향 각도, 롤(roll) 방향 각도, GPS-INS 센서와 레이저 스캐너 사이의 거리(보다 정확하게는, GPS-INS 센서와 2 개의 레이저 스캐너의 가운데 지점인 차량의 전면부의 중심)까지의 거리, 및 차량의 전면부의 중심으로부터 레이저 스캐너 사이의 거리에 기초하여, 차량자세에 따른 수직거리 오차를 계산하고, 측정된 수직거리에서 가감함으로써 수직거리 측정오차를 보상할 수 있고, 이에 따라 정확한 노면의 프로파일 데이터를 생성할 수 있다.Then, the controller 400 may include a pitch direction angle, a roll direction angle, and a distance between the GPS-INS sensor and the laser scanner (more precisely, GPS) according to the vehicle attitude which changes according to the curvature of the road surface. Calculates and measures the vertical distance error according to the vehicle posture, based on the distance from the center of the front part of the vehicle to the center of the two laser scanners and the INS sensor and the distance from the center of the front part of the vehicle to the laser scanner By adding or subtracting at a given vertical distance, the vertical distance measurement error can be compensated, and thus, accurate profile data of the road surface can be generated.

제어부(400)가 차량자세에 따른 수직거리 측정오차를 보상하는 알고리즘은 [수학식 2] 내지 [수학식 6]으로 정의될 수 있다.An algorithm in which the controller 400 compensates for a vertical distance measurement error according to a vehicle position may be defined by Equations 2 to 6.

Figure 112018080264351-pat00004
Figure 112018080264351-pat00004

여기서,

Figure 112018080264351-pat00005
는 차량진행방향에 대하여 i 번째 pitch 방향(
Figure 112018080264351-pat00006
) 움직임에 따른 수직거리 보상값이고, d 는 GPS-INS 센서와 2 개의 레이저 스캐너의 가운데 지점인 차량의 전면부의 중심이며,
Figure 112018080264351-pat00007
는 차량진행방향에 대하여 i 번째 차량의 pitch 방향 각도이다.here,
Figure 112018080264351-pat00005
Is the i th pitch direction (
Figure 112018080264351-pat00006
D) is the vertical distance compensation according to the movement, d is the center of the front part of the vehicle, which is the center of the GPS-INS sensor and the two laser scanner
Figure 112018080264351-pat00007
Is the pitch direction angle of the i th vehicle with respect to the vehicle traveling direction.

Figure 112018080264351-pat00008
Figure 112018080264351-pat00008

Figure 112018080264351-pat00009
Figure 112018080264351-pat00009

Figure 112018080264351-pat00010
Figure 112018080264351-pat00010

Figure 112018080264351-pat00011
Figure 112018080264351-pat00011

여기서,

Figure 112018080264351-pat00012
Figure 112018080264351-pat00013
는 차량의 진행방향에 대하여 roll 방향(
Figure 112018080264351-pat00014
) 움직임에 따른 i 번째 좌측 및 우측 레이저 스캐너의 수직거리 보상값들이고,
Figure 112018080264351-pat00015
는 차량의 진행방향에 대하여 i 번째 노폭방향(도 2 참조)으로 차량 전방의 중심으로부터 좌측과 우측 레이저 스캐너까지의 간격들(5cm 간격들)이고,
Figure 112018080264351-pat00016
는 차량의 진행방향에 대하여 i 번째 차량의 roll 방향 각도이고,
Figure 112018080264351-pat00017
Figure 112018080264351-pat00018
는 각각 좌측 및 우측 레이저 스캐너 측정값(
Figure 112018080264351-pat00019
Figure 112018080264351-pat00020
)으로부터 차량 자세(pitch 방향, roll 방향)에 따른 오차를 보상한 수직거리이다.here,
Figure 112018080264351-pat00012
Wow
Figure 112018080264351-pat00013
Is the roll direction (
Figure 112018080264351-pat00014
) Are the vertical distance compensation values of the i th left and right laser scanner according to the movement,
Figure 112018080264351-pat00015
Is the intervals (5 cm intervals) from the center of the front of the vehicle to the left and right laser scanners in the i th road width direction (see FIG. 2) with respect to the traveling direction of the vehicle,
Figure 112018080264351-pat00016
Is the roll direction angle of the i th vehicle with respect to the traveling direction of the vehicle,
Figure 112018080264351-pat00017
and
Figure 112018080264351-pat00018
Are the left and right laser scanner measurements (
Figure 112018080264351-pat00019
and
Figure 112018080264351-pat00020
) Is a vertical distance that compensates for the error according to the vehicle posture (pitch direction, roll direction).

본 발명의 일 실시예에서, 제어부(400)는, 필요에 따라, 수직거리 측정오차가 보상된 수직거리 데이터에 대하여 고도를 반영할 수 있다. 고도에 대한 정보는 GPS-INS 센서에서 구현된 GPS 센서에 의해 획득할 수 있다. 그리고, GPS 센서는 고도에 대한 오차를 가질 수 있기 때문에, 고도 오차를 줄이기 위한 후처리를 함께 적용할 수도 있다. 예를 들어, GPS 센서의 고도 오차를 줄이기 위해 GPS-INS 센서에 RTK(Real Time Kinematic)방식 GPS 센서를 적용하고, RTK 방식 GPS 센서의 기지국(base station)과 이동국(rover)의 GPS 데이터를 동기화하여 후처리함으로써 고도 오차를 수 cm 이하로 줄일 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the controller 400 may reflect the altitude with respect to the vertical distance data whose vertical distance measurement error is compensated, as necessary. Information about the altitude can be obtained by the GPS sensor implemented in the GPS-INS sensor. In addition, since the GPS sensor may have an error with respect to the altitude, a post-processing may be applied together to reduce the altitude error. For example, to reduce the altitude error of the GPS sensor, a Real Time Kinematic (RTK) GPS sensor is applied to the GPS-INS sensor, and the GPS data of the base station and the mobile station of the RTK GPS sensor is synchronized. By post-treatment, altitude errors can be reduced to a few cm or less.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 프로파일 데이터를 이용하는 프로그램의 예시적인 구현예를 도시한다.4-6 show exemplary implementations of a program using road surface profile data according to one embodiment of the invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 노면 프로파일 데이터를 이용하는 프로그램은 공학용 프로그램인 LabVIEW 에 기반하여 구현될 수 있다. 그리고, 노면 프로파일 데이터를 이용하는 프로그램은 저장부(500)에 저장될 수 있으며, 이 경우 노면 프로파일 데이터와 함께 저장부(500)에 저장될 수도 있다.A program using road surface profile data according to an embodiment of the present invention may be implemented based on LabVIEW, which is an engineering program. The program using the road surface profile data may be stored in the storage unit 500, and in this case, the program using the road surface profile data may be stored in the storage unit 500.

도 4에 도시된 바와 같이, 제어부(400)는 노면 프로파일 데이터를 이용하는 프로그램을 통해 노면 프로파일 데이터를 로딩할 수 있다.As illustrated in FIG. 4, the controller 400 may load road surface profile data through a program using road surface profile data.

또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 제어부(400)는 노면 프로파일 데이터를 이용하는 프로그램을 통해 노면 프로파일 데이터를 3차원 메쉬(mesh) 형태로 표시할 수 있다. 그리고, 필요에 따라, 제어부(400)는 거리 기반으로 샘플링된 수직거리 데이터 또는 이상 신호 데이터가 제거된 수직거리 데이터를 3차원 메쉬형태로 표시하게 함으로써, 수직거리 측정오차가 보상되기 전의 노면 굴곡 데이터를 확인할 수도 있다.In addition, as illustrated in FIG. 5, the controller 400 may display road surface profile data in a 3D mesh form through a program using road surface profile data. If necessary, the controller 400 displays the vertical distance data sampled on the basis of the distance or the vertical distance data from which the abnormal signal data is removed in the form of a three-dimensional mesh, so that the road surface bending data before the vertical distance measurement error is compensated. You can also check

또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 제어부(400)는 노면 프로파일 데이터를 이용하는 프로그램을 통해 노면 프로파일 데이터, 일정한 거리간격(5cm)으로 변환된 차량자세(pitch, roll), 고도, 수직거리 데이터 중 하나 이상을 노면 프로파일 데이터 생성 장치의 외부로 내 보낼(export) 수도 있다.In addition, as shown in FIG. 6, the control unit 400 may convert among road profile data and vehicle position (pitch, roll), altitude, and vertical distance data converted into road profile data and a predetermined distance interval (5 cm) through a program using road profile data. One or more of the road surface profile data generating devices may be exported.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 프로파일 데이터를 생성하고 이를 이용하는 방법의 흐름도이다.7 is a flowchart of a method of generating and using road surface profile data according to an embodiment of the present invention.

먼저, 노면 프로파일 생성 장치(10)는 차량(1)의 전면부에 노면과 수직 방향으로 배치되는 예컨대 2 개의 레이저 스캐너에 의해 차량의 주행 중 소정 시간 간격으로 노면까지의 수직거리를 측정할 수 있다(S710).First, the road surface profile generating apparatus 10 may measure the vertical distance to the road surface at predetermined time intervals during driving of the vehicle by, for example, two laser scanners disposed in the front direction of the vehicle 1 in a direction perpendicular to the road surface. (S710).

그 다음, 변환부(300)는 소정 시간 간격으로 측정된 수직거리를 노면에 대하여 기설정된 거리 간격으로 샘플링된 수직거리 데이터로 변환할 수 있다(S720).Next, the conversion unit 300 may convert the vertical distance measured at predetermined time intervals into vertical distance data sampled at a predetermined distance interval with respect to the road surface (S720).

그 다음, 제어부(400)는 수직거리 데이터로부터 이상 신호 데이터를 제거하는 단계(S730), 노면의 굴곡에 의해 변화하는 차량의 자세(GPS-INS 센서에 의해 획득됨)에 따른 수직거리 측정오차를 계산하고, 이상 신호 데이터가 제거된 수직거리 데이터에 수직거리 측정오차를 보상하는 단계(S740)를 수행하여 정확한 노면 프로파일 데이터를 생성할 수 있다.Next, the controller 400 removes the abnormal signal data from the vertical distance data (S730), and measures the vertical distance measurement error according to the attitude of the vehicle (obtained by the GPS-INS sensor) that is changed by the curvature of the road surface. By calculating and compensating the vertical distance measurement error to the vertical distance data from which the abnormal signal data is removed (S740), accurate road surface profile data may be generated.

그리고, 제어부(400)는, 필요에 따라, 수직거리 측정오차가 보상된 수직거리 데이터에 대하여 고도를 적용하는 단계(S750)를 추가로 수행하는 것에 의하여 노면 프로파일 데이터를 생성할 수도 있다.In addition, the controller 400 may generate road surface profile data by additionally applying an altitude to the vertical distance data whose vertical distance measurement error is compensated (S750).

뿐만 아니라, 제어부(400)는 노면굴곡에 의한 차량자세 변화에 따른 수직거리 오차를 확인하기 위하여 수직거리 오차를 보상한 경우와 오차를 보상하지 않은 경우에 대하여 수직거리를 다시 계산할 수도 있다.In addition, the controller 400 may recalculate the vertical distance with respect to the case of compensating the vertical distance error and the case of not compensating the error in order to confirm the vertical distance error due to the change in the vehicle attitude due to the road curvature.

또한, 제어부(400)는 노면 프로파일 데이터를 이용하는 프로그램을 통해 노면 프로파일 데이터를 로딩할 수 있다.In addition, the controller 400 may load road surface profile data through a program using road surface profile data.

또한, 제어부(500)는 노면 프로파일 데이터를 이용하는 프로그램을 통해 노면 프로파일 데이터를 3차원 메쉬(mesh) 형태로 표시할 수 있다(S760).In addition, the control unit 500 may display the road surface profile data in the form of a 3D mesh through a program using the road surface profile data in operation S760.

그리고, 필요에 따라, 제어부(400)는 거리 기반으로 샘플링된 수직거리 데이터 또는 이상 신호 데이터가 제거된 수직거리 데이터를 3차원 메쉬형태로 표시하게 함으로써, 수직거리 측정오차가 보상되기 전의 노면 굴곡 데이터를 확인할 수도 있다.If necessary, the controller 400 displays the vertical distance data sampled on the basis of the distance or the vertical distance data from which the abnormal signal data is removed in the form of a three-dimensional mesh, so that the road surface bending data before the vertical distance measurement error is compensated. You can also check

또한, 제어부(400)는 노면 프로파일 데이터를 이용하는 프로그램을 통해 노면 프로파일 데이터, 일정한 거리간격(5cm)으로 변환된 차량자세(pitch, roll), 고도, 수직거리 데이터 중 하나 이상을 노면 프로파일 데이터 생성 장치의 외부로 내 보낼 수도 있다(S770).In addition, the controller 400 generates road surface profile data using at least one of road profile data, pitch, roll, altitude, and vertical distance data converted into road profile data and a predetermined distance interval (5 cm) through a program using road profile data. It can also be exported outside of (S770).

상술한 노면 프로파일 데이터를 생성하는 장치 및 방법은, 레이저 스캐너로부터 노면까지의 수직거리 데이터로부터 이상 신호 데이터를 제거하고, 노면의 굴곡에 의해 변화하는 차량의 자세에 따른 수직거리 측정오차를 계산하여, 이상 신호 데이터가 제거된 수직거리 데이터에 대해 수직거리 측정오차를 보상하는 기술적 구성을 통하여, 포장도로 뿐만 아니라 군 기동장비 운용지역과 유사한 형태의 비포장도로 및 야지에 대해서도 효율적이고 정밀하게 측정하여 노면 프로파일 데이터를 생성하는 것이 가능하다. 또한 노면 프로파일 데이터를 생성하는 장치 및 방법에 의해 생성된 노면 프로파일 데이터를 이용하는 프로그램을 통해 3차원 mesh 형태의 노면 굴곡을 표시하거나 노면 프로파일 데이터 등을 외부로 이전할 수 있다.The apparatus and method for generating the above-mentioned road surface profile data removes abnormal signal data from the vertical distance data from the laser scanner to the road surface, calculates a vertical distance measurement error according to the attitude of the vehicle that changes due to the curvature of the road surface, Through the technical configuration that compensates the vertical distance measurement error for the vertical distance data from which the anomaly signal data is removed, the road surface profile can be measured efficiently and precisely not only on the pavement but also on the unpaved road and the field similar to the military operation equipment operating area. It is possible to generate data. In addition, road curvature in the form of a three-dimensional mesh or road profile data may be transferred to the outside through a program using the road profile data generated by the apparatus and method for generating road profile data.

본 명세서에 첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.Combinations of each block of the block diagrams and each step of the flowcharts attached herein may be performed by computer program instructions. These computer program instructions may be mounted on a processor of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing equipment such that instructions executed through the processor of the computer or other programmable data processing equipment may not be included in each block or flowchart of the block diagram. It will create means for performing the functions described in each step. These computer program instructions may be stored in a computer usable or computer readable memory that can be directed to a computer or other programmable data processing equipment to implement functionality in a particular manner, and thus the computer usable or computer readable memory. It is also possible for the instructions stored in to produce an article of manufacture containing instruction means for performing the functions described in each block or flowchart of each step of the block diagram. Computer program instructions can also be mounted on a computer or other programmable data processing equipment, such that a series of operating steps are performed on the computer or other programmable data processing equipment to create a computer-implemented process to create a computer or other programmable data. Instructions that perform processing equipment may also provide steps for performing the functions described in each block of the block diagram and in each step of the flowchart.

또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.In addition, each block or step may represent a portion of a module, segment or code that includes one or more executable instructions for executing a specified logical function (s). It should also be noted that in some alternative embodiments, the functions noted in the blocks or steps may occur out of order. For example, the two blocks or steps shown in succession may in fact be executed substantially concurrently or the blocks or steps may sometimes be performed in the reverse order, depending on the functionality involved.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential quality of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed herein are not intended to limit the technical spirit of the present invention but to explain, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas that fall within the scope of equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.

1: 차량
10: 노면 프로파일 데이터 생성 장치
100: GPS-INS 센서
200: 레이저 스캐너
300: 변환부
400: 제어부
500: 저장부
600: 표시부
1: vehicle
10: road surface profile data generating device
100: GPS-INS sensor
200: laser scanner
300: converter
400: control unit
500: storage unit
600: display unit

Claims (13)

군 장비 운용지역의 노면 프로파일 데이터를 생성하는 장치로서,
차량의 중심부에 탑재되는 GPS-INS 센서와,
상기 차량의 전면부에 노면과 수직 방향으로 배치되어, 상기 차량의 주행 중 소정 시간 간격으로 상기 노면까지의 수직거리를 측정하는, 레이저 스캐너 - 상기 레이저 스캐너는 상기 차량의 전면부의 중심으로부터 좌우 대칭의 위치에 각각 1개씩 배치됨 - 와,
상기 소정 시간 간격으로 측정된 수직거리를 상기 노면에 대하여 기설정된 거리 간격으로 샘플링된 수직거리 데이터로 변환하는 변환부와,
상기 수직거리 데이터로부터 이상 신호 데이터를 제거하고, 상기 차량의 자세에 따른 수직거리 측정오차를 계산하여, 상기 이상 신호 데이터가 제거된 수직거리 데이터에 상기 수직거리 측정오차를 보상함으로써, 상기 노면의 프로파일 데이터를 생성하는 제어부를 포함하고,
제 1 수직거리 데이터의 크기와 상기 제 1 수직거리 데이터 바로 다음의 제 2 수직거리 데이터의 크기의 차이가 소정의 임계값 이상인 경우, 상기 제 2 수직거리 데이터를 상기 제 1 수직거리 데이터로 치환함으로써 상기 이상 신호 데이터를 제거하는
노면 프로파일 데이터 생성 장치.
A device for generating road surface profile data of military equipment operating area,
GPS-INS sensor mounted in the center of the vehicle,
A laser scanner disposed at a front portion of the vehicle in a direction perpendicular to a road surface, and measuring a vertical distance to the road surface at predetermined time intervals during driving of the vehicle, wherein the laser scanner is symmetrical from the center of the front portion of the vehicle; One at each location-W,
A converter for converting the vertical distance measured at the predetermined time interval into vertical distance data sampled at a predetermined distance interval with respect to the road surface;
Removing the abnormal signal data from the vertical distance data, calculating a vertical distance measurement error according to the attitude of the vehicle, and compensating the vertical distance measurement error to the vertical distance data from which the abnormal signal data has been removed, thereby making the profile of the road surface A control unit for generating data,
If the difference between the size of the first vertical distance data and the size of the second vertical distance data immediately after the first vertical distance data is greater than or equal to a predetermined threshold value, the second vertical distance data is replaced with the first vertical distance data. To remove the abnormal signal data
Road profile data generating device.
제 1 항에 있어서,
상기 GPS-INS 센서에 의해 적어도 상기 차량의 자세 및 위치가 획득되는
노면 프로파일 데이터 생성 장치.
The method of claim 1,
At least the attitude and position of the vehicle are acquired by the GPS-INS sensor.
Road profile data generating device.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 수직거리 측정오차가 보상된 수직거리 데이터에 대하여 고도를 반영하여 상기 노면의 프로파일 데이터를 생성하는
노면 프로파일 데이터 생성 장치.
The method of claim 1,
The control unit,
Producing profile data of the road surface by reflecting altitude with respect to the vertical distance data compensated for the vertical distance measurement error
Road profile data generating device.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 수직거리 측정오차는,
상기 차량의 진행방향에 대한 상기 차량의 피치(pitch) 방향 각도, 롤(roll) 방향 각도, 상기 GPS-INS 센서와 상기 차량의 전면부의 중심까지의 거리, 및 상기 차량의 전면부의 중심으로부터 상기 레이저 스캐너 사이의 거리에 기초하여 계산되는
노면 프로파일 데이터 생성 장치.
The method of claim 1,
The vertical distance measurement error,
The pitch direction angle of the vehicle relative to the traveling direction of the vehicle, the roll direction angle, the distance from the GPS-INS sensor to the center of the front part of the vehicle, and the laser from the center of the front part of the vehicle Calculated based on the distance between scanners
Road profile data generating device.
제 1 항에 있어서,
상기 노면의 프로파일 데이터를 이용하는 프로그램이 기록되어 있는 저장부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 프로그램을 실행하여 상기 노면의 프로파일 데이터를 3차원 메쉬(mesh) 형태로 표시하도록 하는
노면 프로파일 데이터 생성 장치.
The method of claim 1,
And a storage unit in which a program using the profile data of the road surface is recorded.
The controller executes the program to display the profile data of the road surface in the form of a three-dimensional mesh.
Road profile data generating device.
제 7 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 프로그램을 실행하여 상기 노면의 프로파일 데이터, 상기 샘플링된 수직거리 데이터, 또는 상기 이상 신호 데이터가 제거된 수직거리 데이터를 외부로 내보내는(export)
노면 프로파일 데이터 생성 장치.
The method of claim 7, wherein
The controller executes the program and exports the profile data of the road surface, the sampled vertical distance data, or the vertical distance data from which the abnormal signal data has been removed.
Road profile data generating device.
제 7 항에 있어서,
상기 프로그램은 LabVIEW 기반으로 구현되는
노면 프로파일 데이터 생성 장치.
The method of claim 7, wherein
The program is implemented based on LabVIEW
Road profile data generating device.
군 장비 운용지역의 노면 프로파일 데이터를 생성하는 방법으로서,
차량의 전면부에 노면과 수직 방향으로 배치되는 레이저 스캐너에 의해 상기 차량의 주행 중 소정 시간 간격으로 상기 노면까지의 수직거리를 측정하는 단계 - 상기 레이저 스캐너는 상기 차량의 전면부의 중심으로부터 좌우 대칭의 위치에 각각 1개씩 배치됨 - 와,
상기 소정 시간 간격으로 측정된 수직거리를 상기 노면에 대하여 기설정된 거리 간격으로 샘플링된 수직거리 데이터로 변환하는 단계와,
상기 수직거리 데이터로부터 상기 노면의 프로파일 데이터를 생성하는 단계를 포함하되,
상기 노면의 프로파일 데이터를 생성하는 단계는,
상기 수직거리 데이터로부터 이상 신호 데이터를 제거하는 단계와,
상기 차량의 자세 - 상기 차량의 자세는 상기 차량의 중심부에 탑재된 GPS-INS 센서에 의해 획득됨 - 에 따른 수직거리 측정오차를 계산하는 단계와,
상기 이상 신호 데이터가 제거된 수직거리 데이터에 상기 수직거리 측정오차를 보상하는 단계를 포함하고,
상기 이상 신호 데이터를 제거하는 단계는,
제 1 수직거리 데이터의 크기와 상기 제 1 수직거리 데이터 바로 다음의 제 2 수직거리 데이터의 크기의 차이가 소정의 임계값 이상인 경우, 상기 제 2 수직거리 데이터를 상기 제 1 수직거리 데이터로 치환함으로써 상기 이상 신호 데이터를 제거하는
노면 프로파일 데이터 생성 방법.
As a method of generating road surface profile data of military equipment operating area,
Measuring a vertical distance to the road surface at a predetermined time interval during driving of the vehicle by a laser scanner disposed in a direction perpendicular to the road surface at the front of the vehicle, wherein the laser scanner is symmetrical from the center of the front part of the vehicle; One at each location-W,
Converting the vertical distance measured at the predetermined time interval into vertical distance data sampled at a predetermined distance interval with respect to the road surface;
Generating profile data of the road surface from the vertical distance data;
Generating the profile data of the road surface,
Removing abnormal signal data from the vertical distance data;
Calculating a vertical distance measurement error according to the vehicle attitude, wherein the vehicle attitude is obtained by a GPS-INS sensor mounted at the center of the vehicle;
Compensating for the vertical distance measurement error to the vertical distance data from which the abnormal signal data is removed;
Removing the abnormal signal data,
If the difference between the size of the first vertical distance data and the size of the second vertical distance data immediately after the first vertical distance data is greater than or equal to a predetermined threshold value, the second vertical distance data is replaced with the first vertical distance data. To remove the abnormal signal data
How to create road profile data.
삭제delete 제 10 항에 있어서,
상기 수직거리 측정오차는,
상기 차량의 진행방향에 대한 상기 차량의 피치(pitch) 방향 각도, 롤(roll) 방향 각도, 상기 GPS-INS 센서와 상기 차량의 전면부의 중심까지의 거리, 및 상기 차량의 전면부의 중심으로부터 상기 레이저 스캐너 사이의 거리에 기초하여 계산되는
노면 프로파일 데이터 생성 방법.
The method of claim 10,
The vertical distance measurement error,
The pitch direction angle of the vehicle relative to the traveling direction of the vehicle, the roll direction angle, the distance from the GPS-INS sensor to the center of the front part of the vehicle, and the laser from the center of the front part of the vehicle Calculated based on the distance between scanners
How to create road profile data.
컴퓨터 판독가능한 매체에 저장되어 있는 프로그램으로서,
상기 프로그램은 프로세서에 의해 실행되어,
제10항의 노면 프로파일 데이터 생성 방법에 의해 생성된 노면의 프로파일 데이터를 3차원 메쉬(mesh) 형태로 표시하는 단계와,
상기 노면의 프로파일 데이터를 노면 프로파일 데이터 생성 장치의 외부로 내보내는 단계와,
상기 샘플링된 수직거리 데이터를 상기 노면 프로파일 데이터 생성 장치의 외부로 내보내는 단계와,
상기 이상 신호가 제거된 수직거리 데이터를 상기 노면 프로파일 데이터 생성 장치의 외부로 내보내는 단계
중 적어도 하나 이상을 수행하는
프로그램.
A program stored on a computer readable medium,
The program is executed by a processor,
Displaying the profile data of the road surface generated by the road surface profile data generation method of claim 10 in the form of a three-dimensional mesh;
Exporting the profile data of the road surface to the outside of the road surface profile data generating device;
Exporting the sampled vertical distance data to the outside of the road surface profile data generating device;
Exporting vertical distance data from which the abnormal signal is removed to the outside of the road surface profile data generating device;
To do at least one of
program.
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