KR101846519B1 - 지형지물의 기준점 설정 위치별 이미지의 공간영상도화 오차보정 시스템 - Google Patents
지형지물의 기준점 설정 위치별 이미지의 공간영상도화 오차보정 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 지형지물의 기준점 설정 위치별 이미지의 공간영상도화 오차보정 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도심지에 집중된 지형물인 각종 건물의 지형물이미지를 실제 지형물에 준하게 도화해서 도화이미지 내 정확한 위치에 적용할 수 있도록 하되, 항공촬영 텀이 길고 고비용이 지출되는 비행기를 이용한 항공촬영 대신 값싸고 주기적인 촬영이 가능한 드론을 이용하여 수시로 변화되는 지형지물 영상이미지를 신속히 반영하여 신뢰도 있는 도화이미지를 완성할 수 있도록 한 지형지물의 기준점 설정 위치별 이미지의 공간영상도화 오차보정 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 공간영상 도화 기술 분야 중 지형지물의 기준점 설정 위치별 이미지의 공간영상도화 오차보정 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도심지에 집중된 지형물인 각종 건물의 지형물이미지를 실제 지형물에 준하게 도화해서 도화이미지 내 정확한 위치에 적용할 수 있도록 하되, 항공촬영 텀이 길고 고비용이 지출되는 비행기를 이용한 항공촬영 대신 값싸고 주기적인 촬영이 가능한 드론을 이용하여 수시로 변화되는 지형지물 영상이미지를 신속히 반영하여 신뢰도 있는 도화이미지를 완성할 수 있도록 한 지형지물의 기준점 설정 위치별 이미지의 공간영상도화 오차보정 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 수치지도 제작을 위해 사용되는 도화이미지는 지도를 이용하는 사용자의 이해를 돕고 시각적인 거부감을 최소화하기 위해 가능한 간단한 이미지로 제작된다.
특히, 내비게이션 등과 같이 사용자가 모니터에 출력되고 있는 도화이미지를 쉽고 빠르게 확인하고 이해할 수 있어야 하는 기기의 경우에는 도화이미지의 배경이 실제 모습과는 확연한 차이를 갖는다.
도 1(도화된 이미지를 개략적으로 도시한 도면)의 (a)는 지형 정보를 최대한 단순화시킨 도화이미지이고, (b)는 실제 지형의 모습을 보인 도화이미지이다.
도 1을 통해 알 수 있듯이, (a)의 경우에는 해당 지형의 도로 상태와 지형물이미지(B)의 배치모습 등이 이용자에 의해 쉽고 빠르게 이해될 수 있을 것이나, 실제 현장에서 해당 도화이미지와 지형을 비교할 경우, 서로 상이한 지형물이미지(B, B')와 지형물 간의 모습으로 인해 이용자는 실제 현장과 도화이미지의 동일성 여부에 혼란을 느낄 것이다.
이러한 문제를 해소하기 위해 도화이미지에 대한 수정 및 갱신 작업을 진행할 수 있는 시스템이 개발된 바 있다.
이 시스템은 현장의 실제 지형물에 위치측정기를 설치해서 지형물의 이미지를 확인하고, GPS에서 위치측정기의 좌표값과 위치정보를 별도로 수집하며, 영상도화기는 이렇게 확인된 지형물의 이미지와, 별도로 측정된 좌표값 및 위치정보를 서로 결합시켜서 수치지도DB에 저장되어 있던 기존 도화이미지를 갱신하는 것이다.
그런데, 이 시스템에 사용되는 위치측정기는 현장에서 GPS와 결합된 상태로 작업이 진행되므로, 각종 지형물에 의한 가림이 없는 광야 또는 상대적으로 한적한 도외지 전용으로 제작되었다.
따라서, 고층건물이 집중된 도심에서는 GPS위성과의 통신이 곤란하고, 수많은 방해 전파가 범람하며, 이로 인한 각종 센서의 오작동 발생이 빈번한 도심지에서는 지형물에 대한 정확한 위치측정이 불가능했다.
또한, 매 건물마다 위치측정기를 설치하는 것도 한계가 있는 실정이다.
뿐만 아니라, 항공촬영은 비용이 많이 들기 때문에 주기적으로 반복해서 자주 촬영할 수 없어 수시로 변화되는 지형지물의 형상 특성을 신속하게 반영하기 어렵다는 한계에도 봉착해 있다.
이에 더하여, 항공촬영은 항공기가 촬영지점을 고속으로 지나가 버리기 때문에 촬영지역에 머무를 수 없어 필요하다면 항공기를 선회시켜 매번 재촬영해야 하는 번거로움, 그에 따른 시간상, 비용상 매우 큰 낭비가 초래되는 한계를 가지고 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 도심지에 집중된 지형물인 각종 건물의 지형물이미지를 실제 지형물에 준하게 도화해서 도화이미지 내 정확한 위치에 적용할 수 있도록 하되, 항공촬영 텀이 길고 고비용이 지출되는 비행기를 이용항 항공촬영 대신 값싸고 주기적인 촬영이 가능한 드론을 이용하여 수시로 변화되는 지형지물 영상이미지를 신속히 반영하여 신뢰도 있는 도화이미지를 완성할 수 있도록 한 지형지물의 기준점 설정 위치별 이미지의 공간영상도화 오차보정 시스템을 제공함에 그 주된 목적이 있다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 좌표기준점 기능을 수행하도록 RF발신기(R1,R2,R3)와 GPS수신기(G1,G2,G3) 및 스테레오카메라(120)를 탑재한 적어도 3대의 이동가능한 차량(100,102,104)과; 상기 RF발신기(R1,R2,R3)로부터 수신된 RF를 통해 각 RF발신기(R1,R2,R3)를 식별하고 GPS수신기(G1,G2,G3)로부터 수신된 좌표정보를 촬영존에 맞춰 RF발신기(R1,R2,R3) 별로 코딩한 촬영이미지를 생성하는 드론(200)과; 상기 드론(200)이 생성한 촬영이미지를 수신하여 도화를 수행하는 도화모듈(310)을 갖춘 관리서버(300);를 포함하는 지형지물의 기준점 설정 위치별 이미지의 공간영상도화 오차보정 시스템에 있어서;
상기 차량(100,102,104)은 메모리가 실장된 차량제어기(110)를 포함하며, 상기 차량제어기(110)의 제어신호에 따라 RF를 발신하는 RF발신기(R1,R2,R2)가 각 차량에 하나씩 설치되고, 상기 차량(100,102,104) 각각에는 상기 차량제어기(110)의 제어신호하에 위성과 통신하여 차량(100,102,104)의 각 위치정보를 확인하는 GPS수신기(G1,G2,G3)를 구비하며;
상기 드론(200)은 관리서버(300) 및 차량(100,102,104)과의 무선통신을 제어하는 드론제어기(210)를 탑재하며; 상기 드론제어기(210)는 촬영존의 촬영을 위한 카메라(211)와, RF발신기(R1,R2,R3)로부터 발신된 신호를 수신하는 RF수신기(212)와, 드론(200)이 위치한 고도를 측정하는 고도계(213)와, 위성과의 통신을 통해 드론(200)이 현재 위치한 지점의 지피에스 좌표를 확인하는 좌표계(214)와, RF수신기(212)가 수신한 RF신호와 좌표계(214)가 확인한 위치정보 및 고도계(213)에서 확인된 고도정보를 이용하여 각 RF발신기(R1,R2,R3)까지의 지면상 거리를 산출하는 연산기(215)와, 촬영존의 촬영이미지 상에 상기 연산기(215)가 연산한 거리정보와 좌표계(214)가 확인한 위치정보를 확인하여 상기 거리정보와 상기 위치정보를 합성하는 위치정보합성기(216)와, 합성된 영상이미지를 저장하는 드론메모리(217)를 포함하고;
상기 드론(200)의 하부에는 랜딩기어(400)가 구비되며, 상기 랜딩기어(400)의 하단에는 양단이 밀폐된 원통형상의 제1,2부력체(410,420)가 더 고정되고, 상기 제1,2부력체(410,420)의 중공된 내부에는 다수의 고정리브(440)에 의해 고정된 이중관 형태의 헬륨가스챔버(430)가 더 형성되며, 상기 제1,2부력체(410,420)의 외주면 일측에는 일체로 돌출된 판상의 제1,2고정편(470,480)이 더 구비되어 상기 랜딩기어(400)의 하단이 각각 고정되고, 상기 제1,2부력체(410,420)의 외주면 하측에는 제1,2받침다리(412,422)가 더 구비되며;
상기 차량(100,102,104)의 지붕 상면에는 고정포스트(POST)가 고정되고, 상기 고정포스트(POST)에는 수직이동블럭(500)이 슬라이딩 가능하게 끼워지며, 상기 고정포스트(POST)의 수직이동블럭(500)이 끼워진 면 일측에는 수직구동모터(510)가 고정되고, 상기 수직구동모터(510)에는 수직볼스크류(520)가 연결되는데 상기 수직볼스크류(520)는 상기 수직이동블럭(500)을 관통하여 이와 스크류 결합된 상태를 유지하며, 상기 수직이동블럭(500)의 비결합면에는 수평안내판(530)이 볼트 고정되고, 상기 수평안내판(530)에는 수평이동블럭(540)이 슬라이딩 가능하게 끼워지며, 상기 수평이동블럭(540)이 끼워진 면 일측에는 수평구동모터(550)가 고정되고, 상기 수평구동모터(550)에는 수평볼스크류(560)가 연결되는데 상기 수평볼스크류(560)는 상기 수평이동블럭(540)을 관통하여 이와 스크류 결합된 상태를 유지하며, 상기 스테레오카메라(120)는 좌안 카메라(CA1)와 우안 카메라(CA2) 한 쌍으로 이루어지고, 상기 수평이동블럭(540)의 비결합면에는 체결홈(542)이 요입 형성되며, 상기 체결홈(542)에는 조절구(544)가 나사체결되는데 상기 조절구(544)는 일단에 조절구(544) 보다 더 큰 직경의 플랜지 형상을 갖는 고정환편(546)이 형성되고, 상기 고정환편(546)에는 카메라설치홈(548)이 형성되며, 상기 카메라설치홈(548)에 스테레오카메라(120)를 구성하는 좌안 카메라(CA1) 및 우안 카메라(CA2)의 각 일단이 체결된 것을 특징으로 하는 지형지물의 기준점 설정 위치별 이미지의 공간영상도화 오차보정 시스템을 제공한다.
상기 차량(100,102,104)은 메모리가 실장된 차량제어기(110)를 포함하며, 상기 차량제어기(110)의 제어신호에 따라 RF를 발신하는 RF발신기(R1,R2,R2)가 각 차량에 하나씩 설치되고, 상기 차량(100,102,104) 각각에는 상기 차량제어기(110)의 제어신호하에 위성과 통신하여 차량(100,102,104)의 각 위치정보를 확인하는 GPS수신기(G1,G2,G3)를 구비하며;
상기 드론(200)은 관리서버(300) 및 차량(100,102,104)과의 무선통신을 제어하는 드론제어기(210)를 탑재하며; 상기 드론제어기(210)는 촬영존의 촬영을 위한 카메라(211)와, RF발신기(R1,R2,R3)로부터 발신된 신호를 수신하는 RF수신기(212)와, 드론(200)이 위치한 고도를 측정하는 고도계(213)와, 위성과의 통신을 통해 드론(200)이 현재 위치한 지점의 지피에스 좌표를 확인하는 좌표계(214)와, RF수신기(212)가 수신한 RF신호와 좌표계(214)가 확인한 위치정보 및 고도계(213)에서 확인된 고도정보를 이용하여 각 RF발신기(R1,R2,R3)까지의 지면상 거리를 산출하는 연산기(215)와, 촬영존의 촬영이미지 상에 상기 연산기(215)가 연산한 거리정보와 좌표계(214)가 확인한 위치정보를 확인하여 상기 거리정보와 상기 위치정보를 합성하는 위치정보합성기(216)와, 합성된 영상이미지를 저장하는 드론메모리(217)를 포함하고;
상기 드론(200)의 하부에는 랜딩기어(400)가 구비되며, 상기 랜딩기어(400)의 하단에는 양단이 밀폐된 원통형상의 제1,2부력체(410,420)가 더 고정되고, 상기 제1,2부력체(410,420)의 중공된 내부에는 다수의 고정리브(440)에 의해 고정된 이중관 형태의 헬륨가스챔버(430)가 더 형성되며, 상기 제1,2부력체(410,420)의 외주면 일측에는 일체로 돌출된 판상의 제1,2고정편(470,480)이 더 구비되어 상기 랜딩기어(400)의 하단이 각각 고정되고, 상기 제1,2부력체(410,420)의 외주면 하측에는 제1,2받침다리(412,422)가 더 구비되며;
상기 차량(100,102,104)의 지붕 상면에는 고정포스트(POST)가 고정되고, 상기 고정포스트(POST)에는 수직이동블럭(500)이 슬라이딩 가능하게 끼워지며, 상기 고정포스트(POST)의 수직이동블럭(500)이 끼워진 면 일측에는 수직구동모터(510)가 고정되고, 상기 수직구동모터(510)에는 수직볼스크류(520)가 연결되는데 상기 수직볼스크류(520)는 상기 수직이동블럭(500)을 관통하여 이와 스크류 결합된 상태를 유지하며, 상기 수직이동블럭(500)의 비결합면에는 수평안내판(530)이 볼트 고정되고, 상기 수평안내판(530)에는 수평이동블럭(540)이 슬라이딩 가능하게 끼워지며, 상기 수평이동블럭(540)이 끼워진 면 일측에는 수평구동모터(550)가 고정되고, 상기 수평구동모터(550)에는 수평볼스크류(560)가 연결되는데 상기 수평볼스크류(560)는 상기 수평이동블럭(540)을 관통하여 이와 스크류 결합된 상태를 유지하며, 상기 스테레오카메라(120)는 좌안 카메라(CA1)와 우안 카메라(CA2) 한 쌍으로 이루어지고, 상기 수평이동블럭(540)의 비결합면에는 체결홈(542)이 요입 형성되며, 상기 체결홈(542)에는 조절구(544)가 나사체결되는데 상기 조절구(544)는 일단에 조절구(544) 보다 더 큰 직경의 플랜지 형상을 갖는 고정환편(546)이 형성되고, 상기 고정환편(546)에는 카메라설치홈(548)이 형성되며, 상기 카메라설치홈(548)에 스테레오카메라(120)를 구성하는 좌안 카메라(CA1) 및 우안 카메라(CA2)의 각 일단이 체결된 것을 특징으로 하는 지형지물의 기준점 설정 위치별 이미지의 공간영상도화 오차보정 시스템을 제공한다.
본 발명에 따르면, 도심지에 집중된 지형물인 각종 건물의 지형물이미지를 실제 지형물에 준하게 도화해서 도화이미지 내 정확한 위치에 적용할 수 있도록 하되, 항공촬영 텀이 길고 고비용이 지출되는 비행기를 이용항 항공촬영 대신 값싸고 주기적인 촬영이 가능한 드론을 이용하여 수시로 변화되는 지형지물 영상이미지를 신속히 반영하여 신뢰도 있는 도화이미지를 제공하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 종래 방식으로 도화된 이미지를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 공간영상도화 시스템의 예시적인 구성 블럭도이다.
도 3은 본 발명에 따른 공간영상도화 시스템을 구성하는 차량의 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 공간영상도화 시스템을 구성하는 연산기의 연산예를 보인 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 공간영상도화 시스템을 구성하는 드론의 모식도이다.
도 6은 도 5의 드론에 채용되는 초소형 가스터빈발전기의 예시적인 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 드론의 랜딩기어 변형예를 보인 예시도이다.
도 8은 도 7의 조립된 상태를 정면에서 본 예시적인 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 스테레오카메라의 슬라이딩 구조를 보인 예시도이다.
도 10은 도 9의 스테레오카메라의 조립 구조를 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 공간영상도화 시스템의 예시적인 구성 블럭도이다.
도 3은 본 발명에 따른 공간영상도화 시스템을 구성하는 차량의 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 공간영상도화 시스템을 구성하는 연산기의 연산예를 보인 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 공간영상도화 시스템을 구성하는 드론의 모식도이다.
도 6은 도 5의 드론에 채용되는 초소형 가스터빈발전기의 예시적인 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 드론의 랜딩기어 변형예를 보인 예시도이다.
도 8은 도 7의 조립된 상태를 정면에서 본 예시적인 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 스테레오카메라의 슬라이딩 구조를 보인 예시도이다.
도 10은 도 9의 스테레오카메라의 조립 구조를 보인 예시도이다.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공간영상도화 시스템은 좌표기준점 기능을 수행하도록 RF발신기(R1,R2,R3)와 GPS수신기(G1,G2,G3)를 탑재한 적어도 3대의 이동가능한 차량(100,102,104)과; 상기 RF발신기(R1,R2,R3)로부터 수신된 RF를 통해 각 RF발신기(R1,R2,R3)를 식별하고 GPS수신기(G1,G2,G3)로부터 수신된 좌표정보를 촬영존에 맞춰 RF발신기(R1,R2,R3) 별로 코딩한 촬영이미지를 생성하는 드론(200)과; 상기 드론(200)이 생성한 촬영이미지를 수신하여 도화를 수행하는 도화모듈(330)을 갖춘 관리서버(300); 를 포함한다.
이때, 상기 차량(100,102,104)은 도 3의 예시와 같이, 메모리가 실장된 차량제어기(110)를 포함하며, 상기 차량제어기(110)의 제어신호에 따라 RF를 발신하는 RF발신기(R1,R2,R2)가 각 차량에 하나씩 설치된다.
또한, 상기 차량(100,102,104) 각각에는 상기 차량제어기(110)의 제어신호하에 위성과 통신하여 위치정보, 즉 좌표정보를 확인하는 GPS수신기(G1,G2,G3)도 구비된다.
뿐만 아니라, 상기 차량(100,102,104) 각각의 지붕에는 차량용 스테레오카메라(120)가 더 설치되어 입체 영상이미지를 촬영할 수 있도록 구비되는데, 이는 높이가 높은 건물의 경우 그 직상방에서 드론(200)이 촬영할 경우 측면 이미지가 제대로 나타나지 않을 수 있으므로 측면 이미지를 입체 영상이미지로 획득한 후 평면 이미지와 합성함으로써 전체적인 외관이미지를 3차원 입체 이미지로 변환시킬 수 있는데, 이때 활용하기 위한 수단이다.
그리고, 상기 RF발신기(R1,R2,R3)는 RF를 발진시켜 드론(200)이 수신할 수 있도록 하는 것으로, 발진된 신호는 RF발신기(R1,R2,R3) 별로 서로 다른 주파수대역을 갖는 고유한 RF를 포함하므로 드론(200)은 수신한 RF를 통해 당해 RF를 발진한 RF발신기(R1,R2,R3)를 식별할 수 있다.
아울러, 상기 RF발신기(R1,R2,R3)는 드론(200)이 촬영대상 지면(즉, 촬영존)에 진입하면 각 차량(100,102,104)에 설치된 차량제어기(110)에 의해 각각 제어되어 단발 또는 일정간격을 두고 연발로 지속해서 발신하도록 제어될 수 있다.
한편, 상기 드론(200)은 관리서버(300) 및 차량(100,102,104)과의 무선통신을 비롯한 기능 구현에 필요한 제어를 위해 드론제어기(210)를 탑재한다.
이때, 상기 드론제어기(210)는 촬영존의 촬영을 위한 카메라(211)와, RF발신기(R1,R2,R3)로부터 발신된 신호를 수신하는 RF수신기(212)와, 드론(200)이 위치한 고도를 측정하는 고도계(213)와, 위성과의 통신을 통해 드론(200)이 현재 위치한 지점의 지피에스 좌표를 확인하는 좌표계(214)와, RF수신기(212)가 수신한 위치정보와 좌표계(214)가 확인한 위치정보 및 고도계(213)에서 확인된 고도정보를 이용하여 각 RF발신기(R1,R2,R3)까지의 지면상 거리를 산출하는 연산기(215)와, 상기 연산기(215)가 연산한 거리정보와 RF수신기(212)가 수신한 위치정보를 확인하여 촬영존의 촬영이미지 상에 위치정보를 합성하는 위치정보합성기(216)와, 합성된 영상이미지를 저장하는 드론메모리(217)를 포함한다.
이때, 상기 카메라(211)은 촬영존의 촬영을 위한 일반적인 카메라로, 아날로그 방식 또는 디지털 방식이 적용될 수 있지만, 특히 바람직하기로는 입체영상 이미지 확보를 위해 드론용 스테레오카메라를 사용한다.
그리고, 상기 RF수신기(212)는 RF발신기(R1,R2,R3)가 발신한 서로 다른 주파수 대역에 대응하여 발진신호에 포함된 RF를 확인하여 구별하며, 구별 정보는 드론제어기(210)가 인식한다.
아울러, 상기 연산기(215)는 도 4의 예시와 같이, 촬영존의 둘레중 적어도 3곳에 배치된 RF발신기(R1,R2,R3)와 GPS수신기(G1,G2,G3)를 탑재한 차량(100,102,104)과, 촬영존 내의 상부 일정높이에서 호버링하고 있는 드론(200)이 제공하는 정보를 통해 촬영존, 즉 드론(200)에 장착된 카메라(211)가 한번에 촬영할 수 있는 단위공간의 크기에 대한 영상이미지에 좌표값, 다시 말해 위치정보를 삽입하여 도화모듈(330)이 도화할 때 정확한 도화가 가능하도록 차량(100,102,104)의 위치정보를 정확히 하기 위해 드론(200)을 기준으로 얼마만큼 떨어져 있는지를 계산하기 위한 것이다.
이때, 드론(200)의 위치는 좌표계(214)를 통해 알고 있고, 또한 촬영존의 드론(200) 직하방 지면 지점은 고도계(213)를 통해 알고 있으며, 각 RF발신기(R1,R2,R3)까지의 거리는 RF의 속도와 RF수신기(212)가 수신한 시간을 통해 알 수 있으므로 결국 촬영존 내의 드론(200) 직하방 지면 지점으로부터 각 RF발신기(R1,R2,R3)까지의 거리는 직각삼각형을 형성하므로 피타고라스의 정리에 의해 산출되게 된다.
이렇게, 촬영존 내의 드론(200) 직하방 지면 지점을 기준으로 각 GPS수신기(G1,G2,G3)가 획득한 좌표값과, 기준점으로부터 RF발신기(R1,R2,R3)까지의 거리정보를 알기 때문에 결국 촬영된 촬영존의 영상이미지에 RF발신기(R1,R2,R3)의 위치정보를 표시할 수 있고, 이를 통해 촬영존의 영상이미지를 도화할 때 각 위치정보를 기반으로 도화하게 되면 정확한 도화가 가능하게 된다.
그리고, 상기 드론메모리(217)는 위치정보가 합성된 촬영이미지를 저장물 형태로 기록한 후 드론제어기(210)의 제어신호에 따라 도화모듈(330)로 전송하게 된다.
이러한 드론메모리(217)는 이를 테면 RAM과 같이 임시 저장기능을 갖는 외장형 디스크(USB방식으로 탈부착되는 기록매체, 또는 SD 카드 형태의 기록매체)일 수도 있고, 일반적인 디스크일 수도 있으며, 탈부착이 가능한 하드드라이브가 될 수도 있다.
한편, 상기 드론(200)은 장시간, 이를 테면 적어도 6시간 이상 비행할 수 있도록 도 5와 같은 부력상승 기능을 갖는 구조로 이루어짐이 바람직하다.
예컨대, 상기 드론(200)은 도 5의 예시와 같이, 원반형태의 드론몸체(220)를 포함하며, 상기 드론몸체(220)의 하면에는 엔진챔버(230)가 고정되고, 상기 엔진챔버(230)의 저면 중심에는 카메라(214)가 장착된다.
또한, 상기 엔진챔버(230)의 저면 외곽에는 랜딩기어(400)가 설치되어 상기 드론(200)이 비행, 착륙 등을 수행할 때 드론몸체(220)를 보호하도록 구성된다. 다만, 드론암, 드론로터, 드론로터모터 등에 대해서는 일반적인 사항이므로 도시 설명을 생략하였다.
그리고 본 발명에서는 드론(200)의 비행시간을 늘리기 위해 엔진챔버(230) 내부에 초소형 가스터빈발전기(240)가 설치된다.
상기 초소형 가스터빈발전기(240)는 도 6에 예시한 사진과 같이, IHI社(일본)에서 생산판매하는 제품을 사용할 수 있는데, 이러한 초소형 가스터빈발전기(240)는 손바닥 크기의 LPG를 연료로 사용하는 가스터빈에 초고속 발전기를 일체로 결합시킨 형태로서 포일베어링을 사용하기 때문에 완전한 오일프리 구조를 가지며, 분당 40만 회전, 최대 400와트의 발전능력을 가진 터빈형 발전기이다.
특히, 상기 초소형 가스터빈발전기(240)의 구동시 많은 열이 발생되므로 엔진냉각을 위해 상기 엔진챔버(230)의 내부 천정면에는 냉각팬(242)이 구비되고, 엔진챔버(230)의 둘레에는 다수의 통기공(232)이 천공 형성됨이 바람직하다.
그리고, 상기 드론몸체(210)의 상면 중앙에는 원통형상으로 요입된 축전지설치홈(250)이 형성되고, 상기 축전지설치홈(250)의 양측에는 부력챔버(260)가 밀폐된 상태로 형성되어 공기가 채워진다. 물론, 공기는 빠져나갈 수 있고 유입될 수 있도록 둘레에 구멍이 형성될 수 있다.
또한, 상기 부력챔버(260)의 일측에는 앞서 설명한 드론제어기(210)가 설치된다.
아울러, 상기 축전지설치홈(250)에는 축전지(270)가 장착되고, 상기 축전지(270)는 초소형 가스터빈발전기(240)와 연결되어 전기를 축전할 수 있도록 구성된다.
이때, 상기 축전지설치홈(250)과 축전지(270) 사이에는 단열패드(272)가 개재되면 더욱 좋다. 단열패드(272)는 상기 축전지(270)가 상기 초소형 가스터빈발전기(240)에서 발생된 열을 차단하여 축전지(270)가 열화되는 것을 방지하기 위한 것이다.
그리고, 상기 축전지설치홈(250)을 포함한 상기 드롬몸체(220)의 상면은 드론커버(280)에 의해 밀폐된다.
이렇게 하면, 드론(200)은 엔진인 초소형 가스터빈발전기(240)에 의해 지속적으로 전력을 생산하여 축전지(270)에 축전하게 되므로 드론(200)이 장시간 동안 비행할 수 있는 충분한 전기를 얻을 수 있게 된다.
여기에서, 상기 드론몸체(220)는 내구성과 경량화를 위해 1-클로로-2,3-에폭시프로페인 5중량%와, 메틸트리메톡시실란 5중량%와, 폴리비닐알코올 10중량%와, 실리콘수지 10중량%와, 트리에탄올아민(Triethanolamine) 2.5중량%와, 페트롤라툼(petrolatum) 1.5중량% 및 나머지 폴리카보네이트수지로 이루어진 조성물로 성형됨이 바람직하다.
여기에서, 1-클로로-2,3-에폭시프로페인은 반응성이 강한 염소계 물질로서 조성물의 반응 안정화를 위해 첨가되고, 메틸트리메톡시실란은 소수성에 의해 유화물질들간의 결합력을 강화시켜 내구성을 증대시키기 위해 첨가된다.
또한, 폴리비닐알코올은 내산성과 내약품성을 강화시키기 위해 첨가되는 것으로 성분간 결합력을 높이기 위함이며, 실리콘수지는 규소와 산소 결합을 주체로 하는 고분자로서 접착력을 증대시켜 구성성분간 바인딩력을 강화시키기 위해 첨가되고, 트리에탄올아민은 약알카리성으로서 산도 조절을 위해 첨가되는 완충제이며, 페트롤라툼은 비결정성인 고체탄화수소를 주성분으로 하는 연고모양의 물질로서 방수 기능이 있어 제형성을 강화시키기 위해 첨가되며, 폴리카보네이트수지는 베이스수지이다.
다른 한편, 상기 관리서버(300)는 원격지에 설치되고, 메인제어부인 서버제어기(310)를 포함하며, 상기 서버제어기(310)에는 상기 드론(200)과 무선통신하여 도화에 필요한 영상이미지를 수신하는 서버통신부(320)와, 상기 서보통신부(320)를 통해 수신한 영상이미지를 이용하여 도화하는 도화모듈(330)과, 상기 서버제어기(310)에 연결되고 송수신된 정보를 저장하는 서버메모리(340)를 포함한다.
덧붙여, 상기 드론(200)은 긴급 상황에서 수상에 착륙할 수도 있고, 필요하다면 수상에서 이륙할 수도 있기 때문에 본 발명에서는 수상 이착륙이 가능하도록 랜딩기어(400)의 구조가 변형될 수 있다.
예컨대, 본 발명에 따른 드론(200)이 수륙 이착륙이 가능하도록 랜딩기어(400)의 하단에는 도 7 및 도 8의 예시와 같은 제1,2부력체(410,420)가 고정된다.
이때, 상기 제1,2부력체(410,420)는 양단이 밀폐된 원통형상으로 이루어지며, 내부는 중공된 형태를 갖는다.
아울러, 상기 제1,2부력체(410,420)의 부력을 강화시키기 위해 상기 제1,2부력체(410,420)의 내부에는 이중관 형태로 헬륨가스챔버(430)가 더 형성된다.
그리고, 상기 헬륨가스챔버(430)에는 헬륨가스가 채워지는데, 이를 위해 상기 헬륨가스챔버(430)를 고정하는 다수의 고정리브(440) 중 어느 하나를 관통하여 가스충전구(450)가 형성되고, 상기 가스충전구(450)는 밀폐마개(460)에 의해 밀봉됨으로써 헬륨가스를 충전시킨 상태로 유지할 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 제1,2부력체(410,420)의 외주면 일측에는 일체로 돌출된 판상의 제1,2고정편(470,480)이 더 구비되는데, 상기 제1,2고정편(470,480)에는 상기 랜딩기어(400)의 하단이 각각 고정된다.
또한, 상기 제1,2부력체(410,420)의 외주면 하측에는 제1,2받침다리(412,422)가 더 구비되는데, 상기 제1,2받침다리(412,422)는 육상 이착륙시 사용되는 지지수단이다.
때문에, 본 발명에 따르면, 드론(200)은 제1,2부력체(410,420)에 의해 수상 이착륙도 가능하고, 제1,2받침다리(412,422)의 존재로 인해 육상 이착륙도 가능하게 되어 수륙 이착륙이 용이하므로 비상시 수상에 내려 앉거나 뜰 수도 있는 장점이 있어 파손이나 손상, 침수 피해를 막을 수 있다.
즉, 귀중한 촬상 정보를 안전하게 유지시킬 수 있어 자산 관리상 유용성이 현저히 증대될 것으로 기대된다.
뿐만 아니라, 본 발명에서는 상기 차량(100,102,104) 각각의 지붕에 구비되는 차량용 스테레오카메라(120)를 유동 및 부분 교체 가능하게 구성하여 유지 보수비용을 줄일 뿐만 아니라 장애물 회피력을 증대시켜 정확한 촬상이 가능하도록 도 9 및 도 10과 같은 형태의 조립 구조를 가질 수 있다.
예컨대, 도 9 및 도 10에 따르면, 차량(100,102,104)의 지붕 상면에는 고정포스트(POST)가 고정되고, 상기 고정포스트(POST)에는 수직이동블럭(500)이 슬라이딩 가능하게 끼워진다.
그리고, 상기 고정포스트(POST)의 수직이동블럭(500)이 끼워진 면 일측에는 수직구동모터(510)가 고정되고, 상기 수직구동모터(510)에는 수직볼스크류(520)가 연결되는데 상기 수직볼스크류(520)는 상기 수직이동블럭(500)을 관통하여 이와 스크류 결합된 상태를 유지한다.
따라서, 상기 수직구동모터(510)의 구동방향에 따라 상기 수직이동블럭(500)은 상기 고정포스트(POST)를 따라 슬라이딩 가능하게 된다.
아울러, 상기 수직이동블럭(500)의 비결합면에는 수평안내판(530)이 볼트 고정된다.
또한, 상기 수평안내판(530)에는 수평이동블럭(540)이 슬라이딩 가능하게 끼워지며, 상기 수평이동블럭(540)이 끼워진 면 일측에는 수평구동모터(550)가 고정되고, 상기 수평구동모터(550)에는 수평볼스크류(560)가 연결되는데 상기 수평볼스크류(560)는 상기 수평이동블럭(540)을 관통하여 이와 스크류 결합된 상태를 유지한다.
따라서, 상기 수평구동모터(550)의 구동방향에 따라 상기 수평이동블럭(540)은 상기 수평안내판(530)를 따라 슬라이딩 가능하게 된다.
그리고, 상기 수평이동블럭(540)에는 스테레오카메라(120)가 탈착 가능하게 조립된다.
아울러, 상기 스테레오카메라(120)는 좌안 카메라(CA1)와 우안 카메라(CA2) 한 쌍으로 이루어져 각각 교체 가능하게 구성된다.
뿐만 아니라, 상기 스테레오 카메라(120)의 설치를 위해 상기 수평이동블럭(540)의 비결합면에는 체결홈(542)이 요입 형성되며, 상기 체결홈(542)에는 조절구(544)가 나사체결되는데, 상기 조절구(544)는 일단에 조절구(544) 보다 더 큰 직경의 플랜지 형상을 갖는 고정환편(546)이 형성되고, 상기 고정환편(546)에는 카메라설치홈(548)이 형성되며, 상기 카메라설치홈(548)에 스테레오카메라(120)를 구성하는 좌안 카메라(CA1) 및 우안 카메라(CA2)의 각 일단이 체결된다.
이렇게 구성하게 되면, 좌안 카메라(CA1) 단독, 혹은 우안 카메라(CA2) 단독으로 교체 가능하게 유지 관리가 용이하고, 또한 스테레오카메라(120)를 상하 좌우 자유롭게 이동시킬 수 있어 간섭물 회피 설계가 용이하여 보다 정확한 촬영이 가능하게 된다.
물론, 줌 기능은 스테레오카메라(120)의 렌즈 구성 자체에 구현되는 것이므로 본 발명에서는 생략하였다.
뿐만 아니라, 상기 고정포스트(POST)와 수직이동블럭(500)과 수평안내판(530)과 수평이동블럭(540)은 내구성과 내습성, 내변색성 및 윤활성을 위해 다음과 같은 성형조성물로 성형됨이 바람직하다.
상기 성형조성물은, 카본블랙 2.5중량%, 금속이 코팅된 섬유상 충전재 8중량%, 옥시비스 3중량%, 산화나트륨 4중량%, 티오시안구리 1.5중량%, F-T 왁스(Fischer-Tropsch Wax) 8중량%, 규산소다 2중량%, 애타풀자이트(attapulgite) 2중량%, 포졸란(Pozzolan) 5중량%, 폴리부텐(Polybutene) 3중량%, 모노글리세라이드 4중량%, 에틸렌글리콜모노메틸에테르 2중량%, 세바스산 2중량%, 테르븀 2중량%, 알킬렌 아마이드 2중량% 및 나머지 폴리카보네이트 수지로 혼합 조성된다.
이때, 상기 카본블랙은 전도성 카본블랙 나노입자(분말)로서 카본블랙의 유전특성에 의해 전자기파를 흡수 차폐하게 된다. 다만, 성형성을 고려하여 상기 범위로 한정하여 첨가된다.
또한, 금속이 코팅된 섬유상 충전재는 Ni-CF 5%를 말하며, Ni-CF 5%란 탄소섬유(CF:Carbon Fiber)에 금속으로 니켈이 5중량% 분산 코팅된 섬유상 충전재를 의미한다.
이러한 금속이 코팅된 섬유상 충전재는 전자기파 차폐 능력은 물론 수지의 내구성 향상에 기여하게 된다.
아울러, 상기 옥시비스(OXYBIS)는 가교기능을 통해 경화피막을 형성함으로써 내마모성을 강화시키기 위해 첨가되는 것으로 이소프로필에테르(Iso-PropylEther)를 말하며, 상기 산화나트륨은 알카리성 산화물로서 항장력을 증가시키기 위해 첨가된다.
또한, 상기 티오시안구리는 구리계 오염방지제로서, 이물부착을 억제하고 방습성, 즉 내습성을 강화하기 위해 첨가된다.
그리고, 상기 F-T 왁스(Fischer-Tropsch Wax)는 점도 조절 및 교반성 증대와 성형물의 변형 억제를 위해 첨가된다.
또한, 상기 규산소다(Sodium Silicates)는 조성물들간의 바인성을 높이기 위해 첨가된다.
뿐만 아니라, 상기 애타풀자이트는 보통 증점 및 벌킹을 위해 첨가하는 재료지만 본 발명에서는 섬유상 구조로 인한 신율 향상에 따른 탄성력 강화와 내열성 증대를 위해 첨가된다.
그리고, 상기 포졸란(Pozzolan)은 주로 콘크리트 혼화재로 많이 사용되지만, 이것은 인공 포졸란이고 본 발명에서는 내산성, 내부식성, 내구성 및 방수성을 증대시키기 위해 화산회, 화산암의 풍화물에서 채취된 천연 포졸란을 사용하며, 입도는 0.1-0.2mm가 바람직하다.
또한, 상기 폴리부텐은 자외선 및 열과 화학적 안정성을 높이기 위해 첨가된다.
아울러, 상기 모노글리세라이드는 유화를 촉진하여 표면에 이물질이 부착되는 것을 억제하므로 이물방지성을 강화시키기 위해 첨가된다.
그리고, 상기 에틸렌글리콜모노메틸에테르는 접착성을 강화시켜 조성물 상호간의 바인딩성을 극대화시킴으로써 내구성을 높이기 위해 첨가된다.
뿐만 아니라, 상기 세바스산(sebace acid)은 이물부착성을 억제하는 기능을 강화시키기 위해 첨가된다.
또한, 상기 테르븀은 란탄족에 속하는 희토류 금속으로서 내마모를 강화시키기 위해 첨가되며, 상기 알킬렌 아마이드는 윤활성 및 안정성을 유지하기 위해 첨가되는 것으로 혼합을 원활하게 하고, 혼합 후 부서짐이 발생하지 않도록 하기 위해 첨가된다.
그리고, 상기 폴리카보네이트 수지는 투명성을 확보하면서 강한 내구성과 경도 특성을 구축하여 내마모성을 강화시키기 위한 베이스 수지이다.
이렇게 조성된 조성물을 이용하여 5cm×5cm×0.5cm 크기의 시료를 만들고, 전자파 차폐능력이 있는지 확인한 결과, 차폐능력이 있음을 확인하였다.
또한, 내수성(내습성)을 확인하기 위해 시료를 염수에 침지시킨 상태로 15일간 유지 후 확인하였으나 염수 침습이 발생하지 않았다.
100: 차량 200: 드론
300: 관리서버
300: 관리서버
Claims (1)
- 좌표기준점 기능을 수행하도록 RF발신기(R1,R2,R3)와 GPS수신기(G1,G2,G3) 및 스테레오카메라(120)를 탑재한 적어도 3대의 이동가능한 차량(100,102,104)과; 상기 RF발신기(R1,R2,R3)로부터 수신된 RF를 통해 각 RF발신기(R1,R2,R3)를 식별하고 GPS수신기(G1,G2,G3)로부터 수신된 좌표정보를 촬영존에 맞춰 RF발신기(R1,R2,R3) 별로 코딩한 촬영이미지를 생성하는 드론(200)과; 상기 드론(200)이 생성한 촬영이미지를 수신하여 도화를 수행하는 도화모듈(310)을 갖춘 관리서버(300);를 포함하는 지형지물의 기준점 설정 위치별 이미지의 공간영상도화 오차보정 시스템에 있어서;
상기 차량(100,102,104)은 메모리가 실장된 차량제어기(110)를 포함하며, 상기 차량제어기(110)의 제어신호에 따라 RF를 발신하는 RF발신기(R1,R2,R2)가 각 차량에 하나씩 설치되고, 상기 차량(100,102,104) 각각에는 상기 차량제어기(110)의 제어신호하에 위성과 통신하여 차량(100,102,104)의 각 위치정보를 확인하는 GPS수신기(G1,G2,G3)를 구비하며;
상기 드론(200)은 관리서버(300) 및 차량(100,102,104)과의 무선통신을 제어하는 드론제어기(210)를 탑재하며; 상기 드론제어기(210)는 촬영존의 촬영을 위한 카메라(211)와, RF발신기(R1,R2,R3)로부터 발신된 신호를 수신하는 RF수신기(212)와, 드론(200)이 위치한 고도를 측정하는 고도계(213)와, 위성과의 통신을 통해 드론(200)이 현재 위치한 지점의 지피에스 좌표를 확인하는 좌표계(214)와, RF수신기(212)가 수신한 RF신호와 좌표계(214)가 확인한 위치정보 및 고도계(213)에서 확인된 고도정보를 이용하여 각 RF발신기(R1,R2,R3)까지의 지면상 거리를 산출하는 연산기(215)와, 촬영존의 촬영이미지 상에 상기 연산기(215)가 연산한 거리정보와 좌표계(214)가 확인한 위치정보를 확인하여 상기 거리정보와 상기 위치정보를 합성하는 위치정보합성기(216)와, 합성된 영상이미지를 저장하는 드론메모리(217)를 포함하고;
상기 드론(200)의 하부에는 랜딩기어(400)가 구비되며, 상기 랜딩기어(400)의 하단에는 양단이 밀폐된 원통형상의 제1,2부력체(410,420)가 더 고정되고, 상기 제1,2부력체(410,420)의 중공된 내부에는 다수의 고정리브(440)에 의해 고정된 이중관 형태의 헬륨가스챔버(430)가 더 형성되며, 상기 제1,2부력체(410,420)의 외주면 일측에는 일체로 돌출된 판상의 제1,2고정편(470,480)이 더 구비되어 상기 랜딩기어(400)의 하단이 각각 고정되고, 상기 제1,2부력체(410,420)의 외주면 하측에는 제1,2받침다리(412,422)가 더 구비되며;
상기 차량(100,102,104)의 지붕 상면에는 고정포스트(POST)가 고정되고, 상기 고정포스트(POST)에는 수직이동블럭(500)이 슬라이딩 가능하게 끼워지며, 상기 고정포스트(POST)의 수직이동블럭(500)이 끼워진 면 일측에는 수직구동모터(510)가 고정되고, 상기 수직구동모터(510)에는 수직볼스크류(520)가 연결되는데 상기 수직볼스크류(520)는 상기 수직이동블럭(500)을 관통하여 이와 스크류 결합된 상태를 유지하며, 상기 수직이동블럭(500)의 비결합면에는 수평안내판(530)이 볼트 고정되고, 상기 수평안내판(530)에는 수평이동블럭(540)이 슬라이딩 가능하게 끼워지며, 상기 수평이동블럭(540)이 끼워진 면 일측에는 수평구동모터(550)가 고정되고, 상기 수평구동모터(550)에는 수평볼스크류(560)가 연결되는데 상기 수평볼스크류(560)는 상기 수평이동블럭(540)을 관통하여 이와 스크류 결합된 상태를 유지하며, 상기 스테레오카메라(120)는 좌안 카메라(CA1)와 우안 카메라(CA2) 한 쌍으로 이루어지고, 상기 수평이동블럭(540)의 비결합면에는 체결홈(542)이 요입 형성되며, 상기 체결홈(542)에는 조절구(544)가 나사체결되는데 상기 조절구(544)는 일단에 조절구(544) 보다 더 큰 직경의 플랜지 형상을 갖는 고정환편(546)이 형성되고, 상기 고정환편(546)에는 카메라설치홈(548)이 형성되며, 상기 카메라설치홈(548)에 스테레오카메라(120)를 구성하는 좌안 카메라(CA1) 및 우안 카메라(CA2)의 각 일단이 체결된 것을 특징으로 하는 지형지물의 기준점 설정 위치별 이미지의 공간영상도화 오차보정 시스템.
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