| 1 |
1
건설현장 작업자인 이동국의 자세 및 건설현장 현재 위치의 기압 정보를 검출하는 MEMS INS 기반 센서부;상기 MEMS INS 기반 센서부로부터의 자세 데이터를 수집하고 동기화하는 자세데이터 수집 및 동기화부;상기 자세데이터 수집 및 동기화부로부터의 데이터에 대하여 상기 센서부의 주변 온도변화에 따른 바이어스 변화를 추정하고 보정하는 바이어스 변화 보정부;상기 바이어스 변화 보정부의 보정 데이터에 근거하여 작업자의 이동거리와 방향을 산출하는 거리 산출부;상기 MEMS INS 기반 센서부로부터의 기압 데이터 및 건설현장 측량원점인 기준국의 기상 데이터를 수집하고 동기화하는 기압데이터 수집 및 동기화부;상기 기압데이터 수집 및 동기화부로부터의 데이터에 근거하여 작업자의 절대고도를 결정하는 절대고도 산출부; 및상기 거리 산출부의 산출값과 절대고도 산출부로부터 산출값에 근거하여 작업자의 3D위치를 추측 결정하는 3D위치 결정부를 포함하는 MEMS INS 기반 건설현장 작업자의 3D위치 결정 시스템
|
| 2 |
2
제1항에 있어서,상기 MEMS INS 기반 센서부는자세검출 기능을 하는 3축 가속도센서와, 방향검출 기능을 하는 3축 자이로 센서와, 위성측위시스템(GNSS)와, 지자기센서, 및 작업자가 현재 위치하고 있는 위치에서의 기압을 검출하기 위한 기압 센서를 포함하는MEMS INS 기반 건설현장 작업자의 3D위치 결정 시스템
|
| 3 |
3
제1항에 있어서,상기 바이어스 변화 보정부는상기 자세데이터 수집 및 동기화부로부터 X축, Y축, Z축 데이터를 제공받아 처리하는 다수의 TBEC장치 블록들을 포함하여 온도변화에 따른 바이어스 변화를 추정하고 보정하는 데이터 처리 프로세서; 및상기 TBEC장치 블록들을 통해 보정된 검출값으로 플랫폼의 각도를 구하는 처리부로 구성되며,상기 데이터 처리 프로세서는,상기 X축 데이터에 대해 온도변화에 따라 변화하는 바이어스를 추정하고 보정하는 X-TBEC와, 상기 Y축 데이터에 대해 온도변화에 따라 변화하는 바이어스를 추정하고 보정하는 Y-TBEC, 및 상기 Z축 데이터에 대해 온도변화에 따라 변화하는 바이어스를 추정하고 보정하는 Z-TBEC를 포함하는MEMS INS 기반 건설현장 작업자의 3D위치 결정 시스템
|
| 4 |
4
제3항에 있어서,상기 다수의 TBEC장치 블록 각각은상기 MEMS INS 기반 센서부의 센서 주변의 온도 변화를 검출하는 온도변화 검출부;상기 MEMS INS 기반 센서부가 탑재된 플랫폼의 동작을 검출하는 동작 검출부;시간과 온도에 따라 변화하는 MEMS INS 기반 센서부의 바이어스를 검출하는 바이어스 검출부;상기 온도변화 검출부와 바이어스 검출부에서 검출된 데이터를 참조하여 온도변화에 따른 바이어스를 계산하는 온도별 바이어스 추정부;상기 계산된 바이어스를 이용하여 실시간으로 상기 MEMS INS 기반 센서부의 검출값을 보정하는 실시간 바이어스 보정부를 포함하는MEMS INS 기반 건설현장 작업자의 3D위치 결정 시스템
|
| 5 |
5
제4항에 있어서,상기 실시간 바이어스 보정부는지속적으로 바이어스 검출기능을 업데이트하고 정밀한 바이어스를 검출하기 위하여 상기 보정된 검출값을 상기 바이어스 검출부로 피드백하도록 구성되는MEMS INS 기반 건설현장 작업자의 3D위치 결정 시스템
|
| 6 |
6
제4항에 있어서,상기 동작 검출부는 쓰레스홀드(threshold) 기법을 이용하여 동작 여부를 판단할 수 있는 플래그를 생성하도록 구성되는MEMS INS 기반 건설현장 작업자의 3D위치 결정 시스템
|
| 7 |
7
제3항에 있어서,상기 데이터 처리 프로세서는상기 MEMS INS 기반 센서부로부터의 검출값에 대해 스무딩 에러버지(moving average) 기법에 따라 스무딩(smoothing)이나 필터링(filtering) 처리하도록 구성되는MEMS INS 기반 건설현장 작업자의 3D위치 결정 시스템
|
| 8 |
8
제7항에 있어서,상기 스무딩 에버러지는 하기 수식에 따라 계산되는(여기에서, 상기 S는 스무딩된 자이로 센서값이고, 상기 n은 시간 인덱스이고, 상기 x는 원래의 자이로 센서값임)MEMS INS 기반 건설현장 작업자의 3D위치 결정 시스템
|
| 9 |
9
제1항에 있어서,상기 거리 산출부는 걸음을 카운트하는 걸음 카운트부, 걸음폭을 산정하는 걸음폭 산정부 및 걸음방향을 계산하는 방향각 계산부를 포함하고,상기 거리 산출부는 4단계의 라이징-폴링 검출 기법에 기초한 상기 거리 산출부로부터의 결과값에 근거하여 거리(D=Nw×SF; 여기에서, Nw는 카운트값, SF: Scale Factor)를 산출하고 방향각을 계산(△Θ)하도록 구성되는MEMS INS 기반 건설현장 작업자의 3D위치 결정 시스템
|
| 10 |
10
제1항에 있어서,상기 기압데이터 수집 및 동기화부는건설현장 측량원점인 기준국의 기압 데이터를 포함한 기상 데이터를 수집 저장하고, 고도데이터를 포함하는 기준국의 3D 기준좌표 데이터를 저장하는 기준국 기압데이터 및 3D좌표 수집부;상기 MEMS INS 기반 센서부의 기압 센서로부터 이동국인 작업자가 현재 위치하고 있는 위치의 기압 데이터를 수집하는 이동국 기압데이터 수집부; 및상기 기준국 기압데이터로부터의 현재 기압데이터와 3D 기준좌표 데이터로부터의 고도 데이터에 기초하여 현재기압에서의 기준고도 데이터를 산출하기 위한 기준고도 데이터 산출부를 포함하는MEMS INS 기반 건설현장 작업자의 3D위치 결정 시스템
|
| 11 |
11
제10항에 있어서,상기 기준국의 고도 데이터와 기압 데이터는 DGPS(Differential GPS) 기준국이 전송하는 보정 신호에 기압데이터를 포함한 기상 데이터로부터 제공되거나, 건설현장마다 있는 기준측량점의 고도데이터 및 기준측량점의 기상장비로부터 제공되도록 구성되는MEMS INS 기반 건설현장 작업자의 3D위치 결정 시스템
|
| 12 |
12
제10항에 있어서,상기 기준고도 데이터 산출부는 기준고도 데이터(HRS)를 아래의 식 (1) 및 (2)를 이용하여 산출하는 (1) (2)여기에서,Pn : 데이터 순열 n번째 기압 데이터(millibar)CP : 현재 기압(Current Pressure)(millibar)MSLP : 해수면 기압(mean-sea-level pressure)MEMS INS 기반 건설현장 작업자의 3D위치 결정 시스템
|
| 13 |
13
제12항에 있어서,상기 절대고도 산출부는기준국으로부터 전송되어 온 현재의 기준국 기압 데이터(RSP)와 산출되는 상기 기준고도 데이터(HRS)에 기초하여 아래의 식 (3)을 이용하여 절대고도 데이터(Ha)를 산출하는 (3)여기에서, RSP : 기준국 기압 데이터(Reference Station Pressure)CP : 현재 기압(Current Pressure)HRS: 기준고도 데이터MEMS INS 기반 건설현장 작업자의 3D위치 결정 시스템
|
| 14 |
14
가속도 센서, 자이로 센서, GNSS, 지자기 센서 및 기압 센서를 포함하는 MEMS INS 기반 센서부를 구비하여 건설현장 작업자의 3D위치를 결정하기 위한 방법으로서,(a) 건설현장 작업자인 이동국의 자세 정보 및 건설현장 현재 위치의 기압 정보를 검출하고;(b) 상기 이동국의 자세 정보 및 건설현장 현재 위치의 기압 정보를 수집 및 동기화하고;(c) 상기 MEMS INS 기반 센서부로부터의 기압데이터 및 건설현장 측량원점인 기준국의 기상데이터와 고도데이터를 수집하고 동기화하고;(d) 상기 MEMS INS 기반 센서부의 센서 주변의 온도변화에 따른 바이어스 변화를 추정하고 보정하고;(e) 상기 보정 데이터에 근거하여 작업자의 이동거리와 방향을 산출하고;(f) 상기 동기화된 기압데이터 및 기준국의 기상 데이터에 근거하여 작업자의 절대고도를 결정하며;(g) 상기 이동거리와 방향의 산출값과 상기 절대고도 산출값에 근거하여 작업자의 3D위치를 추측 결정하는 것을 포함하는MEMS INS 기반 건설현장 작업자의 3D위치 결정 방법
|
| 15 |
15
제14항에 있어서,상기 (d) 단계는상기 MEMS INS 기반 센서부의 센서 주변의 온도 변화를 검출하고,상기 MEMS INS 기반 센서부가 탑재된 플랫폼의 동작을, 쓰레스홀드(threshold) 기법을 이용하여 동작 여부를 판단할 수 있는 플래그를 생성하여 검출하고;시간과 온도에 따라 변화하는 MEMS INS 기반 센서부의 바이어스를 검출하고,검출된 상기 온도 변화와 플랫폼의 동작의 데이터를 참조하여 MEMS INS 기반 센서부의 온도변화에 따른 바이어스를 계산하고,상기 계산된 바이어스를 이용하여 실시간으로 상기 MEMS INS 기반 센서부의 검출값을 보정하는 것을 포함하며,상기 실시간 바이어스를 보정하는 것은 지속적으로 바이어스 검출기능을 업데이트하고 정밀한 바이어스를 검출하기 위하여 상기 보정된 검출값을 상기 바이어스 검출부로 피드백하는MEMS INS 기반 건설현장 작업자의 3D위치 결정 방법
|
| 16 |
16
제14항에 있어서,상기 (e) 단계는4단계의 라이징-폴링 검출 기법에 기초한 결과값에 근거하여 거리(D=Nw×SF; 여기에서, Nw는 카운트값, SF: Scale Factor)를 산출하고, 방향각을 계산(△Θ)하는MEMS INS 기반 건설현장 작업자의 3D위치 결정 방법
|
| 17 |
17
제14항에 있어서,상기 (a) 단계는 기준국의 기압 데이터를 포함한 기상 데이터를 수집 저장하고, 고도데이터를 포함하는 기준국의 3D 기준좌표 데이터를 저장하는 것을 포함하고,상기 (b) 단계는 작업자가 현재 위치하고 있는 위치의 기압 데이터를 수집하며, 상기 기준국 기압데이터로부터의 현재 기압데이터와 3D 기준좌표 데이터로부터의 고도 데이터에 기초하여 현재기압에서의 기준고도 데이터를 산출하는 것을 포함하며,상기 기준고도 데이터(HRS)는 아래의 식 (1) 및 (2)로 산출되고, (1) (2)(여기에서, Pn : 데이터 순열 n번째 기압 데이터(millibar), CP : 현재 기압(Current Pressure)(millibar) MSLP : 해수면 기압(mean-sea-level pressure))상기 (f) 단계에서 절대고도데이터(Ha)는 기준국으로부터 전송되어 온 현재의 기준국 기압 데이터(RSP)와 기준고도 데이터(HRS)에 기초하여 아래의 식 (3)으로 산출되는 (3)(여기에서, RSP : 기준국 기압 데이터(Reference Station Pressure), CP : 현재 기압(Current Pressure), HRS: 기준고도 데이터)MEMS INS 기반 건설현장 작업자의 3D위치 결정 방법
|
| 18 |
18
제14항에 있어서,상기 기준국의 고도 데이터와 기압 데이터는 DGPS(Differential GPS) 기준국이 전송하는 보정 신호에 기압데이터를 포함한 기상 데이터로부터 제공되거나, 건설현장마다 있는 기준측량점의 고도데이터 및 기준측량점의 기상장비의 기상데이터로부터 제공되는MEMS INS 기반 건설현장 작업자의 3D위치 결정 방법
|
