KR101461482B1 - Method for tracking location of uninhabited aerial vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 GPS 교란 또는 GPS 수신기의 고장에 의해, 무인 항공기의 위치를 파악할 수 없는 경우, 지상 통제 장비가 영상 감지기를 조정하여 사전에 알고 있는 고정 표적(절대 좌표)을 촬영하도록 함으로써, 무인 항공기의 상태 정보(피치, 롤, 헤딩, 고도)와 영상 감지기의 정보(방위각(Azimuth) 및 고각(Elevation))를 이용하여 고정 표적을 기준점으로 역으로 무인 항공기의 위치를 추적하는 무인 항공기의 위치 추적 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 무인 항공기의 위치 추적 방법은, 지상 통제 장비가 무인 항공기에 대해 영상 감지기 제어 명령 신호를 전송하는 제 1 단계로서, 상기 영상 감지기 제어 명령 신호는 상기 영상 감지기가 미리 결정된 고정 표적(T)을 지향하도록 제어하는 명령 신호인, 상기 제 1 단계와, 상기 무인 항공기가 상기 지상 통제 장비로부터 전송된 상기 영상 감지기 제어 명령 신호에 따라, 상기 미리 결정된 고정 표적(T)을 지향하도록 상기 영상 감지기를 제어하는 제 2 단계와, 상기 무인 항공기가 상기 무인 항공기의 상태 정보 및 상기 영상 감지기의 상태 정보를 상기 지상 통제 장비로 전송하는 제 3 단계로서, 상기 무인 항공기의 상태 정보는 상기 무인 항공기의 고도와, 헤딩과, 롤과, 피치에 관한 정보를 포함하고 또한 상기 영상 감지기의 상태 정보는 상기 영상 감지기가 상기 미리 결정된 고정 표적(T)을 지향하는 방위각(Azimuth) 및 고각(Elevation)을 포함하는, 상기 제 3 단계와, 상기 지상 통제 장비가 상기 무인 항공기로부터 전송된 상기 무인 항공기의 상태 정보 및 상기 영상 감지기의 상태 정보를 이용하여 상기 무인 항공기의 위치(U)를 추정하는 제 4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the case where the position of the UAV can not be grasped due to the GPS disturbance or the failure of the GPS receiver, the ground control device adjusts the image sensor to photograph a fixed target (absolute coordinate) Tracking the position of a UAV that tracks the position of an unmanned airplane with stationary targets as reference points using state information (pitch, roll, heading, altitude) and image sensor information (azimuth and elevation) And to provide the above objects.
In order to accomplish the above object, a method for tracking an unmanned airplane according to the present invention is a first step of a ground control device transmitting an image sensor control command signal to an unmanned air vehicle, (T) in accordance with the image sensor control command signal transmitted from the terrestrial control equipment, wherein the predetermined signal is a command signal for controlling the predetermined fixed target A second step of controlling the image sensor so as to direct the unmanned airplane to the ground control device, a second step of controlling the image sensor to direct the unmanned airplane to the ground control device, The information includes information on altitude, heading, roll, and pitch of the unmanned aerial vehicle, Wherein the state information of the sensor includes an azimuth and an elevation at which the image sensor is aimed at the predetermined fixed target T and a third step wherein the ground control equipment is transmitted from the unmanned airplane And a fourth step of estimating the position U of the UAV using the state information of the UAV and the state information of the UAV.
Description
본 발명은 영상 감지기 및 고정 표적의 좌표를 이용한 무인 항공기의 위치 추적 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 GPS의 교란이나 GPS 수신기 고장에 의해 무인 항공기의 위치 파악이 불가능한 경우, 영상 감지기 및 고정 표적의 좌표를 이용하여 무인 항공기의 위치를 추적하는 무인 항공기의 위치 추적 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for tracking a position of an unmanned airplane using coordinates of an image sensor and a fixed target, and more particularly, to a method for tracking an unmanned airplane using an image sensor and a fixed target, And more particularly, to a method for tracking a position of an unmanned airplane that tracks the position of an unmanned airplane using coordinates.
종래의 무인 항공기는 이 무인 항공기에 탑재된 GPS 수신기를 통해 무인 항공기의 위치 정보(예를 들면, Latitude, Longitude 좌표)를 수신받고, 이 위치 정보를 데이터 링크를 통해 지상 통제 장비로 전송하게 된다. 지상 통제 장비는 수신받은 무인 항공기의 위치 정보 및 지상 통제 장비의 위치 정보를 이용하여, 무인 항공기에 조종 명령(예를 들면, 속도, 고도, 롤, 피치, 헤딩 등)을 전송하여 무인 항공기를 제어한다.The conventional unmanned aerial vehicle receives position information (for example, latitude and longitude coordinates) of the unmanned aerial vehicle through a GPS receiver mounted on the unmanned aerial vehicle, and transmits the position information to the ground control equipment through the data link. The ground control device controls the unmanned airplane by transmitting control commands (for example, speed, altitude, roll, pitch, heading, etc.) to the unmanned airplane using the position information of the received unmanned airplane and the position information of the ground control equipment do.
그러나, 무인 항공기에 장착된 GPS 수신기가 고장 시, 지상 통제 장비는 무인 항공기의 위치를 알 수 없기 때문에, 조종 명령을 무인 항공기에 전송할 수 없는 경우가 발생한다. 이때, 무인 항공기는 자기의 위치를 알 수 없기 때문에, 자동 비행을 위한 방향 계산이 불가능한 문제점이 있다.However, when the GPS receiver mounted on the unmanned airplane fails, the ground control device can not know the location of the unmanned airplane, so that the control command can not be transmitted to the unmanned airplane. At this time, there is a problem that the direction of the automatic flight can not be calculated because the unmanned airplane can not know its own position.
한편, 도 1은 종래 무인 항공기 위치 추적 방법에서, GPS 수신의 중단시 무인 항공기의 위치 추적이 불가능함을 나타내는 도면이다.Meanwhile, FIG. 1 is a diagram showing that it is impossible to track the position of an unmanned airplane when the GPS reception is interrupted in the conventional unmanned airplane location tracking method.
도 1을 참조하면, GPS 재머(GPS Jammer)(110)는 수십 ㎞ 반경에서 GPS의 수신을 교란시킬 수 있는 장비로서, 정찰중인 무인 항공기(200)에 큰 영향을 끼칠 수 있다. 따라서, GPS 수신기(120)의 고장 시와 마찬가지로 GPS 재머(110)에 의해, 무인 항공기(200)는 스스로 자기 위치를 파악할 수 없기 때문에, 잘못된 GPS 위치 지정으로 인해 잘못된 방향으로 비행할 수 있게 된다.Referring to FIG. 1, a
이 경우, 지상 통제 장비(300)는 무인 항공기(200)의 통제가 어려워지며, 무인 항공기(200)를 손실할 수도 있는 문제점이 있다.In this case, the
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 GPS 교란 또는 GPS 수신기의 고장에 의해, 무인 항공기의 위치를 파악할 수 없는 경우, 지상 통제 장비가 영상 감지기를 조정하여 사전에 알고 있는 고정 표적(절대 좌표)을 촬영하도록 함으로써, 무인 항공기의 상태 정보(피치, 롤, 헤딩, 고도)와 영상 감지기의 정보(방위각(Azimuth) 및 고각(Elevation))를 이용하여 고정 표적을 기준점으로 역으로 무인 항공기의 위치를 추적하는 무인 항공기의 위치 추적 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the problems described above, and it is an object of the present invention to provide a ground control apparatus and a ground control apparatus, (Azimuth and elevation) of the unmanned airplane and the image sensor (state information (pitch, roll, heading, altitude) The present invention provides a method for tracking a position of an unmanned aerial vehicle.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 무인 항공기의 위치 추적 방법은, 지상 통제 장비가 무인 항공기에 대해 영상 감지기 제어 명령 신호를 전송하는 제 1 단계로서, 상기 영상 감지기 제어 명령 신호는 상기 영상 감지기가 미리 결정된 고정 표적(T)을 지향하도록 제어하는 명령 신호인, 상기 제 1 단계와, 상기 무인 항공기가 상기 지상 통제 장비로부터 전송된 상기 영상 감지기 제어 명령 신호에 따라, 상기 미리 결정된 고정 표적(T)을 지향하도록 상기 영상 감지기를 제어하는 제 2 단계와, 상기 무인 항공기가 상기 무인 항공기의 상태 정보 및 상기 영상 감지기의 상태 정보를 상기 지상 통제 장비로 전송하는 제 3 단계로서, 상기 무인 항공기의 상태 정보는 상기 무인 항공기의 고도와, 헤딩과, 롤과, 피치에 관한 정보를 포함하고 또한 상기 영상 감지기의 상태 정보는 상기 영상 감지기가 상기 미리 결정된 고정 표적(T)을 지향하는 방위각(Azimuth) 및 고각(Elevation)을 포함하는, 상기 제 3 단계와, 상기 지상 통제 장비가 상기 무인 항공기로부터 전송된 상기 무인 항공기의 상태 정보 및 상기 영상 감지기의 상태 정보를 이용하여 상기 무인 항공기의 위치(U)를 추정하는 제 4 단계를 포함하되, 상기 무인 항공기의 위치(U)를 추정하는 제 4 단계는, 하기의 식 (1) 내지 (3)에 의해 무인 항공기의 위치(U)의 X축 방향의 좌표와, Y축 방향의 좌표를 추정하는 과정이며, 상기 식(1)은, 상기 무인 항공기의 위치(U)를 구성하는 X축 방향의 좌표 = 상기 고정 표적(T)의 X축 방향의 좌표 - Xr, 이고, 상기 식 (2)는, 상기 무인 항공기의 위치(U)를 구성하는 Y축 방향의 좌표 = 상기 고정 표적(T)의 Y축 방향의 좌표 - Yr, 이고, 여기서, 상기 무인 항공기의 위치(U)를 구성하는 X축 방향의 좌표와 상기 고정 표적(T)을 구성하는 X축 방향의 좌표 사이의 거리가 Xr이고, 상기 무인 항공기의 위치(U)를 구성하는 Y축 방향의 좌표와 상기 고정 표적(T)을 구성하는 Y축 방향의 좌표 사이의 거리가 Yr이고, 상기 무인 항공기의 위치(U)를 구성하는 Z축 방향의 좌표와 상기 고정 표적(T)을 구성하는 Z축 방향의 좌표 사이의 거리가 Zr이고, 또한, 상기 고정 표적(T)의 상기 X축 방향의 좌표와, 상기 Y축 방향의 좌표와, 상기 Z축 방향의 좌표는 미리 정해진 좌표이고, 상기 식 (3)은, R = Xr/Xn = Yr/Yn = Zr/Zn, 이고, 여기서, 상기 식 (3)은 상기 식 (1) 및 상기 식 (2)에서의 상기 Xr 값 및 상기 Yr 값을 구하는데 사용되며,
또한, 상기 식 (3)에서의 상기 Xn 은 상기 무인 항공기로부터 상기 고정 표적(T)을 향하는 시선 벡터의 단위 벡터를 구성하는 X축 방향 성분이고, 상기 Yn 은 상기 시선 벡터의 단위 벡터를 구성하는 Y축 방향 성분이고, 상기 Zn 은 상기 시선 벡터의 단위 벡터를 구성하는 Z축 방향 성분이며,
상기 시선 벡터의 단위 벡터는, 상기 영상 감지기가 지향하는 상기 방위각(Azimuth) 및 상기 고각(Elevation)에 상기 무인 항공기의 헤딩 각과, 롤 각과, 피치 각에 관한 정보를 적용하는 하기의 오일러 각 공식을 이용하여 구해지며,
상기 오일러 각 공식에서의 상기 θ는 상기 무인 항공기의 피치 각이고, 상기 φ는 상기 무인 항공기의 롤 각이며, 상기 ψ는 상기 무인 항공기의 헤딩 각인 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, a method for tracking an unmanned airplane according to the present invention is a first step of a ground control device transmitting an image sensor control command signal to an unmanned air vehicle, (T) in accordance with the image sensor control command signal transmitted from the terrestrial control equipment, wherein the predetermined signal is a command signal for controlling the predetermined fixed target A second step of controlling the image sensor so as to direct the unmanned airplane to the ground control device, a second step of controlling the image sensor to direct the unmanned airplane to the ground control device, The information includes information on altitude, heading, roll, and pitch of the unmanned aerial vehicle, Wherein the state information of the sensor includes an azimuth and an elevation at which the image sensor is aimed at the predetermined fixed target T and a third step wherein the ground control equipment is transmitted from the unmanned airplane And estimating a position (U) of the UAV by using the state information of the UAV and the state information of the UAV. The fourth step of estimating the position (U) of the UAV, (1) is a process for estimating the coordinates in the X-axis direction and the coordinates in the Y-axis direction of the position U of the unmanned airplane by the following equations (1) to (3) Axis coordinates of the fixed target T in the X-axis direction and X-coordinate in the X-axis direction of the fixed target T constituting the position U of the unmanned airplane, Coordinate of the fixed target T in the Y-axis direction-Yr, and , Wherein a distance between a coordinate in the X axis direction constituting the position (U) of the unmanned air vehicle and a coordinate in the X axis direction constituting the fixed target (T) is Xr, Axis direction constituting the position U of the unmanned airplane and a distance between the coordinates in the Z-axis direction constituting the position U of the unmanned air vehicle and the coordinates of the fixed target T in the Y- The coordinates in the X-axis direction, the coordinates in the Y-axis direction, and the coordinates in the Z-axis direction of the fixed target T are set to predetermined coordinates (1) and the formula (2), R = Xr / Xn = Yr / Yn = Zr / Zn where the formula (3) Is used to obtain the Yr value,
The Xn in the formula (3) is an X-axis direction component constituting a unit vector of the gaze vector from the unmanned air vehicle to the fixed target T, and Yn is a unit vector of the gaze vector Axis direction component, Zn is a Z-axis direction component constituting the unit vector of the line-of-sight vector,
The unit vector of the line of sight vector includes the following Euler angle formula for applying information about the heading angle, roll angle, and pitch angle of the UAV to the Azimuth and Elevation of the image sensor: , ≪ / RTI >
Theta in the Euler angular formula is the pitch angle of the unmanned airplane, the phi is the roll angle of the unmanned airplane, and the is the heading angle of the unmanned airplane.
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본 발명에 의하면, GPS 교란 또는 GPS 수신기의 고장에 의해, 무인 항공기의 위치를 파악할 수 없는 경우, 지상 통제 장비가 영상 감지기를 조정하여 사전에 알고 있는 고정 표적(절대 좌표)을 촬영하도록 함으로써, 무인 항공기의 상태 정보(피치, 롤, 헤딩, 고도)와 영상 감지기의 정보(방위각 및 고각)를 이용하여 고정 표적을 기준점으로 역으로 무인 항공기의 위치를 추적하는 무인 항공기의 위치 추적 방법을 제공하는 효과가 있다.According to the present invention, when the position of the UAV can not be grasped due to a GPS disturbance or a failure of the GPS receiver, the ground control device adjusts the image sensor to photograph a fixed target (absolute coordinate) Provides a method for tracking the position of an unmanned airplane that tracks the position of an unmanned airplane with a stationary target as a reference point using the state information (pitch, roll, heading, altitude) of the aircraft and information (azimuth and elevation) .
도 1은 종래 무인 항공기 위치 추적 방법에서, GPS 수신의 중단시 무인 항공기의 위치 추적이 불가능함을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무인 항공기의 위치 추적 방법을 나타내는 플로어 차트.
도 3은 본 발명의 실시예에서 영상감지기와 무인 항공기의 상태 정보를 이용하여 무인 항공기의 위치 계산을 하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에서 무인 항공기의 위치를 계산하기 위한 원리를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에서 무인 항공기 위치의 계산을 하기 위한 동작 관계를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에서 무인 항공기의 위치를 계산하는 프로그램의 화면을 나타내는 도면.FIG. 1 is a diagram showing that in the conventional unmanned aircraft position tracking method, it is impossible to track the position of the unmanned airplane when the GPS reception is interrupted.
2 is a flowchart illustrating a method for tracking a position of an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for calculating the position of an unmanned air vehicle using state information of an image sensor and an unmanned airplane in an embodiment of the present invention. FIG.
4 is a diagram illustrating the principle for calculating the position of an unmanned aerial vehicle in an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an operational relationship for calculating an unmanned aerial vehicle position in an embodiment of the present invention;
6 is a diagram showing a screen of a program for calculating the position of the UAV in the embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면들 및 후술되어 있는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성 요소들을 나타낸다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급되지 않는 한 복수형도 포함된다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자가 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and the following description. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Like reference numerals designate like elements throughout the specification. It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. &Quot; comprises "and / or" comprising ", as used herein, unless the recited element, step, operation, and / Or additions.
도 2는 본 발명에 따른 무인 항공기의 위치 추적 방법을 나타내는 플로어 차트이다.2 is a flowchart illustrating a method for tracking a position of an unmanned aerial vehicle according to the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 무인 항공기(200)의 위치(U) 추적 방법은, 무인 항공기(200)의 영상 감지기(EO/IR)가 고정 표적을 지향하도록, 지상 통제 장비(300)는 상기 무인 항공기(200)에 상기 영상 감지기(EO/IR) 제어 명령을 전송하는 단계(S100)와, 상기 무인 항공기(200)는 상기 무인 항공기(200)의 위치(U) 정보를 상기 지상 통제 장비(300)에 전송하는 단계(S200)와, 상기 지상 통제 장비(300)는 전송받은 상기 무인 항공기(200)의 위치(U) 정보를 이용한 위치 계산 방법에 의해 상기 무인 항공기(200)의 위치(U)를 추정하는 단계(S300)와, 상기 위치 계산 방법에 의해 산출된 상기 무인 항공기(200)의 위치(U)를 표시하는 단계(S400)를 포함한다.
2, the U tracking method of the
도 3은 본 발명의 실시예에서 영상감지기와 무인 항공기의 상태 정보를 이용하여 무인 항공기의 위치 계산을 하기 위한 도면이다.3 is a diagram for calculating the position of an unmanned aerial vehicle using the state information of the image sensor and the UAV in the embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 무인 항공기(200)의 위치(U) 추적 방법은, GPS 수신기(120)의 고장으로 인한 GPS 수신 불가나 GPS 재머(GPS Jammer)(110)에 의한 GPS의 수신 교란시, 무인 항공기(200)의 위치(U)를 추적하기 위해, 지상 통제 장비(300)는 영상 감지기(E0/IR)를 조종하여 사전에 알고 있는 고정 표적을 촬영하도록 하게 된다. 그러면, 이 지상 통제 장비(300)는 무인 항공기(200)의 상태 정보(예를 들면, 피치, 롤, 헤딩, 고도 등)와, 영상 감지기(EO/IR)의 정보(방위각(a), 고각(b) 등)를 고정 표적의 기준점으로 하여 역으로 무인 항공기(200)의 위치(U)를 계산하게 된다.
Referring to FIG. 3, the method for tracking U of the
도 4는 본 발명의 실시예에서 무인 항공기의 위치를 계산하기 위한 원리를 나타내는 도면이다.4 is a diagram showing the principle for calculating the position of the UAV in the embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 무인 항공기(200)의 위치(U)를 계산하는 원리는 사용자에 의해, 영상 감지기(EO/IR)는 표적(T)을 지향하고 있기 때문에 표적 값(xt, yt, zt)은 사전에 알고 있는 상수 값이다.
Referring to FIG. 4, the principle of calculating the position U of the
또한, 표 1은 무인 항공기(200)로부터 표적(T)을 향하는 시선 벡터의 단위벡터를 구성하는 X축 방향 성분, Y축 방향 성분, Z축 방향 성분을 구하기 위한 오일러 각 공식을 나타낸다. 여기서, θ는 무인 항공기(200)의 롤 각을 나타내고, φ는 무인 항공기(200)의 피치 각을 나타내며, ψ는 무인 항공기(200)의 헤딩 각을 나타낸다.Table 1 shows the Euler angular formulas for obtaining the X-axis direction component, Y-axis direction component, and Z-axis direction component constituting the unit vector of the line-of-sight vector from the
따라서, 방위각(a)과, 고각(b)을 갖는 위치인 무인 항공기(200)의 위치(U) 점에서, 표적(T) 점으로의 무인 항공기(200)의 시선 벡터의 단위벡터를 표 1을 참조하여 산출할 수 있다. 즉, 상기 오일러 각 공식을 이용함으로써, 표적(T)을 지향하는 영상 감지기(EO/IR)의 방위각(a)과, 고각(b)을, 무인 항공기(200)의 피치 각과, 롤 각과, 헤딩 각 값으로 회전 변환을 수행함으로써 표적(T)을 향하는 무인 항공기(200)의 시선벡터의 단위 벡터를 산출할 수 있다.Therefore, the unit vector of the line-of-sight vector of the
다음, 무인 항공기(200)의 위치(U)를 계산하려면, 무인 항공기(200)와 표적(T) 간의 거리가 R일 때,Next, to calculate the position U of the
R = Xr/Xn = Yr/Yn = Zr/Zn 이다.R = Xr / Xn = Yr / Yn = Zr / Zn.
여기서, Xr과, Yr과, Zr은 R의 X, Y, Z축 성분이며, 좌표축 X 및 Y는 북쪽 및 동쪽을 나타낸다.Here, Xr, Yr, and Zr are the X, Y, and Z axis components of R, and the coordinate axes X and Y indicate the north and east.
여기서, Zr = 무인 항공기(200)의 고도 - 표적(T) 고도(무인 항공기(200)의 고도, 표적(T) 고도는 사전에 알고 있는 값으로 상수 값임)임을 이용하여 구한다.Here, Zr = the altitude-target (T) altitude of the UAV 200 (the altitude of the
또한, 여기서 Xn은 무인 항공기(200)로부터 표적(T)을 향하는 시선 벡터의 단위벡터를 구성하는 X축 방향 성분이고, Yn은 무인 항공기(200)로부터 표적(T)을 향하는 시선 벡터의 단위벡터를 구성하는 Y축 방향 성분이고, 또한 Zn은 무인 항공기(200)로부터 표적(T)을 향하는 시선 벡터의 단위벡터를 구성하는 Z축 방향 성분이며, 이 각각의 Xn과, Yn과, Zn은 전술한 오일러 각 공식에 의하여 구한 실수 값이다.Herein, Xn denotes an X-axis direction component that constitutes a unit vector of a line-of-sight vector from the
여기서, R은 Zr / Zn에 의해 실수 값을 구할 수 있으며, R에 의해 Xr과, Yr 값을 구할 수 있다. 즉, Xr = Xn × R이고, Yr = Yn × R이다.
Here, R can be a real value by Zr / Zn, and Xr and Yr can be obtained by R. That is, Xr = Xn x R and Yr = Yn x R.
따라서, 무인 항공기(200)의 위치(U)는,Therefore, the position U of the
North = 고정 표적 North - XrNorth = fixed target North - Xr
East = 고정 표적 East - Yr이다.
East = fixed target East - Yr.
다음, 도 5는 본 발명의 실시예에서 무인 항공기의 위치의 계산을 하기 위한 동작 관계를 나타내는 도면이다.Next, FIG. 5 is a diagram showing an operation relationship for calculating the position of the UAV in the embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 지상 통제 장비(300)는 무인 항공기(200)의 영상 감지기(EO/IR)가 고정 표적(T)을 지향하도록 영상 감지기(EO/IR) 제어 명령을 전송한다.5, the
무인 항공기(200)는 무인 항공기(200)의 고도와, 헤딩과, 롤과, 피치와, 영상 감지기(EO/IR)의 방위각(a)과, 영상 감지기(EO/IR)의 고각(b) 값을 지상 통제 장비(300)로 전송한다.
The
다음, 도 6은 본 발명의 실시예에서 무인 항공기의 위치를 계산하는 프로그램의 화면을 나타내는 도면이다.6 is a view showing a screen of a program for calculating the position of the UAV in the embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 지상 통제 장비(300)는 문제 해결을 위해 구현 방안을 프로그래밍한 위치 계산 방법에 의해 자동 또는 수동으로 무인 항공기(200)의 위치(U)를 추정한다.Referring to FIG. 6, the
여기서, A는 무인 항공기(200)로부터 수신받은 자세 정보이고, B는 무인 항공기(200)로부터 수신받은 영상 감지기(EO/IR) 센서 값이며, C는 사용자가 입력하는 고정 표적(T)에 대한 좌표값이고, D는 무인 항공기(200)의 위치(U)를 추적한 결과를 도시한다.Here, A is the attitude information received from the
위치 계산 방법은 무인 항공기(200)로부터 수신받은 무인 항공기(200)의 헤딩과, 롤과, 피치와, 고도 값과, 영상 감지기(EO/IR)의 방위각(a)과, 영상 감지기(EO/IR)의 고각(b) 값을 이용하여 고정 표적(T) 위치를 기준으로 무인 항공기(200)의 위치(U) 좌표를 자동으로 계산하며, 무인 항공기(200)의 위치(U) 추적 창(D)에 표시해준다.The position calculation method includes a heading of the
비행 중이 아닐 경우, 사용자는 A, B, C 정보를 수동으로 입력하고 "계산" 버튼을 누르면, 무인 항공기(200)의 위치(U) 좌표를 자동으로 계산하여 사전에 분석할 수 있다.If not in flight, the user can manually calculate the position (U) coordinates of the
예를 들면, 무인 항공기(200)의 정보가 헤딩 0도, 롤 0도, 피치 0도, 고도 1100미터이고, 영상 감지기(EO/IR)가 방위각(a) 45도, 고각(b) -45도에서 고도 100미터인 고정 표적((X,Y)=(10000,10000))을 지향할 경우, 무인 항공기(200)의 추정 위치(U)는 North 8900, East 8445이다. 즉, 헤딩 = 롤 = 피치 = 0, 방위각 = 45, 고각 = -45도라는 조건에서, 시선 벡터는 (cos60, cos45, cos60)이다. 고도가 1100m이므로, Z축과 시선 벡터간 내적 연산의 결과, 사이각은 60도이고, R = 1100/cos60 = 2200m이다. 그에 따른 표적과 비행체 간의 거리차는 Xr = R × cos60 = 1100m, Yr = R × cos45 = 1100 × 1.414(=루트 2) ≒ 1555m이다. 따라서, 비행체의 위치는 표적(10000, 10000) - 거리차(1100, 1555)에 따라 (8900, 8445)이다.
For example, if the information of the
이상에서는 본 발명의 실시예를 예로 들어 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이 가능하다. 따라서, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안되며, 이하에 기재된 특허청구범위에 의해 해석되어야 함이 자명하다.Although the embodiments of the present invention have been described above, various modifications may be made by those skilled in the art. Therefore, it should be understood that the present invention should not be construed as being limited to the above embodiments, but should be construed in accordance with the following claims.
100 : 인공 위성
110 : GPS 재머
120 : GPS 수신기
200 : 무인 항공기
300 : 지상 통제 장비
a : 방위각
b : 고각
U : 무인 항공기의 위치
T : 표적
E0/IR : 영상 감지기100: Satellite
110: GPS Jammer
120: GPS receiver
200: Unmanned aircraft
300: Ground control equipment
a: azimuth angle
b: Elevation angle
U: Location of UAV
T: Target
E0 / IR: Image sensor
Claims (4)
상기 무인 항공기가 상기 지상 통제 장비로부터 전송된 상기 영상 감지기 제어 명령 신호에 따라, 상기 미리 결정된 고정 표적(T)을 지향하도록 상기 영상 감지기를 제어하는 제 2 단계와,
상기 무인 항공기가 상기 무인 항공기의 상태 정보 및 상기 영상 감지기의 상태 정보를 상기 지상 통제 장비로 전송하는 제 3 단계로서, 상기 무인 항공기의 상태 정보는 상기 무인 항공기의 고도와, 헤딩과, 롤과, 피치에 관한 정보를 포함하고 또한 상기 영상 감지기의 상태 정보는 상기 영상 감지기가 상기 미리 결정된 고정 표적(T)을 지향하는 방위각(Azimuth) 및 고각(Elevation)을 포함하는, 상기 제 3 단계와,
상기 지상 통제 장비가 상기 무인 항공기로부터 전송된 상기 무인 항공기의 상태 정보 및 상기 영상 감지기의 상태 정보를 이용하여 상기 무인 항공기의 위치(U)를 추정하는 제 4 단계를 포함하되,
상기 무인 항공기의 위치(U)를 추정하는 제 4 단계는, 하기의 식 (1) 내지 (3)에 의해 무인 항공기의 위치(U)의 X축 방향의 좌표와, Y축 방향의 좌표를 추정하는 과정이며,
상기 식(1)은, 상기 무인 항공기의 위치(U)를 구성하는 X축 방향의 좌표 = 상기 고정 표적(T)의 X축 방향의 좌표 - Xr, 이고,
상기 식 (2)는, 상기 무인 항공기의 위치(U)를 구성하는 Y축 방향의 좌표 = 상기 고정 표적(T)의 Y축 방향의 좌표 - Yr, 이고,
여기서, 상기 무인 항공기의 위치(U)를 구성하는 X축 방향의 좌표와 상기 고정 표적(T)을 구성하는 X축 방향의 좌표 사이의 거리가 Xr이고, 상기 무인 항공기의 위치(U)를 구성하는 Y축 방향의 좌표와 상기 고정 표적(T)을 구성하는 Y축 방향의 좌표 사이의 거리가 Yr이고, 상기 무인 항공기의 위치(U)를 구성하는 Z축 방향의 좌표와 상기 고정 표적(T)을 구성하는 Z축 방향의 좌표 사이의 거리가 Zr이고,
또한, 상기 고정 표적(T)의 상기 X축 방향의 좌표와, 상기 Y축 방향의 좌표와, 상기 Z축 방향의 좌표는 미리 정해진 좌표이고,
상기 식 (3)은, 상기 무인 항공기와 상기 고정 표적(T) 간의 거리가 R일 때, R = Xr/Xn = Yr/Yn = Zr/Zn, 이고,
여기서, 상기 식 (3)은 상기 식 (1) 및 상기 식 (2)에서의 상기 Xr 값 및 상기 Yr 값을 구하는데 사용되며,
또한, 상기 식 (3)에서의 상기 Xn 은 상기 무인 항공기로부터 상기 고정 표적(T)을 향하는 시선 벡터의 단위 벡터를 구성하는 X축 방향 성분이고, 상기 Yn 은 상기 시선 벡터의 단위 벡터를 구성하는 Y축 방향 성분이고, 상기 Zn 은 상기 시선 벡터의 단위 벡터를 구성하는 Z축 방향 성분이며,
상기 시선 벡터의 단위 벡터는, 상기 영상 감지기가 지향하는 상기 방위각(Azimuth) 및 상기 고각(Elevation)에 상기 무인 항공기의 헤딩 각과, 롤 각과, 피치 각에 관한 정보를 적용하는 하기의 오일러 각 공식을 이용하여 구해지며,
상기 오일러 각 공식에서의 상기 θ는 상기 무인 항공기의 롤 각이고, 상기 φ는 상기 무인 항공기의 피치 각이며, 상기 ψ는 상기 무인 항공기의 헤딩 각인 것을 특징으로 하는 무인 항공기의 위치 추적 방법.The method of claim 1, wherein the ground control device transmits an image sensor control command signal to the unmanned air vehicle, wherein the image sensor control command signal is a command signal for controlling the image sensor to aim at a predetermined fixed target (T) Step 1,
A second step of controlling the image sensor so that the unmanned airplane directs the predetermined fixed target (T) in accordance with the image sensor control command signal transmitted from the ground control equipment;
Wherein the state information of the unmanned airplane includes at least one of an altitude of the unmanned airplane, a heading of the unmanned airplane, a roll of the unmanned airplane, and a state of the unmanned airplane, Wherein the state information of the image sensor includes information about a pitch and includes an azimuth and an elevation in which the image sensor is oriented to the predetermined fixed target T,
And a fourth step of the ground control device estimating the position U of the unmanned airplane using state information of the unmanned airplane and state information of the image sensor transmitted from the unmanned airplane,
The fourth step of estimating the position U of the unmanned airplane is to estimate the coordinates of the position U of the unmanned airplane in the X axis direction and the coordinates in the Y axis direction using the following equations (1) to (3) However,
(1) is a coordinate in the X-axis direction constituting the position (U) of the unmanned air vehicle = a coordinate in the X-axis direction of the fixed target (T) - Xr,
The formula (2) is a coordinate in the Y axis direction constituting the position U of the UAV, a coordinate Yr in the Y axis direction of the fixed target T,
Here, the distance between the coordinate in the X-axis direction constituting the position U of the UAV and the coordinate in the X-axis direction constituting the fixed target T is Xr, and the position U of the UAV is configured Axis direction constituting the position U of the unmanned airplane and the coordinates in the Z axis direction constituting the position U of the unmanned airplane and the coordinates of the fixed target T ) Is Zr, and the distance between the coordinates in the Z-
The coordinates in the X-axis direction, the coordinates in the Y-axis direction, and the coordinates in the Z-axis direction of the fixed target T are predetermined coordinates,
R = Xr / Xn = Yr / Yn = Zr / Zn when the distance between the unmanned air vehicle and the fixed target T is R, and Equation (3)
Here, the equation (3) is used to obtain the Xr value and the Yr value in the equations (1) and (2)
The Xn in the formula (3) is an X-axis direction component constituting a unit vector of the gaze vector from the unmanned air vehicle to the fixed target T, and Yn is a unit vector of the gaze vector Axis direction component, Zn is a Z-axis direction component constituting the unit vector of the line-of-sight vector,
The unit vector of the line of sight vector includes the following Euler angle formula for applying information about the heading angle, roll angle, and pitch angle of the UAV to the Azimuth and Elevation of the image sensor: , ≪ / RTI >
Wherein the θ in the Euler angular formula is a roll angle of the UAV, the φ is a pitch angle of the UAV, and the ψ is a heading angle of the UAV.
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