WO2016085151A1 - 지하 위치인식 방법 및 시스템 - Google Patents

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WO2016085151A1
WO2016085151A1 PCT/KR2015/011966 KR2015011966W WO2016085151A1 WO 2016085151 A1 WO2016085151 A1 WO 2016085151A1 KR 2015011966 W KR2015011966 W KR 2015011966W WO 2016085151 A1 WO2016085151 A1 WO 2016085151A1
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sensor
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dead reckoning
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physical
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PCT/KR2015/011966
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명현
박별터
오택준
최수영
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Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
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Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/10—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration
    • G01C21/12—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by using measurements of speed or acceleration executed aboard the object being navigated; Dead reckoning

Definitions

  • the present invention relates to underground location recognition methods and systems. More specifically, the present invention relates to an underground location recognition method and system for correcting a location using re-measurement of physical information.
  • Unconventional resources are the generic term for oil or natural gas resources that cannot be developed and produced by applying conventional technology because of their unique geological structure and deposit form. Requires advanced development skills. Unconventional resources are classified into non-traditional petroleum and natural gas resources according to their characteristics, and unconventional petroleum resources are oil sands, super heavy oils, oil shale, shale oil, etc., and non-traditional gas resources are shale gas, dense gas, It is divided into coal bed methane gas and gas hydrate.
  • non-traditional resources require specialized technologies that are tailored to the characteristics of each resource.
  • unconventional resources have access to the unique geological structures of non-traditional resources, which can be used to mine and capture large volumes of oil and natural gas. This is because a variety of technologies can be developed and applied to the production process.
  • Directional drilling is to change the direction of drilling in the case of drilling the reservoir which exists in the lower part of the mountain area or the lake which is difficult to work with vertical drilling, the densely populated area and the water supply area which are not legally drilled. Drilling technology to excavate to the point.
  • Korean Patent No. 10-0409048 relates to a drilling device for directional measurement of such a discontinuous surface, and a technology related to a drilling device that can be rotated in a direct direction by rotating the outer cylinder of the double pipe type drilling apparatus separated into an inner cylinder and an outer cylinder. It is described.
  • the directional drilling is a device that can be excavated in the desired direction, it is necessary to determine the current position in the basement to determine which direction is desired. Accordingly, the development of underground location technology must be accompanied.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to provide an underground location recognition method and system for correcting the result of dead reckoning that includes the error of the sensor by re-measured when passing the past again using the physical information sensor It is.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to map the physical information when the moving equipment first passes (mapping), and when passing again compares the recorded physical information and the current physical information based on a template matching method (template matching) method for similarity Accordingly, the present invention provides an underground location recognition method and system that can identify localization.
  • the underground position recognition method proposed by the present invention the step of calculating the position information of the dead reckoning using the angular velocity and distance movement sensor in the moving equipment; Measuring physical information according to the calculated position information of the dead reckoning and retrieving the physical information determined to be the same as the position information of the dead reckoning; And optimizing the position by reflecting the position information of the physical information determined to be the same as the position information of the dead reckoning.
  • the underground position recognition system proposed by the present invention, the position calculation unit for calculating the position information of the dead reckoning using the angular velocity and distance movement sensor in the moving equipment; A position re-measurement unit for measuring physical information according to the positional information of the dead reckoning calculated by the calculating unit and retrieving the physical information determined to be the same as the positional information of the dead reckoning; And a position optimizer for optimizing the position by reflecting the position information of the physical information determined to be the same as the position information of the dead reckoning.
  • the position re-measuring unit is a physical information recording unit for measuring and recording physical information using a physical information measuring sensor according to the position information of the dead reckoning according to the position information of the dead reckoning calculated by the position calculating unit ;
  • a physical information retrieval unit for comparing the physical information with the position information of the dead reckoning and searching for the physical information determined to be the same;
  • a search result storage unit that stores location information of the physical information that is determined to be the same as the searched result.
  • an underground location recognition method and system that can show the characteristics that are robust against errors due to vibration or distortion, and can efficiently develop resources at low cost by reducing working time.
  • FIG. 1 is a view showing an apparatus for explaining the underground location recognition method and system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for recognizing an underground location according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a block diagram showing an underground location recognition system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a graph showing the results through similar experiments with the underground position recognition system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a view showing an apparatus for explaining the underground location recognition method and system according to an embodiment of the present invention.
  • the underground location recognition method and system may represent a location correction method using re-measurement of physical information (such as a magnetic field or a gamma ray) when the equipment passes a path that has previously passed.
  • physical information such as a magnetic field or a gamma ray
  • the system is unique in that the machine can move through holes drilled by drill bits.
  • the rear end of the equipment passes along the place where the front end of the equipment passes, and the position that passed when moving forward also passes when the reverse.
  • This feature records the physical information at the first pass and compares the recorded physical information with the current physics based on a template matching method to determine localization according to similarity. .
  • the measurement may be re-measured when the user passes the seat again, and the information may be used for position correction.
  • the position is estimated based on the IMU, but the error of the sensor can be statistically corrected through the physical information being remeasured. And even if the physical information or sensor data are distorted by vibration or geological state, the position is predicted through comparison using re-measurement.
  • knowing the location of the current drill equipment in the basement can be controlled in the direction of the petroleum resources, path planning in the direction that does not meet with other holes already drilled.
  • the most commonly used sensors include a magnetic field sensor, an angular velocity sensor, an acceleration sensor, and a distance moving sensor (insertion length measuring sensor).
  • the angular velocity sensor accumulates the sensor value with the start of the drill to obtain a direction angle. If the error is accumulated together and the operation is performed for a long time, the error may also increase.
  • underground position recognition information can be optimized by using a position correction algorithm using re-measurement of physical information (magnetic field, gamma ray, etc.).
  • the drill rig advances by drilling a hole, it can use the property of moving continuously along the hole without going elsewhere. In other words, when moving forward, when passing backwards, it passes again, and when moving forward, the back of the drilling rig may pass again where the front of the drill rig (close to the drill bit) has passed.
  • the proposed technique continuously measures the physical information of the side and can compare it with the past recorded in real time.
  • the drill system 100 of the drilling rig when advanced, it may be re-measured by sensors formed in front and behind the rig. As shown in FIG. 1, when the drill system 100 drills, it may be moved from a first position to a second position. If the current drill bit is in position 2, it may be past the position 1. In other words, if one sensor is installed around the drill bit and another sensor is installed at the rear, the sensor passing the current position 1 will measure similar values when the previous drill bit passes the position 1 can do.
  • the drill system 100 may be re-measured by at least one sensor when moving forward and backward.
  • the drill system 100 may work to remove the equipment again due to bit replacement or hole casing. If the drill system 100 is removed by moving forward to the second position and then back again, the drill bit may pass again to the first position. That is, when reversing, the physical information measured at position 1 may be re-measured while passing through position 1 again.
  • the drill system 100 can be re-measured by the sensors formed before and after, when moving forward and backward, such as the re-measurement by the sensors formed before and after, as described above
  • the principle can be applied.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for recognizing an underground location according to an embodiment of the present invention.
  • the underground location recognition method can be described using an underground location recognition system, the above-described underground location recognition system will be described in detail below.
  • the underground location recognition system may include a location calculation unit, a physical information recording unit, a physical information search unit, a search result storage unit, and a position optimizer.
  • the location information of the dead reckoning may be calculated using a sensor in the equipment moving in the location calculation unit.
  • the moving equipment is a drilling equipment used for drilling operations
  • the sensor is not limited in its position, but at least in the bottom hole assembly (BHA) portion of the drilling system near the drill system or below the drill string in the drilling equipment.
  • BHA bottom hole assembly
  • One or more may be formed.
  • at least two sensors are preferably formed, and at least one sensor may be formed at the front of the equipment and at the back of the equipment, or may be formed at the same location (similar location).
  • the method of calculating the position information of the dead reckoning is to measure the moving length of the drill equipment with a distance moving sensor (insertion length measuring sensor), and to measure the 3-axis angular velocity value with the angular velocity sensor to calculate the position information of the dead reckoning.
  • a distance moving sensor insertion length measuring sensor
  • the 3-axis angular velocity value with the angular velocity sensor to calculate the position information of the dead reckoning.
  • various sensors may be used as necessary to calculate initial position information of the dead reckoning.
  • the physical information according to the calculated position information of the dead reckoning may be measured, and the physical information determined to be the same as the position information of the dead reckoning may be searched. That is, the position of the dead reckoning can be corrected by re-measuring the physical information.
  • the physical information determined to be the same may be the same or similar physical information according to a predetermined criterion.
  • a first sensor is formed at the front of the moving equipment, and a second sensor is formed at the rear of the moving equipment, so as to advance the moving equipment.
  • 1 sensor is detected to measure the physical information according to the location information of the dead reckoning, and then a second sensor is detected to measure physical information according to the location information of the dead reckoning, comparing the measurement results of the first sensor and the second sensor.
  • the first sensor is detected to measure the physical information according to the location information of the dead reckoning
  • the moving equipment Is detected the second sensor is detected to measure physical information according to the location information of the dead reckoning, and compares the measurement results of the first sensor and the second sensor to search for physical information determined to be the same as the location information of the dead reckoning. can do.
  • the physical information recording unit may measure and record physical information using a physical information measuring sensor according to the location information of the dead reckoning according to the calculated location information of the dead reckoning.
  • the physical information recording unit may record the physical information according to the position information which is a result value of the position calculating unit.
  • the physical information may be a measured value obtained by measuring at least one natural physical value such as magnetic field, gamma ray, or resistivity measurement.
  • the measured value can be set not only to the sensor but also to be a measured value by an angular velocity sensor, an acceleration sensor, a distance movement sensor, or the like.
  • the first sensor for measuring physical information is formed in the front of the moving equipment
  • the second sensor is formed in the rear of the moving equipment, when moving forward, the first sensor located before, behind And position information by measuring and re-measuring at the same position by the second sensor.
  • the sensor when the moving equipment moves forward, the sensor (first sensor) is detected to measure physical information of the position according to the position information of the dead reckoning, and when the moving equipment moves backward, the sensor (second sensor) Is detected to measure the physical information of the position according to the position information of the dead reckoning.
  • the physical information search unit may compare physical information with position information of the dead reckoning to search for physical information determined to be the same. That is, the physical information which is determined to be the same as the position information of the dead reckoning among the results of the physical information measured by the sensors (the first sensor and the second sensor) may be searched.
  • the search result storage unit may store location information of the physical information determined to be the same as the searched result.
  • the position optimizer may optimize the position by reflecting the position information of the physical information determined to be the same as the position information of the dead reckoning.
  • all positions may be optimized by using the statistical probability distribution for the sensor error and the statistical probability distribution for the error of the comparative analysis.
  • Figure 3 is a block diagram showing an underground location recognition system according to an embodiment of the present invention.
  • the underground location recognition system may include a location calculator 310, a physical information recorder 320, a physical information searcher 330, a search result storage unit 340, and a location optimizer 350.
  • a location calculator 310 may be included in the position re-measurement unit.
  • the physical information recorder 320, the physical information searcher 330, and the search result storage unit 340 may be included in the position re-measurement unit.
  • the position calculator 310 may calculate position information of the dead reckoning using a sensor in a moving device.
  • the moving equipment may be drilling equipment used for drilling work.
  • the position calculator 310 may use at least one of the pipe distance movement sensor 311 and the angular velocity sensor 312 to calculate the position information of the dead reckoning.
  • the movement length of the drill equipment can be measured by the distance movement sensor 311 to measure the insertion length of the pipe, and the three-axis angular velocity values of x, y, and z can be measured by the angular velocity sensor 312.
  • the position information of the dead reckoning can be calculated.
  • the position calculating unit 310 may give a number for each position, but the position at this time may be accompanied by a large error.
  • the position re-measurement unit may measure physical information according to the position information of the dead reckoning calculated by the position calculating unit 310 and search for physical information determined to be the same as the position information of the dead reckoning.
  • the position re-measurement unit may include a physical information recording unit 320, a physical information search unit 330, and a search result storage unit 340 although not shown.
  • the physical information determined to be the same may be the same or similar physical information according to a predetermined criterion.
  • the sensor for measuring physical information may be composed of the same sensor or at least two or more separate sensors to correct the position by the dead reckoning.
  • at least two sensors are configured such that when the moving equipment moves forward, the sensor is detected to calculate position information of the dead reckoning, and when the moving equipment moves backward, the sensor (physical information measuring sensor) The physical information detected and determined to be the same as the position information of the dead reckoning may be measured.
  • the position re-measuring unit may further include a first sensor formed at the front of the moving equipment and a second sensor formed at the rear of the moving equipment.
  • the first sensor is detected when moving the moving equipment to measure the physical information according to the location information of the dead reckoning
  • the second sensor is detected to measure the physical information according to the location information of the dead reckoning
  • the first sensor and the first sensor By comparing the measurement results of the two sensors it is possible to retrieve the physical information determined to be the same as the position information of the dead reckoning.
  • the position re-measurement unit may further include a first sensor and a second sensor for measuring physical information.
  • the first sensor is detected and the physical information is measured according to the location information of the dead reckoning.
  • the second sensor is detected and the physical information is measured according to the location information of the dead reckoning.
  • the physical information determined to be the same as the position information of the dead reckoning may be searched by comparing the measurement results of the first sensor and the second sensor.
  • the physical information recording unit 320 may measure and record physical information using the physical information measuring sensor 321 according to the position information of the dead reckoning according to the position information of the dead reckoning calculated by the position calculating unit 310. have.
  • the physical information may be a measured value obtained by measuring at least one natural physical value such as magnetic field, gamma ray, or resistivity measurement.
  • the measured value can be set not only to the sensor but also to be a measured value by an angular velocity sensor, an acceleration sensor, a distance movement sensor, or the like.
  • the physical information recording unit 320 measures physical information using a physical measurement sensor according to the calculated position information of the dead reckoning, which is a result of the position calculating unit 310, and measures the measured sensor value (measured value). Physical information can be recorded.
  • the physical information search unit 330 may compare the physical information with the position information of the dead reckoning and search for the physical information determined to be the same.
  • the physical information retrieval unit 330 may receive the physical information record and the current data from the physical information recorder 320, and compare the physical information record of the past with the current physical information data to determine the same physicality. You can search for information. That is, the physical information determined to be the same may be searched by comparing and analyzing the measured values of the first sensor and the second sensor disposed before and after the moving equipment. Similarly, by comparing and analyzing the measured values of the first sensor and the second sensor disposed at the same position (or similar position) of the equipment moving in the forward and backward direction, it is possible to search for physical information determined to be the same.
  • the search result storage unit 340 may store location information of the physical information determined to be the same among the searched physical information.
  • a database may be used to store location information of physical information.
  • the position optimizer 350 may optimize the position by reflecting the position information of the physical information determined to be the same as the position information of the dead reckoning.
  • all positions may be optimized by using the statistical probability distribution for the sensor error and the statistical probability distribution for the error of the comparative analysis.
  • the location optimizer 350 receives a number pair of similar locations (or the same location) from the search result storage unit 340, and finds that the location is determined to be a similar location (or the same location) as a result of the calculation of the dead reckoning.
  • the position can be optimized using the results of the pairs, statistical probability distributions for sensor errors, and statistical probability distributions for errors in comparative analysis.
  • Figure 4 is a graph showing the results through similar experiments with the underground position recognition system according to an embodiment of the present invention.
  • the dotted line may represent the experimental result of the first sensor
  • the solid line may represent the experimental result of the second sensor.
  • the dotted line may indicate the sensor value installed in the front, and the solid line may indicate the sensor value installed in the rear.
  • the dotted line may indicate a sensor value based on dead reckoning information, and the solid line may indicate a sensor value obtained by re-measurement.
  • the shape of the curve of the dotted line graph can be seen to follow the shape similar to the solid line graph.
  • the error of the sensor can be reduced by correcting the dead reckoning by re-measurement when passing again the past seat using the physical information sensor.
  • the present invention is more robust to errors caused by vibration and distortion than conventional technologies. Due to the nature of the resource development business, which charges equipment rentals and service fees for working hours, it is necessary to pay more when time is delayed due to errors. That is, the present invention can effectively develop resources at a lower cost and at a faster time. Furthermore, by combining robot advanced technology and directional drilling technology, the position recognition device can be efficiently used.
  • the apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components.
  • the devices and components described in the embodiments include, for example, processors, controllers, arithmetic logic units (ALUs), digital signal processors, microcomputers, field programmable arrays (FPAs), It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions.
  • the processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system.
  • the processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software.
  • OS operating system
  • the processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software.
  • processing device includes a plurality of processing elements and / or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it may include.
  • the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller.
  • other processing configurations are possible, such as parallel processors.
  • the software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the above, and configure the processing device to operate as desired, or process it independently or collectively. You can command the device.
  • Software and / or data may be any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device in order to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. Or may be permanently or temporarily embodied in a signal wave to be transmitted.
  • the software may be distributed over networked computer systems so that they may be stored or executed in a distributed manner.
  • Software and data may be stored on one or more computer readable recording media.
  • the method according to the embodiment may be embodied in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • the program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the embodiments, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks.
  • Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

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Abstract

지하 위치인식 방법 및 시스템이 개시된다. 지하 위치인식 방법에 있어서, 이동하는 장비에서 각속도 및 거리 이동 센서를 이용하여 추측 항법의 위치 정보를 연산하는 단계; 연산된 상기 추측 항법의 위치 정보에 따른 물리정보를 측정하고, 상기 추측 항법의 위치 정보와 동일하다고 판단되는 상기 물리정보를 검색하는 단계; 및 상기 추측 항법의 위치 정보에 동일하다고 판단되는 상기 물리정보의 위치 정보를 반영하여 위치를 최적화하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

지하 위치인식 방법 및 시스템
본 발명은 지하 위치인식 방법 및 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 물리정보의 재측정을 이용하여 위치를 보정하는 지하 위치인식 방법 및 시스템에 관한 것이다.
비전통 자원(unconventional resource)은 지질구조와 매장형태가 특이하여 전통적인(Conventional) 기술을 적용하여 개발 및 생산하는 것이 불가능한 석유나 천연가스 자원을 총칭하는 것으로, 넓은 지역에 걸쳐 연속적인 형태로 분포되어 있어 고도의 개발기술을 필요로 한다. 그리고, 비전통 자원은 성상에 따라 비전통 석유와 천연가스 자원으로 분류되고, 매장 형태에 따라 비전통 석유자원은 오일샌드, 초중질류, 오일셰일, 셰일오일 등으로, 비전통 가스자원은 셰일가스, 치밀가스, 석탄층 메탄가스, 가스하이드레이트 등으로 구분된다.
이러한 비전통 자원은 각 자원별 특성에 맞는 특화된 기술을 필요로 하는데, 최근에 비전통 자원이 부각된 배경에는 비전통 자원의 특이한 지질 구조에 접근이 가능하고, 그로부터 대규모의 석유와 천연가스를 채굴 및 포집할 수 있는 기술이 다양하게 개발되어 생산과정에 적용될 수 있기 때문이다.
그 중, 비전통 자원을 채굴하기 위하여 방향성 시추(directional drilling) 기술이 주목을 받고 있다. 방향성 시추는 수직시추로는 작업하기 어려운 산악지역 또는 호수의 하부지역 및 법적으로 시추가 불가능한 인구밀집지역, 상수원 지역 등의 하부에 존재하는 저류층을 시추할 때 등의 경우에 굴진 방향을 전환하여 목적하는 지점까지 굴착하는 시추 기술이다.
이러한 시추 작업을 위해, 먼저 해저에 얕은 구멍을 내 케이싱(Casing) 관을 삽입하여 시멘트로 굳힌 후 시추기반을 만들고, 이후　시추선 중심부에 성형된 문풀(moonpool)을 통해 라이저(Riser)에 BOP(Blow out Preventer)를 연결하여　해저로 내려 보낸다. 시추기반, BOP 그리고 라이저의 결합 이후, 본격적인 시추를 위해　라이저　내부의 빈 공간으로 드릴 파이프가 들어가고,　그 끝에는 드릴 비트(Drill Bit)가 달려 Top Drive의 회전력을 이용하여 효율적으로 암석을　파괴하여야 한다.
한국등록특허 10-0409048호는 이러한 불연속면의 방향성 측정용 시추장치에 관한 것으로, 내통과 외통으로 분리된 이중관 방식의 시추 장치의 외통을 회전시켜 직하방향으로 굴진할 수 있도록 하는 시추장치에 관한 기술을 기재하고 있다.
이와 같이, 방향성 시추는 원하는 방향으로 굴진할 수 있는 장치로, 지하에서 현재 위치를 파악해야 원하는 방향이 어느 쪽인지 판단할 수 있다. 이에 따라, 지하 위치인식 기술의 발달이 동반되어야 한다.
그러나, 지하 환경은 사방이 흙으로 막혀 있어 GPS(global positioning system) 등의 무선 통신이 불가능하며, 비전(vision) 센서(카메라 등)나 레이저(laser) 거리측정 센서와 같이 일반적인 로봇 분야에서 위치인식에 사용되는 센서들을 사용할 수 없다. 이로 인해, 기존 지하 위치인식 기술들은 IMU(inertial measurement unit)을 이용하여 자체적으로 측정 가능한 각속도나 가속도를 사용할 수 있다. 그러나, 진동이 심한 드릴 환경에서 센서의 오차 누적을 보상할 수 있는 방법이 뚜렷하게 없어 정확한 지하 위치인식이 어려운 상황이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 물리정보 센서를 이용하여 지나간 자리를 다시 지나갈 때 재측정을 하여 센서의 오차가 포함되어 있는 추측 항법(dead reckoning)의 결과를 보정하는 지하 위치인식 방법 및 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이동하는 장비가 처음 지나갈 때 물리정보를 기록(mapping)하고, 다시 지나갈 때 기록된 물리정보와 현재 물리정보를 템플릿 매칭(template matching) 방법에 기반해 비교하여 유사성에 따라 위치(localization)를 파악할 수 있는 지하 위치인식 방법 및 시스템을 제공하는데 있다.
일 측면에 따르면, 본 발명에서 제안하는 지하 위치인식 방법에 있어서, 이동하는 장비에서 각속도 및 거리 이동 센서를 이용하여 추측 항법의 위치 정보를 연산하는 단계; 연산된 상기 추측 항법의 위치 정보에 따른 물리정보를 측정하고, 상기 추측 항법의 위치 정보와 동일하다고 판단되는 상기 물리정보를 검색하는 단계; 및 상기 추측 항법의 위치 정보에 동일하다고 판단되는 상기 물리정보의 위치 정보를 반영하여 위치를 최적화하는 단계를 포함한다.
다른 측면에 따르면, 상기 물리정보를 측정하고, 상기 추측 항법의 위치 정보와 동일하다고 판단되는 상기 물리정보를 검색하는 단계는 연산된 상기 추측 항법의 위치 정보에 따라 물리정보 측정 센서를 이용하여 물리정보를 측정하여 기록하는 단계; 상기 물리정보를 상기 추측 항법의 위치 정보와 비교 분석하여 동일하다고 판단되는 상기 물리정보를 검색하는 단계; 및 검색된 동일하다고 판단되는 상기 물리정보의 위치 정보를 저장하는 단계일 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 본 발명에서 제안하는 지하 위치인식 시스템에 있어서, 이동하는 장비에서 각속도 및 거리 이동 센서를 이용하여 추측 항법의 위치 정보를 연산하는 위치 연산부; 상기 연산부에서 연산된 상기 추측 항법의 위치 정보에 따른 물리정보를 측정하고, 상기 추측 항법의 위치 정보와 동일하다고 판단되는 상기 물리정보를 검색하는 위치 재측정부; 및 상기 추측 항법의 위치 정보에 동일하다고 판단되는 상기 물리정보의 위치 정보를 반영하여 위치를 최적화하는 위치 최적화부를 포함한다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 위치 재측정부는 상기 위치 연산부에서 연산된 상기 추측 항법의 위치 정보에 따른 상기 추측 항법의 위치 정보에 따라 물리정보 측정 센서를 이용하여 물리정보를 측정하여 기록하는 물리정보 기록부; 상기 물리정보를 상기 추측 항법의 위치 정보와 비교 분석하여 동일하다고 판단되는 상기 물리정보를 검색하는 물리정보 검색부; 및 검색된 동일하다고 판단되는 상기 물리정보의 위치 정보를 저장하는 검색 결과 저장부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면 물리정보 센서를 이용하여 지나간 자리를 다시 지나갈 때 재측정을 하여 추측 항법을 보정하여 센서의 오차를 줄이는 지하 위치인식 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면 진동이나 왜곡에 의한 오차에 강인한 특성을 보이고, 작업 시간을 줄여 적은 비용을 가지고 효과적으로 자원 개발을 할 수 있는 지하 위치인식 방법 및 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지하 위치인식 방법 및 시스템을 설명하기 위한 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지하 위치인식 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지하 위치인식 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지하 위치인식 시스템과 유사 실험을 통한 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지하 위치인식 방법 및 시스템을 설명하기 위한 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 지하 위치인식 방법 및 시스템은 장비가 과거 지나간 경로를 다시 지나갈 때 물리정보(자기장이나 감마선 등)의 재측정을 이용한 위치 보정 방법을 나타낼 수 있다.
시스템은 특성상, 드릴 비트(bit)가 굴착한 구멍(hole)을 통해 장비가 이동할 수 있다. 즉, 장비의 앞단이 지나간 곳을 장비의 뒷단이 따라 지나가며, 전진 시 지나갔던 자리를 후진 시에도 지나가게 된다. 이 특징은 처음 지나갈 때 물리정보를 기록(mapping)하고, 다시 지나갈 때 기록된 물리정보와 현재 물리정보를 템플릿 매칭(template matching) 방법에 기반해 비교하여 유사성에 따라 위치(localization)를 파악할 수 있다.
이에 따라, 두 개 이상의 물리정보 센서를 이용하여 지나간 자리를 다시 지나갈 때 재측정을 하고, 이 정보를 위치 보정에 사용할 수 있다. IMU를 기반으로 하여 위치를 추정하되, 재측정 되는 물리정보를 통해 센서의 오차를 통계적으로 보정할 수 있다. 그리고, 진동이나 지질 상태에 의해 물리정보나 센서 데이터가 왜곡되더라도, 재측정을 이용한 비교를 통해 위치를 예측하므로 이에 강인한 특성을 보인다.
그리고, 지하에서 현재 드릴 장비의 위치를 알아야 석유자원이 있는 방향으로 제어가 가능하고, 이미 천공되어 있는 다른 구멍(hole)과 만나지 않는 방향으로 경로 플래닝(path planning)이 가능해진다.
그러나, 지하 및 드릴 환경의 특징(위치인식 관련) 전파가 잘 통과하지 않아 GPS 및 무선센서를 활용한 위치인식이 어렵다. 기존의 로봇분야에서 실내 위치인식에 사용하는 비전(vision) 센서(카메라 등), 레이저 거리측정 센서들 역시 지하 드릴 환경에서는 사용하기 어렵다. 따라서, 위치 인식을 위해 사용할 수 있는 센서는 제한적이다.
여기서, 현재 가장 많이 쓰이는 센서는 자기장 센서, 각속도 센서, 가속도 센서, 거리 이동 센서(삽입길이 측정 센서) 등이 있다.
그러나, 자기장 센서를 통해 방향각을 측정하는 경우, 지반이나 드릴 기계 자체가 지구 자기장을 방해하므로 정확한 북쪽 방향을 측정하기가 힘들고, 가속도 센서의 경우에는 중력 방향을 측정해야 하는데, 드릴의 굴진에 의한 진동으로 순수한 중력 방향을 측정하기가 힘들다. 또한, 각속도 센서는 드릴의 시작과 함께 센서값을 누적하여 방향각을 구하는데, 이때 오차가 함께 누적되어 오랜 시간 작업을 하게 되면 오차 또한 커질 수 있다.
따라서, 물리정보(자기장이나 감마선 등)의 재측정을 이용한 위치 보정 알고리즘을 이용하여 지하 위치인식 정보를 최적화할 수 있다.
먼저, 기본적인 추측 항법 인식은 거리 이동 센서와 각속도 센서를 이용하여 계산할 수 있다. 그러나, 이 위치 인식값은 센서의 노이즈(noise)에 의해 오차를 가지고 있다. 이후, 보정을 통해 오차를 줄이고 최적화된 위치 정보를 획득하여야 한다.
드릴 장비는 구멍(hole)을 뚫어서 전진하기 때문에 다른 곳으로 가지 못하고 뚫은 구멍(hole)을 따라 계속 움직이는 특성을 사용할 수 있다. 즉, 전진할 때 지나간 위치를 후진할 때 다시 지나가게 되고, 전진 시에는 드릴 장비의 앞쪽(드릴 비트(bit)와 가까운 쪽)이 지나간 자리를 드릴 장비의 뒤쪽이 다시 지나가게 될 수 있다. 제안하는 기술은 측면의 물리정보를 계속 측정을 하고, 실시간으로 이것을 과거의 기록된 것과 비교할 수 있다.
만약, 지나간 위치를 다시 지나갈 경우, 유사한 물리값이 측정이 될 것이고, 이를 감지하여 유사한 위치라고 취급하여 기본적인 위치 인식의 결과값을 보정할 수 있다.
그 예로, 시추 장비의 드릴 시스템(100)이 전진 할 때, 장비의 앞, 뒤에 형성된 센서에 의해 재측정을 할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 드릴 시스템(100)이 굴진할 때, 1번 위치에서 2번 위치로 이동하게 될 수 있다. 만약, 현재 드릴 비트가 2번 위치에 있다면 그 뒷부분이 1번 위치를 지나가고 있을 수 있다. 즉, 드릴 비트 주변에 물리정보 측정센서 하나를 설치하고, 뒷부분에 센서를 하나 더 설치하면 과거 드릴 비트가 1번 위치를 지나갈 때 측정한 물리정보를 현재 1번 위치를 지나는 센서가 유사한 값을 측정할 수 있다.
다른 예로, 드릴 시스템(100)이 전진과 후진을 할 때 적어도 하나 이상의 센서에 의해 재측정을 할 수 있다. 드릴 시스템(100)은 비트 교체나 홀 케이싱(hole casing) 등의 이유로 장비를 다시 빼는 작업을 할 수 있다. 만약, 2번 위치까지 전진을 하였다가 다시 후진을 하여 드릴 시스템(100)을 빼는 경우 드릴 비트는 다시 1번 위치를 지나갈 수 있다. 즉, 전진 할 때, 1번 위치에서 측정한 물리정보를 후진할 때 다시 1번 위치를 지나면서 재측정할 수 있다.
이외에도, 또 다른 예로, 드릴 시스템(100)이 전진 및 후진할 때 앞, 뒤에 형성된 센서에 의해 재측정을 할 수 있으며, 이는 앞에서 언급한 전진할 때, 앞, 뒤에 형성된 센서에 의한 재측정과 같은 원리가 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지하 위치인식 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 지하 위치인식 방법은 지하 위치인식 시스템을 이용하여 설명할 수 있으며, 상기의 지하 위치인식 시스템은 아래에서 구체적으로 설명하기로 한다. 여기서, 지하 위치인식 시스템은 위치 연산부, 물리정보 기록부, 물리정보 검색부, 검색 결과 저장부, 그리고 위치 최적화부를 포함할 수 있다.
단계(210)에서, 위치 연산부에서 이동하는 장비에서 센서를 이용하여 추측 항법의 위치 정보를 연산할 수 있다.
여기서, 이동하는 장비는 시추 작업에 사용되는 시추 장비이고, 센서는 그 위치에 제한은 없으나 시추 장비에서 드릴 시스템의 드릴 비트(bit)의 근처 또는 드릴 스트링 하측의 BHA(bottom hole assembly) 부분에 적어도 하나 이상 형성될 수 있다. 또한, 센서는 바람직하게는 적어도 두 개 이상 형성되어, 장비의 앞부분과 장비의 뒷부분에 각각 하나 이상 형성되거나, 동일 위치(유사한 위치)에 형성될 수 있다.
그리고, 추측 항법의 위치 정보를 연산하는 방법은 거리 이동 센서(삽입길이 측정 센서)로 드릴 장비의 이동길이를 측정하고, 각속도 센서로 3축 각속도 값을 측정하여, 추측 항법의 위치 정보를 연산할 수 있다. 이때, 추측 항법의 초기 위치 정보를 연산하기 위해 필요에 따라 다양한 센서가 사용될 수도 있다.
이후, 연산된 추측 항법의 위치 정보에 따른 물리정보를 측정하고, 추측 항법의 위치 정보와 동일하다고 판단되는 물리정보를 검색할 수 있다. 즉, 물리정보를 재측정함으로써 추측 항법의 위치를 보정할 수 있다. 여기서, 동일하다고 판단되는 물리정보는 미리 정해진 기준에 따라 동일하거나 유사한 물리정보가 될 수 있다.
추측 항법의 위치 정보와 동일하다고 판단되는 물리정보를 검색하기 위해서, 제1 센서는 이동하는 장비의 앞부분에 형성되고, 제2 센서는 이동하는 장비의 뒷부분에 형성되어, 이동하는 장비의 전진 시 제1 센서가 감지되어 추측 항법의 위치 정보에 따라 물리정보를 측정하며, 이후 제2 센서가 감지되어 추측 항법의 위치 정보에 따라 물리정보를 측정하고, 제1 센서 및 제2 센서의 측정 결과를 비교하여 추측 항법의 위치 정보와 동일하다고 판단되는 물리정보를 검색할 수 있다.
이와 유사하게, 추측 항법의 위치 정보와 동일하다고 판단되는 물리정보를 검색하기 위해서, 이동하는 장비가 전진하는 경우 제1 센서가 감지되어 추측 항법의 위치 정보에 따라 물리정보를 측정하며, 이동하는 장비가 후진하는 경우 제2 센서가 감지되어 추측 항법의 위치 정보에 따라 물리정보를 측정하고, 제1 센서 및 제2 센서의 측정 결과를 비교하여 추측 항법의 위치 정보와 동일하다고 판단되는 물리정보를 검색할 수 있다.
아래에서는, 추측 항법의 위치 정보와 동일하다고 판단되는 물리정보를 검색하는 방법을 단계(220, 230, 240)를 나누어 설명하기로 한다.
단계(220)에서, 물리정보 기록부는 연산된 추측 항법의 위치 정보에 따른 추측 항법의 위치 정보에 따라 물리정보 측정 센서를 이용하여 물리정보를 측정하여 기록할 수 있다. 다시 말하면, 물리정보 기록부는 위치 연산부의 결과값인 위치 정보에 따라 물리정보를 기록할 수 있는 것이다.
그리고, 물리정보는 자기장, 감마선, 비저항 측정과 같은 자연 물리값을 적어도 하나 이상의 방법에 의해 측정한 측정값이 될 수 있다. 여기서, 측정값은 상기의 센서뿐만 아니라, 각속도 센서, 가속도 센서, 거리 이동 센서 등에 의한 측정값이 되도록 설정하는 것도 가능하다.
그리고, 물리정보를 측정하는 제1 센서는 앞에서 언급한 바와 같이, 이동하는 장비의 앞부분에 형성되고, 제2 센서는 이동하는 장비의 뒷부분에 형성되어, 전진하는 경우 앞, 뒤에 위치하는 제1 센서 및 제2 센서에 의해 동일 위치에서 측정 및 재측정에 의해 위치 정보를 획득할 수 있다.
또한, 이동하는 장비가 전진하는 경우에, 센서(제1 센서)가 감지되어 추측 항법의 위치 정보에 따른 위치의 물리정보를 측정하고, 이동하는 장비가 후진하는 경우에, 센서(제2 센서)가 감지되어 추측 항법의 위치 정보에 따른 위치의 물리정보를 측정할 수 있다.
단계(230)에서, 물리정보 검색부는 물리정보를 추측 항법의 위치 정보와 비교 분석하여 동일하다고 판단되는 물리정보를 검색할 수 있다. 즉, 센서(제1 센서 및 제2 센서)를 통해 측정된 물리정보의 결과 중 추측 항법의 위치 정보와 동일하다고 판단되는 상기 물리정보를 검색할 수 있다.
단계(240)에서, 검색 결과 저장부는 검색된 동일하다고 판단되는 물리정보의 위치 정보를 저장할 수 있다.
마지막으로, 단계(250)에서, 위치 최적화부는 추측 항법의 위치 정보에 동일하다고 판단되는 물리정보의 위치 정보를 반영하여 위치를 최적화할 수 있다.
이때, 센서 오차에 대한 통계적 확률분포, 비교 분석의 오차에 대한 통계적 확률분포를 이용하여 모든 위치를 최적화할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지하 위치인식 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 지하 위치인식 시스템은 위치 연산부(310), 물리정보 기록부(320), 물리정보 검색부(330), 검색 결과 저장부(340), 그리고 위치 최적화부(350)를 포함할 수 있다. 여기서, 물리정보 기록부(320), 물리정보 검색부(330), 검색 결과 저장부(340)는 위치 재측정부에 포함될 수 있다.
위치 연산부(310)는 이동하는 장비에서 센서를 이용하여 추측 항법의 위치 정보를 연산할 수 있다.
여기서, 이동하는 장비는 시추 작업에 사용되는 시추 장비가 될 수 있다.
그리고, 위치 연산부(310)는 추측 항법의 위치 정보를 연산하기 위해, 파이프 거리 이동 센서(311)와 각속도 센서(312) 중 적어도 하나 이상을 사용할 수 있다.
즉, 파이프의 삽입길이 측정을 위해 거리 이동 센서(311)로 드릴 장비의 이동길이를 측정하고, 각속도 센서(312)로 x, y, z의 3축 각속도 값을 측정할 수 있으며, 이러한 센서값을 이용하여 추측 항법의 위치 정보를 연산할 수 있다.
예를 들어, 위치 연산부(310)에서는 위치 별로 번호를 부여할 수 있는데, 이때의 위치는 큰 오차를 동반할 수 있다.
위치 재측정부는 위치 연산부(310)에서 연산된 추측 항법의 위치 정보에 따른 물리정보를 측정하고, 추측 항법의 위치 정보와 동일하다고 판단되는 물리정보를 검색할 수 있다. 이때, 위치 재측정부는 도시되지 않았지만, 물리정보 기록부(320), 물리정보 검색부(330), 검색 결과 저장부(340)를 포함할 수 있다. 또한, 동일하다고 판단되는 물리정보는 미리 정해진 기준에 따라 동일하거나 유사한 물리정보가 될 수 있다.
그리고, 물리정보의 측정을 위한 센서는 동일한 센서로 구성되거나 별도의 적어도 두 개 이상의 센서로 구성되어 추측 항법에 의한 위치를 보정할 수 있다. 바람직하게는, 센서는 적어도 두 개 이상 구성되어 이동하는 장비가 전진하는 경우에 센서가 감지되어 추측 항법의 위치 정보를 연산하도록 하고, 이동하는 장비가 후진하는 경우에 센서(물리정보 측정 센서)가 감지되어 추측 항법의 위치 정보와 동일하다고 판단되는 물리정보를 측정할 수 있다.
여기서, 위치 재측정부는 이동하는 장비의 앞부분에 형성되는 제1 센서 및 이동하는 장비의 뒷부분에 형성되는 제2 센서를 더 포함할 수 있다. 이동하는 장비의 전진 시 제1 센서가 감지되어 추측 항법의 위치 정보에 따라 물리정보를 측정하며, 이후 제2 센서가 감지되어 추측 항법의 위치 정보에 따라 물리정보를 측정하고, 제1 센서 및 제2 센서의 측정 결과를 비교하여 추측 항법의 위치 정보와 동일하다고 판단되는 물리정보를 검색할 수 있다.
이와 유사하게, 위치 재측정부는 물리정보를 측정하는 제1 센서 및 제2 센서를 더 포함할 수 있다. 이동하는 장비가 전진하는 경우 제1 센서가 감지되어 추측 항법의 위치 정보에 따라 물리정보를 측정하며, 이동하는 장비가 후진하는 경우 제2 센서가 감지되어 추측 항법의 위치 정보에 따라 물리정보를 측정하고, 제1 센서 및 제2 센서의 측정 결과를 비교하여 추측 항법의 위치 정보와 동일하다고 판단되는 물리정보를 검색할 수 있다.
구체적으로, 물리정보 기록부(320)는 위치 연산부(310)에서 연산된 추측 항법의 위치 정보에 따른 추측 항법의 위치 정보에 따라 물리정보 측정 센서(321)를 이용하여 물리정보를 측정하여 기록할 수 있다.
여기서, 물리정보는 자기장, 감마선, 비저항 측정과 같은 자연 물리값을 적어도 하나 이상의 방법에 의해 측정한 측정값이 될 수 있다. 그리고, 측정값은 상기의 센서뿐만 아니라, 각속도 센서, 가속도 센서, 거리 이동 센서 등에 의한 측정값이 되도록 설정하는 것도 가능하다.
다시 말하면, 물리정보 기록부(320)는 위치 연산부(310)의 결과값인 연산된 추측 항법의 위치 정보에 따라, 물리측정 센서를 사용하여 물리정보를 측정하고, 측정된 센서값(측정값)을 이용하여 물리정보를 기록할 수 있다.
물리정보 검색부(330)는 물리정보를 추측 항법의 위치 정보와 비교 분석하여 동일하다고 판단되는 물리정보를 검색할 수 있다.
예를 들어, 물리정보 검색부(330)는 물리정보 기록부(320)로부터 물리정보 기록 및 현재 데이터를 전달 받을 수 있으며, 과거의 물리정보 기록과 현재 물리정보 데이터를 비교 분석하여 동일하다고 판단되는 물리정보를 검색할 수 있다. 즉, 이동하는 장비의 앞, 뒤에 배치되는 제1 센서 및 제2 센서의 측정값을 비교 분석하여 동일하다고 판단되는 물리정보를 검색할 수 있다. 마찬가지로, 전진 및 후진 시에 이동하는 장비의 동일 위치(또는 유사 위치)에 배치되는 제1 센서 및 제2 센서의 측정값을 비교 분석하여 동일하다고 판단되는 물리정보를 검색할 수 있다.
검색 결과 저장부(340)는 검색된 물리정보 중 동일하다고 판단되는 물리정보의 위치 정보를 저장할 수 있다. 이때, 물리정보의 위치 정보를 저장하기 위해 데이터 베이스가 사용될 수 있다.
예를 들어, 유사한 위치(또는 동일 위치)라 판명된 위치의 번호쌍을 저장할 수 있다.
위치 최적화부(350)는 추측 항법의 위치 정보에 동일하다고 판단되는 물리정보의 위치 정보를 반영하여 위치를 최적화할 수 있다.
이때, 센서 오차에 대한 통계적 확률분포, 비교 분석의 오차에 대한 통계적 확률분포를 이용하여 모든 위치를 최적화할 수 있다.
예를 들어, 위치 최적화부(350)는 검색 결과 저장부(340)로부터 유사 위치(또는 동일 위치)의 번호쌍을 전달 받아, 추측 항법의 연산 결과, 유사한 위치(또는 동일 위치)라고 판명된 번호쌍의 결과, 그리고 센서 오차에 대한 통계적 확률분포, 비교 분석의 오차에 대한 통계적 확률분포를 이용하여 위치를 최적화시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지하 위치인식 시스템과 유사 실험을 통한 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 지하 위치인식 방법을 검증하기 위해 지하 위치인식 시스템과 유사 실험을 통한 결과를 나타낼 수 있다. 그래프에서, 점선은 제1 센서의 실험 결과를 나타내고, 실선은 제2 센서의 실험 결과를 나타낼 수 있다.
다시 말하면, 점선은 앞쪽에 설치한 센서값이고, 실선은 뒤쪽에 설치한 센서값을 나타낼 수 있다. 또는, 점선은 추측 항법 정보에 의한 센서값이고, 실선은 재측정에 의한 센서값을 나타낼 수 있다.
도시된 바와 같이, 점선 그래프의 굴곡의 형상을 실선 그래프를 유사하게 따라오는 형상을 확인할 수 있다.
두 그래프를 비교하면(normalized cross correlation 등의 방법을 사용), 같은 위치에서 측정된 점을 파악할 수 있다.
이와 같이, 최근 석유 및 가스 자원을 채취함에 있어, 자원이 넓은 지역에 걸쳐 분포하는 경우 지상에서 한 번의 천공으로 다양한 방향의 자원을 채취하기 위해 방향성 시추를 하게 된다.
본 발명에 따르면, 물리정보 센서를 이용하여 지나간 자리를 다시 지나갈 때 재측정을 하여 추측 항법을 보정하여 센서의 오차를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은 기존의 기술에 비해 진동이나 왜곡에 의한 오차에 강인한 면모를 보인다. 작업 시간으로 장비 대여 및 서비스 요금을 책정하는 자원 개발 분야 사업의 특성상, 오차로 인해 시간이 지체되면 더 많은 비용을 지불해야 한다. 즉, 본 발명은 더 빠른 시간에 적은 비용을 가지고 효과적으로 자원 개발을 할 수 있다. 나아가, 로봇 첨단 기술과 방향성 시추기술을 접목시켜 위치인식 장치를 효율적으로 사용할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (10)

  1. 지하 위치인식 방법에 있어서,
    이동하는 장비에서 각속도 및 거리 이동 센서를 이용하여 추측 항법의 위치 정보를 연산하는 단계;
    연산된 상기 추측 항법의 위치 정보에 따른 물리정보를 측정하고, 상기 추측 항법의 위치 정보와 동일하다고 판단되는 상기 물리정보를 검색하는 단계; 및
    상기 추측 항법의 위치 정보에 동일하다고 판단되는 상기 물리정보의 위치 정보를 반영하여 위치를 최적화하는 단계
    를 포함하는 지하 위치인식 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 물리정보를 측정하고, 상기 추측 항법의 위치 정보와 동일하다고 판단되는 상기 물리정보를 검색하는 단계는
    연산된 상기 추측 항법의 위치 정보에 따라 센서를 이용하여 상기 물리정보를 측정하여 기록하는 단계;
    상기 물리정보를 상기 추측 항법의 위치 정보와 비교 분석하여 동일하다고 판단되는 상기 물리정보를 검색하는 단계; 및
    검색된 동일하다고 판단되는 상기 물리정보의 위치 정보를 저장하는 단계
    인 것을 특징으로 하는 지하 위치인식 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 추측 항법의 위치 정보를 연산하는 단계는
    상기 거리 이동 센서로 드릴 장비의 이동길이를 측정하고, 상기 각속도 센서로 3축 각속도 값을 측정하여, 상기 추측 항법의 위치 정보를 연산하는 것
    을 특징으로 하는 지하 위치인식 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 물리정보는
    자기장, 감마선, 비저항 측정 중 적어도 하나 이상의 방법에 의한 측정값인 것
    을 특징으로 하는 지하 위치인식 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 추측 항법의 위치 정보와 동일하다고 판단되는 상기 물리정보를 검색하는 단계는 제1 센서는 상기 이동하는 장비의 앞부분에 형성되고, 제2 센서는 상기 이동하는 장비의 뒷부분에 형성되어, 상기 이동하는 장비의 전진 시 상기 제1 센서가 감지되어 상기 추측 항법의 위치 정보에 따라 상기 물리정보를 측정하며, 이후 상기 제2 센서가 감지되어 상기 추측 항법의 위치 정보에 따라 상기 물리정보를 측정하고, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서의 측정 결과를 비교하여 상기 추측 항법의 위치 정보와 동일하다고 판단되는 상기 물리정보를 검색하는 것
    을 특징으로 하는 지하 위치인식 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 추측 항법의 위치 정보와 동일하다고 판단되는 상기 물리정보를 검색하는 단계는
    상기 이동하는 장비가 전진하는 경우 제1 센서가 감지되어 상기 추측 항법의 위치 정보에 따라 상기 물리정보를 측정하며, 상기 이동하는 장비가 후진하는 경우 제2 센서가 감지되어 상기 추측 항법의 위치 정보에 따라 상기 물리정보를 측정하고, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서의 측정 결과를 비교하여 상기 추측 항법의 위치 정보와 동일하다고 판단되는 상기 물리정보를 검색하는 것
    을 특징으로 하는 지하 위치인식 방법.
  7. 지하 위치인식 시스템에 있어서,
    이동하는 장비에서 각속도 및 거리 이동 센서를 이용하여 추측 항법의 위치 정보를 연산하는 위치 연산부;
    상기 연산부에서 연산된 상기 추측 항법의 위치 정보에 따른 물리정보를 측정하고, 상기 추측 항법의 위치 정보와 동일하다고 판단되는 상기 물리정보를 검색하는 위치 재측정부; 및
    상기 추측 항법의 위치 정보에 동일하다고 판단되는 상기 물리정보의 위치 정보를 반영하여 위치를 최적화하는 위치 최적화부
    를 포함하는 지하 위치인식 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 위치 재측정부는
    상기 위치 연산부에서 연산된 상기 추측 항법의 위치 정보에 따라 센서를 이용하여 상기 물리정보를 측정하여 기록하는 물리정보 기록부;
    상기 물리정보를 상기 추측 항법의 위치 정보와 비교 분석하여 동일하다고 판단되는 상기 물리정보를 검색하는 물리정보 검색부; 및
    검색된 동일하다고 판단되는 상기 물리정보의 위치 정보를 저장하는 검색 결과 저장부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하 위치인식 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 위치 재측정부는
    상기 이동하는 장비의 앞부분에 형성되는 제1 센서; 및
    상기 이동하는 장비의 뒷부분에 형성되는 제2 센서를 더 포함하고,
    상기 이동하는 장비의 전진 시 상기 제1 센서가 감지되어 상기 추측 항법의 위치 정보에 따라 상기 물리정보를 측정하며, 이후 상기 제2 센서가 감지되어 상기 추측 항법의 위치 정보에 따라 상기 물리정보를 측정하고, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서의 측정 결과를 비교하여 상기 추측 항법의 위치 정보와 동일하다고 판단되는 상기 물리정보를 검색하는 것
    을 특징으로 하는 지하 위치인식 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 위치 재측정부는
    상기 물리정보를 측정하는 제1 센서 및 제2 센서를 더 포함하고,
    상기 이동하는 장비가 전진하는 경우 상기 제1 센서가 감지되어 상기 추측 항법의 위치 정보에 따라 상기 물리정보를 측정하며, 상기 이동하는 장비가 후진하는 경우 상기 제2 센서가 감지되어 상기 추측 항법의 위치 정보에 따라 상기 물리정보를 측정하고, 상기 제1 센서 및 상기 제2 센서의 측정 결과를 비교하여 상기 추측 항법의 위치 정보와 동일하다고 판단되는 상기 물리정보를 검색하는 것
    을 특징으로 하는 지하 위치인식 시스템.
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