WO2017159978A1 - 비콘과 수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템 및 그 방법 - Google Patents

비콘과 수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템 및 그 방법 Download PDF

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WO2017159978A1
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문성우
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    • G01S5/10—Position of receiver fixed by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements, e.g. omega or decca systems

Definitions

  • the present invention relates to a construction equipment location tracking system, and more specifically, it is input to the construction site by displaying the location of the construction equipment in the construction site by using a beacon (Beacon) and a receiver capable of short-range wireless communication in three-dimensional position coordinates
  • the present invention relates to a construction equipment location tracking system using a beacon and a receiver, and a method thereof, for tracking the location of construction equipment.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • USN Ultraquitous Sensor Network
  • RFID technology establishes a gate at the entrance and exit, and recognizes only construction equipment passing through the reader through the reader. In the case of large construction sites, there are many entrances and exits, and there is a possibility of damage to the erecting the gate or a second accident caused by this, and thus falls in terms of utilization.
  • GPS-RTK Real Time Kinematics
  • Korean Patent No. 10-658817 discloses a invention named "a method for identifying a location of a construction machine and a location display system and a construction machine" is described with reference to FIG.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the basic overall configuration of a construction machine management system to which a position display system according to the prior art is applied.
  • a construction system management system includes a construction machine 1 having a control unit, a position measuring unit, and a first communication device, a second communication device, a storage unit, and a location information providing unit.
  • the current position is periodically measured by the position measuring unit at a predetermined time interval when the construction machine 1 is inactive.
  • the control unit and the first communication device transmit the current position data, the measurement date and time data, and the data regarding the scheduled movement of the construction machine to the center server.
  • the center server receives the current position data, the measurement date and time data, and the data concerning the scheduled movement of the construction machine, periodically transmitted from the construction machine 1, and sequentially stores the data.
  • the position information providing unit performs the presentation of the position confirmable state using the current position data and the measurement date / time data, and at the same time, the current state of the construction machine based on the data concerning the scheduled movement. It is determined whether the change in position is normal or abnormal.
  • the construction machine 1 is equipped with a GPS device, the GPS device has a GPS controller, a transceiver and an antenna.
  • Such a GPS device receives a signal given from at least three orbiting satellites 24a, 24b, and 24c of the GPS satellite system, and uses the signal to measure the current position of the construction machine 1. This measurement of the current position is performed at appropriate time intervals as required.
  • the current position data of the construction machine 1 measured at the time interval set on the basis of the GPS device is transmitted to the control device and stored in a memory built in the control device together with the measurement date and time data.
  • the control device again transmits the data of the current position and the measurement date and time with the transmission timing set for the center server of the base station using the data processing function and the communication line of the control device.
  • the data relating to the current position of the construction machine 1 is created in the form of a position movement data format and transmitted as data of position movement.
  • the transmission timing can be maintained at a constant cycle, and the interval of the transmission time can be changed as necessary.
  • construction equipment at a remote place such as a work site regularly measures and calculates the current position data and transmits the current position data and the measurement date / time data to the management server.
  • the management server when the construction machine moves, the position change can be confirmed on the map, and the movement of the construction machine can be tracked, which helps to prevent the location of the construction machine and to prevent theft.
  • Figure 2 is a block diagram showing a location tracking system of construction equipment according to the prior art.
  • the location tracking system for construction equipment includes construction equipment 40, a management server 50 for remotely managing information of construction equipment, and a tracking vehicle 60.
  • the construction equipment 40 communicates with the management server 50 or the tracking vehicle 60 through a network (mobile communication network or satellite communication network).
  • the construction equipment 40 includes a control unit 41, GPS unit 42 and the communication modem 43.
  • the GPS unit 42 receives the signals transmitted from the plurality of GPS satellites to determine the location of the construction equipment. That is, the GPS unit 42 may calculate the location information of the construction equipment 40.
  • the communication modem 43 may include a satellite communication modem for transmitting and receiving data through a satellite communication network or a mobile communication modem for transmitting and receiving data through a mobile communication network.
  • the communication modem 43 transmits and receives the location information of the construction equipment with the tracking vehicle 60 or the management server 50 at a preset transmission period.
  • the controller 41 transmits the position information of the construction equipment 40 calculated by the GPS unit 42 to the tracking vehicle 60 or the management server 50 through the communication modem 43 in a preset transmission cycle.
  • the management server 50 includes a control unit 51 and a communication unit 52.
  • the communication unit 52 transmits and receives information at a predetermined transmission period from the communication modem 43 on the construction equipment side and the communication modem 62 on the tracking vehicle side through a network.
  • the controller 51 calculates the distance between the construction equipment 40 and the tracking vehicle 60 from the position information of the construction equipment 40 and the tracking vehicle 60 provided through the communication unit 52. Subsequently, when the calculated distance value is smaller than the preset distance value, the communication modem 43 of the construction equipment side commands the position transmission cycle of the construction equipment to be shorter than the preset transmission cycle.
  • control unit 51 stores the position information of the construction equipment 40 received from the communication modem 43 on the construction equipment side and compares the current position information of the construction equipment 40 received in real time. Subsequently, when the position information of the construction equipment 40 is changed, the position information transmission cycle of the construction equipment 40 is commanded to be shorter than the preset transmission cycle. At this time, the command is transmitted to the communication modem 43 of the construction equipment 40 side through the communication unit 52.
  • the tracking vehicle 60 includes a control unit 61, a communication modem 62, a GPS unit 63, and a display unit 64.
  • the communication modem 62 may include a satellite communication modem for transmitting and receiving data through a satellite communication network or a mobile communication modem for transmitting and receiving data through a mobile communication network.
  • the communication modem 62 transmits and receives the position information of the tracking vehicle 60 with the construction device 40 and the management server 50 at a preset transmission period.
  • the GPS unit 63 receives signals transmitted from the plurality of GPS satellites to determine the position of the tracking vehicle 60. That is, the GPS unit 63 may calculate the location information of the tracking vehicle 60.
  • the display unit 64 may be formed of a liquid crystal display (LCD) or the like, and may display the location information of the construction equipment 40, or display both the location information of the construction equipment and the location information of the tracking vehicle 60. In addition, only a direction and distance may be displayed when displaying, and location information may be displayed on an electronic map.
  • LCD liquid crystal display
  • the control unit 61 calculates the distance between the tracking vehicle 60 and the construction equipment 40 from the position information received from the communication modem 43 on the construction equipment side and the position information provided by the GPS unit 63 on the tracking vehicle side. . Subsequently, when the calculated distance value is smaller than the preset distance value, the communication modem 43 of the construction equipment side commands the position transmission period of the construction equipment 40 to be shorter than the preset transmission period. At this time, the command is transmitted to the communication modem 43 of the construction equipment side through the communication modem 62.
  • control unit 61 stores the position information of the construction equipment 40 received from the communication modem 43 on the construction equipment side and compares the current position information of the construction equipment 40 received in real time. As a result of the comparison, when the position information of the construction equipment 40 is changed, the position information transmission cycle of the construction equipment 40 is commanded to be shorter than the preset transmission cycle.
  • GPS-RTK Real Time Kinematics
  • the technical problem to be solved by the present invention for solving the above problems, based on the beacon (Beacon) technology using UWB UHF tracking the position of the construction equipment in the 3D space of the construction site in the XYZ current position of the construction equipment It is to provide a construction equipment location tracking system and method using beacons and receivers, which can be used for the management of construction equipment, such as site movement.
  • beacon Beacon
  • beacon Beacon
  • GPS-RTK Real Time Kinematics
  • a construction equipment location tracking system using a beacon and a receiver a short-range wireless communication module, the first beacon installed on the first point that is a temporary point of the construction site;
  • a short range wireless communication module comprising: a second beacon installed on a second station that is spaced apart from the first beacon and is a temporary station of a construction site;
  • a server for tracking the location of the construction equipment wherein the first and second receivers are dual receivers mounted on the construction equipment, and the server is configured to receive beacon IDs and signal strengths received from the first and second receivers.
  • the first beacons and the second beacons are respectively implemented based on Bluetooth 4.0 LE (Low Energy) and have a short range wireless communication module having a communication range of 50 to 70 m.
  • the UWB (Ultra Wide Band) UHF (Ultra High Frequency) method is used. It is characterized in that the communication.
  • the construction equipment may further include a communication unit for wirelessly transmitting the beacon ID and signal strength data received from the first and second receivers to the server.
  • a short-range wireless communication module is installed on the first point that is a temporary point of construction site 1 beacon;
  • a short range wireless communication module comprising: a second beacon installed on a second station that is spaced apart from the first beacon and a temporary station of a construction site;
  • a short range wireless communication module comprising: a third beacon installed on a third station, which is a temporary station of a construction site, spaced apart from the first beacon and the second beacon;
  • a single receiver mounted on construction equipment input to a construction site and receiving beacon ID and signal strength from the first to third beacons, respectively; And the single receiver and the wireless receiver, respectively, and track the position of the construction equipment by displaying the position of the construction equipment in three-dimensional position coordinates based on the beacon ID and the signal strength respectively received by the single receiver.
  • a server determines the position of the single receiver based on the beacon ID and the signal strength respectively received by the single receiver, and according to the distance between the single receiver and the reference point of the construction equipment. Characterized in determining the three-dimensional position coordinates of the construction equipment.
  • construction equipment location tracking method using a beacon and a receiver a) UWB UHF method in the construction site where the first, second and third beacons are installed Installing a single receiver in the construction equipment; b) receiving a beacon ID and signal strength from the first, second and third beacons, respectively, installed in the construction equipment; c) calculating, by the server communicating with the single receiver wirelessly, the two-dimensional current position coordinates of the construction equipment according to the beacon ID and the signal strength received from the single receiver; d) applying, by the server, an on-site construction site numerical map; e) calculating, by the server, the z value (level) of the construction site numerical map according to the two-dimensional current position coordinates of the construction equipment; f) designating, by the server, three-dimensional position coordinates of the construction equipment using the z value on the construction site numerical map; And g) the server tracking the construction equipment position according to the three-dimensional position coordinates of
  • beacon Beacon
  • UWB UHF Ultra-WB
  • FIG. 1 is a block diagram showing the basic overall configuration of a construction machine management system to which a position display system according to the prior art is applied.
  • Figure 2 is a block diagram showing a location tracking system of construction equipment according to the prior art.
  • FIG. 3 is a view showing a construction equipment location tracking system using two beacons and a dual receiver according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view of the construction equipment location tracking system shown in FIG.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a construction equipment location tracking method using two beacons and a dual receiver according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing a construction equipment location tracking system using three beacons and a single receiver according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view of the construction equipment location tracking system shown in FIG.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a construction equipment location tracking method using three beacons and a single receiver according to an embodiment of the present invention.
  • first beacon 320 second beacon
  • server 360 construction site numerical map
  • a short range wireless communication module comprising: a first beacon installed on a first station (x1, y1, z1) that is a temporary station of a construction site;
  • a short range wireless communication module comprising: a second beacon installed on a second station (x2, y2, z2) which is spaced apart from the first beacon and is a temporary station of a construction site;
  • a first receiver mounted on construction equipment input to a construction site and receiving beacon ID and signal strength from the first and second beacons, respectively;
  • y, z to include a server for tracking the location of the construction equipment, wherein the first and second receivers are dual receivers mounted on the construction equipment;
  • the server calculates the two-dimensional current position coordinates (x, y) of the construction equipment according to the beacon ID and the signal strength received from the first and the second receiver, and then applies a construction site numerical map to Calculate the z value (level) of the construction site numerical map according to the dimension current position coordinates (x, y), and use the z value on the construction site numerical map (3, y, z) of the construction equipment. ) Is specified.
  • Construction equipment location tracking system using a beacon and receiver according to an embodiment of the present invention, the position of the construction equipment to be put into the construction site based on the beacon (beacon) technology using Ultra Wide Band (UWB) Ultra High Frequency (UHF) It is used to manage construction equipment such as current position of construction equipment and site movement by tracking the XYZ in 3D space.
  • beacon Beacon
  • UWB Ultra Wide Band
  • UHF Ultra High Frequency
  • the existing construction site is operating a temporary point (TBM-Temporary Benchmark) that knows the XY coordinates and levels, construction equipment location tracking system using a beacon and a receiver according to an embodiment of the present invention, using UWB UHF Beacons can be used to operate temporary coordinates based on temporary points, and the location of construction equipment can be easily tracked at low cost based on beacon technology using UWB UHF.
  • TBM-Temporary Benchmark a temporary point that knows the XY coordinates and levels
  • construction equipment location tracking system using a beacon and a receiver according to an embodiment of the present invention using UWB UHF Beacons can be used to operate temporary coordinates based on temporary points, and the location of construction equipment can be easily tracked at low cost based on beacon technology using UWB UHF.
  • Construction equipment location tracking system using a beacon and a receiver may be implemented using two beacons and dual receivers, or may be implemented using three beacons and a single receiver, below, Figure 3 to Referring to Figure 5, the construction equipment location tracking system 100 using the two beacons and dual receivers and a method thereof, and also, with reference to Figures 6 to 8 construction equipment location using three beacons and a single receiver Tracking system 300 and method thereof will be described in detail.
  • FIG. 3 is a view showing a construction equipment location tracking system using two beacons and a dual receiver according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a plan view of the construction equipment location tracking system shown in FIG.
  • the construction equipment location tracking system 100 using two beacons and a dual receiver according to an embodiment of the present invention, the first beacon 110, the second beacon 120, the first The receiver 130, the second receiver 140, and the server 150 are included.
  • the first beacon 110 is a short range wireless communication module, and is installed on the first points x1, y1, and z1 that are temporary points of the construction site.
  • the second beacon 120 is a short-range wireless communication module, and is spaced apart from the first beacon 110 and is installed on the second station (x2, y2, z2) that is a temporary station of the construction site.
  • the construction site is operating a temporary point (TBM-Temporary Benchmark) that knows the XY coordinates and level, using the beacons (110, 120) using UWB UHF, based on the temporary point Will operate the coordinates.
  • TBM-Temporary Benchmark that knows the XY coordinates and level, using the beacons (110, 120) using UWB UHF, based on the temporary point Will operate the coordinates.
  • the first and second beacons (110, 120) are each implemented as a Bluetooth 4.0 LE (Low Energy) based short-range wireless communication module having a communication range of 50 ⁇ 70m, UWB (Ultra Wide Band) UHF (Ultra) High Frequency) communication, but is not limited thereto.
  • Bluetooth 4.0 LE Low Energy
  • UWB Ultra Wide Band
  • UHF Ultra High Frequency
  • the first receiver 130 is mounted on the construction equipment 200 that is put into the construction site, and receives beacon ID and signal strength from the first and second beacons 110 and 120, respectively.
  • the second receiver 140 is mounted on the construction equipment 200 operated at the construction site, and is installed to be spaced apart from the first receiver 130 in a vertical direction by a predetermined distance.
  • the first and second beacons 110 and 120 are installed. Receive beacon ID and signal strength, respectively.
  • the first and second receivers 130 and 140 are dual receivers mounted on the construction equipment 200.
  • the construction equipment 200 further includes a communication unit (not shown) for wirelessly transmitting beacon ID and signal strength data received from the first and second receivers 130 and 140 to the server 150. It may include.
  • the server 150 is wirelessly connected to the first and second receivers 130 and 140, respectively, and is based on the beacon ID and the signal strength respectively received by the first and second receivers 130 and 140, respectively.
  • the server 150 calculates the two-dimensional current position coordinates (x, y) of the construction equipment 200 according to the beacon ID and the signal strength received from the first and second receivers 130 and 140.
  • the construction site numerical map 160 calculates the z value (level) of the construction site numerical map 160 according to the two-dimensional current position coordinates (x, y) of the construction equipment 200.
  • the 3D position coordinates (x, y, z) of the construction equipment 200 may be designated by using the z value on the spot numerical map 160.
  • the construction equipment location tracking system 100 using two beacons and dual receivers is two beacons (110, 120) and the first and first 2 is implemented by applying the receiver (130, 140).
  • the three-dimensional position coordinates of the construction equipment 200 is (x, y, z)
  • the three-dimensional coordinates of the first point of the construction site is given by (x1, y1, z1)
  • the second point The three-dimensional coordinate of is given by (x2, y2, z2).
  • the respective XY coordinates and levels of the first station (x1, y1, z1) where the first beacon 110 is installed and the second station (x2, y2, z2) where the second beacon 120 is installed are already referenced. It is a point known from the survey.
  • L 1 which is a distance between the first beacon 110 and the first receiver 130
  • L 1 ′ which is a distance between the first beacon 110 and the second receiver 130
  • the distances can be obtained through 110 and 120, respectively.
  • L r is a distance between the first receiver 130 and the second receiver 140, which is given as a fixed value
  • L h is a fixed value indicating the height of the first beacon 110 located at the first point
  • L p is the distance from the first receiver 130 to the reference point of the construction equipment 200 and is a fixed value.
  • L h representing the height of the first beacon 110 located at the first point may be obtained as in Equation 3 below.
  • the height z of the reference point of the construction equipment 200 can be obtained as shown in Equation 4 below.
  • d 1 represents a horizontal distance between the first beacon 110 and the construction equipment 200
  • d 2 represents a horizontal distance between the second beacon 120 and the construction equipment 200.
  • d represents the distance between a first beacon 110 and a second beacon (120).
  • d is a given value that can be obtained through calculation.
  • the horizontal distance d 1 between the first beacon 110 and the construction equipment 200 can be obtained as shown in Equation 5 below.
  • the horizontal distance d 2 between the second beacon 120 and the construction equipment 200 may be obtained by the same method as the method for obtaining d 1 .
  • ⁇ ⁇ can be obtained in the same manner as described above, using ⁇ ′ to obtain the XY coordinates of the construction equipment position, and applying the z values obtained above, the position coordinates of the construction equipment 200 (x, y, z) can be obtained.
  • the first and second beacons (110, 120) and the dual receivers (130, 140) to obtain the (x, y) coordinates of the construction equipment 200 reference point, and then, the (x, y) coordinates
  • the z value on the construction site numerical map 160 is found based on. In this way, the three-dimensional position coordinates (x, y, z) of the construction equipment 200 can be obtained by applying the (x, y) coordinates and the z value.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a construction equipment location tracking method using two beacons and a dual receiver according to an embodiment of the present invention.
  • first, first and second beacons of a UWB (Ultra Wide Band) UHF (Ultra High Frequency) method The dual receivers including the first and second receivers 130 and 140 are installed in the construction equipment 200 to be installed in the construction site where the 110 and 120 are installed (S110).
  • the first and second beacons (110, 120) are each implemented as a Bluetooth 4.0 LE (Low Energy) based short-range wireless communication module having a communication range of 50 ⁇ 70m
  • UWB (Ultra Wide Band) UHF (Ultra) High Frequency) communication is characterized in that.
  • each of the first and second receivers 130 and 140 installed in the construction equipment 200 receives beacon ID and signal strength from the first and second beacons 110 and 120, respectively (S120).
  • the construction equipment wirelessly communicates with the first and second receivers 130 and 140 according to the beacon ID and the signal strength received from the first and second receivers 130 and 140.
  • the two-dimensional current position coordinates (x, y) of 200 are calculated (S130).
  • the server 150 is applied to the construction site numerical map 160, the mechanical axis (S140).
  • the server 150 calculates the z value (level) of the construction site numerical map 160 according to the two-dimensional current position coordinates (x, y) of the construction equipment 200 (S150).
  • the server 150 designates the three-dimensional position coordinates (x, y, z) of the construction equipment 200 by using the z value on the construction site numerical map (S160).
  • the server 150 tracks the position of the construction equipment 200 according to the three-dimensional position coordinates (x, y, z) of the construction equipment 200 (S170).
  • beacon technology Beacon
  • UWB UHF UWB UHF
  • FIG. 6 is a view showing a construction equipment location tracking system using three beacons and a single receiver according to an embodiment of the present invention
  • Figure 7 is a plan view of the construction equipment location tracking system shown in FIG.
  • the construction equipment location tracking system 300 using three beacons and a single receiver includes a first beacon 310, a second beacon 320, and a third beacon.
  • the first beacon 310 is a short range wireless communication module and is installed on the first points x1, y1, and z1 which are temporary points of the construction site.
  • the second beacon 320 is a short-range wireless communication module and is installed on the second station (x2, y2, z2) which is spaced apart from the first beacon 310 and is a temporary station of the construction site.
  • the third beacon 330 is a short-range wireless communication module, spaced apart from the first beacon 310 and the second beacon 320 is installed on the third point (x3, y3, z3) that is a temporary point of the construction site.
  • the first, second and third beacons (310, 320, 330) are each implemented as a Bluetooth 4.0 LE (Low Energy) based short-range wireless communication module having a communication range of 50 ⁇ 70m, UWB (Ultra Wide) Band) UHF (Ultra High Frequency) is characterized in that the communication, but is not limited thereto.
  • UWB User Wide Wide
  • UHF Ultra High Frequency
  • the single receiver 340 is mounted on the construction equipment 200 is put into the construction site, and receives the beacon ID and signal strength from the first to third beacons (310, 320, 330), respectively.
  • the construction equipment 200 may further include a communication unit (not shown) for wirelessly transmitting the beacon ID and signal strength data received from the single receiver 340 to the server 350.
  • the server 350 is wirelessly connected to the single receiver 340, respectively, and three-dimensionally locates the construction equipment 200 based on the beacon ID and the signal strength respectively received by the single receiver 340.
  • the position coordinates (x, y, z) to track the location of the construction equipment 200.
  • the server 350 determines the positions (x ', y', z ') of the single receiver 340 based on the beacon ID and signal strength received by the single receiver 340, respectively.
  • the three-dimensional position coordinates (x, y, z) of the construction equipment 200 can be determined according to the distance between the single receiver 340 and the reference point of the construction equipment 200.
  • construction equipment location tracking system 300 using three beacons and a single receiver according to an embodiment of the present invention, three beacons (310, 320, 330) and a single The first station x1, y1, z1 installed with the first beacon 310, the second station x2, y2, z2 installed with the second beacon 320, and the third beacon 330 using the receiver 340.
  • the XY coordinates and levels of each of the third stations (x3, y3, z3) provided with) are already known through the reference survey.
  • L 1 , L 2, and L 3 are distances that can be obtained through the first to third beacons 310, 320, and 330 and the single receiver 340, respectively.
  • L r is a distance between the single receiver 340 and the reference point of the construction equipment 200, is given as a fixed value.
  • the L 1, when L 2 and L 3 is given a three-dimensional position coordinates (x ', y', z ') of the single receiver 340 may each be represented as shown in Equation 6 to 8.
  • x 2 represents the x coordinate value x2 of the second point.
  • x 3 is the x-coordinate value x3 of the third point
  • y 3 represents the y-coordinate value y3 of the third point.
  • the construction equipment location tracking system using three beacons and a single receiver based on the beacon technology using UWB UHF in the 3D space of the XYZ It can be used for the management of construction equipment such as the current position of construction equipment and site movement.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating a construction equipment location tracking method using three beacons and a single receiver according to an embodiment of the present invention.
  • the construction equipment location tracking method using three beacons and a single receiver according to an embodiment of the present invention, first, first and second and the UWB (Ultra Wide Band) UHF (Ultra High Frequency) method
  • a single receiver 340 is installed in the construction equipment 200 (S210).
  • the first, second and third beacons (310, 320, 330) are each implemented as a Bluetooth 4.0 LE (Low Energy) based short-range wireless communication module having a communication range of 50 ⁇ 70m, UWB (Ultra Wide) Band) UHF (Ultra High Frequency) is characterized in that the communication.
  • the single receiver 340 installed in the construction equipment 200 receives the beacon ID and the signal strength from the first, second and third beacons (310, 320, 330) (S220).
  • the server 350 wirelessly communicating with the single receiver 340 according to the beacon ID and the signal strength received from the single receiver 340, the two-dimensional current position coordinates (x, y) is calculated (S230).
  • the server 350 is applied to the construction site numerical map 360, the mechanical axis (S240).
  • the server 350 calculates the z value (level) of the construction site numerical map 360 according to the two-dimensional current position coordinates (x, y) of the construction equipment 200 (S250).
  • the server 350 designates the three-dimensional position coordinates (x, y, z) of the construction equipment 200 by using the z value on the construction site numerical map 360 (S260).
  • the server 350 tracks the position of the construction equipment 200 according to the three-dimensional position coordinates (x, y, z) of the construction equipment 200 (S270).
  • the server 350 is based on the beacon ID and the signal strength received by the single receiver 340, respectively (x ', y) of the position of the single receiver 340 in accordance with Equations 6 to 8 above. ', z') and then determine the three-dimensional position coordinates (x, y, z) of the construction equipment 200 according to the distance between the single receiver 340 and the reference point of the construction equipment 200. It can be determined as in Equation 9 above.
  • beacon Beacon
  • UWB UHF Universal Time Kinematics

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Abstract

UWB(Ultra Wide Band) UHF(Ultra High Frequency)를 이용한 비콘(Beacon) 기술을 기반으로 건설현장에 투입되는 건설장비의 위치를 XYZ의 3D 공간에서 추적하여 건설장비의 현재위치, 현장이동 등 건설장비의 관리에 활용할 수 있고, 또한, UWB UHF를 이용한 비콘(Beacon)을 이용함으로써 기존의 건설장비 위치 추적을 위한 GPS-RTK(Real Time Kinematics) 장치에 비해 경제적이고 보다 정확하게 건설장비의 위치를 추적할 수 있는, 비콘 및 수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템 및 그 방법이 제공된다.

Description

비콘과 수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템 및 그 방법
본 발명은 건설장비 위치 추적 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 근거리 무선통신이 가능한 비콘(Beacon) 및 수신기를 이용하여 건설현장 내의 건설장비의 위치를 3차원 위치좌표로 표시함으로써 건설현장에 투입되는 건설장비들의 위치를 추적할 수 있는, 비콘과 수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 건설현장에는 굴삭기(포크레인), 덤프트럭, 불도저, 크레인, 오거, 지게차 등의 건설장비들이 투입되어 건설공사를 수행하게 된다. 이러한 건설현장에 있어서, 건설장비의 위치를 파악하는 기술로는 RFID(Radio Frequency Identification) 기술과 USN(Ubiquitous Sensor Network) 기술이 일반적으로 이용되고 있다.
하지만, RFID 기술은 진출입로에 게이트(Gate)를 세우고, 이곳을 통과하는 건설장비만을 리더기(Reader)를 통해 인지한다. 이것은 대형 건설현장의 경우 진출입로가 많고, 게이트를 세우는 것에 대한 파손이나 이로 인한 2차사고 등이 발생할 여지가 있어 활용적인 측면에서 떨어진다.
또한, USN의 경우, 실시간 인지를 위해 지속적인 통신을 해야 하므로 배터리 소모가 발생하게 된다. 또한, 무선 환경에 따라 통신 거리가 일정하지 않으므로 다수의 특정구역에 대한 신뢰성을 확보할 수가 없다는 문제점이 있었다.
최근, 건설장비의 위치 추적을 위해서는 GPS-RTK(Real Time Kinematics)를 사용하고 있으나, 이러한 GPS-RTK 장비가 매우 고가이기 때문에 많은 비용이 소요된다.
한편, 선행기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-658817호에는 "건설기계의 위치확인방법과 위치표시시스템 및 건설기계"라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은 종래의 기술에 따른 위치표시 시스템이 적용되는 건설기계 관리시스템의 기본적인 전체 구성을 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 기술에 따른 건설기계의 관리시스템은, 제어부와 위치측정부와 제1 통신장치를 구비한 건설기계(1)와, 제2 통신장치와 기억부와 위치정보제공부를 구비한 센터서버로 이루어지는 시스템에 적용되는 건설기계의 위치확인 시스템에 있어서, 상기 건설기계(1)의 비가동시에, 기설정된 시간간격으로 정기적으로 상기 위치측정부에 의하여 현재위치를 측정하고, 또한, 상기 제어부와 상기 제1 통신장치에 의하여 현재위치 데이터, 측정일시 데이터, 및 상기 건설기계의 이동예정에 관한 데이터를 상기 센터서버에 송신한다.
또한, 상기 센터서버는, 상기 건설기계(1)로부터 정기적으로 송신되는 상기 현재위치 데이터, 상기 측정일시 데이터, 및 상기 건설기계의 이동예정에 관한 데이터를 상기 제2 통신장치로 수신하여 차례로 상기 기억부에 저장하고, 또한, 상기 위치정보 제공부에서 상기 현재위치 데이터와 상기 측정일시 데이터를 사용하여 위치확인 가능상태의 제시를 수행함과 동시에, 이동예정에 관한 상기 데이터에 의거하여 상기 건설기계의 현재위치의 변화가 정상인지 이상인지를 판정한다.
구체적으로, 상기 건설기계(1)는 GPS 장치를 탑재하며, 상기 GPS 장치는 GPS 제어기, 송수신부 및 안테나를 구비한다.
이러한 GPS 장치는, 위치측정장치로서, GPS 위성시스템 중 적어도 3개의 궤도위성(24a, 24b, 24c)으로부터 주어지는 신호를 수신하고, 그 신호를 이용하여 건설기계(1)의 현재위치를 측정한다. 이러한 현재위치의 측정은, 필요하게 되는 적절한 시간간격으로 수행된다. 이러한 GPS 장치에 의거하여 설정된 시간간격으로 측정된 건설기계(1)의 현재위치 데이터는, 제어장치에 전송되어 측정일시 데이터와 함께 제어장치에 내장된 메모리에 저장된다. 또한, 상기 제어장치는 다시 현재위치와 측정일시의 데이터를 제어장치의 데이터처리기능 ㅇ통신기능 및 통신회선을 이용하여 기지국의 센터서버에 대하여 설정된 송신타이밍으로 송신한다. 이러한 건설기계(1)의 현재위치에 관한 데이터는, 위치이동 데이터포맷이라는 형식으로 작성되어 위치이동의 데이터로서 송신된다. 또한, 송신타이밍은 일정 주기로 유지할 수도 있어, 필요에 따라 송신시기의 간격을 변화시킬 수 있다.
종래의 기술에 따른 위치표시 시스템이 적용되는 건설기계 관리시스템에 따르면, 작업현장 등의 떨어진 곳에 있는 건설기계가 정기적으로 현재위치 데이터를 측정 및 산출하여 그 현재위치 데이터와 측정일시 데이터를 관리서버에 송신하고, 관리서버에 있어서, 건설기계가 이동하는 경우에 그 위치변화를 지도상에서 확인할 수 있고, 또한, 건설기계의 이동을 추적할 수 있어 원격지에 있는 건설기계의 위치확인과 도난의 방지에 도움이 된다.
하지만, 종래의 기술에 따른 위치표시 시스템이 적용되는 건설기계 관리시스템의 경우, 전술한 바와 같이 고가의 GPS 장치를 사용해야 한다는 문제점이 있다.
한편, 다른 선행기술로서, 대한민국 공개특허번호 제2011-40345호에는 "건설장비의 위치추적 시스템 및 방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 종래의 기술에 따른 건설장비의 위치추적 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2를 참조하면, 종래의 기술에 따른 건설장비의 위치추적 시스템은, 건설장비(40), 건설장비들의 정보를 원격으로 관리하는 관리서버(50), 및 추적차량(60)을 포함한다. 이때, 상기 건설장비(40)는 네트워크(이동 통신망 또는 위성 통신망)를 통해 관리서버(50) 또는 추적차량(60)과 통신한다.
먼저, 건설장비(40)는 제어부(41), GPS부(42) 및 통신모뎀(43)을 포함한다.
GPS부(42)는 복수개의 GPS 위성으로부터 송신된 신호를 수신하여 건설장비의 위치를 결정한다. 즉, GPS부(42)를 통해 건설장비(40)의 위치정보를 산출할 수 있다.
통신모뎀(43)은 위성 통신망을 통해 데이터 송수신을 하기 위한 위성통신 모뎀 또는 이동 통신망을 통해 데이터를 송수신하기 위한 이동통신 모뎀을 포함할 수 있다. 이러한 통신모뎀(43)은 건설장비의 위치정보를 미리 설정된 전송주기로 추적차량(60) 또는 관리서버(50)와 송수신한다.
제어부(41)는 GPS부(42)에서 산출된 건설장비(40)의 위치정보를 상기 통신모뎀(43)을 통해 추적차량(60) 또는 관리서버(50)로 미리 설정된 전송주기로 전송한다.
관리서버(50)는 제어부(51) 및 통신부(52)를 포함한다.
먼저, 통신부(52)는 네트워크를 통해 건설장비 측의 통신모뎀(43) 및 추적차량 측의 통신모뎀(62)로부터 미리 설정된 전송주기로 정보를 송수신한다.
제어부(51)는 통신부(52)를 통해 제공받은 건설장비(40)와 추적차량(60)의 위치정보로부터 건설장비(40)와 추적차량(60) 사이의 거리를 연산한다. 이후, 연산된 거리 값이 미리 설정된 거리 값보다 작을 경우 건설장비 측의 통신모뎀(43)에 건설장비의 위치 전송주기를 미리 설정된 전송주기 보다 더 짧아지게 지령한다.
또한, 제어부(51)는 건설장비 측의 통신모뎀(43)로부터 전송받은 건설장비(40)의 위치정보를 저장하였다가 실시간으로 전송받은 건설장비(40)의 현재 위치정보와 비교한다. 이후, 건설장비(40)의 위치정보가 변경된 경우에 건설장비(40)의 위치정보 전송주기를 미리 설정된 전송주기보다 짧아지게 명령한다. 이때, 명령은 통신부(52)를 통해 건설장비(40) 측의 통신모뎀(43)으로 전송된다.
추적차량(60)은 제어부(61), 통신모뎀(62), GPS부(63) 및 표시부(64)를 포함한다.
통신모뎀(62)은 위성 통신망을 통해 데이터 송수신을 하기 위한 위성통신 모뎀 또는 이동 통신망을 통해 데이터를 송수신하기 위한 이동통신 모뎀을 포함할 수 있다. 이러한 통신모뎀(62)은 추적차량(60)의 위치정보를 미리 설정된 전송주기로 건설장치(40) 및 관리서버(50)와 송수신한다.
GPS부(63)는 복수개의 GPS 위성으로부터 송신된 신호를 수신하여 추적차량(60)의 위치를 결정한다. 즉, GPS부(63)를 통해 추적차량(60)의 위치정보를 산출할 수 있다.
표시부(64)는 LCD(Liquid Crystal Display) 등으로 이루어질 수 있으며, 건설장비(40)의 위치정보를 표시하거나, 건설장비의 위치정보와 추적차량(60)의 위치정보를 모두 표시할 수 있다. 또한, 표시할 시 방향 및 거리만을 표시할 수도 있고, 전자 맵(Map) 상에 위치정보를 표시할 수도 있다.
제어부(61)는 건설장비 측의 통신모뎀(43)로부터 전송받은 위치정보와 추적차량 측 GPS부(63)에서 제공받은 위치정보로부터 추적차량(60)과 건설장비(40)와의 거리를 연산한다. 이후, 연산된 거리 값이 미리 설정된 거리 값보다 작을 경우 건설장비 측의 통신모뎀(43)에 건설장비(40)의 위치 전송주기를 미리 설정된 전송주기보다 더 짧아지게 명령한다. 이때, 명령은 통신모뎀(62)을 통해 건설장비 측의 통신모뎀(43)로 전송된다.
또한, 제어부(61)는 건설장비 측의 통신모뎀(43)으로부터 전송받은 건설장비(40)의 위치정보를 저장하였다가 실시간으로 전송받은 건설장비(40)의 현재 위치정보를 비교한다. 비교 결과, 건설장비(40)의 위치정보가 변경된 경우에는 건설장비(40)의 위치정보 전송주기를 미리 설정된 전송주기보다 짧아지게 지령한다.
한편, 건설장비(40)의 도난이 발생할 경우, 위치 관련 정보만을 관리서버(50) 또는 추적차량(60)에 전송하고, 이외의 유지 및 보수 관련 정보는 줄여서 통신비를 감소시킬 수 있다.
종래의 기술에 따른 건설장비의 위치추적 시스템에 따르면, 건설장비의 위치추적 시 무조건 전송주기를 짧게 하는 기존 방식에 비해 통신비를 절감할 수 있으며, 또한, 이동중인 건설장비의 위치를 정확히 판단하여 보다 신속하고 용이하게 위치추적이 가능하게 된다.
하지만, 종래의 기술에 따른 건설장비의 위치추적 시스템의 경우, 고가의 GPS 장치를 사용해야 한다. 즉, 전술한 바와 같이, 종래의 기술에 따르면, 건설장비의 위치 추적을 위해서는 GPS-RTK(Real Time Kinematics)를 사용하고 있으나, 이러한 GPS-RTK 장비가 지나치게 고가이기 때문에 많은 예산을 필요로 하고 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, UWB UHF를 이용한 비콘(Beacon) 기술을 기반으로 건설현장에 투입되는 건설장비의 위치를 XYZ의 3D 공간에서 추적하여 건설장비의 현재위치, 현장이동 등 건설장비의 관리에 활용할 수 있는, 비콘과 수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, UWB UHF를 이용한 비콘(Beacon)을 이용함으로써 기존의 건설장비 위치 추적을 위한 GPS-RTK(Real Time Kinematics) 장치에 비해 경제적이고 보다 정확하게 건설장비의 위치를 추적할 수 있는, 비콘과 수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 비콘과 수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템은, 근거리 무선통신모듈로서, 건설현장의 임시측점인 제1 측점 상에 설치되는 제1 비콘; 근거리 무선통신모듈로서, 상기 제1 비콘과 이격되어 건설현장의 임시측점인 제2 측점 상에 설치되는 제2 비콘; 건설현장에 투입되는 건설장비에 탑재되고, 상기 제1 및 제2 비콘으로부터 비콘 ID 및 신호세기를 각각 수신하는 제1 수신기; 건설현장에서 운용되는 건설장비에 탑재되고, 상기 제1 수신기와 수직 방향으로 소정 거리 이격되어 설치되며, 상기 제1 및 제2 비콘으로부터 비콘 ID 및 신호세기를 각각 수신하는 제2 수신기; 및 상기 제1 및 제2 수신기와 각각 무선통신으로 연결되고, 상기 제1 및 제2 수신기에 의해 각각 수신된 비콘 ID 및 신호세기에 각각 근거하여 상기 건설장비의 위치를 3차원 위치좌표로 표시하여 상기 건설장비의 위치를 추적하는 서버를 포함하되, 상기 제1 및 제2 수신기는 상기 건설장비에 탑재되는 이중수신기이고, 상기 서버는 상기 제1 및 제2 수신기에서 수신된 비콘 ID 및 신호세기에 따라 상기 건설장비의 2차원 현재위치좌표를 산출한 후 건설현장 수치지도를 적용하여 상기 건설장비의 2차원 현재위치좌표에 따른 건설현장 수치지도의 z값(레벨)을 산출하고, 상기 건설현장 수치지도상의 z값을 이용하여 상기 건설장비의 3차원 위치좌표를 지정하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1 및 제2 비콘은 각각 블루투스 4.0 LE(Low Energy) 기반으로 구현되어 50~70m의 통신범위를 갖는 근거리 무선통신모듈로서, UWB(Ultra Wide Band) UHF(Ultra High Frequency) 방식으로 통신하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 건설장비는 상기 제1 및 제2 수신기에서 수신된 비콘 ID 및 신호세기 데이터를 상기 서버로 무선으로 전송하는 통신부를 추가로 포함할 수 있다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 비콘과 수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템은, 근거리 무선통신모듈로서, 건설현장의 임시측점인 제1 측점 상에 설치되는 제1 비콘; 근거리 무선통신모듈로서, 상기 제1 비콘과 이격되어 건설현장의 임시측점인 제2 측점 상에 설치되는 제2 비콘; 근거리 무선통신모듈로서, 상기 제1 비콘 및 제2 비콘과 이격되어 건설현장의 임시측점인 제3 측점 상에 설치되는 제3 비콘; 건설현장에 투입되는 건설장비에 탑재되고, 상기 제1 내지 제3 비콘으로부터 비콘 ID 및 신호세기를 각각 수신하는 단일수신기; 및 상기 단일수신기와 각각 무선통신으로 연결되고, 상기 단일수신기에 의해 각각 수신된 비콘 ID 및 신호세기에 각각 근거하여 상기 건설장비의 위치를 3차원 위치좌표로 표시하여 상기 건설장비의 위치를 추적하는 서버를 포함하되, 상기 서버는 상기 단일수신기에 의해 각각 수신된 비콘 ID 및 신호세기에 근거하여 상기 단일수신기의 위치의 위치를 결정한 후, 상기 단일수신기와 상기 건설장비의 기준점 사이의 거리에 따라 상기 건설장비의 3차원 위치좌표를 결정하는 것을 특징으로 한다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 또 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 비콘과 수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 방법은, a) UWB UHF 방식의 제1 및 제2 비콘이 설치된 건설현장에 투입되는 건설장비에 제1 및 제2 수신기로 이루어진 이중 수신기를 설치하는 단계; b) 상기 건설장비에 설치된 제1 및 제2 수신기 각각이 상기 제1 및 제2 비콘으로부터 비콘 ID 및 신호세기를 각각 수신하는 단계; c) 상기 제1 및 제2 수신기와 무선으로 통신하는 서버가 상기 제1 및 제2 수신기에서 수신된 비콘 ID 및 신호세기에 따라 상기 건설장비의 2차원 현재위치좌표를 산출하는 단계; d) 상기 서버가 기구축된 건설현장 수치지도를 적용하는 단계; e) 상기 서버가 상기 건설장비의 2차원 현재위치좌표에 따른 건설현장 수치지도의 z값(레벨)을 산출하는 단계; f) 상기 서버가 상기 건설현장 수치지도상의 z값을 이용하여 상기 건설장비의 3차원 위치좌표를 지정하는 단계; 및 g) 상기 서버가 상기 건설장비의 3차원 위치좌표에 따라 상기 건설장비의 위치를 추적하는 단계를 포함하며, 상기 제1 및 제2 수신기는 상기 건설장비에 탑재되는 이중수신기인 것을 특징으로 한다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 비콘과 수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 방법은, a) UWB UHF 방식의 제1, 제2 및 제3 비콘이 설치된 건설현장에서 건설장비에 단일수신기를 설치하는 단계; b) 상기 건설장비에 설치된 단일수신기가 상기 제1, 제2 및 제3 비콘으로부터 비콘 ID 및 신호세기를 각각 수신하는 단계; c) 상기 단일수신기와 무선으로 통신하는 서버가 상기 단일수신기에서 수신된 비콘 ID 및 신호세기에 따라 상기 건설장비의 2차원 현재위치좌표를 산출하는 단계; d) 상기 서버가 기구축된 건설현장 수치지도를 적용하는 단계; e) 상기 서버가 상기 건설장비의 2차원 현재위치좌표에 따른 건설현장 수치지도의 z값(레벨)을 산출하는 단계; f) 상기 서버가 상기 건설현장 수치지도 상의 z값을 이용하여 상기 건설장비의 3차원 위치좌표를 지정하는 단계; 및 g) 상기 서버가 상기 건설장비의 3차원 위치좌표에 따라 상기 건설장비 위치를 추적하는 단계를 포함하되, 상기 서버는 상기 단일수신기에 의해 각각 수신된 비콘 ID 및 신호세기에 근거하여 상기 단일수신기의 위치의 위치를 결정한 후, 상기 단일수신기와 상기 건설장비의 기준점 사이의 거리에 따라 상기 건설장비의 3차원 위치좌표를 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, UWB UHF를 이용한 비콘(Beacon) 기술을 기반으로 건설현장에 투입되는 건설장비의 위치를 XYZ의 3D 공간에서 추적하여 건설장비의 현재위치, 현장이동 등 건설장비의 관리에 활용할 수 있다.
본 발명에 따르면, UWB UHF를 이용한 비콘을 이용함으로써 기존의 건설장비 위치 추적을 위한 GPS-RTK(Real Time Kinematics) 장치에 비해 경제적이고 보다 정확하게 건설장비의 위치를 추적할 수 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 위치표시 시스템이 적용되는 건설기계 관리시스템의 기본적인 전체 구성을 나타내는 구성도이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 건설장비의 위치추적 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 2개의 비콘과 이중수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 건설장비 위치 추적 시스템의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 2개의 비콘과 이중수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 방법의 동작흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 3개의 비콘과 단일수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 건설장비 위치 추적 시스템의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 3개의 비콘과 단일수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 방법의 동작흐름도이다.
[ 부호의 설명 ]
100: 건설장비 위치 추적 시스템(제1 실시예)
200: 건설장비 110: 제1 비콘
120: 제2 비콘 130: 제1 수신기
140: 제2 수신기 150: 서버
160: 건설현장 수치지도
300: 건설장비 위치 추적 시스템(제2 실시예)
310: 제1 비콘 320: 제2 비콘
330: 제3 비콘 340: 단일수신기
350: 서버 360: 건설현장 수치지도
본 발명의 실시를 위한 최선의 형태는
근거리 무선통신모듈로서, 건설현장의 임시측점인 제1 측점(x1, y1, z1) 상에 설치되는 제1 비콘(Beacon); 근거리 무선통신모듈로서, 상기 제1 비콘과 이격되어 건설현장의 임시측점인 제2 측점(x2, y2, z2) 상에 설치되는 제2 비콘; 건설현장에 투입되는 건설장비에 탑재되고, 상기 제1 및 제2 비콘으로부터 비콘 ID 및 신호세기를 각각 수신하는 제1 수신기; 건설현장에서 운용되는 건설장비에 탑재되고, 상기 제1 수신기와 수직 방향으로 소정 거리 이격되어 설치되며, 상기 제1 및 제2 비콘으로부터 비콘 ID 및 신호세기를 각각 수신하는 제2 수신기; 및 상기 제1 및 제2 수신기와 각각 무선통신으로 연결되고, 상기 제1 및 제2 수신기에 의해 각각 수신된 비콘 ID 및 신호세기에 각각 근거하여 상기 건설장비의 위치를 3차원 위치좌표(x, y, z)로 표시하여 상기 건설장비의 위치를 추적하는 서버를 포함하되, 상기 제1 및 제2 수신기는 상기 건설장비에 탑재되는 이중수신기이고; 상기 서버는 상기 제1 및 제2 수신기에서 수신된 비콘 ID 및 신호세기에 따라 상기 건설장비의 2차원 현재위치좌표(x, y)를 산출한 후 건설현장 수치지도를 적용하여 상기 건설장비의 2차원 현재위치좌표(x, y)에 따른 건설현장 수치지도의 z값(레벨)을 산출하고, 상기 건설현장 수치지도상의 z값을 이용하여 상기 건설장비의 3차원 위치좌표(x, y, z)를 지정하도록 하여 이루어지게 된다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 비콘과 수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템은, UWB(Ultra Wide Band) UHF(Ultra High Frequency)를 이용한 비콘(beacon) 기술을 기반으로 건설현장에 투입되는 건설장비의 위치를 XYZ의 3D 공간에서 추적함으로써 건설장비의 현재위치, 현장이동 등 건설장비의 관리에 활용하기 위한 것이다.
이때, 기존 건설현장에는 XY 좌표와 레벨을 알고 있는 임시측점(TBM-Temporary Benchmark)을 운영하고 있는 바, 본 발명의 실시예에 따른 비콘과 수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템은, UWB UHF를 이용한 비콘을 사용하여 임시측점을 기준으로 임시좌표를 운영할 수 있고, UWB UHF를 이용한 비콘(Beacon) 기술을 기반으로 적은 비용으로 건설장비의 위치를 간편하게 추적할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 비콘과 수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템은, 2개의 비콘과 이중수신기를 이용하여 구현되거나 또는 3개의 비콘과 단일수신기를 이용하여 구현될 수 있는데, 이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 2개의 비콘과 이중수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템(100) 및 그 방법을 설명하고, 또한, 도 6 내지 도 8을 참조하여 3개의 비콘과 단일수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템(300) 및 그 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.
[2개의 비콘과 이중수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템]
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 2개의 비콘과 이중수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 건설장비 위치 추적 시스템의 평면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 2개의 비콘과 이중수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템(100)은, 제1 비콘(110), 제2 비콘(120), 제1 수신기(130), 제2 수신기(140) 및 서버(150)를 포함한다.
제1 비콘(110)은 근거리 무선통신모듈로서, 건설현장의 임시측점인 제1 측점(x1, y1, z1) 상에 설치된다.
제2 비콘(120)은 근거리 무선통신모듈로서, 상기 제1 비콘(110)과 이격되어 건설현장의 임시측점인 제2 측점(x2, y2, z2) 상에 설치된다. 이때, 전술한 바와 같이, 건설현장에는 XY 좌표와 레벨을 알고 있는 임시측점(TBM-Temporary Benchmark)을 운영하고 있는 바, UWB UHF를 이용한 비콘(110, 120)을 사용하여 임시측점을 기준으로 임시좌표를 운영하게 된다. 여기서, 상기 제1 및 제2 비콘(110, 120)은 각각 블루투스 4.0 LE(Low Energy) 기반으로 구현되어 50~70m의 통신범위를 갖는 근거리 무선통신모듈로서, UWB(Ultra Wide Band) UHF(Ultra High Frequency) 방식으로 통신할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
제1 수신기(130)는 건설현장에 투입되는 건설장비(200)에 탑재되고, 상기 제1 및 제2 비콘(110, 120)으로부터 비콘 ID 및 신호세기를 각각 수신한다.
제2 수신기(140)는 건설현장에서 운용되는 건설장비(200)에 탑재되고, 상기 제1 수신기(130)와 수직 방향으로 소정 거리 이격되어 설치되며, 상기 제1 및 제2 비콘(110, 120)으로부터 비콘 ID 및 신호세기를 각각 수신한다. 이때, 상기 제1 및 제2 수신기(130, 140)는 상기 건설장비(200)에 탑재되는 이중수신기이다. 여기서, 상기 건설장비(200)는 상기 제1 및 제2 수신기(130, 140)에서 수신된 비콘 ID 및 신호세기 데이터를 상기 서버(150)로 무선으로 전송하는 통신부(도시되지 않음)를 추가로 포함할 수 있다.
서버(150)는 상기 제1 및 제2 수신기(130, 140)와 각각 무선통신으로 연결되고, 상기 제1 및 제2 수신기(130, 140)에 의해 각각 수신된 비콘 ID 및 신호세기에 각각 근거하여 상기 건설장비(200)의 위치를 3차원 위치좌표(x, y, z)로 표시하여 상기 건설장비(200)의 위치를 추적한다. 구체적으로, 상기 서버(150)는 상기 제1 및 제2 수신기(130, 140)에서 수신된 비콘 ID 및 신호세기에 따라 상기 건설장비(200)의 2차원 현재위치좌표(x, y)를 산출한 후 건설현장 수치지도(160)를 적용하여 상기 건설장비(200)의 2차원 현재위치좌표(x, y)에 따른 건설현장 수치지도(160)의 z값(레벨)을 산출하고, 상기 건설현장 수치지도(160) 상의 z값을 이용하여 상기 건설장비(200)의 3차원 위치좌표(x, y, z)를 지정할 수 있다.
구체적으로, 도 3 및 도 4를 다시 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 2개의 비콘과 이중수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템(100)은 2개의 비콘(110, 120)과 제1 및 제2 수신기(130, 140)를 적용하여 구현된다.
예를 들면, 건설장비(200)의 3차원 위치좌표를 (x, y, z)라 하면, 건설현장의 제1 측점의 3차원 좌표는 (x1, y1, z1)로 주어지고, 제2 측점의 3차원 좌표는 (x2, y2, z2)로 주어진다. 이때, 상기 제1 비콘(110)이 설치된 제1 측점(x1, y1, z1)과 제2 비콘(120)이 설치된 제2 측점(x2, y2, z2)의 각각의 XY 좌표와 레벨은 이미 기준 측량을 통하여 알고 있는 측점이다.
여기서, 제1 비콘(110)과 제1 수신기(130) 사이의 거리인 L 1과 상기 제1 비콘(110)과 제2 수신기(130) 사이의 거리인 L 1´는 제1 및 제2 비콘(110, 120)을 통하여 각각 구할 수 있는 거리이다.
또한, L r은 제1 수신기(130)와 제2 수신기(140) 사이의 거리로서, 고정값으로 주어지며, L h는 제1 측점에 위치한 제1 비콘(110)의 높이를 나타내는 고정값이고, L p는 제1 수신기(130)부터 건설장비(200)의 기준점까지의 거리이며 고정값이다.
따라서 상기 L 1, L 1´ 및 L r이 주어줬을 때, θ 2는 다음의 수학식 1과 같이 구할 수 있다.
Figure PCTKR2017000714-appb-M000001
다음으로, 상기 θ 2가 주었을 때, θ는 다음의 수학식 2와 같이 구할 수 있다.
Figure PCTKR2017000714-appb-M000002
다음으로, 상기 θ가 주어지면, 제1 측점에 위치한 제1 비콘(110)의 높이를 나타내는 L h는 다음의 수학식 3과 같이 구할 수 있다.
Figure PCTKR2017000714-appb-M000003
이에 따라, 상기 건설장비(200)의 기준점의 높이(z)는 다음의 수학식 4와 같이 구할 수 있다.
Figure PCTKR2017000714-appb-M000004
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, d 1은 제1 비콘(110)과 건설장비(200)까지의 수평거리를 나타내고, d 2는 제2 비콘(120)과 건설장비(200)까지의 수평거리를 나타내며, d는 제1 비콘(110)과 제2 비콘(120) 사이의 거리를 나타낸다. 이때, 상기 제1 측점과 제2 측점의 좌표위치를 이미 알고 있으므로, 상기 d는 계산을 통하여 구할 수 있는 주어진 값이다.
여기서, 상기 제1 비콘(110)과 건설장비(200)까지의 수평거리 d 1은 다음의 수학식 5와 같이 구할 수 있다.
Figure PCTKR2017000714-appb-M000005
또한, 상기 제2 비콘(120)과 건설장비(200)까지의 수평거리 d 2는 상기 d 1을 구한 방법과 동일한 방법으로 구할 수 있다.
다음으로, 상기와 같은 방법으로 θ´를 구할 수 있으며, θ´를 이용하여 건설장비 위치의 XY 좌표를 구하고, 상기에서 구한 z값을 적용하여 건설장비(200)의 위치좌표(x, y, z)를 구할 수 있다.
다시 말하면, 제1 및 제2 비콘(110, 120)과 이중수신기(130, 140)를 이용하여 건설장비(200) 기준점의 (x, y) 좌표를 구하고, 이후, 상기 (x, y) 좌표를 기준으로 건설현장 수치지도(160) 상의 z값을 찾는다. 이와 같이, (x, y) 좌표와 z값을 적용하여 건설장비(200)의 3차원 위치좌표(x, y, z)를 구할 수 있다.
[2개의 비콘과 이중수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 방법]
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 2개의 비콘과 이중수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 방법의 동작흐름도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 2개의 비콘과 이중수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 방법은, 먼저, UWB(Ultra Wide Band) UHF(Ultra High Frequency) 방식의 제1 및 제2 비콘(110, 120)이 설치된 건설현장에 투입되는 건설장비(200)에 제1 및 제2 수신기(130, 140)로 이루어진 이중 수신기를 설치한다(S110). 이때, 상기 제1 및 제2 비콘(110, 120)은 각각 블루투스 4.0 LE(Low Energy) 기반으로 구현되어 50~70m의 통신범위를 갖는 근거리 무선통신모듈로서, UWB(Ultra Wide Band) UHF(Ultra High Frequency) 방식으로 통신하는 것을 특징으로 한다.
다음으로, 상기 건설장비(200)에 설치된 제1 및 제2 수신기(130, 140) 각각이 상기 제1 및 제2 비콘(110, 120)으로부터 비콘 ID 및 신호세기를 각각 수신한다(S120).
다음으로, 상기 제1 및 제2 수신기(130, 140)와 무선으로 통신하는 서버(150)가 상기 제1 및 제2 수신기(130, 140)에서 수신된 비콘 ID 및 신호세기에 따라 상기 건설장비(200)의 2차원 현재위치좌표(x, y)를 산출한다(S130).
다음으로, 상기 서버(150)가 기구축된 건설현장 수치지도(160)를 적용한다(S140).
다음으로, 상기 서버(150)가 상기 건설장비(200)의 2차원 현재위치좌표(x, y)에 따른 건설현장 수치지도(160)의 z값(레벨)을 산출한다(S150).
다음으로, 상기 서버(150)가 상기 건설현장 수치지도상의 z값을 이용하여 상기 건설장비(200)의 3차원 위치좌표(x, y, z)를 지정한다(S160).
다음으로, 상기 서버(150)가 상기 건설장비(200)의 3차원 위치좌표(x, y, z)에 따라 상기 건설장비(200)의 위치를 추적한다(S170).
본 발명의 실시예에 따른 2개의 비콘과 이중수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템 및 그 방법에 따르면, UWB UHF를 이용한 비콘(Beacon) 기술을 기반으로 건설현장에 투입되는 건설장비의 위치를 XYZ의 3D 공간에서 추적하여 건설장비의 현재위치, 현장이동 등 건설장비의 관리에 활용할 수 있다.
[3개의 비콘과 단일수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템]
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 3개의 비콘과 단일수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템을 나타내는 도면이고, 도 7은 도 6에 도시된 건설장비 위치 추적 시스템의 평면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3개의 비콘과 단일수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템(300)은, 제1 비콘(310), 제2 비콘(320), 제3 비콘(330), 단일수신기(340) 및 서버(350)를 포함한다.
제1 비콘(310)은 근거리 무선통신모듈로서, 건설현장의 임시측점인 제1 측점(x1, y1, z1) 상에 설치된다.
제2 비콘(320)은 근거리 무선통신모듈로서, 상기 제1 비콘(310)과 이격되어 건설현장의 임시측점인 제2 측점(x2, y2, z2) 상에 설치된다.
제3 비콘(330)은 근거리 무선통신모듈로서, 상기 제1 비콘(310) 및 제2 비콘(320)과 이격되어 건설현장의 임시측점인 제3 측점(x3, y3, z3) 상에 설치된다. 여기서, 상기 제1, 제2 및 제3 비콘(310, 320, 330)은 각각 블루투스 4.0 LE(Low Energy) 기반으로 구현되어 50~70m의 통신범위를 갖는 근거리 무선통신모듈로서, UWB(Ultra Wide Band) UHF(Ultra High Frequency) 방식으로 통신하는 것을 특징으로 하지만, 이에 국한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시예에 따라, 3개의 비콘(310, 320, 330)을 사용하는 것으로 설명하였지만, 3개 이상의 비콘을 사용함으로써 건설장비의 3차원 위치좌표를 보다 정확하게 결정할 수도 있다.
단일수신기(340)는 건설현장에 투입되는 건설장비(200)에 탑재되고, 상기 제1 내지 제3 비콘(310, 320, 330)으로부터 비콘 ID 및 신호세기를 각각 수신한다. 또한, 상기 건설장비(200)는 상기 단일수신기(340)에서 수신된 비콘 ID 및 신호세기 데이터를 상기 서버(350)로 무선으로 전송하는 통신부(도시되지 않음)를 추가로 포함할 수도 있다.
서버(350)는 상기 단일수신기(340)와 각각 무선통신으로 연결되고, 상기 단일수신기(340)에 의해 각각 수신된 비콘 ID 및 신호세기에 각각 근거하여 상기 건설장비(200)의 위치를 3차원 위치좌표(x, y, z)로 표시하여 상기 건설장비(200)의 위치를 추적한다. 구체적으로, 상기 서버(350)는 상기 단일수신기(340)에 의해 각각 수신된 비콘 ID 및 신호세기에 근거하여 상기 단일수신기(340)의 위치(x', y', z')의 위치를 결정한 후, 상기 단일수신기(340)와 상기 건설장비(200)의 기준점 사이의 거리에 따라 상기 건설장비(200)의 3차원 위치좌표(x, y, z)를 결정할 수 있다.
구체적으로, 도 6 및 도 7을 다시 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3개의 비콘과 단일수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템(300)은, 3개의 비콘(310, 320, 330)과 단일수신기(340)를 사용하며, 제1 비콘(310)이 설치된 제1 측점x1, y1, z1), 제2 비콘(320)이 설치된 제2 측점(x2, y2, z2) 및 제3 비콘(330)이 설치된 제3 측점(x3, y3, z3) 각각의 XY 좌표와 레벨은 기준 측량을 통하여 이미 알고 있는 점이다.
여기서, 도 6에 도시된 바와 같이, L 1, L 2 및 L 3는 각각 제1 내지 제3 비콘(310, 320, 330) 및 단일수신기(340)를 통하여 구할 수 있는 거리이다. 또한, L r은 상기 단일수신기(340)와 상기 건설장비(200)의 기준점 사이의 거리로서, 고정값으로 주어진다.
따라서 상기 L 1, L 2 및 L 3가 주어졌을 때 상기 단일수신기(340)의 3차원 위치좌표(x', y', z')를 각각 다음의 수학식 6 내지 8과 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2017000714-appb-M000006
여기서, x 2는 제2 측점의 x좌표값(x2)을 나타낸다.
Figure PCTKR2017000714-appb-M000007
여기서, x 3는 제3 측점의 x좌표값(x3)이며, y 3은 제3 측점의 y좌표값(y3)을 나타낸다.
Figure PCTKR2017000714-appb-M000008
전술한 바와 같이, 상기 단일수신기(340)의 위치좌표 (x', y', z')가 구해지면, 상기 건설장비(200)의 3차원 위치좌표 (x, y, z)는 각각 x = x´, y = y´, z = z´ - L r이 되고, 다음의 수학식 9와 같이 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2017000714-appb-M000009
본 발명의 실시예에 따른 3개의 비콘과 단일수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템에 따르면, UWB UHF를 이용한 비콘(Beacon) 기술을 기반으로 건설현장에 투입되는 건설장비의 위치를 XYZ의 3D 공간에서 추적하여 건설장비의 현재위치, 현장이동 등 건설장비의 관리에 활용할 수 있다.
[3개의 비콘과 단일수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 방법]
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 3개의 비콘과 단일수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 방법의 동작흐름도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3개의 비콘과 단일수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 방법은, 먼저, UWB(Ultra Wide Band) UHF(Ultra High Frequency) 방식의 제1, 제2 및 제3 비콘(310, 320, 330)이 설치된 건설현장에서 건설장비(200)에 단일수신기(340)를 설치한다(S210). 이때, 상기 제1, 제2 및 제3 비콘(310, 320, 330)은 각각 블루투스 4.0 LE(Low Energy) 기반으로 구현되어 50~70m의 통신범위를 갖는 근거리 무선통신모듈로서, UWB(Ultra Wide Band) UHF(Ultra High Frequency) 방식으로 통신하는 것을 특징으로 한다.
다음으로, 상기 건설장비(200)에 설치된 단일수신기(340)가 상기 제1, 제2 및 제3 비콘(310, 320, 330)으로부터 비콘 ID 및 신호세기를 각각 수신한다(S220).
다음으로, 상기 단일수신기(340)와 무선으로 통신하는 서버(350)가 상기 단일수신기(340)에서 수신된 비콘 ID 및 신호세기에 따라 상기 건설장비(200)의 2차원 현재위치좌표(x, y)를 산출한다(S230).
다음으로, 상기 서버(350)가 기구축된 건설현장 수치지도(360)를 적용한다(S240).
다음으로, 상기 서버(350)가 상기 건설장비(200)의 2차원 현재위치좌표 (x, y)에 따른 건설현장 수치지도(360)의 z값(레벨)을 산출한다(S250).
다음으로, 상기 서버(350)가 상기 건설현장 수치지도(360)상의 z값을 이용하여 상기 건설장비(200)의 3차원 위치좌표(x, y, z)를 지정한다(S260).
다음으로, 상기 서버(350)가 상기 건설장비(200)의 3차원 위치좌표(x, y, z)에 따라 상기 건설장비(200) 위치를 추적한다(S270).
다시 말하면, 상기 서버(350)는 상기 단일수신기(340)에 의해 각각 수신된 비콘 ID 및 신호세기에 근거하여 전술한 수학식 6 내지 8에 따라 상기 단일수신기(340)의 위치(x', y', z')의 위치를 결정한 후, 상기 단일수신기(340)와 상기 건설장비(200)의 기준점 사이의 거리에 따라 상기 건설장비(200)의 3차원 위치좌표(x, y, z)를 전술한 수학식 9와 같이 결정할 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, UWB UHF를 이용한 비콘(Beacon) 기술을 기반으로 건설현장에 투입되는 건설장비의 위치를 XYZ의 3D 공간에서 추적하여 건설장비의 현재위치, 현장이동 등 건설장비의 관리에 활용할 수 있고, 또한, UWB UHF를 이용한 비콘(Beacon)을 이용함으로써 기존의 건설장비 위치 추적을 위한 GPS-RTK(Real Time Kinematics) 장치에 비해 경제적이고 보다 정확하게 건설장비의 위치를 추적할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 근거리 무선통신모듈로서, 건설현장의 임시측점인 제1 측점(x1, y1, z1) 상에 설치되는 제1 비콘(Beacon: 110);
    근거리 무선통신모듈로서, 상기 제1 비콘(110)과 이격되어 건설현장의 임시측점인 제2 측점(x2, y2, z2) 상에 설치되는 제2 비콘(120);
    건설현장에 투입되는 건설장비(200)에 탑재되고, 상기 제1 및 제2 비콘(110, 120)으로부터 비콘 ID 및 신호세기를 각각 수신하는 제1 수신기(130);
    건설현장에서 운용되는 건설장비(200)에 탑재되고, 상기 제1 수신기(130)와 수직 방향으로 소정 거리 이격되어 설치되며, 상기 제1 및 제2 비콘(110, 120)으로부터 비콘 ID 및 신호세기를 각각 수신하는 제2 수신기(140); 및
    상기 제1 및 제2 수신기(130, 140)와 각각 무선통신으로 연결되고, 상기 제1 및 제2 수신기(130, 140)에 의해 각각 수신된 비콘 ID 및 신호세기에 각각 근거하여 상기 건설장비(200)의 위치를 3차원 위치좌표(x, y, z)로 표시하여 상기 건설장비(200)의 위치를 추적하는 서버(150)를 포함하되,
    상기 제1 및 제2 수신기(130, 140)는 상기 건설장비(200)에 탑재되는 이중수신기이고; 상기 서버(150)는 상기 제1 및 제2 수신기(130, 140)에서 수신된 비콘 ID 및 신호세기에 따라 상기 건설장비(200)의 2차원 현재위치좌표(x, y)를 산출한 후 건설현장 수치지도(160)를 적용하여 상기 건설장비(200)의 2차원 현재위치좌표(x, y)에 따른 건설현장 수치지도(160)의 z값(레벨)을 산출하고, 상기 건설현장 수치지도상의 z값을 이용하여 상기 건설장비(200)의 3차원 위치좌표(x, y, z)를 지정하는 것을 특징으로 하는 2개의 비콘 및 이중수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 비콘(110, 120)은 각각 블루투스 4.0 LE(Low Energy) 기반으로 구현되어 50~70m의 통신범위를 갖는 근거리 무선통신모듈로서, UWB(Ultra Wide Band) UHF(Ultra High Frequency) 방식으로 통신하는 것을 특징으로 하는 2개의 비콘 및 이중수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 건설장비(200)는 상기 제1 및 제2 수신기(130, 140)에서 수신된 비콘 ID 및 신호세기 데이터를 상기 서버(150)로 무선으로 전송하는 통신부를 추가로 포함하는 2개의 비콘 및 이중수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템.
  4. 근거리 무선통신모듈로서, 건설현장의 임시측점인 제1 측점(x1, y1, z1) 상에 설치되는 제1 비콘(Beacon: 310);
    근거리 무선통신모듈로서, 상기 제1 비콘(310)과 이격되어 건설현장의 임시측점인 제2 측점(x2, y2, z2) 상에 설치되는 제2 비콘(320);
    근거리 무선통신모듈로서, 상기 제1 비콘(310) 및 제2 비콘(320)과 이격되어 건설현장의 임시측점인 제3 측점(x3, y3, z3) 상에 설치되는 제3 비콘(330);
    건설현장에 투입되는 건설장비(200)에 탑재되고, 상기 제1 내지 제3 비콘(310, 320, 330)으로부터 비콘 ID 및 신호세기를 각각 수신하는 단일수신기(340); 및
    상기 단일수신기(340)와 각각 무선통신으로 연결되고, 상기 단일수신기(340)에 의해 각각 수신된 비콘 ID 및 신호세기에 각각 근거하여 상기 건설장비(200)의 위치를 3차원 위치좌표(x, y, z)로 표시하여 상기 건설장비(200)의 위치를 추적하는 서버(350)를 포함하되, 상기 서버(350)는 상기 단일수신기(340)에 의해 각각 수신된 비콘 ID 및 신호세기에 근거하여 상기 단일수신기(340)의 위치(x', y', z')의 위치를 결정한 후, 상기 단일수신기(340)와 상기 건설장비(200)의 기준점 사이의 거리에 따라 상기 건설장비(200)의 3차원 위치좌표(x, y, z)를 결정하는 것을 특징으로 하는 3개의 비콘 및 단일수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 비콘(310, 320, 330)은 각각 블루투스 4.0 LE(Low Energy) 기반으로 구현되어 50~70m의 통신범위를 갖는 근거리 무선통신모듈로서, UWB(Ultra Wide Band) UHF(Ultra High Frequency) 방식으로 통신하는 것을 특징으로 하는 3개의 비콘 및 단일수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 건설장비(200)는 상기 단일수신기(340)에서 수신된 비콘 ID 및 신호세기 데이터를 상기 서버(350)로 무선으로 전송하는 통신부를 추가로 포함하는 3개의 비콘 및 단일수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 시스템.
  7. a) UWB(Ultra Wide Band) UHF(Ultra High Frequency) 방식의 제1 및 제2 비콘(110, 120)이 설치된 건설현장에 투입되는 건설장비(200)에 제1 및 제2 수신기(130, 140)로 이루어진 이중 수신기를 설치하는 단계;
    b) 상기 건설장비(200)에 설치된 제1 및 제2 수신기(130, 140) 각각이 상기 제1 및 제2 비콘(110, 120)으로부터 비콘 ID 및 신호세기를 각각 수신하는 단계;
    c) 상기 제1 및 제2 수신기(130, 140)와 무선으로 통신하는 서버(150)가 상기 제1 및 제2 수신기(130, 140)에서 수신된 비콘 ID 및 신호세기에 따라 상기 건설장비(200)의 2차원 현재위치좌표(x, y)를 산출하는 단계;
    d) 상기 서버(150)가 기구축된 건설현장 수치지도(160)를 적용하는 단계;
    e) 상기 서버(150)가 상기 건설장비(200)의 2차원 현재위치좌표(x, y)에 따른 건설현장 수치지도(160)의 z값(레벨)을 산출하는 단계;
    f) 상기 서버(150)가 상기 건설현장 수치지도상의 z값을 이용하여 상기 건설장비(200)의 3차원 위치좌표(x, y, z)를 지정하는 단계; 및
    g) 상기 서버(150)가 상기 건설장비(200)의 3차원 위치좌표(x, y, z)에 따라 상기 건설장비(200)의 위치를 추적하는 단계를 포함하되,상기 제1 및 제2 수신기(130, 140)는 상기 건설장비(200)에 탑재되는 이중수신기인 것을 특징으로 하는 2개의 비콘 및 이중수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 a) 단계의 제1 및 제2 비콘(110, 120)은 각각 블루투스 4.0 LE(Low Energy) 기반으로 구현되어 50~70m의 통신범위를 갖는 근거리 무선통신모듈로서, UWB(Ultra Wide Band) UHF(Ultra High Frequency) 방식으로 통신하는 것을 특징으로 하는 2개의 비콘 및 이중수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 방법.
  9. a) UWB(Ultra Wide Band) UHF(Ultra High Frequency) 방식의 제1, 제2 및 제3 비콘(310, 320, 330)이 설치된 건설현장에서 건설장비(200)에 단일수신기(340)를 설치하는 단계;
    b) 상기 건설장비(200)에 설치된 단일수신기(340)가 상기 제1, 제2 및 제3 비콘(310, 320, 330)으로부터 비콘 ID 및 신호세기를 각각 수신하는 단계;
    c) 상기 단일수신기(340)와 무선으로 통신하는 서버(350)가 상기 단일수신기(340)에서 수신된 비콘 ID 및 신호세기에 따라 상기 건설장비(200)의 2차원 현재위치좌표(x, y)를 산출하는 단계;
    d) 상기 서버(350)가 기구축된 건설현장 수치지도(360)를 적용하는 단계;
    e) 상기 서버(350)가 상기 건설장비(200)의 2차원 현재위치좌표 (x, y)에 따른 건설현장 수치지도(360)의 z값(레벨)을 산출하는 단계;
    f) 상기 서버(350)가 상기 건설현장 수치지도(360)상의 z값을 이용하여 상기 건설장비(200)의 3차원 위치좌표(x, y, z)를 지정하는 단계; 및
    g) 상기 서버(350)가 상기 건설장비(200)의 3차원 위치좌표(x, y, z)에 따라 상기 건설장비(200) 위치를 추적하는 단계를 포함하는 3개의 비콘 및 단일수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 a) 단계의 제1, 제2 및 제3 비콘(310, 320, 330)은 각각 블루투스 4.0 LE(Low Energy) 기반으로 구현되어 50~70m의 통신범위를 갖는 근거리 무선통신모듈로서, UWB(Ultra Wide Band) UHF(Ultra High Frequency) 방식으로 통신하는 것을 특징으로 하는 3개의 비콘 및 단일수신기를 이용한 건설장비 위치 추적 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3095288A1 (fr) * 2019-04-17 2020-10-23 Ier Dispositif de suivi d’un objet, véhicule et procédé associés
CN114189932A (zh) * 2021-11-15 2022-03-15 国能大渡河猴子岩发电有限公司 无gps信号施工实时监控管理系统
EP4244102A1 (en) * 2020-11-10 2023-09-20 Meta System S.p.A. Online monitoring system for motor vehicles

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101996017B1 (ko) 2017-10-27 2019-07-03 진성규 송출 세기의 주기적 변경을 이용한 비콘 기반 IoT 안전관리 시스템
KR102009898B1 (ko) 2018-11-07 2019-08-12 진성규 비콘 기반의 산업 현장 안전 관리 시스템
KR102519875B1 (ko) 2020-12-14 2023-04-11 소프트온넷(주) 산업 현장의 충돌 경보 시스템
KR20230103002A (ko) 2021-12-30 2023-07-07 소프트온넷(주) 산업 현장의 안전 관리 시스템
KR102794644B1 (ko) * 2022-06-21 2025-04-15 주식회사 에스비시스템즈 위치 측위 방법 및 장치
KR20250087008A (ko) 2023-12-07 2025-06-16 에이치에스소프트 주식회사 인공지능을 기반으로 하는 작업자의 넘어짐 감지방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110004494A (ko) * 2009-07-08 2011-01-14 한국기계연구원 물품의 측위 장치 및 측위 방법
KR20110020674A (ko) * 2009-08-24 2011-03-03 삼성중공업 주식회사 탐촉자 및 그것을 구비한 3차원 측정장치
KR20110059209A (ko) * 2009-11-27 2011-06-02 주식회사 맵퍼스 3차원 지도 생성 시스템 및 방법
KR20150092855A (ko) * 2014-02-06 2015-08-17 에스케이플래닛 주식회사 비컨 장치를 이용한 타겟 서비스 제공 시스템 및 그 시스템에서의 타겟 서비스 제공을 위한 장치와 방법, 이를 위한 프로그램을 기록한 기록 매체
KR20150139714A (ko) * 2014-06-03 2015-12-14 에스케이플래닛 주식회사 근거리 무선 데이터 통신을 이용한 위치 기반 서비스 장치, 방법 및 시스템

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4901027B2 (ja) 2001-07-12 2012-03-21 日立建機株式会社 建設機械の位置確認方法および位置表示システム並びに建設機械
US7561048B2 (en) 2005-12-15 2009-07-14 Invisitrack, Inc. Methods and system for reduced attenuation in tracking objects using RF technology
US7511662B2 (en) 2006-04-28 2009-03-31 Loctronix Corporation System and method for positioning in configured environments
KR101663314B1 (ko) 2009-10-14 2016-10-06 두산인프라코어 주식회사 건설장비의 위치추적 시스템 및 방법
KR20110123317A (ko) 2010-05-07 2011-11-15 주식회사 비엔지컨설턴트 마이크로웨이브와 알에프아이디를 이용한 건설현장 장비 위치추적 시스템
KR101385093B1 (ko) 2013-01-29 2014-04-14 한국건설기술연구원 건설현장 작업자의 mems ins 기반 3d위치 결정 시스템 및 3d위치 결정 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110004494A (ko) * 2009-07-08 2011-01-14 한국기계연구원 물품의 측위 장치 및 측위 방법
KR20110020674A (ko) * 2009-08-24 2011-03-03 삼성중공업 주식회사 탐촉자 및 그것을 구비한 3차원 측정장치
KR20110059209A (ko) * 2009-11-27 2011-06-02 주식회사 맵퍼스 3차원 지도 생성 시스템 및 방법
KR20150092855A (ko) * 2014-02-06 2015-08-17 에스케이플래닛 주식회사 비컨 장치를 이용한 타겟 서비스 제공 시스템 및 그 시스템에서의 타겟 서비스 제공을 위한 장치와 방법, 이를 위한 프로그램을 기록한 기록 매체
KR20150139714A (ko) * 2014-06-03 2015-12-14 에스케이플래닛 주식회사 근거리 무선 데이터 통신을 이용한 위치 기반 서비스 장치, 방법 및 시스템

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3095288A1 (fr) * 2019-04-17 2020-10-23 Ier Dispositif de suivi d’un objet, véhicule et procédé associés
EP4244102A1 (en) * 2020-11-10 2023-09-20 Meta System S.p.A. Online monitoring system for motor vehicles
CN114189932A (zh) * 2021-11-15 2022-03-15 国能大渡河猴子岩发电有限公司 无gps信号施工实时监控管理系统
CN114189932B (zh) * 2021-11-15 2024-01-16 国能大渡河猴子岩发电有限公司 无gps信号施工实时监控管理系统

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