KR102136576B1 - Road surface condition measuring device and road surface condition diagnosis system - Google Patents

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KR102136576B1
KR102136576B1 KR1020190006473A KR20190006473A KR102136576B1 KR 102136576 B1 KR102136576 B1 KR 102136576B1 KR 1020190006473 A KR1020190006473 A KR 1020190006473A KR 20190006473 A KR20190006473 A KR 20190006473A KR 102136576 B1 KR102136576 B1 KR 102136576B1
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surface condition
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최재원
한정현
김태형
신민규
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부산대학교 산학협력단
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Abstract

An objective of the present invention is to provide, in order to solve problems of the above-stated existing road surface condition measurement apparatus, a road surface condition diagnosis system capable of updating a road surface condition in real time by using a low-priced/miniaturized road surface measurement apparatus. According to one embodiment of the present invention, a road surface condition measurement apparatus provided on one side of a transportation means includes: an acceleration sensor combined with the front end of a suspension of the transportation means; a GPS sensing the current position of the transportation means; and a control part receiving x-axis, y-axis and z-axis direction acceleration values from the acceleration sensor, and receiving the current position of the transportation means from the GPS to store the same in a memory. Therefore, the road surface condition measurement apparatus is capable of providing an acceleration value of a position value stored in the memory such that the acceleration value is converted into a frequency area to be analyzed.

Description

노면 상태 측정 장치 및 노면 상태 진단 시스템{Road surface condition measuring device and road surface condition diagnosis system}Road surface condition measuring device and road surface condition diagnosis system

본 발명은 노면 상태 측정 장치 및 노면 상태 진단 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 차량 또는 전동킥보드 등에 가속도센서와 GPS를 부착하고, 센싱값을 가공하여 특정 경로에서 노면 상태를 측정/진단하는 장치 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a road surface condition measuring device and a road surface condition diagnosis system, and more specifically, an apparatus for measuring/diagnosing a road surface condition in a specific path by attaching an acceleration sensor and GPS to a vehicle or an electric kickboard, etc., and processing a sensing value. It's about the system.

최근 들어 도로 재포장에 대한 문제가 급증하고 있다. 도로의 노후화로 인해 균열과 파열이 발생하는데, 노후화된 도로에 대한 명확한 재포장 주기가 없는 실정이다. Recently, the problem of road resurfacing has increased rapidly. Cracks and ruptures occur due to aging of roads, and there is no clear repackaging cycle for aging roads.

도로 재포장에 따른 비용은 상당하고, 노면 상태는 차량의 승차감은 물론이며 교통안전 문제에도 큰 영향을 미치기 때문에 도로포장에 대한 효율적인 예산 집행을 위해서는 노면 상태에 진단에 대한 기준을 확립할 필요가 있다.The cost of resurfacing is considerable, and the road surface condition has a great influence on not only the ride quality of the vehicle but also traffic safety, so it is necessary to establish a standard for diagnosis on the road surface condition for effective budget execution on road pavement. .

종래의 노면 상태 진단 방법은 특수 차량을 이용하거나, 노면을 직접 찍어 분석해야 하는 등 비용이 많이 들었다. 또한 기존 노면 상태 측정기는 속도가 너무 느려서 특정한 노면을 부분적으로만 측정할 수 있었다.The conventional road surface condition diagnosis method was expensive, such as using a special vehicle or directly photographing and analyzing the road surface. In addition, the existing road surface conditioner was too slow to measure only a specific road surface.

국내등록특허 제10-1883295호에는 초음파 센서를 통해 노면 상태를 감지하는 감지기를 개시하고 있으며, 국내공개특허 특2001-0072595호에는 레이저를 조사하여 노면 상태를 측정하는 장치를 개시하고 있다.Korean Patent No. 10-1883295 discloses a sensor that detects a road surface condition through an ultrasonic sensor, and Korean Patent Publication No. 2001-0072595 discloses a device that measures a road surface condition by irradiating a laser.

상기와 같은 노면 상태 측정 장치는, 노면 상태를 정확하게 측정할 수 있으나 넓은 지형의 노면을 측정하는 데는 현실적으로 한계가 있다. 예를 들어 대한민국 국도 전체의 노면 상태를 확인하려면, 국도 전체에 해당 시스템을 설치하거나, 해당 장비를 보유한 차량 등으로 전국 국도를 순회해야 하므로 시간 및 비용이 비현실적으로 많이 소요되는 문제점이 있었다.The above-described road surface condition measuring device can accurately measure the road surface condition, but is practically limited in measuring the road surface of a wide terrain. For example, in order to check the road surface condition of the entire Korean national highway, it is necessary to install the corresponding system on the entire national highway or to traverse the national national highway with vehicles with the corresponding equipment, which has a problem that it is unrealistic and time-consuming.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 전술한 바와 같은 종래 노면 상태 측정 장치의 문제점을 해결하기 위하여, 저가/소형화된 노면장치 측정 장치를 사용하여 노면 상태를 실시간으로 업데이트 가능한 노면 상태 측정/진단 장치/시스템을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to solve the problems of the conventional road surface condition measurement device as described above, a road surface condition measurement/diagnosis device that can update the road surface condition in real time using a low-cost/miniaturized road surface device measurement device/ It is to provide a system.

본 발명은 노면 상태 측정 장치의 문제점을 해결하기 위해, 운송수단의 일측에 구비되는 노면 상태 측정 장치에 있어서, 상기 운송수단의 서스펜션의 전단에 결합되는 가속도센서; 상기 운송수단의 현재위치를 감지하는 GPS 및; 상기 가속도센서로부터 x축, y축 및 z축 방향 가속도 값을 수신하고, GPS로부터 운송수단의 현재위치를 수신하여 메모리에 저장시키는 제어부를 포함하여; 상기 메모리에 저장된 위치 값에 대한 가속도 값을 주파수 영역으로 변환하여 분석하도록 제공하는, 노면 상태 측정 장치를 제공한다.The present invention to solve the problem of the road surface condition measuring device, the road surface condition measuring device provided on one side of the vehicle, an acceleration sensor coupled to the front end of the suspension of the vehicle; GPS detecting the current position of the vehicle; It includes a control unit for receiving the acceleration values in the x-axis, y-axis and z-axis direction from the acceleration sensor, and receives the current position of the vehicle from the GPS and stores it in a memory; Provided is a road surface condition measuring device that provides an analysis by converting an acceleration value for a location value stored in the memory into a frequency domain.

또한, 상기와 같은 노면 상태 측정 장치가 구비된 노면 상태 진단 시스템에 있어서, 상기 메모리에 저장된 위치 값에 대한 가속도 값을 수신하여, FFT 및 PSD를 통해 시간 영역의 측정 값을 주파수 영역으로 변환하고; 20 Hz 내지 100 Hz 영역에서 0.05

Figure 112019006169141-pat00001
내지 0.02
Figure 112019006169141-pat00002
에서 형성되는 T1과, 20 Hz 내지 100 Hz 영역에서 0.009
Figure 112019006169141-pat00003
내지 0.004
Figure 112019006169141-pat00004
에서 형성되는 T2를 기준으로; 상기 PSD 데이터의 어퍼 인벨롭(Upper envelope)을 피팅한 값이 T1 이상인 경우 노면 상태 불량, 상기 PSD 데이터의 어퍼 인벨롭(Upper envelope)을 피팅한 값이 T1 미만 T2 초과인 경우 노면 상태 보통, 상기 PSD 데이터의 어퍼 인벨롭(Upper envelope)을 피팅한 값이 T2 이하인 경우 노면 상태 양호로 판단하는, 노면 상태 진단 시스템을 제공한다.In addition, in the road surface condition diagnosis system equipped with the road surface condition measuring apparatus as described above, the acceleration value for the position value stored in the memory is received, and the FFT and PSD convert the measured value in the time domain into the frequency domain; 0.05 in the range of 20 Hz to 100 Hz
Figure 112019006169141-pat00001
To 0.02
Figure 112019006169141-pat00002
T1 formed in and 0.009 in the range of 20 Hz to 100 Hz
Figure 112019006169141-pat00003
To 0.004
Figure 112019006169141-pat00004
Based on T2 formed in; If the value of fitting the upper envelope of the PSD data is T1 or more, the road surface condition is poor, and when the value of fitting the upper envelope of the PSD data is less than T1 and is greater than T2, the road surface condition is normal, the Provided is a road surface diagnosis system for determining that the road surface is good when the value of fitting the upper envelope of the PSD data is T2 or less.

그리고, 상기와 같은 노면 상태 측정 장치가 구비된 노면 상태 진단 시스템에 있어서, 도로망에 소정의 거리마다 설치되어 상기 메모리에 저장된 위치 값에 대한 가속도 값을 수신하는 비콘 및; 상기 비콘으로부터 데이터를 수신하여 데이터를 수집 및 분석하는 관제서버를 포함하는, 노면 상태 진단 시스템을 제공한다.In addition, the road surface condition diagnosis system equipped with the road surface condition measuring apparatus, the beacon is installed at a predetermined distance to the road network to receive an acceleration value for the location value stored in the memory; It provides a road condition diagnosis system, including a control server for collecting and analyzing data by receiving data from the beacon.

본 발명의 실시 예에 따르면, 기존 운행중인 운송수단에 부착하는 것으로 노면 상태를 측정 및 분석할 수 있어서, 공공 시스템(노면 분석 및 노면 관리)의 도입비용 및 도입절차/시간을 획기적으로 절감시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to measure and analyze the road surface state by attaching to an existing transportation means, which can drastically reduce the introduction cost and introduction procedure/time of the public system (road analysis and road management). have.

또한, 운송수단이 이동함에 따라 실시간으로 노면상태를 업데이트할 수 있어서, 기존 노면 상태 측정 방법 및 장치에 비해 정보의 정확성이 높다.In addition, it is possible to update the road surface in real time as the transportation means moves, so the accuracy of information is high compared to the existing method and apparatus for measuring the road surface.

그리고, 노면상태의 단계별 등급을 확인하는 것으로, 특정 위치의 노면에 대해 어떠한 관리가 필요한 지를 안내할 수 있다.And, by checking the level of the road surface step by step, it can guide what kind of management is needed for the road surface at a specific location.

아울러, 도로의 고도 및 고도변화율을 측정하여 운전자에게 운행의 난이도 및 위험도 정보를 제공할 수 있다.In addition, by measuring the altitude and the rate of altitude change of the road, it is possible to provide the driver with difficulty and risk information of the operation.

도 1 은 본 발명의 실시 예에 의한 노면 상태 측정 장치의 데이터값을 분석한 그래프이다.
도 2 는 본 발명의 실시 예에 의한 노면 상태 측정 장치의 구성요소를 나타낸 개요도이다.
도 3 은 본 발명의 실시 예에 의한 노면 상태 측정 시스템에서 노면 상태를 진단하는 기준을 나타낸 그래프이다.
도 4 는 본 발명의 실시 예에 의한 노면 상태 측정 시스템에서 노면에서 속도를 달리하여 측정한 데이터에 대한 PSD를 나타낸 그래프이다.
도 5 는 본 발명의 실시 예에 의한 노면 상태 측정 시스템에서 측정된 PSD의 가이드를 위로 감싸도록(Upper envelope) 피팅한 그래프이다.
도 6 은 본 발명의 실시 예에 의한 노면 상태 측정 시스템에서 같은 속도에서 다른 도로의 PSD를 측정하여 도시한 그래프이다.
도 7 은 도 6 의 그래프에서 가이드 위쪽을 피팅한 그래프이다.
1 is a graph analyzing data values of a road surface condition measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram showing components of a road surface condition measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing a criterion for diagnosing a road surface condition in a road surface condition measurement system according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing PSD for data measured by varying the speed on the road surface in the road surface condition measurement system according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph fitted to wrap the guide of the PSD measured in the road surface condition measurement system according to an embodiment of the present invention (Upper envelope).
6 is a graph showing PSDs of different roads at the same speed in a road surface condition measurement system according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph fitting the upper portion of the guide in the graph of FIG. 6.

이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물 (equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.Hereinafter, various embodiments of this document will be described with reference to the accompanying drawings. However, this is not intended to limit the techniques described in this document to specific embodiments, and should be understood to include various modifications, equivalents, and/or alternatives of embodiments of the document. . In connection with the description of the drawings, similar reference numerals may be used for similar elements.

본 문서에서, "가진다," "가질 수 있다," "포함한다," 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.In this document, expressions such as "have," "can have," "includes," or "can contain," the existence of a corresponding feature (eg, a component such as a numerical value, function, operation, or part) And does not exclude the presence of additional features.

본 문서에서, "A 또는 B," "A 또는/및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B," "A 및 B 중 적어도 하나," 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.In this document, expressions such as “A or B,” “at least one of A or/and B,” or “one or more of A or/and B”, etc. may include all possible combinations of the items listed together. . For example, “A or B,” “at least one of A and B,” or “at least one of A or B,” (1) includes at least one A, (2) includes at least one B, Or (3) all cases including both at least one A and at least one B.

본 문서에서 사용된 "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요 소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.Expressions such as "first," "second," "first," or "second," as used herein may modify various components, regardless of order and/or importance, and denote one component. It is used to distinguish from other components, but does not limit the components. For example, the first user device and the second user device may indicate different user devices regardless of order or importance. For example, the first component may be referred to as a second component without departing from the scope of rights described in this document, and similarly, the second component may be referred to as a first component.

어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어(operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될수 있다.Some component (eg, first component) is “operatively or communicatively coupled with/to” another component (eg, second component) or “accessed When referred to as "connected to", it should be understood that any component may be directly connected to the other component, or may be connected through another component (eg, a third component). On the other hand, when it is mentioned that a component (eg, the first component) is “directly connected” or “directly connected” to another component (eg, the second component), the component and the component It can be understood that no other component (eg, third component) exists between the other components.

본 문서에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)," "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)," "~하도록 설계된(designed to)," "~하도록 변경된(adapted to)," "~하도록 만들어진(made to)," 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.As used herein, the expression "configured to" is, depending on the situation, for example, "having the capacity to" ," "designed to," "adapted to," "made to," or "capable of" can be used interchangeably. The term "configured (or set) to" may not necessarily mean only "specifically designed to" in hardware. Instead, in some situations, the expression "device configured to" may mean that the device "can" with other devices or parts. For example, the phrase “processors configured (or set) to perform A, B, and C” means by executing a dedicated processor (eg, an embedded processor) to perform the operation, or one or more software programs stored in the memory device. , It may mean a general-purpose processor (for example, a CPU or an application processor) capable of performing the corresponding operations.

본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.Terms used in this document are only used to describe specific embodiments, and may not be intended to limit the scope of other embodiments. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. Terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art described in this document. Among the terms used in the present document, terms defined in the general dictionary may be interpreted as having the same or similar meaning in the context of the related art, and have an ideal or excessively formal meaning, unless explicitly defined in this document. Is not interpreted as In some cases, even terms defined in this document cannot be interpreted to exclude embodiments of this document.

본 발명의 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.Various modifications can be made by those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims of the present invention. It should not be understood individually from the perspective.

1. 고속 푸리에 변환1. Fast Fourier Transform

고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)은 이산 푸리에 변환(Discrete Fourier transform, DFT)과 그 역변환을 빠르게 수행하는 효율적인 알고리즘이다. FFT는 디지털 신호 처리에서 편미분 방정식의 근을 구하는 알고리즘에 이르기까지 많은 분야에서 사용한다.The Fast Fourier Transform (FFT) is an efficient algorithm that quickly performs a Discrete Fourier Transform (DFT) and its inverse transform. FFT is used in many fields, from digital signal processing to algorithms for rooting partial differential equations.

Figure 112019006169141-pat00005
이 복소수라고 가정할 때, DFT는 다음과 같이 정의한다.
Figure 112019006169141-pat00005
Assuming that this is a complex number, DFT is defined as follows.

Figure 112019006169141-pat00006
Figure 112019006169141-pat00007
Figure 112019006169141-pat00006
Figure 112019006169141-pat00007

이 식을 정의에 따라 계산하면 O(

Figure 112019006169141-pat00008
)의 연산이 필요하지만, FFT를 이용하면 O(
Figure 112019006169141-pat00009
Figure 112019006169141-pat00010
Figure 112019006169141-pat00011
)의 연산만으로 가능하다.
Figure 112019006169141-pat00012
이 합성수일 경우 그 소인수 분해를 이용하여 연산횟수를 줄일 수는 있지만, FFT를 사용하면
Figure 112019006169141-pat00013
이 소수일 경우에도 O(
Figure 112019006169141-pat00014
Figure 112019006169141-pat00015
Figure 112019006169141-pat00016
)번의 연산횟수를 보장한다.If you calculate this expression by definition, O(
Figure 112019006169141-pat00008
), but using FFT, O(
Figure 112019006169141-pat00009
Figure 112019006169141-pat00010
Figure 112019006169141-pat00011
).
Figure 112019006169141-pat00012
In the case of this composite number, it is possible to reduce the number of operations by using the prime factorization, but if FFT is used,
Figure 112019006169141-pat00013
O(
Figure 112019006169141-pat00014
Figure 112019006169141-pat00015
Figure 112019006169141-pat00016
) Is guaranteed.

2. 에너지 스펙트럼 밀도 2. Energy spectral density

에너지 스펙트럼 밀도(Power Spectral Density, PSD)는 신호의 전력 함량 대 주파수를 측정하는 단위이다. PSD는 일반적으로 광대역 무작위 신호를 특징짓는 데 사용된다. PSD의 진폭은 신호를 디지털화하는 데 사용되는 스펙트럼 분해능에 의해 표준화된다. 다시 말해 PSD는 시간 함수로 표현되는 에너지를 푸리에 변환(Fourier transform)을 통해 주파수 함수로 변환하였을 경우, 각 주파수 별 에너지의 크기를 나타낸다. 지진파를 통해 전달되는 시간함수의 에너지를 주파수 함수로 변환하였을 경우, 주파수 함수로 표현된 에너지 분포를 의미한다. 밀도라는 용어가 의미하듯이 각 주파수 별 에너지 값을 모든 주파수에 대하여 합산을 하게 되면 외란을 통해 전달되는 총 에너지를 구할 수 있다. 에너지 스펙트럼 밀도는 전자기, 음향학, 구조진동 등과 같이 외란에 의한 물체의 거동을 다루는 공학분야에서 많이 사용되고 있다.Energy Spectral Density (PSD) is a unit that measures the power content versus frequency of a signal. PSD is commonly used to characterize broadband random signals. The amplitude of the PSD is normalized by the spectral resolution used to digitize the signal. In other words, PSD represents the magnitude of energy for each frequency when energy represented by a time function is converted into a frequency function through a Fourier transform. When the energy of the time function transmitted through the seismic wave is converted into a frequency function, it means the energy distribution expressed as a frequency function. As the term density means, if energy values for each frequency are summed for all frequencies, the total energy transmitted through disturbance can be obtained. Energy spectral density is widely used in engineering fields dealing with the behavior of objects due to disturbances, such as electromagnetic, acoustic, and structural vibrations.

진동 데이터의 PSD의 경우 [g^2/Hz]의 진폭 단위를 사용한다. 이 단위는 처음에는 직관적으로 보이지 않을 수 있지만, 무작위 데이터가 이 데이터를 측정하는 데 사용되는 스펙트럼 분해능과 독립적으로 중첩되고 비교될 수 있도록 해준다.For PSD of vibration data, the amplitude unit of [g^2/Hz] is used. This unit may not seem intuitive at first, but it allows random data to be superimposed and compared independently of the spectral resolution used to measure this data.

3. 3. 나이퀴스트Nyquist 정리 theorem

한정된 대역의 주파수를 갖는 함수의 경우, 적절한 샘플링 간격을 취하면 샘플링 과정에서 아무런 정보의 유실도 없이 완전하게 재생될 수 있다는 이론이다. 이 때 특정 주파수 성분의 한 사이클을 제대로 나타내기 위해서는 적어도 2개 이상의 샘플이 있어야 한다. 이를 Shannon 정리, Nyquist 정리라고도 한다.In the case of a function having a frequency of a limited band, it is a theory that taking an appropriate sampling interval can completely reproduce without losing any information in the sampling process. At this time, at least two samples must be present in order to properly represent a cycle of a specific frequency component. This is also called Shannon theorem, Nyquist theorem.

Nyquist 정리에 의하면 Sampling 주파수

Figure 112019006169141-pat00017
는 신호의 최대주파수 성분의 두 배 이상이 되어야 한다. 이는
Figure 112019006169141-pat00018
/2 이상의 주파수 성분에서는 중첩(Folding) 현상이 발생하여 Aliasing 현상이 발생하기 때문이며, 이때
Figure 112019006169141-pat00019
/2를 중첩(Folding) 주파수 또는 Nyquist 주파수라 부른다.Sampling frequency according to Nyquist Theorem
Figure 112019006169141-pat00017
Should be more than twice the maximum frequency component of the signal. this is
Figure 112019006169141-pat00018
This is because an aliasing phenomenon occurs because a folding phenomenon occurs in a frequency component of /2 or more.
Figure 112019006169141-pat00019
The /2 is called the overlapping frequency or the Nyquist frequency.

디지털 신호 분석(Digital Signal Processing)에서, 입력 신호를 ADC(Analog Digital Converter)에 의하여 디지털화할 때 N개의 이산값(Discrete Value)으로 기록된다.In digital signal processing, when an input signal is digitized by an analog digital converter (ADC), it is recorded as N discrete values.

Sampling 주파수(

Figure 112019006169141-pat00020
), Nyquist 주파수(
Figure 112019006169141-pat00021
), 분해능 주파수(Frequency Resolution,
Figure 112019006169141-pat00022
) 사이의 기본적인 관계식은 다음과 같다.Sampling frequency(
Figure 112019006169141-pat00020
), Nyquist frequency (
Figure 112019006169141-pat00021
), Frequency Resolution,
Figure 112019006169141-pat00022
) Is as follows.

Figure 112019006169141-pat00023
Figure 112019006169141-pat00023

Figure 112019006169141-pat00024
Figure 112019006169141-pat00024

실험적으로 측정된 가속도 데이터의 주파수 영역에서의 해석을 진행한다. 센서의 Sampling time은 실제 스펙시트에 나와 있는 값과 차이를 보이므로 실험 진행 시간을 토대로 역으로 Sampling time을 구하여 신호 해석을 진행한다.The experimentally measured acceleration data is analyzed in the frequency domain. Since the sampling time of the sensor shows a difference from the value shown in the actual specification sheet, the sampling time is reversed based on the experiment time to analyze the signal.

실험에서 얻은 데이터를 위의 이론들을 참고하여 분석하였으며, 이 과정에서 노면 분류를 위해 참고한 기준은 ISO, IRI 노면 거칠기 기준 등이 있다.The data obtained in the experiment were analyzed with reference to the above theories, and the criteria used for classification of road surfaces in this process include ISO and IRI road roughness standards.

4. 4. MatlabMatlab 해석 Translate

Matlab 해석에서는 실험에서 얻은 시간에 따른 가속도 데이터를 FFT로 변환한 후 다시 PSD로 변환하였다. 서로 다른 노면에서의 데이터를 비교하기 위해 signal data를 guide와 함께 분류하였다. 노면의 분류에는 PSD 데이터를 사용하였으며, 면밀한 분류를 위해 ISO의 분류 방법에서 착안하여, 좀 더 면밀한 상태 진단을 할 수 있도록 하였다.In the Matlab analysis, acceleration data over time obtained from the experiment was converted to FFT and then converted to PSD. In order to compare data on different road surfaces, signal data was classified together with a guide. PSD data was used for the classification of the road surface, and the ISO classification method was devised for closer classification, so that a more detailed condition diagnosis could be performed.

해석에 사용한 FFT 및 PSD의 매트랩 코드는 다음과 같다.The FFT and PSD MATLAB codes used in the analysis are as follows.

%Compute FFT & PSD%Compute FFT & PSD

Fs = fActual; % Actual sample rate of the data in Hertz Fs = fActual; % Actual sample rate of the data in Hertz

x = datalist(:,2); % z - axis accleration datax = datalist(:,2); % z-axis accleration data

N = length(x); % total length of xN = length(x); % total length of x

freq = 0:Fs/length(x):Fs/2; %frequency bins (nyquist rule)freq = 0:Fs/length(x):Fs/2; %frequency bins (nyquist rule)

xdft = fft(x); % Fast-Fourier-Transfromxdft = fft(x); % Fast-Fourier-Transfrom

xdft = xdft(1:floor(N/2)+1); xdft = xdft(1:floor(N/2)+1);

psdx = (1/(Fs*N)) * abs(xdft).^2; % amplitude of FFT^2 divided by Hz (PSD)psdx = (1/(Fs*N)) * abs(xdft).^2; % amplitude of FFT^2 divided by Hz (PSD)

psdx(2:end-1) = 2*psdx(2:end-1);psdx(2:end-1) = 2*psdx(2:end-1);

psdx = psdx';psdx = psdx';

xdft = 1/length(x).*xdft;xdft = 1/length(x).*xdft;

xdft(2:end-1) = 2*xdft(2:end-1);xdft(2:end-1) = 2*xdft(2:end-1);

xdft = xdft';xdft = xdft';

phase = unwrap(angle(xdft)); % phasephase = unwrap(angle(xdft)); % phase

xdft = abs(xdft); % amplitudexdft = abs(xdft); % amplitude

5. 차량 속도에 따른 5. According to vehicle speed PSD값PSD value 비교 compare

본 발명의 실시 예에서는, 가속도값을 더 정확하게 측정할 수 있도록 가속도센서를 전동킥보드에 부착하여 데이터를 측정하였다. 본 발명이 적용될 수 있는 운송수단에는, 자동차, 궤도차량, 자전거, 오토바이, 전동킥보드 등 지면(노면)과 접촉하며 이동하는 육상 운송수단이 포함될 수 있다.In an embodiment of the present invention, the acceleration sensor is attached to the electric kickboard to measure the acceleration value more accurately, and data is measured. The transport means to which the present invention can be applied may include land transport means moving in contact with the ground (road surface) such as an automobile, a tracked vehicle, a bicycle, a motorcycle, and an electric kickboard.

도 4의 그래프는 각각의 노면(도 4a, 도4b)에서 속도를 달리하여 데이터를 측정하였을 때 주파수에 따른 PSD 값이 어떻게 변화했는가를 해석한 실험결과이다. 속도가 빨라질수록 그 값이 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었으며, 특히 저주파(1

Figure 112019006169141-pat00025
30
Figure 112019006169141-pat00026
)에서 그 차이가 두드러지는 것을 확인할 수 있다. 고주파 영역의 경우, 그래프가 많이 겹쳐 보임을 확인할 수 있다.The graph of FIG. 4 is an experimental result of interpreting how the PSD value according to frequency changed when data was measured by varying the speed on each road surface (FIGS. 4A and 4B ). It was confirmed that the higher the speed, the larger the value, especially the low frequency (1
Figure 112019006169141-pat00025
30
Figure 112019006169141-pat00026
), you can see the difference is noticeable. In the high-frequency region, it can be seen that the graphs are superimposed.

좀 더 원활한 비교를 위해, 도 5와 같이 PSD를 위로 감싸는 guide를 피팅해서 이를 통한 비교를 하였다. 이를 통해 속도가 증가하면 증가할수록 가속도 데이터의 PSD 값이 커지는 것을 확인할 수 있다.For a more smooth comparison, as shown in FIG. 5, a guide surrounding the PSD was fitted and compared through this. Through this, it can be seen that as the speed increases, the PSD value of the acceleration data increases.

이때, 측정된 데이터에 따라 차이가 크지 않은 경우도 존재했다. 하지만 이 경우에도 역시 속도가 커짐에 따라 PSD 값이 증가하는 경향을 보여준다.At this time, there were cases where the difference was not large depending on the measured data. However, also in this case, the PSD value tends to increase as the speed increases.

6. 노면 상태에 따른 6. According to the road surface condition PSD값PSD value 비교 compare

앞의 결과로 속도가 PSD의 값에 영향을 미친다는 것을 알았으므로, 같은 속도로 달린 데이터들끼리 비교하기 위해 15km의 속도로 측정한 데이터의 PSD를 비교한다. 도 6을 보면 노면이 거칠수록 PSD값이 크게 나타남을 확인할 수 있으나, 그래프가 겹쳐 보여 이를 확인하기 힘들다. 따라서 guide 분석을 통해 다시 그래프를 그리면 도 7과 같다. 이때, 그래프의 특성을 가장 잘 나타내는 주파수인 20

Figure 112019006169141-pat00027
100Hz에서의 그래프 도시하였다.Since we found that the speed affects the value of the PSD as a result of the above, we compare the PSD of the data measured at a speed of 15 km to compare data run at the same speed. 6, it can be seen that the PSD value is larger as the road surface is rougher, but it is difficult to confirm this because the graph overlaps. Therefore, drawing the graph again through the guide analysis is shown in FIG. 7. At this time, the frequency that best represents the characteristic of the graph, 20
Figure 112019006169141-pat00027
The graph at 100 Hz is shown.

그래프를 통해 A는 아주 상태가 좋은 도로, 그리고 B와 E는 상태가 보통인 도로 마지막으로 C와 D는 상태가 좋지 않은 도로인 것을 확인할 수 있다. The graph shows that A is a very good road, B and E are normal roads, and finally C and D are bad roads.

도 7에 나타난 노면별 PSD값은 표 1과 같다.Table 1 shows PSD values for each road surface.

노면Road surface PSD[

Figure 112019006169141-pat00028
]PSD[
Figure 112019006169141-pat00028
] AA 0.002~0.0010.002~0.001 BB 0.02~0.0110.02~0.011 CC 0.06~0.0350.06~0.035 DD 0.09~0.050.09~0.05 EE 0.011~0.0060.011~0.006

7. 노면 분류 기준 설정7. Road classification criteria setting

실제 노면상태와 PSD값 비교를 통해 노면 분류 기준을 다음 표 2와 같이 설정할 수 있다. 노면 상태 측정/변환 값이 T1 이상일 때 불량, T1~T2 사이일 때 보통, T2 이하일 때 양호한 것으로 볼 수 있다.By comparing actual road conditions and PSD values, the road classification criteria can be set as shown in Table 2 below. It can be regarded as poor when the road surface measurement/conversion value is above T1, normal when between T1 and T2, and good when below T2.

Threshold(기준)Threshold PSD[

Figure 112019006169141-pat00029
]PSD[
Figure 112019006169141-pat00029
] 상태state T1T1 0.05~0.020.05~0.02 Poor-GoodPoor-Good T2T2 0.009~0.0040.009~0.004 Good-excellentGood-excellent

상기 기준값은 도 3과 같이 도시할 수 있다. 도 3에 예시된 A 도로는, T1과 T2 사이에 위치해 있으므로 도로 상태가 보통이라고 볼 수 있다.The reference value can be illustrated as in FIG. 3. The road A illustrated in FIG. 3 is located between T1 and T2, so it can be considered that the road condition is normal.

8. 실시 예8. Example

본 발명의 실시 예에 따르면, 운송수단의 일측에 구비되는 노면 상태 측정 장치에 있어서, 상기 운송수단의 서스펜션의 전단에 결합되는 가속도센서; 상기 운송수단의 현재위치를 감지하는 GPS 및; 상기 가속도센서로부터 x축, y축 및 z축 방향 가속도 값을 수신하고, GPS로부터 운송수단의 현재위치를 수신하여 메모리에 저장시키는 제어부를 포함하여; 상기 메모리에 저장된 위치 값에 대한 가속도 값을 주파수 영역으로 변환하여 분석하도록 제공하는, 노면 상태 측정 장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, a road surface condition measuring device provided on one side of a transportation means, comprising: an acceleration sensor coupled to a front end of the suspension of the transportation means; GPS detecting the current position of the vehicle; It includes a control unit for receiving the acceleration values in the x-axis, y-axis and z-axis direction from the acceleration sensor, and receives the current position of the vehicle from the GPS and stores it in a memory; Provided is a road surface condition measuring device that provides an acceleration value for a position value stored in the memory to be converted into a frequency domain for analysis.

도 2 는 본 발명의 실시 예에 의한 노면 상태 측정 장치의 구성요소를 나타낸 개요도이다. 아두이노 우노 보드(제어부), HC-06(블루투스 모듈, 통신부), MPU-6050(가속도센서) 및 배터리를 사용하여 장치를 제작하였다.2 is a schematic diagram showing components of a road surface condition measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. The device was manufactured using an Arduino Uno board (control unit), HC-06 (Bluetooth module, communication unit), MPU-6050 (acceleration sensor) and battery.

저장된 데이터를 분석할 수 있도록, 분석용 컴퓨터 등에 데이터를 전송할 수 있도록 유선/무선 통신수단이 구비될 수 있다.In order to analyze the stored data, a wired/wireless communication means may be provided to transmit data to an analysis computer or the like.

상기 배터리는, 운송수단의 배터리를 사용할 수 있다. 이를 통해 별도의 배터리 교체 없이도 운송수단이 정상 작동하는 상황에서는 노면 상태를 지속적으로 측정할 수 있다.As the battery, a battery of a transportation means can be used. As a result, it is possible to continuously measure the road surface in a situation in which the vehicle operates normally without a separate battery replacement.

상기 기재에서 "운송수단의 서스펜션의 전단에 결합되는 가속도센서"는, 자동차 등의 경우 바퀴 및 차량 내부에 구비된 서스펜션 장치들로 인해서 실제 노면 상태를 반영한 값을 측정하기가 어려우므로, 바퀴와 서스펜션의 결합부 이전에 가속도센서를 부착한다는 의미이다. 전동킥보드나 자전거 등 서스펜션이 없거나 그 효과가 미미한 운송수단의 경우에는, 조작부(핸들)에 영향을 받지 않는 위치에 어디든지 부착될 수 있다. 예를 들어, 전동킥보드의 발판 아래쪽에 부착될 수 있다.In the above description, the "acceleration sensor coupled to the front end of the suspension of the transportation means" is difficult to measure a value reflecting the actual road surface due to the wheels and the suspension devices provided inside the vehicle in the case of a vehicle, etc. It means that the accelerometer is attached before the coupling part of. In the case of a vehicle having no suspension, such as an electric kickboard or a bicycle, or insignificant effect, it can be attached anywhere in a position that is not affected by the control unit (handle). For example, it can be attached to the bottom of the footboard of the electric kickboard.

상기 GPS 및 가속도센서는 동시에 데이터값을 저장하여, 특정한 위치에서의 가속도 값을 저장할 수 있다. 특정 구간에 대한 데이터 분석이 가능하도록 소정의 거리를 이동할 때마다 구간을 끊어서 데이터를 저장할 수 있다.The GPS and acceleration sensors can simultaneously store data values and store acceleration values at specific locations. Each time a predetermined distance is moved to enable data analysis for a specific section, the section may be cut to store data.

본 발명은 신규 제조되는 운송수단에 기본적으로 구비될 수도 있으나, 기존에 운행중인 차량에 설치하는 것만으로도 간단하게 사용할 수 있다. 가속도센서 및 제어부 등의 구성요소는 중량이 차체에 비해 현저하게 낮고, 크기 또한 작으므로 자동차 등의 운행성능에 영향을 미치지 않는다.The present invention may be basically provided on a newly manufactured vehicle, but can be simply used by simply installing it on an existing vehicle. Components such as the acceleration sensor and the control unit have a significantly lower weight and smaller size than the vehicle body, and thus do not affect the driving performance of automobiles.

또한, 상기와 같은 노면 상태 측정 장치가 구비된 노면 상태 진단 시스템에 있어서, 상기 메모리에 저장된 위치 값에 대한 가속도 값을 수신하여, FFT 및 PSD를 통해 시간 영역의 측정 값을 주파수 영역으로 변환하고; 20 Hz 내지 100 Hz 영역에서 0.05

Figure 112019006169141-pat00030
내지 0.02
Figure 112019006169141-pat00031
에서 형성되는 T1과, 20 Hz 내지 100 Hz 영역에서 0.009
Figure 112019006169141-pat00032
내지 0.004
Figure 112019006169141-pat00033
에서 형성되는 T2를 기준으로; 상기 PSD 데이터의 어퍼 인벨롭(Upper envelope)을 피팅한 값이 T1 이상인 경우 노면 상태 불량, 상기 PSD 데이터의 어퍼 인벨롭(Upper envelope)을 피팅한 값이 T1 미만 T2 초과인 경우 노면 상태 보통, 상기 PSD 데이터의 어퍼 인벨롭(Upper envelope)을 피팅한 값이 T2 이하인 경우 노면 상태 양호로 판단하는, 노면 상태 진단 시스템을 제공한다.In addition, in the road surface condition diagnosis system equipped with the road surface condition measuring apparatus as described above, the acceleration value for the position value stored in the memory is received, and the FFT and PSD convert the measured value in the time domain into the frequency domain; 0.05 in the range of 20 Hz to 100 Hz
Figure 112019006169141-pat00030
To 0.02
Figure 112019006169141-pat00031
T1 formed in and 0.009 in the range of 20 Hz to 100 Hz
Figure 112019006169141-pat00032
To 0.004
Figure 112019006169141-pat00033
Based on T2 formed in; If the value of fitting the upper envelope of the PSD data is T1 or more, the road surface condition is poor, and when the value of fitting the upper envelope of the PSD data is less than T1 and is greater than T2, the road surface condition is normal, the Provided is a road surface diagnosis system for determining that the road surface is good when the value of fitting the upper envelope of the PSD data is T2 or less.

상기 T1 및 T2의 범위는 도 3을 참조하여 결정될 수 있다. 주파수 영역이 증가할수록(20Hz에서 100Hz로 갈수록) 진폭(Amplitude) 값이 작아지는 형태로 상기의 수치범위 내에서 형성될 수 있다. 통상의 기술자가 용이하게 실시할 수 있도록, 도 3에 눈금 및 예시 등을 상세히 표기하였다.The ranges of T1 and T2 may be determined with reference to FIG. 3. As the frequency domain increases (from 20 Hz to 100 Hz), the amplitude value may be reduced to form within the above numerical range. In order to be easily carried out by a person skilled in the art, scales and examples, etc. are shown in detail in FIG. 3.

상기와 같은 노면 상태 진단 시스템은, 도로교통공사 또는 관공서 등에서 활용할 수 있다.The road surface condition diagnosis system as described above can be used in road traffic construction or government offices.

종래에는 노면 상태가 나쁘다는 민원에 의해서 뒤늦게 노면을 보수하는 작업이 이루어지는 경우가 많았으며, 민원 접수-노면 상태 점검-노면 보수의 단계로 이루어지기 때문에 즉각적인 대응이 불가능하고, 보수에 오랜 시간이 걸린다는 한계가 있었다.In the related art, there have been many cases in which the road surface is repaired lately by complaints that the road condition is bad, and it is impossible to respond promptly and takes a long time to repair because it consists of the steps of filing a complaint-checking the road condition and repairing the road. Had its limits.

상기와 같이, 노면 상태 진단 시스템에서 노면 등급을 구별하는 경우, 노면 상태가 불량인 경우에는 즉각 보수를 실시하고, 노면 상태가 보통인 경우에는 특정한 주기마다 점검을 하도록 할 수 있다.As described above, in the case of distinguishing the road surface grade in the road surface condition diagnosis system, if the road surface condition is bad, immediate repair is performed, and when the road surface condition is normal, it can be checked at a specific cycle.

누적 교통량이 많은 도로에서는, 쌓이는 데이터가 많을 뿐만 아니라, 교통량과 비례하여 노면의 파손이 빠르게 진행된다는 점에서, 본 발명에 의한 시스템을 통해 현실적이고 실효성있는 노면 진단이 가능하다.On the road with a large amount of accumulated traffic, not only is there a lot of data accumulated, but the fact that the road damage is rapidly progressed in proportion to the amount of traffic, a realistic and effective road surface diagnosis is possible through the system according to the present invention.

그리고, 상기와 같은 노면 상태 측정 장치가 구비된 노면 상태 진단 시스템에 있어서, 도로망에 소정의 거리 또는 지점마다 설치되어 상기 메모리에 저장된 위치 값에 대한 가속도 값을 수신하는 비콘 및; 상기 비콘으로부터 데이터를 수신하여 데이터를 수집 및 분석하는 관제서버를 포함하는, 노면 상태 진단 시스템을 제공한다.In addition, the road surface condition diagnosis system equipped with the road surface condition measuring apparatus, the beacon is installed at a predetermined distance or point in the road network to receive an acceleration value for the location value stored in the memory; It provides a road condition diagnosis system, including a control server for collecting and analyzing data by receiving data from the beacon.

상기 "도로망에 소정의 거리"의 기재에서, "거리"는 Road의 의미가 아닌 Distance의 의미이다. 노면 상태 측정 장치 자체의 단가가 낮으므로, 대량의 운송수단에 설치할 수 있기 때문에, 상기 거리는 최소화될 수 있다.In the description of the "predetermined distance in the road network", "distance" is not a road, but a distance. Since the unit cost of the road surface condition measuring device itself is low, it can be installed in a large number of vehicles, so the distance can be minimized.

비콘은 주유소, 주차장, 도로, 관공서, 터널입/출구, 교차로의 정지선 등에 구비되는 것이 바람직하다. 자동차 등이 소정의 거리만큼 이동하며 데이터를 축적한 후, 차량이 주/정차하는 동안에 저장되어있는 데이터를 비콘으로 전송하여, 관제서버에서 데이터값을 취합할 수 있게 된다.Beacons are preferably provided at gas stations, parking lots, roads, government offices, tunnel entry/exit, stop lines at intersections, and the like. After a vehicle or the like moves and accumulates data by a predetermined distance, the data stored in the vehicle during the main/stop is transmitted to a beacon, so that the control server can collect data values.

주유소나 주차장의 주차라인 바닥 아래쪽에 비콘이 매설되고, 제어부에 구비된 통신부와 비콘의 무선통신을 통해 데이터를 전송시킬 수 있다.Beacons are buried under the floor of a parking line in a gas station or parking lot, and data can be transmitted through wireless communication between the communication unit and the beacon provided in the control unit.

비콘으로 데이터를 전송한 후에는, 메모리로부터 데이터를 삭제하여 용량을 확보한다.After transferring data to the beacon, data is deleted from the memory to secure capacity.

관제서버에서는 도로별 노면 진단 정보 및 노면 포장/보수 이력이 저장된다. 또한, 도로 구간마다 데이터 수신날짜 정보를 저장하여, 도로별 데이터 수집 빈도를 측정할 수 있다.In the control server, road surface diagnosis information and road pavement/repair history are stored. In addition, data reception date information may be stored for each road section to measure data collection frequency for each road.

본 발명의 다른 실시 예에서는, 가속도 센서 이외에도 고도센서를 더 구비할 수 있다.In another embodiment of the present invention, an altitude sensor may be further provided in addition to the acceleration sensor.

고도센서와 GPS의 위치값을 대응시켜, 도로의 지형정보를 파악하는 것이 가능하다. 예를 들어, 특정 도로 구간의 고도 변화율을 확인하여 도로의 경사를 파악할 수 있다. 고도센서는 차량의 서스펜션 등과 큰 연관성이 없으므로 운송수단 어디에 부착되어도 무관하다.It is possible to grasp the topographic information of the road by matching the position values of the altitude sensor and GPS. For example, it is possible to determine the slope of a road by checking the rate of change in altitude of a specific road section. The altitude sensor is not related to the suspension of the vehicle, so it can be attached to any vehicle.

관제서버에서는 도로망이 표시된 지도를 디스플레이할 수 있으며, 디스플레이 화면에 도로 구간별로 상태를 표시할 수 있다. 불량 상태를 붉은색, 보통 상태를 노란색, 양호 상태를 파란색으로 표기하여, 즉시 점검/보수가 필요한 도로를 한눈에 확인할 수 있도록 한다.The control server can display a map showing the road network, and display the status for each road section on the display screen. Defective status is marked in red, normal status is indicated in yellow, and good status is indicated in blue, so that roads requiring inspection/repair can be checked at a glance

상기 지도상에서 특정한 도로 구간을 선택하면, 해당 도로의 고도, 특정 지점에서 고도 변화율, 해당 구간에서의 평균 고도 변화율을 도시하여, 도로의 형태나 경사 정도를 파악할 수 있도록 한다. 이를 통해 운전이 미숙한 운전자들이나, 차량의 출력이 부족하여 특정 고도 이상 올라가지 못하는 경우에, 차량에 부착 또는 매설된 네비게이션에서 해당 도로를 회피하도록 할 수 있다.When a specific road section is selected on the map, it shows the altitude of the road, the rate of altitude change at a specific point, and the average rate of altitude change in the section, so that the shape of the road or the degree of slope can be grasped. Through this, it is possible to avoid the corresponding road in navigation attached to or embedded in the vehicle when the driver is immature, or when the output of the vehicle is insufficient to rise above a specific altitude.

또한, 본 발명의 다른 실시 예에 있어서, 운송수단의 서스펜션의 전단에 결합되는 가속도센서; 상기 운송수단의 현재위치를 감지하는 GPS 및; 상기 가속도센서로부터 x축, y축 및 z축 방향 가속도 값을 수신하고, GPS로부터 운송수단의 현재위치를 수신하여 메모리에 저장시키는 제어부를 포함하여; 상기 메모리에 저장된 위치 값에 대한 가속도 값을 주파수 영역으로 변환하여 분석하도록 제공하는, 노면 상태 측정 장치가 구비된 노면 상태 진단 시스템을 이용하는 노면 상태 진단 방법에 있어서, 상기 노면 상태 진단 시스템은, 도로망에 소정의 거리마다 설치되어 상기 메모리에 저장된 위치 값에 대한 가속도 값을 수신하는 비콘 및; 상기 비콘으로부터 데이터를 수신하여 데이터를 수집 및 분석하는 관제서버를 포함하고; 상기 노면 상태 측정 장치에서 가속도 값을 측정하는 데이터 측정단계; 상기 데이터 측정단계 후, 메모리에 가속도 값 및 위치 값을 저장시키는 데이터 저장단계; 상기 데이터 저장단계 후, 비콘을 거쳐 관제서버로 데이터를 전송하는 데이터 전송단계; 상기 데이터 전송단계 후, FFT 및 PSD로 가속도 값을 변환하는 데이터 변환단계; 상기 데이터 변환단계 후, 변환된 데이터를 통해 도로의 등급을 구분하는 노면상태 진단단계; 상기 노면상태 진단단계 후, 관제서버 디스플레이에 도시된 지도상에 도로의 등급별 상태를 색상을 달리하여 표기하는 노면 도식화단계; 상기 노면 도식화단계 후, 불량 상태의 도로 또는 점검/포장/보수 이력이 소정의 기간 이상을 경과한 도면에 대하여 점검 대상 알림을 도시하는 점검대상 알림단계; 상기 점검대상 알림단계 후, 특정 도로에 대한 점검/포장/보수 정보가 입력되면 해당 정보를 관제서버 데이터베이스에 업데이트하여 디스플레이에 도시하는 포장/보수 입력단계;를 포함하는, 노면 상태 진단 방법을 제공한다.In addition, in another embodiment of the present invention, the acceleration sensor coupled to the front end of the suspension of the vehicle; GPS detecting the current position of the vehicle; It includes a control unit for receiving the acceleration values in the x-axis, y-axis and z-axis direction from the acceleration sensor, and receives the current position of the vehicle from the GPS and stores it in a memory; In the road surface condition diagnosis method using a road surface condition diagnosis system equipped with a road surface condition measuring device for converting and analyzing the acceleration value for the position value stored in the memory to the frequency domain, the road surface condition diagnosis system, A beacon installed at a predetermined distance and receiving an acceleration value for a location value stored in the memory; And a control server for collecting and analyzing data by receiving data from the beacon; A data measurement step of measuring an acceleration value in the road surface condition measurement device; A data storage step of storing the acceleration value and the position value in a memory after the data measurement step; A data transmission step of transmitting data to a control server via a beacon after the data storage step; A data conversion step of converting acceleration values into FFT and PSD after the data transmission step; A road surface diagnosis step of classifying road grades through the converted data after the data conversion step; After the road surface condition diagnosis step, the road surface diagramming step of displaying the status of each road grade in different colors on the map shown on the control server display; After the road surface painting step, the inspection target notification step showing the inspection target notification for a road in bad condition or a drawing in which inspection/paving/repair history has passed a predetermined period or more; After the inspection target notification step, when the inspection / packaging / repair information for a specific road is input to update the information in the control server database, the pavement / repair input step shown on the display; including, providing a method for diagnosing road conditions .

Claims (3)

운송수단의 일측에 구비되며, 상기 운송수단의 서스펜션의 전단에 결합되는 가속도센서; 상기 운송수단의 현재위치를 감지하는 GPS 및; 상기 가속도센서로부터 x축, y축 및 z축 방향 가속도 값을 수신하고, GPS로부터 운송수단의 현재위치를 수신하여 메모리에 저장시키는 제어부를 포함하여; 상기 메모리에 저장된 위치 값에 대한 가속도 값을 주파수 영역으로 변환하여 분석하도록 제공하는 노면 상태 측정 장치가 구비된; 노면 상태 진단 시스템에 있어서,
상기 메모리에 저장된 위치 값에 대한 가속도 값을 수신하여, FFT 및 PSD를 통해 시간 영역의 측정 값을 주파수 영역으로 변환하고;
20 Hz 내지 100 Hz 영역에서 0.05
Figure 112020046404240-pat00034
내지 0.02
Figure 112020046404240-pat00035
에서 형성되는 T1과, 20 Hz 내지 100 Hz 영역에서 0.009
Figure 112020046404240-pat00036
내지 0.004
Figure 112020046404240-pat00037
에서 형성되는 T2를 기준으로;
상기 PSD 데이터의 어퍼 인벨롭(Upper envelope)을 피팅한 값이 T1 이상인 경우 노면 상태 불량,
상기 PSD 데이터의 어퍼 인벨롭을 피팅한 값이 T1 미만 T2 초과인 경우 노면 상태 보통,
상기 PSD 데이터의 어퍼 인벨롭을 피팅한 값이 T2 이하인 경우 노면 상태 양호로 판단하는, 노면 상태 진단 시스템
An acceleration sensor provided on one side of the vehicle and coupled to the front end of the suspension of the vehicle; GPS detecting the current position of the vehicle; It includes a control unit for receiving the acceleration values in the x-axis, y-axis and z-axis direction from the acceleration sensor, and receives the current position of the vehicle from the GPS and stores it in a memory; A road surface state measuring device is provided to convert and analyze an acceleration value for a location value stored in the memory into a frequency domain; In the road condition diagnosis system,
Receiving an acceleration value for a position value stored in the memory, and converting a measured value in the time domain into a frequency domain through FFT and PSD;
0.05 in the range of 20 Hz to 100 Hz
Figure 112020046404240-pat00034
To 0.02
Figure 112020046404240-pat00035
T1 formed in and 0.009 in the range of 20 Hz to 100 Hz
Figure 112020046404240-pat00036
To 0.004
Figure 112020046404240-pat00037
Based on T2 formed in;
If the value of fitting the upper envelope of the PSD data is T1 or more, the road surface is bad,
When the value fitting the upper envelope of the PSD data is less than T1 and exceeds T2, the road surface state is usually
When the value fitting the upper envelope of the PSD data is T2 or less, the road surface diagnosis system determines that the road surface is good
삭제delete 청구항 1항에 있어서,
도로망에 소정의 거리마다 설치되어 상기 메모리에 저장된 위치 값에 대한 가속도 값을 수신하는 비콘 및;
상기 비콘으로부터 데이터를 수신하여 데이터를 수집 및 분석하는 관제서버를 포함하는, 노면 상태 진단 시스템
The method according to claim 1,
A beacon installed at a predetermined distance in a road network and receiving an acceleration value for a location value stored in the memory;
A road surface condition diagnosis system including a control server for receiving data from the beacon and collecting and analyzing data.
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