KR20230070793A - SYSTEM AND METHOD FOR MEASURING 3D SPATiAL COORDINATE USING DRONE - Google Patents
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Abstract
본 발명은 3차원 공간의 두 지점간의 거리를 측정하거나 지적 측량 등에 활용할 수 있는 드론을 활용한 3차원 공간 좌표 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 측정하기 위한 두 개의 측정점 주변에 각각 위치되고, 각각의 측정점 주변의 적어도 4곳에 위치되며, GPS수신기, 카메라 및 거리감지센서가 구비된 드론; 상기 드론과 무선통신으로 연결되어 상기 드론이 위치된 곳마다 상기 드론으로부터 GPS 정보, 영상정보 및 드론과 측정점 사이의 거리정보를 수신하며, 상기 드론을 컨트롤하는 드론제어기; 및 상기 드론제어기와 연결되어 상기 드론제어기로부터 정보를 수신하며, 상기 드론제어기로부터 수신한 정보를 이용하여 각각의 측정점의 공간좌표를 계산하고, 각각의 공간좌표를 이용하여 두 개의 측정점 사이의 직선거리를 산출하는 연산처리부;를 포함하는 드론을 활용한 3차원 공간 좌표 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for measuring coordinates in a 3D space using a drone capable of measuring the distance between two points in a 3D space or for land surveying, and more specifically, each around two measurement points for measurement. a drone positioned at at least four locations around each measurement point and equipped with a GPS receiver, a camera, and a distance sensor; a drone controller that is connected to the drone through wireless communication, receives GPS information, image information, and distance information between the drone and a measurement point from the drone wherever the drone is located, and controls the drone; and being connected to the drone controller to receive information from the drone controller, calculating spatial coordinates of each measurement point using the information received from the drone controller, and using each spatial coordinate to calculate a straight-line distance between two measurement points. It relates to a system and method for measuring 3D spatial coordinates using a drone including a calculation processing unit that calculates.
Description
본 발명은 드론을 활용한 3차원 공간 좌표 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히, 3차원 공간의 두 지점간의 거리를 측정하거나 지적 측량 등에 활용할 수 있는 드론을 활용한 3차원 공간 좌표 측정 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for measuring 3D space coordinates using drones, and more particularly, to a system and method for measuring 3D space coordinates using drones that can measure the distance between two points in a 3D space or be used for cadastral surveying. It is about.
일반적으로 고도가 높은 3차원 공간 상에 위치한 물체의 공간 좌표를 측정하는 것은 대규모의 장비와 인력을 필요로 하거나 매우 위험한 업무이다. 예를 들면 송전탑과 송전탑 사이에 연결될 전력선 케이블의 길이를 측정하기 위해서는 각 연결 고리의 공간좌표들을 찾고 그 거리를 산출하여야 한다. 연결 고리의 위치는 지상으로부터 상당한 고도 상에 위치한 작은 점으로 그 공간좌표를 찾아내는 것은 지상에서 산출하기엔 부정확 하거나 매우 어려우므로 측정 인력이 그 위치로 이동하여 측정하는 매우 어려운 작업일 것이다. In general, measuring the spatial coordinates of an object located in a high-altitude 3D space requires a large amount of equipment and manpower or is a very dangerous task. For example, in order to measure the length of a power line cable to be connected between transmission towers, spatial coordinates of each link must be found and the distance calculated. The position of the connecting link is a small point located at a considerable altitude from the ground, and finding the spatial coordinates is inaccurate or very difficult to calculate on the ground, so it will be a very difficult task for a measuring person to move to that position and measure it.
특히, 통상의 송전탑은 산에 위치해 있으며, 송전탑 주변은 대부분 울창한 숲이 조성되어 있어 작업자의 접근이 어려울 뿐만 아니라, 높은 송전탑까지 작업자가 올라가는 것도 결코 쉬운 일이 아니다.In particular, a typical transmission tower is located on a mountain, and most of the surroundings of the transmission tower are densely forested, making it difficult for workers to access, and it is not easy for workers to climb up to a high transmission tower.
더욱이 별도의 거리 측정 장비를 가지고 올라가야 하므로, 작업 편의성이나 작업 효율성은 물론, 작업 안전성 면에서 매우 열악한 측면이 있다.Moreover, since it is necessary to climb with a separate distance measuring device, there is a very poor aspect in terms of work safety as well as work convenience and work efficiency.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 드론을 이용하여 쉽고 빠르게 3차원 공간의 두 지점 사이의 거리를 측정할 수 있도록 구성한 드론을 활용한 3차원 공간 좌표 측정 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.A technical problem to be solved by the present invention is to provide a system and method for measuring coordinates in a 3D space using a drone configured to easily and quickly measure a distance between two points in a 3D space using a drone.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명인 드론을 활용한 3차원 공간 좌표 측정 시스템은, 서로 다른 곳에 위치한 두 개의 측정점 사이의 직선 거리를 측정하는 드론을 활용한 3차원 공간 좌표 측정 시스템에 관한 것으로, 측정하기 위한 두 개의 측정점 주변에 각각 위치되고, 각각의 측정점 주변의 적어도 4곳에 위치되며, GPS수신기, 카메라 및 거리감지센서가 구비된 드론; 상기 드론과 무선통신으로 연결되어 상기 드론이 위치된 곳마다 상기 드론으로부터 GPS 정보, 영상정보 및 드론과 측정점 사이의 거리정보를 수신하며, 상기 드론을 컨트롤하는 드론제어기; 및 상기 드론제어기와 연결되어 상기 드론제어기로부터 정보를 수신하며, 상기 드론제어기로부터 수신한 정보를 이용하여 각각의 측정점의 공간좌표를 계산하고, 각각의 공간좌표를 이용하여 두 개의 측정점 사이의 직선거리를 산출하는 연산처리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.To achieve the above technical problem, the present invention, a 3D space coordinate measurement system using a drone, relates to a 3D space coordinate measurement system using a drone that measures a straight-line distance between two measurement points located at different locations. a drone positioned around two measurement points for performing a drone, located at at least four locations around each measurement point, and equipped with a GPS receiver, a camera, and a distance sensor; a drone controller that is connected to the drone through wireless communication, receives GPS information, image information, and distance information between the drone and a measurement point from the drone wherever the drone is located, and controls the drone; and being connected to the drone controller to receive information from the drone controller, calculating spatial coordinates of each measurement point using the information received from the drone controller, and using each spatial coordinate to calculate a straight-line distance between two measurement points. Characterized in that it comprises a; calculation processing unit for calculating.
이때, 상기 드론은, 각 측정점 주변마다 한 대의 드론으로 구성하여 상기 드론의 위치를 적어도 4곳으로 변경하여 위치시키거나, 각 측정점 주변마다 서로 다른 적어도 4곳에 드론을 각각 위치시키며, 상기 드론제어기는 복수 개로 구성되는 것을 특징으로 한다.At this time, the drone is composed of one drone per measurement point and the location of the drone is changed to at least four places, or the drone is positioned at at least four different places around each measurement point, and the drone controller It is characterized in that it consists of a plurality of pieces.
또한, 상기 거리감지센서에는, 상기 카메라의 영상을 통해 확인가능하도록 거리를 감지하고자 하는 대상물로 빛을 조사시키는 조사수단이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the distance detection sensor may further include an irradiation means for irradiating light to an object to be sensed so that the distance can be confirmed through the image of the camera.
또한, 상기 드론제어기에는 상기 드론으로부터 수신된 정보를 표시하는 디스플레이부가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the drone controller may further include a display unit displaying information received from the drone.
한편, 본 발명에 따른 드론을 활용한 3차원 공간 좌표 측정 방법은, 두 개의 측정점 주변으로 카메라, GPS수신기 및 자신으로부터 측정점까지의 거리를 측정하는 거리감지센서가 장착된 드론을 각각 위치시키는 드론 배치단계; 각 측정점에서 드론의 위치를 적어도 4곳으로 변경시키거나, 각 측정점에 서로 다른 적어도 4곳의 위치에 드론을 각각 배치시킨 후 각 위치의 드론으로부터 취득된 정보를 수집하는 정보 수집단계; 상기 정보 수집단계를 통해 수집된 정보와 구의 방정식을 이용하여 상기 측정점들의 공간좌표를 구하는 공간좌표 연산단계; 및 상기 공간좌표 연산단계를 통해 취득된 두 개의 공간좌표를 이용하여 두 개의 측정점 사이의 직선거리를 구하는 직선거리 연산단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, in the method of measuring 3D spatial coordinates using a drone according to the present invention, drones equipped with a camera, a GPS receiver, and a distance sensor for measuring the distance from themselves to the measurement point are positioned around two measurement points, respectively. step; an information collection step of changing the location of a drone to at least four locations at each measurement point or disposing drones at at least four different locations at each measurement point and then collecting information obtained from the drones at each location; a spatial coordinate calculation step of obtaining spatial coordinates of the measurement points using the information collected through the information collection step and a sphere equation; and a straight-line distance calculation step of obtaining a straight-line distance between two measurement points using the two spatial coordinates acquired through the spatial coordinate calculation step.
또한, 상기 각각의 위치에 있는 상기 드론의 GPS수신기로부터 취득된 위도, 경도 및 고도 정보를 좌표값으로 표시하여 구의 방정식을 이용하는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that the latitude, longitude, and altitude information obtained from the GPS receiver of the drone at each location is displayed as coordinate values and a sphere equation is used.
이상에서 상술한 본 발명에 의한 드론을 활용한 3차원 공간 좌표 측정 시스템 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.The 3D spatial coordinate measurement system and method using the drone according to the present invention described above have the following effects.
먼저, 작업자가 직접 측정점에 가지 않고 드론을 이용하므로 종래 대비 보다 쉽고 신속하게 측정점 사이의 거리를 측정할 수 있다.First, since the operator uses a drone instead of going directly to the measuring point, it is possible to measure the distance between the measuring points more easily and quickly than before.
또한, 종래 대비 작업자의 안전성을 확보할 수 있으며, 작업 편의성 및 작업 효율성을 향상시킬 수 있다.In addition, it is possible to secure the safety of workers compared to the prior art, and improve work convenience and work efficiency.
또한, 측정점 주변 5곳 이상에서 좌표값을 받을 경우 측정점에 대한 오차 범위를 좁힐 수 있으므로, 보다 정확한 직선거리 산출이 가능하다.In addition, if coordinate values are received from 5 or more places around the measuring point, the error range for the measuring point can be narrowed, and thus more accurate straight-line distance calculation is possible.
도 1은 본 발명인 드론을 활용한 3차원 공간 좌표 측정 시스템의 일 실시례에 따른 구성도,
도 2는 본 발명인 드론을 활용한 3차원 공간 좌표 측정 방법의 일 실시례에 따른 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 송전탑 주변으로 4대의 드론을 위치시킨 상태에서 GPS수신기를 이용하여 위도, 경도, 고도 정보를 취득 후 좌표값으로 표현한 상태를 나타낸 개념도,
도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 송전탑 주변으로 4대의 드론을 위치시킨 상태에서 거리감지센서를 이용하여 거리 'r' 값을 측정하는 상태를 나타낸 개념도,
도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 드론을 통해 산출된 4개의 구의 방정식을 이용하여 구한 측정점을 나타낸 개념도,
도 6은 본 발명의 일 실시례에 따른 오차 범위를 줄이기 위해 더 많은 위치에서 좌표값을 측정하여 측정점의 좌표값을 보정하는 상태를 나타낸 개념도.1 is a configuration diagram according to an embodiment of a 3D space coordinate measurement system using a drone of the present invention;
2 is a configuration diagram according to an embodiment of a method for measuring 3D spatial coordinates using a drone of the present invention;
3 is a conceptual diagram showing a state in which latitude, longitude, and altitude information is obtained using a GPS receiver and expressed as coordinate values in a state in which four drones are positioned around a transmission tower according to an embodiment of the present invention;
4 is a conceptual diagram showing a state in which a distance 'r' value is measured using a distance sensor in a state in which four drones are positioned around a transmission tower according to an embodiment of the present invention;
5 is a conceptual diagram showing measurement points obtained using four sphere equations calculated through a drone according to an embodiment of the present invention;
6 is a conceptual diagram illustrating a state in which coordinate values of measurement points are corrected by measuring coordinate values at more locations in order to reduce an error range according to an embodiment of the present invention;
이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through exemplary drawings. In adding reference numerals to components of each drawing, it should be noted that the same components have the same numerals as much as possible even if they are displayed on different drawings. In addition, in describing an embodiment of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function hinders understanding of the embodiment of the present invention, the detailed description will be omitted.
또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.Also, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used in describing components of an embodiment of the present invention. These terms are only used to distinguish the component from other components, and the nature, order, or order of the corresponding component is not limited by the term. When an element is described as being “connected,” “coupled to,” or “connected” to another element, that element may be directly connected or connected to the other element, but there may be another element between the elements. It should be understood that may be "connected", "coupled" or "connected".
도 1은 본 발명인 드론을 활용한 3차원 공간 좌표 측정 시스템의 일 실시례에 따른 구성도이며, 이를 참조하여 본 발명에 따른 드론을 활용한 3차원 공간 좌표 측정 시스템을 일 실시례에 따른 두 개의 송전탑 꼭대기점 사이의 직선거리를 구하는 것에 적용하여 설명하면 다음과 같다.1 is a configuration diagram according to an embodiment of a 3D spatial coordinate measurement system using a drone of the present invention, and with reference to this, a 3D spatial coordinate measurement system using a drone according to the present invention is configured in two Applying it to finding the straight-line distance between the top points of transmission towers, the explanation is as follows.
먼저, 송전탑(1) 사이의 직선거리란, 두 개의 송전탑(1) 각각의 꼭대기점(측정점) 사이의 직선거리를 지칭하는 것으로 이해할 수 있을 것이다.First, it will be understood that the straight-line distance between the
본 발명인 드론을 활용한 3차원 공간 좌표 측정 시스템은 드론(10), 드론제어기(20) 및 연산처리부(30)를 포함하여 구성될 수 있다.A 3D spatial coordinate measurement system using a drone according to the present invention may include a
드론(10)에는 GPS수신기(11), 카메라(12) 및 거리감지센서(13)가 포함되며, 조사수단(14)이 더 포함될 수 있다. 물론, 후술할 드론제어기(20)와의 통신을 위한 무선 송수신부(미도시)를 포함하는 것은 당연하다 할 것이다.The
GPS수신기(11)를 통해 GPS(Global Positioning System) 정보를 수신할 수 있으며, GPS 정보에는 위도, 경도 및 고도 정보가 포함된다. GPS수신기(11)를 통해 송전탑(1) 꼭대기점으로부터 소정 거리 떨어져 위치한 드론(10)의 위치를 파악할 수 있으며, 파악된 드론(10)의 위치는 후술할 연산처리부(30)를 통해 공간좌표로 나타낼 수 있다. Global Positioning System (GPS) information may be received through the
카메라(12)를 통해 촬영된 영상은 후술할 드론제어기(20)로 실시간 전송될 수 있으며, 전송된 영상을 통해 드론(10)의 이동 경로와 현재 위치 등을 파악할 수 있다. 물론, GPS수신기(11)로부터 수신된 정보와 카메라(12)의 영상 정보를 이용하여 드론(10)의 위치를 후술할 디스플레이부(21)를 통해 표시하고, 이를 통해 드론(10)의 이동 경로와 현재 위치 등을 파악하는 것도 가능하다. 또한, 카메라(12)를 통해 촬영된 영상을 이용하여 거리감지센서(13)를 통한 송전탑(1) 꼭대기점까지의 거리를 정확히 측정하는지 여부도 파악할 수 있다. 즉, 거리감지센서(13)를 이용하여 거리를 감지할 대상물과의 거리 측정이 가능하나, 공중에 위치한 드론(10)에 장착된 거리감지센서(13)가 송전탑(1) 꼭대기점을 정확히 조준하고 거리를 측정하는지 여부는 파악하기가 용이치 않다. 따라서, 거리감지센서(13)에는 측정 방향과 동일한 방향으로 광을 조사, 예컨데 레이저와 같은 직진성이 강한 광을 조사시키는 조사수단(14)이 더 구비될 수 있다. 카메라(12) 촬영 영상을 보고 송전탑(1) 꼭대기점에 조사수단(14)으로부터 조사된 광이 조사, 예컨데 빨간색 레이저 불빛이 조사되고 있으면 거리감지센서(13)가 송전탑(1) 꼭대기점을 정확히 조준하고 있다고 판단할 수 있다. 정확히 조준하고 있다고 판단되는 경우 드론제어기(20)를 통해 거리감지센서(13)에서 송전탑(1) 꼭대기점과의 거리 측정을 수행하도록 컨트롤할 수 있다.The image captured by the
한편, 송전탑(1) 꼭대기점에는 조사수단(14), 일례로 레이저포인터에서 조사된 레이저가 표시되도록 포인터리시버(미도시)가 구비될 수 있다. 여기서, 포인터리시버란 레이저포인터로부터 조사된 빛이 정확한 방향으로 조사되고 있는지 확인하기 위한 것으로, 일례로 흰색 바탕의 구체로 구성될 수 있다. 즉, 레이저포인터에서 조사된 레이저가 포인터리시버로 조사되고 있다는 것은 거리감지센서(13)에서 드론(10)과 송전탑(1) 꼭대기점 사이의 거리를 정확히 측정하고 있다는 것이며, 이는 전술한 바와 같이 카메라(12)의 촬영 영상을 통해 확인할 수 있다.Meanwhile, a pointer receiver (not shown) may be provided at the apex of the
드론(10)은 직선거리 측정을 위한 두 개의 송전탑(1) 꼭대기점 주변에 각각 위치된다. 송전탑(1) 꼭대기점 주변 적어도 4곳의 공간좌표를 알아야 하므로, 드론(10)은 한 대로 구성하여 적어도 4곳으로 위치를 이동하여 각 위치에서의 GPS 정보 및 송전탑(1) 꼭대기점과의 거리 정보를 생성한다. 또는 적어도 4곳의 위치마다 각각 드론(10)을 띄워 구성할 수도 있으며, 이는 드론(10)의 개수와 이용 방법에 따라 다르게 적용할 수 있을 것이다.The
드론제어기(20)는 드론(10)과 무선통신으로 연결되어 드론(10)으로 컨트롤정보를 전달하거나, 드론(10)으로부터 생성된 정보를 전달받을 수 있다. 드론제어기(20)는 복수 개로 구성될 수 있다. 두 개의 송전탑(1) 사이의 직선거리를 측정하기 위해선 두 개의 송전탑(1) 각각에 드론(10)이 한 대씩은 구성되어야 한다. 물론, 하나의 송전탑(1)에 하나의 드론(10)을 이용하여 정보를 취득하고, 이후 나머지 다른 하나의 송전탑(1)으로 이동하여 동일한 방법으로 정보를 취득하는 것도 가능하다 할 것이나, 이는 시간적, 물리적으로 저해 요인이 될 수 있으므로, 두 개의 송전탑(1)에 각각 적어도 한 대의 드론(10)을 동시에 띄워 정보를 취득하고, 취득된 정보를 이용하여 두 개의 송전탑(1) 꼭대기점 사이의 직선거리를 측정하는 것이 바람직하다.The
드론제어기(20)에는 디스플레이부(21)가 구비될 수 있으며, 디스플레이부(21)를 이용하여 드론(10)의 이동 경로와 현재 위치 및 드론(10)에 장착된 카메라로부터 취득된 영상 정보 등을 확인할 수 있다. 드론제어기(20)에는 드론(10)을 컨트롤하기 위한 제어버튼(미도시), 예컨데 드론(10)의 온오프(ON/OFF)와 이동 방향 및 속도 조정, 카메라(12)의 촬영방향과 카메라(12) 온오프 및 동작상태 조정, 거리감지센서(13)의 온오프와 동작상태 조정, GPS수신기(11)의 동작 상태 조정을 위한 다수의 컨트롤 제어버튼 등이 구비될 수 있다.The
연산처리부(30)는 드론제어기(20)와 하나의 몸체로 구성되거나, 각각 구성될 수 있다. 연산처리부(30)는 드론제어기(20) 및 드론(10)과 유무선 통신을 수행할 수 있다. 즉, 연산처리부(30)와 드론제어기(20)를 별도의 구성부로 기재하였으나, 하나의 구성부에 함께 구성된 것으로도 이해할 수 있다. 따라서, 연산처리부(30)와 드론제어기(20)를 하나의 제어부로 볼 수도 있을 것이다.The
연산처리부(30)는 드론제어기(20) 또는 드론(10)으로부터 정보를 수신한다. 수신된 정보는 드론(10)으로부터 취득된 전술한 일련의 정보로 이해할 수 있다. 연산처리부(30)는 수신한 정보를 이용하여 두 개의 송전탑(1) 꼭대기점 각각의 공간좌표를 형성하고, 각각의 공간좌표를 이용하여 두 개의 송전탑(1) 꼭대기점 사이의 직선거리를 산출할 수 있다. 공간좌표 형성 및 직선거리 산출 방법에 대해서는 후술할 송전탑(1) 사이의 직선거리 측정 방법에서 보다 자세히 설명하도록 한다.The
드론(10)과 드론제어기(20), 드론제어기(20)와 연산처리부(30), 연산처리부(30)와 드론(10) 사이를 통신 연결하는 통신 네트워크는, 유/무선 네트워크를 모두 포함하는데, 데이터 송수신을 위해 다양한 통신 규격 내지 프로토콜을 지원하는 통신 네트워크를 통칭한다.The communication network that connects the
이러한 유/무선 네트워크는, 규격에 의해 현재 또는 향후 지원될 통신 네트워크를 모두 포함하며, 그를 위한 하나 또는 그 이상의 통신 프로토콜들을 모두 지원 가능하다. 유/무선 네트워크에는 예컨대, USB(Universal Serial Bus), CVBS(Composite Video Banking Sync), 컴포넌트(Component), S-비디오(아날로그), DVI(Digital Visual Interface), HDMI(High Definition Multimedia Interface), RGB, D-SUB와 같은 유선 연결을 위한 네트워크와 그를 위한 통신 규격 내지 프로토콜과, 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA: infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee), DLNA(Digital Living Network Alliance), WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), LTE/LTE-A(Long Term Evolution/LTE-Advanced), Wi-Fi 다이렉트(direct)와 같은 무선 연결을 위한 네트워크와 그를 위한 통신 규격 내지 프로토콜에 의하여 형성될 수 있다.These wired/wireless networks include all communication networks currently or to be supported in the future according to standards, and can support all one or more communication protocols therefor. Wired/wireless networks include, for example, USB (Universal Serial Bus), CVBS (Composite Video Banking Sync), Component, S-Video (Analog), DVI (Digital Visual Interface), HDMI (High Definition Multimedia Interface), RGB , networks for wired connections such as D-SUB, communication standards or protocols for them, Bluetooth, RFID (Radio Frequency Identification), infrared communication (IrDA: Infrared Data Association), UWB (Ultra Wideband), ZigBee ( ZigBee), Digital Living Network Alliance (DLNA), Wireless LAN (WLAN) (Wi-Fi), Wireless broadband (Wibro), World Interoperability for Microwave Access (Wimax), High Speed Downlink Packet Access (HSDPA), LTE/LTE- It can be formed by a network for wireless connection such as A (Long Term Evolution/LTE-Advanced) and Wi-Fi direct and a communication standard or protocol for it.
드론(10)과 드론제어기(20)는 네트워크 환경하에서 유무선 통신을 수행할 수 있으나, 다양한 공간에 적용가능한 특성을 살리려면 무선 통신을 수행하도록 구성하는 것이 바람직하다. 무선 통신은 공지의 근거리 통신을 수행하도록 구성할 수 있으며, 근거리 통신(Short range communication)을 위해, 블루투스(Bluetooth™), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), UWB(Ultra Wideband), ZigBee, NFC(Near Field Communication), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), Wi-Fi Direct, Wireless USB(Wireless Universal Serial Bus) 기술 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.Although the
도 2는 본 발명인 드론을 활용한 3차원 공간 좌표 측정 방법의 일 실시례에 따른 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시례에 따른 송전탑 주변으로 4대의 드론을 위치시킨 상태에서 GPS수신기를 이용하여 위도, 경도, 고도 정보를 취득 후 좌표값으로 표현한 상태를 나타낸 개념도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시례에 따른 송전탑 주변으로 4대의 드론을 위치시킨 상태에서 거리감지센서를 이용하여 거리 'r' 값을 측정하는 상태를 나타낸 개념도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시례에 따른 드론을 통해 산출된 4개의 구의 방정식을 이용하여 구한 측정점을 나타낸 개념도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시례에 따른 오차 범위를 줄이기 위해 더 많은 위치에서 좌표값을 측정하여 측정점의 좌표값을 보정하는 상태를 나타낸 개념도이며, 각 도면에 대한 설명은 도면부호를 파악하기 위해 도 1을 함께 참고하도록 한다.2 is a configuration diagram according to an embodiment of a method for measuring 3D spatial coordinates using a drone of the present invention, and FIG. 3 is a GPS receiver in a state in which four drones are positioned around a power transmission tower according to an embodiment of the present invention. Figure 4 is a conceptual diagram showing a state in which latitude, longitude, and altitude information is obtained and expressed as coordinate values using a distance sensor. It is a conceptual diagram showing a state of measuring the 'r' value, and FIG. 5 is a conceptual diagram showing measurement points obtained using the equation of four spheres calculated through a drone according to an embodiment of the present invention. FIG. It is a conceptual diagram showing a state of correcting the coordinate values of measurement points by measuring coordinate values at more locations in order to reduce the error range according to the embodiment. For description of each drawing, refer to FIG. 1 together to identify reference numerals. .
먼저, 본 발명인 드론을 활용한 3차원 공간 좌표 측정 방법은 도 1를 바탕으로 설명한 드론을 활용한 3차원 공간 좌표 측정 시스템을 이용한 것이므로, 기본적인 동작 상태에 대해서는 전술한 시스템에 대한 설명을 참조할 수 있을 것이다.First, the method of measuring 3D spatial coordinates using a drone of the present invention uses the 3D spatial coordinate measuring system using a drone described based on FIG. There will be.
도 2를 참조하면, 본 발명인 드론을 활용한 3차원 공간 좌표 측정 방법은 드론 배치단계(S10), 정보 수집단계(S20), 공간좌표 연산단계(S30) 및 직선거리 연산단계(S40)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 2, the method of measuring 3D spatial coordinates using a drone according to the present invention includes a drone arrangement step (S10), an information collection step (S20), a spatial coordinate calculation step (S30), and a straight-line distance calculation step (S40). can be configured.
드론 배치단계(S10)는 직선거리를 구하고자 하는 두 개의 송전탑(1) 꼭대기점 주변으로 카메라, GPS수신기(11) 및 자신으로부터 송전탑(1) 꼭대기점까지의 거리를 측정하는 거리감지센서(13)가 장착된 드론(10)을 각각 위치시키는 단계이다.In the drone deployment step (S10), a camera, a
즉, 드론제어기(20)를 이용하여 도 3과 같이 송전탑(1) 꼭대기점 주변 적어도 4곳에 각각 드론(10)을 위치시킨 후, 드론(10)에 구비된 GPS수신기(11)를 통해 위도, 경도, 고도 정보가 포함된 GPS 정보를 수신한다. 수신된 GPS 정보는 드론제어기(20)를 통해 연산처리부(30)로 전달되거나, 드론(10)으로부터 연산처리부(30)로 바로 전달될 수 있다.That is, after positioning the
연산처리부(30)에서는 송전탑(1) 꼭대기점의 공간좌표를 (x, y, z)라고 가정하고, 송전탑(1) 꼭대기점 주변 4곳에 위치된 드론(10)에서 수신된 위도, 경도, 고도 정보를 각각(x1, y1, z1), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3), (x4, y4, z4)로 표시한다. 즉, 각각의 x1 ~ x4, y1 ~ y4, z1 ~ z4에는 수신된 (위도값, 경도값, 고도값)이 매칭되어 표시된다. In the
또한, 동시에 도 4와 같이, 거리감지센서(13)를 이용하여 드론(10)으로부터 송전탑(1) 꼭대기점까지의 거리(r1, r2, r3, r4)를 측정한다. 측정된 거리정보 역시 드론제어기(20)를 통해 연산처리부(30)로 전달되거나, 드론(10)으로부터 연산처리부(30)로 바로 전달될 수 있다.At the same time, as shown in FIG. 4 , the distances (r 1 , r 2 , r 3 , r 4 ) from the
연산처리부(30)에서 수행하는 정보 수집단계(S20)는 각 송전탑(1)에서 드론(10)의 위치를 적어도 4곳으로 변경시키거나, 각 송전탑(1)에 서로 다른 적어도 4곳의 위치에 드론(10)을 각각 배치시킨 후 각 위치의 드론(10)으로부터 취득된 정보를 수집하는 단계이며, 취득된 정보는 전술한 설명을 참조할 수 있다.In the information collection step (S20) performed by the
연산처리부(30)에서 수행하는 공간좌표 연산단계(S30)는 정보 수집단계(S20)를 통해 수집된 정보와 구의 방정식을 이용하여 두 개의 송전탑(1) 꼭대기점들의 공간좌표를 구하는 단계이다.The spatial coordinate calculation step (S30) performed by the
본 발명에 따른 드론 GPS 시스템은 기존의 GPS 시스템에서 GPS수신기의 (위도, 경도, 고도)값을 구하는 인공위성의 역할을 드론이 대신하는 방식이다. 즉, 4곳의 위치에서 산출된 좌표방정식으로 송전탑(1) 꼭대기점의 타겟 좌표를 구할 수 있다. The drone GPS system according to the present invention is a method in which a drone replaces the role of an artificial satellite that obtains (latitude, longitude, altitude) values of a GPS receiver in an existing GPS system. That is, the target coordinates of the apex of the
즉, 드론 'n'의 (위도, 경도, 고도) 값을 로, 송전탑(1) 꼭대기점의 (위도, 경도, 고도) 값을 (x, y, z)로, 드론 'n'과 송전탑(1) 꼭대기점과의 거리를 'rn'이라고 가정하고, 아래와 같이 원의 방정식을 이용하여 드론 'n'과 송전탑 사이의 방정식, 'Eqn n'을 정의할 수 있다. 여기서, 'n'은 드론(10)의 개수 또는 드론이 위치한 곳의 개수로 이해할 수 있다.That is, the (latitude, longitude, altitude) value of drone 'n' Assuming that the (latitude, longitude, altitude) value of the apex of the transmission tower (1) is (x, y, z), and the distance between the drone 'n' and the apex of the transmission tower (1) is 'r n ', As shown below, the equation between the drone 'n' and the transmission tower, 'Eqn n', can be defined using the equation of a circle. Here, 'n' can be understood as the number of
Eqn 1: Eqn 1:
Eqn 2: Eqn 2:
Eqn 3: Eqn 3:
Eqn 4: Eqn 4:
또한, 상기 4개의 방정식들을 아래와 같이 연립하면 송전탑(1) 꼭대기점의 공간좌표인 (x, y, z)의 값을 구할 수 있다.In addition, by combining the four equations as follows, the spatial coordinates of (x, y, z) of the apex of the
두 개의 송전탑(1)에 대해 동일한 연산과정을 거쳐 각각의 송전탑(1) 꼭대기점의 공간좌표를 도 5와 같이 구할 수 있다. 도 5의 'A'는 전술한 절차에 의해 구해진 원 4개(드론의 위치가 원의 중심점)가 교차하는 지점으로, 송전탑(1) 꼭대기점으로 이해할 수 있다.The spatial coordinates of the top points of each
그러나, 드론(10)이 비행하는 동안 기상 상황과 같은 다양한 환경 요인 등에 의해 수신한 GPS 정보에 오차가 발생할 수 있으므로, 4개를 초과하여 더 많은 드론(10) 또는 4곳 보다 더 많은 위치에서의 GPS 정보를 통해 (x, y, z) 좌표값을 도 6에 도시된 바와 같이 보정할 수 있다.However, since an error may occur in the GPS information received due to various environmental factors such as weather conditions while the
도 6의 (a)는 GPS 정보에 오차가 발생하는 환경 하에서 일례로, 4대의 드론(10)을 통해 GPS 정보를 수신하고 이를 토대로 생성된 송전탑(1) 꼭대기점 'A'가 형성된 상태를 개념적으로 도시한 것이다. 이와 같이 오차가 발생하는 환경 하에서는 드론(10)의 위치 또는 드론의 개수를 추가하여 오차의 범위를 줄여 보다 정확한 송전탑(1) 꼭대기점 'A'의 좌표값을 산출할 수 있다. 도 6의 (b)는 오차가 발생하는 환경 하에서 일례로, 5대의 드론(10)을 통해 GPS 정보를 수신하고 이를 토대로 생성된 송전탑(1) 꼭대기점 'A'가 형성된 상태를 개념적으로 도시한 것이고, 도 6의 (c)는 6대의 드론(10)을 통해 GPS 정보를 수신하고 이를 토대로 생성된 송전탑(1) 꼭대기점 'A'가 형성된 상태를 개념적으로 도시한 것이다. 도 6을 참조하면, (a)에서 (c)로 갈수록 도면의 빨간색으로 표시된 'A'지점의 크기가 작아지는 것을 알 수 있으며, 이는 곧 오차 범위가 줄어드는 것으로 이해할 수 있다. 6 (a) conceptually shows a state in which GPS information is received through four
연산처리부(30)에서 수행하는 직선거리 연산단계(S40)는 공간좌표 연산단계(S30)를 통해 취득된 두 개의 공간좌표를 이용하여 두 개의 송전탑(1) 꼭대기점 사이의 직선거리를 구하는 단계이며, 공간좌표를 이용한 두점 사이의 직선거리를 구하는 공식 자체는 공지의 기술이므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다.The straight-line distance calculation step (S40) performed by the
즉, 두 개의 송전탑(1) 꼭대기점의 공간좌표만 구하면 공지의 수학식에 대입하여 두 개의 송전탑(1) 꼭대기점 사이의 직선 거리를 구할 수 있으며, 이와 같은 공식은 연산처리부(30)에 프로그래밍하여 처리할 수 있다.That is, if only the spatial coordinates of the vertices of the two transmission towers (1) are obtained, the straight-line distance between the vertices of the two transmission towers (1) can be obtained by substituting it into a known equation, and this formula is programmed in the calculation processing unit (30). can be dealt with.
이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 작업자가 직접 측정점에 가지 않고 드론을 이용하므로 종래 대비 보다 쉽고 신속하게 송전탑 사이의 거리를 측정할 수 있으며, 이로 인해 작업자의 안전성을 확보는 물론, 작업 편의성 및 작업 효율성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention described above, since the operator uses a drone instead of going to the measurement point directly, it is possible to measure the distance between the transmission towers more easily and quickly than before, thereby securing the safety of the operator as well as work convenience and work efficiency. can improve
이상에서, 본 발명의 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.In the above, even though all components constituting the embodiments of the present invention have been described as being combined or operated as one, the present invention is not necessarily limited to these embodiments. That is, within the scope of the object of the present invention, all of the components may be selectively combined with one or more to operate. In addition, terms such as "comprise", "comprise" or "having" described above mean that the corresponding component may be present unless otherwise stated, and thus exclude other components. It should be construed as being able to further include other components. All terms, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless defined otherwise. Commonly used terms, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted as being consistent with the contextual meaning of the related art, and unless explicitly defined in the present invention, they are not interpreted in an ideal or excessively formal meaning.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an example of the technical idea of the present invention, and various modifications and variations can be made to those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these examples. The protection scope of the present invention should be construed according to the claims below, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.
1 : 송전탑
10 : 드론
11 : GPS수신기
12 : 카메라
13 : 거리감지센서
14 : 조사수단
20 : 드론제어기
21 : 디스플레이부
30 : 연산처리부
S10 : 드론 배치단계
S20 : 정보 수집단계
S30 : 공간좌표 연산단계
S40 : 직선거리 연산단계1 : transmission tower
10: drone 11: GPS receiver
12: camera 13: distance sensor
14: investigation means
20: drone controller 21: display unit
30: calculation processing unit
S10: drone deployment step S20: information collection step
S30: Spatial coordinate calculation step S40: Straight line distance calculation step
Claims (6)
측정하기 위한 두 개의 측정점 주변에 각각 위치되고, 각각의 측정점 주변의 적어도 4곳에 위치되며, GPS수신기, 카메라 및 거리감지센서가 구비된 드론;
상기 드론과 무선통신으로 연결되어 상기 드론이 위치된 곳마다 상기 드론으로부터 GPS 정보, 영상정보 및 드론과 측정점 사이의 거리정보를 수신하며, 상기 드론을 컨트롤하는 드론제어기; 및
상기 드론제어기와 연결되어 상기 드론제어기로부터 정보를 수신하며, 상기 드론제어기로부터 수신한 정보를 이용하여 각각의 측정점의 공간좌표를 계산하고, 각각의 공간좌표를 이용하여 두 개의 측정점 사이의 직선거리를 산출하는 연산처리부;를 포함하는 드론을 활용한 3차원 공간 좌표 측정 시스템.It relates to a 3D spatial coordinate measurement system using a drone that measures the straight-line distance between two measurement points located at different locations.
drones located around two measurement points for measurement, located at least four locations around each measurement point, and equipped with a GPS receiver, a camera, and a distance sensor;
a drone controller that is connected to the drone through wireless communication, receives GPS information, image information, and distance information between the drone and a measurement point from the drone wherever the drone is located, and controls the drone; and
It is connected to the drone controller to receive information from the drone controller, calculates the spatial coordinates of each measurement point using the information received from the drone controller, and calculates the straight-line distance between the two measurement points using each spatial coordinate. A three-dimensional spatial coordinate measurement system using a drone including a calculating processing unit.
상기 드론은,
각 측정점 주변마다 한 대의 드론으로 구성하여 상기 드론의 위치를 적어도 4곳으로 변경하여 위치시키거나, 각 측정점 주변마다 서로 다른 적어도 4곳에 드론을 각각 위치시키며,
상기 드론제어기는 복수 개로 구성되는 드론을 활용한 3차원 공간 좌표 측정 시스템.According to claim 1,
The drone,
Each drone is configured around each measurement point, and the location of the drone is changed to at least four locations, or each drone is located at at least four different locations around each measurement point.
The drone controller is a three-dimensional space coordinate measurement system using drones consisting of a plurality of drones.
상기 거리감지센서에는,
상기 카메라의 영상을 통해 확인가능하도록 거리를 감지하고자 하는 대상물로 빛을 조사시키는 조사수단이 더 구비되는 드론을 활용한 3차원 공간 좌표 측정 시스템.According to claim 1,
In the distance sensor,
A three-dimensional space coordinate measurement system using a drone further provided with an irradiation means for irradiating light to an object to be sensed so that the distance can be confirmed through the image of the camera.
상기 드론제어기에는 상기 드론으로부터 수신된 정보를 표시하는 디스플레이부가 더 구비되는 드론을 활용한 3차원 공간 좌표 측정 시스템.According to claim 1,
The drone controller further includes a display unit for displaying information received from the drone.
두 개의 측정점 주변으로 카메라, GPS수신기 및 자신으로부터 측정점까지의 거리를 측정하는 거리감지센서가 장착된 드론을 각각 위치시키는 드론 배치단계;
각 측정점에서 드론의 위치를 적어도 4곳으로 변경시키거나, 각 측정점에 서로 다른 적어도 4곳의 위치에 드론을 각각 배치시킨 후 각 위치의 드론으로부터 취득된 정보를 수집하는 정보 수집단계;
상기 정보 수집단계를 통해 수집된 정보와 구의 방정식을 이용하여 상기 측정점들의 공간좌표를 구하는 공간좌표 연산단계; 및
상기 공간좌표 연산단계를 통해 취득된 두 개의 공간좌표를 이용하여 두 개의 측정점 사이의 직선거리를 구하는 직선거리 연산단계;를 포함하는 드론을 활용한 3차원 공간 좌표 측정 방법.It relates to a 3D spatial coordinate measurement method using a drone using a 3D spatial coordinate measurement system using a drone according to claim 1,
A drone arrangement step of positioning each drone equipped with a camera, a GPS receiver, and a distance sensor for measuring the distance from itself to the measurement point around the two measurement points;
an information collection step of changing the location of the drone to at least four locations at each measurement point or disposing the drones at at least four different locations at each measurement point and then collecting information obtained from the drone at each location;
a spatial coordinate calculation step of obtaining spatial coordinates of the measurement points using the information collected through the information collection step and a sphere equation; and
A method of measuring 3-dimensional spatial coordinates using a drone, comprising: a straight-line distance calculation step of obtaining a straight-line distance between two measurement points using the two spatial coordinates acquired through the spatial coordinate calculation step.
상기 각각의 위치에 있는 상기 드론의 GPS수신기로부터 취득된 위도, 경도 및 고도 정보를 좌표값으로 표시하여 구의 방정식을 이용하는 드론을 활용한 3차원 공간 좌표 측정 방법.According to claim 5,
A method of measuring three-dimensional space coordinates using a drone using a sphere equation by displaying latitude, longitude, and altitude information obtained from a GPS receiver of the drone at each location as coordinate values.
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Citations (1)
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KR101552585B1 (en) | 2015-06-12 | 2015-09-14 | (주)선운 이앤지 | Analysis and calculation of horizontal distance and horizontal distance and structures of overhead transmission lines using lidar |
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2021
- 2021-11-15 KR KR1020210156746A patent/KR20230070793A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101552585B1 (en) | 2015-06-12 | 2015-09-14 | (주)선운 이앤지 | Analysis and calculation of horizontal distance and horizontal distance and structures of overhead transmission lines using lidar |
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E902 | Notification of reason for refusal |