KR20140096720A - 건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템 및 절대고도 검출 방법 - Google Patents

건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템 및 절대고도 검출 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140096720A
KR20140096720A KR1020130009670A KR20130009670A KR20140096720A KR 20140096720 A KR20140096720 A KR 20140096720A KR 1020130009670 A KR1020130009670 A KR 1020130009670A KR 20130009670 A KR20130009670 A KR 20130009670A KR 20140096720 A KR20140096720 A KR 20140096720A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
data
altitude
construction site
station
absolute altitude
Prior art date
Application number
KR1020130009670A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101431132B1 (ko
Inventor
장용구
전흥수
김현수
신주현
도승복
나경환
최현영
이보형
김경묵
Original Assignee
한국건설기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국건설기술연구원 filed Critical 한국건설기술연구원
Priority to KR1020130009670A priority Critical patent/KR101431132B1/ko
Publication of KR20140096720A publication Critical patent/KR20140096720A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101431132B1 publication Critical patent/KR101431132B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C5/00—Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels
    • G01C5/06—Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels by using barometric means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00—Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/01—Determining conditions which influence positioning, e.g. radio environment, state of motion or energy consumption
    • G01S5/014—Identifying transitions between environments
    • G01S5/016—Identifying transitions between environments between areas within a building
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0205—Details
    • G01S5/0244—Accuracy or reliability of position solution or of measurements contributing thereto
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01W—METEOROLOGY
    • G01W1/00—Meteorology
    • G01W1/02—Instruments for indicating weather conditions by measuring two or more variables, e.g. humidity, pressure, temperature, cloud cover or wind speed
    • G01W1/06—Instruments for indicating weather conditions by measuring two or more variables, e.g. humidity, pressure, temperature, cloud cover or wind speed giving a combined indication of weather conditions

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Atmospheric Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Ecology (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

본 발명은 기준국의 일정한 고도값과 기압의 편차를 고려하여 현재의 기압값이 가리키는 기준고도값을 구함으로써 절대고도값을 확보할 수 있고, 이를 작업자 위치 파악 시스템에 활용함으로써 건설 현장의 작업자의 고도 및 위치 파악을 더욱 정확하게 수행할 수 있는 건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 건설현장 측량지점인 기준국의 기상데이터를 수집 저장하는 기상 데이터베이스부와, 기준국의 3D기준좌표 데이터를 저장하는 기준국 3D 기준좌표 데이터베이스부, 및 상기 기상 데이터베이스부로부터의 현재 기압 데이터와 3D 기준좌표 데이터베이스부로부터의 고도데이터에 기초하여 현재기압에서의 기준고도 데이터를 산출하기 위한 기준고도 데이터 산출부를 포함하는 기준국 데이터베이스 서버모듈; 상기 기준국의 데이터를 수신하는 수신부와, 이동국인 작업자가 위치하고 있는 위치의 기압을 검출하는 이동국 기압 검출부, 및 상기 기준고도 데이터와 상기 이동국 기압 검출부에서 검출된 기압데이터에 기초하여 이동국의 절대고도 데이터를 산출하는 절대고도데이터 산출부를 포함하는 이동국 처리모듈; 및 상기 기준국 데이터베이스 서버모듈과 이동국 처리모듈 간을 무선 통신시키는 무선 통신모듈을 포함하는 건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템을 제공한다.

Description

건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템 및 절대고도 검출 방법{ABSOLUTE ALTITUDE CALCULATION SYSTEM AND ABSOLUTE ALTITUDE CALCULATION METHOD FOR WORKER IN CONSTRUCTINO FILED}
본 발명은 건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템 및 검출 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기준국의 일정한 고도값과 기압의 편차를 고려하여 현재의 기압값이 가리키는 기준고도값을 구함으로써 절대고도값을 확보할 수 있고, 이를 작업자 위치 파악 시스템에 활용함으로써 건설 현장의 작업자의 고도 및 위치 파악을 더욱 정확하게 수행할 수 있도록 하여 지하 구조물이나 고층 건물 등에서의 위험 상황 발생시 신속한 구조, 및 안전하고 원활한 작업 진행을 위한 작업 지시와 의사소통을 수행할 수 있는 건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템 및 절대고도 검출 방법에 관한 것이다.
최근 지하 구조물이나 고층 건물 등의 건설 현장에서는 작업자의 위치 정보를 확보하기 위한 요구와 노력이 증대되고 있다. 이는 위성항법장치(이하, 'GPS'라 함)가 제공하는 위치를 공사 현장 대부분에서는 확보하기 어려울 정도로 복잡한 구조물과 지하 공간으로 이루어져 있기 때문이다.
다시 말해서, 터널 및 공동구 등 지하 구조물의 건설 현장이나 복잡하고 대형화되는 고층 건물은 지하 구조물 및 고층 건물의 구조적 특성으로 인해 작업자의 위치 및 상태 파악, 작업 진행 상황 파악 등이 중요하다. 구체적으로, 안전사고, 화재, 폭발, 지진 및 붕괴 등의 위험 상황 발생시 작업자에 대한 신속한 구조, 및 지하 구조물 작업 현장에서의 안전하고 원활한 작업 진행을 위한 작업 지시와 의사소통 등을 위해 작업자의 위치 및 상태 파악, 작업 진행 상황 파악 등이 더욱더 중요하다.
그러나 작업 현장의 복잡한 구조, 소음, 진동, 분진 및 전파간섭 등의 열악한 환경으로 인해 작업자의 3차원 위치 추적/관리 및 유,무선 통신환경 구현에 한계가 있다.
이에 따라 GPS가 제공하는 위치의 한계를 보완하기 위해 많은 관성센서의 조합이나 무선 솔루션이 도입되고 있으며, 이의 한 부분으로 기압 센서를 이용하여 고도를 검출하는 기술을 적용하는 것을 고려할 수 있다. 기압 센서의 경우, 다른 관성 센서와 달리 변화량을 제공하는 시스템이 아니라 절대 기압을 측정하여 이를 고도로 변환하는 기술이다.
그러나 기압 센서의 경우에는 측정하는 시간과 장소에 따라 기압이 변화하고, 또 해발의 기준 기압도 변화하기 때문에, 매순간 절대 고도를 측정하기 어렵고, 이에 따라 이를 건축 현장의 작업자의 위치를 검출하기 위해 적용하더라도 작업자의 현장 위치를 올바르게 검출하지 못하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 건설현장 측량지점인 기준국의 일정한 고도값(고도데이터)과 기압값(기압데이터)의 편차를 고려하여 현재의 기압값이 가리키는 기준고도값을 구함으로써 절대고도값을 확보할 수 있는 건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템 및 절대고도 검출 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 절대고도값의 확보를 통해 이를 건설 현장의 작업자의 고도 및 위치 파악에 적용함으로써 작업자의 위치를 더욱 정확하고 신뢰성있게 수행할 수 있도록 하여 지하 구조물이나 고층 건물 등에서의 위험 상황 발생시 작업자에 대한 신속한 구조 활동 및 작업 현장에서의 안전하고 원활한 작업 진행을 위한 작업 지시와 의사소통을 수행할 수 있는 건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템 및 절대고도 검출 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따르면, 건설현장 측량지점인 기준국의 기상데이터를 수집 저장하는 기상 데이터베이스부와, 기준국의 3D기준좌표 데이터를 저장하는 기준국 3D 기준좌표 데이터베이스부, 및 상기 기상 데이터베이스부로부터의 현재 기압 데이터와 3D 기준좌표 데이터베이스부로부터의 고도데이터에 기초하여 현재기압에서의 기준고도 데이터를 산출하기 위한 기준고도 데이터 산출부를 포함하는 기준국 데이터베이스 서버모듈; 상기 기준국의 데이터를 수신하는 수신부와, 이동국인 작업자가 위치하고 있는 위치의 기압을 검출하는 이동국 기압 검출부, 및 상기 기준고도 데이터와 상기 이동국 기압 검출부에서 검출된 기압데이터에 기초하여 이동국의 절대고도 데이터를 산출하는 절대고도데이터 산출부를 포함하는 이동국 처리모듈; 및 상기 기준국 데이터베이스 서버모듈과 이동국 처리모듈 간을 무선 통신시키는 무선 통신모듈을 포함하는 건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템을 제공한다.
본 발명의 제1 관점에 있어서, 상기 기준국 데이터베이스 서버모듈은 기준국의 기압 및 3D좌표 데이터를 실시간으로 또는 정기적으로 수신하여 그 기압 데이터를 기준국 기상 데이터베이스부에 수집 저장하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 제1 관점에 있어서, 상기 기준국 데이터베이스 서버모듈은 DGPS(Differential GPS) 기준국이 전송하는 보정 신호에 기압데이터를 포함하는 기상데이터의 기상정보가 포함되도록 하여 상기 기압데이터와 3D좌표 데이터를 제공받도록 구성될 수 있다.
본 발명의 제1 관점에 있어서, 상기 기준국 데이터베이스 서버모듈은 건설현장마다 있는 기준측량점의 고도 데이터와 이 기준측량점의 위치에 설치된 기상장비로부터 수집된 기압데이터를 DGPS 보정 정보에 포함되도록 하여 상기 기압데이터와 3D좌표 데이터를 제공받도록 구성될 수 있다.
본 발명의 제1 관점에 있어서, 상기 기준고도 데이터 산출부는 아래의 식 (1) 및 (2)를 이용하여 기준고도 데이터(HRS)를 산출한다.
Figure pat00001
(1)
Figure pat00002
(2)
여기에서,
Pn : 데이터 순열 n번째 기압 데이터(millibar)
CP : 현재 기압(Current Pressure)(millibar)
MSLP : 해수면 기압(mean-sea-level pressure)
본 발명의 제1 관점에 있어서, 상기 절대고도데이터 산출부는 현재의 기준국 기압 데이터(RSP)와 산출되는 상기 기준고도 데이터(HRS)에 기초하여 아래의 식 (3)을 이용하여 절대고도 데이터(Ha)를 산출한다.
Figure pat00003
(3)
여기에서,
RSP : 기준국 기압 데이터(Reference Station Pressure)
CP : 현재 기압(Current Pressure)
HRS: 기준고도 데이터
본 발명의 제1 관점에 있어서, 본 발명은 상기 이동국 처리모듈의 모든 데이터를 백업하는 백업부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제1 관점에 있어서, 상기 이동국 처리모듈에 포함된 하나 이상의 구성요소는 MEMS(MicroElectroMechanical System)로 구현되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 제2 관점에 있어서, 건설현장 작업자의 절대고도를 검출하는 방법에 있어서, 건설현장 측량원점인 기준국의 기압데이터를 포함한 기상 데이터를 수집 저장하며 고도데이터를 포함하는 기준국의 3D 기준좌표 데이터를 저장하고; 상기 기준국의 기압데이터로부터의 현재 기압데이터와 3D기준좌표 데이터로부터의 고도데이터에 기초하여 현재기압에서의 기준고도 데이터를 산출하고; 이동국인 작업자가 현재 위치하고 있는 위치의 기압 데이터를 검출하며; 기준국으로부터 전송되어 온 현재의 기준국의 기압데이터와 산출되는 상기 기준고도 데이터에 기초하여 작업자의 절대고도 데이터를 산출하는 것을 포함하는 건설현장 작업자의 절대고도 검출 방법을 제공한다.
본 발명의 제2 관점에 있어서, 상기 기준국의 고도 데이터와 기압 데이터는 DGPS(Differential GPS) 기준국이 전송하는 보정 신호에 기압데이터를 포함한 기상 데이터로부터 제공되거나, 건설현장마다 있는 기준측량점의 고도데이터 및 기준측량점의 기상장비의 기상데이터로부터 제공될 수 있다.
본 발명의 제2 관점에 있어서, 상기 기준고도데이터 산출은 아래의 식 (1) 및 (2)를 이용하여 기준고도 데이터(HRS)를 산출한다.
Figure pat00004
(1)
Figure pat00005
(2)
여기에서,
Pn : 데이터 순열 n번째 기압 데이터(millibar)
CP : 현재 기압(Current Pressure)(millibar)
MSLP : 해수면 기압(mean-sea-level pressure)
본 발명의 제2 관점에 있어서, 상기 절대고도데이터 산출은 현재의 기준국 기압 데이터(RSP)와 산출되는 상기 기준고도 데이터(HRS)에 기초하여 아래의 식 (3)을 이용하여 절대고도 데이터(Ha)를 산출한다.
Figure pat00006
(3)
여기에서,
RSP : 기준국 기압 데이터(Reference Station Pressure)
CP : 현재 기압(Current Pressure)
HRS: 기준고도 데이터
본 발명의 제2 관점에 있어서, 본 발명은 상기 각 단계에서 수집되고 검출된 데이터를 백업하는 것이 바람직하다.
본 발명의 건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템 및 절대고도 검출 방법에 따르면, 기준국의 일정한 고도값(고도데이터)과 기압데이터의 편차를 고려하여 현재의 기압값이 가리키는 기준고도값을 구하여 절대고도값을 확보함으로써, 이를 활용하여 건설 현장의 작업자의 고도 및 위치 파악을 더욱 정확하고 신뢰성있게 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 지하 구조물이나 고층 건물 등에서의 위험 상황 발생시 작업자에 대한 신속한 구조, 및 작업 현장에서의 안전하고 원활한 작업 진행을 위한 작업 지시와 의사소통을 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템의 구성을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 건설현장 작업자의 절대고도 검출 방법을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 3은 본 발명의 시험에 사용한 위치 및 기압 검출 장치(GDM)를 촬영한 사진이다.
도 4는 LPF를 적용한 고도를 나타내는 그래프이다.
도 5는 공인기준국을 촬영한 사진이다.
도 6은 건설현장 측량원점을 촬영한 사진이다.
도 7은 측량기준점과 차량 이동 간 고도 변화량을 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 시험에서 절대고도 데이터 정보를 이용한 3D 궤적을 나타내는 그래프이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템 및 절대고도 검출 방법을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 설명에서 기준국은 건설현장의 일정한 측량지점을 말하며, 이동국은 작업자 등 건설현장에서 이동하고 있는 이동 대상이나 위치를 말한다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템을 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템의 구성을 도시한 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템은, 건설현장 측량지점(이하, '기준국'이라 칭함)의 기상 데이터를 수집 저장하는 기준국 기상 데이터베이스부(이하, '기준국 기상 DB부'라고도 칭함)(110)와, 건설현장 측량지점의 3D기준좌표 데이터를 저장하는 기준국의 3D 기준좌표 데이터베이스부(이하, '기준국 3D 기준좌표부'라고도 칭함)(120), 및 상기 기상 데이터베이스부로부터의 현재 기압데이터와 3D기준좌표 데이터베이스부로부터의 고도데이터에 기초하여 현재 기압에서의 기준고도 데이터를 산출하기 위한 기준고도데이터 산출부(130)를 포함하는 기준국 데이터베이스 서버모듈(100); 기준국의 데이터를 수신하는 수신부(210)와, 이동국인 작업자가 위치하고 있는 위치의 기압을 검출하는 이동국 기압 검출부(220), 및 상기 기준고도데이터와 상기 이동국 기압 검출부에서 검출된 기압데이터에 기초하여 이동국의 절대고도 데이터를 산출하는 절대고도데이터 산출부(230)를 포함하는 이동국 처리모듈(200); 및 상기 기준국 데이터베이스 서버모듈(100)과 이동국 처리모듈(200) 간을 무선 통신시키는 무선 통신모듈(300)을 포함한다.
상기 기준국 데이터베이스 서버모듈(100)에는 기압데이터와 3D기준좌표 수신부를 포함하며, 이 기압데이터와 3D기준좌표 수신부는 건설현장 측량지점(기준국)의 기압 및/또는 3D좌표를 실시간으로 또는 정기적으로 수신하여 그 기압 데이터(기압값)를 기준국 기상 데이터베이스부(110)에 수집 저장한다.
예를 들면, 상기 기준국 데이터베이스 서버모듈(100)에서의 기압데이터와 3D좌표 데이터는 정밀한 좌표를 갖고 있는 DGPS(Differential GPS) 기준국이 전송하는 보정 신호에 기압데이터를 포함하는 기상데이터의 기상정보를 포함하도록 하여 제공될 수 있다.
한편으로, 상기 기준국 데이터베이스 서버모듈(100)에서의 기압데이터와 3D좌표 데이터는, 건설현장마다 있는 기준측량점(측량원점)을 활용할 수 있는데, 기준측량점을 활용할 경우에는 기준측량점의 고도값(고도 데이터)과 이 기준측량점의 위치에 설치된 기상장비로부터 수집된 기압데이터를 DGPS 보정 정보에 포함되도록 하여 제공될 수 있다.
상기 기준고도데이터 산출부(130)는 기준고도 데이터(HRS)를 아래의 식 (1) 및 (2)를 이용하여 산출한다.
Figure pat00007
(1)
Figure pat00008
(2)
여기에서,
Pn : 데이터 순열 n번째 기압 데이터(millibar)
CP : 현재 기압(Current Pressure)(millibar)
MSLP : 해수면 기압(mean-sea-level pressure)
다음으로, 상기 이동국 처리모듈(200)의 이동국 기압 검출부(210)는 건설현장 작업자(즉, 이동국)에 구비되거나 설치되는 기압 센서이다. 여기에서, 기압 센서가 이동국(즉, 작업자)에 구비되거나 설치된다는 것은, 예를 들면, 작업자의 몸, 작업자가 착용하고 있는 안전모 또는 작업복 등에 설치되는 등, 기압 센서가 작업자와 함께 이동된다는 것을 말한다.
상기 기준고도데이터와 상기 이동국 기압 검출부에서 검출된 기압데이터에 기초하여 이동국의 절대고도 데이터를 산출하는 절대고도데이터 산출부(230)는, 기준국 DB 서버모듈(100)로부터 전송되어 온 현재의 기준국 기압 데이터(RSP)와 산출되는 상기 산출된 기준고도 데이터(HRS)에 기초하여 아래의 식 (3)을 이용하여 절대고도 데이터(Ha)를 산출한다.
Figure pat00009
(3)
여기에서,
RSP : 기준국 기압 데이터(Reference Station Pressure)
CP : 현재 기압(Current Pressure)
HRS: 기준고도 데이터
다음으로, 상기 무선 통신모듈(300)은 와이파이나 코드분할다중접속(CDMA) 또는 기타 네트워크 통신을 이용할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 각 구성부로부터의 데이터를 백업할 수 있는 백업부(240)를 더 포함할 수 있다.
상기 설명에서 이동국 처리모듈(200)에 포함된 하나 이상의 구성요소는 바람직하게는 초소형화 및 초경량화된 MEMS(MicroElectroMechanical System, 예:10cm * 10cm * 5cm, 5cm * 5cm * 2cm 등)로 구현될 수 있다. 다시 말하면, 이동국 처리모듈(200)의 모든 구성요소 또는 일부 구성요소의 각각을 소형화 모듈(예: 소형화 칩 등)로 구현한 후, 이를 하나의 기판(예:실리콘 기판)에 집적화한 MEMS로 구현할 수 있다. 변형 예로는, 소형화 모듈들을 연성 케이블(flexible cable)로 연결할 수 있다.
다음으로, 도 2를 참조하여 본 발명의 건설현장 작업자의 절대고도 검출 방법에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 건설현장 작업자의 절대고도 검출 방법을 설명하기 위한 플로차트이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 건설현장 작업자의 절대고도 검출 방법은, 건설현장 측량원점인 기준국의 기압데이터를 포함한 기상 데이터를 수집 저장하며, 고도데이터를 포함하는 기준국의 3D 기준좌표 데이터를 저장하고(S100); 상기 기준국 기압데이터로부터의 현재 기압데이터와 3D기준좌표 데이터로부터의 고도데이터에 기초하여 현재 기압에서의 기준고도 데이터를 산출하고(S200); 이동국인 작업자가 현재 위치하고 있는 위치의 기압 데이터를 검출하며(S300); 기준국으로부터 전송되어 온 현재의 기준국 기압 데이터(RSP)와 산출되는 상기 기준고도 데이터에 기초하여 작업자의 절대고도 데이터를 산출하는(S400) 것을 포함한다.
상기 기준국의 고도데이터와 기압데이터는 DGPS(Differential GPS) 기준국이 전송하는 보정 신호에 기압데이터를 포함한 기상데이터로부터 제공되거나, 건설현장마다 있는 기준측량점의 고도데이터 및 기준측량점의 기상장비로부터 수집된 기압데이터를 DGPS 보정 정보에 포함되도록 하여 제공될 수 있다.
상기 기준고도 데이터를 산출하는 단계는 기준고도 데이터(HRS)를 아래의 식 (1) 및 (2)를 이용하여 산출한다.
Figure pat00010
(1)
Figure pat00011
(2)
여기에서,
Pn : 데이터 순열 n번째 기압 데이터(millibar)
CP : 현재 기압(Current Pressure)(millibar)
MSLP : 해수면 기압(mean-sea-level pressure)
상기 이동국의 기압데이터 검출은 이동국에 구비되거나 설치되는 기압 센서를 통해 검출될 수 있다. 기압 센서가 이동국(즉, 작업자)에 구비되거나 설치된다는 것은, 예를 들면, 작업자의 몸, 작업자가 착용하고 있는 안전모 또는 작업복 등에 설치되는 등, 기압 센서가 작업자와 함께 이동된다는 것을 말한다.
상기 절대고도 데이터를 산출하는 단계는 현재의 기준국 기압 데이터(RSP)와 산출되는 상기 기준고도 데이터(HRS)에 기초하여 아래의 식 (3)을 이용하여 절대고도 데이터(Ha)를 산출한다.
Figure pat00012
(3)
여기에서,
RSP : 기준국 기압 데이터(Reference Station Pressure)
CP : 현재 기압(Current Pressure)
HRS: 기준고도 데이터
또한, 본 발명의 절대고도 검출 방법은 상기 각 단계에서 수집되고 검출된 데이터 또는 정보를 백업하는 것(S500)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 발명자는 이상에서 설명한 건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템 및 절대고도 검출 방법을 검증 분석하기 위하여 특정 장소에서 시험을 진행하였다. 이하에서는 시험 내용에 대하여 설명한다.
본 시험에 있어서, 지하는 작업자의 위치 판단이 어렵기 때문에, 본 시험에서 건설 현장 지하를 시험 장소로 선택하였고 위치 판단을 위해 관성 센서, 기압 센서, GPS수신기가 내장된 장비(도 3 참조)를 사용해서 위치 및 고도에 대한 정보를 수집하여 관찰하였다. 도 3은 본 발명의 시험에 사용한 위치 및 기압 검출 장치(GDM)를 촬영한 사진이다.
일반적으로 기압은 매일, 매시간마다 변화하기 때문에 기압센서의 고도값(고도데이터)은 GPS 고도만큼이나 신뢰성이 없다. 이는 고도를 산출할 때 현재의 기압측정값과 고정 해수면 기압을 사용하기 때문에 발생하는 것이다. 하지만 현재의 기압값이 가리키는 기준고도값(기준고도 데이터)을 상대적으로 구함으로써 위와 같은 문제는 사라지고 앞서 설명한 바와 같이 절대고도값(절도고도 데이터)을 확보할 수 있다.
측량 기준점 고도를 RH, 이동체 고도를 MH(n)라고 했을 때 다음의 수식을 유도할 수 있었다.
CP (n) = (P (n-4) + P (n-3) + P (n-2) + P (n-1) + P (n) )/5 - P (n)
Figure pat00013
△H (n) = RH - MH (n), △CH (n) = RH + △H (n)
위의 수식을 토대로 우선 2D 위치와 기압데이터를 각각 수집하였으며 이때 고도의 잡음 성분을 제거하기 위해 LPF를 적용하였다. 도 4는 LPF를 적용한 고도를 나타내는 그래프이다.
본 시험에서는 기준고도값(기준고도 데이터)을 산출하기 위해 공인기준국 정보 활용법, 건설현장 측량원점 활용법, 임의 고도 측정법 등을 이용하였다. 공인기준국은 수mm단위의 정확한 고도값(고도데이터)을 알고 있으므로 이를 활용하기 위한 것이고, 건설현장의 측량원점에 대해서는 활용성을 검토하였고, 이 두 장소를 이용하여 임의의 기압을 측정한 뒤 앞서 설명한 바와 같이 절대고도를 산출하였다. 도 5는 공인기준국을 촬영한 사진이고, 도 6은 건설현장 측량원점을 촬영한 사진이며, 도 7은 측량 기준점과 차량 이동 간 고도 변화량을 나타내는 그래프이다.
측량 기준점의 고도 데이터는 4.5M ~4.9M로 정지 상태에서의 오차 범위는 약 0.4M 로 측정되었으며 기압센서의 안정성을 확인하였다. 본 시험에서는 무빙 에버리지(Moving Average) 기법으로 측정 잡음을 필터링 하였으며 필터링 한 데이터를 이용하여 현재 기압데이터와 이전 기압 데이터의 차를 산출하였다. 측량 기준점의 고도데이터를 이용하여 이동중인 위치의 고도데이터를(CH) 확보하여 획득한 2D위치 데이터에 결합하여 3D위치 데이터를 확보하였다.
도 8은 본 시험에서 절대고도 데이터 정보를 이용한 3D 궤적을 나타내는 그래프이다.
도 8로부터 알 수 있듯이, 고도 정보를 활용함으로써 지하 5층 주차장의 층간 구분이 가능한 수준으로 위치파악을 수행할 수 있음이 검증되었다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템 및 절대고도 검출 방법에 따르면, 기준국의 일정한 고도값과 기압의 편차를 고려하여 현재의 기압값이 가리키는 기준 고도값을 구함으로써 절대 고도값을 확보함으로써, 이를 활용하여 건설 현장의 작업자의 고도 및 위치 파악을 더욱 정확하게 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은 지하 구조물이나 고층 건물 등에서의 위험 상황 발생시 작업자에 대한 신속한 구조, 및 작업 현장에서의 안전하고 원활한 작업 진행을 위한 작업 지시와 의사소통을 수행할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 기준국 DB 서버모듈
110: 기준국 기상 DB부
120: 기준국 3D좌표 DB부
130: 기준고도 데이터 산출부
200: 이동국 처리모듈
210: 기준국 데이터 수신부
220: 이동국 기압 검출부
230: 절대고도데이터 산출부
240: 백업부
300: 무선 통신모듈
S100: 현재의 기상 및 고도데이터 수집 단계
S200: 기준고도데이터 획득 단계
S300: 이동국의 기압 검출 단계
S400: 절대고도데이터 산출 단계
S500: 백업 단계

Claims (13)

  1. 건설현장 측량지점인 기준국의 기상데이터를 수집 저장하는 기상 데이터베이스부와, 기준국의 3D기준좌표 데이터를 저장하는 기준국 3D기준좌표 데이터베이스부, 및 상기 기상 데이터베이스부로부터의 현재 기압 데이터와 3D기준좌표 데이터베이스부로부터의 고도데이터에 기초하여 현재기압에서의 기준고도 데이터를 산출하기 위한 기준고도 데이터 산출부를 포함하는 기준국 데이터베이스 서버모듈;
    상기 기준국의 데이터를 수신하는 수신부와, 이동국인 작업자가 위치하고 있는 위치의 기압을 검출하는 이동국 기압 검출부, 및 상기 기준고도 데이터와 상기 이동국 기압 검출부에서 검출된 기압데이터에 기초하여 이동국의 절대고도 데이터를 산출하는 절대고도데이터 산출부를 포함하는 이동국 처리모듈; 및
    상기 기준국 데이터베이스 서버모듈과 이동국 처리모듈 간을 무선 통신시키는 무선 통신모듈
    을 포함하는 건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준국 데이터베이스 서버모듈은 기준국의 기압 및 3D좌표 데이터를 실시간으로 또는 정기적으로 수신하여 그 기압 데이터를 기준국 기상 데이터베이스부에 수집 저장하도록 구성되는
    건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기준국 데이터베이스 서버모듈은 DGPS(Differential GPS) 기준국이 전송하는 보정 신호에 기압데이터를 포함하는 기상데이터의 기상정보가 포함되도록 하여 상기 기압데이터와 3D좌표 데이터를 제공받도록 구성되는
    건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 기준국 데이터베이스 서버모듈은 건설현장마다 있는 기준측량점의 고도데이터와 이 기준측량점의 위치에 설치된 기상장비로부터 수집된 기압데이터를 DGPS 보정 정보에 포함되도록 하여 상기 기압데이터와 3D좌표 데이터를 제공받도록 구성되는
    건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기준고도 데이터 산출부는 아래의 식 (1) 및 (2)를 이용하여 기준고도 데이터(HRS)를 산출하는
    Figure pat00014
    (1)
    Figure pat00015
    (2)
    여기에서,
    Pn : 데이터 순열 n번째 기압 데이터(millibar)
    CP : 현재 기압(Current Pressure)(millibar)
    MSLP : 해수면 기압(mean-sea-level pressure)
    건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템.
  6. 제5에 있어서,
    상기 절대고도데이터 산출부는 현재의 기준국 기압 데이터(RSP)와 산출되는 상기 기준고도 데이터(HRS)에 기초하여 아래의 식 (3)을 이용하여 절대고도 데이터(Ha)를 산출하는
    Figure pat00016
    (3)
    여기에서,
    RSP : 기준국 기압 데이터(Reference Station Pressure)
    CP : 현재 기압(Current Pressure)
    HRS: 기준고도 데이터
    건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동국 처리모듈의 모든 데이터를 백업하는 백업부를 더 포함하는
    건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이동국 처리모듈에 포함된 하나 이상의 구성요소는 MEMS(MicroElectroMechanical System)로 구현되도록 구성되는
    건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템.
  9. 건설현장 작업자의 절대고도를 검출하는 방법에 있어서,
    건설현장 측량원점인 기준국의 기압 데이터를 포함한 기상 데이터를 수집 저장하며 고도데이터를 포함하는 기준국의 3D기준좌표 데이터를 수집 저장하고;
    상기 기준국 기압데이터로부터의 현재 기압데이터와 3D기준좌표 데이터로부터의 고도데이터에 기초하여 현재 기압에서의 기준고도 데이터를 산출하고;
    이동국인 작업자가 현재 위치하고 있는 위치의 기압 데이터를 검출하며;
    기준국으로부터 전송되어 온 현재의 기준국 기압 데이터와 산출되는 상기 기준고도 데이터에 기초하여 작업자의 절대고도 데이터를 산출하는 것을 포함하는
    건설현장 작업자의 절대고도 검출 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기준국의 고도 데이터와 기압 데이터는 DGPS(Differential GPS) 기준국이 전송하는 보정 신호에 기압데이터를 포함한 기상 데이터로부터 제공되거나, 건설현장마다 있는 기준측량점의 고도데이터 및 기준측량점의 기상장비의 기상데이터로부터 수집된 기압데이터를 DGPS 보정 정보에 포함되도록 하여 제공되는
    건설현장 작업자의 절대고도 검출 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 기준고도데이터 산출은 아래의 식 (1) 및 (2)를 이용하여 기준고도 데이터(HRS)를 산출하는
    Figure pat00017
    (1)
    Figure pat00018
    (2)
    여기에서,
    Pn : 데이터 순열 n번째 기압 데이터(millibar)
    CP : 현재 기압(Current Pressure)(millibar)
    MSLP : 해수면 기압(mean-sea-level pressure)
    건설현장 작업자의 절대고도 검출 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 절대고도데이터 산출은 현재의 기준국 기압 데이터(RSP)와 산출되는 상기 기준고도 데이터(HRS)에 기초하여 아래의 식 (3)을 이용하여 절대고도 데이터(Ha)를 산출하는
    Figure pat00019
    (3)
    여기에서,
    RSP : 기준국 기압 데이터(Reference Station Pressure)
    CP : 현재 기압(Current Pressure)
    HRS: 기준고도 데이터
    건설현장 작업자의 절대고도 검출 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 수집 저장되고, 검출되며, 산출되는 모든 데이터를 백업하는
    건설현장 작업자의 절대고도 검출 방법.
KR1020130009670A 2013-01-29 2013-01-29 건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템 및 절대고도 검출 방법 KR101431132B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130009670A KR101431132B1 (ko) 2013-01-29 2013-01-29 건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템 및 절대고도 검출 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130009670A KR101431132B1 (ko) 2013-01-29 2013-01-29 건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템 및 절대고도 검출 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140096720A true KR20140096720A (ko) 2014-08-06
KR101431132B1 KR101431132B1 (ko) 2014-08-18

Family

ID=51744511

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130009670A KR101431132B1 (ko) 2013-01-29 2013-01-29 건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템 및 절대고도 검출 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101431132B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160081430A (ko) 2014-12-31 2016-07-08 주승철 작업자의 고도 검출을 통한 건설 현장 관리 시스템
NO20151375A1 (no) * 2015-10-12 2017-04-13 Tellu As Metode for nøyaktig måling av raske endringer i vertikal posisjon basert på endring i målt trykk når omgivelsene har fluktuerende bakgrunnstrykk
CN113655501A (zh) * 2021-09-02 2021-11-16 宁波九纵智能科技有限公司 基于北斗定位的现场带电体安全距离区域划分系统及方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105865417A (zh) * 2015-01-19 2016-08-17 上海丽恒光微电子科技有限公司 高度测量方法、高度测量仪以及可穿戴设备
KR102365291B1 (ko) * 2021-05-18 2022-02-23 세종대학교산학협력단 위성항법 및 기압고도계의 상대 위치 정확도를 향상 시키는 위성항법 시스템 및 그 방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006145340A (ja) * 2004-11-18 2006-06-08 Sharp Corp 携帯情報端末及び高度測定システム
KR100560699B1 (ko) * 2005-10-04 2006-03-17 (주)아세아항측 모형항공촬영시스템 및 ｇｐｓ/ｉｎｓ 시스템을 이용한3차원 가상현실 수치지도의 제작방법
JP5009022B2 (ja) * 2007-03-27 2012-08-22 富士通株式会社 携帯端末装置、その高度の計測方法、その計測プログラム、及びその計測プログラムを格納した記録媒体

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160081430A (ko) 2014-12-31 2016-07-08 주승철 작업자의 고도 검출을 통한 건설 현장 관리 시스템
NO20151375A1 (no) * 2015-10-12 2017-04-13 Tellu As Metode for nøyaktig måling av raske endringer i vertikal posisjon basert på endring i målt trykk når omgivelsene har fluktuerende bakgrunnstrykk
CN113655501A (zh) * 2021-09-02 2021-11-16 宁波九纵智能科技有限公司 基于北斗定位的现场带电体安全距离区域划分系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101431132B1 (ko) 2014-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101431132B1 (ko) 건설현장 작업자의 절대고도 검출 시스템 및 절대고도 검출 방법
US11051156B2 (en) Tracking and accountability device and system
KR101385093B1 (ko) 건설현장 작업자의 mems ins 기반 3d위치 결정 시스템 및 3d위치 결정 방법
US10782135B2 (en) Magnetic beacon and inertial sensor localization technology
US11573335B2 (en) Method and apparatus for position estimation
GB2380793A (en) Determining relative and absolute positions of members of group using GPS and I
KR101885845B1 (ko) 다중 센서를 이용한 실내 위치 추적을 위한 통합 항법 시스템
CN103207383A (zh) 基于单个移动节点对一静止节点进行二维无线定位的方法
Jeon et al. An indoor positioning system using bluetooth RSSI with an accelerometer and a barometer on a smartphone
KR20210015915A (ko) 센서 교정 및 위치 결정을 위한 시스템 및 그 방법
CN102998689B (zh) 基于虚拟传感器的区域判断方法
KR101629691B1 (ko) 관성 센서를 이용한 실내 측위 시스템
KR101694675B1 (ko) 지하구조물 건설현장 통합 관리시스템
KR20150111693A (ko) 이동 단말의 센서들을 이용한 실내 위치 추적 시스템, 그 이동 단말과 측정 서버
KR101192323B1 (ko) 지하구조물 작업 현장 지원 시스템 및 그에 사용되는 작업자 시스템
KR100515162B1 (ko) 지피에스 및 관성 항법 장치를 이용한 실시간 재난 방재시스템 및 그 운용 방법
KR101575032B1 (ko) Ubi-gis 기술 기반의 지하구조물 건설현장 관제시스템
KR101467921B1 (ko) 가상 캘리브레이션을 이용하여 고도 측정이 가능한 휴대 단말 및 이를 이용한 고도 측정 방법
CN106793088A (zh) 一种无线传感网室内应急定位系统及方法
KR101462639B1 (ko) 소방관 위치 모니터링 시스템 및 방법
Köppe et al. Radio-based multi-sensor system for person tracking and indoor positioning
KR101655905B1 (ko) Vi-gnss 및 cctv db 게이트웨이용 현장서버시스템
KR100868241B1 (ko) 가속도 센서를 이용한 실내 위치 추적 장치
KR101753756B1 (ko) 건설현장용 통합형 단말기
KR102661619B1 (ko) 외곽 타공형 실내 위치 추정 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170802

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200210

Year of fee payment: 6