KR101779929B1

KR101779929B1 - Gnss 기반의 측량 방법

Info

Publication number: KR101779929B1
Application number: KR1020160011701A
Authority: KR
Inventors: 이임건; 허경용
Original assignee: 동의대학교 산학협력단
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2016-01-29
Publication date: 2017-10-10
Also published as: KR20170090834A

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량 방법은, GPS 정보를 이용하여 측량장치가 위치한 위치결정지점의 제1 위치좌표를 결정하는 제1 위치좌표결정 단계; 상기 제1 위치좌표를 무인비행체로 전송하는 제1 위치좌표전송 단계; 상기 GPS 정보를 이용하여 상기 제1 위치좌표와 대응하는 제2 위치좌표로 이동하는 제2 위치좌표 이동 단계; 상기 무인비행체가 상기 측량장치를 검출하는 측량장치 검출 단계; 상기 검출 결과에 기초하여 상기 무인비행체가 상기 측량장치의 상부 수직 방향으로 이동하는 무인비행체 위치 매칭 단계; 및 상기 측량장치의 상부 수직 방향에 위치한 상기 무인비행체의 제3 위치좌표를 결정하는 제3 위치좌표결정 단계;를 포함하는 GNSS 기반의 측량 방법을 제공할 수도 있다.

Description

GNSS 기반의 측량 방법{Measurement method Based on Global Navigation Satellite System}

본 발명은 GNSS 기반의 측량 방법에 관한 것이다. 상세하게는 측량장치의 위치정보를 GNSS 위성과 무인비행체에 기반하여 정밀하게 측정하기 위한 측량 방법에 관한 것이다.

측량은 지표면에 있는 모든 점의 관계 위치를 결정하고, 어떤 부분의 위치, 형상, 면적을 측정하여 이것을 도시하는 기술을 말한다. 측량 기술은 오랜 역사를 가지고, 토지의 면적을 제거나 강물의 범람을 예측하고, 건축물의 건축을 위해 발달해 왔다. 또한 삼각측량법이 발달하면서 멀리 있는 물체까지의 거리를 보다 정확하게 측정할 수 있는 방법이 개발되었고, 오늘날의 측량 기술은 인공위성을 기반으로 한 GPS를 이용한 보다 정확한 거리 측정과 다양한 용도에 맞게 만들어진 측량 프로그램과 측량 장치가 개발되고 있다.

측량 장치를 이용하여 측량된 지점들에 대한 좌표 변환을 갖는 위치 결정 방법은 선행기술 US 2009/0082992에 개시되어 있다. 선행기술은 측량 장치의 고유 위치에 대한 좌표들 또는 측량될 새로운 지점들의 위치가 기준점들로서 알려진 고정 측정 지점들에 대한 자유 스테이션으로서 유도될 수 있다.

측량에 있어서 정확도 향상을 위해 사용하고 있는 GPS(Global Positioning System), 즉 범지구위치결정시스템은 현재 GLONASS와 함께 완전하게 운용되고 있는 범지구위성항법시스템이다.

GPS를 이용하여 위치 계산하는 방법은 일반적으로 위성으로부터 송신된 신호를 이용해 좌표를 계산하기 위한 정밀한 시계가 필요하여, GNSS 위성에는 고정밀의 원자 시계가 탑재되어 있다. GPS 수신기는 필요한 정밀도에 따라서 원자 시계 또는 수정발진기를 이용한 시계 등이 탑재되어 있다. 그리고 위성으로부터 수신한 항법메시지를 통해 GPS 수신기의 시계와 GNSS 위성의 시계를 비교하고, 위성으로부터 반송파에 실려 보내진 C/A 코드를 GPS 수신기가 감지하면 똑같은 코드를 생성해 두 코드의 시간차를 측정한다. 측정된 두 코드의 시간차에 전파의 속도를 곱하면 GNSS 위성과 수신기간의 거리가 구해진다. 그러나 실제 다양한 원인으로부터 비롯된 오차에 의해 구한 거리는 실제의 거리가 아닌 의사거리(pseudorange)이다. 그리고 GPS로부터 수신한 신호에는 항법메시지도 들어 있는데 의사거리는 항법메시지에 담겨 있는 각종 계수를 이용해 보정된다.

위치 계산의 오차의 원인으로는 대기권의 오차, 다중경로에 따른 오차, 천체력 및 위성 시계 오차 등이 있다. 이 중에서 다중경로에 따른 오차는 수신기 주변의 건물 등의 지형 지물로 인해 위성으로부터 송신된 신호가 굴절, 반사됨에 따른 오차이다.

특히나 고층 건물이 밀집한 도심 지역과 같은 영역에서 가시위성수의 부족과 위치보정신호의 단절 및 다중경로에 따른 GPS 오차가 크게 발생하는 문제가 있다.

미국특허공개공보 US 2009/0082992

본 발명의 실시예는, 도심 지역과 같이 다중경로 오차가 크게 발생할 수 있는 지역에서 위치좌표를 결정할 때 발생하는 오차를 보정할 수 있고, 복수의 위치결정지점에서의 정확한 위치좌표를 획득할 수 있고, 지면의 경사각을 정밀하게 측정할 수 있으며, 건물이 세워지기 전에 건물의 상층부에서 바라본 배경 이미지를 획득할 수 있는 GNSS 기반의 측량 시스템과 측량방법 측량장치 그리고 무인비행체 그리고 이들의 구동방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량 시스템은 위치결정지점에 배치되어 GPS 정보에 기초하여 상기 위치결정지점의 제1 위치좌표를 결정하는 측량장치; 및 상기 측량장치로부터 제1 위치좌표를 수신하고, 상기 GPS 정보에 기초하여 상기 제1 위치좌표에 대응하는 제2 위치좌표로 이동하고, 상기 측량장치를 검출하여 상기 측량장치와 수직한 상부 방향으로 이동하여 상기 GPS 정보에 기초하여 제3 위치좌표를 결정하는 무인비행체;를 포함하는 GNSS 기반의 측량 시스템을 제공할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량 시스템의 상기 무인비행체는 지상을 촬영하는 촬영부를 포함하고, 상기 촬영부로부터 촬영된 영상에 기초하여 상기 측량장치를 검출하는 GNSS 기반의 측량 시스템을 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량 시스템의 상기 측량장치는 광원부를 포함하고, 상기 촬영부는 상기 광원부로부터의 빛을 검출하여 상기 측량장치를 검출하는 GNSS 기반의 측량 시스템을 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량 시스템의 상기 광원부는 주기적으로 빛을 출사하는 GNSS 기반의 측량 시스템을 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량 시스템의 상기 측량장치는 상기 제3 위치좌표를 수신하고, 상기 위치결정지점의 제1 위치좌표를 상기 제3 위치좌표로 변경하는 GNSS 기반의 측량 시스템을 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량장치는, GPS 정보를 수신하는 제1 수신기; 상기 GPS 정보에 기초하여 상기 측량장치가 위치한 위치결정지점의 제1 위치좌표를 계산하는 제1 프로세서; 및 상기 제1 위치좌표를 무인비행체로 송신하고, 상기 측량장치의 수직 상부 영역에 위치한 상기 무인비행체로부터 수신한 보정된 위치좌표를 수신하는 제1 통신부;를 포함하는 GNSS 기반의 측량장치를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량장치의, 상기 무인비행체가 광원부로부터의 빛을 검출하여 상기 측량장치의 수직 상부 영역으로 이동하도록 상기 광원부;를 더 포함하는 GNSS 기반의 측량장치를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량장치의, 상기 광원부는 주기적으로 빛을 출사하는 GNSS 기반의 측량장치를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량장치의, 상기 제1 통신부는 상기 변경된 위치좌표를 수신하고, 상기 제1 프로세서는 상기 위치결정지점의 제1 위치좌표를 상기 변경된 위치좌표로 변경하는 GNSS 기반의 측량장치를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량장치의, 상기 제1 위치좌표는 3차원 좌표계의 X, Y, Z축 좌표 값을 포함하고, 상기 제1 통신부는 상기 제1 위치좌표의 X, Y축의 좌표 값을 상기 무인비행체로 전송하는 GNSS 기반의 측량장치를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량장치의, 상기 제1 프로세서는 상기 위치결정지점의 제1 위치좌표의 X, Y축 좌표 값을 상기 변경된 위치좌표의 X, Y축 좌표 값으로 변경하는 GNSS 기반의 측량장치를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 무인비행체는, 무인비행체에 있어서, 지상을 촬영하는 촬영부; 측량장치와 통신하는 제2 통신부; 및 GPS 정보에 기초하여 위치좌표를 결정하는 제2 프로세서;를 포함하고, GPS 정보에 의해 결정된 제1 위치좌표를 위치결정지점에 위치한 측량장치로부터 수신하고, 상기 GPS 정보에 기초하여 상기 제1 위치좌표에 대응하는 제2 위치좌표로 이동하고, 상기 촬영부의 상기 측량장치의 검출 결과에 기초하여 상기 측량장치의 상부 수직 영역에 이동하며, 상기 GPS 정보에 기초하여 제3 위치좌표를 결정하는 GNSS 기반의 무인비행체를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 무인비행체의, 상기 촬영부는 이전 영상 프레임과 현재 영상 프레임을 비교하여 상기 측량장치로부터 출사되는 빛을 검출하여 상기 측량장치의 상부 수직 영역에 이동하는 GNSS 기반의 무인비행체를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 무인비행체의, 상기 측량장치가 상기 제1 위치좌표를 상기 제3 위치좌표로 변경하도록 상기 제3 위치좌표를 상기 측량장치로 전송하는 GNSS 기반의 무인비행체를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 무인비행체의, 상기 제1 위치좌표는 3차원 좌표계의 X, Y, Z축 좌표 값을 포함하고, 상기 제2 통신부는 상기 측량장치로부터 상기 제1 위치좌표의 X, Y축의 좌표 값을 수신하는 GNSS 기반의 무인비행체를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 무인비행체의, 상기 측량장치는 상기 위치결정지점의 제1 위치좌표의 X, Y축 좌표 값을 상기 제3 위치좌표의 X, Y축 좌표 값으로 변경하는 GNSS 기반의 무인비행체를 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량 방법은, GPS 정보를 이용하여 측량장치가 위치한 위치결정지점의 제1 위치좌표를 결정하는 제1 위치좌표결정 단계; 상기 제1 위치좌표를 무인비행체로 전송하는 제1 위치좌표전송 단계; 상기 GPS 정보를 이용하여 상기 제1 위치좌표와 대응하는 제2 위치좌표로 이동하는 제2 위치좌표 이동 단계; 상기 무인비행체가 상기 측량장치를 검출하는 측량장치 검출 단계; 상기 검출 결과에 기초하여 상기 무인비행체가 상기 측량장치의 상부 수직 방향으로 이동하는 무인비행체 위치 매칭 단계; 및 상기 측량장치의 상부 수직 방향에 위치한 상기 무인비행체의 제3 위치좌표를 결정하는 제3 위치좌표결정 단계;를 포함하는 GNSS 기반의 측량 방법을 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량 방법의, 상기 무인비행체가 상기 측량장치를 검출하는 측량장치 검출 단계는, 상기 측량장치로부터 출사되는 빛을 촬영하는 단계; 및 상기 촬영된 영상에 기초하여 상기 측량장치를 검출하는 단계;를 포함하는 GNSS 기반의 측량 방법을 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량 방법의, 상기 촬영된 영상에 기초하여 상기 측량장치를 검출하는 단계는, 현재 및 이전 영상 프레임을 비교하여 상기 빛을 검출하여 상기 측량장치를 검출하는 GNSS 기반의 측량 방법을 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량 방법의, 상기 측량장치는 상기 빛을 주기적으로 출사하는 GNSS 기반의 측량 방법을 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량 방법의, 상기 무인비행체는 상기 제3 위치좌표를 상기 측량장치로 전송하는 단계;를 더 포함하는 GNSS 기반의 측량 방법을 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량 방법의, 상기 측량장치는 상기 위치결정지점의 제1 위치좌표를 수신된 상기 제3 위치좌표로 변경하는 위치좌표 보정 단계;를 더 포함하는 GNSS 기반의 측량 방법을 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량 방법의, 상기 제1 위치좌표는 3차원 좌표계의 X, Y, Z축 좌표 값을 포함하고, 상기 제1 위치좌표를 무인비행체로 전송하는 제1 위치좌표전송 단계에서, 상기 측량장치는 상기 제1 위치좌표의 X, Y축의 좌표 값을 상기 무인비행체로 전송하는 GNSS 기반의 측량 방법을 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량 방법의, 상기 측량장치는 상기 위치결정지점의 제1 위치좌표의 X, Y축 좌표 값을 상기 제3 위치좌표의 X, Y축 좌표 값으로 변경하는 GNSS 기반의 측량 방법을 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량장치의 구동 방법은, GPS 정보에 기초하여 측량장치가 위치한 위치결정지점의 제1 위치좌표를 결정하는 단계; 상기 제1 위치좌표를 무인비행체로 전송하는 단계; 및 상기 측량장치의 수직 상부 영역에 위치한 상기 무인비행체로부터 수신한 변경된 위치좌표를 수신하는 단계;를 포함하는 GNSS 기반의 측량장치의 구동 방법을 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량장치의 구동 방법은, 상기 무인비행체가 빛을 검출하여 상기 측량장치의 수직 상부 영역으로 이동하도록 주기적으로 상기 빛을 출사하는 단계;를 더 포함하는 GNSS 기반의 측량장치의 구동 방법을 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량장치의 구동 방법은, 상기 측량장치는 상기 위치결정지점의 제1 위치좌표를 수신한 상기 변경된 위치좌표로 변경하는 단계;를 더 포함하는 GNSS 기반의 측량장치의 구동 방법을 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량장치의 구동 방법의, 상기 제1 위치좌표는 3차원 좌표계의 X, Y, Z축 좌표 값을 포함하고, 상기 제1 위치좌표를 무인비행체로 전송하는 단계에서 상기 제1 위치좌표의 X, Y축의 좌표 값을 상기 무인비행체로 전송하는 GNSS 기반의 측량장치의 구동 방법을 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량장치의 구동 방법의, 상기 제1 위치좌표는 3차원 좌표계의 X, Y, Z축 좌표 값을 포함하고, 상기 제1 위치좌표를 무인비행체로 전송하는 단계에서 상기 제1 위치좌표의 X, Y축의 좌표 값을 상기 무인비행체로 전송하고, 상기 측량장치는 상기 위치결정지점의 제1 위치좌표를 수신한 상기 변경된 위치좌표로 변경하는 단계에서 상기 위치결정지점의 제1 위치좌표의 X, Y축 좌표 값을 상기 변경된 위치좌표의 X, Y축 좌표 값으로 변경하는 GNSS 기반의 측량장치의 구동 방법을 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 무인비행체의 구동 방법은, 측량장치가 위치한 위치결정지점의 제1 위치좌표를 상기 측량장치로부터 수신하는 단계; GPS 정보에 기초하여 상기 제1 위치좌표에 대응하는 제2 위치좌표로 이동하는 단계; 상기 측량장치를 검출하는 단계; 상기 측량장치의 검출결과에 기초하여 상기 측량장치의 수직 상부 방향의 위치로 이동하는 단계; 및 상기 GPS 정보에 기초하여 상기 측량장치의 수직 상부 방향의 위치에서의 제3 위치좌표를 결정하는 단계;를 포함하는 GNSS 기반의 무인비행체의 구동 방법을 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 무인비행체의 구동 방법의, 상기 측량장치를 검출하는 단계는, 상기 측량장치로부터 출사되는 빛을 촬영하는 단계; 및 상기 촬영된 영상의 현재 및 이전 영상 프레임의 비교 결과에 기초하여 상기 측량장치를 검출하는 단계;를 포함하는 GNSS 기반의 무인비행체의 구동 방법을 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 무인비행체의 구동 방법의, 상기 측량장치를 검출하는 단계는, 상기 측량장치가 상기 제1 위치좌표를 상기 제3 위치좌표로 변경하도록 상기 제3 위치좌표를 상기 측량장치로 전송하는 단계;를 더 포함하는 GNSS 기반의 무인비행체의 구동 방법을 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량 방법에 기초한 경사각 측정 방법은, 측량장치를 복수의 위치결정지점으로 이동시키는 측량장치 이동 단계; 상기 측량장치의 수직 상부 영역에서 수평하게 상기 측량장치의 이동 방향에 대응하여 무인비행체를 이동시키는 무인비행체 이동 단계; 상기 무인비행체로부터 전송되고 상기 측량장치로부터 반사된 초음파에 기초하여 상기 측량장치와 상기 무인비행체의 거리를 계산하는 거리 계산 단계; 및 계산된 거리에 기초하여 상기 측량장치가 이동한 경로 상의 지면의 경사각을 산출하는 단계;를 포함하는 GNSS 기반의 측량 방법에 기초한 경사각 측정 방법을 제공할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량 방법에 기초한 배경영역 이미지 생성 방법은, 측량장치를 복수의 위치결정지점으로 이동하며 상기 측량장치의 측면과 마주하는 영역을 촬영하는 측량장치의 촬영 단계; 상기 측량장치의 수직 상부 영역에서 수평하게 상기 측량장치의 이동 방향에 대응하여 무인비행체를 이동시키는 무인비행체 이동 단계; 상기 측량장치의 수직 상부 영역에 위치한 무인비행체를 상하 방향으로 이동시키며 상기 무인비행체의 측면과 마주하는 영역을 촬영하는 무인비행체의 촬영 단계; 및 상기 측량장치와 상기 무인비행체의 촬영 영상에 기초하여 상기 복수의 위치결정지점을 연결하여 형성된 내부 공간에서 외부를 바라본 배경 이미지를 획득하는 배경이미지 획득 단계;를 포함하는 GNSS 기반의 측량 방법에 기초한 배경영역 이미지 생성 방법을 제공할 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량 방법은, 도심 지역과 같이 다중경로 오차가 크게 발생할 수 있는 지역에서 위치좌표를 결정할 때 발생하는 오차를 보정할 수 있다.

또한 측량장치의 이동에 따라 복수의 위치결정지점에서의 정확한 위치좌표를 획득할 수 있다.

또한 측량장치와 무인비행체의 수직 방향으로 매칭된 상태에서의 이동을 통해 지면의 경사각을 정밀하게 측정할 수 있다.

또한 건물이 세워지기 전에 건물의 상층부에서 바라본 배경 이미지를 획득할 수 있다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 무인비행체를 제어하기 위한 제어장치의 세부 구성도이다.
도 4는 측량장치의 전반적인 동작을 제어하기 위한 제어장치의 세부 구성도이다.
도 5는 위치결정지점에 배치된 측량장치와 오차를 고려한 제1 동심원을 나타낸 도면이다.
도 6은 무인비행체와 촬영 영역인 제2 동심원을 나타낸 도면이다.
도 7은 측량장치와 무인비행체에 따른 위치좌표 결정 방법을 나타낸 도면이다.
도 8은 무인비행체의 이동 방법을 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 세부구성도이다.
도 13은 무인비행체의 지지체를 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 측량장치의 세부구성도이다.
도 15는 경사 측정 방법을 나타낸 도면이다.
도 16은 GNSS 기반의 측량 방법에 기초한 경사각 측정 방법의 흐름도이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체와 측량장치를 이용한 배경이미지 촬영 방법을 나타낸 도면이다.
도 18은 GNSS 기반의 측량 방법에 기초한 배경영역 이미지 생성 방법의 흐름도이다.

이하, 본 발명의 실시예에 의한 GPS 기반의 측량 방법의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 다음에 소개되는 실시 예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 장치의 크기 및 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 도면에서 층 및 영역들의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 따라서 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/ 또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

<위치결정지점의 위치좌표 결정을 위한 측량 시스템>

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량 시스템을 나타낸 도면이다. 그리고 도 3은 무인비행체를 제어하기 위한 제어장치의 세부 구성도이다. 그리고 도 4는 측량장치의 전반적인 동작을 제어하기 위한 제어장치의 세부 구성도이다.

도 1 및 도 3 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량장치(300)는 GPS 정보를 수신하는 제1 수신기, 상기 GPS 정보에 기초하여 상기 측량장치(300)가 위치한 위치결정지점의 제1 위치좌표를 계산하는 제2 프로세서(390) 및 상기 제1 위치좌표를 무인비행체(200)로 송신하고, 상기 측량장치(300)의 수직 상부 영역에 위치한 상기 무인비행체(200)로부터 수신한 보정된 위치좌표를 수신하는 제2 통신부(310)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 측량장치(300)는, 상기 무인비행체(300)가 광원부(320)로부터의 빛을 검출하여 상기 측량장치(300)의 수직 상부 영역으로 이동하도록 상기 광원부(320)를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 광원부(320)는 주기적으로 빛을 출사할 수 있다.

또한 상기 제2 통신부(310)는 상기 변경된 위치좌표를 수신하고, 상기 제2 프로세서(390)는 상기 위치결정지점의 제1 위치좌표를 상기 변경된 위치좌표로 변경하여 다중경로 오차 등에 따른 제1 위치좌표의 오류를 수정하여, 위치결정지점의 정확한 위치정보를 결정할 수 있다. 그리고 상기 제1 위치좌표는 3차원 좌표계의 X, Y, Z축 좌표 값을 포함하고, 상기 제2 통신부(310)는 상기 제1 위치좌표의 X, Y축의 좌표 값을 상기 무인비행체(200)로 전송할 수 있다. 그리고 상기 제2 프로세서(390)는 상기 위치결정지점의 제1 위치좌표의 X, Y축 좌표 값을 상기 변경된 위치좌표의 X, Y축 좌표 값으로 변경함으로써, 제1 위치좌표의 오차를 수정할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 무인비행체(200)는 지상을 촬영하는 촬영부(240), 측량장치(300)와 통신하는 제2 통신부(310) 및 GPS 정보에 기초하여 위치좌표를 결정하는 제2 프로세서(390)를 포함하고, GPS 정보에 의해 결정된 제1 위치좌표를 위치결정지점에 위치한 측량장치(300)로부터 수신하고, 상기 GPS 정보에 기초하여 상기 제1 위치좌표에 대응하는 제2 위치좌표로 이동하고, 상기 촬영부(240)의 상기 측량장치(300)의 검출 결과에 기초하여 상기 측량장치(300)의 상부 수직 영역에 이동하며, 상기 GPS 정보에 기초하여 제3 위치좌표를 결정할 수 있다.

또한 상기 촬영부(240)는 이전 영상 프레임과 현재 영상 프레임을 비교하여 상기 측량장치(300)로부터 출사되는 빛을 검출하여 상기 측량장치(300)의 상부 수직 영역에 이동할 수 있다.

또한 상기 측량장치(300)가 상기 제1 위치좌표를 상기 제3 위치좌표로 변경하도록 상기 제3 위치좌표를 상기 측량장치(300)로 전송할 수 있다. 그리고 상기 제1 위치좌표는 3차원 좌표계의 X, Y, Z축 좌표 값을 포함하고, 상기 제2 통신부(310)는 상기 측량장치(300)로부터 상기 제1 위치좌표의 X, Y축의 좌표 값을 수신할 수 있다. 그리고 상기 측량장치(300)는 상기 위치결정지점의 제1 위치좌표의 X, Y축 좌표 값을 상기 제3 위치좌표의 X, Y축 좌표 값으로 변경할 수 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량 시스템(100)은 전술한 위치결정지점에 배치되어 GPS 정보에 기초하여 상기 위치결정지점의 제1 위치좌표를 결정하는 측량장치(300) 및 상기 측량장치(300)로부터 제1 위치좌표를 수신하고, 상기 GPS 정보에 기초하여 상기 제1 위치좌표에 대응하는 제2 위치좌표로 이동하고, 상기 측량장치(300)를 검출하여 상기 측량장치(300)와 수직한 상부 방향으로 이동하여 상기 GPS 정보에 기초하여 제3 위치좌표를 결정하는 무인비행체(200)를 포함할 수 있다.

또한 상기 무인비행체(200)는 지상을 촬영하는 촬영부(240)를 포함하고, 상기 촬영부(240)로부터 촬영된 영상에 기초하여 상기 측량장치(300)를 검출할 수 있다. 그리고 상기 측량장치(300)는 광원부(320)를 포함하고, 상기 촬영부(240)는 상기 광원부(320)로부터의 빛을 검출하여 상기 측량장치(300)를 검출할 수 있다. 그리고 상기 광원부(320)는 주기적으로 빛을 출사할 수 있다. 그리고 상기 측량장치(300)는 상기 제3 위치좌표를 수신하고, 상기 위치결정지점의 제1 위치좌표를 상기 제3 위치좌표로 변경하여 상기 제1 위치좌표의 오차를 보정할 수 있다.

구체적으로 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량 시스템(100)은 GNSS 위성(10)과 무인비행체(200)와 측량장치(300)를 포함할 수 있다.

상기 GNSS(Global Navigation Satellite System) 시스템은 위성측위시스템으로, 우주궤도를 돌고 있는 GNSS 위성(10)을 이용하여 측량장치(300)와 무인비행체(200)의 위치 정보를 제공할 수 있다.

상기 GNSS 위성(10)은 복수개로 이루어질 수 있고, 예를 들어 4개에서 6개가 될 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 무인비행체(200)는 GNSS 위성(10) 및 측량장치(300)와 통신할 수 있는 제1 통신부(210), 무인비행체(200)의 자세를 제어할 수 있는 자세 제어부(220), 무인비행체(200)의 움직임과 위치를 제어하는 센서부(230) 그리고 제1 통신부(210)와 자세 제어부(220), 센서부(230), 지상 영역을 촬영하기 위한 촬영부(240)의 전반적인 동작을 통제하고 제어하는 제1 프로세서(290)를 포함할 수 있다. 또한 상기 무인비행체(200)는 GPS 정보를 수신하기 위하여 상기 제1 통신부(210)와 함께 제1 수신기(280)를 더 포함할 수 있다.

무인비행체(200)의 이동 및 정렬 시 정밀도를 높이기 위하여 상기 센서부(230)는 경사 센서, 자력계, 각속도 및 가속도 센서를 포함하고, 상기 자세 제어부(220)는 상기 센서부(230)의 센싱 결과에 기초하여 상기 무인비행체(200)의 이동 및 정렬시킬 수 있다.

또한 상기 촬영부(240)는 복수개의 촬영부로 이루어질 수 있고, 복수개의 촬영부 중에서 어느 하나의 촬영부는 무인비행체(200)의 배면에 배치되어 지상 영역을 촬영할 수 있다.

도 4를 참조하면, 상기 측량장치(300)는 무인비행체(200)와 통신할 수 있는 제2 통신부(310), 광원부(320)와 이들의 전반적인 동작을 제어할 수 있는 제2 프로세서(390)를 포함할 수 있다. 또한 상기 측량장치(300)는 GPS 정보를 수신하기 위하여 상기 제2 통신부(310)와 함께 제2 수신기(380)를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 광원부(320)는 상기 측량장치(300)의 상부 영역에 배치되어 상기 무인비행체(200)가 존재하는 상부 영역으로 빛을 출사할 수 있다.

도 5는 위치결정지점에 배치된 측량장치와 오차를 고려한 제1 동심원을 나타낸 도면이다. 그리고 도 6은 무인비행체와 촬영 영역인 제2 동심원을 나타낸 도면이다. 그리고 도 7은 측량장치와 무인비행체에 따른 위치좌표 결정 방법을 나타낸 도면이다. 그리고 도 8은 무인비행체의 이동 방법을 나타낸 도면이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 상기 측량장치(300)는 위치결정지점(1)에 배치될 수 있다.

상기 위치결정지점(1)은 측량 등에서 필요한 정확한 위치좌표를 알기 위한 지점이 될 수 있다.

상기 측량장치(300)는 GNSS 위성(10)을 이용하여 상기 위치결정지점(1) 상의 제1 위치좌표(2)를 결정할 수 있다.

상기 제1 위치좌표(2)는 지표면의 일 축을 나타내는 X축 좌표와 상기 X축에 수직한 Y축 좌표 그리고 상기 X축 및 Y축 좌표와 수직하고, 높이이는 지칭하는 Z축 좌표로 이루어진 X, Y, Z 좌표가 될 수 있다.

다만, 상기 측량장치(300)가 위치결정지점(1)에 위치하는 경우, 상기 위치결정지점(1)을 중심으로 하고, 제1 반지름(R1)의 제1 동심원 내에서 상기 측량장치(300)의 위치좌표는 상기 제1 위치좌표(2)가 될 수 있다. 즉, 상기 동심원은 상기 제1 위치좌표(2)의 기 설정된 오차 범위로써, 상기 측량장치(300)가 위치한 지역의 특성에 따라 상기 제1 동심원의 반지름은 달라질 수 있어, 복수의 제1 동심원을 상정할 수 있고, 상기 제1 반지름(R1)을 가지는 제1 동심원은 최대 오차 범위에 따라 결정될 수 있다.

따라서 상기 제1 위치좌표(2)는 오차 없이 상기 위치결정지점(1)에 매칭되는 좌표가 될 수 있고, 오차 정도에 따라서, 상기 위치결정지점(1)과 매칭되지 않는 상기 제1 동심원 내의 특정 영역의 좌표가 될 수 있다.

상기 측량장치(300)의 제2 통신부(310)는 상기 제1 위치좌표(2)를 상기 무인비행체(200)에 전송하고, 제1 통신부(210)를 통해 상기 제1 위치좌표(2)를 수신한 무인비행체(200)는 상기 GNSS 위성(10)을 이용하여 상기 제1 위치좌표(2)에 대응하는 제2 위치좌표(3)로 이동할 수 있다.

이 경우 상기 제2 위치좌표(3)는 상기 제1 위치좌표(2)의 X, Y 좌표와는 동일하고, Z 축 좌표는 상이하다. 이는 무인비행체(200)가 공중에 위치하고, 측량장치(300)는 지상에 위치하기 때문이다. 따라서 무인비행체(200)는 현재 위치의 Z축 좌표는 그대로 유지하고 상기 제1 위치좌표(2)의 X, Y 좌표와 동일한 X, Y좌표로 이동할 수 있다.

상기 무인비행체(200)는 측량장치(300)가 위치한 지역의 특성으로부터 비롯된 영향이 최소화된, 즉 고층 건물이 밀집된 지역에서 고층 건물보다 높은 위치의 공중 영역에 위치할 수 있으므로, 상기 무인비행체(200)가 GNSS 위성(10)을 통해 결정된 상기 제2 위치좌표(3)는 다중경로 오차로부터 자유로운 비교적 정확한 위치 좌표가 될 수 있다. 이러한 오차에 기인하여 상기 제1 위치좌표(3)와 상기 제2 위치좌표(4)의 X, Y 좌표는 동일하지만, 상기 무인비행체(200)와 상기 측량장치(300)의 실제 위치는 상이할 수 있다.

상기 무인비행체(200)의 촬영부(240)는 렌즈모듈(241)과 이미지프로세싱부(242)를 포함하고, 상기 렌즈모듈(241)은 공중에서 지상의 영역을 촬영하여 촬영한 영상을 상기 이미지프로세싱부(242)로 전송할 수 있다.

상세하게는, 제2 위치좌표(2)를 중심으로 하고, 제2 반지름(R2)의 제2 동심원 영역을 촬영할 수 있다. 다만, 촬영 영역이 동심원에 한정하는 것은 아니고, 사각형이 될 수도 있다.

또한 상기 제2 반지름(R2)는 상기 무인비행체(200)의 높이에 따라서 달라질 수 있고, 구체적으로 상기 무인비행체(200)의 높이에 반비례하여 상기 제2 반지름(R2)은 작아질 수 있다. 또한 상기 무인비행체(200)의 촬영부(240)가 지상 영역의 정밀한 제2 동심원 영역을 촬영하기 위하여, 자세 제어부(220)는 상기 무인비행체(200)의 수평을 주기적으로 모니터링 하면서 상기 무인비행체(200)가 수평을 유지하도록 할 수 있다.

그리고 상기 측량장치(300)는 광원부(320)를 통해 주기적으로 빛을 출사할 수 있다. 따라서 상기 렌즈모듈(241)을 통해 촬영된 영상 프레임의 이전 영상 프레임과 현재 영상 프레임 중 어느 하나에는 상기 광원부(320)를 통해 출사된 빛이 나타나고, 나머지 하나에는 상기 광원부(320)의 오프된 상태가 나타나게 된다.

또한 상기 광원부(320)가 턴온된 시점부터 턴오프될 때까지의 시구간과 턴오프되고 턴온될 때까지의 시구간은 현재 영상 프레임과 이전 영상 프레임 사이의 시구간보다 짧게 함으로써, 현재 및 이전 영상 프레임 각각에 턴온된 상태의 광원부(320)과 턴오프된 상태의 광원부(320)가 각각 촬영되도록 할 수 있다.

그리고 상기 이미지프로세싱부는 프레임저장부와 프레임 비교기를 포함하고, 상기 프레임저장부는 촬영된 영상 프레임을 저장하고, 상기 프레임 비교기는 저장된 이전 영상 프레임과 수신된 현재 영상 프레임을 비교할 수 있다. 상기 이미지프로세싱부는 이전 및 현재 영상 프레임의 비교 동작을 복수 회 수행하여, 비교 결과를 제1 프로세서(290)로 전송할 수 있다. 상기 제1 프로세서(290)는 비교 결과에 기초하여, 이전 및 현재 영상 프레임 간에 계조 값의 차이가 지속적으로 발생하는 영역을 검출함으로써, 검출된 측량장치(300)의 위치 영역을 검출할 수 있다.

그리고 상기 제1 프로세서(290)가 검출한 상기 검출된 측량장치(300)의 위치 영역에 기초하여, 상기 무인비행체(200)는 상기 검출된 측량장치(300)의 위치 영역에 위치하도록 이동할 수 있다.

보다 상세하게는, 도 8을 참조하면, 상기 검출된 측량장치(300)의 위치 영역과 촬영된 영상의 중심 영역을 비교하여, 무인비행체(200)의 x, y 방향으로의 이동을 통해 상기 촬영된 영상의 중심 영역이 상기 검출된 측량장치(300)의 위치 영역에 위치하도록 할 수 있다.

그리고 상기 무인비행체(200)가 이동하여 상기 검출된 측량장치(300)의 위치 영역에 위치하는 경우, 상기 무인비행체(300)의 GNSS 위성(10)을 통해 제3 위치좌표(4)를 결정하고, 결정된 상기 제3 위치좌표(4)를 측량장치(300)로 전송할 수 있다. 따라서 상기 제1 위치좌표(2)는 상기 제3 위치좌표(4)로 수정될 수 있다.

도 2를 참조하면, 또한 본 발명에 따른 실시예는 주제어기(400)를 더 포함할 수 있다.

상기 주제어기(400)는 상기 무인비행체(200)와 상기 측량장치(300)를 특정 위치좌표 상으로 이동시키고, 이들 각각이 위치한 제1 내지 제4 위치좌표를 수신하여 디스플레이할 수 있다.

상기 무인비행체(200)와 상기 측량장치(300)는 상기 주제어기(400)의 명령 신호를 수신하여 상기 명령에 따라 자세 제어 및 위치 제어가 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반 측량 시스템(10)은 다중경로 오차로부터 자유로운 무인비행체(200)와 측량장치(300)의 위치 매칭 및 위치 매칭된 무인비행체(200)의 위치좌표를 측량장치(300)의 위치좌표로 활용함으로써, 측량장치(300)의 측량 지점의 정밀한 위치 좌표 측정이 가능하다.

< GNSS 기반의 측량 방법>

도 9는 GNSS 기반의 측량장치의 구동방법의 흐름도이고, 도 10은 GNSS 기반의 무인비행체의 구동방법의 흐름도이며, 도 11은 GNNNS 기반의 측량방법의 흐름도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량장치의 구동 방법은, GPS 정보에 기초하여 측량장치(300)가 위치한 위치결정지점(1)의 제1 위치좌표(2)를 결정하는 단계(S110), 상기 제1 위치좌표(2)를 무인비행체(200)로 전송하는 단계(S120) 및 상기 측량장치(300)의 수직 상부 영역에 위치한 상기 무인비행체(200)로부터 수신한 변경된 위치좌표(4)를 수신하는 단계(S140)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 무인비행체(200)가 빛을 검출하여 상기 측량장치(300)의 수직 상부 영역으로 이동하도록 주기적으로 상기 빛을 출사하는 단계(S130)를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 측량장치(300)는 상기 위치결정지점(1)의 제1 위치좌표(2)를 수신한 상기 변경된 위치좌표(4)로 변경하는 단계(S150)를 더 포함할 수 있다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 무인비행체의 구동 방법은, 측량장치(300)가 위치한 위치결정지점의 제1 위치좌표(2)를 상기 측량장치(300)로부터 수신하는 단계(S210), GPS 정보에 기초하여 상기 제1 위치좌표(2)에 대응하는 제2 위치좌표(3)로 이동하는 단계(S220), 상기 측량장치(300)를 검출하는 단계(S230), 상기 측량장치(300)의 검출결과에 기초하여 상기 측량장치(300)의 수직 상부 방향의 위치로 이동하는 단계(S240) 및 상기 GPS 정보에 기초하여 상기 측량장치(300)의 수직 상부 방향의 위치에서의 제3 위치좌표(4)를 결정하는 단계(S250)를 포함할 수 있다. 그리고 상기 측량장치(300)를 검출하는 단계는, 상기 측량장치(300)로부터 출사되는 빛을 촬영하는 단계 및 상기 촬영된 영상의 현재 및 이전 영상 프레임의 비교 결과에 기초하여 상기 측량장치(300)를 검출하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고 상기 측량장치(300)가 상기 제1 위치좌표(2)를 상기 제3 위치좌표(4)로 변경하도록 상기 제3 위치좌표(4)를 상기 측량장치(300)로 전송하는 단계(S360)를 더 포함할 수 있다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 GNSS 기반의 측량 방법은, GPS 정보를 이용하여 측량장치(300)가 위치한 위치결정지점(1)의 제1 위치좌표(2)를 결정하는 제1 위치좌표결정 단계(S310), 상기 제1 위치좌표(2)를 무인비행체(200)로 전송하는 제1 위치좌표전송 단계(S320), 상기 GPS 정보를 이용하여 상기 제1 위치좌표(20)와 대응하는 제2 위치좌표(30)로 이동하는 제2 위치좌표 이동 단계(S330), 상기 무인비행체(200)가 상기 측량장치(300)를 검출하는 측량장치 검출 단계(S340), 상기 검출 결과에 기초하여 상기 무인비행체(200)가 상기 측량장치(300)의 상부 수직 방향으로 이동하는 무인비행체 위치 매칭 단계(S350) 및 상기 측량장치(300)의 상부 수직 방향에 위치한 상기 무인비행체(200)의 제3 위치좌표를 결정하는 제3 위치좌표결정 단계(S360)를 포함할 수 있다.

또한 상기 무인비행체(200)가 상기 측량장치(300)를 검출하는 측량장치 검출 단계는, 상기 측량장치(300)로부터 출사되는 빛을 촬영하는 단계 및 상기 촬영된 영상에 기초하여 상기 측량장치(300)를 검출하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 촬영된 영상에 기초하여 상기 측량장치(300)를 검출하는 단계는, 현재 및 이전 영상 프레임을 비교하여 상기 빛을 검출하여 상기 측량장치(300)를 검출할 수 있다. 그리고 상기 측량장치(300)는 상기 빛을 주기적으로 출사할 수 있다.

또한 GNSS 기반의 측량 방법은 상기 무인비행체(200)는 상기 제3 위치좌표(4)를 상기 측량장치(300)로 전송하는 단계(S370)를 더 포함할 수 있다.

또한 GNSS 기반의 측량 방법의 상기 측량장치(300)는 상기 위치결정지점의(1) 제1 위치좌표(2)를 수신된 상기 제3 위치좌표(4)로 변경하는 위치좌표 보정 단계(S380)를 더 포함할 수 있다. 그리고 상기 제1 위치좌표(2)는 3차원 좌표계의 X, Y, Z축 좌표 값을 포함하고, 상기 제1 위치좌표(2)를 무인비행체(200)로 전송하는 제1 위치좌표전송 단계에서, 상기 측량장치(300)는 상기 제1 위치좌표(2)의 X, Y축의 좌표 값을 상기 무인비행체(200)로 전송할 수 있다. 그리고 상기 측량장치(300)는 상기 위치결정지점(1)의 제1 위치좌표(2)의 X, Y축 좌표 값을 상기 제3 위치좌표(4)의 X, Y축 좌표 값으로 변경할 수 있다.

<경사각 측정>

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체의 세부구성도이다. 그리고 도 13은 무인비행체의 지지체를 도시한 도면이고, 도 14은 본 발명의 실시예에 따른 측량장치의 세부구성도이다. 또한 도 15는 경사 측정 방법을 나타낸 도면이다. 또한 도 16은 GNSS 기반의 측량 방법에 기초한 경사각 측정 방법의 흐름도이다.

도 12 내지 도 16을 참조하면, GNSS 기반의 측량 방법에 기초한 경사각 측정 방법은, 측량장치(300)를 복수의 위치결정지점(11, 12, 13, 14)으로 이동시키는 측량장치 이동 단계(S410), 상기 측량장치(300)의 수직 상부 영역에서 수평하게 상기 측량장치(300)의 이동 방향에 대응하여 무인비행체(200)를 이동시키는 무인비행체 이동 단계(S420), 상기 무인비행체(200)로부터 전송되고 상기 측량장치(300)로부터 반사된 초음파에 기초하여 상기 측량장치(300)와 상기 무인비행체(200)의 거리를 계산하는 거리 계산 단계(S430) 및 계산된 거리에 기초하여 상기 측량장치(300)가 이동한 경로 상의 지면의 경사각(S440)을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

구체적으로 무인비행체(200)는 초음파센서(250)를 더 포함할 수 있다. 상기 초음파센서(250)는 무인비행체(200)의 지지체(201)의 배면 영역에 배치될 수 있고, 상기 초음파센서(250)는 초음파송신부(251)와 초음파수신부(252)를 포함하고, 상기 초음파송신부(251)는 초음파를 출사하고, 상기 초음파수신부(252)는 출사된 초음파가 측량장치(300)에의해 반사되어 돌아오는 초음파를 수신할 수 있다.

그리고 측량장치(300)는 반사판(330)과 제2 센서부(340)를 더 포함할 수 있다. 상기 반사판(330)은 GPS 수신기를 내장하고, 상기 초음파를 반사할 수 있도록 원판 형상을 가질 수 있다.

측량장치(300)는 복수의 위치결정지점을 이동하면서, 전술한 위치좌표측정 방법에 따라 상기 복수의 위치결정지점의 위치좌표를 결정할 수 있다.

또한 상기 측량장치(300)는 복수의 위치결정지점을 이동하면서, 지면의 경사각을 산출할 수 있다.

예를 들어, 상기 측량장치(300)는 제1 위치결정지점(11)에 배치되고, 전술한 위치좌표측정방법에 따라 상기 제1 위치결정지점(11)의 제1 위치좌표(111), 제2 위치결정지점(12)의 제2 위치좌표(121), 제3 위치결정지점(13)의 제3 위치좌표(131) 및 제4 위치결정지점(14)의 제4 위치좌표(141)가 결정될 수 있다.

한편 상기 측량장치(300)는 상기 제1 위치결정지점(11)에서 제2 위치결정지점(12)으로 이동할 수 있다. 이 경우 상기 측량장치(300)는 상기 제1 위치결정지점(11)에서 상기 제2 위치결정지점(12)으로 직선 거리로 이동할 수 있다.

그리고 무인비행체(200)는 전술한 측량장치(300)의 검출을 통한 위치 이동에 기초하여 상기 측량장치(300)와 수직한 상태를 유지하며, 상기 측량장치(300)의 상부 공중 영역에서 상기 측량장치(300)와 함께 수평 방향으로 이동할 수 있다.

이 경우, 상기 무인비행체(200)의 초음파센서(250)는 주기적으로 초음파 발신 및 측량장치(300)의 반사판(330)에 의해 반사된 초음파를 수신하고, 초음파의 전송 및 수신 시간에 따라 상기 무인비행체(200)와 상기 측량장치(300) 사이의 거리를 측정할 수 있다.

이 경우, 제1 위치결정지점(11)과 제2 위치결정지점(12) 사이에는 일정한 경사가 존재하므로, 제1 위치결정지점(11)에서의 무인비행체(200)와 측량장치(300) 사이의 거리는 L1이 되고, 제2 위치결정지점(12)에서의 무인비행체(200)와 측량장치(300) 사이의 거리는 L1+L2가 된다. 따라서 무인비행체(200)의 제1 프로세서(290)는 이에 대한 정보에 기초하여 경사각을 계산하여 측량장치(300) 및 주제어기(400) 중 적어도 하나에 전송할 수 있다.

따라서 상기 측량장치(300)가 서로 다른 위치결정지점들 사이에서의 지면의 경사각을 산출할 수 있다.

한편 상기 측량장치(300)는 이동수단과 결합하여 주제어기(400)의 제어 하에 지면과 접촉한 상태로 이동할 수 있다. 따라서 상기 주제어기(400)를 통해 상기 측량장치(300)로 명령을 전송하고, 상기 측량장치(300)는 명령 신호에 대응하여 특정 지점으로 이동할 수 있다.

<배경영역 이미지 생성 방법>

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체와 측량장치를 이용한 배경이미지 촬영 방법을 나타낸 도면이다. 그리고 도 18은 GNSS 기반의 측량 방법에 기초한 배경영역 이미지 생성 방법의 흐름도이다.

도 17 및 도 18을 참조하면, GNSS 기반의 측량 방법에 기초한 배경영역 이미지 생성 방법은, 측량장치(300)를 복수의 위치결정지점(11, 12, 13, 14)으로 이동하며 상기 측량장치(300)의 측면과 마주하는 영역을 촬영하는 측량장치의 촬영 단계(S510), 상기 측량장치(300)의 수직 상부 영역에서 수평하게 상기 측량장치(300)의 이동 방향에 대응하여 무인비행체(200)를 이동시키는 무인비행체 이동 단계(S520), 상기 측량장치(300)의 수직 상부 영역에 위치한 무인비행체(200)를 상하 방향으로 이동시키며 상기 무인비행체(200)의 측면과 마주하는 영역을 촬영하는 무인비행체의 촬영 단계(S530) 및 상기 측량장치(300)와 상기 무인비행체(200)의 촬영 영상에 기초하여 상기 복수의 위치결정지점(11, 12, 13, 14)을 연결하여 형성된 내부 공간에서 외부를 바라본 배경 이미지를 획득하는 배경 이미지 획득 단계(S540)를 포함할 수 있다.

구체적으로 무인비행체(200)의 촬영부(240)는 제1 촬영부(241)와 제2 촬영부(242)를 포함할 수 있다.

상기 제1 촬영부(241)는 상기 무인비행체(200)의 지지체(201)의 배면 영역에 배치되어 지상 영역을 촬영함으로써, 전술한 위치좌표측정방법에서의 측량장치(300) 검출을 위한 영상을 획득할 수 있고, 상기 제2 촬영부(242)는 상기 지지체(201)의 측면에 배치되어, 상기 지지체(201)의 측면과 마주하는 영역의 영상을 촬영할 수 있다.

또한 측량장치(300)는 제3 촬영부(350)를 더 포함할 수 있고, 상기 제3 촬영부(350)는 상기 측량장치(300)의 측면에 배치되어 상기 측량장치(300)의 측면과 마주하는 영역의 영상을 촬영할 수 있다.

예를 들어 상기 측량장치(300)는 상기 제1 내지 제4 위치결정지점(11, 12, 13, 14)을 이동하면서 제3 촬영부(350)를 통해 영상을 획득할 수 있다. 또한 상기 무인비행체(200)는 제1 위치결정지점(11)의 상부 영역에 위치하여, 수직 방향으로 측량장치(300)와 가까워지는 방향으로 이동 그리고 상기 측량장치(300)와 멀어지는 방향으로 이동, 즉 상하 방향으로 이동하면서, 제2 촬영부(242)를 통해 촬영된 영상을 획득할 수 있다. 이와 같은 동작은 상기 제1 내지 제4 위치결정지점(11, 12, 13, 14)과 상기 제1 내지 제4 위치결정지점(11, 12, 13, 14)을 이동하는 경로 상의 적어도 하나의 지점에서 수행함으로써, 상기 제1 내지 제4 위치결정지점(11, 12, 13, 14)을 연결하는 영역에서 바라본 외부 영역에 대한 전체적인 배경 영역을 획득할 수 있다.

상기 무인비행체(200) 및 상기 측량장치(300)를 통해 촬영된 배경 이미지 각각은 주제어기(400)로 전송될 수 있고, 상기 주제어기는 전송된 배경 이미지를 합성하여 복수의 위치결정지점에 의해 연결된 공간에서 외부를 바라본 이미지를 획득할 수 있다. 따라서 위치결정지점에 의해 연결된 공간 상에 건물이 세워지는 경우, 상기 건물의 낮은 층에서부터 높은 층까지 각 층에서 바라본 배경이미지를 생성할 수 있고, 따라서 건물 건축이 완성되기 전에 미리 상층부에서 바라본 배경이미지를 확인할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.

100 GNSS 기반의 측량 시스템
10 GNSS 위성
200 무인비행체
210 제1 통신부
220 자세 제어부
230 센서부
240 촬영부
241 제1 촬영부
242 제2 촬영부
280 제1 수신기
290 제1 프로세서
300 측량장치
310 제2 통신부
320 광원부
380 제2 수신기
390 제2 프로세서
400 주제어기

Claims

GPS 정보를 이용하여 측량장치가 위치한 위치결정지점의 제1 위치좌표를 결정하는 제1 위치좌표결정 단계;
상기 제1 위치좌표를 무인비행체로 전송하는 제1 위치좌표전송 단계;
상기 무인비행체가 GPS 정보를 이용하여 상기 제1 위치좌표와 대응하는 제2 위치좌표로 이동하는 제2 위치좌표 이동 단계;
상기 무인비행체가 상기 측량장치를 검출하는 측량장치 검출 단계;
상기 검출 결과에 기초하여 상기 무인비행체가 상기 측량장치의 상부 수직 방향으로 이동하는 무인비행체 위치 매칭 단계; 및
상기 측량장치의 상부 수직 방향에 위치한 상기 무인비행체의 제3 위치좌표를 결정하는 제3 위치좌표결정 단계;를 포함하고,
상기 무인비행체는 상기 제3 위치좌표를 상기 측량장치로 전송하는 단계;를 더 포함하고,
상기 무인비행체가 상기 측량장치를 검출하는 측량장치 검출 단계는,
상기 측량장치로부터 주기적으로 출사되는 빛을 촬영하는 단계; 및
촬영된 영상의 현재 및 이전 영상 프레임을 비교하여 상기 주기적으로 출사되는 빛을 검출하여 상기 측량장치를 검출하는 단계를 포함하며,
상기 주기적으로 출사되는 빛을 촬영하는 단계는,
상기 빛을 출사하는 광원부가 턴온된 시점부터 턴오프될 때까지의 시구간과 턴오프되고 턴온될 때까지의 시구간의 합을 상기 현재 영상 프레임과 상기 이전 영상 프레임 사이의 시구간보다 짧게 하여, 상기 현재 및 이전 영상 프레임 각각에 턴온된 상태의 광원부와 턴오프된 상태의 광원부가 각각 촬영되는 단계를 포함하고,
상기 위치결정지점의 제1 위치좌표의 X, Y축 좌표 값을 상기 제3 위치좌표의 X, Y축 좌표 값으로 변경하여, 상기 위치결정지점의 제1 위치좌표를 보정하는 단계;를 더 포함하는
GNSS 기반의 측량 방법.
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제1 항에 있어서,
상기 제1 위치좌표는 3차원 좌표계의 X, Y, Z축 좌표 값을 포함하고,
상기 제1 위치좌표를 무인비행체로 전송하는 제1 위치좌표전송 단계에서, 상기 측량장치는 상기 제1 위치좌표의 X, Y축의 좌표 값을 상기 무인비행체로 전송하는 GNSS 기반의 측량 방법.
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