KR102129102B1 - 실시간 위치추적 및 추적위치 재방사 gnss 시스템 - Google Patents

Abstract

접속 단자에 케이블을 통해 접속되는 GNSS 안테나를 이용하여 무인 이동체가 이동하는 챔버 내로 GNSS 위성신호를 방사하는 GNSS 위성신호 발생장치;를 포함하는, 실시간 위치추적 및 추적위치 재방사 GNSS 시스템을 개시한다.

Description

실시간 위치추적 및 추적위치 재방사 GNSS 시스템{GNSS SYSTEM OF REAL TIME LOCATION TRACKING AND LOCATION RERADIATION}

본 발명은 실시간 위치추적 및 추적위치 재방사 GNSS 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실내에서 움직이는 무인 이동체의 실시간 위치추적 및 추적위치 재방사를 위한 GNSS 시스템에 관한 것이다.

현재 위치를 측정하는 시스템에 있어서, GNSS(Global Navigation Satellite System) 수신기가 널리 사용되며, 저가의 하드웨어를 사용하는 효과적인 GNSS 기반 위치 인식 알고리즘이 채택되고 있다.

일반적으로 GNSS위성은 각 위성의 위치 정보를 통신 주파수에 실어서 지상으로 전달 하는 방식으로 GPS(Global Positioning System)가 대표 시스템이며, 수신기의 위치를 구하기 위해서는 지구궤도를 따라 고속 이동하는 GNSS 위성과 수신기 사이의 거리를 측정하여 수신기의 위치를 알 수 있다.

그러나 실내의 경우, GNSS 수신기의 활용이 거의 불가능하다. GNSS 수신기는 위성으로부터 신호를 수신하기 때문에 신호세기가 매우 낮고 실내 공간에서는 유리창이나 벽, 구조물에 의해 신호가 단절되기 때문이다. 따라서, 실내에서는 와이파이와 같은 실내 무선 신호 기기의 힘을 빌려야 했다.

예를 들면, 대한민국 공개특허 제10-2015-0023183(발명의 명칭 : 디바이스의 위치를 결정하는 장치 및 방법)(이하 인용발명이라 칭함)에서는 위치 결정 장치에 대하여 개시하고 있다.

인용발명은 적어도 하나 이상의 GNSS(Global Navigation Satellite System) 각각으로부터 상기 디바이스의 위치에 대응하는 GNSS 정보를 수신하는 GNSS 정보 수신부(11); 적어도 하나 이상의 Wi-Fi AP(Access Point) 각각으로부터 상기 디바이스의 위치에 대응하는 Wi-Fi 정보를 수신하는 Wi-Fi 정보 수신부(12); 상기 적어도 하나 이상의 GNSS의 개수에 기초하여 상기 Wi-Fi 정보의 이용 여부를 판단하는 판단부(13); 및 상기 수신된 GNSS 정보 및/또는 상기 수신된 Wi-Fi 정보를 이용하여 상기 디바이스의 위치를 결정하는 위치 결정부(14);를 포함하는 위치 결정 장치에 대하여 개시하고 있다.

인용발명의 GNSS 정보 수신부(기준안테나)(11)는 실외에 위치하여 항법을 위한 원시데이터인 실제 위성신호를 수신한다. 위치 결정부(14)는 수신된 GNSS 정보 및/또는 상기 수신된 Wi-Fi 정보를 이용하여 상기 디바이스의 위치를 결정하는 구성에 대하여 개시하고 있다.

따라서 인용발명은 실내에서 적용된다는 장점이 있는 반면에 WiFi를 이용하는 방법은 주변의 AP의 개수에 따라 정확도가 가변될 수 있으며 대체적으로는 1개 내지 2개의 AP(Access Point)에 의해 위치가 추적되기 때문에 비교적 정확하지 않은 위치를 추정하기 때문에 WiFi를 이용한 실내에서 측정되는 위치의 정확도가 떨어진다는 문제점이 있다.

한편, 무인 비행기, 드론, 무인 헬리콥터 등과 같은 무인 비행체는 GNSS(Global Navigation Satellite System) 수신기를 이용한 항법해를 통해 이동하는데, 임무 수행에 있어서 정확한 위치 추적이 요구된다.

그러나, 종래의 무인 비행체의 경우, 위치 추적의 정확도를 파악하는 데에 어려움이 있으며, 따라서, 무인 비행체의 움직임을 시험하는 경우, 대부분 외부에서 이루어진다는 물리적 한계가 존재한다.

본 발명의 일측면은 챔버 내에서 이동하는 무인 이동체의 위치 좌표를 추적하고, 추적한 위치 좌표를 포함하는 GNSS 위성신호를 챔버 내로 재방사하여 주는 GNSS 시스템을 제공한다.

본 발명의 다른 측면은 챔버 내에서의 무인 이동체의 움직임을 감지하는 모션 캡쳐 장치의 설치 각도를 조절하기 위한 각도 조절 장치를 포함하는 GNSS 시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 측면은 챔버 내에서 무인 이동체의 움직임을 감지하는 모션 캡쳐 장치를 챔버 내에 설치하기 위한 챔버 설치 부재를 포함하는 GNSS 시스템을 제공한다.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 GNSS 시스템은 접속 단자에 케이블을 통해 접속되는 GNSS 안테나를 이용하여 무인 이동체가 이동하는 챔버 내로 GNSS 위성신호를 방사하는 GNSS 위성신호 발생장치;를 포함한다.

한편, 상기 GNSS 시스템은, 내부에 공간을 형성한 박스형 구조물로, 내부에 상기 무인 이동체의 이동을 시험하기 위한 특정 환경을 모사한 챔버; 상기 챔버에서 이동하는 상기 무인 이동체의 위치를 실시간으로 추적하는 위치 추적 모듈; 및 상기 위치 추적 모듈에서 추적하는 상기 무인 이동체의 실시간 위치에 대한 상기 GNSS 위성신호를 생성하고, 상기 GNSS 위성신호를 상기 챔버에 방사하는 추적 위치 재방사 모듈;을 더 포함하고,

상기 위치 추적 모듈은, 복수 개 마련되어 상기 챔버에 설치되고, 상기 챔버에서 이동하는 상기 무인 이동체에 장착된 모션 캡쳐 태그를 감지하여 센서 데이터를 생성하는 모션 캡쳐 장치; 및 복수의 상기 모션 캡쳐 장치로부터 상기 무인 이동체를 감지한 센서 데이터를 수신하고, 상기 챔버에 대하여 기 지정된 원점 좌표를 기준으로 하여 센서 데이터를 이용하여 상기 챔버에서의 상기 무인 이동체의 실시간 3차원 위치 좌표를 추적하고, 상기 무인 이동체의 실시간 3차원 위치 좌표를 위도, 경도 및 고도 값으로 변환하는 위치 추적 서버;를 포함하고,

상기 모션 캡쳐 장치는, 설치 위치에서 전방을 촬영하여 생성한 영상 데이터를 센서 데이터로 생성하는 카메라 모듈 또는 전방으로 UWB(Ultra Wide Band) 신호를 출력하고, 전방으로부터 반사되는 UWB 신호를 센서 데이터로 생성하는 UWB 모듈 중 적어도 하나를 포함하고,

상기 추적 위치 재방사 모듈은, 상기 위치 추적 서버와 유선 또는 무선으로 연결되어, 상기 위치 추적 서버로부터 상기 무인 이동체의 실시간 위도, 경도 및 고도 값을 수신하고, 상기 무인 이동체의 실시간 위도, 경도 및 고도 값을 포함하는 상기 GNSS 위성신호를 생성하는 GNSS 시뮬레이터 서버; 상기 GNSS 시뮬레이터 서버에서 생성하는 상기 GNSS 위성신호를 발생시키는 상기 GNSS 위성신호 발생장치; 및 상기 챔버에 설치되고, 상기 GNSS 위성신호 발생장치에 연결되어 상기 GNSS 위성신호 발생장치에서 발생하는 상기 GNSS 위성신호를 상기 챔버 내로 방사하는 상기 GNSS 안테나;를 포함하고,

상기 챔버는, 직육면체의 박스 형상으로 형성되고, 내부의 모서리 부분을 따라 복수의 상기 모션 캡쳐 장치를 설치하고, 상기 챔버의 각 면과 기 설정된 간격을 형성하는 공간을 상기 무인 이동체가 이동하는 이동 공간으로 특정하며,

상기 모션 캡쳐 장치는, 3축 위치를 조절하도록 구현되는 각도 조절 장치를 통해 상기 챔버에 설치되고,

상기 각도 조절 장치는, 상기 챔버의 소정 설치 위치에 설치되는 베이스 브라켓; 상기 베이스 브라켓에 설치되는 제1 회전 브라켓; 막대 형상으로 형성되고, 상기 제1 회전 브라켓에 회동 가능하도록 결합되는 제2 회전 브라켓; 및 상기 제2 회전 브라켓에 회전 가능하도록 결합되고, 상기 모션 캡쳐 장치를 설치하는 제3 회전 브라켓;을 포함하고,

상기 베이스 브라켓은, 소정의 크기를 갖는 판상 또는 블록 형태로 형성되고, 상면에 소정 깊이를 갖는 원형의 돌출부를 형성하며, 상기 돌출부의 일측면에 형성되는 관통 홀에 체결되는 제1 체결 볼트를 포함하고,

상기 제1 회전 브라켓은, 원형통상을 갖도록 이루어진 제1 회전 브라켓 부재 및 제2 회전 브라켓 부재로 구성되고, 상기 베이스 브라켓에 형성되는 돌출부에 삽입되고, 상기 제1 체결 볼트와 맞닿는 위치를 따라 외주면 상에 요홈을 형성하여, 상기 요홈에 삽입되는 상기 제1 체결 볼트에 의해 상기 베이스 브라켓에 체결 고정되고,

상기 제1 회전 브라켓 부재 및 상기 제2 회전 브라켓 부재는, 제2 체결 볼트에 의해 상호 결합 및 이완 가능하도록 장착되고,

상기 제2 회전 브라켓은, 상기 제1 회전 브라켓의 상부에 안착되는 힌지 부재;를 포함하고,

상기 제1 회전 브라켓은, 상부에 한 쌍의 힌지 체결 부재;를 포함하며,

상기 제2 회전 브라켓은, 상기 제2 체결 볼트의 풀림에 의해 상기 한 쌍의 힌지 체결 부재가 벌어진 상태에서 상기 한 쌍의 힌지 체결 부재 사이에 상기 힌지 부재가 끼워져 회동되어 각도가 조절되고, 각도가 조절된 상태에서 상기 제2 체결 볼트의 조임에 의해 조절된 각도로 상기 제1 회전 브라켓에 고정되고,

상기 제3 회전 브라켓은, 하측이 상기 제2 회전 브라켓의 상부에 삽입되며, 하측의 외주면을 따라 요홈을 형성하고,

상기 제2 회전 브라켓은, 상기 요홈에 삽입되어 상기 제3 회전 브라켓이 회전된 상태로 고정하는 제3 체결 볼트;를 더 포함하고

상기 제3 회전 브라켓은, 상부에 상기 모션 캡쳐 장치의 설치를 위한 설치부;를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 각도 조절 장치는, 챔버 설치 부재를 통해 상기 챔버에 설치되고,

상기 챔버 설치 부재는, 상기 각도 조절 장치가 설치되는 제1 설치 부재; 상기 챔버에 상기 제1 설치 부재와 나란히 설치되는 제2 설치 부재; 및 상기 제1 설치 부재와 상기 제2 설치 부재를 연결하는 진동 수단;을 포함하고,

상기 제1 설치 부재는, 소정 두께를 갖는 링 형상으로 형성되고, 외주면에 돌기를 형성하며, 상기 베이스 브라켓이 끼워져 고정되는 삽입 링; 및 상기 삽입 링을 상기 챔버에 설치하는 제1 설치 프레임;을 포함하고,

상기 제2 설치 부재는, 단면이 'Ц'자 형상으로 형성되는 안착 프레임; 및 상기 안착 프레임을 상기 삽입 링과 이웃하도록 상기 챔버에 설치하는 제2 설치 프레임;을 포함하고,

상기 진동 수단은, 원통 형상으로 형성되고, 상기 안착 프레임에 삽입된 상태에서 외주면을 감싸도록 마련되는 설치 보조 수단에 의해 상기 안착 프레임에 설치되되, 상기 안착 프레임에 대하여 상하 방향으로 요동할 수 있도록 설치되는 진동 바아; 및 상기 진동 바아로부터 연장 형성되어 상기 삽입 링에 형성되는 돌기에 핀을 통해 설치되며, 상기 삽입 링으로부터 인가되는 진동을 상기 진동 바아로 전달하는 연결 바아;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일측면에 따르면, 챔버에서 이동하는 무인 이동체로 GNSS 위성신호를 송신하여 줌으로써, 챔버에서의 무인 이동체의 정확한 위치 측정이 가능하게 한다. 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 GNSS 시스템은 무인 이동체의 시험 환경을 실내에서도 구축할 수 있도록 하여 무인 이동체의 시험 환경 구축의 물리적 한계를 극복할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 모션 캡쳐 장치의 각도를 조절하여 사각지대 없이 챔버 내에서의 무인 이동체의 움직임을 감지할 수 있도록 한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 챔버 설치 부재에 의해 챔버 내에서의 무인 이동체의 이동에 의해 발생하는 진동을 흡수함으로써, 모션 캡쳐 장치에서의 무인 이동체의 이동에 대한 센서 데이터 획득의 정확도를 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GNSS 시스템의 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 GNSS 시스템을 이용한 무인 이동체의 위치 추적을 보여주는 흐름도이다.
도 3은 도 1에 도시된 GNSS 시스템의 제어 블록도이다.
도 4는 도 1에 도시된 챔버를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 모션 캡쳐 장치가 설치되는 각도 조절 장치를 보여주는 도면이다.
도 6 및 도 7은 도 5에 도시된 각도 조절 장치의 챔버 설치 부재를 보여주는 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 GNSS 시스템의 개념도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 GNSS 시스템(1000)은 실내 공간에서 이동하는 무인 이동체(10)에서 위치 추적을 할 수 있도록 GNSS 위성신호를 생성하여 실내 공간으로 방사하여 주는 시스템으로, 챔버(100), 위치 추적 모듈(200) 및 추적 위치 재방사 모듈(300)을 포함할 수 있다.

무인 이동체(10)는 GNSS(Global Navigation Satellite System) 수신기를 이용한 항법해를 통해 이동하는 무인 구동체로, 예컨대, 무인 비행기, 드론, 무인 헬리콥터 등과 같은 다양한 형상 및 크기의 무인 비행체는 물론이고, 자율주행 차량을 포함할 수 있다.

본 실시예에서 무인 이동체(10)는 챔버(100) 내에서 이동할 수 있으며, 추적 위치 재방사 모듈(300)에 의해 챔버(100) 내로 방사되는 GNSS 위성신호를 수신하여 위치 추적을 할 수 있다.

챔버(100)는 내부에 공간을 형성한 박스형 구조물로, 내부에 무인 이동체(10)의 이동을 시험하기 위한 특정 환경을 모사할 수 있다. 이러한 챔버(100)의 내부 공간에 무인 이동체(10)가 위치할 수 있다.

위치 추적 모듈(200)은 복수의 모션 캡쳐 장치(220) 및 위치 추적 서버(230)를 포함하여, 챔버(100)에서 이동하는 무인 이동체(10)의 위치를 실시간으로 추적할 수 있다.

모션 캡쳐 장치(220)는 복수 개 마련되어 챔버(100)에 설치될 수 있으며, 챔버(100)에서 이동하는 무인 이동체(10)를 감지하여 센서 데이터를 생성할 수 있다. 구체적으로는, 무인 이동체(10)는 모션 캡쳐 태그(210)를 장착할 수 있으며, 모션 캡쳐 장치(220)는 모션 캡쳐 태그(210)를 감지하여 센서 데이터를 생성할 수 있다.

모션 캡쳐 장치(220)는 이동 통신 기능을 구비하여, 챔버(100)에서 이동하는 무인 이동체(10)를 감지한 센서 데이터를 위치 추적 서버(230)로 송신할 수 있다.

본 실시예에서 복수의 모션 캡쳐 장치(220)는 카메라 모듈 또는 UWB(Ultra Wide Band) 모듈을 채택하거나, 또는, 카메라 모듈 및 UWB 모듈을 조합하여 모두 채택할 수 있다. 이때, 카메라 모듈은 설치 위치에서 전방을 촬영하여 생성한 영상 데이터를 센서 데이터로 생성할 것이다. UWB 모듈은 전방으로 UWB 신호를 출력하고, 전방에 무인 이동체(10)가 위치하는 경우, 무인 이동체(10)에 의해 반사되는 UWB 신호를 센서 데이터로 생성할 것이다. 여기서, 센서 데이터를 이용한 위치 추적의 정확도를 위해 복수의 모션 캡쳐 장치(220)는 5 대 내지 8 대 마련되는 것이 바람직하다.

위치 추적 서버(230)는 CPU를 포함하는 하드웨어 장치로, 예컨대, RT O/S computer로 구현될 수 있다.

위치 추적 서버(230)는 복수의 모션 캡쳐 장치(220)로부터 무인 이동체(10)를 감지한 센서 데이터를 수신하고, 센서 데이터를 이용하여 챔버(100)에서의 무인 이동체(10)의 실시간 3차원 위치 좌표를 추적할 수 있다.

여기서, 복수의 영상 데이터를 이용한 사물의 위치 추적 방법 또는 반사파를 이용한 사물의 위치 추적 방법은 본 기술분야에서 널리 사용되고 있는 방법이므로 구체적인 설명은 생략한다. 본 실시예에서 영상 데이터 및 UWB 신호를 이용한 위치 추적 알고리즘은 컴퓨터 프로그램으로 작성되고, 위치 추적 서버(230)에 포함되는 CPU에 의해 실행될 수 있다.

위치 추적 서버(230)는 무인 이동체(10)의 실시간 3차원 위치 좌표(X, Y, Z)를 위도, 경도 및 고도 값으로 변환할 수 있다.

추적 위치 재방사 모듈(300)은 GNSS 시뮬레이터 서버(310) 및 GNSS 안테나(330)를 포함하여, 위치 추적 모듈(200)에서 추적하는 무인 이동체(10)의 실시간 위치에 대한 GNSS 위성신호를 생성하고, 이를 챔버(100)에 방사할 수 있다.

GNSS 시뮬레이터 서버(310)는 CPU를 포함하는 하드웨어 장치로, 예컨대, RT O/S computer로 구현될 수 있다.

GNSS 시뮬레이터 서버(310)는 위치 추적 서버(230)와 유선 또는 무선으로 연결되어, 위치 추적 서버(230)로부터 무인 이동체(10)의 실시간 위도, 경도 및 고도 값을 수신할 수 있다.

GNSS 시뮬레이터 서버(310)는 무인 이동체(10)의 실시간 위도, 경도 및 고도 값을 포함하는 GNSS 위성신호를 생성할 수 있다. 예컨대, GNSS 위성신호에는 무인 이동체(10)의 실시간 위도, 경도 및 고도 값, Ephemeris(위성좌표용), Z-count(시각동기용), 대기오차모델, 항법데이터 등이 포함될 수 있다.

GNSS 안테나(330)는 챔버(100)에 설치될 수 있으며, GNSS 시뮬레이터 서버(310)에서 생성하는 GNSS 위성신호를 챔버(100) 내로 방사할 수 있다.

도 2는 도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 GNSS 시스템을 이용한 무인 이동체의 위치 추적을 보여주는 흐름도이다.

도 2를 참조하면, 위치 추적 서버(230)는 챔버(100)에서 이동하는 무인 이동체(10)의 3차원 위치 좌표를 실시간으로 추적하여 GNSS 시뮬레이터 서버(310)로 송신할 수 있다.

GNSS 시뮬레이터 서버(310)는 무인 이동체(10)의 실시간 3차원 위치 좌표를 포함하는 GNSS 위성신호를 생성하여 GNSS 안테나(330)를 통해 챔버(100)로 방사할 수 있다.

한편, 추적 위치 재방사 모듈(300)은 GNSS 위성신호 발생장치(320)를 더 포함할 수 있다. GNSS 위성신호 발생장치(320)는 GNSS 시뮬레이터 서버(310)에서 생성하는 GNSS 위성신호를 발생시킬 수 있으며, 접속 단자(325)에 케이블을 통해 접속되는 GNSS 안테나(330)를 이용하여 GNSS 위성신호를 방사할 수 있다.

무인 이동체(10)는 GNSS 안테나(330)에서 방사하는 GNSS 위성신호를 수신하여 자신의 위치를 산출하고, 이에 기반하여 지정된 임무를 수행할 것이다.

도 3은 도 1에 도시된 GNSS 시스템의 제어 블록도이다.

도 3을 참조하면, 위치 추적 서버(230)는 챔버(100)에 설치되는 복수의 모션 캡쳐 장치(220)를 통해 무인 이동체(10)를 감지한 센서 데이터를 수신하고, 센서 데이터를 이용하여 챔버(100)에서의 무인 이동체(10)의 실시간 3차원 위치 좌표를 추적할 수 있다. 이때, 위치 추적 서버(230)는 챔버(100)에 대하여 기 지정된 원점 좌표를 기준으로 하여 무인 이동체(10)의 3차원 위치 좌표를 추적할 수 있으며, 기 지정된 주기(예컨대, 1s)로 무인 이동체(10)의 3차원 위치 좌표를 추적할 수 있다.

위치 추적 서버(230)는 무인 이동체(10)의 실시간 3차원 위치 좌표를 위도, 경도 및 고도 값으로 변환하여, GNSS 시뮬레이터 서버(310)로 송신할 수 있다.

GNSS 시뮬레이터 서버(310)는 무인 이동체(10)의 실시간 위도, 경도 및 고도 값을 포함하는 GNSS 위성신호를 생성하여, GNSS 위성신호 발생장치(320)로 전달할 수 있다.

GNSS 위성신호 발생장치(320)는 GNSS 시뮬레이터 서버(310)에서 생성한 GNSS 위성신호를 발생시킬 수 있으며, 접속 단자(325)에 케이블을 통해 접속되는 GNSS 안테나(330)를 이용하여 GNSS 위성신호를 방사할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 GNSS 시스템(1000)은 챔버(100)에서 이동하는 무인 이동체(10)로 GNSS 위성신호를 송신하여 줌으로써, 챔버(100)에서의 무인 이동체(10)의 정확한 위치 측정이 가능하게 한다. 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 GNSS 시스템(1000)은 무인 이동체(10)의 시험 환경을 실내에서도 구축할 수 있도록 하여 무인 이동체(10)의 시험 환경 구축의 물리적 한계를 극복할 수 있다.

도 4는 도 1에 도시된 챔버를 보여주는 도면이다.

도 4를 참조하면, 챔버(100)는 직육면체의 박스 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 챔버(100)는 가로 20m, 세로 15m 및 높이 7m의 규격으로 형성될 수 있다.

챔버(100)는 내부에 복수의 모션 캡쳐 장치(220)를 설치할 수 있다. 예를 들면, 복수의 모션 캡쳐 장치(220)는 챔버(100)의 모서리 부분을 따라 설치될 수 있다.

챔버(100)는 내부에 무인 이동체(10)의 이동 공간(110)을 특정할 수 있다. 예를 들면, 이동 공간(110)은 챔버(100)의 각 면과 기 설정된 간격(d)을 형성할 수 있다. 이때, 간격(d)은 2m 내지 3m로 설정되는 것이 바람직하다.

무인 이동체(10)는 이러한 챔버(100) 내에서 이동하도록 시뮬레이션하되, 이동 공간(110) 내에서만 이동하도록 시뮬레이션하는 것이 바람직하다. 이는 챔버(100)의 모서리 부분을 따라 설치되는 복수의 모션 캡쳐 장치(220)에서의 무인 이동체(10) 감지에 있어서 화각 확보, 왜곡 최소화 등을 도모하여 정확도를 높이기 위함이다.

도 5는 도 1에 도시된 모션 캡쳐 장치가 설치되는 각도 조절 장치를 보여주는 도면이다.

도 5를 참조하면, 각도 조절 장치(250)는 모션 캡쳐 장치(220)가 설치되는 구성으로, 모션 캡쳐 장치(220)의 3축 위치를 조절하도록 구현될 수 있다.

각도 조절 장치(250)는 베이스 브라켓(2510), 제1 회전 브라켓(2520), 제2 회전 브라켓(2530) 및 제3 회전 브라켓(2540)을 포함할 수 있다.

베이스 브라켓(2510)은 소정의 크기를 갖는 판상 또는 블록 형태로 형성될 수 있으며, 상면에 소정 깊이를 갖는 원형의 돌출부를 형성할 수 있다.

여기에서, 돌출부는 일측면에 관통 홀을 형성할 수 있으며, 베이스 브라켓(2510)은 이러한 관통 홀에 체결되는 제1 체결 볼트(2511)를 포함할 수 있다.

베이스 브라켓(2510)은 챔버(100)의 소정 설치 위치에 설치될 수 있다.

제1 회전 브라켓(2520)은 원형통상을 갖도록 이루어진 제1 회전 브라켓 부재(2521) 및 제2 회전 브라켓 부재(2522)로 구성될 수 있다. 이때, 제1 회전 브라켓 부재(2521) 및 제2 회전 브라켓 부재(2522)는 제2 체결 볼트(2523)에 의해 결합 및 이완 가능하도록 장착될 수 있다.

제1 회전 브라켓(2520)은 베이스 브라켓(2510)에 형성되는 돌출부에 삽입될 수 있다. 이때, 제1 회전 브라켓(2520)은 제1 체결 볼트(2511)와 맞닿는 위치를 따라 외주면 상에 요홈을 형성할 수 있다. 즉, 제1 체결 볼트(2511)는 제1 회전 브라켓(2520)에 형성되는 요홈에 삽입됨으로써 제1 회전 브라켓(2520)을 베이스 브라켓(2510)에 체결 고정할 수 있다.

제2 회전 브라켓(2530)은 막대 형상으로 형성될 수 있다.

제2 회전 브라켓(2530)은 제1 회전 브라켓(2520)의 상부에 회동 가능하도록 결합될 수 있다. 이를 위해, 제2 회전 브라켓(2530)은 제1 회전 브라켓(2520)의 상부에 안착되는 힌지 부재(2531)를 포함할 수 있다.

여기에서, 제1 회전 브라켓(2520)은 상부에 한 쌍의 힌지 체결 부재(2524)를 돌출 형성할 수 있다. 힌지 부재(2531)는 한 쌍의 힌지 체결 부재(2524) 사이에 끼워질 것이다. 예컨대, 제2 체결 볼트(2523)의 풀림에 의해 제1 회전 브라켓 부재(2521) 및 제2 회전 브라켓 부재(2522)가 약간 벌어진 상태에서 힌지 부재(2531)를 한 쌍의 힌지 체결 부재(2524) 사이에 끼워 넣고, 제2 회전 브라켓(2530)을 회동시켜 원하는 각도로 조절한 뒤, 제2 체결 볼트(2523)를 조임으로써 제2 회전 브라켓(2530)의 회전 각도를 고정할 수 있다.

제3 회전 브라켓(2540)은 막대 형상으로 형성될 수 있다.

제3 회전 브라켓(2540)은 제2 회전 브라켓(2530)의 상부에 회전 가능하도록 결합될 수 있다. 제3 회전 브라켓(2540)은 하측에 소정 깊이를 갖는 원형의 돌기를 형성할 수 있으며, 돌기는 제2 회전 브라켓(2530)에 삽입될 수 있다.

여기에서, 돌기는 외주면을 따라 요홈을 형성할 수 있으며, 제2 회전 브라켓(2530)은 이러한 요홈에 삽입되는 제3 체결 볼트(2533)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제3 회전 브라켓(2540)을 회전시켜 원하는 각도로 조절한 뒤, 제3 체결 볼트(2533)를 조임으로써 제3 회전 브라켓(2540)의 회전 각도를 고정할 수 있다.

제3 회전 브라켓(2540)은 상부에 모션 캡쳐 장치(220)의 설치를 위한 설치부(2542)를 형성할 수 있다. 예컨대, 설치부(2542)는 너트로 형성될 수 있으며, 이와 같은 경우, 모션 캡쳐 장치(220)에는 너트에 대응하는 장착구멍이 형성될 수 있다.

이와 같은 각도 조절 장치(250)는 상부에 모션 캡쳐 장치(220)를 설치하되, 제3 회전 브라켓(2540)을 통해 모션 캡쳐 장치(220)의 좌우 방향 회전 각도를 조절하고, 제2 회전 브라켓(2530)을 통해 모션 캡쳐 장치(220)의 상하 방향 회전 각도를 조절할 수 있다.

도 6 및 도 7은 도 5에 도시된 각도 조절 장치의 챔버 설치 부재를 보여주는 도면이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 각도 조절 장치(250)는 챔버 설치 부재(270)를 통해 챔버(100)에 설치됨으로써, 챔버(100)에 모션 캡쳐 장치(220)를 설치할 수 있다. 이때, 챔버 설치 부재(270)는 무인 이동체(10)의 이동에 의해 발생할 수 있는 진동을 흡수함으로써 각도 조절 장치(250)에 설치된 모션 캡쳐 장치(220)가 진동하는 것을 방지할 수 있으며, 이로 인해 보다 정확한 무인 이동체(10)의 위치 추적을 가능하게 한다.

챔버 설치 부재(270)는 제1 설치 부재(271), 제2 설치 부재(272) 및 진동 수단(273)을 포함할 수 있다.

제1 설치 부재(271)는 삽입 링(2711) 및 제1 설치 프레임(2712)을 포함할 수 있다.

삽입 링(2711)은 소정 두께를 갖는 링 형상으로 형성될 수 있으며, 외주면에 돌기(2711a)를 형성할 수 있다.

이러한 삽입 링(2711)에는 각도 조절 장치(250), 구체적으로는 베이스 브라켓(2510)이 끼워져 고정될 수 있다.

제1 설치 프레임(2712)은 삽입 링(2711)을 챔버(100)에 설치할 수 있다. 제1 설치 프레임(2712)의 양단은 각각 챔버(100) 및 삽입 링(2711)의 저면에 설치될 수 있다.

제2 설치 부재(272)는 안착 프레임(2721) 및 제2 설치 프레임(2722)을 포함할 수 있다.

안착 프레임(2721)은 단면이 'Ц'자 형상으로 형성되어 후술하는 바아 형태의 진동 수단(273)이 삽입될 수 있다. 안착 프레임(2721)은 진동 수단(273)을 감싸도록 안착 프레임(2721)의 상측에 마련되는 설치 보조 수단(2721a)을 포함할 수 있다.

제2 설치 프레임(2722)은 제1 설치 프레임(2712)과 동일한 형성으로 형성될 수 있으며, 안착 프레임(2721)을 삽입 링(2711)과 이웃하도록 챔버(100)에 설치할 수 있다. 제2 설치 프레임(2722)의 양단은 각각 챔버(100) 및 안착 프레임(2721)의 저면에 설치될 수 있다.

진동 수단(273)은 진동 바아(2731) 및 연결 바아(2732)를 포함할 수 있다.

진동 바아(2731)는 원통 형상으로 형성되고, 안착 프레임(2721)에 삽입되며, 외주면을 감싸도록 마련되는 설치 보조 수단(2721a)에 의해 체결 고정될 수 있다.

이때, 진동 바아(2731)는 안착 프레임(2721)에 대하여 상하 방향으로 요동할 수 있다.

연결 바아(2732)는 진동 바아(2731)로부터 연장 형성되어 삽입 링(2711)에 설치됨으로써, 진동 바아(2731) 및 삽입 링(2711)을 연결할 수 있다. 여기서, 연결 바아(2732)는 그 단부(2732a)가 돌기(2711a)에 삽입되는 핀을 통해 설치됨으로써, 삽입 링(2711)에 회동 가능하게 설치될 수 있다.

도 7을 참조하면, 연결 바아(2732)는 삽입 링(2711)에서 발생하는 진동을 진동 바아(2731)로 전달할 수 있다. 여기서, 삽입 링(2711)은 챔버(100) 내에서의 무인 이동체(10)의 이동에 의해 발생하는 진동이 인가될 수 있다.

연결 바아(2732)는 핀을 축으로 한 요동작용으로 삽입 링(2711)에서 발생하는 진동을 진동 바아(2731)로 전달할 수 있다. 이때, 진동 바아(2731)는 상하 방향으로 요동함으로써 삽입 링(2711)에서 발생하는 진동을 흡수 소멸할 수 있다.

이와 같이 챔버 설치 부재(270)는 챔버(100) 내에서의 무인 이동체(10)의 이동에 의해 발생하는 진동을 흡수함으로써, 모션 캡쳐 장치(220)에서의 무인 이동체(10)의 이동에 대한 센서 데이터 획득의 정확도를 높일 수 있다.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 무인 이동체
100: 챔버
200: 위치 추적 모듈
210: 모션 캡쳐 태그
220: 모션 캡쳐 장치
230: 위치 추적 서버
300: 추적 위치 재방사 모듈
310: GNSS 시뮬레이터 서버
330: GNSS 안테나

Claims (2)

1. 접속 단자에 케이블을 통해 접속되는 GNSS 안테나를 이용하여 무인 이동체가 이동하는 챔버 내로 GNSS 위성신호를 방사하는 GNSS 위성신호 발생장치;를 포함하고,
   내부에 공간을 형성한 박스형 구조물로, 내부에 상기 무인 이동체의 이동을 시험하기 위한 특정 환경을 모사한 챔버;
   상기 챔버에서 이동하는 상기 무인 이동체의 위치를 실시간으로 추적하는 위치 추적 모듈; 및
   상기 위치 추적 모듈에서 추적하는 상기 무인 이동체의 실시간 위치에 대한 상기 GNSS 위성신호를 생성하고, 상기 GNSS 위성신호를 상기 챔버에 방사하는 추적 위치 재방사 모듈;을 더 포함하고,
   상기 위치 추적 모듈은,
   복수 개 마련되어 상기 챔버에 설치되고, 상기 챔버에서 이동하는 상기 무인 이동체에 장착된 모션 캡쳐 태그를 감지하여 센서 데이터를 생성하는 모션 캡쳐 장치; 및
   복수의 상기 모션 캡쳐 장치로부터 상기 무인 이동체를 감지한 센서 데이터를 수신하고, 상기 챔버에 대하여 기 지정된 원점 좌표를 기준으로 하여 센서 데이터를 이용하여 상기 챔버에서의 상기 무인 이동체의 실시간 3차원 위치 좌표를 추적하고, 상기 무인 이동체의 실시간 3차원 위치 좌표를 위도, 경도 및 고도 값으로 변환하는 위치 추적 서버;를 포함하고,
   상기 모션 캡쳐 장치는,
   설치 위치에서 전방을 촬영하여 생성한 영상 데이터를 센서 데이터로 생성하는 카메라 모듈 또는 전방으로 UWB(Ultra Wide Band) 신호를 출력하고, 전방으로부터 반사되는 UWB 신호를 센서 데이터로 생성하는 UWB 모듈 중 적어도 하나를 포함하고,
   상기 추적 위치 재방사 모듈은,
   상기 위치 추적 서버와 유선 또는 무선으로 연결되어, 상기 위치 추적 서버로부터 상기 무인 이동체의 실시간 위도, 경도 및 고도 값을 수신하고, 상기 무인 이동체의 실시간 위도, 경도 및 고도 값을 포함하는 상기 GNSS 위성신호를 생성하는 GNSS 시뮬레이터 서버;
   상기 GNSS 시뮬레이터 서버에서 생성하는 상기 GNSS 위성신호를 발생시키는 상기 GNSS 위성신호 발생장치; 및
   상기 챔버에 설치되고, 상기 GNSS 위성신호 발생장치에 연결되어 상기 GNSS 위성신호 발생장치에서 발생하는 상기 GNSS 위성신호를 상기 챔버 내로 방사하는 상기 GNSS 안테나;를 포함하고,
   상기 챔버는,
   직육면체의 박스 형상으로 형성되고, 내부의 모서리 부분을 따라 복수의 상기 모션 캡쳐 장치를 설치하고, 상기 챔버의 각 면과 기 설정된 간격을 형성하는 공간을 상기 무인 이동체가 이동하는 이동 공간으로 특정하며,
   상기 모션 캡쳐 장치는,
   3축 위치를 조절하도록 구현되는 각도 조절 장치를 통해 상기 챔버에 설치되고,
   상기 각도 조절 장치는,
   상기 챔버의 소정 설치 위치에 설치되는 베이스 브라켓;
   상기 베이스 브라켓에 설치되는 제1 회전 브라켓;
   막대 형상으로 형성되고, 상기 제1 회전 브라켓에 회동 가능하도록 결합되는 제2 회전 브라켓; 및
   상기 제2 회전 브라켓에 회전 가능하도록 결합되고, 상기 모션 캡쳐 장치를 설치하는 제3 회전 브라켓;을 포함하고,
   상기 베이스 브라켓은,
   소정의 크기를 갖는 판상 또는 블록 형태로 형성되고, 상면에 소정 깊이를 갖는 원형의 돌출부를 형성하며, 상기 돌출부의 일측면에 형성되는 관통 홀에 체결되는 제1 체결 볼트를 포함하고,
   상기 제1 회전 브라켓은,
   원형통상을 갖도록 이루어진 제1 회전 브라켓 부재 및 제2 회전 브라켓 부재로 구성되고, 상기 베이스 브라켓에 형성되는 돌출부에 삽입되고, 상기 제1 체결 볼트와 맞닿는 위치를 따라 외주면 상에 요홈을 형성하여, 상기 요홈에 삽입되는 상기 제1 체결 볼트에 의해 상기 베이스 브라켓에 체결 고정되고,
   상기 제1 회전 브라켓 부재 및 상기 제2 회전 브라켓 부재는,
   제2 체결 볼트에 의해 상호 결합 및 이완 가능하도록 장착되고,
   상기 제2 회전 브라켓은,
   상기 제1 회전 브라켓의 상부에 안착되는 힌지 부재;를 포함하고,
   상기 제1 회전 브라켓은,
   상부에 한 쌍의 힌지 체결 부재;를 포함하며,
   상기 제2 회전 브라켓은,
   상기 제2 체결 볼트의 풀림에 의해 상기 한 쌍의 힌지 체결 부재가 벌어진 상태에서 상기 한 쌍의 힌지 체결 부재 사이에 상기 힌지 부재가 끼워져 회동되어 각도가 조절되고, 각도가 조절된 상태에서 상기 제2 체결 볼트의 조임에 의해 조절된 각도로 상기 제1 회전 브라켓에 고정되고,
   상기 제3 회전 브라켓은,
   하측이 상기 제2 회전 브라켓의 상부에 삽입되며, 하측의 외주면을 따라 요홈을 형성하고,
   상기 제2 회전 브라켓은,
   상기 요홈에 삽입되어 상기 제3 회전 브라켓이 회전된 상태로 고정하는 제3 체결 볼트;를 더 포함하고
   상기 제3 회전 브라켓은,
   상부에 상기 모션 캡쳐 장치의 설치를 위한 설치부;를 더 포함하는, 실시간 위치추적 및 추적위치 재방사 GNSS 시스템.
   
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