KR102613634B1 - 건설장비 모바일 내비게이션 시스템 - Google Patents

Abstract

건설장비 모바일 내비게이션 시스템이 개시된다. 일 실시예에 따른 건설장비 내비게이션 시스템에 의해 수행되는 건설장비 내비게이션 방법은, 항공 촬영 사진을 정합하여 추출된 정사 영상과 건설현장의 설계 도면을 GIS 공간 정보 상에 맵핑함에 따라 설정된 건설장비별 작업구역에 기초하여 건설현장에서의 작업을 위한 건설장비별 계획경로를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 계획경로를 이용하여 일반 내비게이션 모드 및 특수 내비게이션 모드를 포함하는 내비게이션 모드에 따라 건설장비별 안내 정보를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

건설장비 모바일 내비게이션 시스템{CONSTRUCTION EQUIPMENT MOBILE NAVIGATION SYSTEM}

아래의 설명은 건설장비 내비게이션 기술에 관한 것이다.

종래 기술 중 '최적의 이동경로 생성 장치 및 방법'은 토공장비의 이동가능한 영역을 기초로 토공장비가 목적지까지 도달하기 위한 최적의 경로를 생성하는 기술이다. 토공장비의 계획경로를 작성하는 방법에만 국한되어 있고, 이를 건설장비 운전자에게 표현하여 운영하고 관리하는 방향에 대해서는 부재한 상황이다.

더욱이, 승용차를 대상으로 내비게이션은 도로정보(노드, 링크)가 존재하는 GIS 상에서만 계획경로 표현이 가능하다. 도로정보가 없는 건설현장 내부의 계획경로 표현이 불가하여 현장 내부에서 주행하는 건설장비 운전자는 경험에 의존한 경로주행을 수행할 수밖에 없는 불편함이 존재한다. 또한, 계획경로에 고도 값을 포함하고 있지 않기 때문에, 본인이 주행하는 경로가 설계 대비 옳은 경로로 주행하고 있는지 확인할 수 있는 방법이 없다(별도의 측량 필요).

건설장비 운전자에게 건설현장에 대한 토공 작업경로, 작업수행 정보, 작업위치, 작업구역 현황 등 다양한 정보를 제공하는 건설장비 내비게이션 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.

건설장비 내비게이션 시스템에 의해 수행되는 건설장비 내비게이션 방법은, 항공 촬영 사진을 정합하여 추출된 정사 영상과 건설현장의 설계 도면을 GIS 공간 정보 상에 맵핑함에 따라 설정된 건설장비별 작업구역에 기초하여 건설현장에서의 작업을 위한 건설장비별 계획경로를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 계획경로를 이용하여 일반 내비게이션 모드 및 특수 내비게이션 모드를 포함하는 내비게이션 모드에 따라 건설장비별 안내 정보를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 생성하는 단계는, 항공 촬영 사진을 정합하여 좌표 정보를 갖는 정사 영상을 GIS 공간 정보 상에 오버레이하는 단계; CAD 형식의 설계 평면도면을 이용하여 설계정보를 GIS 공간 정보 상에 오버레이하는 단계; 상기 정사영상과 상기 설계정보를 GIS 공간 정보 상에 오버레이함에 따라 설정된 건설장비별 작업구역을 GIS 화면에 표시하는 단계; 및 상기 설정된 건설장비별 작업구역에 따라 건설장비가 수행해야 할 작업 정보와 관련된 계획경로를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 건설장비는, 도저, 그레이더, 롤러, 굴착기 및 덤프트럭을 포함하고, 상기 일반 내비게이션 모드는, 상기 항공 촬영 사진을 정합하여 추출된 정사 영상과 건설현장의 설계 도면을 GIS 공간 정보 상에 설정된 건설장비별 작업구역과 상기 생성된 건설장비별 계획경로를 안내하고, 상기 특수 내비게이션 모드는, 상기 계획경로의 작업고도와 작업품질을 안내하는 것을 포함하고, 상기 제공하는 단계는, 상기 일반내비게이션 모드 또는 상기 특수 내비게이션 모드를 포함하는 내비게이션 모드에 따라 모바일 내비게이션 도저 내비게이션, 그레이더 내비게이션, 굴착기 내비게이션, 롤러 내비게이션, 덤프트럭 내비게이션을 제공하고, 상기 건설장비의 작업시간, 유지시간, 이동거리, 전후진 횟수 및 운반횟수를 포함하는 작업이력을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제공하는 단계는, 별도의 디바이스를 이용하여 수신된 건설장비의 위치 정보가 모바일 내비게이션과의 무선 통신을 통해 전송되고, 상기 전송받은 건설장비의 위치 정보에 기초하여 건설장비의 실주행 경로와 상기 생성된 계획경로를 매핑하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제공하는 단계는, 제N 번째 작업구역에서 제N+1번째 작업구역으로 이동할 때 안내되는 계획 경로를 의미하는 작업구역 간 이동경로와, 작업구역 내에서 이루어지는 작업 패턴을 경로 형태로 안내하는 작업구역 내 작업경로로 구분하여 상기 도저, 그레이더 및 굴착기에 할당되는 각각의 계획경로를 제공하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제공하는 단계는, 상기 특수 내비게이션 모드를 통해 롤러의 작업구역을 기 설정된 크기의 셀로 분할하고, 롤러의 현재 위치 정보에 가상의 다각형을 생성하여 롤러의 주행 시 상기 분할된 기 설정된 크기의 셀과 중첩되는 부분을 색상화하여 롤러의 다짐횟수를 안내하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제공하는 단계는, 현장내부 이동경로와 현장외부 이동경로로 분류하여 상기 덤프트럭에 할당되는 계획경로를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 현장외부 이동경로는 토취장/사토장-건설현장 간 이동경로를 의미하며, GIS 공간 정보를 활용하여 API를 통해 계획경로가 제공될 수 있다.

건설장비 내비게이션 시스템은, 모바일 내비게이션과의 무선 통신을 통해 전송되어 건설장비의 실주행 경로와 상기 생성된 계획경로를 매핑하기 위한 건설장비의 위치 정보를 수신하는 디바이스; 항공 촬영 사진을 정합하여 추출된 정사 영상과 건설현장의 설계 도면을 GIS 공간 정보 상에 맵핑함에 따라 설정된 건설장비별 작업구역에 기초하여 건설현장에서의 작업을 위한 건설장비별 계획경로를 생성하는 내비게이션 서버; 및 상기 생성된 계획경로를 이용하여 일반 내비게이션 모드 및 특수 내비게이션 모드를 포함하는 내비게이션 모드에 따라 건설장비별 안내 정보를 제공하는 모바일 내비게이션을 포함할 수 있다.

건설산업에 활용 가능한 GIS 공간 정보(정사영상, 지오펜스 등)를 구축하고 최적의 계획경로를 생성하여 이를 운전자에게 내비게이션 형태로 제공함으로써 건설장비 작업 소요시간을 단축시키고 작업목표 및 우선순위를 확고히 해 작업 혼선을 예방할 수 있다.

나아가, 도저/그레이더와 같은 건설장비의 성토작업, 절토작업 등에 대한 최적의 계획경로를 제공하여 운전자 경험에 의존한 시공방식에서 보다 정량적이고 체계적인 시공환경 구축에 제고할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 있어서, 각각의 건설장비별 계획경로 용어정의 및 개념도이다.
도 2는 일 실시예에 있어서, 건설장비 내비게이션 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 있어서, 내비게이션 서버에서 수행되는 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 있어서, 정사영상 생성 화면을 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시예에 있어서, 설계정보 생성 화면을 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 있어서, 지오펜스 생성 화면을 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시예에 있어서, 도저/그레이더/롤러/굴착기의 이동경로 생성 화면을 나타낸 도면이다.
도 8은 일 실시예에 있어서, 도저/그레이더/롤러/굴착기의 작업경로 생성 화면을 나타낸 도면이다.
도 9는 일 실시예에 있어서, 도저/그레이더/롤러/굴착기(토공장비)의 경로 배정 화면을 나타낸 도면이다.
도 10은 일 실시예에 있어서, 덤프트럭의 현장 내부경로 생성 화면을 나타낸 도면이다.
도 11은 일 실시예에 있어서, 덤프트럭의 현장 외부경로 생성 화면을 나타낸 도면이다.
도 12는 일 실시예에 있어서, 건설장비의 모바일 내비게이션 사용 환경을 나타낸 도면이다.
도 13은 일 실시예에 있어서, 도저/그레이더/롤러/굴착기 내비게이션의 일반 내비게이션 모드 화면을 나타낸 도면이다.
도 14는 일 실시예에 있어서, 덤프트럭 내비게이션의 일반 내비게이션 모드 화면을 나타낸 도면이다.
도 15는 일 실시예에 있어서, 도저/그레이더/굴착기 내비게이션의 특수 내비게이션 모드 화면을 나타낸 도면이다.
도 16은 일 실시예에 있어서, 도저/그레이더/굴착기 특수 내비게이션 모드의 작동 동작을 나타낸 도면이다.
도 17은 일 실시예에 있어서, 롤러 내비게이션의 특수 내비게이션 모드 화면을 나타낸 도면이다.
도 18은 일 실시예에 있어서, 도저/그레이더/롤러/굴착기/덤프트럭 내비게이션의 작업이력 조회 화면을 나타낸 도면이다.
도 19는 일 실시예에 있어서, 도저/그레이더/롤러/굴착기 내비게이션의 디바이스 연동 화면을 나타낸 도면이다.
도 20은 일 실시예에 있어서, 건설장비 내비게이션 시스템에서 디바이스의 구성을 나타낸 도면이다.
도 21은 일 실시예에 있어서, 모바일 내비게이션의 사용자 설정, 프로젝트 설정, 장비 설정, 문의사항 화면을 나타낸 도면이다.

이하, 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

실시예에서는 건설현장에 적합한 내비게이션 정보를 제공하는 동작에 대하여 설명하기로 한다. 건설장비 운전자에게 토공 작업경로, 작업수행 정보, 작업위치, 작업구역 현황 등 다양한 정보를 제공한다. 불도저, 그레이더, 롤러, 굴착기의 경우 일반 내비게이션 모드와 특수 내비게이션(가이던스) 모드를 지원하며, 덤프트럭의 경우 일반 내비게이션 모드를 지원한다. 일반 내비게이션 모드는 현장에서 제공되는 작업정보를 포함하는 계획경로를 기존 내비게이션처럼 안내하기 위한 기능이며, 가이던스 모드의 경우 작업구역 현황, 작업진척도 등을 안내할 수 있는 기능이다. 현장관리자의 작업지시 후 건설장비 운전자가 판단해 작업경로를 그려나가며 작업하는 방식을 넘어, 건설장비 운전자는 작업 시작지점부터 작업 종료지점까지 어떤 방식으로 작업해 나가야 할지 상세히 모니터링하며 작업할 수 있기 때문에 작업 정확도, 효율성 측면에서 기존대비 향상된 모습을 기대할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 있어서, 각각의 건설장비별 계획경로 용어정의 및 개념도이다.

건설장비 내비게이션 시스템은 건설장비별로 각각의 계획경로를 제공할 수 있다. 도저/그레이더/롤러/굴착기는 토공을 직접적으로 수행하는 장비로써 작업구역 간 이동과 작업구역 내 작업경로로 나뉜다. 작업구역 내 작업경로로는 절토 작업경로, 성토 작업경로, 다짐 작업경로로 분류될 수 있다. 덤프트럭은 운반을 수행하는 장비로써 현장 내부 이동경로와 현장 외부 이동경로로 나뉜다. 현장 내부 이동경로로는 작업구역 간 이동경로, 작업구역 내 이동경로로 나뉘며, 현장 외부 이동경로는 토취장(상차지)/사토장(하차지)-현장 간 이동경로로 분류될 수 있다. 여기서 외부 이동경로는 국가에서 제공하는 GIS 공간 정보를 활용해 API로 연계하여 내비게이션의 길안내가 수행될 수 있다.

도 2는 일 실시예에 있어서, 건설장비 내비게이션 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.

건설장비 네비게이션 시스템은 내비게이션 서버(100), 모바일 내비게이션(110), 디바이스(3rd Party)(120) 제품군으로 구성되어 있으며, 내비게이션 서버(100)에서 정사영상 정보, 설계정보, 지오펜스 정보, 계획경로 등을 모바일 내비게이션(110)에 전달할 수 있다. 이에, 건설장비 운전자는 모바일 내비게이션(110)을 통해 전달받은 정보들을 안내받을 수 있다.

내비게이션 서버(100)는 정사영상 생성부(110), 설계정보 생성부(120), 지오펜스 생성부(130) 및 계획경로 생성부(140)를 포함할 수 있다. 도 3을 참고하면, 내비게이션 서버에서 수행되는 동작 과정을 설명하기 위한 도면이다.

내비게이션 서버(100)는 시시각각으로 변하는 건설현장의 가설도로 정보, 작업경로 정보 등을 표현하기 위하여 정사영상 생성부(110)와 설계정보 생성부(120)를 이용하여 GIS 공간 정보 상에 정사영상 및 설계정보를 맵핑하고, 지오펜스 생성부(130)를 이용해 작업구역 및 출입구를 분류하며, 계획경로 생성부(140)에서 모바일 내비게이션(110)에 전달 가능한 계획경로를 작성하고, 작성된 계획경로를 토대로 건설장비를 운행하도록 내비게이션 정보를 제공할 수 있다. 계획경로 생성부(140)에서 생성된 계획경로는 일간/주간/월간/년간 단위로 각각의 건설정비에게 할당할 계획경로를 관리할 수 있으며, 운전자는 모바일 내비게이션을 통해 본인이 수행해야하는 계획경로 정보를 확인하고 정확한 작업을 이행할 수 있다.

정사영상 생성부(110)는 현장 드론 원본 데이터를 정합하여 정사영상을 추출하고, 추출된 정사영상을 GIS 공간 정보 상에 맵핑할 수 있다. 최근 4차산업혁명 기술들의 발달로 수많은 현장에서 드론을 활용한 항공측량이 수행되고 있다. 정사영상 생성부(110)는 항공 촬영으로부터 취득되는 사진을 정합하여 정확한 좌표 정보를 포함하는 정사영상을 추출하고, 추출된 정사영상을 GIS 상에 오버레이하여 표현할 수 있다. 이에 따라 내비게이션 GIS 화면에 현장의 최근 지도가 GIS와 오버레이되어 표현될 수 있다.

설계정보 생성부(120)는 현장 설계 데이터를 추출하여 GIS 공간 정보 상에 맵핑할 수 있다. 많은 시공사에서는 현장의 설계 대비 현황과 작업 진척도를 파악하기 위하여 평면으로 구성된 설계도면을 수시로 검토하며 작업 진척도를 파악한다. 설계정보 생성부(120)는 현장에서 주로 사용하는 CAD 형식의 설계 평면도면을 이용해 정사영상과 마찬가지로 GIS공간전보 상에 오버레이하여 표현할 수 있다.

정사영상과 설계정보를 참조하여 지오펜스(작업구역)과 계획경로를 그려나갈 수 있다. 완성된 4가지 정보(정사영상, 설계정보, 지오펜스, 계획경로)는 모바일 내비게이션에게 전달된다.

지오펜스 생성부(130)는 정사영상과 설계정보를 GIS 공간 정보 상에 오버레이하여 표현하고, 이를 활용해 현재 작업해야 될 작업 구역에 대하여 건설장비 운전자에게 전달하기 위한 수단으로써, 각각의 건설장비별 작업구역을 설정하고 내비게이션 GIS 화면에 표출할 수 있다.

계획경로 생성부(140)는 설정된 작업구역 별 건설장비가 어떤 방식으로 작업을 수행하면 될지 구체적인 계획경로를 생성하고, 생성된 계획경로를 특정 시간마다 제공할 수 있다. 이때, 계획경로는 Waypoint 형식의 점, 선(노드, 링크)으로 구성되어 있으며, 각각의 점은 위도, 경도, 고도를 갖는다. 내비게이션 사용자는 GIS에 표현된 계획경로를 기반으로 작업구역에서 어떤 방식으로 작업을 수행하면 될지 판단이 가능한데, 예를 들어 승용차가 서울에서 부산까지 도로를 주행할 때 좌회전, 우회전, 남은거리, 과속카메라 정보 등을 내비게이션에 의존해 판단하며 주행하는 경우와 같다.

건설장비는 계획경로를 주행할 때 평면 경로 외에도 수직적인 경로(고도값)가 활용되어야 한다. 예를 들어 도저/그레이더가 블레이드를 활용해 지반을 절토하게 되면 본인에게 주어진 계획경로 대비 현재 지반의 고도(측량 정보)를 비교하여 계획경로에 기반한 추가 작업을 수행한다.

모바일 내비게이션(110)은 일반 내비게이션 모드, 특수 내비게이션 모드, 작업이력 조회, 3rd Party 연동 및 기타 기능을 제공할 수 있다. 예를 들면, 모바일 내비게이션(110)은 총 5종류의 건설장비(도저, 그레이더, 롤러, 굴착기, 덤프트럭)를 대상으로 크게 5가지의 기능(일반 내비게이션 모드, 특수 내비게이션 모드, 작업이력 조회, 3rd Party 연동, 기타)을 지원할 수 있다. 도저, 그레이더, 롤러, 굴착기의 경우 특수 내비게이션(가이던스) 모드가 지원되며, 도저, 그레이더, 굴착기에게는 계획경로의 고도 값을 제공하고, 롤러에게는 현 지반의 다짐횟수를 제공한다. 덤프트럭의 경우 일반 내비게이션 모드만이 지원되며, 덤프트럭의 상차지/하차지-현장 간 계획경로(일반도로) 및 현장 내부에서의 계획경로(가설도로) 정보가 제공된다. 작업이력 조회는 건설장비가 할당받은 작업내용에 준수하여 작업을 수행하였는지 정량적 확인이 가능한 부분으로써, 도저, 그레이더, 롤러, 굴착기의 경우 전/후진 횟수를 측정하고, 덤프트럭의 경우 상차지/하차지-현장 간 운반횟수를 측정해 사용자에게 제공한다. 또한, 건설장비의 작업시간, 휴지시간, 지오펜스 진출입 시각 등이 추가로 제공된다.

일반 내비게이션 모드는 GIS 공간 정보 상에서 정사영상과 설계정보를 오버레이한 화면에서 지오펜스(작업구역)와 계획경로를 안내받을 수 있는 기능이다. 특수 내비게이션 모드는 작업고도와 작업품질을 안내받을 수 있는 기능이다. 작업이력은 기본적으로 건설장비의 작업시간, 휴지시간, 이동거리를 분석하고 나아가 전/후진 횟수 및 운반횟수를 제공한다. 모바일 내비게이션(110)은 GPS 오차가 m 단위로 발생하는 점을 보완하기 위해 디바이스(3rd Party 제품)(120)을 활용해 건설장비의 GPS 오차를 최소화할 수 있다.

도저/그레이더/롤러/굴착기의 경우 모바일 기기의 GPS 정확도를 높이기 위하여 디바이스(3rd Party 장비)로 고정밀 GNSS를 사용하며, 모바일 기기와 블루투스로 통신한다. 도저/그레이더/롤러/굴착기의 내비게이션 모드에는 일반 내비게이션 모드, 특수 내비게이션 모드, 작업이력 조회, 3rd Party 연동, 기타(사용자 설정, 프로젝트 설정, 장비 설정, 문의사항, 종료) 기능이 있고, 덤프트럭 내비게이션 기능에는 일반 내비게이션 모드, 작업이력 조회, 기타 기능이 있다.

기본적으로 기 생성된 도로를 주행하는 덤프트럭의 경우 도로에 생성된 계획경로(노드, 링크 정보)와 맵매칭하여 경로안내를 수행하기 때문에 매우 정확한 GPS 정확도를 보유할 필요가 없고, 작업을 정확히 수행했는지 판단하는 척도 또한 계획경로를 준수했는지 여부와 관계가 없다. 도저/그레이더/롤러/굴착기의 경우 계획경로가 의미하는 바가 곧 작업을 정확히 수행했는지 판단하는 척도로 활용되기 때문에 맵매칭 기술의 적용 없이 디바이스(3rd Party 장비)를 활용해 실제 주행하고 있는 위치정보를 정확히 표현하는 것이 올바르다.

도저/그레이더/굴착기는 절토작업, 성토작업을 수행하는 장비로써, 작업하고 있는 구역의 고도값이 매우 중요하다. 따라서 특수 내비게이션 모드를 활용해 건설장비가 작업하고 있는 구역의 계획경로 고도를 표현함으로써 건설장비 운전자는 본인이 작업해야 할 절토량, 성토량을 파악한다.

롤러는 다짐작업을 수행하는 장비로써, 작업하고 있는 구역의 다짐횟수가 매우 중요하다. 따라서 특수 내비게이션 모드를 활용해 건설장비가 작업하고 있는 구역의 다짐횟수를 색상으로 표현함으로써 건설장비 운전자는 본인이 작업해야 할 다짐량을 파악한다.

도저/그레이더/굴착기 내비게이션은 도저/그레이더/굴착기에 할당되는 계획경로를 분류하면 작업구역 간 이동경로, 작업구역 내 작업경로로 나뉜다. 작업구역 간 이동경로는 N 번째 작업구역에서 N+1 번째 작업구역으로 이동할 때 안내되는 계획경로이고, 작업구역 내 작업경로는 작업구역 내에서 이루어지는 작업 패턴을 경로형태로 안내하는 계획경로이다. 일반 내비게이션 모드는 서버에서 제공되는 정사영상, 설계정보, 지오펜스, 계획경로를 건설장비 운전자에게 안내하며 최적경로로 주행할 수 있도록 도와주는 기능이며, 도저/그레이더/굴착기 운전자는 본인에게 할당된 지오펜스와 계획경로를 확인하며 정사영상과 설계정보를 참고하며 보다 생산적으로 작업에 임할 수 있다. 특수 내비게이션 모드는 계획경로의 고도와 현재 장비위치의 고도를 확인하며 운행할 수 있는 기능으로써, 도저/그레이더/굴착기 운전자에게는 앞으로 얼마만큼의 굴착 또는 블레이딩을 수행해야 할지 판단할 수 있는 척도가 된다. 작업이력은 기본적으로 건설장비의 작업시간, 휴지시간, 이동거리를 나타내며, 전후진 횟수를 분석해 장비가 활동한 작업량을 파악 할 수 있다. 디바이스(3rd Party 제품)을 활용해 일반 내비게이션 모드(평면)와 특수 내비게이션 모드(고도)에서 주행경로의 정확도를 높여 계획경로 준수여부를 파악할 수 있다. 도저/그레이더/굴착기의 계획경로는 개활지 또는 공사구역에 생성되므로 모바일 기기의 GPS 오차를 보정하는 맵매칭 기능을 활용 할 수 없다(ex: 도저/그레이더/굴착기의 주행경로를 계획경로에 맵매칭하게 된다면, 실제 경로에서 벗어나 운행되고 있어도 작업자는 경로에서 벗어나 운행되고 있는지 인지할 수 없는 오류가 발생한다(롤러의 경우 다짐횟수 색상에 오류 발생)).

롤러 내비게이션은 크게는 도저/그레이더/굴착기 내비게이션과 동일하지만 다음과 같은 부분에서 차이가 있다. 롤로 내비게이션의 특수 내비게이션 모드는 롤러의 다짐횟수를 확인하며 운행할 수 있는 기능으로써, 롤러 운전자에게는 앞으로 얼마만큼의 다짐을 수행해야 하는 판단할 수 있는 척도가 된다. 다짐횟수를 색상화하는 원리는 작업구역을 기 설정된 크기(예를 들면, 1m x 1m)의 셀로 분할하고, 수신되는 롤러 위치정보에 드럼통 폭만 큼의 가상의 정사각형(예: 드럼통 폭이 1.5m일 경우 1.5m x 1.5m 정사각형 생성)을 생성하여 롤러 주행 시 기 설정된 크기(1m x 1m)의 셀과 겹치는 부분을 색상화하는 원리이다.

덤프트럭 내비게이션은 덤프트럭에 할당되는 계획경로를 분류하면 크게 현장내부 이동경로와 현장외부 이동경로로 분류되며, 현장외부 이동경로는 토취장/사토장-현장 간 계획경로로써 GIS 공간 정보 상에 내포된 도로의 노드, 링크정보를 API를 활용해 그려내고 덤프트럭 기사에게 안내한다(일반도로를 주행하는 승용차 내비게이션 계획경로 생성 방법과 유사). 현장내부 이동경로는 도저/그레이더/굴착기/롤러와 같은 형태로 구성된다. 덤프트럭은 일반 내비게이션 모드만 존재하는데, 도저/그레이더/굴착기/롤러와 같이 정사영상, 설계정보, 지오펜스, 계획경로를 확인할 수 있으며, 나아가 지오펜스 진출입 시각을 판단하는 기능을 포함한다. 작업이력에서 기본적으로 제공되는 정보(작업시간, 휴지시간, 이동거리)의 계산 방법은 도저/그레이더/굴착기/롤러와 동일하지만, 지오펜스 진출입 시각을 기반으로 상차지/하차지-현장 간 운반횟수를 산정하는 방법으로 구성될 수 있다.

디바이스(120)는 계획경로를 주행하는 건설장비 실주행경로와 계획경로의 맵핑 정확도를 높일 수 있다. 디바이스(3rd Party 제품)(120)에는 고정밀(정확도 ±2cm 이내) GNSS가 있으며, GNSS는 도저, 그레이더, 롤러, 굴착기에 활용될 수 있다. 덤프트럭의 경우 맵매칭 기술을 활용하여 건설장비 실주행경로와 계획경로를 맵핑하고 안내하는데, 맵매칭 범위(예를 들면, 2m)를 벗어나면 계획경로를 벗어난 것으로 판단하고 관리할 수 있다.

디바이스(120)는 싱글 GNSS 또는 None GNSS를 포함할 수 있다. 싱글 GNSS는 건설현장 측량작업에 활용되는 GPS 모델의 일종으로써 모바일 기기와 블루투스 통신을 통한 고정밀 위치정보 제공하며, 건설장비 내비게이션의 위치정보 정확도를 ±2cm 이내로 향상시켜준다. 이는 계획경로를 주행하는 건설장비 실주행경로와 GIS에 표기된 계획경로의 맵핑 정확도를 높여줘 건설장비 주행 시 계획경로를 준수여부를 정확하게 구분할 수 있다. 싱글 GNSS가 적용되는 장비는 도저, 그레이더, 롤러, 굴착기 등 도로, 부지에서 실제 건설작업을 수행하는 장비로써 특수 내비게이션 모드를 활용해 계획경로 고도에 준수하여 운행하고 있는지 여부, 다짐횟수 준수 여부 파악에 높은 정확도를 확보해 준다.

None GNSS는 디바이스(3rd Party)의 GNSS 제품이 제공되지 않는 건설장비는 덤프트럭으로써, 계획경로를 활용해 단순 운반만 하는 경우에 해당된다. 이러한 경우 특정 작업(성토, 절토 등)을 위한 계획경로를 주행하기보다 만들어진 도로를 주행하기 때문에 주행경로에 대한 오차정도를 명확히 구분할 필요가 없어, 운전자가 주행하고 있는 일반도로 또는 가설도로의 계획경로에 정확히 맵매칭하여 안내하면 된다.

도 4는 일 실시예에 있어서, 정사영상 생성 화면을 나타낸 도면이다. GIS 공간 정보 상에 현장의 정사영상을 맵핑하여 위성으로 업데이트하지 못한 현장의 변화된 지도를 관찰 할 수 있도록 한다. 도 5를 참고하면, 설계정보 생성부의 설계정보 생성 화면을 나타낸 것이다. 도 4와 마찬가지로 GIS 공간 정보 상에 설계정보를 맵핑함으로써 내비게이션 이용자는 설계정보에 기반 한 작업을 수행할 수 있다.

도 6을 참고하면, 지오펜스 생성 화면을 나타낸 것이다. 정사영상과 설계정보를 바탕으로 전체적인 공사현황, 공사계획 등을 알 수 있다면, 지오펜스를 통해서는 본인이 작업해야 될 구역을 알 수 있다.

도 7을 참고하면, 도저/그레이더/롤러/굴착기(토공장비)의 이동경로 생성 화면을 나타낸 것이다. 각각의 장비가 구역 간 이동할 경로를 생성하는 부분으로, 예를 들어 그레이더가 A구역에서 작업 후 B구역으로 이동시 안내 경로를 생성하는 역할을 한다.

도 8을 참고하면, 도저/그레이더/롤러/굴착기(토공장비)의 작업경로 생성 화면을 나타낸 것이다. 각각의 장비가 구역 내에서 작업할 경로를 생성하는 부분으로, 예를 들어 그레이더가 A구역에서 작업 시 안내 경로를 생성하는 역할을 한다.

도 9를 참고하면, 도저/그레이더/롤러/굴착기(토공장비)의 경로 배정 화면을 나타낸 것이다. 각각의 장비에게 생성된 계획경로를 일자별, 시간별 배정하고 관리하는 역할을 한다.

도 10을 참고하면, 덤프트럭(운반장비)의 현장 내부경로 생성 화면을 나타낸 것이다. 덤프트럭이 현장 내부 현황에 맞게 특정 구역까지 이동할 수 있도록 운반경로를 생성하는 부분으로, 예를 들어 덤프트럭이 현장 출입구를 지나 A구역에 토사를 하차할 수 있도록 안내 경로를 생성하는 역할을 한다.

도 11을 참고하면, 덤프트럭(운반장비)의 현장 외부경로 생성 화면을 나타낸 것이다. 덤프트럭이 현장 외부 현황에 맞게 상차지 또는 하차지로 이동할 수 있도록 운반경로를 생성하는 부분으로, 일반 승용차가 주행하는 도로를 대상으로 운반경로를 생성한다. 예를 들어 덤프트럭이 현장 출입구를 지나 상차지 또는 하차지에 토사를 운반할 수 있도록 안내 경로를 생성하는 역할을 한다.

도 12을 참고하면, 건설장비의 모바일 네비게이션 사용 환경을 나타낸 도면이다. 운전자의 모바일 핸드폰 또는 테블릿 PC 등에 건설장비 내비게이션 서비스를 제공하는 앱(App)이 설치됨으로써 운영 가능하다.

도 13을 참고하면, 도저/그레이더/롤러/굴착기 내비게이션의 일반 내비게이션 모드 화면이다. 빨간색 라인과 텍스트는 설계정보이며, 비취색 음영은 작업구역을 나타낸다. 건설장비 운전자는 본인의 아이콘과 초록색으로 윤곽선이 칠해진 계획경로를 확인하며 주행하고, 추가로 경로 상 남은거리, 현재속도 등을 확인할 수 있다.

도 14을 참고하면, 덤프트럭 내비게이션의 일반 내비게이션 모드 화면이다. 도저/그레이더/롤러/굴착기와 동일하게 구성되어 있으며, 현장외부에 벗어났을 경우 GIS 맵에 기반하여 계획경로를 확인할 수 있다.

도 15를 참고하면, 도저/그레이더/굴착기 내비게이션의 특수 내비게이션 모드 화면이다. 계획경로의 고도를 표현하기 위한 화면이며, 좌측은 3D로 표현된 GIS 맵을 나타내고, 우측은 현재 건설장비가 주행하고 있는 계획경로와 지반의 고도를 나타낸다. 건설장비 운전자는 본인이 위치한 계획경로와 지반의 고도를 확인함으로써 건설장비는 앞으로 본인이 어떤 경로를 그리며 작업을 진행해야 하는지 확인할 수 있다(예: 도저의 절토 작업 시 블레이드 좌/우 방향, 고도 등).

도 16 를 참고하면, 도저/그레이더/굴착기 특수 내비게이션 모드의 작동 동작을 나타낸 도면이다. 건설장비 주행 시 d1 범위(본 발명은 2m) 이내로 접근했을 시 해당 계획경로와 지반의 고도를 특수 내비게이션 화면에 나타낸다. 예를 들어 "ㄹ"(상/하/좌/우로 반복되는 계획경로)을 연상하게 하는 계획경로에서 2개의 계획경로 사이에 건설장비가 위치하면 평면 위치 상 좀더 가까운 계획경로(도면 16의 d1을 나타냄)를 기반으로 계획경로의 수직 고도를 표현함과 동시에 지반의 수직 고도 또한 표현한다.

도 17을 참고하면, 롤러 내비게이션의 특수 내비게이션 모드 화면을 나타낸 도면이다. 절토/성토 작업이 아닌 다짐을 위한 작업을 수행하는 롤러는 계획경로의 고도보다, 다짐횟수를 표현하는데 초점을 맞추었다. 다짐횟수는 롤러가 지나온 경로에 따라 1회부터 8회까지 회색->초록색->파란색->노란색->주황색->빨간색 순으로 표현한다.

도 18을 참고하면, 도저/그레이더/롤러/굴착기/덤프트럭 내비게이션의 작업이력 조회 화면을 나타낸 도면이다. 공통적으로 하루 동안의 작업시간, 휴지시간, 이동거리를 확인할 수 있으며, 토공장비(도저/그레이더/롤러/굴착기)는 전/후진 횟수를, 덤프트럭의 경우 상차지/하차지 운반횟수 및 진출입 시각을 확인할 수 있다.

도 19를 참고하면, 도저/그레이더/롤러/굴착기 내비게이션의 디바이스 연동 화면을 나타낸 도면이다. 모바일 내비게이션(모바일 기기)와 블루투스 연결 후 제품정보, 오프셋 정보를 입력하여 사용할 수 있다.

도 20을 참고하면, 건설장비 내비게이션 시스템에서 디바이스의 구성을 나타낸 도면이다. 현장에서 활용되는 고정밀 GPS를 모바일 기기에 블루투스로 연결하여 내비게이션의 위치정보 정확도를 향상 시킬 수 있다.

도 21을 참고하면, 기타 기능인 모바일 내비게이션의 사용자 설정, 프로젝트 설정, 장비 설정, 문의사항 화면을 나타낸 도면이다. 건설장비 운전자는 계정을 생성하고 본인에게 할당된 프로젝트와 장비를 설정할 수 있다. 작업 중 계획경로에 대한 문의나 기타 애로사항 발생 시 Q&A 기능을 통해 의사소통이 가능하다.

현재 국내에서 활용하고 있는 내비게이션은 국가에서 보유하고 있는 GIS 공간 정보를 활용해 일반도로, 고속도로, 터널 및 출발지에서 도착지까지의 최적경로를 사용자에게 안내하고 있다. T-Map, 카카오내비, 네이버 내비게이션은 동일한 GIS 공간 정보를 갖고 좀 더 나은 최적경로 및 정확한 소요시간을 생성해주는데 있어서 국내 사용자에게 각광받고 있으며, 대한민국 대표 내비게이션으로 자리 잡았다. 이처럼 많은 중소기업, 중견, 대기업 등이 보다 효용성 높은 내비게이션을 만들고 이를 멀리 퍼트리기 위하여 노력하고 있는 와중에도 건설산업에 적합한 내비게이션 개발에 대한 노력은 전무하다. 특히 대규모 건설현장의 경우 현장내부 가설도로가 수시로 바뀌어, 현장에 처음 방문하는 덤프트럭이나 기타 운송수단은 현장 내부에 위치한 원하는 도착지까지 운행하는데 운전자 감각에 의존해야 하며, 현장관계자도 경험에 의존하여 원하는 도착지까지 운행하고 있는 실정이다.

따라서, 실시예에서 제안된 건설장비 모바일 내비게이션 시스템은 건설산업에 활용 가능한 GIS 정보(정사영상, 지오펜스 등)를 구축하고 최적의 계획경로를 생성하여 이를 운전자에게 내비게이션 형태로 제공함으로써 건설장비 작업 소요시간을 단축시키고 작업목표 및 우선순위를 확고히 해 작업 혼선을 예방할 수 있다. 나아가 도저/그레이더와 같은 건설장비의 성토작업, 절토작업 등에 대한 최적의 계획경로를 제공하여 운전자 경험에 의존한 시공방식에서 보다 정량적이고 체계적인 시공환경 구축에 제고할 수 있다.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (8)

1. 건설장비 내비게이션 시스템에 의해 수행되는 건설장비 내비게이션 방법에 있어서,
   항공 촬영 사진을 정합하여 추출된 정사 영상과 건설현장의 설계 도면을 GIS 공간 정보 상에 맵핑함에 따라 설정된 건설장비별 작업구역에 기초하여 건설현장에서의 작업을 위한 건설장비별 계획경로를 생성하는 단계; 및
   상기 생성된 건설장비별 계획경로를 이용하여 일반 내비게이션 모드 및 특수 내비게이션 모드를 포함하는 내비게이션 모드에 따라 건설장비별 안내 정보를 제공하는 단계
   를 포함하고,
   상기 건설장비는, 도저, 그레이더, 롤러, 굴착기 및 덤프트럭을 포함하고,
   상기 일반 내비게이션 모드는, 상기 항공 촬영 사진을 정합하여 추출된 정사 영상과 건설현장의 설계 도면을 GIS 공간 정보 상에 설정된 건설장비별 작업구역과 상기 생성된 건설장비별 계획경로를 안내하고,
   상기 특수 내비게이션 모드는, 상기 계획경로의 작업고도와 작업품질을 안내하는 것을 포함하고,
   상기 제공하는 단계는,
   상기 일반 내비게이션 모드 또는 상기 특수 내비게이션 모드를 포함하는 내비게이션 모드에 따라 모바일 내비게이션을 통해 도저 내비게이션, 그레이더 내비게이션, 굴착기 내비게이션, 롤러 내비게이션, 덤프트럭 내비게이션을 제공하고, 상기 건설장비의 작업시간, 유지시간, 이동거리, 전후진 횟수 및 운반횟수를 포함하는 작업이력을 제공하고, 별도의 디바이스를 이용하여 수신된 건설장비의 위치 정보가 모바일 내비게이션과의 무선 통신을 통해 전송되고, 상기 전송받은 건설장비의 위치 정보에 기초하여 건설장비의 실주행 경로와 상기 생성된 건설장비별 계획경로를 매핑하는 단계
   를 포함하고,
   상기 도저 내비게이션, 그레이더 내비게이션, 굴착기 내비게이션은, 제N 번째 작업구역에서 제N+1번째 작업구역으로 이동할 때 안내되는 계획 경로를 의미하는 작업구역 간 이동경로와, 작업구역 내에서 이루어지는 작업 패턴을 경로 형태로 안내하는 작업구역 내 작업경로로 구분하여 상기 도저, 그레이더 및 굴착기에 할당되는 각각의 계획경로를 제공하고,
   상기 롤러 내비게이션은, 상기 특수 내비게이션 모드를 통해 롤러의 작업구역을 기 설정된 크기의 셀로 분할하고, 롤러의 현재 위치 정보에 가상의 다각형을 생성하여 롤러의 주행 시 상기 분할된 기 설정된 크기의 셀과 중첩되는 부분을 색상화하여 롤러의 다짐횟수를 안내하고,
   상기 덤프트럭 내비게이션은, 현장내부 이동경로와 현장외부 이동경로로 분류하여 상기 덤프트럭에 할당되는 계획경로를 제공하고,
   상기 현장외부 이동경로는 토취장/사토장-건설현장 간 이동경로를 의미하며, GIS 공간 정보를 활용하여 API를 통해 계획경로가 제공되는 것
   을 포함하는 건설장비 내비게이션 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 생성하는 단계는,
   항공 촬영 사진을 정합하여 좌표 정보를 갖는 정사 영상을 GIS 공간 정보 상에 오버레이하는 단계;
   CAD 형식의 설계 평면도면을 이용하여 설계정보를 GIS 공간 정보 상에 오버레이하는 단계;
   상기 정사영상과 상기 설계정보를 GIS 공간 정보 상에 오버레이함에 따라 설정된 건설장비별 작업구역을 GIS 화면에 표시하는 단계; 및
   상기 설정된 건설장비별 작업구역에 따라 건설장비가 수행해야 할 작업 정보와 관련된 계획경로를 생성하는 단계
   를 포함하는 건설장비 내비게이션 방법.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 건설장비 내비게이션 시스템에 있어서,
   모바일 내비게이션과의 무선 통신을 통해 전송되어 건설장비의 실주행 경로와 내비게이션 서버에 의해 생성된 건설장비별 계획경로를 매핑하기 위한 건설장비의 위치 정보를 수신하는 디바이스;
   항공 촬영 사진을 정합하여 추출된 정사 영상과 건설현장의 설계 도면을 GIS 공간 정보 상에 맵핑함에 따라 설정된 건설장비별 작업구역에 기초하여 건설현장에서의 작업을 위한 건설장비별 계획경로를 생성하는 내비게이션 서버; 및
   상기 내비게이션 서버에 의해 생성된 건설장비별 계획경로를 이용하여 일반 내비게이션 모드 및 특수 내비게이션 모드를 포함하는 내비게이션 모드에 따라 건설장비별 안내 정보를 제공하는 모바일 내비게이션
   를 포함하고,
   상기 건설장비는, 도저, 그레이더, 롤러, 굴착기 및 덤프트럭을 포함하고,
   상기 일반 내비게이션 모드는, 상기 항공 촬영 사진을 정합하여 추출된 정사 영상과 건설현장의 설계 도면을 GIS 공간 정보 상에 설정된 건설장비별 작업구역과 상기 생성된 건설장비별 계획경로를 안내하고,
   상기 특수 내비게이션 모드는, 상기 계획경로의 작업고도와 작업품질을 안내하는 것을 포함하고,
   상기 모바일 내비게이션은,
   상기 일반 내비게이션 모드 또는 상기 특수 내비게이션 모드를 포함하는 내비게이션 모드에 따라 모바일 내비게이션을 통해 도저 내비게이션, 그레이더 내비게이션, 굴착기 내비게이션, 롤러 내비게이션, 덤프트럭 내비게이션을 제공하고, 상기 건설장비의 작업시간, 유지시간, 이동거리, 전후진 횟수 및 운반횟수를 포함하는 작업이력을 제공하고, 상기 디바이스로부터 수신된 건설장비의 위치 정보에 기초하여 건설장비의 실주행 경로와 상기 생성된 건설장비별 계획경로를 매핑하는 것을 포함하고,
   상기 도저 내비게이션, 그레이더 내비게이션, 굴착기 내비게이션은, 제N 번째 작업구역에서 제N+1번째 작업구역으로 이동할 때 안내되는 계획 경로를 의미하는 작업구역 간 이동경로와, 작업구역 내에서 이루어지는 작업 패턴을 경로 형태로 안내하는 작업구역 내 작업경로로 구분하여 상기 도저, 그레이더 및 굴착기에 할당되는 각각의 계획경로를 제공하고,
   상기 롤러 내비게이션은, 상기 특수 내비게이션 모드를 통해 롤러의 작업구역을 기 설정된 크기의 셀로 분할하고, 롤러의 현재 위치 정보에 가상의 다각형을 생성하여 롤러의 주행 시 상기 분할된 기 설정된 크기의 셀과 중첩되는 부분을 색상화하여 롤러의 다짐횟수를 안내하고,
   상기 덤프트럭 내비게이션은, 현장내부 이동경로와 현장외부 이동경로로 분류하여 상기 덤프트럭에 할당되는 계획경로를 제공하고,
   상기 현장외부 이동경로는 토취장/사토장-건설현장 간 이동경로를 의미하며, GIS 공간 정보를 활용하여 API를 통해 계획경로가 제공되는 것
   을 포함하는 건설장비 내비게이션 시스템.