KR100954500B1 - Control system for unmanned aerial vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무인항공기 통제 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전시장치, 조종장치, 통제컴퓨터, 가시선무선통신장비로 구성된 무인항공기용 지상통제장비를 1대의 통합 임무통제장비로 구성하여 임무계획/비행통제/영상조종 기능을 동시에 수행할 수 있도록 하고, 상용 CDMA 이동통신망을 이용하여 무인항공기 및 임무장비를 조종/통제할 수 있는 무인항공기 통제 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an unmanned aerial vehicle control system, and more specifically, the ground control equipment for an unmanned aerial vehicle consisting of an exhibition device, a steering device, a control computer, and a visible wireless communication device is composed of one integrated mission control device for mission planning / flight. The present invention relates to an unmanned aerial vehicle control system capable of simultaneously performing control / image control functions and controlling / controlling an unmanned aerial vehicle and mission equipment using a commercial CDMA mobile communication network.
일반적으로, 무인항공기는 조종사가 직접 탑승하지 않고 지상에서 제어함으로써 동작하는 항공기를 말한다.In general, an unmanned aerial vehicle refers to an aircraft which operates by controlling from the ground instead of directly boarding the pilot.
이러한 무인항공기는, 전투상황 등에서의 적진에 대한 정찰활동, 목표물에 대한 미사일 등을 이용한 공격 등과 같이 인명손실의 가능성이 크고 위험한 작전수행에서 유인항공기보다 매우 효율적이고 안정적이며 저비용으로 작전 등을 수행할 수 있다.Such unmanned aerial vehicles are more efficient, more stable, and more cost effective than manned aircraft in conducting dangerous operations with high potential for loss of life, such as reconnaissance activities against enemy lines in combat situations and missile attacks on targets. Can be.
근래에는 상기 무인항공기에 대한 활용도가 증가함에 따라 상기 무인항공기에 탑재되는 임무장비 등도 다양화되고 있으며, 상기 무인항공기에 대한 조종 및 상기 임무장비에 대한 동작제어 등을 위한 시스템에 대한 연구가 활발히 이루어지 고 있다.In recent years, as the utilization of the unmanned aerial vehicle increases, mission equipment mounted on the unmanned aerial vehicle is diversified, and researches on systems for manipulating the unmanned aerial vehicle and controlling operations for the mission equipment have been actively conducted. Getting.
종래 기술에 따른 무인항공기의 통제는 주로 상기 무인항공기를 통제하는 지상통제장비에 의해 이루어진다.Control of the unmanned aerial vehicle according to the prior art is mainly made by the ground control equipment for controlling the unmanned aerial vehicle.
종래의 무인항공기용 지상통제장비는 그 기능에 따라서, 비행 전 비행 지역에서 정보를 입력하고 수치지형고도데이터(DTED, Digital Terrain Elevation Date,이하 같다)를 이용하여 가시선을 분석하는 임무계획(Mission Planning) 기능, 상기 무인항공기와 가시선이 확보된 지역에서 상기 무인항공기를 자동추적(Auto Tacking)하여 상기 무인항공기의 자세를 통제하고 상기 무인항공기의 임무정보를 무선통신장비로부터 수신받아 지도 위에 중첩(Overlay) 도시함으로써 임무상황을 감시하는 비행통제(Pilot Control) 기능 및 상기 무인항공기에 탑재된 임무장비를 조종하고 정찰영상을 실시간으로 수신하여 화면에 도시하는 영상조종(Imagery Control) 기능으로 구분할 수 있다.According to the functions of the conventional unmanned aerial vehicle, mission planning that inputs information from the flight area before flight and analyzes the line of sight using digital terrain elevation data (DTED, Digital Terrain Elevation Date, etc.). ), Control the attitude of the unmanned aerial vehicle by auto tacking the unmanned aerial vehicle in the area where the unmanned aerial vehicle and the line of sight are secured, and receive the mission information of the unmanned aerial vehicle from the wireless communication equipment and overlay it on the map. In addition, it can be divided into a pilot control function for monitoring a mission situation and an imagery control function for controlling mission equipment mounted on the unmanned aerial vehicle and receiving a reconnaissance image in real time.
종래 기술에 따른 지장통제장비에는 상기의 3가지 기능 즉, 임무계획/비행통제/영상조종 기능을 각각 수행할 수 있는 3대의 통제장비가 필요함에 따라, 통제장비가 대형화되고 그 신속한 전개 및 각종 차량이나 선박 등에 탑재하기 어려운 문제점이 있다.As the obstacle control equipment according to the prior art requires three control equipment capable of performing the above three functions, namely, mission planning, flight control, and video control, respectively, the control equipment becomes large, its rapid deployment and various vehicles. There is a problem that is difficult to mount on the ship or the like.
또한, 상기 3대의 장비를 각각 조종하는 조종사(사용자 내지 운용자)가 최소한 3명이 필요하여 비효율적인 문제점이 있다.In addition, there are at least three pilots (users or operators) that control each of the three devices, which causes inefficiency.
또한, 상기 무인항공기에 대한 가시선이 확보되지 않은 공간에서는 상기 무인항공기에 대한 통제가 어려운 문제점이 있다.In addition, there is a problem that it is difficult to control the unmanned aerial vehicle in a space where a line of sight for the unmanned aerial vehicle is not secured.
또한, 종래 기술에 따른 지상통제장비는 실시간 운용체제(RTOS, Real Time Operating System)을 탑재하지 않아 근실시간(Near RealTime)으로 통제하게 되고, 30 Frame 640×480 크기의 영상을 VTR의 아날로그로 저장하기 때문에 저장한 감시정찰영상을 재생하거나 편집하는데 불편한 문제점이 있다.In addition, the ground control equipment according to the prior art does not have a real time operating system (RTOS), so it is controlled by near real time (Near RealTime) and stores 30 Frame 640 × 480 size images as VTR analog. Therefore, there is a problem in that it is inconvenient to play or edit the saved surveillance video.
또한, 종래 기술에 의한 무인항공기 통제 시스템에서는, 표적좌표를 계산하는데 있어서 오일러 공식을 이용함으로써, 짐벌락(Gimbal Lock) 현상이 발생될 수 있는 문제점이 있다.In addition, in the unmanned aerial vehicle control system according to the prior art, there is a problem that a gimbal lock phenomenon may occur by using the Euler formula in calculating the target coordinates.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 비행통제컴퓨터에 임무계획/비행통제/영상조종 기능이 통합된 임무통제소프트웨어를 탑재하여 무인항공기 및 그 임무장비를 1대의 통합된 임무통제장비로 조종/통제할 수 있도록 하는 무인항공기 통제 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art, the flight control computer is equipped with a mission control software integrated with mission planning / flight control / image control function to control the unmanned aerial vehicle and its mission equipment one integrated mission control Its purpose is to provide an unmanned aerial vehicle control system that can be controlled / controlled by equipment.
또한, 본 발명의 다른 목적은 무인항공기 통제장비의 운용인원을 최소화하고, 신속한 전개가 가능하며, 차량/선박 등에 쉽게 탑재하여 무인항공기 및 그 임무장비를 조종/통제할 수 있도록 하는 무인항공기 통제 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to minimize the operating personnel of the unmanned aerial vehicle control equipment, it is possible to quickly deploy, unmanned aerial vehicle control system that can be easily mounted on a vehicle / ship, etc. to control / control the unmanned aerial vehicle and its mission equipment The purpose is to provide.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 임무통제장비에 CDMA 모뎀을 탑재하여 무인항공기에 대한 가시선이 확보되지 않은 공간에서도 무인항공기 및 그 임무장비를 조종/통제할 수 있도록 하는 무인항공기 통제 시스템을 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an unmanned aerial vehicle control system that is equipped with a CDMA modem in the mission control equipment to control the unmanned aerial vehicle and its mission equipment even in a space where no line of sight is secured for the unmanned aerial vehicle. There is.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 실시간 운용체제가 탑재된 실시간처리컴퓨터를 이용하여 무인항공기 및 그 임무장비를 실시간으로 조종/통제할 수 있고, 무인항공기/임무장비에 의한 감시정찰영상을 실시간 디지털 영상으로 저장할 수 있도록 하는 무인항공기 통제 시스템을 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention is to control and control the unmanned aerial vehicle and its mission equipment in real time by using a real-time processing computer equipped with a real-time operating system, real-time digital surveillance surveillance image by unmanned aerial vehicle / mission equipment It is to provide an unmanned aerial vehicle control system that can save images.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 네트워크 스니핑(Sniffing) 기법을 이용한 임무통제장비의 이중화 기법을 적용하여 비행안전성을 확보할 수 있도록 하는 무인항공기 통제 시스템을 제공하는 데 있다.In addition, another object of the present invention to provide an unmanned aerial vehicle control system that can ensure the flight safety by applying a duplication technique of the mission control equipment using a network sniffing technique.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 쿼터니온(Quaternion)을 이용하여 오일러 공식의 짐벌락(Gimbal Lock) 문제가 발생하는 것을 예방할 수 있도록 하는 무인항공기 통제 시스템을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide an unmanned aerial vehicle control system that can prevent the occurrence of the gimbal lock problem of the Euler formula using quaternion.
상술한 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명에 의한 무인항공기 통제 시스템은 청구항 제 1 항에 기재된 바와 같이, 무인항공기에 대한 통제 시스템에 있어서, 무선송수신기와 CDMA 모뎀이 탑재된 무인항공기; 및 상기 무인항공기와 가시선이 확보된 공간에서 무선통신장비를 이용하여 무선통신을 수행하고, 상기 무인항공기와 상기 가시선이 미확보된 공간에서 CDMA 통신망을 이용하여 무선통신을 수행하는 통합 지상통제장비;를 포함한다.As a means for solving the above problems, the control system for an unmanned aerial vehicle according to the present invention, as described in claim 1, the control system for an unmanned aerial vehicle, comprising: an unmanned aerial vehicle equipped with a radio transceiver and a CDMA modem; And an integrated ground control device that performs wireless communication using a wireless communication device in a space where the unmanned aerial vehicle and the visible line are secured, and performs wireless communication using a CDMA communication network in a space where the unmanned aerial vehicle and the visible line are not secured. Include.
상기 무인항공기와 통합 지상통제장비는 청구항 제 2 항에 기재된 바와 같이, CDMA 모뎀과; 상기 무인항공기의 임무계획, 비행통제, 영상조종 기능이 통합된 임무통제소프트웨어가 탑재된 비행통제컴퓨터와; 상기 무인항공기 및 그 임무장비의 동작을 제어하는 제어장치와; 상기 비행통제컴퓨터와 제어장치의 신호를 전송받아 인코딩하여 상기 무선통신장비 및 CDMA 모뎀으로 전송하고, 상기 무선통신장비 또는 CDMA 모뎀을 통해 전송받은 신호를 디코딩하여 상기 비행통제컴퓨터로 전송하는 실시간처리컴퓨터; 및 상기 비행통제컴퓨터를 통해 상기 무인항공기로부터 전송받은 신호를 표시하는 모니터;를 구비한 임무통제장비를 포함하는 것을 특징으로 한다.The unmanned aerial vehicle and the integrated ground control equipment may include: a CDMA modem; A flight control computer equipped with mission control software integrating the mission planning, flight control, and image control functions of the unmanned aerial vehicle; A control device for controlling the operation of the unmanned aerial vehicle and its mission equipment; Real-time processing computer that receives the signals from the flight control computer and the control device, encodes them, transmits them to the wireless communication device and the CDMA modem, decodes the signals received through the wireless communication device or the CDMA modem, and transmits them to the flight control computer. ; And a monitor for displaying a signal received from the unmanned aerial vehicle through the flight control computer.
상기 실시간처리컴퓨터는 청구항 제 3 항에 기재된 바와 같이, 실시간 운영 체제(RTOS, Real Time Operating System) VxWorks 커널을 탑재하여 실시간으로 상기 무인항공기 및 그 임무장비를 통제하는 것을 특징으로 한다.The real-time processing computer, as described in claim 3, is equipped with a Real Time Operating System (RTOS, VXWorks) kernel to control the unmanned aerial vehicle and its mission equipment in real time.
상기 임무통제소프트웨어는 청구항 제 4 항에 기재된 바와 같이, 상기 실시간처리컴퓨터로부터 전송받은 신호로부터 표적좌표의 계산을 수행하는 경우 쿼터니온(Quaternion)을 이용하여 짐벌락 현상을 방지하는 것을 특징으로 한다.The task control software, as described in
상기 임무통제소프트웨어는 청구항 제 5 항에 기재된 바와 같이, 상기 실시간처리컴퓨터로부터 전송받은 신호 중 영상신호를 디지털 동영상으로 전환하여 상기 비행통제컴퓨터에 실시간으로 저장하는 것을 특징으로 한다.The task control software, as described in claim 5, characterized in that the video signal of the signal transmitted from the real-time processing computer is converted into a digital video and stored in the flight control computer in real time.
상기 제어장치는 청구항 제 6 항에 기재된 바와 같이, 상기 무인항공기의 고도, 속도, 헤딩/롤, 상기 안테나의 방위각 제어를 포함한 자동항법 비행을 제어하는 노브와; 상기 무인항공기/임무장비의 조종사의 선택에 따라, 상기 무인항공기의 고도, 속도, 롤 제어 또는 상기 임무장비의 방위각, 고각, 광학/적외선(EO/IR) 카메라의 줌인/아웃 내지 포커스 자동/수동 제어를 포함한 수동항법 비행을 제어하는 조이스틱과; 상기 무인항공기의 자동 또는 수동항법 비행시 상기 무인항공기의 비행을 제어하는 비행조종기; 및 상기 무인항공기의 조종방식, 수동/자동 비행 모드를 제어하는 터치패널;을 포함하는 것을 특징으로 한다.The control device, as described in claim 6, comprising: a knob for controlling automatic navigation flight including altitude, speed, heading / roll, and azimuth control of the antenna of the unmanned aerial vehicle; Zoom in / out to focus auto / manual of the unmanned aerial vehicle, altitude, speed, roll control or azimuth, elevation, optical / infrared (EO / IR) camera of the mission equipment, according to the pilot's selection of the drone / mission equipment. A joystick for controlling a manual navigation flight including control; A flight controller for controlling the flight of the unmanned aerial vehicle during automatic or manual navigation flight of the unmanned aerial vehicle; And a touch panel for controlling a control method of the unmanned aerial vehicle and a manual / automatic flight mode.
상기 모니터는 청구항 제 7 항에 기재된 바와 같이, 전자지도와 상기 무인항공기의 비행정보(위치, 고도, 헤딩 정보를 포함함)를 상기 전자지도 위에 중첩적으로 표시하고, 상기 임무계획 및 상기 가시선 확보 공간 여부에 대한 분석 결과를 표시하며, 상기 조종사의 선택에 의해 상기 동영상을 표시할 수 있는 상부 모니터 와; 상기 비행정보와 상기 임무장비의 임무정보와 상기 표적좌표가 표시되는 하부 모니터;로 구성된 것을 특징으로 한다.As described in claim 7, the monitor displays the electronic map and flight information (including position, altitude, heading information) of the unmanned aerial vehicle on the electronic map, and secures the mission plan and the line of sight. An upper monitor configured to display a result of analyzing whether space is present and to display the moving image by selection of the pilot; And a lower monitor displaying the flight information, mission information of the mission equipment, and the target coordinates.
상기 하부 모니터는 청구항 제 8 항에 기재된 바와 같이, 터치스크린 방식에 의해 상기 무인항공기의 비행 및 상기 임무장비의 동작을 제어하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The lower monitor further includes a function of controlling the flight of the unmanned aerial vehicle and the operation of the mission equipment by a touch screen method as described in claim 8.
상기 임무통제장비는 청구항 제 9 항에 기재된 바와 같이, 상기 비행통제컴퓨터와 실시간처리컴퓨터 사이를 연결하는 네트워크 허브와; 상기 네트워크 허브에 연결되어 실시간으로 상기 실시간처리컴퓨터를 모니터링하고 상기 실시간처리컴퓨터가 작동하지 않는 경우 네트워크 스니핑 기법에 의해 상기 실시간처리컴퓨터의 기능을 대신 수행하는 서브 실시간처리컴퓨터;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The mission control device includes a network hub connecting the flight control computer and the real-time processing computer as described in claim 9; And a sub real time processing computer connected to the network hub to monitor the real time processing computer in real time and performing a function of the real time processing computer by a network sniffing technique when the real time processing computer does not operate. It is done.
상기 구성을 갖는 본 발명에 의한 무인항공기 통제 시스템은 비행통제컴퓨터에 임무계획/비행통제/영상조종 기능이 통합된 임무통제소프트웨어를 탑재하여 1대의 장비로 통합함으로써, 장비의 소형화 및 경량화와 운용인원(조종사, 사용자)을 최소화할 수 있는 효과가 있다.Unmanned aerial vehicle control system according to the present invention having the above configuration is equipped with a mission control software integrated with mission planning / flight control / image control function in the flight control computer to integrate into one equipment, miniaturization and lightening of equipment and operation personnel It is effective to minimize (pilot, user).
또한, 무인항공기에 대한 가시선이 확보되지 않은 공간에서도 무인항공기 및 그 임무장비를 조종/통제할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that can control / control the unmanned aerial vehicle and its mission equipment in a space where the line of sight for the unmanned aerial vehicle is not secured.
덧붙여, 실시간으로 무인항공기 및 그 임무장비를 조종/통제할 수 있고, 감시정찰영상을 실시간 디지털 동영상으로 저장할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to control / control the unmanned aerial vehicle and its mission equipment in real time, and have the effect of storing surveillance surveillance video as real-time digital video.
게다가, 이중화 기법을 적용하여 비행안정성을 향상시키는 효과가 있다.In addition, the redundancy technique is applied to improve flight stability.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한 도면에서는 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 본 발명의 실시예를 설명할 때 동일한 기능 및 작용을 하는 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하기로 한다.The terms or words used in this specification and claims are not to be construed as limiting in their usual or dictionary meanings, and the inventors may appropriately define the concept of terms in order to best explain their invention in the best way possible. It should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and the same reference numerals will be used for components having the same functions and functions when describing the embodiments of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 무인항공기 통제 시스템에 의한 통합 지상통제장비(200)와 무인항공기 사이의 네트워크 관계를 나타내며, 도 2는 상기 통합 지상통제장비(200)의 내부 구성을 나타내는 도면이다.1 illustrates a network relationship between an integrated
상기 통합 지상통제장비(200)는 임무통제장비(300)와 가시선무선통신장비(400)를 구비하며, 상기 임무통제장비(300)에는 CDMA 모뎀(350)이 탑재되어 있다.The integrated
상기 무인항공기(100)에는 각종 임무장비(광학(EO) 카메라, 적외선(IR) 카메라 등의 정찰장비를 비롯하여 각종 무기가 포함될 수 있음. 이하 같음)와 상기 CDMA 모뎀(350) 및 가시선무선통신장비(400)와 무선통신이 가능한 탑재용 CDMA 모뎀 및 탑재용 가시선무선통신장비가 탑재된다.The unmanned
상기 가시선무선통신장비(400)는 무선통신장비(400)와 동일한 의미로 사용되고, 탑재용 가시선무선통신장비는 탑재용 무선통신장비 또는 무선송수신기와 동일한 의미로 사용된다. 이하 같다.The visible
상기 통합 지상통제장비(200)는 도 3에서 도시하는 바와 같이, 차량(10) 내부에 상기 임무통제장비(300)를 탑재할 수 있고 상기 무인항공기(100)도 함께 탑재되어 이동가능하도록 설계될 수 있다.As shown in FIG. 3, the integrated
상기 가시선무선통신장비(400)는 도 3에서 도시하는 바와 같이, 상기 무인항공기와의 무선통신을 원활하게 하기 위해 상기 차량(10)의 지붕에 설치될 수 있다.As shown in FIG. 3, the visible
상기 통합 지상통제장비(200)는, 상기 무인항공기(100)와 가시선(상기 무인항공기와 통합 지상통제장비 사이에 장애물이 없는 상태를 의미함. 이하 같음)이 확보된 공간의 경우에는 상기 가시선무선통신장비(400, UHF, C-BAND, S-BAND)를 이용하여 상기 무인항공기(100)와 무선통신을 하며, 상기 가시선이 확보되지 않은 공간(가시선 통신링크 불능) 혹은 상기 가시선무선통징장비(400)가 고장인 경우에는 상용 CDMA 통신망을 이용하여 상기 CDMA 모뎀을 통해 상기 무인항공기(100)와 무선통신을 한다.The integrated
도 4는 가시선무선통신장비(400)의 실제 사진이고, 도 5는 CDMA 모뎀(350)의 실제 사진이다.4 is a real picture of the visible
이때, 상기 가시선무선통신장비(400)는 RF 모듈, 안테나 제어기 및 안테나를 포함한다.In this case, the visible
상기 안테나는 야기(yagi) 안테나, 전방향성(omni) 안테나, 방향성(dish) 안 테나를 포함할 수 있다.(도 4참조)The antenna may include a yagi antenna, an omni antenna, and a dish antenna (see FIG. 4).
즉, 상기 무인항공기(100)와 통합 지상통제장비(200) 간의 가시선 확보된 공간에서는 UHF, C-BAND, S-BAND 안테나를 통해 상기 무인항공기와 무선통신을 수행하고, 가시선 미확보 공간에서는 상기 CDMA 모뎀(350)을 통해 상용 CDMA 이동통신망에 접속하여 가시선 미확보 공간에서도 무인항공기를 통제할 수 있다.That is, in the space where the line of sight secured between the unmanned
상기 통합 지상통제장비는 상기 무인항공기 조종명령과 임무장비 제어명령을 패킷화하여 RS-232통신방식으로 (지상통제장비용) 상기 CDMA 모뎀(350)에 데이터를 전송한다.The integrated ground control equipment transmits data to the CDMA modem 350 (for ground control equipment) by packetizing the unmanned aerial vehicle control command and the mission equipment control command.
(지상통제장비용) 상기 CDMA 모뎀(350)은 상용 이동통신망에 접속하여 무인항공기용 CDMA 모뎀에 무인항공기 조종명령과 임무장비 제어명령을 전달한다. 무인항공기의 탑재통신제어기(Airborne Data Terminal Controller)는 무인항공기의 비행상태정보와 임무장비 상태정보를 패킷화하여 상기 무인항공기용 CDMA모뎀에 RS-232 통신방식으로 데이터를 전송한다. 상기 무인항공기용 CDMA모뎀은 이 정보를 다시 통합 지상통제장비(200)에 송신하며, 상기 통합 지상통제장비(200)는 수신받은 정보를 디코딩하여 화면에 비행정보, 임무정보, 임무상황, 영상정보 등을 화면에 도시한다.The
도 6은 차량으로 구성된 상기 통합 지상통제장비(200)의 외부 사진이다.6 is an external picture of the integrated
도 7은 상기 통합 지상통제장비(200)에 의해 상기 무인항공기(100)를 통제하고 있는 실제사진이다.7 is a real picture of controlling the unmanned
상기 임무통제장비(300)는 도 8에서 도시하는 바와 같이, 모니터(320), 비행 통제컴퓨터(310), 실시간처리컴퓨터(330), 제어장치(340), CDMA 모뎀(350)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 8, the
상기 비행통제컴퓨터(310)에는 임무계획·비행통제·영상조종 기능을 통합한 임무통제소프트웨어가 탑재되며, 상기 임무통제소프트웨어는 상기 실시간처리컴퓨터(330)와 이더넷(TCP/IP) 통신으로 상기 무인항공기에 신호를 전송하고, 상기 무인항공기 및 임무장비의 각종 정보를 수신받아 디코딩하며 상기 정보를 모니터 등의 화면에 도시한다.The
상기 임무계획·비행통제·영상조종 기능은 배경기술에서 설명한 바와 같다.The mission planning, flight control and video steering functions are as described in the background art.
상기 임무통제소프트웨어는 객체지향언어(Object Oriented Programming)인 C++을 이용하여 개발하였으며, 상기 임무계획·비행통제·영상조종 기능은 클래스와 객체화하여 사용자가 선택한 객체(즉, 상기 임무계획, 비행통제, 영상조종)가 상기 모니터(320, 화면)에 도시된다.The task control software was developed using C ++, an object-oriented language, and the task planning, flight control, and video control functions are objects and classes selected by the user (ie, the task plan, flight control, Image control) is shown on the monitor 320 (screen).
만약 사용자(조종사)가 상기 무인항공기(100)를 통제하고자 할 때는 상기 임무통제소프트웨어에서 상기 비행조종 버튼을 누르고 비행계기를 모니터링하면서 상기 제어장치(터치패널, 조종기, 노브, 조이스틱 등)로 무인항공기를 통제할 수 있고, 상기 영상조종 버튼을 누르면 객체화되어 숨겨있던 영상조종화면이 상기 모니터(320)에 출력되어 감시정찰영상을 모니터링하면서 상기 조이스틱을 이용하여 상기 무인항공기의 임무장비를 조종할 수 있다.If a user (pilot) wants to control the unmanned
또한, 상기 임무통제소프트웨어는, 영상처리를 위해 MS사의 범용 Direct Show SDK를 이용하여, 상기 가시선무선통신장비(400)로부터 수신받은 영상을 30 프 레임 이상의 실시간 디지털 동영상 파일로 저장하며, 사용자(조종사)는 손쉽게 하드디스크에 저장된 상기 디지털 동영상을 불러오기 및 편집할 수 있다.In addition, the task control software, by using a general-purpose Direct Show SDK of MS for image processing, stores the image received from the visible
종래 기술에 의해 상기 무인항공기가 획득한 표적정보의 좌표계산시 오일러 공식을 주로 사용하였다.According to the prior art, Euler's formula is mainly used in the coordinate calculation of target information acquired by the unmanned aerial vehicle.
상기 오일러 공식에 의한 표적좌표계산은 2차원에서 비행체(무인항공기 등)의 헤딩, 고도, 피치 정보와 상기 임무장비의 방위각, 고각 정보를 이용하여 계산하는 경우에는 문제가 없다.The target coordinate calculation by the Euler formula is not a problem when calculated using the heading, altitude, pitch information of the aircraft (unmanned aerial vehicle, etc.) and azimuth, elevation angle of the mission equipment in two dimensions.
그러나, 3차원 지형에서는 상기 비행체와 표적정보를 계산하는 경우에 3차원 축에서 1축이 겹치는 짐벌락(Gimbal Lock) 문제가 발생하며, 이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명에 따른 무인항공기 통제 시스템은, 상기 비행통제컴퓨터(310)에 탑재된 임무통제소프트웨어에 의해 상기 임무장비의 방위각과 고각, 상기 무인항공기의 고도, 헤딩, 롤 데이터를 갖고 쿼터니온(Quaternion, 사원수)을 이용하여 표적좌표를 계산하도록 할 수 있다.However, in the three-dimensional terrain, when calculating the vehicle and the target information, a gimbal lock problem occurs in which one axis overlaps with the three-dimensional axis. To solve such a problem, the unmanned aerial vehicle control system according to the present invention The azimuth and elevation of the mission equipment, the altitude, heading, and roll data of the unmanned aerial vehicle are calculated by the mission control software installed in the
도 9a 내지 도 9d는 상기 짐벌락 현상이 발생하는 이유를 설명하는 도면이다.9A to 9D are diagrams for explaining the reason why the gimbal lock phenomenon occurs.
이때, 자세변화는 피치 → 헤딩 → 롤 이고, 회전변화는 z축 → x축 → y축 이다.At this time, the posture change is pitch → heading → roll, and the rotation change is z axis → x axis → y axis.
도 9b는 도 9a를 피치 90° 즉, z축 회전한 것이고, 도 9c는 도 9b를 헤딩 -90°즉, x축 회전한 것이다.FIG. 9B is a pitch 90 °, i.e., z-axis rotation, and FIG. 9C is a heading -90 °, i.e., x-axis rotation of FIG. 9B.
도 9d는 도 9c를 롤 90°방향으로 회전한 것이다.FIG. 9D rotates FIG. 9C in the roll 90 ° direction.
즉, 피치 → 헤딩 → 롤 방향으로 회전하는 것은, z축 → x축 → y축 으로 변환해야 하나, 도 9d에서 도시하는 바와 같이 z축 → x축 → -z축 으로 변환하게 되는 경우가 발생하는 것이다.That is, the rotation in the pitch → heading → roll direction should be converted to the z axis → the x axis → the y axis, but as shown in FIG. will be.
상기 쿼터니온은 4차원 함수로서 아래의 수학식 1로 표현될 수 있으며, 스칼라(w)와 벡터(v)로 구성된다.The quaternion may be represented by Equation 1 below as a four-dimensional function, and is composed of a scalar (w) and a vector (v).
상기 수학식 1에서,In Equation 1,
이다. to be.
벡터(p)를 임의의 축으로 회전하는 식(r)은 (는 q의 켤례)로 정의할 수 있으며, 쿼터니온(q)의 변환행렬은 아래의 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.Equation (r) to rotate the vector (p) about any axis ( May be defined as a conjugation of q, and a transformation matrix of quaternion q may be expressed as in Equation 2 below.
이때, 상기 수학식 2에서 (x, y, z)는 을 만족하는 단위 쿼터니온(Unit Quaternion)이다.In this case, (x, y, z) in Equation 2 Unit Quaternion that satisfies
도 10은 상기 표적좌표 추출을 위한 지형 샘플을 나타내는 도면이다.10 is a diagram illustrating a terrain sample for extracting the target coordinates.
표적좌표를 계산하기 위해서는 먼저, 비행체 좌표(easting, northing, altitude)에서 해발고도가 0m(P) 지점을 계산하고, P지점을 사원수(Quaternion)을 이용하여 비행체의 피치, 헤딩, 롤 각에 대응하여 회전한다.To calculate the target coordinates, first, calculate the elevation of 0m (P) from the aircraft coordinates (easting, northing, altitude), and use the quaternion to determine the pitch, heading, and roll angle of the aircraft. Rotate correspondingly.
다음으로, 비행체 좌표지점(U)에서 사원수로 계산한 지점을 서로 연결하는 위치벡터를 구하고, DTED2 파일로부터 읽어 들인 지형 고도값(Htn)이 샘플링으로 계산한 고도값(Hcn)보다 큰 지점을 추출한다. 즉, 임무장비가 바라보는 벡터와 지형이 교차하는 지점을 계산할 수 있는 것이다.Next, obtain a position vector connecting the points calculated by the number of employees at the coordinate point (U) of the aircraft, and find a point where the terrain altitude value (Htn) read from the DTED2 file is larger than the altitude value (Hcn) calculated by sampling. Extract. In other words, it is possible to calculate the intersection point of the terrain and the vector viewed by the mission equipment.
도 11은 DTED2 데이터를 이용한 표적좌표 추출 순서도이다.11 is a flowchart of target coordinate extraction using DTED2 data.
상기 쿼터니온을 이용한 표적좌표의 계산 순서는 도 16에서 도시하는 바와 같다.The calculation procedure of the target coordinate using the quaternion is as shown in FIG.
또한, 상기 임무통제소프트웨어는 상기 가시선 확보 여부를 실시간으로 계산하여 상기 실시간처리컴퓨터(330)에 의해 상기 가시선무선통신장비 또는 CDMA 모뎀 중 어느 것을 선택하여 상기 무인항공기와 무선통신 할지를 결정할 수 있다.In addition, the task control software may determine whether to secure the line of sight in real time to determine whether to communicate with the unmanned aerial vehicle by selecting the visible wireless communication equipment or the CDMA modem by the real-
종래에 임무계획장비·비행통제장비·영상조종장비로 구성된 3개의 장비에 의해 최소 3명의 운용자가 상기 무인항공기(100)/임무장비를 통제하였으나, 본 발명에 의한 무인항공기 통제 시스템은 상기 임무계획·비행통제·영상조종 기능을 하나의 상기 임무통제소프트웨어로 통합함으로써, 상기 3개의 장비를 1대의 장비로 통합하여 1명의 조종사(사용자)가 효율적으로 상기 무인항공기(100)/임무장비를 통제할 수 있게 설계된다.In the past, at least three operators controlled the unmanned
상기 제어장치(340)는 도 12에서 도시하는 바와 같이, 터치패널(341), 비행 조종기(342), 조이스틱(343) 및 노브(344)를 포함할 수 있다.As illustrated in FIG. 12, the
이때, 상기 제어장치(340)는 후술하는 상기 실시간처리컴퓨터(330)에서 제어한다.At this time, the
상기 터치패널(341)은, RS-232 방식의 터치스크린이 적용될 수 있으며, 상기 무인항공기의 운용모드(수동/자동 비행 모드, 조종방식 제어(노브 또는 비행조종기), 무인항공기 자동비행(점항법, 정찰모드, 사전계획모드, 발사이륙모드))를 제어한다.The
여기서, 수동/자동 비행의 차이점은 다음과 같다.Here, the difference between manual and automatic flight is as follows.
수동비행은 조종사가 만약 피치 -20도를 유지하였을 때 바람 등 왜란이 발생하면 조종사는 -20도 이지만 바람의 영향에 의해 20도 될 수 있고, -25도 될 수 있다.In manual flight, if the pilot maintains the pitch of -20 degrees, if the wind or other disturbances occur, the pilot may be -20 degrees, but may be 20 degrees or -25 degrees by the influence of the wind.
그러나, 자동비행의 경우는 피치 -20도의 명령을 주면 바람이 불어도 비행체 내의 탑재장비가 항상 -20도를 유지하도록 Throttle(스로틀), Rudder(방향타), Elevator(승강타), Aileron(보조날개), Brake(브레이크), 서보모터를 제어한다.However, in the case of automatic flight, if the command of pitch -20 degrees, the onboard equipment always maintains -20 degrees even when the wind blows, Throttle, Rudder, Elevator, Aileron, Brake, Servo motor is controlled.
즉, 수동비행시에는 조종사가 상기 비행체의 Throttle, Rudder, Elevator, Aileron, Brake, 서보모터를 직접 제어하는 방식이고, 자동비행은 상기 Throttle, Rudder, Elevator, Aileron, Brake, 서보모터를 탑재장비가 제어하는 방식을 말한다.That is, during manual flight, the pilot directly controls the throttle, the rudder, the elevator, the aileron, the brake, the servo motor of the vehicle, and the automatic flight is equipped with the throttle, the rudder, the elevator, the aileron, the brake, the servo motor. The way to control.
상기 비행조종기(342)는, 상기 실시간처리컴퓨터와 RS-422 방식으로 100m 이상 이격될 수 있으며, 상기 수동 또는 자동비행시 상기 무인항공기의 Rudder, Elevator, Throttle, Aileron, Brake를 제어한다.The
상기 조이스틱(343)은, 상기 실시간처리컴퓨터(330)와 RS-232 방식으로 데이터 통신하며, 조종사의 선택에 따라 상기 무인항공기의 고도, 속도, 롤을 제어할 수 있고 또는 상기 임무장비의 방위각, 고각, 광학/적외선 카메라의 줌인/아웃(Zoom in/out), 포커스의 자동/수동(Auto/Manual) 모드를 제어할 수도 있다.The
상기 노브(344)는, 상기 실시간처리컴퓨터(330)와 RS-232 방식으로 데이터통신하며, 상기 무인항공기의 자동항법 비행을 위한 고도, 속도, 헤딩/롤을 제어하고, 상기 가시선무선통신장비(400)의 안테나 방위각을 제어한다.The
이때, 상기 가시선무선통신장비(400)의 안테나 방위각을 제어한다는 것은, 조종사가 상기 노브(344)를 돌리면 상기 노브의 변화량만큼을 연산하여 속도값으로 변환한다. 여기서 상기 속도값이란 방위각 회전속도를 말하는 것으로서, 이 회전속도를 상기 안테나 제어기에 데이터로 전송해주면 상기 안테나 제어기는 이 데이터를 수신받아 상기 안테나 내의 모터를 제어한다는 것을 말한다.At this time, controlling the antenna azimuth angle of the visible
상기 실시간처리컴퓨터(330)은 실시간 운용체제(RTOS, Real Time Operating System) VxWorks 커널(Kernel)을 탑재하였으며, 태스크 스케줄링에 의해 실시간으로 상기 무인항공기를 통제한다.The real
즉, 상기 실시간처리컴퓨터(330)는 실시간 운용체제(RTOS)를 기반으로 개발되어, 상기 무인항공기(100)를 실제 조종하는 상기 터치패널(341), 노브(344), 비행조종기(342), 조이스틱(343) 및 상기 CDMA 모뎀(350)과 RS-232 또는 RS-422 통신방식으로 통신하며 실시간으로 제어한다.That is, the real-
상기 실시간처리컴퓨터(330)는, 상기 비행통제컴퓨터(310)와 제어장치(340)의 신호를 받아 상기 무인항공기(100)로 전송할 신호를 인코딩하여 상기 가시선무선통신장비(400) 및 CDMA 모뎀(350)으로 전송하고, 상기 가시선무선통신장비(400) 또는 CDMA 모뎀(350)을 통해 상기 무인항공기(100)로부터 전송받은 신호를 디코딩하여 통신방식으로 상기 비행통제컴퓨터로 전송하는 기능을 수행한다.The real-
이때, 상기 비행통제컴퓨터(310)에 탑재된 상기 임무통제소프트웨어에서 분석한 가시선 공간 확보 여부에 대한 결과가 가시선 미확보공간으로 판단되거나, 또는 상기 가시선무선통신장비(400)가 고장 등으로 오작동 내지 부작동인 경우에는 자동으로 상기 CDMA 모뎀(350)을 통해 상용 CDMA 통신망을 이용하여 상기 무인항공기(100)와 무선통신을 수행하도록 할 수 있다. 즉, 상기 가시선이 확보된 공간에서는 상기 안테나 제어기를 제어하여 상기 무인항공기(100)와 무선통신을 하고, 상기 가시선이 미확보된 공간에서는 상기 CDMA 모뎀(350)을 RS-232 통신방식 등으로 제어하여 상기 무인항공기(100)와 무선통신을 한다.At this time, the result of whether or not secured the visible line space analyzed by the mission control software mounted on the
이때, 상기 가시선무선통신장비(400) 또는 CDMA 모뎀(350) 중 어느 것을 이용하여 상기 무인항공기(100)와 무선통신을 할지는 조종사가 직접 수동 선택할 수도 있다.In this case, a pilot may manually select whether to use the visible
상기 모니터(320)는 상부 모니터(321)와 하부 모니터(322)로 구성될 수 있으며, 상기 비행통제컴퓨터(310)를 통해 상기 무인항공기(100)/임무장비로부터 수신된 신호 정보를 표시한다.The
상기 상부 모니터(321)는 전자지도가 도시되며, 비행 전 임무계획 내지 가시 선 분석 결과가 도시될 수 있으며, 비행 중에는 상기 무인항공기의 임무상황을 모니터링 할 수 있다.The
상기 하부 모니터(322)는 상기 무인항공기(100)의 각종 비행정보(고도, 속도, 헤딩, 롤, 선회율, 경고정보 등)와 임무정보(상기 임무장비의 방위각, 고각, 표적좌표 등)가 도시될 수 있다. 이때, 상기 하부 모니터(322)는 터치스크린을 적용하여 조종사(사용자)가 수월하게 상기 무인항공기(100)와 가시선무선통신장비(400)를 제어할 수 있다.The
도 13은 터치스크린이 적용된 상기 하부 모니터(322)에 형성된 각종 버튼을 나타낸다.13 illustrates various buttons formed on the
본 발명에 따른 무인항공기 통제 시스템은 도 14에서 도시하는 바와 같이, 상기 비행통제컴퓨터(310)와 실시간처리컴퓨터(330) 사이에 네트워크 허브(360)를 더 포함할 수 있다.The unmanned aerial vehicle control system according to the present invention may further include a
상기 비행통제컴퓨터(310)와 실시간처리컴퓨터(330)는 상기 네트워크 허브(360)에 의해 연결되며 이더넷(TCP/IP) 통신으로 각종 신호를 주고받는다.The
이때, 상기 네트워크 허브(360)에는 상기 실시간처리컴퓨터(330) 이외의 다른 실시간처리컴퓨터(331. 이하 '서브 실시간처리컴퓨터' 라 함)가 연결될 수 있다.At this time, the
이 경우, 실시간 처리를 위한 2개의 PowerPC 계열의 싱글보드컴퓨터(SBC, Single Board Computer, 상기 실시간처리컴퓨터(330)와 서브 실시간처리컴퓨터(331))가 있게 된다. In this case, there are two PowerPC series single board computers (SBC, Single Board Computer, real
상기 실시간처리컴퓨터(330)가 상기 무인항공기(100)를 통제할 때, 상기 서브 실시간처리컴퓨터(331)는 네트워크 스니핑(sniffing) 기법을 이용하여 실시간으로 상기 실시간처리컴퓨터(330)를 모니터링하며, 상기 실시간처리컴퓨터(330)의 고장(fault)시 상기 서브 실시간처리컴퓨터(331)가 상기 실시간처리컴퓨터(330)의 기능을 대신 수행할 수 있게 설계될 수 있다.When the real
본 발명에 따른 무인항공기 통제 시스템은 상기 비행통제컴퓨터(310)에 임무계획·비행통제·영상조종 기능이 통합된 임무통제소프트웨어를 탑재함으로써 도 15a 및 도 15b에서 도시하는 바와 같이, 1개의 콘솔 랙 형태의 구조물에 상기 임무통제장비(300, 상기 모니터(320), 비행통제컴퓨터(310), 실시간처리컴퓨터(330), 제어장치(340) 및 CDMA 모뎀(350)을 포함함)가 탑재된다.The unmanned aerial vehicle control system according to the present invention includes a mission control software in which the mission control, flight control, and image control functions are integrated in the
도 16은 1개의 콘솔 랙에 장착된 상기 임무통제장비(300)의 실제 사진이다.16 is an actual picture of the
도 5는 본 발명에 따른 무인항공기 통제 시스템을 구성하는 상기 통합 지상통제장비(200)로써 1톤 차량으로 구성된 예를 나타내는 실제 사진이다.5 is a real picture showing an example of a one-ton vehicle as the integrated
상기 통합 지상통제장비(200)는 상기 1톤 차량 이외에도, 그 이상/이하의 차량 또는 선박 등 다양한 구조물에 장착이 가능하다.The integrated
도 17은 상기 임무통제장비(300)를 휴대용 가방 및 노트북에 장착한 실제 사진이다.17 is an actual picture of the
도 17에서 도시하는 바와 같이 본 발명에 따른 무인항공기 통제 시스템은, 상기 휴대용 가방과 노트북으로 소형화가 가능하다.As shown in FIG. 17, the unmanned aerial vehicle control system according to the present invention can be miniaturized by the portable bag and the notebook.
이때, 상기 노트북의 모니터가 상기 하부 모니터(322)의 기능을 수행하고, 상기 휴대용 가방의 상판(뚜껑) 내부면에 설치된 모니터가 상기 상부 모니터(321)의 기능을 수행한다.At this time, the monitor of the notebook performs the function of the
또한, 상기 노브(344)와 터치패널(341)은 상기 휴대용 가방의 하판에 설치되고, 상기 비행조종기(342)는 케이블로 연결 가능하도록 포트로 되어있다.In addition, the
그 외, 상기 비행통제컴퓨터(310), 실시간처리컴퓨터(330), CDMA 모뎀(350) 등은 상기 휴대용 가방의 내부에 보드 낱개로 장착된다.In addition, the
이때, 상기 가시선무선통신장비(400)는 도 18에서 도시하는 바와 같이, 삼발이에 별도로 장착된다.At this time, the visible
본 발명에 따른 무인항공기 통제 시스템에 의해 각종 신호의 송/수신 과정은 다음과 같다.The process of transmitting / receiving various signals by the unmanned aerial vehicle control system according to the present invention is as follows.
먼저 수신의 경우는, 상기 무인항공기(100)의 비행정보 내지 임무장비의 임무정보 신호를 상기 무인항공기에 탑재된 가시선무선통신장비 또는 CDMA 모뎀을 통해 상기 통합 지상통제장비(200)의 가시선무선통신장비(400) 또는 CDMA 모뎀(350)으로 수신한다.First, in case of reception, the visible information of the unmanned
상기 가시선무선통신장비(400) 또는 CDMA 모뎀(350)은 상기 무인항공기/임무장비에 관한 신호를 상기 실시간처리컴퓨터(330)으로 전송한다.The visible
상기 실시간처리컴퓨터(330)는 상기 전송받은 신호를 디코딩하여 상기 비행통제컴퓨터(310)로 이더넷통신방식에 의해 전송한다.The real-
상기 실시간처리컴퓨터(330)는 상기 전송받은 상기 무인항공기/임무장비의 정보를 상기 모니터(320)에 표시하고 저장하며 상기 표적좌표와 가시선 공간 여부 를 분석한다.The real-
상기 조종사는 상기 모니터를 통해 상기 무인항공기/임무장비의 정보를 보고 상기 무인항공기/임무장비를 조종/통제할 수 있다.The pilot may view the information of the unmanned aerial vehicle / mission equipment through the monitor to control / control the unmanned aerial vehicle / mission equipment.
다음으로 송신의 경우는, 상기 비행통제컴퓨터(310)에서 인코딩 데이터 신호를 또는 상기 제어장치(340)의 신호를 상기 실시간처리컴퓨터(330)로 전송하고, 상기 실시간처리컴퓨터(330)에서 상기 전송된 신호들을 다시 인코딩하여 상기 가시선무선통신장비(400) 및 CDMA 모뎀(350)으로 전송한다.Next, in the case of transmission, the
이때, 상기 가시선이 확보된 공간인 경우에는 상기 가시선무선통신장비(400)를 이용하고, 상기 가시선이 미확보된 공간인 경우에는 상기 CDMA 모뎀(350)을 이용하게되며, 이는 상기 실시간처리컴퓨터(33)에 의해 제어되며 조종사의 수동 선택에 의해서도 제어될 수 있다.In this case, when the visible line is secured, the visible
이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들은 기술적 과제를 해결하기 위해 개시된 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(당업자)라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.Preferred embodiments of the present invention described above are disclosed to solve the technical problem, and those skilled in the art to which the present invention pertains (man skilled in the art) various modifications, changes, additions, etc. within the spirit and scope of the present invention. It will be appreciated that such modifications, changes and the like should be regarded as falling within the scope of the following claims.
본 발명은 상용 CDMA 이동통신망을 예로 들어 설명하고 있으나, 이에 한정되지 않고 GSM 망, WCDMA 망 등 망 종류에 관계없이 모든 이동통신 시스템에 적용될 수 있다.Although the present invention has been described using a commercial CDMA mobile communication network as an example, the present invention is not limited thereto and may be applied to all mobile communication systems regardless of a network type such as a GSM network and a WCDMA network.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 무인항공기 통제 시스템의 구성도1 is a block diagram of an unmanned aerial vehicle control system according to a preferred embodiment of the present invention
도 2는 통합 지상통제장비의 구성도2 is a block diagram of the integrated ground control equipment
도 4는 가시선무선통신장비의 한 예를 나타낸 실물 사진4 is a real photograph showing an example of a visible wireless communication device
도 5는 CDMA 모뎀의 사진5 is a picture of CDMA modem
도 6은 통합 지상통제장비를 탑재한 차량의 사진Figure 6 is a photograph of a vehicle equipped with integrated ground control equipment
도 7은 차량의 통합 지상통제장비에서 무인항공기를 통제하고 있는 모습을 나타낸 사진7 is a photograph showing the control of the unmanned aerial vehicle in the integrated ground control equipment of the vehicle
도 8은 임무 통제장비 및 가시선무선통신장비의 구성도8 is a block diagram of the mission control equipment and visible wireless communication equipment
도 9a 내지 도 9d는 오일러 공식의 짐벌락 현상을 설명하기 위한 그래프9A to 9D are graphs for explaining the gimbal lock phenomenon of the Euler formula.
도 10은 표적좌표 추출을 위한 지형 샘플도10 is a topographic sample diagram for extracting target coordinates
도 11은 쿼터니온을 이용한 표적좌표 추출 순서도11 is a flowchart of target coordinate extraction using quaternion
도 12는 제어장치의 구성도12 is a block diagram of a control device
도 13은 하부 모니터에 형성된 버튼의 구성도13 is a configuration diagram of a button formed on the lower monitor
도 14는 네트워크 스니핑 기법이 적용된 임무 통제장비 및 가시선무선통신장비의 구성도14 is a block diagram of the mission control equipment and visible wireless communication equipment to which the network sniffing technique is applied
도 15a 및 도 15b는 1개의 콘솔 랙에 설치된 임무통제장비의 개략도15A and 15B are schematic diagrams of mission control equipment installed in one console rack.
도 16은 1개의 콘솔 랙에 설치된 임무통제장비의 실물 사진16 is a real picture of the mission control equipment installed in one console rack
도 17 및 도 18은 휴대용 임무통제장비 및 가시선무선통신장비의 실물사진17 and 18 is a real picture of the portable mission control equipment and visible wireless communication equipment
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
10 : 차량 100 : 무인항공기10: vehicle 100: unmanned aerial vehicle
110 : 표적 200 : 통합 지상통제장비110: target 200: integrated ground control equipment
300 : 임무통제장비 310 : 비행통제컴퓨터300: mission control equipment 310: flight control computer
320 : 모니터 321 : 상부 모니터320: monitor 321: upper monitor
322 : 하부 모니터 330 : 실시간처리컴퓨터322: lower monitor 330: real-time processing computer
331 : 서브 실시간처리컴퓨터 340 : 제어장치331: sub real-time processing computer 340: control device
341 : 터치패널 342 : 비행조종기341: touch panel 342: flight controller
343 : 조이스틱 344 : 노브343: joystick 344: knob
350 : CDMA 모뎀 400 : 가시선무선통신장비350: CDMA modem 400: visible wireless communication equipment
410 : 안테나 제어기 420 : 안테나410: antenna controller 420: antenna
S10 : 샘플링 1/n 이동 좌표계산 단계S10: Sampling 1 / n moving coordinate calculation step
S20 : 고도값(Hc)계산 단계S20: Altitude value (Hc) calculation step
S30 : 좌표변환 단계S30: coordinate transformation step
S40 : 해당 좌표의 DTED2 파일 읽기 단계S40: read DTED2 file of the corresponding coordinates
S50 : DTED2 고도값(Ht) 추출단계S50: DTED2 altitude value (Ht) extraction step
S60 : Ht와 Hc 값의 크기 비교단계S60: size comparison step of Ht and Hc value
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---|---|
KR (1) | KR100954500B1 (en) |
Cited By (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101077354B1 (en) | 2010-08-23 | 2011-10-26 | 한국항공우주연구원 | Method and system for providing aircraft information using mobile communication network |
KR20120060340A (en) * | 2010-12-02 | 2012-06-12 | 건국대학교 산학협력단 | System and method for generating guide flight data of unmanned air vehicle |
CN103823470A (en) * | 2014-03-03 | 2014-05-28 | 青岛宏百川金属精密制品有限公司 | Panoramic real-time dynamic monitoring system of unmanned aerial vehicle |
KR101415145B1 (en) | 2014-01-08 | 2014-07-04 | 국방과학연구소 | Generation of Target Coordination for Automatic Image Aquisition of the Airborne EO/IR Pod |
KR101506395B1 (en) | 2013-09-04 | 2015-04-07 | 한국항공우주연구원 | Using the knob dial to an engine thrust input device and method |
KR101506805B1 (en) * | 2013-09-09 | 2015-04-07 | 한국항공우주연구원 | Using the touch panel rotorcraft autopilot and automatic control method |
CN104724295A (en) * | 2014-05-30 | 2015-06-24 | 广州安云电子科技有限公司 | Universal interface system for unmanned aerial vehicle loads |
CN104773296A (en) * | 2015-04-10 | 2015-07-15 | 武汉科技大学 | Aerial real-time tracking shooting micro unmanned plane |
CN104932529A (en) * | 2015-06-05 | 2015-09-23 | 北京中科遥数信息技术有限公司 | Unmanned plane autonomous flight cloud control system |
CN105093130A (en) * | 2015-09-17 | 2015-11-25 | 杨珊珊 | Unmanned aerial vehicle cruising capacity monitoring system and method |
CN105182999A (en) * | 2015-10-16 | 2015-12-23 | 广西万维空间科技有限公司 | High precision plant protection robot unmanned plane |
CN105549494A (en) * | 2016-02-23 | 2016-05-04 | 苏州黄章妹族工业设计有限公司 | Automobile and unmanned aerial vehicle connecting device |
KR101617701B1 (en) * | 2014-05-30 | 2016-05-04 | 한국항공우주연구원 | Dual ground control system and duplex control method for drone using this system |
CN106114858A (en) * | 2016-06-28 | 2016-11-16 | 安徽扫宝智能科技有限公司 | A kind of communication line fire rescue aircraft |
KR101753515B1 (en) * | 2016-02-16 | 2017-07-05 | 정용호 | Image Recording Control System for Managing a Field Safety and Drive Method of the Same |
JP2018030409A (en) * | 2016-08-23 | 2018-03-01 | 株式会社Soken | Maneuvering system of flight device |
KR20180047937A (en) * | 2016-11-02 | 2018-05-10 | 서원대학교산학협력단 | Integrated control device for shooting drone |
KR20190031904A (en) * | 2017-09-19 | 2019-03-27 | 한국항공우주산업 주식회사 | Unmanned aerial vehicles flight control system of BVLOS |
KR20190123448A (en) | 2018-04-24 | 2019-11-01 | 주식회사 호그린에어 | Method for encrypting high-speed video data of LTE-based swarm UAS |
KR102099844B1 (en) * | 2018-10-15 | 2020-04-10 | 한화시스템 주식회사 | Simulation system for engagement situation and operating method of thereof |
KR20200082466A (en) * | 2018-12-28 | 2020-07-08 | 국방과학연구소 | Method for processing and tracking video data from EO-IR camera installed in unmanned aerial vehicle and system thereof |
KR20210126865A (en) * | 2020-04-13 | 2021-10-21 | 한국항공우주산업 주식회사 | Video sensor simulation driving system and method for unmanned aerial vehicle |
KR20230018588A (en) | 2021-07-30 | 2023-02-07 | 주식회사 대한항공 | Networks management system for unmanned aerial vehicle control and management |
KR20240067553A (en) | 2022-11-09 | 2024-05-17 | 주식회사 솔탑 | Ground control device for open and close unmanned aerial vehicle using torque hinge |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002211494A (en) * | 2001-01-17 | 2002-07-31 | Todaka Seisakusho:Kk | Flight scheduling device for unmanned helicopter |
US20050243530A1 (en) * | 2004-04-29 | 2005-11-03 | Ha Young S | Printed circuit board and liquid crystal display device having the same |
-
2009
- 2009-05-14 KR KR1020090042123A patent/KR100954500B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002211494A (en) * | 2001-01-17 | 2002-07-31 | Todaka Seisakusho:Kk | Flight scheduling device for unmanned helicopter |
US20050243530A1 (en) * | 2004-04-29 | 2005-11-03 | Ha Young S | Printed circuit board and liquid crystal display device having the same |
Cited By (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101077354B1 (en) | 2010-08-23 | 2011-10-26 | 한국항공우주연구원 | Method and system for providing aircraft information using mobile communication network |
KR20120060340A (en) * | 2010-12-02 | 2012-06-12 | 건국대학교 산학협력단 | System and method for generating guide flight data of unmanned air vehicle |
KR101727122B1 (en) * | 2010-12-02 | 2017-04-14 | 건국대학교 산학협력단 | System and method for generating guide flight data of unmanned air vehicle |
KR101506395B1 (en) | 2013-09-04 | 2015-04-07 | 한국항공우주연구원 | Using the knob dial to an engine thrust input device and method |
KR101506805B1 (en) * | 2013-09-09 | 2015-04-07 | 한국항공우주연구원 | Using the touch panel rotorcraft autopilot and automatic control method |
KR101415145B1 (en) | 2014-01-08 | 2014-07-04 | 국방과학연구소 | Generation of Target Coordination for Automatic Image Aquisition of the Airborne EO/IR Pod |
CN103823470A (en) * | 2014-03-03 | 2014-05-28 | 青岛宏百川金属精密制品有限公司 | Panoramic real-time dynamic monitoring system of unmanned aerial vehicle |
KR101617701B1 (en) * | 2014-05-30 | 2016-05-04 | 한국항공우주연구원 | Dual ground control system and duplex control method for drone using this system |
CN104724295A (en) * | 2014-05-30 | 2015-06-24 | 广州安云电子科技有限公司 | Universal interface system for unmanned aerial vehicle loads |
CN104773296A (en) * | 2015-04-10 | 2015-07-15 | 武汉科技大学 | Aerial real-time tracking shooting micro unmanned plane |
CN104932529A (en) * | 2015-06-05 | 2015-09-23 | 北京中科遥数信息技术有限公司 | Unmanned plane autonomous flight cloud control system |
CN105093130A (en) * | 2015-09-17 | 2015-11-25 | 杨珊珊 | Unmanned aerial vehicle cruising capacity monitoring system and method |
CN105182999A (en) * | 2015-10-16 | 2015-12-23 | 广西万维空间科技有限公司 | High precision plant protection robot unmanned plane |
KR101753515B1 (en) * | 2016-02-16 | 2017-07-05 | 정용호 | Image Recording Control System for Managing a Field Safety and Drive Method of the Same |
CN105549494A (en) * | 2016-02-23 | 2016-05-04 | 苏州黄章妹族工业设计有限公司 | Automobile and unmanned aerial vehicle connecting device |
CN106114858A (en) * | 2016-06-28 | 2016-11-16 | 安徽扫宝智能科技有限公司 | A kind of communication line fire rescue aircraft |
CN106114858B (en) * | 2016-06-28 | 2018-11-20 | 罗军 | A kind of communication line fire rescue aircraft |
JP2018030409A (en) * | 2016-08-23 | 2018-03-01 | 株式会社Soken | Maneuvering system of flight device |
KR20180047937A (en) * | 2016-11-02 | 2018-05-10 | 서원대학교산학협력단 | Integrated control device for shooting drone |
KR101989973B1 (en) * | 2016-11-02 | 2019-09-30 | 서원대학교산학협력단 | Integrated control device for shooting drone |
KR102013358B1 (en) * | 2017-09-19 | 2019-08-26 | 한국항공우주산업 주식회사 | Unmanned aerial vehicles flight control system of BVLOS |
KR20190031904A (en) * | 2017-09-19 | 2019-03-27 | 한국항공우주산업 주식회사 | Unmanned aerial vehicles flight control system of BVLOS |
KR20190123448A (en) | 2018-04-24 | 2019-11-01 | 주식회사 호그린에어 | Method for encrypting high-speed video data of LTE-based swarm UAS |
KR102099844B1 (en) * | 2018-10-15 | 2020-04-10 | 한화시스템 주식회사 | Simulation system for engagement situation and operating method of thereof |
KR20200082466A (en) * | 2018-12-28 | 2020-07-08 | 국방과학연구소 | Method for processing and tracking video data from EO-IR camera installed in unmanned aerial vehicle and system thereof |
KR102163697B1 (en) * | 2018-12-28 | 2020-10-08 | 국방과학연구소 | Method for compensating delayed video data from EO-IR camera installed in unmanned aerial vehicle and system thereof |
KR20210126865A (en) * | 2020-04-13 | 2021-10-21 | 한국항공우주산업 주식회사 | Video sensor simulation driving system and method for unmanned aerial vehicle |
KR102369171B1 (en) | 2020-04-13 | 2022-03-03 | 한국항공우주산업 주식회사 | Video sensor simulation driving system and method for unmanned aerial vehicle |
KR20230018588A (en) | 2021-07-30 | 2023-02-07 | 주식회사 대한항공 | Networks management system for unmanned aerial vehicle control and management |
KR20240067553A (en) | 2022-11-09 | 2024-05-17 | 주식회사 솔탑 | Ground control device for open and close unmanned aerial vehicle using torque hinge |
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