KR101116831B1 - 지능형 무인 소형 비행체 로봇 조정 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 지능형 소형 비행체 로봇 조정 시스템 및 방법은 적외선 카메라, 영상 이미지 디지털 카메라, 열상 카메라의 데이터를 조합하여 3개의 이미지를 하나의 패턴 좌표로 변환한 3차원 라인 형식의 좌표 데이터를 이용하여 물체의 형상을 식별하도록 한 좌표 데이터를 발생시켜 중앙처리장치에 전송하는 다중 메시지 처리기(MMP), 중앙처리장치로부터 제어 신호를 수신하는 주로터 제어 모듈과 꼬리러터제어모듈로부터 비행 작동 신호를 수신하고 이 신호를 처리하여 주로터 및 꼬리로터를 작동시키도록 주로터 구동부 및 꼬리로터구동부를 제어하는 제1마이크로 프로세서, 중앙제어장치로부터 비행 중 자세제어신호를 수신하고 제1마이크로 프로세서로부터 비행 데이터를 수신하여 로터 피치 각 제어신호를 발생시켜 제1 마이크로프로세서에 인가하는 주로터 제어모듈, 비행 및 주변 환경에 관련한 모든 센서들에 연결되어 비행에 필요한 정보, 다수의 발전기로부터 작동 상황을 검출하는 발전기센서, 충전제어부로부터 충전 상태에 대한 정보를 수신하여 중앙처리장치에 전송하는 제2 마이크로프로세서, 다수의 발전기와 솔라패널로부터 발전 된 교류 전원과 솔라패널로부터 전원을 인가한 AC/DC변환기로부터 전원을 하나이상의 배터리에 저장하고 중앙처리장치의 제어에 따라 시스템에 전원 공급을 하는 충전제어부와 상기 제1 및 제2 마이크로 프로세서를 제어하고 무선송수신기, 다수의 메모리 및 메모리 제어부, 하나 이상의 GPS수신기들로부터의 신호를 수신하여 영상 처리된 데이터를 합성화시켜 귀환 항법이 가능하고, 충전제어부를 제어하여 배터리의 충전 모드와 절제 모드의 작동 전환을 하도록 하고, 입력되는 목적지 비행 이동 경로 및 귀환 하는 중 맵데이터의 정보를 갱신하여 비행체 이륙 및 착륙 뿐만 아니라 귀환하도록 하는 중앙처리장치들로 구성되어, 자동 이륙되고 수동 및 자동 착륙 되거나 미리 정해진 항법 이동 경로에서 습득된 비행 정보에 따라 자동 귀환한다.
무인, 원격제어, 자동이착륙, 비행, 자동귀환, 이미지, 패턴
Description
본 발명은 소형 비행체 또는 헬리콥터의 원격 무인 조정 장치에 관한 것으로, 특히 원격 제어되는 카메라를 장착한 소형 비행체가 자체 동력을 발생시키므로 장거리의 원격 목적지를 비행 가능하며 소정 임무의 정찰을 마친 후 스스로 최초 이륙 위치로 귀환되게 한 지능형 무인 소형 비행체 로봇 조정 시스템에 관한 것이다.
무인 원격 제어되는 소형의 비행체는 카메라를 부착하여 정찰 임무를 수행하도록 하거나 그 외 특수한 목적을 가진 임무를 수행하도록 한 것으로, 재난이거나 재해 시에 지상파 무선 통신 시스템을 이용하여 현장의 상황 및 규모를 모니터링하고 정보를 실시간이거나 주기적으로 전송하도록 한 비행체, 특히 소형의 헬리콥터를 이용하였다.
대표적인 종래 기술로는 일본 특개평7-17492호에 원격 조정 방식의 무인 헬리콥터 시스템이 개시되어 있으며, 도4에 도시와 같이 이 무인 헬리콥터 시스템은 기체를 안정화시키는데 조정 조작이 불필요하도록 하고, 자립 비행 제어 기능을 가지며, 기체가 시계 외로 벗어나도 자유롭게 계속적으로 비행하는 것을 가능하게 한 원격 조정이 이루어지게 한다. 이를 위하여 기체에 탑재된 기체 시스템은 도4에 도시와 같이 조정 신호 수신장치(1), 기체를 제어하는 신호를 발생시키는 비행제어장치(2), 서보액츄에이터(3), 전력공급장치(6), 회전센서(4), 연료센서(5), 위치제어장치(7), 운동측정장치(8), 고도측정장치(9), 조정시스템 텔레메터(Telemeter)신호를 출력하는 텔레메터신호 송신장치 등으로 구성되고, 조정자측의 조정시스템은 원격조정장치, 텔레메터신호 수신장치, 조종 디스플레이의 표시 화면에 기체의 작동상태 신호 및 기체 시스템의 작동 상태등의 정보를 표시하므로 조정자에 제공하는 조정용 디스플레이 표시제어장치 등으로 구성된다.
그러나, 이와 같은 구성으로 되는 무인 조정 방식의 무인 헬리콥터의 기체는 원격 조정되지 않고서는 비행이 불가능하다는 단점을 가집니다. 그 이유는 비행 조정자가 기체의 비행 상태를 감시하는 상태에서만 가능하기 때문입니다.
이러한 사실에 비추어 비행 조정자가 기체에 대하여 목적지 및 임무를 확인시키게 되므로 비행 기체는 자유 비행이 이루어지고 자체 비행 정보를 습득하므로 무사 귀환이 가능하도록 하는 것이 보다 바람직할 수 있다.
본 발명의 주목적은 다수의 카메라를 장착하는 소형 비행체가 자동 이착륙이 가능하고 자체 동력을 발생시키므로 장거리의 원격 목적지를 비행 가능하며 소정 임무의 정찰을 마친 후 스스로 최초 이륙 위치로 귀환 되게 한 지능형 소형 비행체 로봇 조정 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 미리 정해진 항법 이동 경로에 의하여 목적지까지 비행하고 비행 중 불규칙한 환경 변화에 대응하고 한정된 에너지를 보충하도록 다수의 소형의 동력 발생기로부터 얻어진 동력을 이용하므로 장기 비행이 가능하고 비행 중 얻은 비행 정보에 따라 자동 귀환 되게 한 지능형 소형 비행체 로봇 조정 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 자동 비행하는 비행체의 자동 이착륙, 비행 중의 자동 자세 제어, 비행 중 동력 발생, 비행 중 이동 경로를 탐색하여 자동 귀환 경로를 습득하도록 한 지능형 소형 비행체 로봇 조정 시스템 및 방법을 제공 하는데 있다.
본 발명에 따르면, 지능형 무인 소형 비행체 로봇 조정시스템은 적외선 카메라, 영상 이미지 디지털 카메라, 열상 카메라의 데이터를 조합하여 3개의 이미지를 하나의 패턴 좌표로 변환하여 3차원 라인 형식의 좌표 데이터를 한 개의 라인 별로 화면에 1mm 단위 별(가로/세로) 포인트를 설정하여 물체의 형상을 식별하도록 한 좌표 데이터를 발생시켜 중앙처리장치에 전송하는 다중 메시지 처리기(MMP: Multiplex Message Processer), 중앙처리장치로부터 제어 신호를 수신하는 주로터 제어 모듈과 꼬리러터제어모듈로부터 비행 작동 신호를 수신하고 이 신호를 처리하여 주로터 및 꼬리로터를 작동시키도록 주로터 구동부 및 꼬리로터구동부를 제어하는 제1마이크로 프로세서, 중앙제어장치로부터 비행 중 자세제어신호를 수신하고 제1마이크로 프로세서로부터 비행 데이터를 수신하여 로터 피치 각 제어신호를 발생시켜 제1 마이크로프로세서에 인가하는 주로터 제어모듈, 온도/습도센서, 풍량센서, 열감지센서, 마이크로스위치센서, 가속도 센서와 지자기(G)센서들에 연결되어 비행에 필요한 정보, 다수의 발전기로부터 작동 상황을 검출하는 발전기센서, 충전제어부로부터 충전 상태에 대한 정보를 수신하여 중앙처리장치에 전송하는 제2 마이크로프로세서, 다수의 발전기로부터 발전 된 교류 전원과 솔라패널로부터 전원을 인가한 AC/DC변환기로부터 전원을 하나이상의 배터리에 저장하고 중앙처리장치의 제어에 따라 시스템에 전원 공급을 하는 충전제어부와 상기 제1 및 제2 마이크로 프로세서를 제어하고 무선송수신기, 다수의 메모리 및 메모리 제어부, 하나 이상의 GPS수신기들로부터의 신호를 수신하여 영상 처리된 데이터를 합성화시켜 3차원 라인 패턴 좌표로 변환시키며, 충전제어부를 제어하여 배터리의 충전 모드와 절제 모드의 작동 전환을 하도록 하고, 입력되는 목적지 비행 이동 경로 및 귀환 하는 중 맵데이터의 정보를 갱신하여 비행체 이륙 및 착륙뿐만 아니라 귀환하도록 하는 중앙처리장치들로 구성된다.
AC/DC변환기는 비행체에 설치된 상기의 솔라패널로 부터의 전원을 상기 배터리의 어느하나에 저장하여 비행체의 또 다른 전원으로 이용되게 한다.
중앙처리장치는 원격제어부와 같은 외부로부터의 제어 신호를 수신하고 자체 비행 정보를 송출하는 무선송수신기, 외부로부터 GPS정보를 수신하는 하나 이상의 GPS수신기, 비행체 자세 데이터를 전송하는 자이로센서, 시스템 제어를 위한 프로그래밍 정보를 저장하는 플래시 메모리, SD램(Secure digital RAM), 제1및 제2SD 메모리관리제어부(MMC: Memory Management Control)들을 구비한다.
본 발명에 따른 지능형 무인 소형 비행체 로봇 조정 방법은 초기 작동을 위하여 전원 온 되고 원격 제어부에서 접속되어 작동 제어 상태로 되면, 각종 센서와 모든 구성 요소들의 연결하여 원격 제어부와 연결되고
연결 상태가 확인되면 시스템 메모리 점검을 하게 되고 바이오스 상태, OS 및 제어 소프트웨어, 인터페이스 소프트웨어, 미들웨어 등 시스템 프로그래밍을 점검하며 다중 메시지 처리기를 제어하여 디지털 카메라, 열상 카메라와 적외선 카메라를 점검하고 제1 및 제2 마이크로 프로세서들과 통신하여 주로터 및 꼬리로터의 상태를 점검하고 주변 환경 데이터를 얻기 위한 각 센서와 비행 데이터를 얻기 위한 센서 외 에도 무선 송수신기를 점검하고
제1 GPS수신기 및 제2 GPS수신기를 작동시켜 현재 좌표 데이터를 입력하고 목적지에 대한 위치의 위도 및 경도를 점검하고 자체 메모리를 제어하여 시스템 프로그래밍을 플래시 메모리에 입력하며 충전제어부를 작동시켜 배터리부의 제1 및 제2 배터리의 전압을 점검하여 비행 가능하도록 조정되며 제1마이크로프로세서가 주로터와 꼬리로터를 회전시켜 기체 상승 모드로 하고
다중메시지처리기가 카메라 데이터를 합성하고 패턴 좌표로 변환하고 다중 압축 기술을 이용하여 현재 좌표를 설정하고 목적지의 좌표 데이터를 수신하게 하며 제2마이크로 프로세서가 그에 연결된 각 센서 데이터, 발전기 작동 데이터와 충전상태 데이터를 수신하여 현재고도, 속도, 위치 등을 확인하여 이륙 준비하고
비행체가 이륙되면 주로터와 꼬리로터의 회전수를 판단하여 상승 양력을 측정하고 제1 및 제2 GPS 수신기들로부터 습득된 GPS신호들을 기반으로 비행 속도 및 고도를 계산하며 동시에 모든 센서 데이터를 수집하여 비행체를 전진 모드로 전환하고
열상 카메라와 적외선 카메라를 작동 모드로 전환시켜 비행체의 상승 작동을 유도하며 동시에 자이로센서와 지자기 센서의 작동에 근거한 자세 보정 작동을 수행하면서 비행하고 비행 중에 배터리 충전 작동을 하며
차체 판단에 따른 비상 착륙, 원격제어부의 비상 명령과 정상적인 착륙을 하도록 적외선카메라, 열화상카메라 와 디지털카메라들의 3개의 카메라 작동으로 얻어진 데이터를 기반으로 착륙 지점을 선정하고 계속하여 비행 중에 카메라들로부터 얻어진 데이터에 의하여 사물의 형태를 식별하여 착륙 지점을 선정하고 자이로센서와 지자기센서 데이터에 근거하여 자세 보정과 방위 측정을 주로터 및 꼬리로터들의 회전 속도를 감속하여 지상에 착륙을 하며,
귀환 명령이거나 비상 착륙 상황인 경우 배터리 전원을 점검하고 모든 카메라를 오프 시키고, 목표 지점의 지도 데이터를 점검하고 이동 경로 좌표 데이터를 점검하고, 제1 GPS수신기와 제2 GPS수신기로부터 수신된 GPS 데이터와 SD메모리에 저장된 맵 좌표데이터를 호출하여 비교하고 좌표를 매핑하여 현위치에서 가장 가까운 위치의 저장된 좌표데이터를 기준으로 착륙할 이동경로를 설정하는 단계들로 이루어진다.
배터리를 충전하는 작동 단계는 헬리콥터가 이륙되고 비행 되게 되면 회전 블레이드를 축 상으로 설치한 발전기들이 작동 하고 발전하게 되면 AC전원이 30V이상인가를 판단하고 솔라패널이 작동 하면 AC전원이 소정 전압 이상인가를 판단하고 소정 전압 이상이면 AC/DC변환기를 작동시켜 각 발전기 전압을 비교하게 되고 소정 전압이면 충전기 제어부가 발전기들로부터 전원을 병합하고 평균 전압을 발생시키도록 하고 제1 배터리 및 제2 배터리를 순차로 충전하며 모니터링하고 이 충전 데이터를 제2 마이크로 프로세서에 전송하고
제2마이크로 프로세서가 배터리 충전 데이터와 배터리 소모량 모니터링하여 사용시간 점검 데이터에 근거하여 충전제어부를 제어하여 주로터와 꼬리로터에 전원을 공급하도록 하는 배터리 충전 제어를 한다.
카메라를 작동시키는 단계에서는 주간인 경우 디지털 카메라를 작동시키고 고도변화에 화상 이미지가 자동으로 조정되고, 야간인 경우에도 하고,열상 카메라와 적외선 카메라를 작동시키고 수신된 데이터를 조합하여 화상이미지로 변환시키는 다중메세지 처리기로부터 고도에 따른 화상 이미지를 조정하여 중앙처리장치로 전송하고,
이들 이미지 영상들은 압축 기술을 이용하여 압축하고 계속하여 소정 시간 간격으로 카메라 작동을 하게 하고 송신 대기 모드로 전환하며
야간에는 디지털, 열상, 적외선 카메라들을 중첩하여 조정하고 압축 기술을 이용하여 화상 이미지 데이터를 압축하고 소정 시간 간격으로 카메라 작동을 하게 하고 송신 대기 모드로 전환하고
적외선 카메라가 작동되면 반사파 비율을 계산하여 반사된 신호의 시간과 감 쇄율 계산을 하는 동시에 소정 간격으로 되는 각 지점 좌표를 계산하고 각 지점별 데이터를 연결하며
열상 카메라 작동을 하여 얻어진 데이터가 적외선 카메라에 의하여 얻어진 데이터와 디지털 카메라 작동으로 얻어진 데이터와 함께 중첩하여 계산되고 물체에서 반사된 데이터 량과 시간차를 이용하여 하나의 패턴 좌표로 변환하여 3차원 형식의 좌표 데이터를 작성하고 물체의 형상을 식별하도록 한 데이터를 생성하여 저장한다.
본 발명은 미리 정해진 항법 이동 경로에 의하여 목적지까지 비행하고 비행 중 영상 이미지 데이터와 물체에 반사하여 수신된 불규칙한 환경 변화에 대응한 영상 이미지와 물체의 열에 감응하여 얻어진 데이터를 이용하여 물체의 형상 뿐만 아니라 얻어진 패턴을 좌표화하여 항법 비행을 하여 귀환하고 한정된 에너지를 보충하도록 다수의 소형의 동력 발생기로부터 얻어진 동력을 이용하므로 장기 비행이 가능하다.
본 발명은 첨부 도면에 의거하여 상세히 기술하면 다음과 같다.
도1은 본 발명에 따라 비행체에 설치되는 중요 구성 부분을 예시하도록 도시한 헬리콥터(100)의 사시도이다.
도면에 도시와 같이 비행체로 제시된 헬리콥터(100)는 주로터(11)가 설치되는 주 동체(110)와 이 주 동체(110)에 일체로 결합되고 꼬리로터(120)가 설치되는 보조 동체(130)들로 구성된다. 주 동체(110)는 원형 동체(111), 주로터(11)를 지지하기 위하여 두 개의 직경 선상으로 프레임(112) 및 (113)과 이들이 교차되는 상태로 중간에서 결합되는 주로터 하우징(114)들로 구성된다. 주로터 하우징(114)에는 도시되지 않은 모터가 설치되고 프로펠러(115)와 결합된다. 이 주 동체(110)에는 교차 프레임(112)과 (113)에 인접하여 각각, 회전 블레이드를 구비한 발전기(31),(32),(33),(34)들이 설치된다.
이 동체(110)에는 도면에 상세히 도시되지 않았으나 온도/습도센서(21), 풍량센서(22), 열감지센서(23), 가속도 센서(25)와 지자기센서(26)들이 설치되고, 마이크로스위치센서(24)는 비행체의 다리부(116)에 설치된다. 또한, 도시 되지는 않았지만 동체(110)에는 원격 제어신호를 수신하고 자세 교정을 위한 자이로센서(54)들이 적절히 배열된다.
영상 이미지를 위한 디지털 카메라(41)와 열상 카메라(42)들은 동체 전면에 구성한 전면 장착부(117)에 설치되고, 적외선 카메라(43)는 주로터 하우징(114)의 하부에 설치된다. 배터리부(37)는 원형 동체(112)내의 하나 이상의 배터리들이 설치 될 수 있다.
보조 동체(130)에는 상부로 솔라패널(38)과 비행 경로의 좌표를 수신하는 제1 및 제2 GPS수신기(52),(53)들이 설치된다 헬리콥터(10)의 비행 자세를 제어하는 꼬리러더(140)와 꼬리로터(12)를 설치한 꼬리로터 하우징(120)들이 보조 동체(130)의 단부에 상하로 배열된다. 본 발명의 원리에 따라 시스템 제어하는 지능형 무인 소형 비행체 로봇 제어 시스템(200)을 구성하도록 제어회로부의 프린트기판들로 이루어진 헬리콥터 비행 제어부가 주로터 하우징(114)내에 적외선 카메라 위에 설치되거나 별도의 위치에 설치될 수 있다.
이와 같이 중요 부품들이 배열되는 헬리콥터(100)로 이루어진 비행체는 도2에 도시와 같이 지능형 소형 비행체 로봇 조종 시스템(200)으로 구성된다.
도2에는 본 발명에 따른 지능형 무인 소형 비행체 로봇 조정 시스템(200)의 블록 선도가 도시되어 있다.
지능형 로봇 조종 시스템(200)은 원격 작동 제어 신호를 수신하고 비행체의 비행 상태 정보를 송신하는 무선송수신기(51)를 구비하고, 이 무선 송수신기(51)로 부터 도시되지 않은 원격제어부(60)(조정 단말기를 구비함)로부터 명령 신호에 따라 헬리콥터(100)가 이륙하고 목적지로 이동하도록 비행하도록 제어되는 중앙처리장치(10)는 시스템을 초기화하고 각종 센서와 모듈의 연결 상태를 검색하게 되고, 제1 및 제2 마이크로 프로세서(20) 및 (30)와 다중 메시지 관리 처리기(50)를 점검한다.
여기서, 제1 마이크로프로세서(20)는 중앙처리장치(10)로부터 비행제어신호를 수신하는 주로터 제어모듈(16)과 꼬리러터제어모듈(17)의 작동신호를 수신하고 비행에 필요한 로터피치각 신호를 처리하여 주로터(11) 및 꼬리로터 (12)를 작동시키도록 주로터 구동부(13) 및 꼬리로터 구동부(14)를 작동 제어한다. 이후 제1마이크로프로세서(20)는 피치 각에 대한 제어신호, 모든 센서 신호, 주로터 회전 신호를 수신하여 자체 연결된 제2메모리(18)에 저장하고 중앙처리장치(10)에 데이터를 전송한다.
제2마이크로프로세서(30)는 온도/습도센서(21), 풍량센서(22), 열감지센서(23), 마이크로스위치센서(24), 가속도센서(25)와 지자기센서(26)로부터 주변 환경이거나 작동 파라메터에 대한 데이터를 습득하고 이를 제1 메모리(15)에 저장하고 중앙처리장치(10)가 저장 데이터를 이용하게 한다. 발전기센서(27)로부터는 다수의 발전기(31),(32),(33),(34)들의 작동 데이터(회전속도 등)를 수신하며, 충전제어부(40)로부터 충전 상태 데이터를 수신하여 중앙처리장치(10)에 전송한다.
충전제어부(40)는 발전기 (31-34)와 솔라패널(38)들로 부터 발전 된 AC전원이 소정 전압 이상 인가를 판단하여 해당 전압 전원을 발생시키는 모든 전원을 병합하고 평균 전압을 유지시켜 배터리부(37)의 제1배터리를 충전하고 충전 전압을 모니터링 하여 또 다른 제2배터리에 충전한다.
충전된 전원은 이후 제2마이크로프로세서(30)가 배터리부(33)의 제1및 제2 배터리의 소모량을 모니터링하고, 제2 배터리의 사용시간을 점검하여 중앙처리장치(10)에 공급한다.
다중메세지처리기(50)는 영상 이미지 디지털 카메라(51), 열상 카메라(42)와 적외선 카메라(43)의 데이터를 멀티플렉서(44)를 경유하여 수신하고 이들 데이터를 조합하여 3개의 이미지를 하나의 패턴 좌표로 변환하여 3차원 라인 형식의 좌표 데이터를 한 개의 라인 별로 화면에 1mm단위 별 포인트를 설정하여 물체의 형상을 식별하도록 한 좌표 데이터를 발생시켜 압축 기술(MPEG4)을 이용하여 처리한 다음 중앙처리장치(10)에 전송한다.
중앙처리장치(10)는 원격제어부(60)와 같은 외부로부터 제어신호를 수신하고 자체 비행 정보를 송출하는 무선 송신기(51)와 외부로부터 제어신호, 즉 목표 기점 및 임무에 대한 데이터를 입력하거나 비행 정보를 회수하는 유에스비(USB)단자(60)를 구비한다.
또한, 중앙처리장치(10)는 비행체 자세 데이터를 전송하는 자이로센서(53), 이동 경로의 좌표를 수신하는 제1 및 제2 GPS 수신기들로부터 비행 이동 데이터를 습득한다.
중앙처리장치(10)는 시스템 제어를 위한 프로그래밍 정보를 저장하는 플래시 메모리(56), SD램(55)과 제1 및 제2 SD메모리관리제어부(57)과 (58)들을 구비하여 헬리콥터(100)의 주로터(11), 꼬리로터(12)를 작동하도록, 주로터제어모듈(16)의 동체(110)와 꼬리러터제어모듈(17)의 꼬리러더(140)를 제어하여 비행체의 이착륙을 하고 자세 제어, 항로 검색, 착륙 결정 대기를 하고 발전 충전을 제어한다.
이상과 같이 구성되는 지능형 무인 소형 비행체 로봇 조종 시스템은 헬리콥터(100)를 다음과 같이 조정한다.
도3a는 본 발명에 따른 초기화 및 이륙 준비 작동의 플로우차트이다.
도면에 에 도시와 같이, 단계(201)에서 헬리콥터(100)의 초기 작동을 위하여 중앙처리장치(10)는 전원 온 되고, 원격 제어부에서 접속되어 작동 제어 상태로 되면, 단계(202)로 이전하여 시스템을 초기화하고, 각종 센서와 모든 구성 요소들의 연결 상태를 검사한다. 단계(203)에서는 연결 상태가 확인되었나를 판단하고 연결되지 않으면 단계(204)로 이전하여 원격 제어부의 표시장치(도시 않됨)에 연결 상태를 표시하고 수정되도록 한다. 만일 연결 상태가 확인되면 단계(205)로 이전하여 메모리 점검을 하게 되는데, 이때 바이오스 상태, OS(Operation System: 운영 시스템) 및 제어 소프트웨어, 인터페이스 소프트웨어, 미들웨어 등 시스템 프로그래밍을 점검한다.
그 다음, 단계(206)로 이전하여 다중 메시지 처리기(50)를 통하여 디지털 카메라(41), 열상 카메라(42)와 적외선 카메라(43)를 점검하며, 제1 및 제2 마이크로 프로세서(20)및 (30)와 통신하여 주로터(11) 및 꼬리로터(12)의 상태를 점검하고 주변 환경 데이터를 얻기 위한 온도/습도 센서(21), 풍량센서(22), 열감지센서(23), 마이크로 스위치 센서(24), 가속도센서(25)와 지자기센서(26)를 점검하며, 동시에 무선 송수신기(51)도 점검한다.
단계(207)에서는 제1 GPS수신기(52)를 작동시켜 현재 좌표 데이터를 입력하고 목적지에 대한 위치의 위도 및 경도를 저장한다. 단계(208)에서는 메모리 카드를 점검하여 SD램(55)에 맵 데이터를 저장하게 하고(단계 208-1) 제1 및 제2 SD 메모리관리제어부(57) 및 (58)를 제어하여 시스템 프로그래밍 소프트웨어를 플래시 메모리(56)에 입력한다(단계 208-2).
단계(209)에서는 충전제어부(40)를 작동시켜 배터리부(37)의 제1 및 제2 배터리의 전압을 점검한다. 단계(210)에서 전압이 소정 전압 28Vdc인가 판단하고 소정 전원이 아니면 단계(211)에서 배터리 팩을 교환한다. 만일 소정 전원이면 단계(212)로 이전하여 대기 모드로 되고, 주변 환경의 변경 요인이 발생할 경우 단계(213)로 이전하여 중앙처리장치(10)의 명령을 대기하고 단계(214)에서는 각 센서 작동 상태를 점검한다.
만일 주변 환경이 변화가 없으면, 단계(215)로 이전하여 원격 제어부 명령을 대기하고 단계(216)에서 이륙 준비 모드로 된다. 이후 20초 후에 이륙한다(단계 217).
도3b에는 헬리콥터(100)의 이륙 모드의 플로우차트가 도시된다.
도면에 도시와 같이, 단계(220)에서 시동 제어 신호가 입력되고 10초간 지연 상태로 유지된다. 단계(221)와 단계(222)에서는 제1마이크로프로세서(20)와 제2마이크로프로세서(30)들을초기화시킨다.
제1마이크로프로세서(20)는 단계(223)에서 주로터(11)를 회전시키도록 하고 단계(224)에서 주로터 회전수가 15,000~20,000 이상 되도록 한다. 만일 단계(225)에서 주로터 회전수가 15,000 이상이 아니면 단계(223)로 복귀되고, 회전수가 15,000~20,000 이상이면 단계(226)에서 기체 상승 모드로 되고 단계(227)에서 마이크로스위치센서(24)가 오프로 되며, 단계(228)에서 모든 센서들이 작동된다. 이후 단계(229)에서는 중앙처리장치(10)가 작동상태를 확인하게 되는데, 전진 상태, 정지(호버링)상태 및 회전 상태인가를 확인한다.
동시에 단계(230)에서도 꼬리로터(12)가 회전되고, 단계(231)에서 이 회전으로 로터의 양력을 제로 이하로 상쇄시키도록 하고, 단계(232)에서는 꼬리 러더(Rudder)의 각도가 제로로 되게 하여 단계(229)로 이전한다.
한편, 단계(233)에서는 주로터 제어모듈(16)이 주로터의 피치 각을 제로로 하고 단계(234)에서는 피치 각이 제로 이하로 되게 제어한다.
중앙처리장치(10)는 제1 마이크로프로세서(20)를 통하여 주로터 피치 각 신호 (단계234), 모든 센서 신호(단계235)와 주로터 회전 신호(단계236)를 수신하며, 다중메시지처리기(40)를 통하여 카메라 데이터를 합성하고(단계237), 패턴 좌표로 변환하고 다중 압축 기술을 이용하여 현재 좌표를 설정하고(단계 238), 동시에 목적지 좌표 데이터를 수신한다.
더하여, 중앙처리장치(10)는 제2마이크로 프로세서(30)를 통하여 그에 연결 된 환경 및 비행 관련 센서 데이터(단계241), 발전기 작동 데이터(단계242)와 충전상태 데이터(243)를 수신하고 그에 연결된 메모리로부터 시스템 제어 프로그래밍 데이터를 인출하고 (단계244), 수신된 신호를 판단하여 현재고도, 속도, 위치 등을 확인한다(단계245).
그러므로, 중앙처리장치(250)는 이륙 준비(단계250)에서는 자세 제어, 송수신 제어, 항로 검색, 착륙 결정 대기, 주로터 제어, 발전 충전 제어 및 꼬리로터와 러더들을 제어 상태로 된다.
도3c에서는 본 발명의 원리에 따라 설치된 4개의 발전기(31-34)들을 이용하여 배터리를 충전하는 제어 플로우차트이다.
헬리콥터(100)가 이륙되고 비행 되게 되면 회전 블레이드를 축 상으로 설치한 발전기(31-34)들은 회전하게 된다. 이때, 발전기(31-34)는 양방향 회전이 자재로운 것이 유리하다.
단계(251)에서 발전기(31-34)들의 모터가 회전하게 되고 솔라패널(38)들이 발전하게 되면 단계(252)에서는 발전기 회전 및 발전 전압을 검출한다. 여기서 솔라패널(38)은 비행 중인 상태이거나 지상에 착륙된 상태에서 선택적으로 발전 작동을 할 수 있다. 단계(253)에서는 다수의 발전기로부터 AC전원이 60V이상인가를 판단하고 아니면 단계(252)로 이전한다.
동시에 단계(254)에서 솔라패널(38)의 직류전원이 24V이상인가를 판단하고, 24V이하이면 단계(255)로 이전하여 전원 발전을 대기하는 상태로 된다. 여기서 솔라패널(38)에 의하여 발전된 전원은 AC/DC변환되고 다시 DC/AC변환되는 전원을 의미한다. 만일 단계(253) 및 단계(254)에서 소정 전압 이상이면 단계(256)에서 AC/DC변환기(36)를 작동시킨다. AC/DC변환기(36)가 작동되면 단계(257)로 이전하여 발전기 전원부(35)로부터 각 발전기 전압을 비교하게 되고 소정 전압 즉, 27～29Vdc이면 단계(258)로 이전하여 충전기 제어부(40)가 발전기(31)～(34)로부터 전원을 단계(259)에서 병합한다. 단계(260)에서 평균 전압 실예를 들면 28Vdc을 발생시키도록 하고 단계(261)에서는 제1 배터리 및 제2 배터리를 순차로 충전하고 단계(262)에서는 충전 전압을 모니터링하고 이 충전 데이터를 제2 마이크로 프로세서(30)에 전송한다.
동시에 단계(254)에서 솔라패널(38)의 직류전원이 24V이상인가를 판단하고, 24V이하이면 단계(255)로 이전하여 전원 발전을 대기하는 상태로 된다. 여기서 솔라패널(38)에 의하여 발전된 전원은 AC/DC변환되고 다시 DC/AC변환되는 전원을 의미한다. 만일 단계(253) 및 단계(254)에서 소정 전압 이상이면 단계(256)에서 AC/DC변환기(36)를 작동시킨다. AC/DC변환기(36)가 작동되면 단계(257)로 이전하여 발전기 전원부(35)로부터 각 발전기 전압을 비교하게 되고 소정 전압 즉, 27～29Vdc이면 단계(258)로 이전하여 충전기 제어부(40)가 발전기(31)～(34)로부터 전원을 단계(259)에서 병합한다. 단계(260)에서 평균 전압 실예를 들면 28Vdc을 발생시키도록 하고 단계(261)에서는 제1 배터리 및 제2 배터리를 순차로 충전하고 단계(262)에서는 충전 전압을 모니터링하고 이 충전 데이터를 제2 마이크로 프로세서(30)에 전송한다.
동시에 단계(254)에서 솔라패널(38)의 AC전원이 24V이상인가를 판단하고, 24V이하이면 단계(255)로 이전하여 전원 발전을 대기하는 상태로 된다. 만일 단계(253) 및 단계(254)에서 소정 전압 이상이면 단계(256)에서 AC/DC변환기(36)를 작동시킨다. AC/DC변환기(36)가 작동되면 단계(257)로 이전하여 발전기 전원부(35)로부터 각 발전기 전압을 비교하게 되고 소정 전압 즉, 27～29vdc이면 단계(258)로 이전하여 충전기 제어부(40)가 발전기(31)～(34)로부터 전원을 단계(259)에서 병합한다. 단계(260)에서 평균 전압 실예를 들면 28Vdc을 발생시키도록 하고 단계(261)에서는 제1 배터리 및 제2 배터리를 순차로 충전하고 단계(262)에서는 충전 전압을 모니터링하고 이 충전 데이터를 제2 마이크로 프로세서(30)에 전송한다.
제2마이크로 프로세서(30)는 단계(270)에서 작동하여 단계(262)로부터 데이터와 단계(264)에서의 제1배터리 소모량 모니터링 정보와 단계(265)에서의 제2배터리의 사용시간 점검 데이터를 중앙처리장치(10)에 전송한다. 중앙처리장치(10)는 단계(266)에서의 충전제어부(40)를 제어하여 단계(267)에서 제2배터리에서 주로터(11)와 꼬리로터(12)에 전원을 공급하도록 하고 단계(268)에서는 주로터(11)의 회전력과 헬리콥터(100)의 자세를 제어하고 동시에 단계(269)에서 제1 배터리 충전 제어를 한다.
도3d는 헬리콥터(100)의 비행 모드를 나타낸 플로우차트이다.
먼저, 초기 동작 모드와 이륙 모드에서 수행될 수 있는 시스템 초기화 작업을 하고 센서와 모듈들의 기능 점검을 단계(301) 및 단계(302)들에서 실행하고 단계(303)에서는 헬리콥터(100)의 비행 목표 지점 데이터와 임무에 대한 명령을 입력한다. 이후 단계(304)에서는 20초간 지연 시동이 이루어지면서 이륙 모드를 수행하고 이륙된다.
헬리콥터(100)가 마침내 이륙되고 중앙제어장치(100)는 시스템 제어를 하게 되는데 단계(305)에서 주로터(11)의 회전수가 15,000~20,000 이상 인가를 판단하고 단계(306)에서 꼬리로터(12)의 회전수가 12,000이상인가를 판단하여 아닌 경우 대기하고 그 이상인 경우 단계(309)로 이전하여 비행체의 상승 양력을 측정한다. 단계(310)에서는 비행 고도를 계산하게 되고 단계(311)에서 고도가 200피트 이상인지를 판단한다. 만일 200피트 이하이면 단계(309)로 이전하고, 반대로 그 이상이면 단계(312)와 단계(313)로 이전하여 모든 센서 데이터를 수집하고 비행체를 전진 모드로 전환하고 단계(315)에서 피치 각(Pitch Angle θ)이 조정 각(A)인가를 판단한다. 만일 아니면 단계(314)로 이전하며 조정 각인 경우 단계(317)로 이전하여 단계(318)에서 제1 및 제2 GPS 수신기(52) 및 (53)들로부터 습득된 GPS신호들을 기반으로 비행 속도 및 고도를 계산한다. 단계(319)에서는 고도가 500피트 이상인가를 판단하고 아닌 경우 단계로 이전하여 피치 각이 0.4가 되도록 조정된다. 500피트 이상이면 단계(321)과 단계(322)로 동시에 이전하여 카메라를 작동시키고 고도가 소정 높이 실예를 들면 1,000 피트이면 단계(323)로 이전하여 피치 각이 0.2가 되도록 조정하고, 1,000피트이면 피치 각을 0.2로 유지시킨다. 동시에 단계(325)를 수행하여 열상 카메라와 적외선 카메라를 작동 모드로 전환 시킨다.
한편 단계(303) 및 단계(306)들을 수행하면서 비행체의 상승 작동을 유도함과 동시에 단계(307)와 단계(308)들도 동시에 수행되어 자이로센서(54)와 지자기 센서(25)가 작동되고 발전기(31-34)들도 작동된다. 단계(307)에서 센서 작동에 근거한 자세 보정 작동을 수행한다. 그 다음 단계(327)에서는 비행체 기울기를 측정하고 단계(328)에서 수평 각이 0.5 이하가 아니면 단계(326)로 이전하게 되고 0.5 이하이면 단계(329)에서 수평 각을 유지시킨다. 단계(308) 이 후는 단계(330)로 이전하여 배터리 충전 모드로 전환된다.
도3e에는 본 발명의 원리에 따라 작동하는 카메라 동작 모드의 플로우차트가 도시된다.
단계(400)에서는 GPS 데이터를 항시 수집하여 저장하고 이후 기술되는 단계(411)로 이전한다. 단계(401)에서 카메라 작동이 이루어지면서 단계(402)에서 현재 시각이 주간인지 또는 야간인지를 판단한다. 단계(403)로 이전하여 디지털 카메라(41)를 작동시키고 단계(405)로 이전하여 화상 이미지를 조정한다.
만일 야간인 경우 단계(404)로 이전하여 열상 카메라와 적외선 카메라를 작동시키고, 단계(406)로 이전하여 화상 이미지로 조정한다. 이와 같이 단계(405)와 단계(406)에서 화상 이미지를 조정하기 위하여 비행 모드에서의 수행되는 단계(319)를 수행하여 고도가 500피트 이하인가를 판단하고 500피트 이하이면 단계(405)의 화상 이미지를 조정하고 고도가 500피트 이상이면 단계(320)에서 고도가 1,000피트 인지를 판단한다. 만일 고도가 1,000피트이면 단계(403)로 이전하여 디지털 카메라(41)를 다시 작동하여 주간 및 야간에 화상 이미지 조정 단계(405) 및 단계(406)들을 수행한다.
단계(405)를 수행한 다음 단계(407)로 이전하여 압축 기술(MPEG4)을 이용하여 데이터를 압축하고 계속하여 단계(411)에서 1,000밀리 초 간격으로 카메라 작동을 하게 하고 단계(408)로 이전하여 송신 대기 모드로 전환한다.
한편, 야간에는 단계(406)를 수행한 후 단계(409)에서 디지털, 열상, 적외선 카메라들을 중첩하여 조정한다. 단계(410)에서는 압축 기술을 이용하여 화상 이미지 데이터를 압축하고, 단계(412)에서 1,000밀리 초 간격으로 촬영하고 데이터를 저장한다.
이때, 단계(411)에서 데이터 저장은 단계(400)에서 수집된 데이터와 함께 고도 500피트와 1,000피트에서의 영상 자료는 저장 번지가 다르게 하여 스택 형식으로 저장한다. 이때 저장되는 데이터는 영상 이미지, 위치, 시간, 고도 및 그 외 주변 상황 인식 센서의 데이터를 포괄한다.
이후 인터럽트 모드 상태로 되는 단계(412)에서 초기 항로 좌표에 설정한다. 이와 같이 고도 1,000피트에서 야간 비행 중 이거나 주야간 카메라의 작동을 강제 모드로 전환하거나 자동 착륙 모드에서 단계(413)와 단계(414)들에서 적외선 카메라 작동 모드로 되고 열상 카메라 작동 모드로 된다.
단계(413)에서 적외선 카메라 작동 모드로 되면 단계(415)에서 반사파 비율을 계산하고, 단계(416)에서는 반사된 신호의 시간과 감쇄율 계산을 한다.
단계(417)에서는 1mm 간격으로 되는 각 지점 좌표를 계산하고, 단계(418)에서 각 지점별 데이터를 연결한다. 단계(419)에서는 디지털 카메라 데이터를 열상 카메라 작동 모드(단계 414)를 수행하여 얻어진 데이터와 디지털 카메라 작동으로 얻어진 데이터와 함께 중첩하여 계산한다.
열상 카메라(414)작동으로 단계(421)에서는 주변 온도 차이를 검색하고 단계(422)에서 적외선 반사파 데이터와 주변 온도 차를 비교하고 단계(423)에서는 물체 움직임을 계산하거나 고정된 열을 감지한다.
이후 단계(420)에서는 3가지 물체 이미지 형상 및 온도 차이에 따른 색상을 다르게 표시하도록 한다. 즉, 물체에서 반사된 데이터 량과 시간차를 이용하여 하나의 패턴 좌표로 변환하여 3차원 형식의 좌표 데이터를 화면에 1mm단위 별(가로/세로)로 지점을 설정하여 라인화시켜 물체의 형상을 식별하도록 한다. 그 다음, 단계(424)에서는 카메라로부터 습득된 모든 데이터를 송신 대기하고 단계(425)에서는 데이터를 저장한다.
도3f에는 착륙 모드의 플로우차트이다.
이 착륙 모드(350)에서는 환경적 요소, 실예를 들면 비상 착륙인 경우(351)와 원격제어부(60)의 비상 명령(352)과 정상적인 착륙 모드를 포함한다.
이 착륙 모드(350)에서 단계(353)로 이전하여 비행 고도, 속도, 위치를 점검하고 단계(354)에서는 비행 고도가 1,000피트인가를 판단한다. 고도 1,000피트가 아니면 단계(353)로 이전하고, 고도 1,000피트 이상이면 단계(354-1)에서는 3개의 카메라 작동 모드에서 데이터를 습득하고 단계(355)에서 착륙 지점 선정을 하게 된다.
동시에, 비행 모드 중에 단계(354-1)를 수행하는 동시에 카메라 작동 모드에 근거한 작업을 하게 되며 단계(356)에서는 주변 물체 이미지 작업을 하여 메모리(18)에 저장한다(단계(357)). 이 후 단계(358), 단계(359), 단계(360), 단계(361)들을 계속하여 수행하면서 생명체인가, 건물 인가, 돌/나무인가, 수면 위인가를 판단하여 생명체, 건물, 돌/나무, 수면으로 판단되면 단계(363)에서 선회 비행을 한다. 만일 생명체, 건물, 돌/나무, 수면이 아닌 경우 단계(362)로 이전하여 평지/잔디인지 확인한다. 평지/잔디가 아니면 단계(356)에서 선회 비행을 하고 그렇지 않은 경우 단계(355)로 이전하여 착륙 지점을 선정한다.
착륙 지점(355)이 선정되면 시스템 점검을 하게 되는데 이때 단계(364)에서 마이크로스위치센서(24)은 상태를 점검하고 단계(365)에서는 자이로센서(54)로 부터의 데이터에 근거하여 자세 보정을 한다. 단계(366)에서는 지자기센서(26)로부터 데이터에 근거하여 방위 측정을 하며 단계(367)에서는 주로터 회전 속도를 감속한다. 이 후 단계(368), 단계(369), 단계(370)와 단계(371)을 거치면서 차례로 로터 회전수가 10,000, 5,000, 3,000, 2,000이하 인가를 판단하여 그 이하이면 단계(372)로 이전한다. 단계(372)에서 고도가 제로이면 단계(373)에서 마이크로스위치센서(24)가 OFF 된 것을 확인하고 이외에도 무선 송신기 이외에 모든 센서들이 오프로 된 것을 확인한다. 단계(357)에서는 송신 모드로 전환하고 비행, 좌표 데이터를 송신한다.
단계(375)에서는 솔라패널(38)을 작동시켜 단계(376)에서 솔라패널의 충전 작동을 한다. 한편 단계(374) 이후 발전기(31-34)의 충전 작동을 중지시킨다.
도3g는 본 발명의 원리에 따른 귀환 작동의 플로우차트이다.
귀환 모드에서는 먼저 작동 준비 단계로서, 단계(452), 단계(453)와 단계(454)에서 귀환 명령이거나 기상 악화 아니면 비상 착륙 상황인 것으로 점검한다.
목표 지점 도착 후 정상 귀환과 귀환 명령과 기상 악화에 따른 귀환인 경우 단계(455)로 이전하여 귀환하는데 소요되는 배터리 전원을 점검한다. 단계(456)에서는 비행 데이터를 전송한 후 모든 카메라를 오프 시킨다.
단계(457)에서는 제1 및 제2 GPS 수신기로부터 데이터를 습득하고 단계(458)에서 무선 송신기를 오프하고 수신기를 온 시킨다. 단계(459)에서는 자이로센서(54)를 온 시키고 자세 보정을 하며 단계(460)에서는 지자기센서(26)를 온하여 방위 보정을 한다. 이 경우 고도 500 피트에서 등 속도 비행을 하게 된다.
이후 귀환 작동(단계 465)을 수행하는데, 단계(466)와 단계(467)를 거쳐 목표 지점의 지도 데이터를 점검하고 이동 경로 좌표 데이터를 점검한다. 그리고 단계(468)에서는 단계(469)와 단계(470)을 거쳐 제1 GPS수신기(52)와 제2 GPS수신기(53)로부터 신호를 비교한다.
단계(471)에서는 단계(472)와 단계(473)을 거치면서 수신된 GPS 데이터와 SD메모리(55)에 저장된 매핑 데이터를 비교하여 가장 가까운 좌표로 보정하고 -2초 후 진행 방향의 좌표 데이터를 적용하여 현 위치에서 가장 가까운 좌표를 설정하고 매핑된 최종 데이터가 오차 범위 0.5 이하로 귀환 경로를 설정하고 매핑 한다.
단계(474)에서는 1초마다 보정된 데이터 저장을 하게 되고 단계(475)에서는 정지(호버링)상태에서 GPS데이터를 10초 안에 수행하였나를 판단하고 단계(476)에서와 같이 보정 값이 클 경우 20초 안에 수행하여 GPS데이터를 보정하였나를 판단하고 보정이 이루어지지 않으면 단계(474)로 이전하고 보정이 이루어진 경우 착륙한다.
한편, 비상착륙시 단계(454)에서 비상착륙을 할 경우, 단계(462)에서 솔라전지 용량을 체크 한 다음 단계(463)에서 배터리 전원이 28V/7A 인가를 판단한다. 만일 배터리 전원이 불충분하면 단계(480)으로 이전하여 솔라 패널 및 발전기 충전을 계속하고 전원이 충분하다면 단계(464)에서 이륙 준비 대기상태로 된다.이후 단계(465)에서 귀환작동을 수행하게 된다.
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 지능형 무인 소형 비행체 로봇을 조종한다.
도1은 본 발명이 적용된 비행체의 헬리콥터에 설치되는 중요 구성 요소를 보이도록 한 개략적인 사시도이고,
도2는 본 발명에 따른 지능형 무인 소형 비행체 로봇 조정 시스템의 블록 선도이며,
도3은 본 발명에 따른 작동 방법을 나타낸 것으로, 도3a가 초기화 및 이륙 준비 작동의 플로우차트, 도3b가 헬리콥터의 이륙 모드의 플로우차트, 도3c가 4개의 발전기들을 이용하여 배터리를 충전하는 제어 플로우차트, 도3d가 헬리콥터의 비행 모드를 나타낸 플로우차트, 도3e가 카메라 동작 모드의 플로우차트, 도3f가 착륙 모드의 플로우차트, 도3g가 본 발명의 원리에 따른 귀환 작동의 플로우차트 이고,
도4는 종래 기술에 따라 비행체의 비행을 제어하는 제어부를 나타내는 블록 선도이다.
<주요 도면 부호의 설명>
100: 헬리콥터 200: 지능형 무인 비행체 로봇 조정 시스템
10: 중앙처리장치 20: 제1마이크로프로세서
30: 제1마이크로프로세서 40: 충전제어부
50: 다중메시지처리기
Claims (6)
- 지능형 무인 소형 비행체 로봇 조정시스템에 있어서,적외선 카메라, 영상 이미지 디지털 카메라, 열상 카메라의 데이터를 조합하여 3개의 이미지를 하나의 패턴 좌표로 변환하여 3차원 라인 형식의 좌표 데이터를 한 개의 라인 별로 화면에 일 밀리미터 단위별 포인트를 설정하여 물체의 형상을 식별하도록 한 좌표 데이터를 발생시켜 중앙처리장치에 전송하는 다중 메시지 처리기,꼬리로터 제어 모듈로부터 비행 제어 신호를 수신하고 중앙처리장치로부터 제어 신호에 따라 주로터 및 꼬리로터를 작동시키도록 각 구동 회로를 제어하는 제1마이크로 프로세서,중앙제어장치로부터 비행 중 자세제어신호를 수신하고 제1마이크로 프로세서로부터 비행 데이터를 수신하여 로터 피치 각 제어를 하는 주로터제어모듈,온도/습도센서, 풍량센서, 열감지센서, 마이크로스위치센서, 가속도 센서와 지자기(G)센서 들에 연결되어 비행에 필요한 정보, 다수의 발전기로부터 작동 상황을 검출하는 발전기센서, 충전제어부로부터 충전 상태에 대한 정보를 수신하여 중앙처리장치에 전송하는 제2 마이크로프로세서,다수의 발전기로부터 발전 된 전원과 솔라패널로부터의 전원을 AC/DC변환기 에의하여 배터리에 저장하고 중앙처리장치의 제어에 따라 시스템에 전원 공급을 하는 충전제어부와상기 제1 및 제2 마이크로 프로세서를 제어하고 무선송수신기, 다수의 메모리 및 메모리 제어부, 하나 이상의 GPS수신기들로부터의 신호를 수신하여 영상 처리된 데이터를 합성화시켜 입력되는 목적지 비행 이동 경로의 항법 맵데이터 및 귀환 하는 중 상기 항법 맵데이터의 정보를 갱신하여 비행체 이륙 및 착륙 뿐만 아니라 귀환하도록 하는 중앙처리장치들로 구성한 것을 특징으로 하는 지능형 무인 소형 비행체 로봇 조정시스템.
- 제1항에 있어서,AC/DC변환기가 비행체에 설치된 솔라패널로 부터의 전원을 비행체의 또 다른 전원으로 이용 가능하게 한 것을 특징으로 하는 지능형 무인 소형 비행체 로봇 조정시스템.
- 제1항에 있어서,중앙처리장치는 원격제어부와 같은 외부로부터의 제어 신호를 수신하고 자체 비행 정보를 송출하는 무선송수신기, 외부로부터 GPS정보를 수신하는 하나 이상의 GPS수신기, 비행체 자세 데이터를 전송하는 자이로센서, 시스템 제어를 위한 프로그래밍 정보를 저장하는 플래시 메모리, SD램 제1및 제2SD 메모리관리제어부, 시스템 비행 중에 배터리 충전이 가능 하게하는 충전제어부들을 구비 한 것을 특징으로 하는 지능형 무인 소형 비행체 로봇 조정시스템.
- 지능형 무인 소형 비행체 로봇 조정 방법에 있어서,초기 작동을 위하여 전원 온 되고 원격 제어부에서 접속되어 작동 제어 상태로 되면, 각종 센서와 모든 구성 요소들의 연결하여 원격 제어부와 연결되고;연결 상태가 확인되면 시스템 메모리 점검을 하게 되고 바이오스 상태, OS 및 제어 소프트웨어, 인터페이스 소프트웨어, 미들웨어 시스템 프로그래밍을 점검하며 다중 메시지 처리기를 제어하여 디지털 카메라, 열상 카메라와 적외선 카메라를 점검하고;제1 및 제2 마이크로 프로세서들과 통신하여 주로터 및 꼬리로터의 상태를 점검하고 주변 환경 데이터를 얻기 위한 각 센서와 비행 데이터를 얻기 위한 센서 외 에도 무선 송수신기를 점검하고;제1 GPS수신기 및 제2 GPS수신기를 작동시켜 현재 좌표 데이터를 입력하고 목적지에 대한 위치의 위도 및 경도를 점검하고 자체 메모리를 제어하여 시스템 프로그래밍을 플래시 메모리에 입력하며;충전제어부를 작동시켜 배터리부의 제1 및 제2 배터리의 전압을 점검하여 비행 가능하도록 조정되며 제1마이크로프로세서가 주로터와 꼬리로터를 회전시켜 기체 상승 모드로 하고;다중메시지처리기가 카메라 데이터를 합성하고 패턴 좌표로 변환하고 다중 압축 기술을 이용하여 현재 좌표를 설정하고 목적지의 좌표 데이터를 갱신하게 하며, 제2마이크로 프로세서가 그에 연결된 각 센서 데이터, 발전기 작동 데이터와 충전상태 데이터를 수신하여 현재고도, 속도, 위치를 확인하여 이륙 준비하고;비행체가 이륙되면 주로터와 꼬리로터의 회전수를 판단하여 상승 양력을 측정하고 제1 및 제2 GPS 수신기들로부터 습득된 GPS신호들을 기반으로 비행 속도 및 고도를 계산하며 동시에 모든 센서 데이터를 수집하여 비행체를 전진 모드로 전환하고;열상 카메라와 적외선 카메라를 작동 모드로 전환시켜 비행체의 상승 작동을 유도하며 동시에 자이로센서와 지자기 센서의 작동에 근거한 자세 보정 작동을 수행하면서 비행하고 비행 중에 배터리 충전 작동을 하며;차체 판단에 따른 비상 착륙, 원격제어부의 비상 명령과 정상적인 착륙을 하도록 적외선카메라, 열화상카메라와 디지털카메라의 3개의 카메라 작동으로 얻어진 데이터를 기반으로 착륙 지점을 선정하고, 계속하여 비행 중에 카메라들로부터 얻어진 데이터에 착륙 지점을 선정하며, 자이로센서와 지자기센서 데이터에 근거하여 자세 보정과 방위 측정을 하고, 주로터 및 꼬리로터들의 회전 속도를 감속하며 솔라패널을 작동시켜 충전 작동을 하며귀환 명령이거나 기상 악화 아니면 비상 착륙 상황인 경우 배터리 전원을 점검하고 모든 카메라를 오프 시키고, 목표 지점의 지도 데이터를 점검하고 이동 경로 좌표 데이터를 점검하고 제1 GPS수신기와 제2 GPS수신기로부터 수신 된 GPS 데이터와 메모리에 저장된 맵 데이터를 비교하여 좌표 보정하고 기 저장된 맵 이동경로 좌표 데이터를 적용하여 현 위치 좌표와 비교하고 이러한 비교를 반복하여 목적지 이동경로 맵 좌표와 일치하게 하고 현재위치좌표와 목적지 이동경로 맵 좌표와 일치하면 선회비행을 하면서 목적지에 가깝도록 매핑 된 최종적인 귀환 경로를 매핑 하여 귀환 설정을 하는 단계들로 이루어지게 한 것을 특징으로 하는 지능형 무인 소형 비행체 로봇 조정 방법.
- 제4항에 있어서,배터리를 충전하는 작동 단계는 헬리콥터가 이륙되고 비행 되게 되면 회전 블레이드를 축 상으로 설치한 발전기들이 작동 하고 발전하게 되면 AC전원이 30V이상인가를 판단하고 솔라패널이 작동 하면 AC전원이 소정 전압 이상인가를 판단하고 소정 전압 이상이면 AC/DC변환기를 작동시켜 각 발전기 전압을 비교하게 되고 소정 전압이면 충전기 제어부가 발전기들로부터 전원을 병합하고 평균 전압을 발생시키도록 하고 제1 배터리 및 제2 배터리를 순차로 충전하며 모니터링하고 이 충전 데이터를 제2 마이크로 프로세서에 전송하고제2마이크로 프로세서가 배터리 충전 데이터와 배터리 소모량 모니터링하여 사용시간 점검 데이터에 근거하여 충전제어부를 제어하여 주로터와 꼬리로터에 전원을 공급하도록 하는 배터리 충전 제어를 하는 단계들로 이루어진 것을 특징으로 하는 지능형 무인 소형 비행체 로봇 조정 방법.
- 제4항에 있어서,카메라를 작동시키는 단계에서는 주간인 경우 디지털 카메라를 작동시키고 고도변화에 화상 이미지가 자동으로 조정되고, 야간인 경우에도 열상 카메라와 적외선 카메라를 작동시키고 수신된 데이터를 조합하여 화상이미지로 변환시키는 다중메세지 처리기로부터 고도에 따른 화상 이미지를 조정하여 중앙처리장치로 전송하고,이들 이미지 영상들은 압축 기술을 이용하여 압축하고 계속하여 소정 시간 간격으로 카메라 작동을 하게 하고 송신 대기 모드로 전환하며야간에는 디지털, 열상, 적외선 카메라들을 중첩하여 조정하고 압축 기술을 이용하여 화상 이미지 데이터를 압축하고 소정 시간 간격으로 카메라 작동을 하게 하고 송신 대기 모드로 전환하고적외선 카메라가 작동되면 반사파 비율을 계산하여 반사된 신호의 시간과 감쇄율 계산을 하는 동시에 소정 간격으로 되는 각 지점 좌표를 계산하고 각 지점별 데이터를 연결하며열상 카메라 작동을 하여 얻어진 데이터가 적외선 카메라에 의하여 얻어진 데이터와 디지털 카메라 작동으로 얻어진 데이터와 함께 중첩하여 계산되고 물체에서 반사된 데이터 량과 시간차를 이용하여 하나의 패턴 좌표로 변환하여 3차원 형식의 좌표 데이터를 작성하고 물체의 형상을 식별하도록 한 데이터를 생성하여 저장하는 단계들로 이루어지게 한 것을 특징으로 하는 지능형 무인 소형 비행체 로봇 조정 방법.
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |