KR20160099336A - 모바일 매핑 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 위치 측위 기술, 관성 측량 기술, 3차원 레이저 측량 기술 및 사진 측량 기술로 구현된 다양한 센서를 이용하여 도로 주변의 지형지물의 위치 측정 및 시각 정보를 취득하는 모바일 매핑 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일면에 따른 모바일 매핑 시스템은 INS(Inertial Navigation System)부, 라이다(LiDAR)부 및 카메라부로부터 수신한 데이터를 동기화 시키고, 동기화된 3차원 데이터를 출력하는 실시간 동기화부 및 실시간 동기화부로부터 수신한 동기화된 3차원 데이터에 대한 후처리 작업 후 이를 스토리지 및 RF 모듈로 전송하는 후처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

모바일 매핑 시스템{MOBILE MAPPING SYSTEM}
본 발명은 위치 측위 기술, 관성 측량 기술, 3차원 레이저 측량 기술 및 사진 측량 기술로 구현된 다양한 센서를 이용하여 도로 주변의 지형지물의 위치 측정 및 시각 정보를 취득하는 모바일 매핑 시스템에 관한 것이다.
최근 도로의 효율적인 관리, 안전성 및 편리성의 유지, 향상을 위해 도로 공간의 3차원 형상이나 형상 변화를 효율적이며 정확하게 파악할 수 있는 데이터 취득 기술이 중요시되고 있다.
이를 위한 방법으로 기존의 항공사진 측량이나 토탈 스테이션(Total Station) 등 현지 측량 방법을 대신할 수 있는 새로운 도로 공간 데이터 정비 방법으로서 차량 기반 멀티센서 시스템(MMS, Mobile Mapping System)이 관심을 받고 있다.
MMS는 차량에 IMU(Inertial Measurement Unit), GNSS(Global Navigation Satellite System), 디지털 카메라, LiDAR(Light Detection And Range)를 탑재하여, 이동에 따라 대량의 3차원 데이터를 자동으로 획득할 수 있는 수시 갱신용 공간정보 취득 수단이다.
공간 정보 분야에서는 국지적인 물체나 영역에 대하여는 레이저 스캐너, GNSS, 토탈 스테이션 등의 장비를 이용하여 데이터를 취득하며, 특히 국토교통부에서는 수백억원을 투입하여 실사기반의 3차원 공간정보 구축 사업을 진행하고 있다.
현재 실사 기반의 3차원 공간 정보를 구축하기 위한 주요 수단으로는 유인항공 사진측량 방법(Pictometry)이 사용되고 있으며, 이러한 방법은 시간, 비용, 인력이 많이 소요되는 문제점이 있다.
급변하는 국토공간 정보를 신속하고 정확하게 반영하기 위해서는 3차원 공간 정보를 수시로 갱신하는 것이 가능한 시스템이 필요한데, 유인항공 측량 시스템은 항공기, 고가의 장비, 고급 인력이 투입되어야 함에 따라 수시 갱신을 위한 수단으로서는 부적합하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 다양한 센서로부터 획득한 데이터를 효율적으로 운영하는 것이 가능한 모바일 매핑 시스템을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명의 일면에 따른 모바일 매핑 시스템은 INS(Inertial Navigation System)부, 라이다(LiDAR)부 및 카메라부로부터 수신한 데이터를 동기화 시키고, 동기화된 3차원 데이터를 출력하는 실시간 동기화부 및 실시간 동기화부로부터 수신한 동기화된 3차원 데이터에 대한 후처리 작업 후 이를 스토리지 및 RF 모듈로 전송하는 후처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, INS부는 위치 및 자세 정보를 생성하고, 이를 실시간 동기화부로 전송하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 모바일 매핑 시스템은 DMI(Distance Measuring Instrument)로부터 수신한 DMI 신호를 INS부 및 실시간 동기화부에 동시에 분배시키는 DMI 멀티플렉서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 후처리부는 실시간 동기화부에 의하여 동기화된 3차원 데이터를 취합하여 자세변환 연산을 수행하고, 스토리지에 이에 대한 저장 명령 신호를 전송시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 후처리부는 이더넷 스위치를 이용하여 호스트 PC로 프리뷰 데이터를 전송한다.
본 발명에 따른 모바일 매핑 시스템은 GNSS, IMU, 디지털 카메라, LiDAR 등 다양한 센서를 효율적으로 융합하여 정확한 공간정보 취득이 가능한 효과가 있다.
본 발명에 따르면, 각 센서에서 획득한 데이터를 효율적으로 운영 및 처리하여, 전자지도, 공간정보 구축 등 다양한 분야에서 활용되는 MMS 장비의 효율적인 운영이 가능하다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 모바일 매핑 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 효율적인 센서 데이터 운영을 위한 모바일 매핑 시스템의 상세 블록도이다.
본 발명의 전술한 목적 및 그 이외의 목적과 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 목적, 구성 및 효과를 용이하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위는 청구항의 기재에 의해 정의된다.
한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가됨을 배제하지 않는다.
최근에는 차량용 MMS나 무인항공용 MMS의 개발이 진행되고 있다. 차량용 MMS나 무인항공용 MMS는 유인항공 측량 시스템에 비하여 플랫폼 단가가 저가이고, 처리규모가 소규모 지역 및 단거리에 적합하며, 필요한 장비를 중저가로 제작할 수 있는 장점이 있다.
또한, 차량용 MMS 또는 무인항공용 MMS는 대응 시간 및 데이터 처리 시간도 약 하루 정도의 시간이면 처리가 가능하다.
그러나 이러한 차량용 또는 무인항공용 MMS는 다양한 센서를 장착하여 운영되지만, 다양한 센서로 측정한다는 것이 정확한 공간정보 취득의 결과로 반드시 이어지지는 않는다.
즉, MMS에 탑재되는 다양한 센서 및 센서로부터 획득한 데이터를 효율적으로 융합하는 것이 중요하다.
본 발명은 모바일 매핑 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이종의 센서를 융합하여 효율적으로 운영함으로써, 차량용 또는 무인항공용 MMS에 적용되어 정확한 공간정보 취득 및 전자지도 제작이 가능한 모바일 매핑 시스템에 관한 것이다.
이하에서는, 도 1 및 도 2에 대한 설명으로써, 본 발명의 실시예에 따른 모바일 매핑 시스템의 구성 및 데이터 흐름을 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 모바일 매핑 시스템을 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 효율적인 센서 데이터 운영을 위한 모바일 매핑 시스템의 상세 블록도이다.
본 발명의 실시예에 따른 모바일 매핑 시스템은 INS부(Inertial Navigation System, 200), 라이다부(LiDAR, 250) 및 카메라부(300)로부터 수신한 데이터를 동기화 시키고, 동기화된 3차원 데이터를 출력하는 실시간 동기화부(350, Real Time Sync Unit) 및 실시간 동기화부(350)로부터 수신한 동기화된 3차원 데이터에 대한 후처리 작업 후 이를 스토리지(450) 및 RF 모듈(500)로 전송하는 후처리부(Post Processing Unit, 400)을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 INS부는 인공위성을 이용하여 지상물의 위치, 고도, 속도 등에 대한 정보를 제공하는 시스템인 GNSS(Global Navigation Satellite System) 및 관성측정장치(IMU, Inertial Measurement Unit)가 결합된 형태로서, 위치 및 자세값을 생성한다.
본 발명의 실시예에 따른 모바일 매핑 시스템의 카메라부(300)는 이미지 정보를 획득하는 디지털 카메라을 포함하여 구성되며, 본 발명의 실시예에 따른 라이다부(250)는 거리(Depth) 정보를 획득한다.
카메라부(300)를 구성하는 디지털 카메라는 사물의 색상이나 형태 정보를 획득한다. 라이다부(250)는 색상과 같은 정보는 획득할 수 없으나 특징점에 대한 3차원 좌표(X, Y, Z) 정보를 획득한다.
본 발명의 실시예에 따른 카메라부는(300), MMS가 차량에 탑재되는 경우 진행 방향의 전, 후, 좌, 우 방향에 대하여 이미지 정보를 획득하는 총 4대의 카메라가 탑재되는 것이 바람직하나, 카메라부(300)를 구성하는 카메라의 개수에 한정되는 것은 아니다.
라이다부(250)는 레이저 측거 및 주사 장치로서, 레이저 또는 빛을 이용하여 점군 데이터를 취득한 후, 이에 3차원 공공 좌표를 부여함으로써 목표 물체와의 거리 또는 기타 속성들을 측량한다.
본 발명의 실시예에 따르면, DMI 멀티플렉서(150)는 DMI(Distance Measuring Instrument, 100)로부터 수신한 DMI 신호를 INS부(200) 및 실시간 동기화부(350)에 동시에 분배시킨다.
INS부(200)에서 측정된 데이터(INS Data, 위치 및 자세값, NMEA, PPS)와, 라이다부(250)에서 측정한 데이터(3D Data) 및 카메라부(300)에서 전, 후, 좌, 우의 4대의 카메라에서 측정된 동기를 맞추어서 출력된 데이터(Sync Data)는 실시간 동기화부(350)로 전송된다.
실시간 동기화부(350)는 각각의 센서에서 측정된 INS 데이터, 3D 데이터 및 Sync 데이터의 동기를 맞추어, 동기화된 3차원 데이터를 출력한다.
본 발명의 실시예에 따른 후처리부(400)는 실시간 동기화부(350)에 의하여 동기화된 3차원 데이터에 대하여 후처리 작업을 진행한 후, 이를 스토리지(450) 및 RF 모듈(500)로 전송하고, 컴퓨터(550)를 통하여 최종 정보가 출력된다.
본 발명의 실시예에 따른 SYNC, Time Tag module인 실시간 동기화부(350)는 TIME TAG SIGNAL을 레이저 스캔부인 라이다부(250)로 전송하고, 라이다부(250)는 RAW SCAN DATA를 연산 모듈(COMPUTE MODULE)인 후처리부(400)로 전송한다.
후처리부(400)는 INS부(200)로부터 획득한 INS 데이터와, DMI 멀티플렉서(150)로부터 수신된 DMI(100)의 데이터를 취합하고, 이를 이용하여 자세변환 정보를 연산한다.
또한, 후처리부(400)는 스캔 데이터를 스토리지(450)에 전송하며, 스토리지(450)는 연산 모듈인 후처리부(400)로부터 수신한 데이터를 저장한다.
본 발명의 실시예에 따르면, INS부(200)에서 전송된 위치 및 자세정보와, 레이저 스캔을 통한 데이터 및 DMI 데이터가 취합되어, 자세 변환 연산이 수행되며, 생성된 데이터는 스토리지(450)에 저장되며 프리뷰(Preview) 데이터가 이더넷 스위치(530)를 통하여 호스트 PC(550)로 전송되는 바, 효율적인 센서 데이터의 융합 및 컨트롤(control) 신호를 통한 센서의 운영 관리가 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 호스트 PC(550)는 데이터 프리뷰 기능, INS부 컨트롤 기능, 장비제어 UI(User Interface) 기능을 포함한다.
전술한 데이터 흐름을 통하여, 본 발명의 실시예에 따른 모바일 매핑 시스템은 이종의 센서(INS, LiDAR, 카메라)를 효율적으로 운영하고, 각 센서로부터 획득한 데이터를 효율적으로 융합 및 운영 처리함으로써, 전자지도, 공간 정보 구축 등 다양한 분야에 적용되는 MMS 장비에 적용되어 운영의 효율성을 증대시키는 것이 가능하다.
이제까지 본 발명의 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: DMI 150: DMI 멀티플렉서
200: INS부 250: 라이다(LiDAR)부
300: 카메라부 350: 실시간 동기화부
400: 후처리부 450: 스토리지
500: RF 모듈 530: 이더넷 스위치
550: 컴퓨터

Claims (5)

  1. INS(Inertial Navigaion System)부, 라이다(LiDAR)부 및 카메라부로부터 수신한 데이터를 동기화 시키고, 상기 동기화된 3차원 데이터를 출력하는 실시간 동기화부; 및
    상기 실시간 동기화부로부터 수신한 동기화된 3차원 데이터에 대한 후처리 작업 후 이를 스토리지 및 RF 모듈로 전송하는 후처리부
    를 포함하는 모바일 매핑 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 INS부는 위치 및 자세 정보를 생성하고, 이를 실시간 동기화부로 전송하는 것
    인 모바일 매핑 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    DMI(Distance Measuring Instrument)로부터 수신한 DMI 신호를 상기 INS부 및 실시간 동기화부에 동시에 분배시키는 DMI 멀티플렉서를 더 포함하는 것
    인 모바일 매핑 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 후처리부는 상기 실시간 동기화부에 의하여 동기화된 3차원 데이터를 취합하여 자세변환 연산을 수행하고, 상기 스토리지에 이에 대한 저장 명령 신호를 전송시키는 것
    인 모바일 매핑 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 후처리부는 이더넷 스위치를 이용하여 호스트 PC로 프리뷰 데이터를 전송하는 것
    인 모바일 매핑 시스템.
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