KR20200057221A - 고정된 탐지장치들에 의해 제공되는 이물질 위치정보의 통합방법 - Google Patents

고정된 탐지장치들에 의해 제공되는 이물질 위치정보의 통합방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고정된 탐지장치들에 의해 제공되는 이물질 위치정보의 통합방법에 관한 것으로서, 상세하게는 활주로내 이물질을 탐지하기 위하여 레이더 및 카메라 등 복수의 고정 탐지장치를 동시에 운용함에 있어서, 고정 플랫폼 내에서도 장치의 특성에 따라 설치되는 위치가 다른 탐지장치로부터 제공되는 각각의 이물질 위치정보를 단일의 위치정보로 통합하도록 하는, 고정된 탐지장치들에 의해 제공되는 이물질 위치정보의 통합방법에 관한 것이다.
본 발명의 고정된 탐지장치들에 의해 제공되는 이물질 위치정보의 통합방법은, 고정된 동일 플랫폼(110)에 설치되되, 플랫폼(110)에서 서로 다른 위치에 설치되는 카메라(120) 및 레이더(130)로 구성되어 이물질을 탐지하는 탐지장치;를 이용하여, 활주로의 탐지대상영역 내에 좌표가 고정된 기준점(O)을 설정하고, 수평면에서 플랫폼(110)과 기준점(O)이 연장되는 방향을 X축으로 하고 X축에 직교하는 방향을 Y축으로 설정하는 단계; 카메라(120)와 레이더(130)를 X축 상에 배치하여 초기 탐지 방향을 기준점(O) 방향을 향하도록 일치시키는 단계; 탐지장치에 의해 이물질을 탐지하는 단계; 카메라(120) 및 레이더(130)에 의해 제공되는 각각의 이물질 정보로부터, 이물질까지의 수평면 거리(DC, DR) 및 X축과 이물질 사이의 각도(αC, αR)를 포함하는 이물질 위치정보를 추출하고, 카메라(120) 기준의 이물질 좌표값(XC, YC) 및 레이더(130) 기준의 이물질 좌표값(XR, YR)을 각각 산출하는 단계; 및 d는 상기 카메라(120)와 상기 레이더(130)의 X축 상 설치간격이고 소정 오차 범위에서 YR = YC 이고 XR = XC + d 이면, 카메라(120)와 레이더(130)는 동일한 이물질에 대해 탐지한 것으로 판단하여, 카메라(120)와 레이더(130)에 의한 각각의 이물질 위치정보를 단일의 이물질 위치정보로 통합하여 운용자에게 제공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고정된 탐지장치들에 의해 제공되는 이물질 위치정보의 통합방법{Method for incorporating foreign object location information provided by fixed detection devices}
본 발명은 고정된 탐지장치들에 의해 제공되는 이물질 위치정보의 통합방법에 관한 것으로서, 상세하게는 활주로내 이물질을 탐지하기 위하여 레이더 및 카메라 등 복수의 고정 탐지장치를 동시에 운용함에 있어서, 고정 플랫폼 내에서도 장치의 특성에 따라 설치되는 위치가 다른 탐지장치로부터 제공되는 각각의 이물질 위치정보를 단일의 위치정보로 통합하도록 하는, 고정된 탐지장치들에 의해 제공되는 이물질 위치정보의 통합방법에 관한 것이다.
일반적으로 활주로는, 활주로를 사용하는 항공기 또는 다른 운송 수단들에 의한 마모의 결과로서 만들어진 구덩이와 같은 손상을 지속적으로 겪게 되며, 때때로 잔해 또는 외부 물체가 활주로 내에 존재할 수도 있는데, 이는 제트 폭발, 항공기 이륙/착륙, 자연적인 원인 등에 의할 수도 있다. 항공기의 이동에 관련된 실제의 활주로상에서, FOD(Foreign Object Damage, 외부 물질에 의한 손상, 이하 이물질)의 존재는 항공기 회사에 상당한 손실을 야기하는 항공기 충돌 및 그에 따른 인명사고를 야기할 수도 있다.
따라서, 활주로 감시는 공항 동작에서 매우 중요하며, 활주로 감시를 수행하기 위해 서로 다른 방법들이 사용된다. 통상적으로, 감시원이 주기적으로 항공기 활주로 근처를 이동하면서 육안과 수동적인 방법으로 감시를 수행하는데, 이러한 방법은 느리고, 노동력이 많이 들고, 나아가, 육안 감시는 활주로 근처의 상태에 영향을 받기 때문에 신뢰할 수 없다.
일부 공항에서 사용되는, 레이더를 사용하는 자동화된 시스템에서는, 마이크로웨이브 신호는 일반적으로 활주로를 넘어서 전송되고 어느 다른 외부 물체로부터 반영된 신호가 검출되고 분석되는데, 마이크로웨이브 신호들은 펄스화되거나 구조화되기 때문에 신호가 수신기에 도달하는데 걸린 시간은 외부 물체까지의 거리를 계산하는데 사용되며, 더 작은 파장과 더 높은 펄스 반복 주파수를 갖는 레이더 센서를 사용하는 것에 의해, 더 높은 해상도를 달성할 수 있다. 하지만, 레이더를 사용하는 활주로 감시 시스템은 한계를 갖는다. 레이더는 금속 물체를 탐지하는 훌륭한 수단이지만, 고무와 같은 비-금속 물체를 탐지하는 데에는 덜 민감하므로, 열악한 레이더 신호를 갖는 물질(예, 고무)로 만들어진 물체는 레이더 시스템에서 중요한 문제를 야기할 수 있다. 나아가, 다른 물체 또는 인프라구조에 의해 야기된 장애에 의해 레이더 블라인드 스팟 또는 섀도우와 같은 한계가 포함된다. 또한, 레이더는 그다지 해롭지 않을 수도 있는 매우 작은 금속 물체에 대한 신호를 강한 신호로 나타냄으로써 잘못된 경보를 일으킬 수 있다.
종래기술인 등록특허공보 제10-1083283호 "공항 내 이물질 및 포장균열 점검 시스템 및 방법"에는 실시간으로 이물질 및 포장균열을 점검하는 차량의 단말기로 격자지도와 포장셀 지도에 점검 여부를 색상을 달리하여 표시함으로써, 점검 여부를 확인하는데 용이하고, 이물질 및 포장 균열이 발견되면 작업지점으로 긴급복구 담당자의 단말기로 긴급작업사항을 전송하고 정확한 위치를 알려줌으로써 실시간 빠른 보수가 가능한 공항 내 이물질 및 포장균열 점검 시스템 및 방법에 관하여 개시하고 있다.
활주로 근처에 위치한 하나 이상의 비디오 카메라를 사용하는 감시가 제안되었으며, 카메라로부터 획득된 비디오 신호들은 공항 관제실의 콘솔에 있는 작업자에 의해 시각적으로 모니터링 되고, 감시 카메라로부터 수신된 활주로의 비디오 영상들을 처리하는 것에 의해 임의의 이물질을 탐지하기 위한, 이미지 처리에 따른 방법이 또한 제안되고 있다.
최근에는 레이더 및 영상탐지장치를 동시에 운용하여 이물질을 탐지함으로써 보다 다양하고 정확한 정보를 제공하려는 방법이 제안되고 있지만, 각각의 탐지장치가 개별로 운용되고 있으며 탐지정보 또한 개별로 제어부 등에 제공되게 되므로 탐지 시스템에 부담을 주게 된다. 또한, 카메라와 레이더는 동일 플랫폼 위에 설치되는 것이 일반적이지만, 동일 플랫폼에 설치하여도 설치 높이 등 설치 조건이 다르게 되므로 동일 지점의 이물질을 탐지하였다 하더라도 카메라와 레이더에 의해 각각 제공되는 이물질 위치정보는 서로 다를 수 있으므로, 이러한 정보를 제공받는 운용자에게 혼선을 주게 되는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 고정된 동일 플랫폼 내에서 서로 다른 위치에 설치되는 카메라 및 레이더에 의해 탐지되어 제공되는 각각의 이물질 위치정보를 통합하여 단일의 이물질 위치정보로 시스템 및 /또는 운용자에게 제공하도록 하는 목적이 있다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 고정된 탐지장치들에 의해 제공되는 이물질 위치정보의 통합방법은. 고정된 동일 플랫폼에 설치되되, 상기 플랫폼에서 서로 다른 위치에 설치되는 카메라 및 레이더로 구성되어 이물질을 탐지하는 탐지장치;를 이용하여, 활주로의 탐지대상영역 내에 좌표가 고정된 기준점(O)을 설정하고, 수평면에서 상기 플랫폼과 상기 기준점(O)이 연장되는 방향을 X축으로 하고 X축에 직교하는 방향을 Y축으로 설정하는 단계; 상기 카메라와 상기 레이더를 상기 X축 상에 배치하여 초기 탐지 방향을 상기 기준점(O) 방향을 향하도록 일치시키는 단계; 상기 탐지장치에 의해 이물질을 탐지하는 단계; 상기 카메라 및 상기 레이더에 의해 제공되는 각각의 이물질 정보로부터, 이물질까지의 수평면 거리(DC, DR) 및 X축과 이물질 사이의 각도(αC, αR)를 포함하는 이물질 위치정보를 추출하고, 상기 카메라 기준의 이물질 좌표값(XC, YC) 및 상기 레이더 기준의 이물질 좌표값(XR, YR)을 각각 산출하는 단계; 및 d는 상기 카메라와 상기 레이더의 X축 상 설치간격이고, 소정 허용 범위에서 YR = YC 이고 XR = XC + d 이면 상기 카메라와 상기 레이더는 동일한 이물질에 대해 탐지한 것으로 판단하여, 상기 카메라와 상기 레이더에 의한 각각의 이물질 위치정보를 단일의 이물질 위치정보로 통합하여 운영자에게 제공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 레이더로부터 이물질까지의 수평면 거리(DR)는 상기 레이더에 의해 제공되는 이물질 위치정보에 포함되는 상기 레이터로부터 상기 이물질까지의 대각 거리(L) 및 고도각(β)을 이용하여 추출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 산출되는 상기 카메라 기준의 이물질 좌표값(XC, YC) 및 상기 레이더 기준의 이물질 좌표값(XR, YR)은 삼각함수에 의해 산출하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명의 고정된 탐지장치들에 의해 제공되는 이물질 위치정보의 통합방법은, 고정된 동일 플랫폼 내에서 서로 다른 위치에 설치되는 카메라 및 레이더에 의해 탐지되어 제공되는 각각의 이물질 위치정보를 통합하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 개별로 운용되는 카메라 및 레이더 탐지장치에 의해 개별로 제공되는 이물질 위치정보를 통합된 단일의 이물질 위치정보로 시스템에 제공하게 되므로, 탐지 시스템 운용의 부담을 덜 수 있으며 운용자에게는 이물질 위치정보에 대해 혼선을 일으키지 않도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고정된 탐지장치들에 의해 제공되는 이물질 위치정보의 통합방법을 설명하기 위한 그림이다.
도 2는 본 발명에 따른 고정된 탐지장치들에 의해 제공되는 이물질 위치정보의 통합방법의 일실시예를 나타내는 그림이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 고정된 탐지장치들에 의해 제공되는 이물질 위치정보의 통합방법을 설명하기 위한 그림으로 (a)는 수평면에서 관찰되는 탐지장치와 이물질의 위치를 나타내는 그림이고, (b)는 소정 높이(고도)에서 관찰되는 탐지장치와 이물질의 위치 관계를 수평면상에 나타내고 이를 좌표로 도시한 그림이다. 또한 도 2는 본 발명에 따른 고정된 탐지장치들에 의해 제공되는 이물질 위치정보의 통합방법의 일실시예를 나타내는 순서도이다.
도 1 내지 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 고정된 탐지장치들에 의해 제공되는 이물질 위치정보의 통합방법은, 고정된 동일 플랫폼(110)에 설치되되 플랫폼(110)에서 서로 다른 위치에 설치되는 카메라(120) 및 레이더(130)로 구성되어 이물질을 탐지하는 탐지장치;를 이용하되, 활주로의 탐지대상영역 내에 좌표가 고정된 기준점(O)을 설정하고, 수평면에서 상기 플랫폼(110)과 기준점(O)이 연장되는 방향을 X축으로 하고 X축에 직교하는 방향을 Y축으로 설정하는 단계; 카메라(120)와 레이더(130)를 X축 상에 배치하여 초기 탐지 방향을 기준점(O) 방향을 향하도록 하는 단계; 탐지장치에 의해 이물질을 탐지하는 단계; 카메라(120) 및 레이더(130)에 의해 제공되는 각각의 이물질 정보로부터, 이물질까지의 수평면 거리(DC, DR) 및 X축과 이물질 사이의 각도(αC, αR) 등의 이물질 위치정보를 추출하고, 카메라(120) 기준의 이물질 좌표(XC, YC) 및 레이더(130) 기준의 이물질 좌표(XR, YR)를 각각 산출하는 단계; 를 포함하며, d는 카메라(120)와 레이더(130)의 X축 상 설치간격이고, 소정 허용 범위에서 YR = YC 이고, XR = XC + d 이면, 카메라(120)와 레이더(130)가 탐지한 이물질은 동일한 이물질인 것으로 판단함으로써, 카메라(120)와 레이더(130)에 의한 각각의 이물질 위치정보를 통합하여 단일의 이물질 위치정보로 운영자에게 제공하도록 하는 것에 특징이 있다.
이때, 레이더(130)로부터 이물질까지의 수평면 거리 DR은, 레이더(130)에 의해 제공되는 이물질 위치정보에 포함되는 레이터(120)로부터 이물질까지의 대각 거리(L) 및 고도각(β)을 이용하여 추출하는 것에 특징이 있다.
또한, 카메라(120) 기준의 이물질 좌표값(XC, YC) 및 상기 레이더(130) 기준의 이물질 좌표값(XR, YR)은 삼각함수에 의해 산출하는 것에 특징이 있다.
본 발명에서, 플랫폼(110)은 활주로 상 이물질을 탐지하기 위하여 할당된 소정 탐지대상영역의 인근에 탐지장치를 구비하여 설치된다.
카메라(120)는 고정 카메라 장치를 다양한 위치에 대량으로 설치하기 곤란한 활주로 등에 적용하기 위하여, 틸팅(tilting), 로테이팅(rotating), 줌-인/아웃이 가능한 고배율의 줌 카메라로 구성되어 플랫폼(110)의 특정 위치에 고정 설치되며, 활주로를 감시하면서 사용자의 조작에 의해 작동되어 이물질 등을 탐지 및 촬상하도록 하고 탐지된 이물질의 정보를 제어부(미도시)에 전달하도록 한다.
영상탐지장치인 카메라(120)로부터 제공되는 이물질 정보로는 카메라(120)가 설치된 위치에서 이물질까지의 수평면 거리 및 각도, 탐지시간, 이물질 이미지 및 이물질 탐지시점의 녹화영상 등이 포함된다.
레이더(130)는 플랫폼(110)의 특정 위치에 고정 설치되며, 마이크로파(극초단파, 10cm~100cm 파장) 정도의 전자기파를 물체에 발사시켜 그 물체에서 반사되는 전자기파를 수신하여 물체와의 거리, 방향, 고도 등을 알아내는 탐지장치이다.
레이더(130)로부터 제어부에 제공되는 이물질 정보로는 레이더(130)가 설치된 위치에서 이물질까지의 대각 거리(빗변 거리) 및 고도, 탐지시간 등이 포함된다.
카메라(120)와 레이더(130)는 동일 플랫폼(110) 위에 설치되는 것이 일반적이지만, 동일 플랫폼(110)에 설치하여도 장치 특성상 같은 위치에 설치되지 않으므로 설치 높이 등 설치 조건이 다르게 되며, 따라서 동일 지점의 이물질을 탐지하였다 하더라도 카메라(120)와 레이더(130)에 의해 각각 제공되는 이물질 위치정보는 서로 다를 수 있다.
레이더 및 영상탐지장치를 동시에 운용하여 이물질을 탐지함으로써 보다 다양하고 정확한 정보를 제공하려는 것이지만, 각각의 탐지장치가 개별로 운용되고 탐지정보 또한 개별로 제어부 등에 제공되게 되므로 탐지 시스템에 부담을 주게 되고, 또한 이렇게 각각의 탐지장치로부터 제공되는 이물질 위치정보가 상기 이유로 다르게 되면서 이러한 정보를 제공받는 운용자에게 혼선을 주게 되는 문제점이 있다.
따라서 단일의 통합된 이물질 위치정보를 제어부 및/또는 운용자에게 제공하함으로써 시스템 부하를 가중시키는 부담도 덜고 이물질 위치정보에 대한 혼선을 방지하기 위한 방법이 필요하게 되었다.
도 2에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 고정된 탐지장치들에 의해 제공되는 이물질 위치정보의 통합방법은 아래와 같다.
먼저 활주로의 소정 탐지대상영역내 좌표가 알려진 좌표 고정의 기준점(O)을 설정하고, 수평면 상에서 플랫폼(110)으로부터 기준점(O)으로 연장되는 방향을 X축으로 하고 X축에 직교하는 방향을 Y축으로 설정하도록 한다(S10).
이때, Y축은 카메라(120) 기준의 YC축과 레이더(130) 기준의 YR축으로 구별될 수 있다.
다음으로, X축 상에 카메라(120)와 레이더(130)를 배치하고 초기 탐지방향을 기준점(O)을 향하도록 일치시키도록 한다(S20).
다음으로 카메라(120) 및 레이더(130)에 의해 이물질을 탐지하도록 하며, 탐지된 각각의 이물질 정보는 제어부에 제공되게 된다(S30).
제어부에서는, 이물질 정보 가운데 위치정보에 해당되는 카메라(120)가 설치된 위치에서 이물질까지의 수평면 거리(DC) 및 각도(αC)와, 레이더(130)가 설치된 위치에서 이물질까지의 대각 거리(L) 및 고도각(β)을 추출한다(S40).
이때, 레이더(130)로부터 이물질까지의 수평면 거리(DR)는 대각 거리(L) 및 고도각(β)을 이용하여 추출하며, 삼각함수에 의해 DR = L × cos(β) 이다.
다음으로, 카메라(120) 기준의 이물질 좌표값(XC, YC) 및 레이더(130) 기준의 이물질 좌표값(XR, YR)을 각각 산출하도록 하는데(S50), 삼각함수에 의해 XC = DC × cos(αC), YC = DC × sin(αC) 이고, XR = DR × cos(αR), YR = DR ×sin(αR) 이다.
다음으로, d는 카메라(120)와 레이더(130)의 X축 상 설치간격이고, 소정 허용 범위에서 YR = YC 이고, XR = XC + d 이면, 즉 기준점이 위치한 X축으로부터 이물질이 수직으로 (Y축 방향으로) 이격된 거리를 나타내는 YR 과 YC 값이 소정 오차 범위에서 같고, 이물질이 카메라(120) 기준축(Yc)에 수직으로 이격된 거리인 XC 에 설치간격 거리(d)를 더한 값이 소정 오차범위에서 이물질이 레이더(130) 기준축(YR)에 수직으로 이격된 거리인 XR 과 같다면, 카메라(120)와 레이더(130)가 탐지한 이물질은 동일한 이물질인 것으로 판단하여(S60), 카메라(120)와 레이더(130)에 의한 각각의 이물질 위치정보를 개별로 제공하는 것이 아니라 단일의 이물질 위치정보로 통합하여(S70), 운용자에게 제공하도록 한다(S80).
에컨대, 카메라(120)와 레이더(130)가 탐지한 이물질이 동일한 이물질인 것으로 판단되면, 카메라(120)와 레이더(130) 중 어느 하나에 의한 이물질 위치정보만을 탐지 시스템 및/또는 운용자에 제공할 수 있게 되므로, 시스템 운용의 부담을 덜 수 있으며 운용자에게 이물질 위치에 대한 혼선을 주지 않게 된다.
본 발명은 이상에서 살펴본 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
110 : 플랫폼
120 : 카메라
130 : 레이더

Claims (3)

  1. 고정된 탐지장치들에 의해 제공되는 이물질 위치정보의 통합방법에 있어서,
    고정된 동일 플랫폼(110)에 설치되되, 상기 플랫폼(110)에서 서로 다른 위치에 설치되는 카메라(120) 및 레이더(130)로 구성되어 이물질을 탐지하는 탐지장치;를 이용하여,
    활주로의 탐지대상영역 내에 좌표가 고정된 기준점(O)을 설정하고, 수평면에서 상기 플랫폼(110)과 상기 기준점(O)이 연장되는 방향을 X축으로 하고 X축에 직교하는 방향을 Y축으로 설정하는 단계;
    상기 카메라(120)와 상기 레이더(130)를 상기 X축 상에 배치하여 초기 탐지 방향을 상기 기준점(O) 방향을 향하도록 일치시키는 단계;
    상기 탐지장치에 의해 이물질을 탐지하는 단계;
    상기 카메라(120) 및 상기 레이더(130)에 의해 제공되는 각각의 이물질 정보로부터, 이물질까지의 수평면 거리(DC, DR) 및 상기 X축과 이물질 사이의 각도(αC, αR)를 포함하는 이물질 위치정보를 추출하고, 상기 카메라(120) 기준의 이물질 좌표값(XC, YC) 및 상기 레이더(130) 기준의 이물질 좌표값(XR, YR)을 각각 산출하는 단계; 및
    d는 상기 카메라(120)와 상기 레이더(130)의 X축 상 설치간격이고,
    소정 오차 범위에서 YR = YC 이고, XR = XC + d 이면,
    상기 카메라(120)와 상기 레이더(130)는 동일한 이물질에 대해 탐지한 것으로 판단하여, 상기 카메라(120)와 상기 레이더(130)에 의한 각각의 이물질 위치정보를 단일의 이물질 위치정보로 통합하여 운용자에게 제공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고정된 탐지장치들에 의해 제공되는 이물질 위치정보의 통합방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이더(130)로부터 이물질까지의 수평면 거리(DR)는, 상기 레이더(130)에 의해 제공되는 이물질 위치정보에 포함되는 상기 레이터(120)로부터 상기 이물질까지의 대각 거리(L) 및 고도각(β)을 이용하여 추출하는 것을 특징으로 하는, 고정된 탐지장치들에 의해 제공되는 이물질 위치정보의 통합방법.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    산출되는 상기 카메라(120) 기준의 이물질 좌표(XC, YC) 및 상기 레이더(130) 기준의 이물질 좌표(XR, YR)는 삼각함수에 의해 산출하는 것을 특징으로 하는, 고정된 탐지장치들에 의해 제공되는 이물질 위치정보의 통합방법.
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