KR200303737Y1 - 이동식 gps 지형 측량 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 GPS 정보를 이용하여 대규모 토목공사 현장에서 종래의 측량방법에 의하지 않고도 손쉽게 건설현상의 지형의 형상을 파악하게 하고 3차원 지형도를 제작할 수 있도록 하는 장치에 관한 것이다.

Description

이동식 GPS 지형 측량 시스템{Mobile GPS mesuring systen}

본 고안은 대규모 토목 공사 현장에서 지형의 형상을 전체적으로 파악하여 지형도를 제작함으로써 공사 진행에 활용할 수 있는 지형 측량장치에 관한 것이다.

대규모 건설 현장 또는 토목 공사 현장에서는 지형의 형상을 평면적으로는 물론 3차원적으로 정확하게 측량하여 파악하고 있어야 한다. 종래에는 이러한 건설현장의 지형을 파악함에 있어서 삼각 측량 등 실측에 의존하였다.

최근에는 실측에 의한 측량 대신에 GPS 위성 신호를 이용한 측량법이 사용되기 시작하였다. GPS 수신기를 탑재한 이동국을 건설현장의 각 지점으로 이동시켜 각 지점의 좌표를 매핑함으로써 지형도를 제작할 수 있도록 하는 시스템이 개발되었다.

그러나, 종래의 측량법에 의한 방법은 건설현장이 대규모화 될수록 정확한 측량에 비용 및 시간이 많이 소비되는 문제점이 있었다. GPS를 탑재한 이동국의 경우에도 대규모 공사현장의 경우 사람이 직접 장비를 휴대하고 이동하여야 함으로써 시간이 많이 걸리고 각 지점의 거리측정 등은 따로 측량을 통해 계산해내야 하는 등의 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대규모 토목 공사 현장에서 간편하게 지형의 형상을 파악하여 지형도를 제작할 수 있도록 하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

제 1도는 본 고안의 전체적인 구성도

제 2도는 본 고안의 이동국의 구성도

제 3도는 본 고안의 시스템의 동작 절차도

이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 고안의 구성을 설명한다. 본 고안은 특정 지점의 좌표 취득의 정확성을 위해 DGPS 시스템을 사용한다. 여러 가지 요인에 의해 왜곡이 생길 수 있는 GPS 신호를 보상하기 위해 정밀 측량에 의해 기준점 좌표를 설정하고 설정된 기준점 좌표에 기준국을 설치하여 이동국은 기준국과 통신을 수행함으로써 기준국에서 취득한 GPS 신호의 왜곡율을 기준으로 하여 이동국의 GPS 좌표를 보상하게 된다.

본 고안의 또 하나의 기술적인 특징은 이동국의 원활한 이동성에 있다. 종래 사람이 휴대하던 GPS 이동국은 본 고안이 활용되는 대규모 건설현장에서와 같이 대규모 지역의 정밀 좌표를 취득하기에는 시간과 노력이 많이 들어가는 문제가 있었다. 이에 본 고안에서는 차량에 탑재된 이동국 또는 더욱 협소한 지형을 탐색할 수 있는 오토바이 등에 이동국을 탑재할 수 있도록 하여 보다 효율적인 지형 좌표 취득을 가능하게 한다.

이하, 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.

도1은 본 고안에 따른 GPS 지형측량 시스템의 블록도이고, 도2는 본 고안의 이동국으로 활용되는 차량 탑재 GPS 수신기이다.

도1에서 기준국(11)은 정밀 측량을 통하여 설정된 기준점에 설치되어 GPS 신호를 수신하고 이동국과 무선 통신하는 장치이다. 기준국은 GPS 수신기, 이동국(13)과의 무선통신수단, 제어장치(12)와의 통신링크로 구성된다. GPS 수신기를 구비한 기준국은 주기적으로 GPS 신호를 받아들여 기준국 자신의 GPS 신호에 의한 좌표를 계산하고, 최초에 정밀 측량을 통하여 설정된 기준점의 기준좌표와의 오차를 계산한다. 이렇게 계산된 오차는 이후 제어장치(12)로 보내져 이동국(13)이 보내온 이동국의 현위치 GPS 좌표를 보상하여 정확한 이동국 좌표를 구하는데 활용된다.

제어장치(12)는 기본적으로 지도제작 프로그램을 구비한 컴퓨터 시스템으로 구성된다. 지도제작 프로그램은 기준국과의 통신링크로부터 기준국의 좌표 및 소정 간격으로 측정되는 이동국의 현재 위치 좌표를 입력받아 소정의 지리적 영역(ex. 이동국이 탐색하는 건설현장)에 대한 지형도를 작성한다. 이동국은 GPS 위성으로부터 2차원 좌표 뿐만 아니라 해발 고도를 측정하는 고도측정기(22)를 구비하여 특정지점의 해발고도를 측정할 수 있으므로 제어장치는 이들 정보로부터 소정 지역의 2차원 평면도 및 3차원 지형도도 작성할 수 있게 된다.

이동국(13)은 이동차량, 바람직하게는 오토바이 또는 무선으로 조종되는 무인차량에 탑재된 GPS 수신기(21), 고도측정기(22), 주행거리측정기(23), 카메라부(24), 영상데이터저장부(25), 데이터 송수신부(26), 마이크로프로세서(27)로 구성된다.

GPS 수신기(21)은 이동국에 탑재될 수 있을 정도로 소형화된 것으로 통상의 GPS 위성으로부터 현재 이동국의 현재 위치정보를 수신하는 기능을 수행한다.

고도측정기(22)는 이동국의 현재 해발고도를 측정하는 것으로서, 해수면의 높이를 기준으로 하여 대기압을 측정하여 기준값과의 변화량을 전기적 신호로 검출하여 현재 고도를 측정한다.

주행거리측정기(23)는 오토바이 또는 무선조종 차량의 바퀴 휠에 장착된다. 상기 주행거리측정기는 자성체로 이루어진 회전체와 코일을 감은 센서로 구성되어진다. 회전체가 회전함에 따라 센서의 코일을 통과하는 자속에 변화가 일어나고 이러한 자속변화에 따라 발생되는 기전력에 차이가 생김으로 휠의 회전속도를 측정할 수 있고, 그 시간당 회전속도를 측정함으로써 마이크로프로세서는 주행거리를 연산해낼 수 있다.

카메라부(24)는 이동국이 주행하면서 주위의 환경 및 지형을 녹화하는 데 사용된다. 카메라부에서 촬영된 주위 환경 및 지형은 영상데이터저장부(25)로 저장된다.

영상데이터저장부(25)는 마이크로프로세서에 의해 제어되는 비디오테이프 레코더 또는 하드디스크로 구성되어 카메라부에서 촬영된 주위 환경 및 지형 데이터를 저장한다. 저장된 영상데이터는 이후 제어장치(12)에 입력되어 지형도를 작성하는 데 활용될 수 있다.

데이터 송수신부(26)는 기준국과 소정 간격동안 주기적으로 통신을 수행한다. 기준국으로부터 GPS 신호에 대한 왜곡 데이터를 수신하여 현재 위치 좌표에 대한 보상을 수행하도록 마이크로프로세서(27)로 전달하고, 보상된 현재위치정보를 마이크로프로세서로부터 받아들여 기준국으로 재전송한다. 또한, 고도측정기, 주행거리측정기로부터 획득한 정보를 기준국으로 송신하는 기능도 수행한다.

마이크로프로세서(27)는 이동국의 동작을 전체적으로 관리하는 기능을 수행한다. 데이터 송수신부의 기능을 제어하며, 고도 측정기, 주행거리 측정기로부터 받아들인 데이터를 통하여 고도 및 주행거리를 연산하는 기능을 수행하고, 기준국으로부터 받아들인 GPS 신호 왜곡정보를 기반으로 이동국의 GPS 수신좌표를 보상하는 처리를 수행한다. 또한, 카메라부에서 받아들인 영상정보를 영상데이터저장부(25)에 저장하도록 영상데이터저장부의 동작을 제어한다.

이하, 제3도를 바탕으로 본 고안의 동작절차를 설명한다.

먼저, 단계1에서 정밀 실측을 통하여 기준국의 기준좌표를 설정한다. 설정된 기준국 좌표에 기준국을 설치하여 소정 간격마다 GPS 좌표를 획득하고 이를 통신링크를 통하여 제어장치(12)로 전송한다.

단계2에서 이동국은 설정된 지형경로를 따라서 이동하면서 소정지점의 GPS 좌표, 고도, 소정지점간의 이동거리 데이터를 확보하여 제어장치로 전송한다.

단계3에서 제어장치는 기준국에서 보내온 기준좌표와 기준국 GPS 좌표와의 오차를 기준으로 하여 이동국에서 획득한 GPS 좌표를 보상한다. 기준국과 이동국은각각 동일한 동기신호에 의하여 GPS 좌표를 획득하므로 결국 동일한 시간에서의 GPS 좌표 보상을 실시할 수 있게 된다.

단계4에서 제어장치는 상기 기준국 및 이동국에서 보내온 지리정보(좌표, 고도, 지점간의 거리)를 통하여 2차원 및 3차원 지형도를 작성한다. 디지털화된 지형도는 이후에 이동국으로부터 받아들이게 되는 저장된 영상데이터와 결합되어 컴퓨터 화면상에 표시될 수 있다. 또한, 각 지점의 좌표, 해발고도, 지점간의 거리 등의 정보도 지리정보로서 지형도에 표시되도록 프로그램될 수 있다.

본 고안은 이동국에 설치된 GPS 수신부를 통하여 건설현장의 각 지점의 좌표 및 고도, 거리를 획득함으로써 손쉽게 건설현장의 2차원 및 3차원 지형도를 작성할 수 있으며, 이동국을 소형화된 오토바이 또는 무선조종 모형차량으로 구성함으로써 도보나 일반 차량으로 획득하기 어려운 지점의 지리정보를 획득하기에 용이한 효과가 있다. 또한, 동일한 동기신호에 의해 동일시간에 기준국과 이동국에서 GPS 좌표를 획득함으로써 정밀한 GPS 좌표 보상을 실시하여 정확한 좌표 정보를 획득할 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. GPS를 이용하여 지형의 형상 정보를 획득하여 지형도를 제작하는 시스템에 있어서,

   실측에 의한 기준좌표를 가지며, GPS 수신부, 무선통신수단, 통신링크를 포함하여 구성되어, 이동국의 데이터를 수신하여 제어장치로 전송하는 기준국;

   GPS 수신기, 고도측정기, 주행거리측정기, 카메라부, 영상데이터저장부, 데이터 송수신부, 마이크로 프로세서를 포함하여 구성되어 지형도를 획득하고자 하는 지형을 이동하며 지리정보를 획득하여 기준국에 획득한 지리정보 데이터를 전송하는 이동국;

   기준국으로부터 이동국이 획득한 지리정보 및 GPS 오차정보를 수신하여 정확한 지리정보를 획득하여 지형도를 작성하는 제어장치;

   를 포함하여 구성된 이동식 GPS 측량 시스템.