KR101393394B1 - 정밀 측위용 gps 수신기가 탑재되는 쓰나미 검출용 부이 - Google Patents

정밀 측위용 gps 수신기가 탑재되는 쓰나미 검출용 부이 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해상에 부유되어 설치되고, 파랑이나 쓰나미 등에 의해 부이가 흔들림에도 불구하고 자동적으로 균형을 맞추어 GPS 안테나가 항상 일정한 방향을 향하도록 하여 정밀한 측위를 수행할 수 있는 쓰나미 검출용 부이에 관한 것으로, 본 발명에 따른 정밀 측위용 GPS 수신기가 탑재되는 쓰나미 검출용 부이는, 부유가능한 재질로 이루어져 해상에 배치되고, 상면이 평탄하게 형성되는 부유부와, 상기 부유부의 상면에 장착되고, 짐벌 형태로 이루어지는 GPS 안테나 지지부 및 상기 GPS 안테나 지지부에 장착되어 다수의 GPS 위성과 통신을 수행하여 GPS 신호를 수신하는 GPS 안테나부를 포함하고, 상기 GPS 안테나부는 일정 방향으로 위치를 유지하는 것을 특징으로 한다.

Description

정밀 측위용 GPS 수신기가 탑재되는 쓰나미 검출용 부이{BOUY FOR TSUNAMI DETECTION WITH GPS RECEIVER FOR PRECISE POSITIONING}
본 발명은 쓰나미 검출용 부이에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 해상에 부유되어 설치되고, 파랑이나 쓰나미 등에 의해 부이가 흔들림에도 불구하고 자동적으로 균형을 맞추어 GPS 안테나가 항상 일정한 방향을 향하도록 하여 정밀한 측위를 수행할 수 있는 쓰나미 검출용 부이에 관한 것이다.
해양관측은 해양에서 과학적인 정보를 얻기 위한 모든 관측, 즉 해양의 상태, 수질, 해류, 조류, 파랑 등을 관측하는 것으로, 이러한 해양관측을 통해 태풍이나 쓰나미와 같은 기상이변 및 해양환경을 미리 예측할 수 있고, 해류와 함께 이동하는 어군 등을 파악하여 어업의 기초자료로 활용될 수도 있다.
또한, 공업화의 발달로 인하여 각종 환경오염 물질이 해양에 유입되어 해양오염의 원인이 되고 있어, 해양관측을 통해 인근 해양환경 또는 특정지역의 해양 상태를 신속하고 정확하게 판단해야 할 중요성이 증대되고 있다.
이들 해양관측은 고정된 구조물이 아닌 부체(浮體)를 이용하는 것으로, 부이와 이에 설치되는 관측 장비 등으로 구성될 수 있다. 이러한 관측장비가 고정된 부이는, 해류를 따라 이동하면서 다양한 해양관측을 수행하고, 관측된 데이터를 무선으로 송수신할 수 있는 특징이 있다.
부이를 이용한 해양관측 기술과 관련하여, 등록특허 제10-1109411호는 전개판식 측류부이에 관한 것으로, GPS 수신기와 배터리 및 점멸등이 내장된 밀폐케이스의 하측에 4장의 부유날개가 열십자 형태로 배치된 전개판을 설치하여, GPS 신호를 송수신함으로써 해류 측정이 가능하도록 구성되고 있다.
그러나, 상기와 같이 종래의 해양관측용 부이는 관측장비가 부이에 고정되는 형태로서, 파랑이나 쓰나미에 의하여 부이가 요동하는 경우, 정확한 측정이 어렵다는 문제점이 있다.
특히, GPS를 활용하여 파고, 파향, 파주기 등을 관측하는 경우, 정밀한 관측치를 얻기 위해서는 GPS 신호의 반송파(carrier)를 이용하여 정밀 측위를 할 수 있다.
이때, 파랑이나 쓰나미 등에 의해 부이가 요동하면 GPS 위성 개수의 변화 또는 GPS 신호를 추적하지 못하는 경우가 발생되고, 이로 인하여 정밀 측위가 불가능하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 쓰나미 검출에 사용되는 해상 부유식 부이에 있어서, 부이가 파랑 및 쓰나미에 의해 해상에서 요동하더라도, 항시 자동적으로 균형을 유지하여 정밀 측위를 수행할 수 있는 정밀 측위용 GPS 수신기가 탑재되는 쓰나미 검출용 부이의 제공을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 GPS 신호를 수신하는 GPS 안테나가 하늘을 향해 수직으로 직립한 상태를 유지할 수 있도록 함으로써, 원활하고 정확한 파고, 파향 및 파주기 등을 관측하여 쓰나미를 검출하는데 용이한 정밀 측위용 GPS 수신기가 탑재되는 쓰나미 검출용 부이의 제공을 목적으로 한다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 정밀 측위용 GPS 수신기가 탑재되는 쓰나미 검출용 부이(bouy)는, 부유가능한 재질로 이루어져 해상에 배치되고, 상면이 평탄하게 형성되는 부유부와, 상기 부유부의 상면에 장착되고, 짐벌 형태로 이루어지는 GPS 안테나 지지부 및 상기 GPS 안테나 지지부에 장착되어 다수의 GPS 위성과 통신을 수행하여 GPS 신호를 수신하는 GPS 안테나부를 포함하고, 상기 GPS 안테나부는 일정 방향으로 위치를 유지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 쓰나미 검출용 부이는, 상기 부유부의 내부에 탑재되고, 상기 GPS 안테나부에서 수신되는 GPS 신호의 반송파(carrier)를 이용하여 정밀측위를 수행하는 GPS 수신기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 쓰나미 검출용 부이는, 상기 GPS 안테나부가 유지하는 일정 방향은 중력방향과 반대 방향인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 쓰나미 검출용 부이는, 상기 GPS 안테나 지지부가 일단이 상기 부유부의 상면에 결합되고, 상기 상면과 수직한 방향으로 배치되는 지지부재와, 상기 지지부재의 타단과 중심에서 회전 가능하게 결합하는 반 원형띠 형태의 제 1 회전부재와, 상기 제 1 회전부재의 양 측단과 회전 가능하게 결합하는 원형띠 형태의 제 2 회전부재와, 상기 제 2 회전부재와 회전 가능하게 결합하는 원형띠 형태의 제 3 회전부재 및 상기 제 3 회전부재 내측에 구비되고, 상기 GPS 안테나부가 장착되는 안테나 장착부재를 포함하고, 상기 제 1 회전부재는 상기 부유부의 상면와 수직한 방향으로 배치되고, 상기 제 2 회전부재는 상기 제 1 회전부재와 수직한 방향으로 배치되며, 상기 제 3 회전부재는 상기 제 2 회전부재와 수직하면서 상기 제 1 회전부재와 직각을 이루는 방향으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 쓰나미 검출용 부이는, 상기 제 1 회전부재의 직경이 상기 제 2 회전부재의 직경보다 크고, 상기 제 2 회전부재의 직경이 상기 제 3 회전부재의 직경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 쓰나미 검출용 부이는, 상기 제 1 회전부재의 양측단에 제 1 관통홀이 각각 형성되고, 상기 제 2 회전부재의 마주하는 양측 외주면에 제 1 돌기가 각각 형성되어, 상기 제 1 돌기와 상기 제 1 관통홀이 각각 회전 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 쓰나미 검출용 부이는, 상기 제 2 회전부재에 상기 제 1 돌기와 90°간격으로 제 2 관통홀이 각각 형성되고, 상기 제 3 회전부재는 마주하는 양측 외주면에 제 2 돌기가 각각 형성되어, 상기 제 2 돌기와 상기 제 2 관통홀이 각각 회전 가능하게 결합되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명에 따른 쓰나미 검출용 부이는, 상기 안테나 장착부재가 상기 제 3 회전부재의 내주면에 결합되는 수평부재와, 일단이 상기 수평부재의 중심에 결합하고, 상기 GPS 안테나부가 장착되는 타단이 상기 제 3 회전부재를 일정 길이 관통하여 상기 수평부재에 대해 수직 상방으로 배치되는 수직부재를 포함하고, 상기 안테나 장착부재와 상기 제 3 회전부재는 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 정밀 측위용 GPS 수신기가 탑재되는 쓰나미 검출용 부이에 따르면, 3차원 짐벌(Gimbal)의 원리를 적용하여 구성된 부이가 파랑 및 쓰나미에 의해 해상에서 요동하더라도, 항시 자동적으로 균형을 유지함으로써 GPS 신호를 수신하는 GPS 안테나가 하늘을 향해 수직으로 직립한 상태를 유지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 일정 방향으로 GPS 안테나의 균형을 유지함으로써, GPS 신호 수신에 대한 안정성을 보장받을 수 있기 때문에 안정적이고 연속적인 고정밀 측위 정확도를 제공할 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 정밀 측위용 GPS 수신기가 탑재되는 쓰나미 검출용 부이를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 쓰나미 검출용 부이의 구성을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4는, 본 발명에 따른 쓰나미 검출용 부이의 동작을 예시적으로 나타내는 예시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정밀 측위용 GPS 수신기가 탑재되는 쓰나미 검출용 부이를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 2는 쓰나미 검출용 부이의 구성을 개략적으로 나타내는 분해 사시도이다.
도면에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 정밀 측위용 GPS 수신기가 탑재되는 쓰나미 검출용 부이(1)는 부유부(10), GPS 안테나 지지부(20) 및 GPS 안테나부(30)를 포함할 수 있다.
부유부(10)는 부력에 의해 해상(2), 즉 해수면에 위치될 수 있도록 부유가능한 재질(예를 들어, 발포 폴리에스틸렌 재질 등)로 이루어지고, 상면(11)이 평탄하게 형성될 수 있다.
부유부(10)의 상면(11)에 장착되는 GPS 안테나 지지부(20)는 짐벌(Gimbal)의 원리가 적용된 형태로 이루어질 수 있다. 이 GPS 안테나 지지부(20)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 지지부재(210), 제 1 회전부재(220), 제 2 회전부재(230), 제 3 회전부재(240) 및 안테나 장착부재(250)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 지지부재(210)는 일단이 부유부(10)의 상면(11) 중앙에 결합되고, 평탄하게 구성된 상면(11)과 수직한 방향으로 배치될 수 있다.
지지부재(210)의 타단은 반 원형띠 형태로 이루어지는 제 1 회전부재(220)의 중심과 회전 가능하게 결합할 수 있다. 이 제 1 회전부재(220)의 양측단에는 제 1 관통홀(221)이 각각 형성될 수 있다.
또한, 제 2 회전부재(230)는 원형띠 형태로 이루어지고, 일측 외주면과 이 일측 외주면과 마주하는 타측 외주면, 즉 서로 마주하는 양측 외주면에는 각각 제 1 돌기(231, 231)가 구비되고, 이 제 1 돌기(231, 231)와 90°간격으로 제 2 관통홀(232, 232)이 각각 형성될 수 있다.
제 2 회전부재(230)에 구비된 제 1 돌기(231, 231)는 제 1 회전부재(220)의 양측단에 형성된 제 1 관통홀(221, 221)과 각각 회전 가능하게 결합될 수 있다.
제 3 회전부재(240)는 원형띠 형태로 이루어지고, 마주하는 양측 외주면에는 각각 제 2 돌기(241, 241)가 구비될 수 있다. 이 제 3 회전부재(240)에 구비된 제 2 돌기(241, 241)는 제 2 회전부재(230)에 형성된 제 2 관통홀(232, 232)과 각각 회전 가능하게 결합될 수 있다.
또한, 제 3 회전부재(240)에는 안테나 장착부재(250)가 일체로 구비될 수 있다. 이 안테나 부재(250)는 제 3 회전부재(240)에 구비된 제 2 돌기(241)의 위치와 대응하는 제 3 회전부재(240)의 내주면에 결합되는 수평부재(251)와, 이 수평부재(251)에 대해 수직 상방으로 배치되는 수직부재(252)로 이루어질 수 있다.
특히, 수직부재(252)의 일단은 수평부재(251)의 중심에 결합하고, 타단은 GPS 안테나부(30)가 장착될 수 있도록 제 3 회전부재(240)를 일정 길이 관통하여 형성됨으로써, 안테나 장착부재(250)는 예를 들어, 'ㅗ' 형태로 이루어질 수 있다.
GPS 안테나 지지부(20)를 구성하는 제 1 회전부재(220)의 직경은 제 2 회전부재(230)의 직경보다 크고, 제 2 회전부재(230)의 직경은 제 3 회전부재(240)의 직경보다 크게 형성될 수 있다.
또한, 제 1 회전부재(220)는 부유부(10)의 상면(11)와 수직한 방향으로 배치되고, 또한, 제 2 회전부재(230)는 제 1 회전부재(220)와 수직한 방향으로 배치되어 제 1 회전부재(220)와 회전 가능하게 결합될 수 있다.
또한, 제 3 회전부재(240)는 제 2 회전부재(230)와 수직한 방향으로 배치됨과 동시에 제 1 회전부재(220)와 90°간격으로 회전된 상태 즉, 직각을 이루는 방향으로 배치되어 제 2 회전부재(230)와 회전 가능하게 결합될 수 있다.
상기와 같이, GPS 안테나 지지부(20)는 짐벌(Gimbal)의 원리가 적용되고, 이로 인하여 GPS 안테나 지지부(20)에 장착되는 일정 방향, 즉 중력방향과 반대방향으로 자세를 일정하게 유지할 수 있다.
도 3 및 도 4는, 본 발명에 따른 쓰나미 검출용 부이의 동작을 예시적으로 나타내는 예시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 해상(2)에 배치되는 쓰나미 검출용 부이(1)가 파도나 파랑에 의해 요동하는 경우, 도 3에 나타낸 바와 같이, 화살표 'a' 방향(PITCH 축 회전)으로 부유부(10)가 기울어지면, 제 1 회전부재(220)와 회전 가능하게 결합되는 제 2 회전부재(230)의 회전에 의해 GPS 안테나부(30)는 항시 일정하게 자세를 유지할 수 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 화살표 'b' 방향(ROLL 축 회전)으로 부유부(10)가 기울어지면, 제 2 회전부재(230)와 회전 가능하게 결합되는 제 3 회전부재(240)의 회전에 의해 GPS 안테나부(30)는 항시 일정하게 자세를 유지할 수 있다.
또한, 제 1 회전부재(220)는 지지부재(210)와 회전 가능하게 결합되기 때문에, 도 1에 나타낸 바와 같이 화살표 'c' 방향(YAW 축 회전)으로 부유부(10)가 회전되어도, GPS 안테나부(30)는 항시 일정하게 자세를 유지할 수 있다.
따라서, 다수의 GPS 위성(도시하지 않음)과 통신을 수행하는 GPS 안테나부(30)는, 파랑이나 쓰나미 등에 의해 본 발명의 쓰나미 검출용 부이(1)가 요동하더라도, 항시 자동적으로 균형을 맞추어 일정한 방향으로 자세를 유지할 수 있기 때문에, GPS 안테나부(30)의 자세 변화로 인한 GPS 위성 개수의 변화 또는 GPS 신호 추적 불능 등의 문제점을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 쓰나미 검출용 부이(1)를 이루는 부유부(10)의 내부에는 GPS 안테나부에서 수신되는 GPS 신호의 반송파(carrier)를 이용하여 정밀측위를 수행하는 GPS 수신기(40)를 포함할 수 있다.
GPS 수신기(40)에서는, 구체적으로 도시하지는 않았지만, 네트워크를 통해 IGS(International GNSS Service)의 GPS 위성궤도 오차 및 위성시계 오차정보를 수집하고, GPS 신호로부터 생성된 원시정보를 이용하여 정밀측위를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 정밀 측위용 GPS 수신기가 탑재되는 쓰나미 검출용 부이에 따르면, 파랑 및 쓰나미에 의해 해상에 설치되는 부이가 요동하더라도, 부이에 구비되는 GPS 안테나가 항시 균형을 유지할 수 있기 때문에 GPS 신호의 수신과 관련하여 안정성을 보장받을 수 있고, 이를 통해 고정밀 측위의 정확도를 향상시킬 수 있는 특징이 있다.
상기 본 발명의 내용은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
1 : 쓰나미 검출용 부이
10 : 부유부
20 : GPS 안테나 지지부
30 : GPS 안테나부
40 : GPS 수신기
210 : 지지부재
220 : 제 1 회전부재
230 : 제 2 회전부재
240 : 제 3 회전부재
250 : 안테나 장착부재

Claims (8)

  1. 부유가능한 재질로 이루어져 해상에 배치되며 상면이 평탄하게 형성되는 부유부;
    상기 부유부의 상면에 장착되어 GPS 안테나부의 위치를 중력 방향과 반대방향으로 일정하게 유지시키는 GPS 안테나 지지부; 및
    상기 GPS 안테나 지지부에 장착되어 다수의 GPS 위성과 통신을 수행하여 GPS 신호를 수신하는 GPS 안테나부;를 포함하고,
    상기 GPS 안테나 지지부는,
    상기 부유부의 상면과 수직한 방향으로 배치되는 반 원형띠 형태의 제 1 회전부재;
    일단이 상기 부유부의 상면 중앙에 결합되고 타단이 상기 제 1 회전부재의 중심과 회전가능하게 결합되며 상기 부유부의 상면과 수직한 방향으로 배치되는 지지부재;
    상기 제 1 회전부재의 양 측단에 회전 가능하게 결합되며 상기 제 1 회전부재와 수직한 방향으로 배치되는 원형띠 형태의 제 2 회전부재;
    상기 제 2 회전부재의 양 측단에 회전 가능하게 결합됨과 동시에 상기 제 1 회전부재와 직각을 이루는 방향으로 배치되는 원형띠 형태의 제 3 회전부재; 및
    상기 제 3 회전부재의 내측에 구비되며 상기 GPS 안테나부가 장착되는 안테나 장착부재;를 포함하며,
    상기 제 1 회전부재의 직경은 상기 제 2 회전부재의 직경보다 크게 형성되되, 상기 제 1 회전부재의 양측단에 제 1 관통홀이 각각 형성되고, 상기 제 2 회전부재의 마주하는 양측 외주면에 제 1 돌기가 각각 형성되어, 상기 제 1 돌기와 상기 제 1 관통홀이 각각 회전 가능하게 결합되고,
    상기 제 2 회전부재의 직경은 상기 제 3 회전부재의 직경보다 크게 형성되되, 상기 제 2 회전부재는 상기 제 1 돌기와 90°간격으로 제 2 관통홀이 각각 형성되고, 상기 제 3 회전부재는 마주하는 양측 외주면에 제 2 돌기가 각각 형성되어, 상기 제 2 돌기와 상기 제 2 관통홀이 각각 회전 가능하게 결합되며,
    상기 안테나 장착부재는 상기 제 3 회전부재와 일체로 형성되되,
    상기 제 3 회전부재의 내주면에 결합되는 수평부재; 및
    일단은 상기 수평부재의 중심에 결합되고, 타단은 상기 제 3 회전부재를 일정 길이 관통하여 상기 수평부재에 대해 수직 상방으로 배치됨으로써 상기 GPS 안테나부가 장착되는 수직부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 쓰나미 검출용 부이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부유부의 내부에 탑재되고, 상기 GPS 안테나부에서 수신되는 GPS 신호의 반송파(carrier)를 이용하여 정밀측위를 수행하는 GPS 수신기를 포함하는 것을 특징으로 하는 쓰나미 검출용 부이.
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