KR102183415B1 - System for landing indoor precision of drone and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 드론의 실내 정밀 착륙 시스템에 관한 것으로, 3.1~10.6GHz 대역의 주파수를 사용하여 실내 공간의 위치 정보를 송출하는 UWB 앵커; 다중 프로펠러 형태의 무인항공기인 드론; 상기 드론 몸체 하부 일측에 탑재하여 UWB 앵커에서 송출하는 드론의 위치 정보를 수신하여 실내 3차원 공간 정보를 계산하는 UWB 태그; 상기 드론 몸체 하부 타측에 탑재하여 지면에서 유도하는 적외선 광원의 빛을 추적하여 드론의 착륙 위치 정보를 측정하는 IR 카메라; 및 상기 UWB 태그와 IR 카메라에서 각각 보낸 실내 3차원 공간 정보와 착륙 위치 정보를 기반으로 정밀 착륙을 수행하도록 드론의 구동 제어신호(ESC)를 통해 모터를 제어하는 FCC;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an indoor precision landing system for a drone, comprising: a UWB anchor that transmits location information of an indoor space using a frequency of 3.1 to 10.6 GHz; Drones, which are unmanned aerial vehicles in the form of multiple propellers; A UWB tag mounted on a lower side of the drone body and receiving location information of a drone transmitted from a UWB anchor to calculate indoor 3D spatial information; An IR camera mounted on the other side of the lower part of the drone body and tracking light of an infrared light source guided from the ground to measure landing position information of the drone; And an FCC controlling a motor through a driving control signal (ESC) of a drone to perform precise landing based on indoor 3D spatial information and landing position information respectively sent from the UWB tag and the IR camera. .
Description
본 발명은 드론의 실내 정밀 착륙 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 UWB 실내 측위와 IR 카메라 이용한 드론의 실내 정밀 착륙 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an indoor precision landing system and method of a drone, and more particularly, to an indoor precision landing system and method of a drone using UWB indoor positioning and an IR camera.
4차 산업의 테마로 드론기술이 선정됨에 따라 드론을 이용한 다양한 임무를 수행하고 있다. 초기 드론은 군사 분야의 한 분야로 국경지대 감시 및 정찰 등 사람의 위험부담을 줄이기 위해 사용되기 시작했다. 현재에는 산업현장과 민간분야에서도 드론을 이용한 성과와 활용도에 대한 기대감이 증가되고 있다.As drone technology was selected as the theme of the 4th industry, various missions using drones are being performed. In the early days, drones were used as a field in the military field to reduce the risk of humans, such as border surveillance and reconnaissance. Currently, expectations for the performance and utilization of drones are increasing in the industrial and private sectors.
그 동안은 야외에서 드론을 이용하여 미디어 촬영, 교통감시와 같은 단순한 임무에 사용하였다. 최근 들어 드론을 이용한 실내 비행과 임무의 가능성이 커지면서 다양한 센서와 실내 측위 시스템에 대한 연구가 진행되고 있다.In the meantime, drones were used outdoors for simple missions such as media shooting and traffic monitoring. In recent years, as the possibility of indoor flight and mission using drones increases, research on various sensors and indoor positioning systems is in progress.
드론의 경우 실내 비행을 시작하면서 착륙하는 시점까지 어떤 사고가 발생할지 모르는 위험성이 존재한다. In the case of drones, there is a risk of not knowing what kind of accident will occur until the point of landing while starting indoor flight.
이를 해결하기 위해 종래에는 GPS를 사용할 수 없는 실내 공간에서 UWB 실내 측위 시스템을 이용하여 드론의 비행 위치를 측위하고 정밀한 호버링을 수행하는 3차원 공간 정보를 제공하며, 착륙 시 기압고도계를 이용하여 고도를 추정하여 드론의 자세를 제어하여 추력을 줄이는 방법을 사용하고 있다.To solve this problem, the UWB indoor positioning system is used in an indoor space where GPS is not available in the past, and 3D spatial information is provided to position the drone's flight position and perform precise hovering, and the altitude is measured using a barometric altimeter at the time of landing. It uses a method to reduce thrust by controlling the drone's posture by estimation.
그러나, 종래의 기압고도계의 고도 데이터와 자세제어를 이용한 착륙 방법은 실제 착륙위치에서 벗어난 지점으로 착륙하는 경우가 발생하여 실내 비행과 착륙임무에 정밀성이 부족한 문제점이 있다. However, in the conventional landing method using altitude data and attitude control of a barometric altimeter, there is a problem of lack of precision in indoor flight and landing missions because the landing to a point deviated from the actual landing position occurs.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 UWB 측위 시스템 기반의 좌표와 IR 카메라를 이용하여 정밀하게 착륙할 수 있는 드론의 실내 정밀 착륙 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention for solving the above problems is to provide an indoor precision landing system and method of a drone capable of accurately landing using coordinates and IR cameras based on a UWB positioning system.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 드론의 실내 정밀 착륙 시스템은 3.1~10.6GHz 대역의 주파수를 사용하여 실내 공간의 위치 정보를 송출하는 UWB 앵커; 다중 프로펠러 형태의 무인항공기인 드론; 상기 드론 몸체 하부 일측에 탑재하여 UWB 앵커에서 송출하는 드론의 위치 정보를 수신하여 실내 3차원 공간 정보를 계산하는 UWB 태그; 상기 드론 몸체 하부 타측에 탑재하여 지면에서 유도하는 적외선 광원의 빛을 추적하여 드론의 착륙 위치 정보를 측정하는 IR 카메라; 및 상기 UWB 태그와 IR 카메라에서 각각 보낸 실내 3차원 공간 정보와 착륙 위치 정보를 기반으로 정밀 착륙을 수행하도록 드론의 구동 제어신호(ESC)를 통해 모터를 제어하는 FCC;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the indoor precision landing system of the drone of the present invention comprises: a UWB anchor that transmits location information of an indoor space using a frequency of 3.1 to 10.6 GHz; Drones, which are unmanned aerial vehicles in the form of multiple propellers; A UWB tag mounted on a lower side of the drone body and receiving location information of a drone transmitted from a UWB anchor to calculate indoor 3D spatial information; An IR camera mounted on the other side of the lower part of the drone body and tracking light of an infrared light source guided from the ground to measure landing position information of the drone; And an FCC controlling a motor through a driving control signal (ESC) of a drone to perform precise landing based on indoor 3D spatial information and landing position information respectively sent from the UWB tag and the IR camera. .
상기 UWB 앵커는 실내 모퉁이에 높이가 서로 다르게 4개를 설치할 수 있다.Four UWB anchors having different heights may be installed at indoor corners.
상기 IR 카메라는 적외선 광원의 빛을 추적하여 고도가 낮아질수록 적외선 빛을 영상의 중앙으로 포커스를 맞춰 드론의 자세와 고도를 제어하여 정밀착륙을 수행할 수 있다.The IR camera tracks light from an infrared light source and focuses the infrared light to the center of the image as the altitude decreases, thereby controlling the attitude and altitude of the drone to perform precise landing.
또한, 본 발명의 드론의 실내 정밀 착륙 방법은 높이가 서로 다른 4개의 UWB 앵커를 통해 드론의 실내 위치를 측정하여 UWB 태그로 송출하는 단계; 상기 UWB 태그에서 송출된 드론의 실내 위치 정보를 수신하여 실내 3차원 공간 정보를 계산하여 FCC로 보내는 단계; IR 카메라를 통해 지면에서 유도하는 적외선 광원의 빛을 추적하여 드론의 착륙 위치 정보를 FCC로 보내는 단계; 및 상기 FCC에서 UWB 태그와 IR 카메라에서 각각 보낸 드론의 실내 3차원 공간 정보와 착륙 위치 정보를 기반으로 정밀 착륙을 수행하도록 드론의 구동 제어신호(ESC)를 통해 모터를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the indoor precision landing method of the drone of the present invention comprises the steps of measuring the indoor position of the drone through four UWB anchors having different heights and transmitting the drone to a UWB tag; Receiving indoor location information of the drone transmitted from the UWB tag, calculating indoor 3D spatial information, and sending it to the FCC; Tracking the light of the infrared light source guided from the ground through the IR camera and sending information on the landing position of the drone to the FCC; And controlling the motor through a driving control signal (ESC) of the drone to perform precise landing based on the indoor 3D spatial information and landing position information of the drone respectively sent from the UWB tag and the IR camera in the FCC. It features.
이상과 같이, 본 발명에 따르면 드론의 정밀 착륙을 수행할 수 있어 실내 공간에서 안전한 착륙을 수행할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to perform precise landing of a drone, so that a safe landing can be performed in an indoor space.
도 1은 본 발명에 따른 드론의 실내 정밀 착륙 시스템을 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 드론의 실내 정밀 착륙 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 드론의 실내 정밀 착륙 방법을 나타낸 흐름도다.1 is a schematic diagram showing an indoor precision landing system of a drone according to the present invention.
2 is a block diagram showing an indoor precision landing system of a drone according to the present invention.
3 is a flow chart showing a method of indoor precision landing of a drone according to the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.
그러면 본 발명의 일실시예에 따른 드론의 실내 정밀 착륙 시스템 및 방법에 대하여 설명한다.Then, an indoor precision landing system and method of a drone according to an embodiment of the present invention will be described.
도 1은 본 발명에 따른 드론의 실내 정밀 착륙 시스템을 나타낸 개략도이며, 도 2는 본 발명에 따른 드론의 실내 정밀 착륙 시스템을 나타낸 블록도이다.1 is a schematic diagram showing an indoor precision landing system of a drone according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing an indoor precision landing system of a drone according to the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 드론의 실내 정밀 착륙 시스템은 3.1~10.6GHz 대역의 주파수를 사용하여 실내 공간의 위치 정보를 송출하는 UWB 앵커(Anchor)(100)와, 다중 프로펠러 형태의 무인항공기인 드론(200), 및 상기 드론(200)의 정밀 착륙을 제어하는 FCC(Flight Control Computer)(300)을 포함하여 구성된다.1 and 2, the indoor precision landing system of a drone according to the present invention is a UWB
상기 UWB 앵커(100)는 실내 모퉁이마다 높이가 서로 다르게 4개를 설치하는 것이 바람직하며, 이에 한정하지 않는다.It is preferable to install four
상기 드론(200) 몸체 하부 일측에는 UWB 태그(220)를 탑재하여 UWB 앵커(100)에서 송출하는 드론(200)의 위치 정보를 수신하여 정밀한 호버링을 수행하도록 실내 3차원 공간 정보를 계산하여 FCC(300)로 보낸다. A
또한, 상기 드론(200) 몸체 하부 타측에는 IR 카메라(210)를 탑재하여 지면에서 유도하는 적외선 광원(110)의 빛을 추적하여 드론의 착륙 위치 정보를 FCC(300)로 보낸다. 즉, IR 카메라(210)는 지면에서 유도하는 적외선 광원(110)의 빛을 추적하여 고도가 낮아질수록 적외선 빛을 영상의 중앙으로 포커스를 맞추어 드론의 자세와 고도를 제어하여 정밀착륙을 수행할 수 있다.In addition, an
상기 FCC(300)는 UWB 태그(220)와 IR 카메라(210)에서 각각 보낸 드론(200)의 실내 3차원 공간 정보와 착륙 위치 정보를 기반으로 드론(200)의 구동 제어신호(ESC)를 통해 모터를 제어하여 정밀 착륙을 수행할 수 있다. The FCC 300 is based on the indoor 3D spatial information and landing position information of the
도 3은 본 발명에 따른 드론의 실내 정밀 착륙 방법을 나타낸 흐름도다.3 is a flow chart showing a method of indoor precision landing of a drone according to the present invention.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 실내 비행 드론의 충돌방지 방법은 먼저, 실내 모퉁이마다 높이가 서로 다르게 설치한 4개의 UWB 앵커(100)를 통해 드론(200)의 실내 위치를 측정하여 UWB 태그(220)로 송출한다(S100).Referring to FIG. 3, the method for preventing collision of an indoor flying drone according to the present invention is, first, a UWB tag by measuring the indoor position of the
이어서, 상기 UWB 태그(220)에서 송출된 드론의 실내 위치 데이터를 수신하여 실내 3차원 공간 정보를 계산하여 FCC(300)로 보낸다(S110). Subsequently, the indoor location data of the drone transmitted from the
다음으로, IR 카메라(210)를 통해 지면에서 유도하는 적외선 광원(110)의 빛을 추적하여 드론의 착륙 위치 정보를 FCC(300)로 보낸다(S120).Next, by tracking the light of the
다음에, 상기 FCC(300)에서 UWB 태그(220)와 IR 카메라(210)에서 각각 보낸 드론(200)의 실내 3차원 공간 정보와 착륙 위치 정보를 기반으로 정밀 착륙을 수행하도록 드론(200)의 구동 제어신호(ESC)와 모터를 제어한다(S130).Next, based on the indoor 3D spatial information and landing position information of the
본 발명은 실내 공간에서 임무비행을 수행하는 드론의 정밀 착륙을 수행하는 주요 기능 및 방법으로 사용자의 리모트 컨트롤 개입 없이 정밀한 착륙을 수행할 수 있게 하여 실내 공간에서 안전한 착륙을 수행할 수 있다.The present invention is the main function and method of performing a precise landing of a drone performing mission flight in an indoor space. It is possible to perform a safe landing in an indoor space by enabling precise landing without the intervention of a user's remote control.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.
100: UWB 앵커 110: 적외선 광원
200: 드론 210: IR 카메라
220: UWB 태그 300: FCC100: UWB anchor 110: infrared light source
200: drone 210: IR camera
220: UWB tag 300: FCC
Claims (4)
다중 프로펠러 형태의 무인항공기인 드론;
드론 몸체 하부 일측에 탑재하여 UWB 앵커에서 송출하는 드론의 위치 정보를 수신하여 실내 3차원 공간 정보를 계산하는 UWB 태그;
드론 몸체 하부 타측에 탑재하여 지면에서 유도하는 적외선 광원의 빛을 추적하여 드론의 착륙 위치 정보를 측정하는 IR 카메라; 및
상기 UWB 태그와 IR 카메라에서 각각 보낸 실내 3차원 공간 정보와 착륙 위치 정보를 기반으로 정밀 착륙을 수행하도록 드론의 구동 제어신호(ESC)를 통해 모터를 제어하는 FCC;를 포함하되,
상기 UWB 앵커는 실내 모퉁이에 높이가 서로 다르게 4개를 설치하며.
상기 IR 카메라는 적외선 광원의 빛을 추적하여 고도가 낮아질수록 적외선 빛을 영상의 중앙으로 포커스를 맞춰 드론의 자세와 고도를 제어하여 정밀착륙을 수행하는 것을 특징으로 하는 드론의 실내 정밀 착륙 시스템. UWB anchor that transmits location information of an indoor space using a frequency in the 3.1~10.6GHz band;
Drones, which are unmanned aerial vehicles in the form of multiple propellers;
A UWB tag mounted on a lower side of the drone body and receiving location information of the drone transmitted from the UWB anchor to calculate indoor 3D spatial information;
An IR camera mounted on the other side of the lower part of the drone body and tracking light of an infrared light source guided from the ground to measure landing position information of the drone; And
Including; FCC for controlling the motor through the driving control signal (ESC) of the drone to perform precision landing based on the indoor three-dimensional spatial information and landing position information respectively sent from the UWB tag and the IR camera,
The UWB anchors are installed in four different heights at the corners of the interior.
The IR camera tracks the light of the infrared light source and, as the altitude decreases, focuses the infrared light to the center of the image to control the attitude and altitude of the drone to perform precise landing.
상기 UWB 태그에서 송출된 드론의 실내 위치 정보를 수신하여 실내 3차원 공간 정보를 계산하여 FCC로 보내는 단계;
IR 카메라를 통해 지면에서 유도하는 적외선 광원의 빛을 추적하여 드론의 착륙 위치 정보를 FCC로 보내는 단계; 및
상기 FCC에서 UWB 태그와 IR 카메라에서 각각 보낸 드론의 실내 3차원 공간 정보와 착륙 위치 정보를 기반으로 정밀 착륙을 수행하도록 드론의 구동 제어신호(ESC)를 통해 모터를 제어하는 단계;를 포함하되,
상기 IR 카메라는 적외선 광원의 빛을 추적하여 고도가 낮아질수록 적외선 빛을 영상의 중앙으로 포커스를 맞춰 드론의 자세와 고도를 제어하여 정밀착륙을 수행하는 것을 특징으로 하는 드론의 실내 정밀 착륙 방법.Measuring the indoor location of the drone through four UWB anchors having different heights and transmitting the drone to a UWB tag;
Receiving indoor location information of the drone transmitted from the UWB tag, calculating indoor 3D spatial information, and sending it to the FCC;
Tracking the light of the infrared light source guided from the ground through the IR camera and sending information on the landing position of the drone to the FCC; And
Including, in the FCC, controlling a motor through a driving control signal (ESC) of the drone to perform precise landing based on the indoor 3D spatial information and landing position information of the drone respectively sent from the UWB tag and the IR camera.
The IR camera tracks light from an infrared light source, and as the altitude decreases, the infrared light is focused to the center of the image to control the attitude and altitude of the drone to perform precise landing.
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right |