KR102322245B1 - 핸디형 멀티 gpr 노면영상 촬영시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인도나 차가 다닐 수 없는 좁은 도로의 지표 아래에 위치하는 관로를 탐사하기 위한 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템에 관한 것입니다. 구체적으로 본 발명은 탐사지역을 이동가능한 본체; 상기 본체의 하부에 설치되며, 지표에 대해 신호를 발생시키고 그 신호가 지표 아래의 물질에 의해 반사된 신호를 수신하여 지표 아래에 위치하는 관로를 탐사하는 GPR 유닛; 상기 본체의 상부에 설치되며, 상기 본체의 전방의 지표를 촬영하는 전방촬영유닛; 상기 본체의 상부에 설치되며, 상기 본체의 양 측의 주변을 촬영하는 측면촬영유닛; 및상기 GPR 유닛과, 상기 전방촬영유닛과, 상기 측면촬영유닛의 동작을 제어하고 각 유닛이 수집한 데이터를 수신하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 전방촬영유닛에서 수집한 데이터를 상기 GPR 유닛에서 수집한 데이터에 대하여 일정 시간 또는 일정 거리 지연시켜서 저장하는 것을 특징으로 합니다.

Description

핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템{HANDY MULTI GPR ROAD SURFACE IMAGING SYSTEM}
본 발명은 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템에 관한 것이다.
1995년 대구 지하철 공사 현장의 가스 폭발사고는 101명의 사상자라는 참혹한 결과를 낳았다. 지하철 굴착 공사중에 가스관이 파손되면서 누출된 가스가 폭발한 참사이다. 대구 지하철 사고 이후, 상하수도관, 가스관, 전력케이블 등 이른바 라이프라인들의 지하 매설 위치를 사전에 확인하고 굴착공사시 주의를 기울이고 있지만 여전히 지하매설물 파손 사고가 빈번히 발생되고 있다.
굴착공사시 관로의 파손 사고를 방지하기 위해서는 무엇보다도 관로의 정확한 매설 위치를 파악하는 것이 중요하다.
관로의 정확한 매설 위치를 확인하기 위한 대표적인 비파괴 장치로는 GPR(Ground Penetrating Radar) 노면영상 촬영시스템이 있다. GPR 노면영상 촬영시스템은 지표면에 대하여 신호를 방사하고, 지표내의 지하시설물에 의해 그 신호 반사되어 돌아온 것을 분석하는 것이다.
일반적으로 GPR 노면영상 촬영시스템은 차량의 후미에 연결되어 동작한다. 이와 같이 차량에 연결되어 동작하는 GPR 노면영상 촬영시스템을 차량용 GPR 노면영상 촬영시스템라고 할 수 있다. 차량용 GPR 노면영상 촬영시스템에는 일반적으로 포장된 도로 위를 움직이면서 관로를 탐지한다. GPR 노면영상 촬영시스템은 지표 아래의 관로를 찾는 것이기 때문에 탐사결과에는 GPS를 이용한 위치정보가 포함된다. 하지만 GPS가 어느정도 오차를 가지고 있기 때문에 카메라의 보조를 받아 탐사결과의 정확한 위치를 파악하고자 한다. 예컨대, 차량용 GPR 노면영상 촬영시스템으로 GPR 탐사가 수행되는 위치를 높은 위치에서 라인 카메라로 촬영하고 연속적으로 영상을 이어 붙여서 GPR 탐사결과와 매칭시킨다.
관로의 정확한 매설 위치를 확인하는 것은 도로에서만 이루어지는 것이 아니라 차가 다닐 수 없는 도로, 예컨대 인도에서도 요구된다. 차량용 GPR 노면영상 촬영시스템은 크기가 크고 무겁기 때문에 인도에서는 이용이 불가능하다.
즉, 인도에서 이용이 가능한 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템이 필요하다. 그런데 단순히 차량용 GPR 노면영상 촬영시스템의 크기를 줄이는 것만으로는 인도의 관로의 매설 위치를 정확하게 파악하기 힘들다.
따라서 인도 등에서도 이용가능하도록 충분히 작은 크기를 가지면서도 관로의 매설 위치를 보다 정확하게 확인할 수 있는 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템이 필요하다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 인도 등에서도 이용가능하도록 충분히 작은 크기를 가지면서도 관로의 매설 위치를 보다 정확하게 확인할 수 있는 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템은 인도나 차가 다닐 수 없는 좁은 도로의 지표 아래에 위치하는 관로를 탐사하기 위한 것이다. 일 실시예에 따른 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템은 탐사지역을 이동가능한 본체; 상기 본체의 하부에 설치되며, 지표에 대해 신호를 발생시키고 그 신호가 지표 아래의 물질에 의해 반사된 신호를 수신하여 지표 아래에 위치하는 관로를 탐사하는 GPR 유닛; 상기 본체의 상부에 설치되며, 상기 본체의 전방의 지표를 촬영하는 전방촬영유닛; 상기 본체의 상부에 설치되며, 상기 본체의 양 측의 주변을 촬영하는 측면촬영유닛; 및 상기 GPR 유닛과, 상기 전방촬영유닛과, 상기 측면촬영유닛의 동작을 제어하고 각 유닛이 수집한 데이터를 수신하는 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는 상기 전방촬영유닛에서 수집한 데이터를 상기 GPR 유닛에서 수집한 데이터에 대하여 일정 시간 또는 일정 거리 지연시켜서 저장하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 전방촬영유닛 및 상기 측면촬영유닛은 에어리어 카메라인 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 전방촬영유닛 및 상기 측면촬영유닛은 짐벌에 의해 설치되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 본체에는 상기 전방촬영유닛이 촬영하고 있는 지표의 촬영영역을 표시하는 레이저 가이드가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 있어서, 상기 본체에는 상기 전방촬영유닛이 촬영하고 있는 지표의 촬영영역을 표시하는 레이저 가이드가 더 설치되고, 상기 레이저 가이드는 상기 지표의 촬영영역에 격자 형태의 그리드를 생성하여 GPR 탐사가 수행되는 영역의 표면의 굴곡을 시각화하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템은 제어부가 전방촬영유닛에서 수집한 데이터를 GPR 유닛에서 수집한 데이터에 대하여 일정 시간 또는 일정 거리 지연시켜서 저장함으로써 GPR 유닛이 탐사하는 위치와 전방촬영유닛이 촬영하는 위치 사이의 괴리를 해소할 수 있다.
도 1은 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템의 개략적 사시도이다.
도 2는 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템의 개략적 구조도이다.
도 3은 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템을 이용하여 GPR 탐사를 수행하는 것을 도시한 것이다.
도 4는 레이저 가이드가 설치된 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템으로 전방촬영유닛의 촬영영역을 표시하는 것을 도시한 참고도이다.
도 5는 레이저 가이드가 전방촬영유닛의 촬영영역의 지표에 격자 형태의 그리드를 생성하여 GPR 탐사가 수행되는 영역의 표면의 굴곡을 시각화하는 것을 개략적으로 도시한 참고도이다.
※첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템은 인도나 차가 다닐 수 없는 좁은 도로의 지표 아래에 위치하는 관로를 탐사하기 위한 것이다.
자동차가 지나다니는 도로 등을 대상으로 하는 GPR 노면영상 촬영시스템은 차량에 의해 이동되기 때문에, 그 크기와 무게에 제한이 적다. 특히, 차량에 의해 이동되는 차량용 GPR 노면영상 촬영시스템은 충분한 높이에 촬영유닛을 설치할 수 있기 때문에 라인카메라를 이용하여 GPR 유닛이 측정하고 있는 위치의 영상을 취득할 수 있다. 따라서 차량용 GPR 노면영상 촬영시스템의 탐사결과는 GPR 측정결과와 촬영유닛이 촬영한 영상을 서로 매칭하여 제공함으로써 관로의 위치를 보다 정확하게 탐사할 수 있다.
하지만 인도나 차가 다닐 수 없는 좁은 도로에 대해서는 차량용 GPR 노면영상 촬영시스템을 이용할 수 없고, 크기가 충분히 작은 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템을 이용하여야 한다.
핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템은 사람이 직접 밀어서 이동시킬만큼 크기가 작기 때문에 차량용 GPR 노면영상 촬영시스템와 달리 충분한 높이에 촬영유닛을 설치할 수 없다. 더욱이 인도나 차가 다닐 수 없는 좁은 도로의 불규칙한 표면 상태로 인한 진동으로 인해 라인 카메라를 이용할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템은 이러한 문제를 해결하기 위한 것이다. 이하, 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템에 대하여 설명하도록 한다.
도 1은 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템(100)의 개략적 사시도이며, 도 2는 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템(100)의 개략적 구조도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템(100)는 본체(10), GPR 유닛(20), 촬영유닛(30), 및 제어부(40)를 포함한다.
핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템(100)에서는 사람이 직접 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템(100)를 콘트롤할 수 있어야 한다. 따라서 본체(10)는 사람이 직접 밀 수 있도록 바닥에 적어도 3개 이상의 바퀴(11)가 설치된다. 본체(10)의 후방에는 핸들(15)이 설치된다. 핸들(15)의 높이는 성인남성이 서있는 상태에서 조정가능하도록 1 m 내지 1.5 m 높이에 위치한다. 핸들(15)은 핸들 지지대(13)에 의해 본체(10)와 연결된다. 핸들 지지대(13)는 각도 조절이 가능하도록 힌지(16)에 의해 본체(10)와 연결된다. 핸들 지지대(13)의 각도를 조절하여 핸들(15)의 높이를 조정할 수 있다. 핸들(15)에는 노트북 거치대(17)가 설치될 수 있다.
본체(10)에는 전동모터(미도시)가 설치될 수 있으며, 본체(10)는 전동모터의 구동에 의해 탐사지역을 이동한다. 핸들(15)에는 전동모터의 동작을 제어하는 레버가 설치될 수 있으며, 사용자가 레버를 조작함에 따라 본체(10)가 전방 또는 후방으로 이동한다.
본체(10)의 하부에는 GPR 유닛(20)이 설치된다. GPR 유닛(20)은 광대역의 임펄스 파형을 이용하여 지표면 아래를 탐사하는 레이더이다. GPR 유닛(20)은 광대역 전자기파를 지표면이나 구조물의 표면에 입사시킨 후, 연속적으로 매질 경계면에서 반사되어 되돌아오는 파를 수신하여 매질 특성을 영상화한다. 즉, GPR 유닛(20)을 이용하면 지표 아래에 매설되어 있는 관로를 찾을 수 있는 것이다. 이를 위해 GPR 유닛(20)은 지표에 대해 신호를 발생시키는 신호발생부(21)와, 신호발생부(21)에서 발생된 신호가 지표를 일정깊이 투과하여 반사되어 돌아온 것을 감지하는 신호수신부(22)로 구성된다. 신호발생부(21)는 멀티 채널로 구성되어 GPR 유닛(20)의 이동방향에 대하여 소정의 폭을 가지고 GPR 탐사가 수행될 수 있다.
본체(10)에는 GPS가 설치되어 GPR 유닛(20)에서 취득하는 데이터의 위치정보를 제공한다. 다만, GPS가 제공하는 위치정보에는 오차를 수반할 수 밖에 없다. GPS가 제공하는 위치정보를 보완하기 위해서 영상정보를 이용할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템(100)는 촬영유닛(30)을 이용하여 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템(100)가 측정하는 지표의 표면과 주변을 촬영한다.
촬영유닛(30)은 촬영유닛 지지대(33)에 의해 본체(10)의 상부에 설치된다. 촬영유닛 지지대(33)는 높이 방향으로 길게 형성되어 촬영유닛(30)을 소정의 높이에 위치시킨다. 예컨대 촬영유닛(30)은 본체(10)를 기준으로 1 m 내지 1.2m의 높이에 설치될 수 있다.
촬영유닛(30)은 본체(10)의 전방의 지표를 촬영하는 전방촬영유닛(31)과 본체(10)의 양측의 주변을 촬영하는 측면촬영유닛(32)으로 구성된다. 촬영유닛(30)으로는 에어리어 카메라를 이용할 수 있다. 라인 카메라를 이용할 경우 GPR 노면영상 촬영시스템을 이동시키면서 GPR 유닛이 탐사하는 위치에 대한 영상을 직접적으로 수득할 수 있다. 그런데 라인 카메라는 진동에 취약하다는 문제가 있으며, 충분한 촬영거리를 확보해야만 한다. 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템은 크기가 작아 충분한 촬영거리를 확보하기 어렵다는 문제가 있다. 이에 본 발명의 일 실시예에 따른 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템(100)는 촬영유닛(30)으로 에어리어 카메라를 이용한다. 또한, 전방촬영유닛(31)이 GPR 유닛(20)이 측정하는 위치를 바로 촬영하는 것이 아니라 도 3과 같이 본체(10)의 전방, 예컨대 2 m 이상의 앞을 촬영하여 촬영거리를 확보한다. 이와 달리 측면촬영유닛(32)은 본체(10)의 양측면을 촬영한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템(100)는 촬영거리를 확보하기 위해 전방촬영유닛(31)이 GPR 유닛(20)이 일 시점에서 측정하는 위치가 아닌 2 m 이상의 앞을 촬영한다. 즉, 일 시점에서 GPR 유닛(20)이 데이터를 수득하는 위치(S1)와 전방촬영유닛(32)이 영상을 수득하는 위치(S2)에 차이가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 제어부(40)는 전방촬영유닛(32)에서 수집한 영상을 GPR 유닛(20)에서 수집한 데이터에 대하여 일정 시간 또는 일정 거리를 지연시켜서 저장한다. 일정거리를 지연시키는 경우 제어부(40)는 DMI(Distance Measuring Instrument: 주행거리측정장치)를 이용하는데, DMI에서 전방촬영유닛(31)에서 수득한 영상의 수득위치에 관한 정보를 라벨링하고, GPR 유닛(20)에서 수득한 데이터의 수득 위치에 관한 정보를 라벨링한다. 제어부(40)는 전방촬영유닛(31)에서 수득한 영상과 GPR 유닛(20)에서 수득한 데이터를 매칭할 때 각각의 수득 위치를 기준으로 매칭하되, 전방촬영유닛(31)에서 수득한 영상의 수득위치를 일정 거리 지연시켜서 이용한다. 예컨대, 전방촬영유닛(31)이 GPR 유닛(20)이 일 시점에서 측정하는 위치가 아닌 2 m의 앞을 촬영하는 경우라면, 제어부(40)는 전방촬영유닛(31)에서 수득한 영상의 수득위치를 2 m 지연시켜서 GPR 유닛(20)의 측정위치와 일치시킨다. 한편, 측면촬영유닛(32)은 GPR 유닛(20)과 측정위치가 동일하므로 전면촬영유닛(31)과 달리 GPR 유닛(20)에 대해 일정시간이나 일정거리만큼 지연시킬 필요가 없다.
촬영유닛(30)은 짐벌에 의해 촬영유닛 지지대(33)에 고정될 수 있다. 짐벌은 일반적으로 알려진 것을 이용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템(100)는 인도 같은 탐사지역에 대해 탐사를 수행하는데, 자동차가 다니는 잘 포장된 도로와 달리 인도는 그 표현이 울퉁불퉁한 경우가 많다. 따라서 GPR 탐사시에 촬영유닛(30)에서 수집되는 영상이 진동으로 인해 정확성이 떨어지는 문제가 있다. 본 발명의 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템(100)는 촬영유닛(30)을 짐벌에 의해 촬영유닛 지지대(33)에 고정함으로써 진동에 의한 문제를 해결한 것이다.
한편, 본 발명의 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템(100)의 본체(10)에는 레이저 가이드(60)가 더 설치될 수 있다. 레이저 가이드(60)는 전방촬영유닛(31)이 촬영하고 있는 지표의 촬영역역을 표시한다. 이처럼 레이저 가이드(60)가 있는 경우 전방촬영유닛(31)에서 수집한 영상에서 GPR 유닛(20)이 탐사를 수행하는 위치(L1)를 정확히 특정하는 것이 가능하다.
나아가 레이저 가이드(60)가 촬영영역의 지표에 도 5와 같이 격자 형태의 그리드(L2)를 생성하도록 할 수 있다. 격자 형태의 그리드를 생성할 경우 지표의 표면의 굴곡에 따라 그리드가 찌그러지게 되는데, 이로써 GPR 탐사가 수행되는 영역의 표면의 굴곡을 시각화 할 수 있다.
발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

Claims (5)

  1. 인도나 차가 다닐 수 없는 좁은 도로의 지표 아래에 위치하는 관로를 탐사하기 위한 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템으로서:
    탐사지역을 이동가능한 본체;
    상기 본체의 하부에 설치되며, 지표에 대해 신호를 발생시키고 그 신호가 지표 아래의 물질에 의해 반사된 신호를 수신하여 지표 아래에 위치하는 관로를 탐사하는 GPR 유닛;
    상기 본체의 상부에 설치되며, 상기 GPR 유닛이 탐사하는 위치의 일정거리 이격된 전방의 지표를 촬영하는 전방촬영유닛;
    상기 본체의 상부에 설치되며, 상기 본체의 양 측의 주변을 촬영하는 측면촬영유닛;
    상기 GPR 유닛과, 상기 전방촬영유닛과, 상기 측면촬영유닛의 동작을 제어하고 각 유닛이 수집한 데이터를 수신하는 제어부; 및
    상기 전방촬영유닛에서 수득한 영상의 수득위치에 관한 정보를 라벨링하고, 상기 GPR 유닛에서 수득한 데이터의 수득위치에 관한 정보를 라벨링하는 주행거리측정기;를 포함하고,
    상기 제어부는 상기 GPR 유닛에서 수득한 데이터와 상기 전방촬영유닛에서 수득한 영상을 수득위치를 이용하여 매칭하되, 상기 전방촬영유닛에서 수득한 영상의 수득위치를 일정거리만큼 지연시켜 상기 GPR 유닛에서 수득한 데이터의 수득위치를 기준으로 상기 전방촬영유닛에서 수득한 영상과 상기 GPR 유닛에서 수득한 데이터를 매칭하는 것을 특징으로 하는 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전방촬영유닛 및 상기 측면촬영유닛은 에어리어 카메라인 것을 특징으로 하는 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전방촬영유닛 및 상기 측면촬영유닛은 짐벌에 의해 설치되는 것을 특징으로 하는 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 본체에는 상기 전방촬영유닛이 촬영하고 있는 지표의 촬영영역을 표시하는 레이저 가이드가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 본체에는 상기 전방촬영유닛이 촬영하고 있는 지표의 촬영영역을 표시하는 레이저 가이드가 더 설치되고,
    상기 레이저 가이드는 상기 촬영영역의 지표에 격자 형태의 그리드를 생성하여 GPR 탐사가 수행되는 영역의 표면의 굴곡을 시각화하는 것을 특징으로 하는 핸디형 멀티 GPR 노면영상 촬영시스템.
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