WO2019198909A1 - 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터 - Google Patents

골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터 Download PDF

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WO2019198909A1
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golf putter
distance
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김훈민
김정음
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김훈민
김정음
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    • A63B71/0622—Visual, audio or audio-visual systems for entertaining, instructing or motivating the user

Definitions

  • the existing golf range finder is used while worn on the user's waist and wrist, and the laser measure uses the distance and inclination information by directly aiming the flag of the green, but when analyzing the drawn surface in detail Was not.
  • the existing golf range finder is used while being worn on the user's waist and wrist, it is difficult to set the point whether the current position is a golf ball or a golfer, and the distance based on the preset DB data, not the actual putting moment in the field. Since the calculation is performed without considering the change of inclination which may be an important factor in golf, there is a problem that the accuracy is lowered.
  • L point
  • elevation ( height: h)
  • the golf putter is formed in the same vertical upright structure as the golf ball, and the ball point is repeatedly measured to the hole cup twice or more times.
  • the purpose is to provide a golf course green location-based smart golf putter that can provide information from the location to the hole.
  • the golf putter body 100 which consists of a head, a shaft and a grip to protect and support each device from external pressure
  • the GPS receiver 200 for golf putter Located on top of the grip of the golf putter body, the GPS receiver 200 for golf putter receiving the current position using information transmitted from three or more satellites,
  • the mini-touch input screen unit 400 to display the image as it is on the screen, and to input the green speed, wind strength,
  • a wireless communication module 600 for receiving a golf course map map data from a Bluetooth technology and a golf management server capable of receiving information wirelessly at a short distance and transmitting the data to a smart controller.
  • wireless communication module Located on one side of wireless communication module, connected to GPS receiver for golf putter, LiDAR (Light Detection and Ranging) unit, mini touch input screen unit, camera unit, wireless communication module, speaker unit, rechargeable battery unit, While controlling the operation, set the location point of the object to be measured on the mini touch input screen while zooming in and out according to the input value touched by the user, and then the location information received from the GPS receiver and the measurement information from the LiDAR unit. And a smart control unit 700 that calculates (distance, elevation, inclination), and transmits the calculated information data to the mini-touch input screen unit, near and remote smart devices, and golf management server.
  • LiDAR Light Detection and Ranging
  • the battery is charged is achieved by consisting of a charging battery unit 900 for supplying power to each device.
  • the golf clubhouse or the starting point is guided near the starting point, the speed of the golf green (for example 2.5m.
  • Real-time voice putter service between the ball and the hole can be implemented in the golf green by voice through the speaker unit.
  • the smart golf putter calculates the distance and inclination and transmits the captured image to the golf management server through the wireless communication module built in the golf putter body to express the golf course map and location information.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the components of the golf course green position-based smart golf putter 1 according to the present invention
  • Figure 2 is a perspective view showing the components of the golf course green position-based smart golf putter 1 according to the present invention
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing the components of the golf course green position-based smart golf putter 1 according to the present invention
  • FIG. 4 is a golf putter body, a golf putter GPS receiver, a golf putter LiDAR (Light Detection and Ranging) part of the configuration of the golf course green position-based smart golf putter according to the present invention, mini-touch input
  • a golf putter body a golf putter GPS receiver
  • a golf putter LiDAR Light Detection and Ranging part of the configuration of the golf course green position-based smart golf putter according to the present invention
  • mini-touch input An enlarged exploded perspective view of an enlarged component of a screen unit, a camera unit, a wireless communication module, a smart control unit, a speaker unit, and a rechargeable battery unit;
  • FIG. 5 is a block diagram showing the components of the golf putter LiDAR (Light Detection and Ranging) unit according to the present invention
  • FIG. 6 is a circuit diagram showing the components of the smart control unit according to the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the components of the smart control unit according to the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating calculation and control of the user's position to a coordinate on a map based on a current position coordinate received from a golf putter GPS receiver through a user position display control unit according to the present invention.
  • FIG. 9 is an arbitrary elevation point A 'between a user golf ball and a hole cup among a plurality of elevation points in which three-dimensional X, Y, and Z coordinates are set through an elevation point coordinate setting controller according to the present invention, and another elevation point upward relative to an arbitrary elevation point A'.
  • a triangular structure is formed by connecting B ', an arbitrary elevation point A', and horizontal and other elevation points B 'and a vertical cross-section elevation C',
  • FIG. 10 is a block diagram showing the components of the gradient calculation control unit according to the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view showing the components of the bubble tube according to the present invention.
  • the distance information between the golf ball and the hole cup is calculated and controlled based on the distance (l) measurement information between the golf ball and the hole cup.
  • a golf putter at a plurality of elevation points generated by generating a plurality of elevation points between a user golf ball and a hole cup, based on a point-cloud data acquired from a laser scanner unit through a gradient calculation control unit according to the present invention.
  • a point-cloud data acquired from a laser scanner unit through a gradient calculation control unit according to the present invention.
  • an arbitrary elevation point A between the user's golf ball and the hole cup After calculating the three-dimensional X, Y, Z coordinates through the GPS receiver, an arbitrary elevation point A between the user's golf ball and the hole cup, another elevation point B that is upward with respect to the arbitrary elevation point A, and a different elevation point A and horizontal
  • an operation of controlling the inclination angle and the elevation point through a triangular structure connecting the elevation point B and the vertical cross-section elevation point C,
  • the golf putter body 100 which consists of a head, a shaft and a grip to protect and support each device from external pressure
  • the GPS receiver 200 for golf putter Located on top of the grip of the golf putter body, the GPS receiver 200 for golf putter receiving the current position using information transmitted from three or more satellites,
  • the mini-touch input screen unit 400 to display the image as it is on the screen, and to input the green speed, wind strength,
  • a wireless communication module 600 for receiving a golf course map map data from a Bluetooth technology and a golf management server capable of receiving information wirelessly at a short distance and transmitting the data to a smart controller.
  • wireless communication module Located on one side of wireless communication module, connected to GPS receiver for golf putter, LiDAR (Light Detection and Ranging) unit, mini touch input screen unit, camera unit, wireless communication module, speaker unit, rechargeable battery unit, While controlling the operation, set the location point of the object to be measured on the mini touch input screen while zooming in and out according to the input value touched by the user, and then the location information received from the GPS receiver and the measurement information from the LiDAR unit.
  • the golf course green position-based smart golf putter Located at the bottom of the smart control unit, the golf course green position-based smart golf putter, characterized in that consisting of a charging battery unit 900 to supply power to each device by charging the battery.
  • the golf putter described in the present invention is formed of a detachable structure on the golf putter grip hole made of the existing head, shaft, grip, golf to be put through the smart golf putter on the golf course green to display the user's position While managing the calculation result information data about the distance, height, and inclination to the ball and the hole cup, the mini touch input screen is displayed on the screen, and the location information is transmitted through the speaker as a voice and transmitted to the golf management server.
  • the golf management server described in the present invention is to display a separate golf course map map for each golf course in order to display the user's location, with the golfer's location data of the smart golf putter located in the golf course, smart golf putter It manages calculation data about distance, height, and slope to golf ball and hole cup to putt through.
  • the golf course green refers to the green of the golf course based on the hole cup and the golf ball
  • the golf course green position is formed by forming the golf putter body in the same vertical upright structure as the hole cup and the golf ball. In the state, it refers to the current position received by the GPS receiver for golf putter.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the components of the golf course green position-based smart golf putter 1 according to the present invention
  • Figure 2 is a configuration of the golf course green position-based smart golf putter 1 according to the present invention
  • a perspective view of the element which is a golf putter body 100, a golf putter GPS receiver 200, a golf putter LiDAR (Light Detection and Ranging) unit 300, a mini touch input screen unit 400,
  • the camera unit 500, the wireless communication module 600, the smart control unit 700, the speaker unit 800, the rechargeable battery unit 900 is configured.
  • the golf putter body 100 is composed of a head, a shaft, a grip, and serves to protect and support each device from external pressure.
  • the GPS receiver for the golf putter is formed on the upper end of the grip
  • the golf putter GPS receiver for the light detection and Ranging (LiDAR) is formed
  • the golf putter LiDAR Light Detection and Ranging
  • the camera unit is formed in the same direction as the mini touch screen unit
  • the wireless communication module is formed at the bottom of the camera unit
  • the smart control unit is formed at the bottom of the wireless communication module
  • the mini touch screen is formed at one side
  • the rechargeable battery unit is formed at the bottom of the smart control unit.
  • the SD card insertion unit 110 is formed on one side of the bottom of the mini touch screen unit, the SD card (900b) is inserted.
  • the SD card 900b stores an operating program and an update program for driving and managing the smart golf putter, and transmits the stored data to the smart controller.
  • the bubble tube is buried in one side of the top surface of the golf putter head in contact with the golf ball.
  • a key input button is included on the mini touch input screen.
  • the golf putter GPS receiver 200 is located on the top of the grip of the golf putter body, and serves to receive the current position using information transmitted from three or more satellites.
  • the position is determined by receiving a signal transmitted from a GPS satellite.
  • serial communication is used.
  • serial port connection is performed to set serial port number and modulation rate (Baud Rate) during program initialization.
  • the NMEA0183 National Marine Electronics Association
  • the NMEA0183 uses a serial communication protocol, and since it is provided below 4800 Baud Rate, the system controller according to the present invention receives GPS data at 4800 Baud Rate.
  • the GPS receiver for golf putter converts the location information into NMEA protocol every second and transmits it to the program.
  • Each data begins with a '$' and ends with a newline.
  • the type of data is determined according to the ID.
  • GPGGA Global positioning system fixed data
  • GPGLL Geographic position-latitude, longitude
  • GPGSA Global navigation satellite system (GNSS)
  • GNSS Global navigation satellite system
  • GPGSV GNSS satellites in view
  • GPRMC Recommended minimum specific GNSS data GPVTG Course over ground and ground speed
  • each data ID means data used in a GPS receiver for a golf putter, and each ID includes information for different purposes. This data contains information about system quality, and GLL contains data about geographical location of latitude and longitude.
  • the GSA contains the number and accuracy of the satellites used to determine the location, and the GSV contains information about the satellites used to determine the location.
  • RMC provides information on position, time and speed
  • VTG provides information on direction and speed
  • the latitude and longitude information is obtained by analyzing GPGGA, GPGLL, and GPRMC data.
  • Table 2 shows the structure of the GPGLL data, and location information can be obtained using the second to fourth fields. In this case, if the value of the seventh status field is 'A', the information can be trusted.
  • GPGGA data structure Each field uses ',' as separator.
  • the first field of the sentence is the data ID, and the following is Universal Time Coordinated (UTC) Time information, which is the same as Greenwich Mean Time.
  • UTC Universal Time Coordinated
  • the third and fifth fields contain latitude and longitude information, and the fourth and sixth fields are indicators for distinguishing the northern and southern hemispheres, as well as the east and west longitudes.
  • the third to sixth field values are extracted and used to indicate the position of the golfer at the golf course and to calculate the distance between the golf ball placed in front of the golfer and the hole cup away from the golf ball.
  • the seventh field of the GPGGA is an index indicating the degree of reliability of information.
  • a value of 0 means that the information cannot be trusted because no satellite signal is caught or three or more satellite signals required for calculation are not detected.
  • the program is set so that work using position coordinates can be performed.
  • the GPS receiver for the golf putter corrects the error of the information, so that a more accurate value can be obtained.
  • LIDAR light detection and ranging
  • the golf putter LiDAR (Light Detection and Ranging) unit 300 is located at the bottom of the golf putter GPS receiver, the laser beam is emitted by the multi-channel from the user golf ball to the hole cup to scan the reflected laser, then the point group (Point-Cloud) It plays a role to deliver the data to the smart control unit.
  • the point group Point-Cloud
  • any one of 16 channels, 32 channels, and 63 channels is selected.
  • LiDAR (Light Detection and Ranging) part for golf putter adopts a static unitary detector (STUD, stud) method is made of a model made small in size with a radius (r) 1.5mm ⁇ 4mm, height 2mm ⁇ 6mm
  • the detection performance is capable of acquiring resolution data of 320 pixels wide by 240 pixels in a range of up to 40 degrees in front and 200 meters.
  • the golf putter LiDAR unit 300 includes a cylindrical body 310, a laser emitter 320, and a laser scanner 330.
  • the cylindrical body 310 has a cylindrical shape, and serves to protect and support each device from external pressure.
  • the radius (r) is formed in a slim size of 1.5mm ⁇ 4mm, height 2mm ⁇ 6mm.
  • the weight is 300g ⁇ 500g
  • the measuring speed is measured up to 300,000 pieces per second
  • the accuracy is 2cm
  • the measuring angle is 360 ° horizontal
  • +40.0 ° ⁇ 40.0 ° vertical has the characteristics.
  • the laser transmitter 320 is located at one side of the inner space of the cylindrical body, and has a sensing distance of 5 m to 100 m and a beam width of 15 ° to 120 ° to shoot a laser pulse in the front direction between the user golf ball and the hole cup. Do it.
  • the modulation method of the signal it is composed of Time-Of-Flight (TOF) method and Phase-shift (PS) method.
  • the TOF method measures the distance by measuring the time that the laser emits a pulse signal and the reflected pulse signals from objects within the measurement range arrive at the receiver.
  • the phase-shift (PS) method emits a laser beam that is continuously modulated at a specific frequency and calculates time and distance by measuring the amount of phase change of a signal reflected back from an object within a measurement range.
  • the laser emitter 320 includes a laser light source, and the laser light source includes a laser light source having a specific wavelength or a variable wavelength in a wavelength range of 250 nm to 11 ⁇ m, and is a small, low power semiconductor laser.
  • the diode is constructed.
  • the laser scanner unit 330 is located on one side of the lower end of the laser transmitter, and designates a surface of a designated hole cup and a golf construction, and receives a laser pulse signal reflected back to the ground surface among the laser pulse signals emitted through the laser transmitter. Synchronizes to multiple channels and acquires point group (Point.Claud) DATA.
  • the acquired point-cloud data is transmitted to the smart controller.
  • the laser scanner unit includes a short ultra-precision data collection and processing unit within several ns for a distance resolution of 1 m or less.
  • the reason for designating the surface of the hole cup and the golf construction designated by the laser scanner portion is that when the scan to the hole cup with respect to the laser scanner portion, one side portion between the hole cup and the golf ball may cause a square zone, This is to minimize the dead zone by specifying a face.
  • mini touch input screen unit 400 Next, the mini touch input screen unit 400 according to the present invention will be described.
  • LiDAR Light Detection and Ranging
  • the golf putter body is formed of a flexible display, and has a size of 2.5 cm * 1.5 cm (width * length), and a rod, right angle, and shape. It is formed along a straight or curved curve structure along.
  • the mini touch input screen unit 400 is configured to include a key input operation unit consisting of a button for setting the power point on, off, device selection, the position point of the object to be measured on the screen.
  • the camera unit is composed of a 180 degree to 360 degree stereo camera in addition to the wide angle camera according to the purpose of use and use.
  • the WiFi communication module is a combination of wireless technology, and consists of a wireless LAN technology that enables high performance wireless communication.
  • the WLAN uses a 2.4 GHz frequency band as a method of constructing a network using radio waves or light without using a wire when constructing a network.
  • the local area network is configured to include a Zigbee communication module or a Bluetooth communication module.
  • the key input button is connected to one side of the input terminal, receives the selection signal and the drive signal of each device input by the key input button, the golf putter GPS receiver on one side of the other input terminal Is connected, receives the current position using the information transmitted from the three or more satellites through the GPS receiver for golf putters, the wireless communication module is connected to one input terminal, the golf course from the golf management server through the wireless communication module Receives map map data, LiDAR (Light Detection and Ranging) part for golf putter is connected to one side of another input terminal, LiDAR (Light Detection and Ranging) part for golf putter is connected, Point-Cloud DATA Is input, and one side of output terminal is connected to LiDAR (Light Detection and Ranging) for golf putter, driving LiDAR (Light Detection and Ranging) for golf putter, From the golf ball to the hole cup, send the output signal to scan the laser reflected by the multi-channel, the mini touch screen unit is connected to
  • Another output terminal is connected to one side of the camera unit, driving the camera unit to capture the green surface to be acquired and sends an output signal to display the image object as it is on the touch screen screen, another output terminal one side Connected to the rechargeable battery unit, driving the rechargeable battery unit to send an output signal to supply power to each device;
  • the smart controller 700 includes a high-precision location information receiver 710, a user position display controller 720, a distance calculation controller 730, and a gradient calculation controller 740.
  • the high-precision location information receiver 710 receives DGNSS (Differential Global Navigation Satellite System) information for correcting an error of GPS information.
  • DGNSS Downifferential Global Navigation Satellite System
  • the user position display control unit 720 receives the golf course map map data from the golf management server, outputs the golf course map map data when the golf course green hole is determined, the current position coordinates received from the GPS receiver for golf putter It controls to display the user's location based on.
  • the current position coordinates on which the golf putter body is located are displayed on the golf course map map data.
  • the position of the user is the position of the golf putter body itself, it is received from the GPS receiver for golf putters.
  • the user position display control unit 720 needs to know the distance per unit pixel in order to display the position.
  • the scale is different for each map, and since the information on the scale is not included, the distance per unit pixel is obtained through calculation.
  • the user position display control unit 720 is position information that can be utilized for the user position display operation, and displays the latitude and longitude coordinates of the upper left and lower right points on the map and the latitude and longitude coordinates of the user.
  • the user position with respect to the lower right point and the upper left point position are expressed as a vector.
  • the size of the vector is determined by the lower right point and the actual distance between each two points.
  • the magnitude of the top left point vector can be multiplied by cos ⁇ and sin ⁇ to determine the width and length of the map.
  • the x- and y-coordinates can be obtained by using the width and height ratios of the horizontal and vertical components of the user position vector and the map width and height.
  • the included angle ⁇ is required when converting a user's position into coordinates on a map.
  • the point LT shown in FIG. 8 refers to the upper left side when the map displayed on the screen is a reference, and the point RB means the lower right side.
  • the included angle of the user position vector on the map is equal to the sum or difference of the included angles of the inner and upper left point vectors formed by the user position vector and the upper left point vector.
  • Determining the sum or difference between the cabinet angle and the included angle is determined by the slope of the two vectors.
  • the user position vector is output on the golf course map map data, and the position of the user is displayed.
  • the distance operation control unit 730 is the distance between the user golf ball and the hole cup received from the GPS receiver for golf putter (l) location information and the distance between the user golf ball and the hole cup (L) delivered to the LiDAR (Light Detection and Ranging) for the golf putter Based on the measurement information, and serves to control the distance information between the user golf ball and the hole cup.
  • it refers to the current position information where the user golf ball is located on one side of the user golf ball measured by the golf receiver GPS receiver according to the present invention.
  • the hole cup refers to the current position information where the hole cup is measured by the GPS receiver for golf putter according to the present invention.
  • the distance calculation controller first calculates the distance between the user golf ball and the hole cup by comparing and analyzing the current position information data of the user golf ball and the current position information data of the hole cup received from the GPS receiver for golf putter.
  • the distance between the user golf ball and the hole cup measured through the LiDAR (Light Detection and Ranging) unit for the golf putter is calculated.
  • LiDAR Light Detection and Ranging
  • the gradient calculation control unit 740 generates a plurality of elevation points between the user golf ball and the hole cup based on the point-cloud data acquired by the laser scanner unit, and generates a plurality of elevation points through the GPS receiver for golf putters. After calculating the three-dimensional X, Y, and Z coordinates, any elevation point A 'between the user golf ball and the hole cup, another elevation point B' that is upward with respect to any elevation point A ', and another elevation point horizontal and different from any elevation point A' The triangular structure connecting B 'and the vertical elevation point C' is used to control the inclination angle.
  • the elevation point generation unit 741, the elevation point coordinate setting unit 742, and the gradient calculation unit 743 are configured.
  • the elevation point generation unit 741 observes the time tL until the laser pulse, which is reflected on the surface of the point-cloud data acquired by the laser scanner unit, returns to the laser scanner unit, and the value thereof. Multiplying the speed of light to calculate the distance (R) to create a plurality of elevation points.
  • the round trip time of the laser pulse is calculated through the following equation (2).
  • R represents the distance between the user golf ball and the golf cup position
  • c represents the speed of light
  • Equation 2 the distance error ⁇ R is directly proportional to the time error ⁇ t L and is derived as in Equation 3 below.
  • the distance error ⁇ R represents the resolution of the distance
  • ⁇ t L represents the resolution of the time observation.
  • Equation 4 the maximum distance between the user golf ball and the golf cup position.
  • the elevation point coordinate setting unit 742 sets and controls the three-dimensional X, Y, Z coordinates to 1: 1 based on the position coordinates obtained by the GPS receiver for golf putters at a plurality of elevation points generated by the elevation point generation control unit. Do it.
  • the first elevation point is set to X 1 , Y 1 , and Z 1
  • the second elevation point is X 2 , Y 2.
  • the coordinates are set to, Z 2
  • the third elevation point is set to X 3 , Y 3 , Z 3
  • the fourth elevation point is set to X 4 , Y 4 , Z 4
  • the fourteenth elevation point is X
  • the coordinates are set to 14 , Y 14 , Z 14
  • the fifteenth elevation is set to X 15 , Y 15 , Z 15
  • the sixteenth elevation is set to X 16 , Y 16 , Z 16 . .
  • the gradient calculation unit 743 is an elevation point A 'between the user golf ball and the hole cup among the plurality of elevation points at which the three-dimensional X, Y, and Z coordinates are set through the elevation point coordinate control unit, and another elevation point upward with respect to the arbitrary elevation point A'.
  • An operation of controlling the inclination angle is performed through a triangular structure connecting B ', an arbitrary elevation point A' and another horizontal elevation point B 'and a vertical intersection elevation point C'.
  • any elevation point A ' between the user golf ball and the hole cup, and any elevation point A' among a plurality of elevation points in which three-dimensional X, Y, and Z coordinates are set through the elevation point coordinate setting control unit.
  • a triangular structure is created in which another elevation point B 'and an arbitrary elevation point A' are connected horizontally to another elevation point B 'and a vertical cross-section elevation point C'.
  • connection vector for elevation point A 'and elevation point B' And a vector connecting the elevation point A 'and the elevation point C' The following equation (5) can be obtained.
  • Equation 7 acos ⁇ of cos ⁇ is calculated through Equation 7.
  • the slope between the user golf ball and the hole cup according to the present invention is set to 5-15%.
  • the smart controller calculates the optimum putting line, direction, and speed by calculating and processing the positions of the green surfaces around the hole cup in addition to the calculation of the slope based on the point-cloud data.
  • the rechargeable battery unit 900 is located at the bottom of the smart control unit, the battery is charged to serve to supply power to each device.
  • This is configured by selecting any one of a lithium ion battery and a lithium polymer battery.
  • the golf course green position-based smart golf putter 1 is configured to include a bubble tube (900a).
  • the bubble tube portion 900a is formed at one side of the upper surface of the golf putter head in contact with the golf ball, and serves to catch the position error by determining the position of the horizontal and vertical axes of the golf putter body determined according to the GPS receiver receiving method. do.
  • It is formed in a circular shape or a straight shape.
  • the bubble tube unit is configured to determine the position of the horizontal axis and the vertical axis when the bubble is correctly positioned in the center of the scale, and is configured to sense the position signal, and to deliver to the smart control unit.
  • a golf ball is put at a distance of 10m based on a golf hole cup, and then putting a smart golf putter.
  • the golf putter body is formed in the same vertical upright structure as the hole cup and the golf ball, and then each device is driven by pressing a key input button.
  • the rechargeable battery unit is driven according to the control signal of the smart controller to drive power to each device.
  • the golf putter GPS receiver is driven according to the control signal of the smart control unit, and receives the current position using the information transmitted from the three or more satellites and delivers it to the smart control unit.
  • the LiDAR (Light Detection and Ranging) unit for the golf putter is driven, and the laser is emitted from the user golf ball to the hole cup in multiple channels to scan the reflected laser, and then the point-cloud data scanned by the smart control unit. Pass it on.
  • the LiDAR Light Detection and Ranging
  • the camera is driven to display the image by photographing the golf green surface in the front direction opposite to the mini-touch input screen unit, and expressing the photographic image on the object to be measured according to the control signal of the smart controller.
  • It receives the golf course map map data from the golf management server through the user position display control unit, outputs the golf course map map data when the golf course green hole is located, and then receives the current position coordinates received from the GPS receiver for the golf putter. Control to display the user's location as a reference.
  • the distance between the user golf ball and the hole cup received from the GPS receiver for golf putter in the distance operation control unit (L) position information and the user golf ball and hole cup received to the LiDAR (Light Detection and Ranging) for the golf putter The distance information between the user's golf ball and the hole cup is calculated and controlled based on the distance (l) measurement information.
  • a plurality of elevation points are generated between the user golf ball and the hole cup based on the point cloud data acquired by the laser scanner in the gradient calculation control unit, and golf is generated at the generated elevation points.
  • golf is generated at the generated elevation points.
  • it is horizontal with any elevation A between the user golf ball and the hole cup, another elevation B upward relative to the elevation A, and any elevation A.
  • the angle of inclination is computed and controlled through the triangular structure connecting the other elevation point B and the vertical intersection elevation point C.

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Abstract

본 발명에서는 골프퍼터본체(100), 골프퍼터용 GPS 수신기(200), 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부(300), 미니터치 입력 스크린부(400), 카메라부(500), 무선통신모듈(600), 스마트 제어부(700), 스피커부(800), 충전배터리부(900)가 구성됨으로서, GPS 수신기로부터 전달받은 위치정보를 기반으로 거리, 표고, 경사도를 연산시켜 미니터치스크린부에 표출시키도록 제어한 후, 연산된 거리, 표고, 경사도 데이터를 근거리 또는 원격지의 스마트 디바이스 또는 골프관리서버쪽으로 전송시키도록 제어할 수 있어, 골프퍼터 자체내에서 골프장에서 활용한 가능한 위치기반서비스를 구현시킬 수 있는 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터를 제공한다.

Description

골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터
본 발명에서는 GPS 수신기로부터 전달받은 위치정보(x.y.z)와 LiDAR를 이용하여 취득된 점군(Point-Cloud)DATA로 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)를 연산시켜 미니터치스크린부에 표출시키도록 제어한 후, 연산된 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%) 데이터를 골프 퍼터 상단에 내장된 스크린부와 스피커부를 통하여 음성으로 골프그린 정보를 전달하여 플레이를 할 수 있고 근거리 또는 원격지의 스마트 디바이스 또는 골프관리서버와 무선통신망으로 연결되어 사용자(=플레이어)가 직접 골프퍼터 장치로부터 정보를 전달 받아 플레이를 할 수 있는 골프장 그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터에 관한 것이다.
골프장 사용객의 추세에 힘입어 LBS(Location Based Services)분야를 접목한 골프거리 측정기가 많이 각광받고 있다.
해외에서는 광학(니콘 . 소니 . 보쉬)기계사가 거리 측정기를 개발하여 골프 플레이 거리측정기로 사용되고 있으며, 국내 제품도 등장하여 많이 이용하고 있으며, 단말기 . 망원경 .손목시계 형태 등으로 개발되어 매우 활발하게 사용되고 있다.
최근에는 스마트폰에서 활용할 수 있도록 앱(App)형태로 개발되어 사용되고 있다.
하지만, 기존의 골프 거리 측정기는 사용자의 허리 및 손목에 착용하면서 사용하고 있고, 또 레이저측정기로 페어웨이에서 그린의 깃발를 직접 조준하여 거리와 경사 정보를 사용하고 있으나 그린표면을 세밀하게 분석하여 사용하는 경우는 없었다.
또한, 골프에서 중요한 마지막 퍼터를 할 경우에 퍼터와 홀 간의 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)를 실시간으로 표출시키는 장치가 없어 골프 입문 초보에게는 매우 어렵게 플레이를 할 수 밖에 없어 중도 포기자도 있으며 거의 모든 골퍼가 그린의 경사도를 파악하는데 상당한 부담이 있었다.
그리고, 기존의 골프거리측정기가 사용자의 허리 및 손목에 착용하면서 사용되기 때문에 현재 위치가 골프공인지, 골퍼인지 포인트 설정이 어려운 문제점과, 현장 실제 퍼팅순간이 아닌, 미리 설정된 DB 데이터를 기반으로 거리 연산이 되고, 골프에서 중요한 요소가 될 수 있는 경사도의 변화를 고려하지 않은 채, 연산되기 때문에 정확도가 떨어지는 문제점이 있었다.
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 골프퍼터에 상단에 내장된 GPS수신기로부터 전달받은 위치정보(x.y.z)와 LiDAR를 이용하여 점군(Point-Cloud) DATA로 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)를 연산시켜 미니터치스크린부에 표출시키도록 제어한 후, 골프퍼터에 상단에 내장된 스피커를 통해 표출되는 정보를 기반으로 바로 퍼팅할 수 있도록 써포트 역할을 수행할 수 있으며, 거리(ℓ), 표고 (=높이 : h), 경사도(%)를 계산하기 위해서 골프퍼터를 골프볼과 동일의 수직 직립 구조로 형성시키고 1회 2회 그 이상 홀컵까지 반복 측정하여 볼의 지점 위치에서 홀까지의 정보를 제공할 수 있는 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터를 제공 하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터는
헤드, 샤프트, 그립으로 이루어져, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 골프퍼터본체(100)와,
골프퍼터본체의 그립 상단에 위치되어, 세개 이상의 위성에서 전송되는 정보를 사용하여 현재위치를 수신받는 골프퍼터용 GPS 수신기(200)와,
골프퍼터용 GPS 수신기 하단에 위치되어, 골프퍼터용 GPS 수신기로부터 수신된 GPS정보와 1:1 매칭되는 그린 표면의 복수개 위치를 스캐닝(Scanning) 하여 취득된 점군(Point-Cloud)DATA로 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)를 측정하는 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부(300)와,
골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부 하단에 위치되어, 거리(ℓ), 표고(=높이:h), 경사도(%)를 측정하고자 하는 객체와 카메라부에서 촬영한 사진영상을 터치스크린화면상에 그대로 영상으로 표출시키고, 그린스피드, 바람의 세기를 입력하는 미니터치 입력 스크린부(400)와,
미니터치 입력 스크린부 반대방향인 전면방향에서 골프그린 표면을 촬영하여 영상을 표출시키면서, 스마트제어부의 제어신호에 따라 측정하고자 하는 객체에 사진영상을 표출시키는 카메라부(500)와,
카메라부 하단에 위치되어, 근거리 또는 원격지의 스마트 디바이스 또는 골프관리서버와 무선통신망으로 연결되어, 그린 표면의 거리(ℓ), 표고(=높이:h), 경사도(%)에 관한 연산결과정보데이터를 송신시키고, 근거리에 무선으로 정보를 받을 수 있는 블루투스기술과 골프관리서버로부터 골프장 지도맵 데이터를 수신받아 스마트제어부로 전달시키는 무선통신모듈(600)과,
무선통신모듈 일측에 위치되어, 골프퍼터용 GPS 수신기, LiDAR(Light Detection and Ranging)부, 미니 터치입력스크린부, 카메라부, 무선통신모듈, 스피커부, 충전배터리부와 연결되어, 각 기기를 전반적인 동작을 제어하면서, 사용자가 터치한 입력 값에 따라 영상을 줌인,아웃시키면서 측정하고자 하는 객체의 위치포인트를 미니 터치입력스크린부에 설정시킨 후, GPS수신기로부터 전달받은 위치정보와 LiDAR부로부터 측정정보(거리, 표고, 경사도)를 연산시키고, 연산된 정보데이터를 미니터치 입력 스크린부, 근거리 및 원격지의 스마트 디바이스, 골프 관리서버로 전송시키도록 제어하는 스마트 제어부(700)와.
미니터치 입력 스크린부 일측에 위치되고, 스마트 제어부를 통해 연산 제어된 위치정보와, 측정정보(거리, 표고, 경사도)를 사용자(=플레이어)에게 음성으로 전달하는 스피커부(800)와,
스마트 제어부 하단에 위치되고, 배터리 충전되어 각 기기에 전원을 공급시키는 충전배터리부(900)로 구성됨으로서 달성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는
첫째, 스마트제어부의 제어하에, 골프 클럽하우스 또는 출발 지점 부근에 안내 되어 있는 당일 골프그린의 스피드(예2.5m. 측정기계:Stimp Meter)를 알아 미리 입력을 하여 제어부와 연산을 준비시키고 골프퍼터용 GPS 수신기로부터 전달받은 거리(ℓ), 표고(=높이:h), 경사도(%)의 위치정보에다가 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부로 전달받은 그린표면의 취득된 점군(Point-Cloud)DATA로 측정정보를 연산시킨 후, 연산된 연산결과정보데이터를 미니터치스크린부에 표출시키도록 제어하고, 연산된 연산결과정보데이터를 거리(ℓ), 표고(=높이: h), 경사도(%) 데이터를 스피커부를 통해 음성으로 골프그린 내에서 볼과 홀과의 실시간 음성퍼터 서비스를 구현시킬 수 있다.
둘째, 별도의 위치기반 서비스시스템 구축이 필요 없어, 골프장 그린 위에서 간단한 터치를 통해 골프그린내의 홀과 볼의 위치정보를 실시간으로 모니터링하면서 관리할 수 있다.
셋째, 골프 퍼팅시, 골프퍼터 본채에 표출되는 정보를 기반으로 바로 퍼팅하면 되기 때문에, 기존에 비해 골프퍼팅 시간을 80% 단축시킬 수 있다.
넷째, 스마트 골프퍼터에서 거리와 경사도를 연산시키고 촬영영상을 골프퍼터 본체에 내장된 무선통신 모듈을 통해 골프 관리서버로 전송시키어 골프장지도맵과 위치정보를 표출시키어, 골프그린 표면의 위치정보 오류가 없도록 확인 점검하고 정보를 전달하여 사용자(=플레이어)가 퍼터를 올바른 퍼터를 할 수 있도록 지원하여 플레이가 종료 후에도 다시 플레이때의 데이터를 확인할 수 있어 문제점을 보완,점검하고 개선하는데 도움이 될 수 있다..
다섯째, 거리와 경사도를 연산 후 골프퍼터 본체에 내장된 스피커부에서 음성으로 알려주어 사용자(=플레이어)가 안정된 플레이를 할 수 있고 , 특히 골프 입문 초보자에게는 매우 어렵게 플레이를 할 수 밖에 없으며 이를 안내 지원을 하여 골프 플레이가 즐거운 라운딩을 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터(1)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명에 따른 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터(1)의 구성요소를 도시한 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터(1)의 구성요소를 도시한 분해사시도,
도 4는 본 발명에 따른 본 발명에 따른 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터(1)의 구성 중 골프퍼터본체, 골프퍼터용 GPS 수신기, 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부, 미니터치 입력 스크린부, 카메라부, 무선통신모듈, 스마트 제어부, 스피커부, 충전배터리부의 구성요소를 확대한 확대분해사시도,
도 5는 본 발명에 따른 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부의 구성요소를 도시한 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 스마트 제어부의 구성요소를 도시한 회로도,
도 7은 본 발명에 따른 스마트 제어부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 8은 본 발명에 따른 사용자 위치표시제어부를 통해 골프퍼터용 GPS 수신기로부터 수신받은 현재위치좌표를 기준으로 사용자의 위치를 지도상의 좌표로 변환시킬 때, 끼인각 θ로 연산 제어하는 것을 도시한 일실시예도,
도 9는 본 발명에 따른 표고점 좌표설정 제어부를 통해 3차원 X,Y,Z 좌표가 설정된 복수개의 표고점 중 사용자 골프공과 홀컵간의 임의의 표고점 A'와, 임의의 표고점 A'에 대하여 상향인 다른 표고점 B'와, 임의의 표고점 A'와 수평이면서 다른 표고점 B'와 수직의 교차형 표고점 C'를 연결한 삼각형구조를 생성시킨 것을 도시한 일실시예도,
도 10은 본 발명에 따른 경사도연산제어부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 11은 본 발명에 따른 기포관부의 구성요소를 도시한 사시도,
도 12는 본 발명에 따른 카메라부가 스마트제어부의 제어신호에 따라 구동되어, 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)를 측정하고자 하는 객체를 터치입력스크린화면상에 그대로 영상 표출시키고 입력시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 13은 본 발명에 따른 거리연산제어부를 통해, 골프퍼터용 GPS 수신기로 부터 전달받은 사용자 골프공과 홀컵간의 거리(ℓ)위치정보에다가 골프퍼터용 LiDAR부로 취득된 점군(Point-Cloud)DATA로 사용자 골프공과 홀컵간의 거리(ℓ) 측정정보를 기반으로, 사용자 골프공과 홀컵간의 거리정보를 연산제어시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 14는 본 발명에 따른 경사도연산제어부를 통해, 레이저스캐너부에서 취득된 점군(Point-Cloud)DATA를 기반으로, 사용자 골프공과 홀컵간의 복수개의 표고점을 생성시키고, 생성시킨 복수개의 표고점에 골프퍼터용 GPS 수신기를 통해 3차원 X,Y,Z 좌표를 연산시킨 후, 사용자 골프공과 홀컵간의 임의의 표고점 A와, 임의의 표고점 A에 대하여 상향인 다른 표고점 B와, 임의의 표고점 A와 수평이면서 다른 표고점 B와 수직의 교차형 표고점 C를 연결한 삼각형구조를 통해 경사각과 표고점을 연산제어시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 15는 본 발명에 따른 스마트 제어부에서 연산된 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%) 데이터를 골프퍼터 스크린과 근거리 또는 원격지의 스마트 디바이스 또는 골프관리서버쪽으로 전송시키는 것을 도시한 일실시예도.
헤드, 샤프트, 그립으로 이루어져, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 골프퍼터본체(100)와,
골프퍼터본체의 그립 상단에 위치되어, 세개 이상의 위성에서 전송되는 정보를 사용하여 현재위치를 수신받는 골프퍼터용 GPS 수신기(200)와,
골프퍼터용 GPS 수신기 하단에 위치되어, 골프퍼터용 GPS 수신기로부터 수신된 GPS정보와 1:1 매칭되는 그린 표면의 복수개 위치를 스캐닝(Scanning) 하여 취득된 점군(Point-Cloud)DATA로 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)를 측정하는 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부(300)와,
골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부 하단에 위치되어, 거리(ℓ), 표고(=높이:h), 경사도(%)를 측정하고자 하는 객체와 카메라부에서 촬영한 사진영상을 터치스크린화면상에 그대로 영상으로 표출시키고, 그린스피드, 바람의 세기를 입력하는 미니터치 입력 스크린부(400)와,
미니터치 입력 스크린부 반대방향인 전면방향에서 골프그린 표면을 촬영하여 영상을 표출시키면서, 스마트제어부의 제어신호에 따라 측정하고자 하는 객체에 사진영상을 표출시키는 카메라부(500)와,
카메라부 하단에 위치되어, 근거리 또는 원격지의 스마트 디바이스 또는 골프관리서버와 무선통신망으로 연결되어, 그린 표면의 거리(ℓ), 표고(=높이:h), 경사도(%)에 관한 연산결과정보데이터를 송신시키고, 근거리에 무선으로 정보를 받을 수 있는 블루투스기술과 골프관리서버로부터 골프장 지도맵 데이터를 수신받아 스마트제어부로 전달시키는 무선통신모듈(600)과,
무선통신모듈 일측에 위치되어, 골프퍼터용 GPS 수신기, LiDAR(Light Detection and Ranging)부, 미니 터치입력스크린부, 카메라부, 무선통신모듈, 스피커부, 충전배터리부와 연결되어, 각 기기를 전반적인 동작을 제어하면서, 사용자가 터치한 입력 값에 따라 영상을 줌인,아웃시키면서 측정하고자 하는 객체의 위치포인트를 미니 터치입력스크린부에 설정시킨 후, GPS수신기로부터 전달받은 위치정보와 LiDAR부로부터 측정정보(거리, 표고, 경사도)를 연산시키고, 연산된 연산결과정보데이터를 미니터치 입력 스크린부, 근거리 및 원격지의 스마트 디바이스, 골프 관리서버로 전송시키도록 제어하는 스마트 제어부(700)부와,
미니터치 입력 스크린부 일측에 위치되고, 스마트 제어부를 통해 연산 제어된 위치정보와, 측정정보(거리, 표고, 경사도)를 사용자(=플레이어)에게 음성으로 전달하는 스피커부(800)와,
스마트 제어부 하단에 위치되고, 배터리 충전되어 각 기기에 전원을 공급시키는 충전배터리부(900)로 구성되는 것을 특징으로 하는 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터.
먼저, 본 발명에서 설명되는 골프퍼터는 기존의 헤드, 샤프트, 그립으로 이루어진 골프퍼터 그립 홀 상에 탈부착식 구조로 형성되어, 사용자의 위치를 표시하기 위해 골프장 그린에 스마트 골프퍼터를 통해 퍼팅해야할 골프공과 홀컵까지의 거리, 높이, 경사도에 관한 연산결과정보 데이터를 관리하면서, 미니 터치입력스크린부 화면에 표출시키고 위치정보를 스피커를 통해 음성으로 전달하고 골프관리서버로 전송되도록 구성된다.
또한, 본 발명에서 설명되는 골프관리서버는 사용자의 위치를 표시하기 위해 골프장별로 별도의 골프장지도맵을 표출시킨 상태에서, 골프장에 위치한 스마트 골프퍼터를 가진 골퍼의 위치데이터와 함께, 스마트 골프퍼터를 통해 퍼팅해야할 골프공과 홀컵까지의 거리, 높이, 경사도에 관한 연산데이터를 관리한다.
이는 3차원 맵 정보로 골프장지도맵이 포함되어 구성된다.
또한, 본 발명에서 설명되는 골프장그린 위치 기반형에서 골프장 그린은 홀컵과 골프공을 기준으로 한 골프장의 그린을 말하고, 골프장 그린 위치는 골프퍼터본체를 홀컵 및 골프공과 동일의 수직 직립구조로 형성시킨 상태에서, 골프퍼터용 GPS 수신기가 수신한 현재위치를 말한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터(1)의 구성요소를 도시한 블럭도에 관한 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터(1)의 구성요소를 도시한 사시도에 관한 것으로, 이는 골프퍼터본체(100), 골프퍼터용 GPS 수신기(200), 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부(300), 미니터치 입력 스크린부(400), 카메라부(500), 무선통신모듈(600), 스마트 제어부(700), 스피커부(800), 충전배터리부(900)로 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 골프퍼터본체(100)에 관해 설명한다.
상기 골프퍼터본체(100)는 헤드, 샤프트, 그립으로 이루어져, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 역할을 한다.
이는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 그립 상단에 골프퍼터용 GPS 수신기가 형성되고, 골프퍼터용 GPS 수신기 하단에 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부가 형성되며, 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부 하단 일측에 미니 터치스크린부와 동일선상의 반대방향에 카메라부가 형성되고, 카메라부 하단에 무선통신모듈이 형성되며, 무선통신모듈 하단에 스마트 제어부가 형성되고, 미니 터치스크린부 일측에 스피커부가 형성되며, 스마트 제어부 하단에 충전배터리부가 형성되어 구성된다.
그리고, 도 에 도시한 바와 같이, 미니 터치스크린부 하단 일측에 SD카드삽입부(110)가 형성되어, SD카드(900b)가 삽입된다.
여기서, SD카드(900b)는 스마트 골프퍼터를 구동시키고 관리하는 운영프로그램, 업데이트프로그램을 저장한 채, 스마트제어부로 전달시키고, 스마트제어부로부터 제어신호를 입력받아, 영상데이터, 그린 표면의 거리(ℓ), 표고(=높이:h), 경사도(%)에 관한 연산결과정보데이터를 백업 저장시키는 역할을 한다.
또한, 골프공과 접촉되는 골프퍼터 헤드의 상단면 일측에 기포관부가 매립식으로 구성된다.
상기 미니터치입력스크린부 상에 키입력 버튼이 포함되어 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 골프퍼터용 GPS 수신기(200)에 관해 설명한다.
상기 골프퍼터용 GPS 수신기(200)는 골프퍼터본체의 그립 상단에 위치되어, 세개 이상의 위성에서 전송되는 정보를 사용하여 현재위치를 수신받는 역할을 한다.
이는 시리얼 통신을 사용하여 GPS수신정보를 스마트 제어부에 전송한다.
GPS 위성에서 송신하는 신호를 수신하여 위치를 결정하게 된다.
상기 골프퍼터용 GPS수신기에서 결정된 위치정보(x,y,z)를 스마트제어부에서 수신하기 위해서는 시리얼통신을 사용한다.
따라서 프로그램 초기화 과정에서 시리얼포트번호와 신호변조속도(Modulation Rate,Baud Rate)를 설정하는 시리얼포트 연결 작업을 한다.
NMEA0183(NationalMarineElectronicsAssociation)표준은 시리얼통신프로토콜을 사용하며, 4800 Baud Rate이하에서 제공되기 때문에 본 발명에 따른 시스템제어부에서는 4800 Baud Rate로 GPS 데이터를 입력받는다.
GPS를 활용한 위치기반서비스일 경우, 2~20cm 정도의 오차를 가지며 다른 위치측위기술에 비하여 비교적 높은 정확도를 가진다.
그리고, 야외일 경우에 별도의 비용 없이도 서비스를 제공받을 수가 있다.
또한, 신호를 방해하는 장애물이 적은 장점이 있다.
본 발명에 따른 골프퍼터용 GPS수신기는 매초마다 위치정보를 NMEA프로토콜로 정보를 변환하여 프로그램에 전송한다.
각 데이터은 '$'로 시작되고 개행문자로 끝난다.
ID에 따라서 데이터의 종류가 결정된다.
데이터ID 설명
GPGGA Global positioning system fixed data
GPGLL Geographic position-latitude, longitude
GPGSA GNSS(Global navigation satellite system)DOP(Dilution of Precision) and active satellites
GPGSV GNSS satellites in view
GPRMC Recommended minimum specific GNSS data
GPVTG Course over ground and ground speed
상기 표 1에 기재된 바와 같이, 각 데이터의 ID에서 "GP"는 골프퍼터용 GPS수신기에서 사용되는 데이터라는 의미이며, 각각의 ID는 서로 다른 목적의 정보를 포함한다.GGA는 시간,위치정보와 시스템 품질에 대한 정보를 담고 있는 데이터이고, GLL은 위도와 경도의 지리위치 정보를 담은 데이터이다.
그리고 GSA는 위치를 결정하는데 사용된 위성수와 정확도를 GSV는 위치를 결정하는데 사용된 위성에 대한 정보를 담고 있다.
RMC는 위치와 시간,속도에 대한 정보를 제공하며, VTG는 진행방향과 속도에 대한 정보를 준다.
제안한 시스템은 위치에 대한 정보가 필요하기 때문에 GPGGA, GPGLL, GPRMC 데이터을 분석하여 위경도 정보를 얻는다.
필드 설명
SentenceID
Latitude ddmm.mmmm
N/S Indicator N :North,S.South
Longitude ddmm.mmmm
E/W Indicator E :East,W :West
UTC Time hhmmss.sss
Status A :Valid,V :Invalid
Checksum
Terminator
상기 표 2는 GPGLL데이터의 구조이며 두 번째에서 네 번째 필드를 사용하여 위치정보를 얻을 수 있다.이때 일곱 번째 Status필드의 값이 'A'일 경우에 정보를 신뢰할 수 있다.
GPGGA 데이터구조로 각 필드는 ','를 구분자로 사용한다.
문장의 첫 필드는 데이터ID이며 다음은 UTC(UniversalTimeCoordinated) Time 정보로 그리니치 표준시와 동일하다.
세 번째 다섯 번째 필드는 위도와 경도 정보를 담고 있으며, 네 번째 여섯 번째 필드는 북반구와 남반구 그리고 동경과 서경을 구분하는 지시자이다.
이 세 번째에서 여섯 번째 필드 값을 추출하여, 골프장에 위치한 골퍼의 위치를 표시하고, 골퍼앞에 놓인 골프공과, 골프공과 떨어진 홀컵간의 거리를 계산하는데 사용한다.
GPGGA의 일곱 번째 필드는 정보의 신뢰도 정도를 표시해 주는 지표로, 값이 0이면 위성신호가 잡히지 않았거나 계산에 필요한 3개 이상의 위성신호가 잡히지 않아 정보를 신뢰할 수 없다는 의미이다.
따라서 이 필드의 값이 1이상일 경우에 위치좌표를 사용한 작업을 수행할 수 있도록 프로그램설정된다.
그리고, 시간이 지속될수록 골프퍼터용 GPS수신기는 정보의 오차를 보정하기 때문에 좀 더 정확한 값을 얻을 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부(300)에 관해 설명한다.
상기 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부(300)는 골프퍼터용 GPS 수신기 하단에 위치되어, 레이저를 사용자 골프공에서 홀컵까지 다채널로 발사하여 반사되는 레이저를 스캐너시킨 후, 스캐너시킨 점군(Point-Cloud)대이터를 스마트제어부로 전달시키는 역할을 한다.
여기서, 채널 16채널, 32채널, 63채널 중 어느 하나가 선택되어 이루어진다.
본 발명에 따른 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부는 STatic Unitary Detector (STUD, 스터드) 방식을 채택하여 반지름(r) 1.5mm~4mm, 높이 2mm~6mm로 크기로 소형화를 이룬 모델로 이루어지고, 검출 성능은 최대전방 40도, 200미터 범위에 대하여 가로 320 세로 240 픽셀의 해상도 자료 획득이 가능한 특성을 가진다.
상기 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부(300)는 도 5에 도시한 바와 같이, 원통형본체(310), 레이저발신부(320), 레이저스캐너부(330)로 구성된다.
상기 원통형본체(310)는 원통형상으로 이루어져, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 역할을 한다.
이는 일예로, 반지름(r) 1.5mm~4mm, 높이 2mm~6mm로 슬림한 크기로 형성된다.
그리고, 무게는 300g~500g, 측정속도는 최대 초당 300,000개를 측정하고, 정확도는 2cm이며, 측정각은 수평 360°, 수직 +40.0°~-40.0°인 특성을 가진다.
상기 레이저발신부(320)는 원통형본체의 내부 공간 정면 일측에 위치되어, 감지거리 5m~100m, 빔폭 15°~120°를 가지면서 사용자 골프공과 홀컵사이의 지표면 전방향으로 레이저 펄스를 쏴주는 역할을 한다.
이는 빛의 한 종류인 레이저의 특징을 이용하여 떨어져 있는 지표면을 포함한 홀컵(물체, 목표물)의 위치정보를 갖는 점군(Point-Cloud)DATA를 취득 함으로써 3차원 형상과 위치정보를 측정하는 것으로, 레이저 신호의 변조 방법에 따라 Time-Of-Flight(TOF) 방식과 phase-shift(PS) 방식으로 구성된다.
상기 TOF 방식은 레이저가 펄스 신호를 방출하여 측정 범위 내에 있는 물체들로부터의 반사 펄스 신호들 이 수신기에 도착하는 시간을 측정함으로써 거리를 측정하는 역할을 한다
상기 phase-shift(PS) 방식은 특정 주파수를 가지고 연속적으로 변조되는 레이저 빔을 방출하고 측정 범위 내에 있는 물체로부터 반사되어 되돌아 오는 신호의 위상 변화량을 측정하여 시간 및 거리를 계산하는 역할을 한다.
상기 레이저발신부(320)는 레이저 광원이 포함되어 구성되고, 레이저 광원은 250nm부터 11μm까지의 파장 영역에서 특정 파장을 가지거나 파장 가변이 가능한 레이저 광원들로 이루어지고, 소형, 저전력이 가능한 반도체 레이저 다이오드가 구성된다.
상기 레이저스캐너부(330)는 레이저발신부의 하단 일측에 위치되어, 지정된 홀컵과 골프공사이의 면을 지정한 후, 레이저발신부를 통해 방출된 레이저 펄스신호 중 지표면에 반사되어 되돌아오는 레이저 펄스신호를 수신받아 다채널로 동기화시켜 점군(Point.Claud)DATA를 획득시키는 역할을 한다.
이는 수신받는 수신부가 트윈구조로 이루어진다.
그리고, 획득시킨 점군(Point-Cloud)DATA는 스마트제어부로 전달된다.
상기 레이저스캐너부는 1m 이하의 거리 분해능을 위해서, 수ns 이내의 짧은 초정밀 데이터 수집 및 처리부가 포함되어 구성된다.
상기 레이저스캐너부에서 지정된 홀컵과 골프공사이의 면을 지정하는 이유는 레이저스캐너부를 기준으로 홀컵까지의 스캔시, 홀컵과 골프공 사이의 일측부위가 사각존이 생길 수 있기 때문에, 홀컵과 골프공사이의 면을 지정하여 사각존을 최소화시키기 위함이다.
다음으로, 본 발명에 따른 미니 터치입력스크린부(400)에 관해 설명한다.
상기 미니 터치입력스크린부(400)는 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부 하단에 위치되어, 카메라부에서 촬영한 영상을 표출시키면서, 스마트제어부의 제어신호에 따라 측정하고자 하는 객체의 위치포인트를 표출시킨 후, 스마트 제어부의 제어신호에 따라 연산된 측정하고자 하는 객체의 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)에 관한 연산결과정보데이터를 텍스트로 표출시키는 역할을 한다.
이는 도 4에 도시한 바와 같이, 골프퍼터본체의 그립구조가 봉.직각.형상으로 형성되기 때문에, 플렉시블 디스플레이로 구성되고, 2.5cm*1.5cm(가로*세로) 크기로, 봉, 직각, 형상을 따라 직선, 또는 휘어진 커브구조로 형성된다.
상기 미니 터치입력스크린부(400)는 화면상에 전원 온오프, 기기선택, 측정하고자 하는 객체의 위치포인트를 설정시키는 버튼으로 이루어진 키 입력 조작부가 포함되어 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 카메라부(500)에 관해 설명한다.
상기 카메라부(500)는 미니 터치스크린부를 기준으로 반대방향인 전면방향에 위치되어, 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)를 측정하고자 하는 객체를 터치스크린화면상에 그대로 영상 표출시키는 역할을 한다.
이는 광각카메라 이미지센서(CCD. CMOS. 전하결합소자. 촬상소자. 필름같이 빛에 반응하는 반도체 센서) 크기가 6.16mm × 4.62mm 이고, 렌즈의 초점길이도 4.3mm ~ 6mm 특성을 가지고, 화각 60도~85도, 조리개 F2.4. 900만~1500만 화소로 구성된다.
그리고, 손떨림 방지모듈이 포함되어 구성된다.
또한, 상기 카메라부는 사용목적 및 용도에 따라 광각카메라 이외에도 180도 ~360도 스테레오 카메라로 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 무선통신모듈(600)에 관해 설명한다.
상기 무선통신모듈(600)은 카메라부 하단에 위치되어, 근거리 또는 원격지의 스마트 디바이스 또는 골프관리서버와 무선통신망으로 연결되어, 그린 표면의 거리(ℓ), 표고(=높이:h), 경사도(%)에 관한 연산결과정보데이터를 송신시키고, 근거리에 무선으로 정보를 받을 수 있는 블루투스기술과 골프관리서버로부터 골프장 지도맵 데이터를 수신받아 스마트제어부로 전달시키는 역할을 한다.
이는 WiFi통신모듈이 구성된다.
상기 WiFi통신모듈은 무선기술을 접목한 것으로, 고성능 무선통신을 가능하게 하는 무선랜 기술로 구성된다.
상기 무선랜은 네트워크 구축시 유선을 사용하지 않고 전파나 빛을 이용하여 네트워크를 구축하는 방식으로서, 2.4GHz의 주파수 대역을 사용한다.
또한, 근거리통신망으로 지그비통신모듈 또는 블루투스통신모듈이 포함되어 구성된다.
상기 블루투스통신모듈을 통해 근거리에 위치한 블루투스 스피커 또는 블루투스 이어폰쪽으로 스마트 제어부를 통해 연산 제어된 위치정보와, 측정정보(거리, 표고, 경사도)를 사용자(=플레이어)에게 음성으로 전송시키도록 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 스마트 제어부(700)에 관해 설명한다.
상기 스마트 제어부(700)는 무선통신모듈 일측에 위치되어, 골프퍼터용 GPS 수신기, 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부, 키 입력 조작부, 미니 터치스크린부, 무선통신모듈과 연결되어, 각 기기를 전반적인 동작을 제어하면서, 사용자가 터치한 입력값에 따라 영상을 줌인, 줌아웃시키면서 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)를 측정하고자 하는 객체의 위치포인트를 미티 터치스크린부에 설정시킨 후, 골프퍼터용 GPS 수신기로 부터 전달받은 위치정보에다가 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부로 전달 받은 점군(Point-Cloud)DATA로 표면의 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)에 관한 측정정보를 연산시킨 후, 연산된 연산결과정보데이터를 근거리 또는 원격지의 스마트 디바이스 또는 골프 관리서버쪽으로 전송시키도록 제어하는 역할을 한다.
이는 마이크로컴퓨터로 구성된다.
즉, 도 6에 도시한 바와 같이, 입력단자 일측에 키입력버튼이 연결되어, 키입력버튼으로 입력된 각 기기의 선택신호 및 구동신호를 입력받고, 또 다른 입력단자 일측에 골프퍼터용 GPS 수신기가 연결되어, 골프퍼터용 GPS수신기를 통해 세개 이상의 위성에서 전송되는 정보를 사용하여 현재위치를 입력받으며, 또 다른 입력단자 일측에 무선통신모듈이 연결되어, 무선통신모듈을 통해 골프관리서버로부터 골프장 지도맵데이터를 입력받고, 또 다른 입력단자 일측에 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부가 연결되어, 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부가 연결되어, 스캐너시킨 점군(Point-Cloud)DATA를 입력받으며, 출력단자 일측에 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부가 연결되어, 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부를 구동시켜, 레이저를 사용자 골프공에서 홀컵까지 다채널로 발사하여 반사되는 레이저를 스캐너시키도록 출력신호를 보내고, 또 다른 출력단자 일측에 미니 터치스크린부가 연결되어, 미니 터치스크린부를 구동시켜, 측정하고자 하는 객체의 위치포인트를 표출시킨 후, 스마트 제어부의 제어신호에 따라 연산된 측정하고자 하는 객체의 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)에 관한 연산결과정보데이터를 텍스트로 표출시키도록 출력신호를 보내며, 또 다른 출력단자 일측에 카메라부가 연결되어, 카메라부를 구동시켜, 취득하고자 하는 그린표면을 촬영하여 영상객체를 터치스크린화면상에 그대로 영상표출 시키도록 출력신호를 보내고, 또 다른 출력단자 일측에 충전배터리부가 연결되어, 충전배터리부를 구동시켜, 각 기기에 전원을 공급시키도록 출력신호를 보내고, 또 다른 출력단자 일측에 스피커부가 연결되어, 연산 제어된 위치정보와, 측정정보(거리, 표고, 경사도)를 사용자(=플레이어)에게 음성으로 출력시키도록 출력신호를 보내며, 또 다른 출력단자 일측에 무선통신모듈이 연결되어, 무선통신모듈을 통해 근거리 또는 원격지의 스마트 디바이스 또는 골프관리서버와 무선통신망으로 연결되어, 그린 표면의 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)에 관한 연산결과정보데이터를 송신시키도록 출력신호를 보내도록 구성된다.
상기 스마트 제어부(700)는 도 7에 도시한 바와 같이, 고정밀 위치 정보 수신부(710), 사용자 위치표시제어부(720), 거리연산제어부(730), 경사도연산제어부(740)가 포함되어 구성된다.
첫째, 본 발명에 따른 고정밀 위치 정보 수신부(710)에 관해 설명한다.
상기 고정밀 위치 정보 수신부(710)는 GPS 정보의 오차를 보정하기 위한 DGNSS (Differential Global Navigation Satellite System) 정보를 수신하는 역할을 한다.
둘째, 본 발명에 따른 사용자 위치표시제어부(720)에 관해 설명한다.
상기 사용자 위치표시제어부(720)는 골프관리서버로부터 골프장 지도맵데이터를 수신받아, 사용자가 위치한 골프장 그린홀이 결정되면 골프장 지도맵데이터를 출력한 후, 골프퍼터용 GPS 수신기로부터 수신받은 현재위치좌표를 기준으로 사용자의 위치를 표시하도록 제어하는 역할을 한다.
이는 미니 터치스크린부 상에 골프장 지도맵데이터가 표출되면, 골프장 지도맵데이터 상에 골프퍼터본체가 위치한 현재위치좌표가 표시되도록 구성된다.
상기 사용자의 위치는 골프퍼터본체 자체의 위치로서, 골프퍼터용 GPS 수신기로부터 수신받는다.
상기 사용자 위치표시제어부(720)는 위치를 표시하기 위해서는 단위 픽셀 당 거리를 알아야 하는데 각 지도마다 축척이 다르며, 축척에 대한 정보는 포함되어 있지 않기 때문에 단위 픽셀 당 거리는 계산을 통하여 구한다.
본 발명에 따른 사용자 위치표시제어부(720)는 사용자 위치표시 작업을 위해서 활용할 수 있는 위치정보로서, 지도상의 좌측상단 점과 우측하단 점의 위경도 좌표 그리고 사용자의 위경도 좌표를 표출시킨다.
이 세 점을 사용하여 우측 하단 점을 기준으로 하는 사용자위치와 좌측상단 점 위치를 벡터로 표현한다.
벡터의 크기는 우측하단 점과 각 두 점간의 실제거리로 정한다.
좌측상단 점 벡터의 크기에 cosθ와 sinθ를 곱하여 지도에서의 가로/세로길이를 알 수 있다.
사용자위치벡터의 가로성분과 세로성분의 크기와 지도의 너비와 높이 비를 사용하면 x좌표와 y좌표를 구할 수 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 사용자의 위치를 지도상의 좌표로 변환할 때 끼인각 θ가 필요하다.
그리고, 도 8에 표시된 점 LT는 화면에 나타난 지도를 기준으로 하였을 때 좌측상단을 의미하고, 점 RB는 우측하단을 의미한다.
θ(θ=θ1-θ2)는 지도상에서 두 벡터가 가진 방향정보이며, 좌측상단 점 벡터의 끼인각은 수학식 1을 통해 구한다.
Figure PCTKR2019000063-appb-img-000001
지도상의 사용자위치벡터의 끼인각은 사용자위치벡터와 좌측상단 점 벡터가 이루는 내각과 좌측상단 점 벡터의 끼인각의 합 또는 차와 같다.
내각과 끼인각의 합 또는 차를 결정하는 것은 두 벡터의 기울기로 판단한다.
이러한 과정을 통해, 사용자위치벡터를 골프장 지도맵데이터 상에 출력하고, 사용자의 위치를 표시한다.
셋째, 본 발명에 따른 거리연산제어부(730)에 관해 설명한다.
상기 거리연산제어부(730)는 골프퍼터용 GPS 수신기로부터 전달받은 사용자 골프공과 홀컵간의 거리(ℓ)위치정보에다가 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부로 전달받은 사용자 골프공과 홀컵간의 거리(ℓ)측정정보를 기반으로, 사용자 골프공과 홀컵간의 거리정보를 연산제어시키는 역할을 한다.
여기서, 사용자 골프공 일측에 본 발명에 따른 골프퍼터용 GPS 수신기를 통해 측정한 사용자 골프공이 위치한 현재위치정보를 말한다.
그리고, 홀컵은 본 발명에 따른 골프퍼터용 GPS 수신기를 통해 측정한 홀컵이 위치한 현재위치정보를 말한다.
본 발명에 따른 거리연산제어부는 1차로, 골프퍼터용 GPS 수신기로부터 전달받은 사용자 골프공의 현재위치정보데이터와, 홀컵의 현재위치정보데이터를 비교분석하여 사용자 골프공과 홀컵간의 거리를 연산시킨다.
이어서, 2차로, 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부를 통해 측정한 사용자 골프공과 홀컵간의 거리를 연산시킨다.
1차에서 연산된 골프퍼터용 GPS 수신기의 사용자 골프공과 홀컵간의 거리(ℓ)위치정보에다가 2차에서 연산된 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부의 사용자 골프공과 홀컵간의 거리(ℓ)측정정보를 비교 분석하여, 신뢰도(%) 가중치를 부가한 후, 정밀한 사용자 골프공과 홀컵간의 거리정보를 연산제어시킨다.
넷째, 본 발명에 따른 경사도연산제어부(740)에 관해 설명한다.
상기 경사도연산제어부(740)는 레이저스캐너부에서 획득한 점군(Point-Cloud)DATA를 기반으로, 사용자 골프공과 홀컵간의 복수개의 표고점을 생성시키고, 생성시킨 복수개의 표고점에 골프퍼터용 GPS 수신기를 통해 3차원 X,Y,Z 좌표를 연산시킨 후, 사용자 골프공과 홀컵간의 임의의 표고점 A'와, 임의의 표고점 A'에 대하여 상향인 다른 표고점 B'와, 임의의 표고점 A'와 수평이면서 다른 표고점 B'와 수직의 교차형 표고점 C'를 연결한 삼각형구조를 통해 경사각을 연산제어시키는 역할을 한다.
이는 도 10에 도시한 바와 같이, 표고점생성부(741), 표고점좌표설정부(742), 경사도연산부(743)로 구성된다.
상기 표고점생성부(741)는 레이저스캐너부에서 획득한 점군(Point-Cloud)DATA 중 지표면에 반사되어 되돌아오는 레이저 펄스가 레이저스캐너부에 도달할 때까지의 시간(tL)을 관측하고, 그 값에 빛의 속도를 곱하여 거리(R)를 계산하여 복수개의 표고점을 생성시키는 역할을 한다.
여기서, 레이저 펄스의 왕복시간은 다음의 수학식 2를 통해 연산된다.
Figure PCTKR2019000063-appb-img-000002
여기서, R은 사용자골프공과 골프컵 위치간의 거리를 나타내고, c는 빛의 속도를 나타낸다.
상기 수학식 2에서 거리오차 △R은 시간오차 △t L에 정비례하며, 다음의 수학식 3과 같이 유도된다.
Figure PCTKR2019000063-appb-img-000003
여기서, 거리오차 △R은 거리의 해상도를 나타내고, △t L은 시간 관측의 해상도를 나타낸다.
따라서, 사용자골프공과 골프컵 위치간의 최대거리는 다음의 수학식 4와 같이 표현된다.
Figure PCTKR2019000063-appb-img-000004
상기 표고점좌표설정부(742)는 표고점생성제어부를 통해 생성시킨 복수개의 표고점에 골프퍼터용 GPS 수신기를 통해 얻은 위치좌표를 기반으로 3차원 X,Y,Z 좌표를 1:1로 설정제어시키는 역할을 한다.
이는 일예로, 도 14 도시한 바와 같이, 사용자골프공과 골프컵간에 16개의 표고점이 있다고 가정하면, 첫번째 표고점은 X 1,Y 1,Z 1으로 좌표가 설정되고, 두번째 표고점은 X 2,Y 2,Z 2로 좌표가 설정되며, 세번째 표고점은 X 3,Y 3,Z 3으로 좌표가 설정되고, 네번째 표고점은 X 4,Y 4,Z 4로 좌표가 설정되며, 이어서, 열네번째 표고점은 X 14,Y 14,Z 14로 좌표가 설정되고, 열다섯번째 표고점은 X 15,Y 15,Z 15로 좌표가 설정되며, 열여섯번째 표고점은 X 16,Y 16,Z 16으로 좌표가 설정된다.
상기 경사도연산부(743)는 표고점좌표설정제어부를 통해 3차원 X,Y,Z 좌표가 설정된 복수개의 표고점 중 사용자 골프공과 홀컵간의 임의의 표고점 A'와, 임의의 표고점 A'에 대하여 상향인 다른 표고점 B'와, 임의의 표고점 A'와 수평이면서 다른 표고점 B'와 수직의 교차형 표고점 C'를 연결한 삼각형구조를 통해 경사각을 연산제어시키는 역할을 한다.
이는 도 9에 도시한 바와 같이, 표고점좌표설정제어부를 통해 3차원 X,Y,Z 좌표가 설정된 복수개의 표고점 중 사용자 골프공과 홀컵간의 임의의 표고점 A'와, 임의의 표고점 A'에 대하여 상향인 다른 표고점 B'와, 임의의 표고점 A'와 수평이면서 다른 표고점 B'와 수직의 교차형 표고점 C'를 연결한 삼각형구조를 생성시킨다.
표고점 A'와 표고점 B'에 대한 연결 벡터를
Figure PCTKR2019000063-appb-img-000005
라 하고, 표고점 A'와 표고점 C'를 연결한 벡터를
Figure PCTKR2019000063-appb-img-000006
라고 할때, 다음의 수학식 5와 같은 식을 얻을 수 있다.
Figure PCTKR2019000063-appb-img-000007
상기 수학식 5에서 cos θ에 대하여 정리하면 다음의 수학식 6과 같이 표현할 수가 있다.
Figure PCTKR2019000063-appb-img-000008
여기서, 경사각을 구하려면, cos θ의 acos θ를 수학식 7를 통해 연산시킨다.
Figure PCTKR2019000063-appb-img-000009
본 발명에 따른 사용자 골프공과 홀컵간의 경사도는 5~15%로 설정된다.
또한, 본 발명에 따른 스마트제어부는 점군(Point-Cloud)DATA를 기반으로 경사도 연산 이외에도, 홀컵 주위의 그린 표면 각각의 위치를 연산처리하여 최적의 퍼팅라인과 방향, 스피드를 연산제어시킨다.
다음으로, 본 발명에 따른 스피커부(800)에 관해 설명한다.
상기 스피커부(800)는 미니터치 입력 스크린부 일측에 위치되고, 스마트 제어부를 통해 연산 제어된 위치정보와, 측정정보(거리, 표고, 경사도)를 사용자(=플레이어)에게 음성으로 전달하는 역할을 한다.
이는 가로 1.5mm~4mm, 세로(=높이) 2mm~6mm로 슬림한 크기로 형성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 충전 배터리부(900)에 관해 설명한다.
상기 충전배터리부(900)는 스마트 제어부 하단에 위치되고, 배터리 충전되어 각 기기에 전원을 공급시키는 역할을 한다.
이는 리튬이온배터리, 리튬폴리머배터리 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터(1)는 기포관부(900a)가 포함되어 구성된다.
상기 기포관부(900a)는 골프공과 접촉되는 골프퍼터 헤드의 상단면 일측에 형성되어, GPS수신기의 수신 방법에 따라 결정되는 골프퍼터본체의 수평축과 수직축의 위치를 결정하여 위치오차를 잡아주는 역할을 한다.
이는 원형상, 또는 일자형상으로 형성된다.
그리고, 기포관본체(900a-1)의 내면을 정확하게 일정한 곡면으로 한 유리관(900a-2) 속에 알코올 등을 넣고, 기포를 밀봉한 구조로 구성된다.
유리관 표면의 눈금 중심에 기포가 있을 때 수평이 된다.
상기 기포관부는 눈금 중심에 기포가 정위치되면 수평축과 수직축의 위치가 결정되고, 이때 위치신호를 센싱하여, 스마트제어부로 전달시키도록 구성된다.
이하, 본 발명에 따른 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터의 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.
본 발명에서는 골프홀컵을 기준으로 일예로, 10m 거리에 골프공이 위치된 후, 스마트 골프퍼터를 퍼팅한다고 가정한다.
먼저, 골프퍼터본체를 홀컵 및 골프공과 동일의 수직 직립구조로 형성시킨 후, 키입력버튼을 눌러 각 기기를 구동시킨다.
다음으로, 충전배터리부에서 스마트 제어부의 제어신호에 따라 구동되어, 각 기기로 전원을 구동시킨다.
다음으로, 골프퍼터용 GPS 수신기가 스마트 제어부의 제어신호에 따라 구동되어, 세개 이상의 위성에서 전송되는 정보를 사용하여 현재위치를 수신받아 스마트 제어부로 전달시킨다.
다음으로, 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부가 구동되어, 레이저를 사용자 골프공에서 홀컵까지 다채널로 발사하여 반사되는 레이저를 스캐너시킨 후, 스캐너시킨 점군(Point-Cloud)DATA를 스마트제어부로 전달시킨다.
다음으로, 카메라가 구동되어, 미니터치 입력 스크린부 반대방향인 전면방향에서 골프그린 표면을 촬영하여 영상을 표출시키면서, 스마트제어부의 제어신호에 따라 측정하고자 하는 객체에 사진영상을 표출시킨다.
다음으로, 스마트 제어부에서 현장에서 바로, GPS 수신기로부터 전달받은 위치정보, 그리고, 경사측정센서에서 센싱한 경사 및 경사방향을 기반으로 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)를 연산 제어한다.
이는 사용자 위치표시제어부를 통해, 골프관리서버로부터 골프장 지도맵데이터를 수신받아, 사용자가 위치한 골프장 그린홀이 결정되면 골프장 지도맵데이터를 출력한 후, 골프퍼터용 GPS 수신기로부터 수신받은 현재위치좌표를 기준으로 사용자의 위치를 표시하도록 제어한다.
그리고, 도 13 도시한 바와 같이, 거리연산제어부에서 골프퍼터용 GPS 수신기로부터 전달받은 사용자 골프공과 홀컵간의 거리(ℓ)위치정보에다가 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부로 전달받은 사용자 골프공과 홀컵간의 거리(ℓ)측정정보를 기반으로, 사용자 골프공과 홀컵간의 거리정보를 연산제어시킨다.
또한, 도 14에 도시한 바와 같이, 경사도연산제어부에서 레이저스캐너부에서 획득한 점군(Point-Cloud)DATA를 기반으로, 사용자 골프공과 홀컵간의 복수개의 표고점을 생성시키고, 생성시킨 복수개의 표고점에 골프퍼터용 GPS 수신기를 통해 3차원 X,Y,Z 좌표를 연산시킨 후, 사용자 골프공과 홀컵간의 임의의 표고점 A와, 임의의 표고점 A에 대하여 상향인 다른 표고점 B와, 임의의 표고점 A와 수평이면서 다른 표고점 B와 수직의 교차형 표고점 C를 연결한 삼각형구조를 통해 경사각을 연산제어시킨다.
다음으로, 미니터치 입력 스크린부가 구동되어, 거리(ℓ), 표고(=높이:h), 경사도(%)를 측정하고자 하는 객체와 카메라부에서 촬영한 사진영상을 터치스크린화면상에 그대로 영상으로 표출시키고, 그린스피드, 바람의 세기를 입력시키도록 안내한다.
다음으로, 도 15에 도시한 바와 같이, 스마트 제어부에서 연산된 최적의 퍼팅라인과 방향, 스피드, 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%) 데이터를 근거리 또는 원격지의 스마트 디바이스 또는 골프관리서버쪽으로 전송시킨다.
끝으로, 골프관리서버에서 사용자의 위치를 표시하기 위해 골프장별로 별도의 골프장지도맵을 표출시킨 상태에서, 골프장에 위치한 스마트 골프퍼터를 가진 골퍼의 위치데이터와 함께, 스마트 골프퍼터를 통해 퍼팅해야할 골프공과 홀컵까지의 거리, 높이, 경사도에 관한 연산데이터를 관리하면서, 모니터링화면에 표출시킨다.
본 발명은 GPS 수신기로부터 전달받은 위치정보(x.y.z)와 LiDAR를 이용하여 취득된 점군(Point-Cloud)DATA로 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)를 연산시켜 미니터치스크린부에 표출시키도록 제어한 후, 연산된 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%) 데이터를 골프 퍼터 상단에 내장된 스크린부와 스피커부를 통하여 음성으로 골프그린 정보를 전달하여 플레이를 할 수 있고 근거리 또는 원격지의 스마트 디바이스 또는 골프관리서버와 무선통신망으로 연결되어 사용자(=플레이어)가 직접 골프퍼터 장치로부터 정보를 전달 받아 플레이를 할 수 있는 골프장 그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터에 관한 것으로서 산업상 이용가능성이 높다.

Claims (7)

  1. 헤드, 샤프트, 그립으로 이루어져, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 골프퍼터본체(100)와,
    골프퍼터본체의 그립 상단에 위치되어, 세개 이상의 위성에서 전송되는 정보를 사용하여 현재위치를 수신받는 골프퍼터용 GPS 수신기(200)와,
    골프퍼터용 GPS 수신기 하단에 위치되어, 골프퍼터용 GPS 수신기로부터 수신된 GPS정보와 1:1 매칭되는 그린 표면의 복수개 위치를 스캐닝(Scanning) 하여 취득된 점군(Point-Cloud)DATA로 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)를 측정하는 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부(300)와,
    골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부 하단에 위치되어, 거리(ℓ), 표고(=높이:h), 경사도(%)를 측정하고자 하는 객체와 카메라부에서 촬영한 사진영상을 터치스크린화면상에 그대로 영상으로 표출시키고, 그린스피드, 바람의 세기를 입력하는 미니터치 입력 스크린부(400)와,
    미니터치 입력 스크린부 반대방향인 전면방향에서 골프그린 표면을 촬영하여 영상을 표출시키면서, 스마트제어부의 제어신호에 따라 측정하고자 하는 객체에 사진영상을 표출시키는 카메라부(500)와,
    카메라부 하단에 위치되어, 근거리 또는 원격지의 스마트 디바이스 또는 골프관리서버와 무선통신망으로 연결되어, 그린 표면의 거리(ℓ), 표고(=높이:h), 경사도(%)에 관한 연산결과정보데이터를 송신시키고, 근거리에 무선으로 정보를 받을 수 있는 블루투스기술과 골프관리서버로부터 골프장 지도맵 데이터를 수신받아 스마트제어부로 전달시키는 무선통신모듈(600)과,
    무선통신모듈 일측에 위치되어, 골프퍼터용 GPS 수신기, LiDAR(Light Detection and Ranging)부, 미니 터치입력스크린부, 카메라부, 무선통신모듈, 스피커부, 충전배터리부와 연결되어, 각 기기를 전반적인 동작을 제어하면서, 사용자가 터치한 입력 값에 따라 영상을 줌인,아웃시키면서 측정하고자 하는 객체의 위치포인트를 미니 터치입력스크린부에 설정시킨 후, GPS수신기로부터 전달받은 위치정보와 LiDAR부로부터 측정정보(거리, 표고, 경사도)를 연산시키고, 연산된 연산결과정보데이터를 미니터치 입력 스크린부, 근거리 및 원격지의 스마트 디바이스, 골프 관리서버로 전송시키도록 제어하는 스마트 제어부(700)부와,
    미니터치 입력 스크린부 일측에 위치되고, 스마트 제어부를 통해 연산 제어된 위치정보와, 측정정보(거리, 표고, 경사도)를 사용자(=플레이어)에게 음성으로 전달하는 스피커부(800)와,
    스마트 제어부 하단에 위치되고, 배터리 충전되어 각 기기에 전원을 공급시키는 충전배터리부(900)로 구성되는 것을 특징으로 하는 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부(300)는
    원통형상으로 이루어져, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 원통형본체(310)와,
    원통형본체의 내부공간 정면 일측에 위치되어, 감지거리 5m~100m, 빔폭 15°~120°를 가지면서 사용자 골프공과 홀컵사이의 지표면 전방향으로 레이저 펄스를 쏴주는 레이저발신부(320)와,
    레이저발신부의 하단 일측에 위치되어, 지정된 홀컵과 골프공사이의 면을 지정한 후, 레이저발신부를 통해 방출된 레이저 펄스신호 중 지표면에 반사되어 되돌아오는 레이저 펄스신호를 수신받아 다채널로 동기화시켜 점군(Point.Claud)DATA를 획득시키는 레이저스캐너부(330)로 구성되는 것을 특징으로 하는 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 스마트 제어부(700)는
    입력단자 일측에 키입력버튼이 연결되어, 키입력버튼으로 입력된 각 기기의 선택신호 및 구동신호를 입력받고, 또 다른 입력단자 일측에 골프퍼터용 GPS 수신기가 연결되어, 골프퍼터용 GPS수신기를 통해 세개 이상의 위성에서 전송되는 정보를 사용하여 현재위치를 입력받으며, 또 다른 입력단자 일측에 무선통신모듈이 연결되어, 무선통신모듈을 통해 골프관리서버로부터 골프장 지도맵데이터를 입력받고, 또 다른 입력단자 일측에 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부가 연결되어, 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부가 연결되어, 스캐너시킨 점군(Point-Cloud)DATA를 입력받으며, 출력단자 일측에 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부가 연결되어, 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부를 구동시켜, 레이저를 사용자 골프공에서 홀컵까지 다채널로 발사하여 반사되는 레이저를 스캐너시키도록 출력신호를 보내고, 또 다른 출력단자 일측에 미니 터치스크린부가 연결되어, 미니 터치스크린부를 구동시켜, 측정하고자 하는 객체의 위치포인트를 표출시킨 후, 스마트 제어부의 제어신호에 따라 연산된 측정하고자 하는 객체의 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)에 관한 연산결과정보데이터를 텍스트로 표출시키도록 출력신호를 보내며, 또 다른 출력단자 일측에 카메라부가 연결되어, 카메라부를 구동시켜, 취득하고자 하는 그린표면을 촬영하여 영상객체를 터치스크린화면상에 그대로 영상표출 시키도록 출력신호를 보내고, 또 다른 출력단자 일측에 충전배터리부가 연결되어, 충전배터리부를 구동시켜, 각 기기에 전원을 공급시키도록 출력신호를 보내고, 또 다른 출력단자 일측에 스피커부가 연결되어, 연산 제어된 위치정보와, 측정정보(거리, 표고, 경사도)를 사용자(=플레이어)에게 음성으로 출력시키도록 출력신호를 보내며, 또 다른 출력단자 일측에 무선통신모듈이 연결되어, 무선통신모듈을 통해 근거리 또는 원격지의 스마트 디바이스 또는 골프관리서버와 무선통신망으로 연결되어, 그린 표면의 거리(ℓ), 표고(=높이 : h), 경사도(%)에 관한 연산결과정보데이터를 송신시키도록 출력신호를 보내도록 구성되는 것을 특징으로 하는 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스마트 제어부(700)는
    GPS 정보의 오차를 보정하기 위한 DGNSS(Differential Global Navigation Satellite System) 정보를 수신하는 고정밀 위치 정보 수신부(710)와,
    골프관리서버로부터 골프장 지도맵데이터를 수신받아, 사용자가 위치한 골프장 그린홀이 결정되면 골프장 지도맵데이터를 출력한 후, 골프퍼터용 GPS 수신기로부터 수신받은 현재위치좌표를 기준으로 사용자의 위치를 표시하도록 제어하는 사용자 위치표시제어부(720)와,
    골프퍼터용 GPS 수신기로부터 전달받은 사용자 골프공과 홀컵간의 거리(ℓ)위치정보에다가 골프퍼터용 LiDAR(Light Detection and Ranging)부로 전달받은 사용자 골프공과 홀컵간의 거리(ℓ)측정정보를 기반으로, 사용자 골프공과 홀컵간의 거리정보를 연산제어시키는 거리연산제어부(730)와,
    레이저스캐너부에서 획득한 점군(Point.Claud)DATA를 기반으로, 사용자 골프공과 홀컵간의 복수개의 표고점을 생성시키고, 생성시킨 복수개의 표고점에 골프퍼터용 GPS 수신기를 통해 3차원 X,Y,Z 좌표를 연산시킨 후, 사용자 골프공과 홀컵간의 임의의 표고점 A'와, 임의의 표고점 A'에 대하여 상향인 다른 표고점 B'와, 임의의 표고점 A'와 수평이면서 다른 표고점 B'와 수직의 교차형 표고점 C'를 연결한 삼각형구조를 통해 경사각을 연산제어시키는 경사도연산제어부(740)로 구성되는 것을 특징으로 하는 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터.
  5. 제4항에 있어서, 상기 경사도연산제어부(740)는
    레이저스캐너부에서 획득한 점군(Point.Claud)DATA 중 지표면에 반사되어 되돌아오는 레이저 펄스가 레이저스캐너부에 도달할 때까지의 시간(tL)을 관측하고, 그 값에 빛의 속도를 곱하여 거리(R)를 계산하여 복수개의 표고점을 생성시키는 표고점생성부(741)와,
    표고점생성제어부를 통해 생성시킨 복수개의 표고점에 골프퍼터용 GPS 수신기를 통해 얻은 위치좌표를 기반으로 3차원 X,Y,Z 좌표를 1:1로 설정제어시키는 표고점좌표설정부(742)와,
    표고점좌표설정제어부를 통해 3차원 X,Y,Z 좌표가 설정된 복수개의 표고점 중 사용자 골프공과 홀컵간의 임의의 표고점 A와, 임의의 표고점 A에 대하여 상향인 다른 표고점 B와, 임의의 표고점 A와 수평이면서 다른 표고점 B와 수직의 교차형 표고점 C를 연결한 삼각형구조를 통해 경사각을 연산제어시키는 경사도연산부(743)로 구성되는 것을 특징으로 하는 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터.
  6. 제1항에 있어서, 상기 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터는
    골프공과 접촉되는 골프퍼터 헤드의 상단면 일측에 형성되어, GPS수신기의 수신 방법에 따라 결정되는 골프퍼터본체의 수평축과 수직축의 위치를 결정하여 위치오차를 잡아주는 기포관부(900a)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터.
  7. 제1항에 있어서, 상기 골프퍼터본체(100)는
    미니 터치스크린부 하단 일측에 SD카드삽입부가 형성되어, SD카드가 SD카드삽입부에 삽입형성되는 것을 특징으로 하는 골프장그린 위치 기반형 스마트 골프퍼터.
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