KR102585428B1 - 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템 - Google Patents

착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템에 관한 것으로서, 경로를 따라 자율비행을 할 수 있도록 형성되며 카메라를 통해 주변 영상을 촬영할 수 있도록 형성되는 드론과, 상기 드론이 착륙할 수 있도록 지정된 좌표에 형성되며 상기 카메라를 통해 상기 드론이 착륙할 수 있도록 위치, 자세, 방향 정보를 제공하는 마커가 포함된 착륙패드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템{An automatic landing system to guide the drone to land precisely at the landing site}
본 발명은 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지정된 경로를 따라 비행하는 드론이 착륙 위치에 도달하면 착륙 지점을 정밀하게 인식하여 오차범위를 감소시킬 수 있는 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템에 관한 것이다.
최근 기술 발달에 따라 자율주행이 가능한 드론이 개발됨에 따라 지정된 경로로 비행하며 경로 상의 화재, 사건, 사고를 감시하거나 각종 물건을 이송하는 무인 택배기능이 구현되도록 기술이 발전되고 있다.
드론이 지정된 경로를 따라 자율주행하게 되면 경로상의 영상을 관제실에서 모니터링 할 수 있도록 카메라로 촬영하게 되는데, 카메라로 촬영된 영상을 저장하고 이를 무선으로 전송하기 위해 많은 전력소모가 발생되게 된다.
또한 드론이 비행하면서 발생되는 동력부의 전력소모도 함께 발생되므로 배터리 소모가 설정된 값에 도달되기 전에 드론을 회수하거나 충전할 수 있도록 착륙지점으로 이동된 후 자동 착륙하게 된다.
이때 자율주행 드론은 지정된 경로 및 착륙위치에 대한 좌표를 인식할 수 있도록 GPS가 탑재되어 있고, 카메라를 통해 착륙지점에 형성된 마커를 촬영하고 인식하여 착륙하게 된다.
그러나 착륙지점에 형성된 마커는 외부 환경에 노출되어 있기 때문에 자외선에 의한 화학적 손상이나 충격에 의한 물리적인 손상이 발생될 수 있어 드론이 이러한 마커를 제대로 인식하지 못한다는 문제점이 있었다.
또한 마커를 인식한 후 마커를 향해 드론이 하강하여 착륙하게 되는데 카메라의 촬영 각도에 따라 마커로부터 이격된 위치에 드론이 착륙하여 착륙지점이 아닌 장소에 착륙하게 되는 문제점이 있었다.
또한 착륙을 위해 마커를 인식할 때 착륙 지점만 인식이 가능하므로 마커와 드론 사이의 거리나 드론이 착륙할 때 취하는 자세를 추종할 수 없어 드론이 착륙 중 불안정한 자세에서 착륙하면서 랜딩기어가 파손되는 문제점이 있었다.
한국 등록특허 제10-1617411호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 드론이 착륙할 때 마커를 순차적으로 인식하여 착륙지점에 설정된 자세로 정확하게 착륙할 수 있는 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 드론이 착륙할 때 마커를 통해 드론이 착륙하는 자세를 추종하고 착륙 자세 및 방향을 제어하여 안정적으로 착륙할 수 있는 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 드론의 착륙지점에 근처에 도달하면 마커가 있는 위치로 드론을 유도하여 드론이 마커를 인식할 수 있도록 하는 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템은 경로를 따라 자율비행을 할 수 있도록 형성되며 카메라를 통해 주변 영상을 촬영할 수 있도록 형성되는 드론과, 상기 드론이 착륙할 수 있도록 지정된 좌표에 형성되며 상기 카메라를 통해 상기 드론이 착륙할 수 있도록 위치, 자세, 방향 정보를 제공하는 마커가 포함된 착륙패드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템의 상기 드론은 상기 카메라를 통해 촬영된 상기 마커 이미지를 딥러닝 방식으로 영상처리하여 상기 마커를 인식하는 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 마커를 인식할 때 딥러닝 방식을 통해 주변 사물이나 장애물에 의해 상기 마커 중 일부만 인식되더라도 미인식된 부분을 추정하여 상기 마커를 인식 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템의 상기 드론의 하부에 형성되어 상기 카메라를 지지할 수 있도록 형성되고 상기 카메라를 회전시켜 촬영각도를 제어하는 지지대를 더 포함하며, 상기 카메라는 상기 지지대를 통해 설정된 각도로 회전되면서 상기 마커를 인식할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템의 상기 착륙패드는 상기 드론이 원거리에서 인식할 수 있도록 형성되며 착륙지점으로 유도하도록 위치정보를 제공하는 제1마커와, 상기 제1마커의 중앙에 형성되어 상기 드론이 착륙할 때 상기 드론의 방향 및 자세를 추정할 수 있도록 3차원 기준 좌표를 제공하는 제2마커로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템의 상기 드론은 GPS를 통해 설정된 착륙지점 좌표로 이동된 후 상기 카메라를 통해 상기 착륙패드에 형성된 제1마커를 인식한 후 상기 제1마커 상부로 이동하고, 상기 제1마커를 향해 하강하여 고도를 낮추면서 상기 제2마커를 인식하여 상기 드론의 착륙 방향 및 착륙 자세를 추정 및 보정한 후 착륙하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템의 상기 드론은 상기 카메라를 통해 상기 마커를 인식할 때 상기 카메라가 촬영하고 있는 각도를 기반으로 상기 마커와 상기 카메라 간의 촬영 각도를 분석하고 상기 마커로부터 추출된 위치, 자세, 방향 정보를 취득할 때 상기 촬영 각도를 기반으로 정보를 보정하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템의 상기 드론은 상기 착륙패드에 접촉하여 상기 드론의 하부면을 지면으로부터 이격시키고 충격을 감소시키는 다수 개의 랜딩기어와, 상기 랜딩기어의 하부면에 형성되어 상기 드론이 상기 착륙패드에 접근할 때 상기 착륙패드와 상기 랜딩기어 사이의 거리를 측정하여 하강 위치를 분석하는 하강센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템에 의하면, 드론이 착륙할 때 마커를 순차적으로 인식하여 착륙지점에 설정된 자세로 정확하게 착륙할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템에 의하면, 드론이 착륙할 때 마커를 통해 드론이 착륙하는 자세를 추종하고 착륙 자세 및 방향을 제어하여 안정적으로 착륙할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템에 의하면, 드론의 착륙지점에 근처에 도달하면 마커가 있는 위치로 드론을 유도하여 드론이 마커를 인식할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템의 전체적인 구성를 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템의 드론의 구조를 간략하게 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템의 드론이 착륙패드를 인식하는 모습을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템의 착륙패드에 형성된 마커를 나타낸 도면.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지정된 경로를 따라 비행하는 드론이 착륙 위치에 도달하면 착륙 지점을 정밀하게 인식하여 오차범위를 감소시킬 수 있는 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템의 전체적인 구성를 나타낸 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템의 드론의 구조를 간략하게 도시한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템의 드론이 착륙패드를 인식하는 모습을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템의 착륙패드에 형성된 마커를 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 착륙지점에 드론(100)이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템은 경로를 따라 자율비행을 할 수 있도록 형성되며 카메라(110)를 통해 주변 영상을 촬영할 수 있도록 형성되는 드론(100)과, 드론(100)이 착륙할 수 있도록 지정된 좌표에 형성되며 카메라(110)를 통해 드론(100)이 착륙할 수 있도록 위치, 자세, 방향 정보를 제공하는 마커가 포함된 착륙패드(200)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
착륙패드(200)는 드론(100)이 원거리에서 인식할 수 있도록 형성되며 착륙지점으로 유도하도록 위치정보를 제공하는 제1마커(210)와, 제1마커(210)의 중앙에 형성되어 드론(100)이 착륙할 때 드론(100)의 방향 및 자세를 추정할 수 있도록 3차원 기준 좌표를 제공하는 제2마커(220)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
드론(100)은 GPS(130)를 통해 설정된 착륙지점 좌표로 이동된 후 카메라(110)를 통해 착륙패드(200)에 형성된 제1마커(210)를 인식한 후 제1마커(210) 상부로 이동하고, 제1마커(210)를 향해 하강하여 고도를 낮추면서 제2마커(220)를 인식하여 드론(100)의 착륙 방향 및 착륙 자세를 추정 및 보정한 후 착륙하는 것을 특징으로 한다.
또한 드론(100)은 카메라(110)를 통해 촬영된 마커 이미지를 딥러닝 방식으로 영상처리하여 마커를 인식하는 제어부(120)를 더 포함하며, 제어부(120)는 마커를 인식할 때 딥러닝 방식을 통해 주변 사물이나 장애물에 의해 마커 중 일부만 인식되더라도 미인식된 부분을 추정하여 마커를 인식할 수 있는 것을 특징으로 한다.
드론(100)은 상부에 다수 개의 프로펠러(150)가 형성되어 있어 고도 및 비행 방향을 제어할 수 있도록 형성되며, 하부에는 다수 개의 랜딩기어(140)가 마련되어 있어 드론(100)이 지면에 착륙할 때 드론(100)에 가해지는 충격을 감소시키고 드론(100)의 본체가 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한 드론(100)의 하부에는 카메라(110)가 형성되어 있어 드론(100)이 비행하는 방향에 존재하는 주변영상을 이미지로 촬영하여 저장할 수 있게 되며, 필요에 따라 저장된 이미지를 원격으로 송신하여 관제소(300)에서 실시간으로 촬영된 이미지를 확인할 수도 있다.
또한 드론(100)이 자율 비행을 할 수 있도록 하기 위해 드론(100) 내부에는 드론(100)의 동작을 제어하고 경로를 파악할 수 있는 제어부(120)가 형성되어 있으며, 제어부(120)는 내부에 비행할 경로 좌표가 저장된 데이터베이스가 형성되어 있다.
이때 드론(100)이 데이터베이스에 저장된 경로 좌표를 따라 이동할 수 있도록 드론(100) 내부에는 GPS(130)가 형성되어 있어 드론(100)이 현재 비행하고 있는 좌표를 확인할 수 있게 되며, 이를 통해 제어부(120)는 데이터베이스에 저장된 경로 좌표에 맞게 드론(100)이 비행하고 있는지 확인할 수 있게 된다.
제어부(120)의 제어에 따라 드론(100)은 설정된 경로 좌표를 따라 순차적으로 이동할 수 있게 되며, 카메라(110)를 통해 주변을 촬영하여 경로 상의 화재, 사건, 사고 발생 유무를 관제소(300)로 보내 신속한 대응을 유도할 수 있게 된다.
또한 드론(100)은 사람이 접근하기 힘든 지역을 순찰하도록 경로 좌표를 지정할 수도 있게 되며 지정된 경로를 따라 이동될 수 있고, 필요에 따라 감시기능이 아닌 물품을 운반하는 기능으로도 사용될 수 있다.
물품을 운반하는 경우 물품이 운송되어야할 지정 좌표를 데이터베이스에 저장할 수 있게 되며, 드론(100)은 지정된 지정 좌표로 물품을 운반하여 이동시킬 수 있게 된다.
드론(100)에 내장된 배터리는 드론(100)의 동작 시간에 따라 소모되기 때문에 드론(100)의 배터리가 10~20%정도만 남게 되면 배터리가 방전되기 전 제어부(120)는 드론(100)의 현재 위치에서 가까운 착륙패드(200)가 형성된 좌표를 검색하여 드론(100)이 착륙패드(200)로 이동되도록 제어하게 된다.
이때 배터리의 잔여 용량에 따라 착륙패드(200)로 이동할 수 있으나 설정된 순찰, 감시, 운반 등의 임무가 완료되면 착륙패드(200)로 이동하여 드론(100)을 회수할 수 있도록 제어될 수도 있다.
착륙패드(200)는 드론(100)이 착륙할 때 발생되는 충격을 감소시키고 드론(100)이 착륙패드(200)에 형성된 마커를 인식하여 지정된 위치에 안정적으로 착륙할 수 있도록 유도하기 위해 형성된다.
이때 착륙패드(200)에는 하나의 드론(100)만 착륙할 수 있도록 형성되어 있어 마커의 중심 상부에 드론(100)이 수직으로 하강되어 착륙되도록 구성되어 있으나, 필요에 따라 마커를 기준으로 주위에 다수 개의 착륙 위치가 격자 형태로 구분되어 있어, 드론(100)이 마커를 인식한 후 격자 형태로 구분된 좌표 내 빈 공간에 착륙할 수 있도록 유도될 수도 있게 된다.
착륙패드(200)에는 H자 형태로 형성된 제1마커(210)가 형성되어 있어 드론(100)이 원거리에서 착륙패드(200)의 위치를 카메라(110)로 촬영할 수 있게 된다.
드론(100)은 착륙패드(200)가 형성된 좌표를 따라 이동된 후 카메라(110)를 이용하여 주변을 촬영하여 이미지를 생성하고, 제어부(120)는 촬영된 이미지 중 착륙패드(200)에 H자로 형성된 제1마커(210)가 존재하지 분석하게 된다.
제어부(120)는 착륙패드(200)의 제1마커(210)가 인식되지 않으면 드론(100)을 이동시켜 다시 주변을 촬영하여 착륙패드(200)에 형성된 제1마커(210)가 포함된 이미지가 취득될 수 있도록 유도하게 된다.
카메라(110)에서 착륙패드(200) 및 제1마커(210)가 촬영되는 경우 제어부(120)는 이미지에서 제1마커(210)가 맞는지 이미지를 비교 검증하게 되며, 딥러닝 방식을 통해 학습된 이미지 정보를 기반으로 촬영된 이미지에 제1마커(210)가 있는 것인지 유사한 형태인지 구분할 수 있게 된다.
즉, 딥러닝 방식을 이용하여 저장된 제1마커(210) 이미지, 유사 이미지, 촬영된 이미지를 비교 검토하여 제1마커(210)가 맞는지 확인할 수 있게 되며, 분석 정확도가 떨어지는 경우 드론(100)을 이동시켜 제1마커(210)를 촬영함으로써 해상도가 높은 이미지를 취득하여 재분석하게 된다.
제어부(120)에 의해 촬영된 이미지에 제1마커(210)가 존재하는 것이 검증되면 드론(100)은 제1마커(210)가 형성된 위치로 이동되어 제1마커(210)를 향해 하강하도록 제어하게 된다.
이때 드론(100)은 카메라(110)를 통해 제1마커(210)의 H자 중심에 위치된 제2마커(220)를 촬영하게 되는데, 제2마커(220)는 Aruco 모듈로 형성되거나 QR코드로 형성되어 있고 착륙하는 드론(100)의 3차원 기준 좌표를 제공하여 드론(100)의 방향이나 자세를 추종하여 착륙지점에 안정적으로 착륙할 수 있도록 유도하게 된다.
제어부(120)는 촬영된 이미지에서 제2마커(220)를 실시간으로 분석하여 제2마커(220)를 통해 확인된 착륙패드(200)의 3차원 기준 좌표를 확인할 수 있게 되며, 분석된 3차원 기준좌표와 현재 드론(100)의 자세를 비교하여 착륙패드(200)와 수평상태가 되도록 자세를 제어할 수 있게 된다.
즉, 제2마커(220)를 통해 인식된 드론(100)의 자세 및 방향에 따라 상기 착륙지점의 중앙에 위치되도록 자세 및 방향을 보정하게 되며, 제2마커(220)가 형성된 상부에 드론(100)이 하강되면서 랜딩기어(140)가 접촉되어 착륙하게 된다.
또한 착륙패드(200)에 격자 형태로 다수 개의 드론(100)이 착륙할 수 있도록 형성되어 있는 경우 제2마커(220)는 디스플레이로 출력되도록 형성되어 있어 드론(100)이 없는 빈 공간의 착륙지점에 드론(100)이 착륙할 수 있도록 착륙을 유도할 수도 있게 된다.
이를 통해 다수 개의 드론(100)이 하나의 착륙패드(200) 내에 형성된 구획에 순차적으로 안착할 수 있게 된다.
또한 제어부(120)는 딥러닝 방식을 이용하어 제1마커(210)와 제2마커(220)를 인식할 수 있기 때문에 착륙패드(200) 주변의 이물질, 수풀이 존재하거나 마커가 손상되어 정상적으로 인식되지 않더라도 촬영된 마커의 부분 이미지를 이용하여 마커가 맞는지 추정할 수 있게 된다.
이를 통해 착륙 좌표 주변에서 원거리로 촬영된 이미지에 제1마커(210)가 수풀에 가려져 일부분만 촬영되더라도 제어부(120)는 부분적으로 형성된 제1마커(210)를 서로 연결시켜 제1마커(210)에 대응되는 형상인지 추정할 수 있게 된다.
또한 제1마커(210)는 제어부(120)가 부분적으로 인식할 수 있도록 정사각형 형태로 구획이 나누어져 있고 색상이 칠해져 있어 색상을 통해 제1마커(210)를 부분적으로 인식시킬 수도 있게 된다.
즉, 제1마커(210)가 일부분만 촬영되더라도 제어부(120)에서 미촬영된 구간의 이미지를 복원할 수 있게 되며, 복원된 이미지를 기준으로 제1마커(210)인지 식별하기 때문에 제1마커(210)를 찾는 시간이 감소될 수 있게 된다.
또한 드론(100)의 하부에 형성되어 카메라(110)를 지지할 수 있도록 형성되고 카메라(110)를 회전시켜 촬영각도를 제어하는 지지대(170)를 더 포함하며, 카메라(110)는 지지대(170)를 통해 설정된 각도로 회전되면서 마커를 인식할 수 있는 것을 특징으로 한다.
드론(100)은 카메라(110)를 통해 마커를 인식할 때 카메라(110)가 촬영하고 있는 각도를 기반으로 마커와 카메라(110) 간의 촬영 각도를 분석하고 마커로부터 추출된 위치, 자세, 방향 정보를 취득할 때 촬영 각도를 기반으로 정보를 보정하는 것을 특징으로 한다.
지지대(170)는 드론(100)의 하부에 형성되며 카메라(110)의 위치를 고정시키고 카메라(110)가 설정된 방향으로 회전될 수 있도록 각도를 조절하기 위해 사용된다.
지지대(170)는 카메라(110)를 지지할 수 있도록 형성되면 어떤 형태로 이루어져도 상관없으며, 모터에 의해 카메라(110)의 각도를 수직 또는 수평 방향으로 회전시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
지지대(170)를 통해 카메라(110)는 드론(100)이 비행할 때는 비행 방향을 향해 카메라(110)가 전면을 향하도록 회전될 수 있게 되며, 착륙할 때는 마커의 인식이 용이하도록 하부 방향을 향하도록 제어할 수 있게 된다.
이때 지지대(170)에 형성된 모터는 카메라(110)의 회전각도를 파악할 수 있도록 엔코더가 형성되어 있거나 스텝모터로 이루어져 있으며, 이를 통해 카메라(110)의 회전각도를 파악하여 현재 촬영되고 있는 이미지의 촬영각도를 파악할 수 있게 된다.
제어부(120)는 이를 통해 제1마커(210) 또는 제2마커(220)를 인식할 때 카메라(110)의 촬영각도를 파악할 수 있게 되며, 촬영각도를 기반으로 촬영된 이미지에 촬영각도에 대한 보정값을 반영하여 현재 드론(100)과 제1마커(210) 또는 제2마커(220) 사이의 위치값을 정밀하게 분석할 수 있게 된다.
특히 제어부(120)가 제1마커(210)가 촬영된 이미지를 분석할 때 드론(100)과 제1마커(210) 간의 거리가 촬영각도에 따라 달라질 수 있기 때문에 카메라(110)의 회전 각도를 기반으로 촬영된 각도를 통해 제1마커(210)와 드론(100) 사이의 거리를 보정하여 제1마커(210) 상부에 드론(100)이 위치되도록 위치값을 보정할 수 있게 된다.
이러한 방법은 제2마커(220)를 인식할 때도 동일하게 사용될 수 있으며, 특히 다수 개의 격자로 착륙지점이 나누어져 있는 경우 촬영 각도를 통해 제2마커(220)로부터 이격된 거리를 확인하여 착륙좌표에 정확하게 안착시킬 수 있게 된다.
또한 드론(100)은 착륙패드(200)에 접촉하여 드론(100)의 하부면을 지면으로부터 이격시키고 충격을 감소시키는 다수 개의 랜딩기어(140)와, 랜딩기어(140)의 하부면에 형성되어 드론(100)이 착륙패드(200)에 접근할 때 착륙패드(200)와 랜딩기어(140) 사이의 거리를 측정하여 하강 위치를 분석하는 하강센서(160)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
랜딩기어(140)는 드론(100)의 하부에 위치되어 있으며, 드론(100)의 하부면을 지면으로부터 이격시켜 드론(100) 하부에 위치된 카메라(110)가 손상되지 않도록 방지하기 위한 것이다.
랜딩기어(140)는 하부면에는 하강센서(160)가 형성되어 있어 드론(100)이 고도를 낮추어 하강할 때 착륙 지점의 상부면과 각각의 랜딩기어(140)가 접촉되는 거리를 측정할 수 있게 된다.
이때 랜딩기어(140)가 4개인 경우 하강센서(160)도 4개로 구성될 수 있으며, 각각의 하강센서(160)에서 측정된 거리 정보는 제어부(120)로 전송되고, 제어부(120)는 드론(100)이 지면으로부터 수평상태로 유지될 수 있도록 제어하게 된다.
특히 착륙지점의 지면이 기울어진 상태인 경우 하강센서(160)로부터 측정된 거리 정보를 기반으로 드론(100)이 지면과 평행한 상태로 유지시켜 4개의 랜딩기어(140)가 지면에 동시에 접촉될 수 있도록 제어할 수 있게 된다.
또한 착륙패드(200) 주변에는 드론(100)에 수동으로 조작 신호를 전송할 수 있는 송수신기가 마련되어 있으며, 송수신기는 관제소(300)와 연결되어 있어 관제소(300)에서 드론(100)에게 직접 제어할 수 있도록 제어 신호를 송출할 수 있게 된다.
이때 관제소(300)는 드론(100)이 착륙지점 근처에 도달하면 착륙지점을 안내할 수 있도록 드론(100)이 인식할 수 있는 인식신호(310)를 송출할 수 있게 되며, 인식신호(310)는 착륙패드(200) 주변에 비행 중인 드론(100)과 교신하여 착륙이 필요한 드론(100)만 인식할 수 있도록 형성되는 신호이다.
인식신호(310)는 비행 중인 드론(100)이 착륙이 필요할 때 드론(100)에서 먼저 착륙요청신호를 주변으로 발생시키고, 인식신호(310)는 이를 감지한 후 착륙이 맞는지 드론(100)에게 신호를 보내 교차 검증하도록 형성된다.
이를 통해 서로 다른 드론(100)이 동일 경로에 존재할 때 착륙이 필요없는 드론(100)에게 인식신호(310)가 전송되는 것을 방지할 수 있게 된다.
좌표신호(320)는 현재 드론(100)의 위치로부터 착륙패드(200)가 형성된 위치까지의 거리 좌표를 포함하고 있어 드론(100)의 위치를 착륙패드(200) 근처로 유도할 수 있게 된다.
좌표신호(320)를 통해 드론(100)은 착륙패드(200)가 형성된 위치까지 빠르게 이동할 수 있으며, 이동된 상태에서 카메라(110)를 통해 제1마커(210)와 제2마커(220)를 순차적으로 촬영하여 인식할 수 있게 된다.
환경신호(330)는 착륙패드(200) 주변의 식생이나 장애물 등의 착륙에 방해되는 정보를 제공하기 위한 것으로, 착륙패드(200)가 손상되거나 드론(100)이 착륙하기 위험한 상태인 경우 드론(100)이 다른 착륙지점으로 이동되도록 유도할 수 있게 된다.
또한 착륙패드(200) 주변의 기상정보를 드론(100)에게 전송하여 드론(100)이 착륙할 때 바람이나 비에 의해 착륙위치가 틀어지는 것을 방지하기 위해 사용될 수도 있다.
보정신호(340)는 드론(100)이 착륙할 때 착륙패드(200)에 각종 장애물이 존재하거나 토사가 쌓여 있어 정상 착륙이 어려울 때 제3자의 시선에서 에서 착륙이 가능한 자세를 제공하기 위해 사용되는 것으로, 드론(100)의 자세를 지형지물 및 드론(100)의 착륙자세에 맞게 보정할 수 있도록 신호를 송출하게 된다.
인식신호(310), 좌표신호(320), 환경신호(330), 보정신호(340)는 관제소(300)에서 제어할 수 있도록 형성되나, 관제소(300)는 각 착륙패드(200) 주변에 별도의 인공지능으로 드론(100)의 착륙을 보조하는 착륙보조장치를 마련하고, 착륙보조장치가 드론(100)의 착륙상태에 따라 신호를 송출하도록 형성될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템에 의하면, 드론이 착륙할 때 마커를 순차적으로 인식하여 착륙지점에 설정된 자세로 정확하게 착륙할 수 있고, 드론이 착륙할 때 마커를 통해 드론이 착륙하는 자세를 추종하고 착륙 자세 및 방향을 제어하여 안정적으로 착륙할 수 있으며, 드론의 착륙지점에 근처에 도달하면 마커가 있는 위치로 드론을 유도하여 드론이 마커를 인식할 수 있도록 하는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명은, 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.
100 : 드론
110 : 카메라
120 : 제어부
130 : GPS
140 : 랜딩기어
150 : 프로펠러
160 : 하강센서
170 : 지지대
200 : 착륙패드
210 : 제1마커
220 : 제2마커
300 : 관제소
310 : 인식신호
320 : 좌표신호
330 : 환경신호
340 : 보정신호

Claims (7)

  1. 경로를 따라 자율비행을 할 수 있도록 형성되며 카메라를 통해 주변 영상을 촬영할 수 있도록 형성되는 드론과;
    상기 드론이 착륙할 수 있도록 지정된 좌표에 형성되며 상기 카메라를 통해 상기 드론이 착륙할 수 있도록 위치, 자세, 방향 정보를 제공하는 마커가 포함된 착륙패드;를 포함하고,
    상기 드론은 상기 카메라를 통해 촬영된 상기 마커 이미지를 딥러닝 방식으로 영상처리하여 상기 마커를 인식하는 제어부;를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 마커를 인식할 때 딥러닝 방식을 통해 주변 사물이나 장애물에 의해 상기 마커 중 일부만 인식되더라도 미인식된 부분을 추정하여 상기 마커를 인식 수 있도록 구성되고,
    상기 드론의 하부에 형성되어 상기 카메라를 지지할 수 있도록 형성되고 상기 카메라를 회전시켜 촬영각도를 제어하는 지지대;를 더 포함하며,
    상기 카메라는 상기 지지대를 통해 설정된 각도로 회전되면서 상기 마커를 인식할 수 있도록 구성되고,
    상기 착륙패드는
    상기 드론이 원거리에서 인식할 수 있도록 형성되며 착륙지점으로 유도하도록 위치정보를 제공하는 제1마커와; 상기 제1마커의 중앙에 형성되어 상기 드론이 착륙할 때 상기 드론의 방향 및 자세를 추정할 수 있도록 3차원 기준 좌표를 제공하는 제2마커;로 이루어지고,
    상기 드론은 GPS를 통해 설정된 착륙지점 좌표로 이동된 후 상기 카메라를 통해 상기 착륙패드에 형성된 제1마커를 인식한 후 상기 제1마커 상부로 이동하고,
    상기 제1마커를 향해 하강하여 고도를 낮추면서 상기 제2마커를 인식하여 상기 드론의 착륙 방향 및 착륙 자세를 추정 및 보정한 후 착륙하도록 구성되고,
    착륙패드 주변에는 드론에 수동으로 조작 신호를 전송할 수 있는 송수신기가 마련되어 있으며, 상기 송수신기는 관제소와 연결되어 관제소에서 드론에게 직접 제어할 수 있도록 제어 신호를 송출할 수 있도록 구성되고,
    관제소는 드론이 착륙지점 근처에 도달하면 착륙지점을 안내할 수 있도록 드론이 인식할 수 있는 인식신호를 송출할 수 있게 구성되며,
    상기 인식신호는 비행 중인 드론이 착륙이 필요할 때 드론에서 먼저 착륙요청신호를 주변으로 발생시키고, 인식신호는 이를 감지한 후 착륙이 맞는지 드론에게 신호를 보내 교차 검증하도록 형성되어 서로 다른 드론이 동일 경로에 존재할 때 착륙이 필요없는 드론에게 인식신호가 전송되는 것을 방지할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는
    착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 드론은
    상기 카메라를 통해 상기 마커를 인식할 때 상기 카메라가 촬영하고 있는 각도를 기반으로 상기 마커와 상기 카메라 간의 촬영 각도를 분석하고 상기 마커로부터 추출된 위치, 자세, 방향 정보를 취득할 때 상기 촬영 각도를 기반으로 정보를 보정하는 것을 특징으로 하는
    착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 드론은
    상기 착륙패드에 접촉하여 상기 드론의 하부면을 지면으로부터 이격시키고 충격을 감소시키는 다수 개의 랜딩기어와;
    상기 랜딩기어의 하부면에 형성되어 상기 드론이 상기 착륙패드에 접근할 때 상기 착륙패드와 상기 랜딩기어 사이의 거리를 측정하여 하강 위치를 분석하는 하강센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    착륙지점에 드론이 정밀하게 착륙할 수 있도록 유도하는 자동착륙 시스템.
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