KR101117207B1 - Auto and manual control system for unmanned aerial vehicle via smart phone - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스마트폰을 이용한 무인비행체의 자동 및 수동 조종 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세히는 스마트폰을 상?하?좌?우 등 간단한 조작을 통해 무인비행체를 쉽게 조종하는 것이 가능하며 모니터링 시스템을 포함하여 시스템의 간소화 및 사용자의 편의를 우선으로 한 것으로, 정보 송수신용 제1RF모뎀, GPS, 압력센서, 메모리, 서보 및 구동장치를 구비하는 무인비행체와, 상기 무인비행체의 조작 기능이 내장된 조작부와, 상기 무인비행체의 상태 및 조작 상태를 표시하는 표시부, 및 상기 무인비행체의 조작 신호를 전송하고 무인비행체의 상태 정보를 수신받는 제1블루투스를 구비하는 스마트폰 및 상기 스마트폰과 지속적으로 정보를 주고받는 제2블루투스와, 상기 스마트폰에서 전송된 무인비행체의 조작 신호를 상기 무인비행체로 전송하고, 상기 무인비행체에서 센싱된 무인비행체의 상태 정보를 수신받는 제2RF모뎀을 구비하는 무선송수신기를 포함하는 스마트폰을 이용한 무인비행체 자동 및 수동 조종시스템을 제공한다.The present invention relates to an automatic and manual control system for a drone using a smartphone, and more particularly, it is possible to easily control the drone through a simple operation such as up, down, left and right of the smart phone and includes a monitoring system. In order to simplify the system and the user's convenience, an unmanned aerial vehicle having a first RF modem for transmitting and receiving information, a GPS, a pressure sensor, a memory, a servo, and a driving device, an operation unit having an operation function of the unmanned aerial vehicle, and And continuously displaying information with the smartphone and the smartphone including a display unit for displaying a state and an operation state of the unmanned aerial vehicle, and a first Bluetooth transmitting an operation signal of the unmanned aerial vehicle and receiving state information of the unmanned aerial vehicle. Receiving the second Bluetooth, and the operation signal of the unmanned aerial vehicle transmitted from the smartphone to the unmanned aerial vehicle, The present invention provides an unmanned vehicle automatic and manual control system using a smart phone including a wireless transceiver having a second RF modem for receiving the state information of the unmanned aerial vehicle sensed by the unmanned aerial vehicle.
Description
본 발명은 스마트폰을 이용한 무인비행체의 자동 및 수동 조종 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세히는 스마트폰을 상?하?좌?우 등 간단한 조작을 통해 무인비행체를 수동으로 쉽게 조종하는 것이 가능하며 자동비행시에도 모니터링 시스템을 포함하여 시스템의 간소화 및 사용자의 편의를 우선으로 한 것이다. 여기서 무인비행체는 고정익 무인항공기, 무인헬리콥터, 무인비행선 등 무선으로 수동 및 자동조종이 가능한 비행체들을 의미한다.The present invention relates to an automatic and manual steering system of an unmanned aerial vehicle using a smartphone, and more particularly, it is possible to easily manipulate the unmanned aerial vehicle by simple operation such as up, down, left, and right of the smart phone, and automatic flight. The city also included a monitoring system to prioritize simplicity and user convenience. Here, the unmanned aerial vehicle means a vehicle capable of manually and automatically controlling a radio such as a fixed-wing unmanned aerial vehicle, an unmanned helicopter, or an unmanned aerial vehicle.
종래의 무인비행체의 경우 조종시스템과 모니터링 시스템이 분리되어 운용이 불편하였으며, 장비가 복잡하고 가격이 비싸서 특정 집단의 사람들만이 활용할 수 있을 뿐 활용도가 높지 않았다.In the case of the conventional unmanned aerial vehicle, it is inconvenient to operate because the control system and the monitoring system are separated, and because the equipment is complicated and expensive, only a specific group of people can use it, but the utilization is not high.
또한, 기존 무인비행체의 경우 사람이 수동으로 조종하면서 항공촬영이나 기타 임무를 수행함으로서 조작의 정확성이나 단순 조종의 반복으로 장기간 조종하기가 어렵고 원거리 비행시 많은 제약과 어려움이 따랐다. 저가실용형 자동조종장치를 갖춘 무인 비행선을 개발하게 되면 비행선의 안정된 비행특성을 이용하여 기체표면에 카메라를 장착하여 각종 현장 중계 및 영화 촬영 등을 하는 항공촬영이 가능하며 또한 원거리 자동비행을 통한 산불 감시 등이 용이해진다. 나아가, 각종 경기, 축제, 행사 등의 홍보시 좌표입력을 통하여 행사장 근교뿐만이 아니라 원거리까지 각종 행사의 홍보용으로 사용이 가능하고 통신 중계나 원격 자원탐사 등이 용이하다. 이와 같이 안정된 비행특성과 스마트폰을 이용한 좌표입력 및 원거리 조종을 통하여 보다 안전하고 다양한 용도로 사용이 가능하다.In addition, in the case of the existing unmanned aerial vehicle, it is difficult to maneuver for a long time by maneuvering manually or performing aerial photographing or other missions, and it is difficult to maneuver for a long time due to the accuracy of the operation or the repetition of simple maneuvering, and there are many limitations and difficulties in the long flight. The development of an unmanned airship equipped with a low-cost practical autopilot enables the aerial photography to perform various field relays and movie shooting by mounting a camera on the surface of the aircraft using the stable flight characteristics of the airship. Monitoring becomes easy. In addition, it is possible to use for the promotion of various events not only in the vicinity of the venue but also in the distance through the coordinate input during the promotion of various games, festivals, events, etc., it is easy for communication relay or remote resource exploration. As such, it is possible to use it for more safety and various purposes through stable flight characteristics and coordinate input and remote control using a smartphone.
그리고, 비행선의 자동비행은 아직 잘 되고 있지 않은데 그 이유는 비행선을 자동으로 비행하기 위해서는 비행선에 탑재되는 자동조종장치와 지상의 비행모니터링 시스템, 조종장비 등이 필요한데 일부에서 시도된 자동조종장치는 고가의 센서를 사용하여 시제품을 한번 개발해본 정도에 불과하며 또한 지상의 비행모니터링 시스템과 조종장비도 운용하기에 상당히 복잡하고 인원도 많이 필요하다.In addition, the automatic flight of the airship is not well done yet, in order to fly the airship automatically, the automatic control system mounted on the airship, the ground flight monitoring system, and the control equipment are required. The prototype was developed using the sensor of the company, and the ground flight monitoring system and maneuvering equipment are quite complicated and require a lot of personnel.
따라서 사용이 간편하며 저가인 비행조종시스템이 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to use a low cost flight control system.
본 발명은 최근 상용화된 스마트폰을 이용하여 저가실용형 무인비행체 비행조종시스템에 관한 것으로, 스마트폰 비행조종시스템에는 전자지도를 탑재하고 비행경로점을 지정할 수 있게 하여 그 경로점들을 따라서 무인비행체가 자동으로 비행하도록 하고 여기에 통신시스템, 좌표입력시스템, 수동/자동 변환시스템을 갖추어 스마트폰으로 직접 수동조종과 자동조종도 하며 비행궤적과 비행상태를 모니터링 할 수 있도록 한다. The present invention relates to a low-cost practical unmanned aerial vehicle flight control system using a commercially available smart phone, the smart phone flight control system is equipped with an electronic map and the flight path point can be specified by the unmanned aerial vehicle along the path points It is to fly automatically and equipped with communication system, coordinate input system, manual / automatic conversion system, so that manual pilot and automatic pilot can be directly operated by smartphone, and flight trajectory and flight status can be monitored.
본 발명은 정보 송수신용 제1RF모뎀(110), GPS(120), 압력센서(130), 메모리(140), 서보 및 구동장치(150)를 구비하는 무인비행체(100);와, 상기 무인비행체의 조작 기능이 내장된 조작부(210)와, 상기 무인비행체의 상태 및 조작 상태를 표시하는 표시부(220), 및 상기 무인비행체의 조작 신호를 전송하고 무인비행체의 상태 정보를 수신받는 제1블루투스(230)를 구비하는 스마트폰(200); 및 상기 스마트폰(200)과 지속적으로 정보를 주고받는 제2블루투스(310)와, 상기 스마트폰(200)에서 전송된 무인비행체의 조작 신호를 상기 무인비행체(100)로 전송하고, 상기 무인비행체(100)에서 센싱된 무인비행체(100)의 상태 정보를 수신받는 제2RF모뎀(320)을 구비하는 무선송수신기(300);를 포함하는 스마트폰을 이용한 무인비행체 자동 및 수동 조종시스템을 제공한다.The present invention provides an unmanned aerial vehicle (100) including a first RF modem (110) for transmitting and receiving information, a GPS (120), a pressure sensor (130), a memory (140), a servo, and a driving device (150). An
여기서, 상기 스마트폰(200)은, 2차원 지도가 탑재되고, 상기 무인비행체(100)의 GPS(120)에서 센싱된 위도, 경도 및 무인비행체의 기수방향, 상기 압력센서(130)에서 센싱된 고도 정보를 상기 스마트폰(200)으로 지속적으로 전송하여 상기 스마트폰(200)의 표시부(220)에 상기 2차원 지도로 표시 및 기재되는 형식으로 무인비행체의 궤적을 실시간으로 디스플레이하고, 이는 실시간으로 업데이트 되도록 하는 비행모니터링부(240);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, the
또한, 상기 조작부(210)에 내장된 무인비행체의 조작 기능은 상기 표시부(220)의 터치패드 버튼선택에 따라 수동조작 및 자동조작이 가능한 것을 특징으로 한다.In addition, the operation function of the unmanned aerial vehicle built in the
또한, 상기 수동조작은 상기 스마트폰(200)에 내장된 가속도 센서를 이용하여 스마트폰(200)의 움직임에 의해 생성된 조작 신호가 상기 무인비행체(100)에 전송되어 서보 및 구동장치(150)의 작동에 의해 무인비행체가 조종되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the manual operation, an operation signal generated by the movement of the
또한, 상기 수동조작은, 상기 스마트폰(200)의 수평상태를 기준으로, 고도하강시에는 스마트폰(200)을 앞부분을 아래로 숙여주고, 고도상승시에는 스마트폰(200)의 앞부분을 위로 올려주며, 우선회시에는 스마트폰(200)을 우측 아래로 숙여주고, 좌선회시에는 스마트폰(200)을 좌측 아래로 숙여주며, 전진 비행시에는 스마트폰(200)을 수평상태로 유지하는 것에 의해 조작되는 것을 특징으로 한다.In addition, the manual operation, on the basis of the horizontal state of the
또한, 상기 자동조작은 상기 스마트폰(200)에 목적하는 위치의 좌표를 (위도, 경도, 고도) 방식으로 입력하여 상기 무인비행체(100)가 입력된 좌표로 자동비행에 의해 이동하도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the automatic operation is to input the coordinates of the desired position to the
또한, 상기 자동조작은 비행 전 사전 좌표 입력 또는 비행 중 좌표 입력에 의해 가능한 것을 특징으로 한다.In addition, the automatic operation is characterized in that possible by the pre-coordinate input before the flight or the coordinate input during the flight.
또한, 상기 무인비행체(100)의 메모리(140)에는 홈 커밍 좌표가 (위도, 경도, 고도) 방식으로 입력되어 무인비행체(100)의 운용 중 통신 두절, 신호 강도 약화 등으로 인하여 조종 불능이 되거나 모니터링을 할 수 없는 경우에는 세이프 알고리즘에 의해 이를 감지하여 상기 홈 커밍 좌표로 자동비행에 의해 복귀되도록 하는 홈 커밍 모드부(160);가 구비된 것을 특징으로 한다.In addition, the homecoming coordinates are input to the
본 발명을 활용하면,Utilizing the present invention,
첫째, 요즘 대중화된 스마트폰을 이용하여 무인비행체를 쉽게 조종할 수 있어 그 활용이 편리하고 간단하다.First, it is easy and simple to use the unmanned aerial vehicle using a smart phone popularized these days.
둘째, 자동조종, 수동조종, 홈 커밍 모드를 구비하므로 사용자의 조작이 매우 편리하고, 극단적인 경우에는 홈 커밍 모드에서 무인비행체 스스로 미리 입력된 좌표로 돌아오기 때문에 조종이 매우 편리하다.Second, it is equipped with automatic control, manual control, home comming mode, the user's operation is very convenient, and in extreme cases, since the unmanned vehicle returns to the pre-input coordinates themselves in the home comming mode, the steering is very convenient.
셋째, 수동조종 모드에서의 조작이 스마트폰에 구비된 가속도센서를 이용하게 되므로 매우 편리하다.Third, the operation in the manual control mode is very convenient because it uses the acceleration sensor provided in the smartphone.
넷째, 무인비행체의 비행상태를 지속적으로 모니터링하게 되므로 안정적인 비행이 가능하다.Fourth, stable flight is possible because the flight status of the unmanned aerial vehicle is continuously monitored.
도 1은 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 무인비행체 자동 및 수동 조종시스템의 구성을 보여주는 블럭도이고,
도 2는 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 무인비행체 자동 및 수동 조종시스템의 구성을 보여주는 개략도이며,
도 3은 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 무인비행체 자동 및 수동 조종시스템에 사용되는 스마트폰의 화면(비행 모니터링 화면)을 보여주는 도면이고,
도 4는 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 무인비행체 자동 및 수동 조종시스템에서 무인비행체의 고도를 제어하는 수동조작방법의 예시를 보여주는 참고도이며((a)는 고도하강, (b)는 고도상승),
도 5는 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 무인비행체 자동 및 수동 조종시스템에서 무인비행체의 방향을 제어하는 수동조작방법의 예시를 보여주는 참고도이고((a)는 우선회시, (b)는 전진시, (c)는 좌선회시),
도 6은 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 무인비행체 자동 및 수동 조종시스템에서 수동 및 자동 조작 버튼이 시행되는 모습을 보여주는 참고도이며,
도 7은 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 무인비행체 자동 및 수동 조종시스템에서 유도제어부에 구비된 방향각 유도 알고리즘을 보여주는 개략도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a drone automatic and manual steering system using a smart phone according to the present invention,
Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of a drone automatic and manual steering system using a smart phone according to the present invention,
3 is a view showing a screen (flight monitoring screen) of the smartphone used in the unmanned vehicle automatic and manual control system using a smartphone according to the present invention,
Figure 4 is a reference diagram showing an example of a manual operation method for controlling the altitude of the unmanned aerial vehicle in the unmanned vehicle automatic and manual control system using a smart phone according to the present invention ((a) is the altitude lowering, (b) is the altitude rise ),
5 is a reference diagram showing an example of a manual operation method for controlling the direction of the unmanned aerial vehicle in the unmanned vehicle automatic and manual control system using a smart phone according to the present invention ((a) is a priority, (b) is a forward) (C) is for left turn),
Figure 6 is a reference diagram showing how the manual and automatic operation button is implemented in the unmanned vehicle automatic and manual control system using a smart phone according to the present invention,
7 is a schematic diagram showing a direction angle induction algorithm provided in the induction control unit in the unmanned vehicle automatic and manual control system using a smart phone according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in this specification and claims should not be construed in a common or dictionary sense, and the inventors will be required to properly define the concepts of terms in order to best describe their invention. Based on the principle that it can, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해해야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, at the time of the present application, It should be understood that there may be water and variations.
도 1은 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 무인비행체 자동 및 수동 조종시스템의 구성을 보여주는 블럭도이고, 도 2는 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 무인비행체 자동 및 수동 조종시스템의 구성을 보여주는 개략도이다.1 is a block diagram showing the configuration of an unmanned vehicle automatic and manual steering system using a smartphone according to the present invention, Figure 2 is a schematic diagram showing the configuration of an unmanned vehicle automatic and manual control system using a smartphone according to the present invention. .
도 1 및 도 2에서 보듯이, 본 발명은 무인비행체(100), 스마트폰(200) 및 무선송수신기(300)를 포함하여 구성된다.1 and 2, the present invention comprises an unmanned
상기 무인비행체(100)는 정보 송수신용 제1RF모뎀(110), GPS(120), 압력센서(130), 메모리(140), 서보 및 구동장치(150)를 구비하여 구성된다.The unmanned
무인비행체(100)와 지상의 무선송수신기(300)는 통신장비로 RF모뎀(110, 320)을 이용하여 상호 데이터를 주고받게 되며, 이는 스마트폰(200)에 구비된 블루투스(320)가 장거리 통신용으로는 부적합하기에 이를 보완할 장비로 RF모뎀을 사용한 것이다.The unmanned
센서데이터처리부는 GPS(120), 압력센서(130), 메모리(140)를 포함하여 구성된다. 상기 GPS(120)는 무인비행체(100)에 구비되어 위성과의 지속적인 통신으로 현재 무인비행체(100)의 위치를 파악하게 된다. 위치정보는 위도, 경도 및 무인비행체의 기수방향(Heading) 정보로 메모리(140)에 저장된다. 나아가, 상기 압력센서(130)는 현재 무인비행체(100)의 고도를 측정하기 위해 설치되는 것으로 압력을 센싱하여 압력정보에 의해 현재 무인비행체(100)의 고도를 측정하여 메모리(140)에 저장된다. 메모리(140)에 저장된 정보는 (위도, 경도, 고도), 무인비행체의 기수방향 정보 데이터로 변환되어 통신장비인 상기 제1RF모뎀(110)을 통해 무선송수신부(300)로 1차로 전송되고 최종적으로는 스마트폰(200)으로 전송되어 표시부(220)에 표시되게 된다. GPS 및 압력센서는 종래 활용되던 기술을 이용하는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.The sensor data processing unit includes a
서보 및 구동장치(150)는 본 발명에서 조작 신호, 명령 신호 등을 이용하여 무인비행체(100)를 구동하는 장치로 스마트폰(200)에서 수동조작에 의해 송신되는 조작 신호를 수신받거나, 스마트폰(200)에서 자동조작에 의해 송신되는 목적지 좌표 정보를 수신받거나, 혹은 무인비행체(100) 자체에서 이하 설명할 홈 커밍 모드부(160)의 작동에 의해 목적지 좌표 정보를 입력받게 되면 상기 서보 및 구동장치(150)의 작동에 의해 무인비행체(100)가 조종되게 된다. The servo and
다시 말해, 상기 서보 및 구동장치(150)는 상기 무인비행체(100)에서 직접 조종을 시행하는 조종부로 볼 수 있다. 상기 무인비행체(100)의 조종 방식은 비행체의 종류에 따라 다양하고, 본 발명이 적용되는 무인비행체에 따라 다양할 수 있으므로 상세한 설명은 생략하나 본 발명이 적용될 수 있는 무인비행체에는 제한이 없음을 밝혀 둔다.In other words, the servo and the
비행제어컴퓨터는 무인비행체에서 다양한 제어를 시행하는 부분으로 제1RF모뎀(110)으로 전송되는 신호는 비행제어컴퓨터의 작동에 의해 서보 및 구동장치(150)에 전송되며, 센서데이터처리부에서 센싱된 정보들도 비행제어컴퓨터의 작동에 의해 제1RF모뎀(110)에 의해 무선송수신부(300)로 전송되게 된다. 나아가, 상기 비행제어컴퓨터는 홈 커밍 모드부(160)와 유도제어부(170)를 포함한다.The flight control computer performs various control in the unmanned aerial vehicle. The signal transmitted to the
상기 홈 커밍 모드부(160)는 상기 무인비행체(100)의 메모리(140)에 홈 커밍 좌표가 (위도, 경도, 고도) 방식으로 미리 입력되어 무인비행체(100)의 운용 중 통신 두절, 신호 강도 약화 등으로 인하여 조종 불능이 되거나 모니터링을 할 수 없는 경우에는 세이프 알고리즘에 의해 이를 감지하여 상기 홈 커밍 좌표로 자동비행에 의해 복귀되도록 하는 것이다. 상기 세이프 알고리즘은 무인비행체(100)의 조종 불능 또는 모니터링 불능 상태를 감지하는 단계와 상기 불능 상태가 감지되면 미리 입력된 홈 커밍 좌표를 인식하여 해당 좌표로 자동조종되게 하는 단계를 포함하여 구성되는 알고리즘이다. 무인비행체을 운용 중 통신 두절 및 신호 강도 약화로 인하여 조종 불능 및 모니터링을 할 수 없는 경우는 언제라도 발생할 수 있으며, 이 경우에는 무인비행체 내부의 비행제어컴퓨터에서는 safe 알고리즘을 통하여 이를 감지하고 home coming mode가 작동하여 비행 전에 미리 입력해 두었던 지상통제소의 좌표지점으로 복귀 비행을 실시한다. 지상통제소로 복귀하는 이유는 통신의 재연결 및 비행안전을 고려한 것이다.The
상기 유도제어부(170)는 자동조작 또는 홈 커밍 모드에서 발동되는 자동비행을 위해 구비된 것으로, 상기 무인비행체(100)가 목표하는 지점의 방위각과 현재 무인비행체(100)가 향하는 지점의 방위각과의 오차를 계산하고, 상기 계산으로 산정된 방향각 오차를 PID 제어기에 의하여 Yaw 제어명령을 생성하여 무인비행체(100)의 Yaw 각을 제어하도록 상기 무인비행체(100)에 구비된 것으로 방향각 유도 알고리즘을 구비하게 된다. 이는 3차원 경로점 통과를 위한 것으로 방향각 유도는 목표지점의 방위각과 현재 무인비행체가 향하는 목표지점과의 방위각을 최소화시키는 방법으로 최단 경로로 비행을 하기 위함이다.The
도 7은 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 무인비행체 자동 및 수동 조종시스템에서 유도제어부에 구비된 방향각 유도 알고리즘을 보여주는 개략도로, GPS에서 수신된 무인비행체의 현재 위도와 경도, 기수방향 정보를 이용하여 설정된 경로점의 방향각과 무인비행체의 현재 방향각의 차이를 산정하여 방향각 오차를 PID 제어기에 의해 Yaw 제어 명령을 생성하여 무인비행체의 Yaw 각을 산정하여 기수방향을 조절하게 된다.
Figure 7 is a schematic diagram showing the directional angle guidance algorithm provided in the induction control unit in the unmanned vehicle automatic and manual control system using a smart phone according to the present invention, using the current latitude and longitude, nose direction information of the unmanned aerial vehicle received from the GPS By calculating the difference between the direction angle of the set route point and the current direction angle of the unmanned aerial vehicle, the Yaw control command is generated by the PID controller for the direction angle error, and the yaw angle of the unmanned aerial vehicle is calculated to adjust the nose direction.
다음으로, 상기 스마트폰(200)은 상기 무인비행체의 조작 기능이 내장된 조작부(210)와, 상기 무인비행체의 상태 및 조작 상태를 표시하는 표시부(220), 및 상기 무인비행체의 조작 신호를 전송하고 무인비행체의 상태 정보를 수신받는 제1블루투스(230)를 구비하여 구성되는 것으로, 본 발명에서 무인비행체를 사용자가 조작할 수 있도록 하는 조작부에 해당한다.Next, the
상기 스마트폰(200)은 현재 우리가 통신용으로 활용하는 것으로 일반적으로 쉽게 구할 수 있으며 최근에는 다수의 제품이 대량 유통되고 있는 실정이므로 본 발명에서 스마트폰(200)을 무인비행체의 조작에 활용하는 것은 경제적인 측면 및 접근도적인 측면에서 무인비행체의 활용을 활성화시키는 장점이 있다.The
스마트폰(200)은 근거리 통신망인 블루투스가 통상 내장되어 있는 것이 일반적인데 이는 장거리 통신에는 부적합하므로, 본 발명에서는 무인비행체와의 통신을 위해 장거리 통신이 가능한 RF모뎀을 추가로 활용하게 된다. 이를 위해, 본 발명에서는 상호 정보공유가 가능한 제2블루투스(310) 및 제2RF모뎀(320)을 구비한 무선송수신기(300)를 추가로 구비한다. 스마트폰(200)과의 통신은 제2블루투스(310)에 의하고, 상기 무인비행체(100)와의 통신은 제2RF모뎀(320)에 의하면서 제2블루투스(310)와 제2RF모뎀(320)은 동일 무선송수신기 내에서 정보의 공유가 가능하도록 하는 방식을 이용한다.The
아울러, 상기 스마트폰(200)에는 2차원 지도가 탑재되고, 상기 무인비행체(100)의 GPS(120)에서 센싱된 위도, 경도 및 무인비행체의 기수방향, 상기 압력센서(130)에서 센싱된 고도 정보를 상기 스마트폰(200)으로 지속적으로 전송하여 상기 스마트폰(200)의 표시부(220)에 상기 2차원 지도로 표시 및 기재되는 형식으로 무인비행체의 궤적을 실시간으로 디스플레이하고, 이는 실시간으로 업데이트 되도록 하는 비행모니터링부(240)를 더 포함한다. 이는 실시간으로 무인비행체(100)의 상태를 파악하기 위한 것으로, 본 발명에서는 무인비행체(100)의 조작을 스마트폰(100)에 의하기는 하지만, 내장된 가속도 센서를 이용하여 스마트폰(100)의 움직임에 의해 무인비행체(100)를 조작하게 되므로 표시부(220)에 무인비행체(100)의 상태가 지속적으로 표시되더라도 문제되지 않는다.In addition, a two-dimensional map is mounted on the
상기 조작부(210)는 본 발명에서 무인비행체(100)의 조종을 가능하게 하는 구성으로 본 발명에서는 간단하고 편리하게 조종이 가능하게 하는 것을 목적으로 한다. The
도 6에서 보듯이, 상기 조작부(210)에 내장된 무인비행체의 조작 기능은 상기 표시부(220)의 터치패드 버튼선택에 따라 수동조작 및 자동조작이 가능하다.As shown in FIG. 6, the operation function of the unmanned aerial vehicle built in the
상기 수동조작은 상기 스마트폰(200)에 내장된 가속도 센서를 이용하여 스마트폰(200)의 움직임에 의해 생성된 조작 신호가 상기 무인비행체(100)에 전송되어 서보 및 구동장치(150)의 작동에 의해 무인비행체가 조종되는 방식이다.In the manual operation, an operation signal generated by the movement of the
도 4 및 도 5에서 보듯이, 상기 수동조작을 예를 들어 설명하면, 상기 스마트폰(200)의 수평상태를 기준으로, 고도하강시에는 스마트폰(200)을 앞부분을 아래로 숙여주고, 고도상승시에는 스마트폰(200)의 앞부분을 위로 올려주며, 우선회시에는 스마트폰(200)을 우측 아래로 숙여주고, 좌선회시에는 스마트폰(200)을 좌측 아래로 숙여주며, 전진 비행시에는 스마트폰(200)을 수평상태로 유지하는 것에 의해 조작될 수 있다. 물론, 이는 일예일 뿐 한정하는 것은 아니며 다양한 움직임에 의해 무인항공기(100)의 운전을 시행할 수 있다.As shown in Figure 4 and 5, the manual operation described for example, on the basis of the horizontal state of the
다음으로, 상기 자동조작은 상기 스마트폰(200)에 목적하는 위치의 좌표를 (위도, 경도, 고도) 방식으로 입력하여 상기 무인비행체(100)가 입력된 좌표로 자동비행에 의해 이동하도록 하는 방식이다. 여기서, 상기 자동조작은 비행 전 사전 좌표 입력 또는 비행 중 좌표 입력에 의해 가능하다.Next, the automatic operation is a way to input the coordinates of the desired position in the
상기 자동조작이 시행되기 위해서는 스마트폰(200)에서 비행 전 혹은 비행 중에 입력된 좌표가 상기 무인비행체(100)에 전송되면, 무인비행체(100)의 비행제어컴퓨터에서 좌표를 인식하여 자동으로 비행을 하게 된다. 물론, 자동비행 과정에서는 유도제어부(170)에 의해 방향각 유도 알고리즘이 작동되어 최단 경로로 비행을 시행하게 된다.
In order for the automatic operation to be carried out, if the coordinates inputted before or during the flight in the
아울러, 미설명 도면인 도 3은 본 발명에 따른 스마트폰을 이용한 무인비행체 자동 및 수동 조종시스템에 사용되는 스마트폰의 화면(비행 모니터링 화면)을 보여주는 도면으로 무인항공기(100)의 조작시에 스마트폰(200)의 표시부(220)에 표시되는 정보의 예시를 보여주는 것이다.
In addition, Figure 3 is a non-explanatory drawing is a view showing a screen (flying monitoring screen) of the smart phone used in the unmanned vehicle automatic and manual control system using a smart phone according to the invention smart at the time of operation of the unmanned
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 물론이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is to be understood that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the appended claims.
100 : 무인비행체
110 : 제1RF모뎀
120 : GPS
130 : 압력센서
140 : 메모리
150 : 서보 및 구동장치
160 : 홈 커밍 모드부
170 : 유도제어부
200 : 스마트폰
210 : 조작부
220 : 표시부
230 : 제1블루투스
240 : 비행모니터링부
300 : 무선송수신기
310 : 제2블루투스
320 : 제2RF모뎀100: unmanned aerial vehicle
110: first RF modem
120: GPS
130: pressure sensor
140: memory
150: servo and drive device
160: home cumming mode unit
170: induction control unit
200: smartphone
210: control panel
220: display unit
230: first Bluetooth
240: flight monitoring unit
300: wireless transceiver
310: second Bluetooth
320: second RF modem
Claims (8)
상기 무인비행체의 조작 기능이 내장된 조작부(210)와, 상기 무인비행체의 상태 및 조작 상태를 표시하는 표시부(220), 및 상기 무인비행체의 조작 신호를 전송하고 무인비행체의 상태 정보를 수신받는 제1블루투스(230)를 구비하는 스마트폰(200); 및
상기 스마트폰(200)과 지속적으로 정보를 주고받는 제2블루투스(310)와, 상기 스마트폰(200)에서 전송된 무인비행체의 조작 신호를 상기 무인비행체(100)로 전송하고, 상기 무인비행체(100)에서 센싱된 무인비행체(100)의 상태 정보를 수신받는 제2RF모뎀(320)을 구비하는 무선송수신기(300);를 포함하되,
상기 무인비행체(100)의 메모리(140)에는 홈 커밍 좌표가 (위도, 경도, 고도) 방식으로 입력되어 무인비행체(100)의 운용 중 통신 두절, 신호 강도 약화 등으로 인하여 조종 불능이 되거나 모니터링을 할 수 없는 경우에는 세이프 알고리즘에 의해 이를 감지하여 상기 홈 커밍 좌표로 자동비행에 의해 복귀되도록 하는 홈 커밍 모드부(160);가 구비된 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 무인비행체 자동 및 수동 조종시스템.An unmanned aerial vehicle 100 including a first RF modem 110 for transmitting and receiving information, a GPS 120, a pressure sensor 130, a memory 140, a servo, and a driving device 150;
An operation unit 210 having an operation function of the unmanned vehicle, a display unit 220 displaying the state and operation state of the unmanned vehicle, and an operation signal for transmitting the operation signal of the unmanned vehicle and receiving state information of the unmanned vehicle; A smartphone 200 having one Bluetooth 230; And
The second Bluetooth 310 continuously receiving information from the smartphone 200 and an operation signal of the unmanned aerial vehicle transmitted from the smartphone 200 to the unmanned aerial vehicle 100, and the unmanned aerial vehicle ( Includes; a wireless transmitter 300 having a second RF modem 320 for receiving the state information of the unmanned aerial vehicle 100 sensed in 100);
In the memory 140 of the unmanned aerial vehicle 100, the home-coming coordinates are input in a latitude, longitude, and altitude manner, and thus, the operation of the unmanned aerial vehicle 100 becomes impossible due to communication interruption, weakening of signal strength, or monitoring. If it can not be detected by the safe algorithm, the homecoming mode unit 160 to be returned by the automatic flight to the home cumming coordinates; unmanned vehicle automatic and manual control system using a smart phone, characterized in that provided .
2차원 지도가 탑재되고,
상기 무인비행체(100)의 GPS(120)에서 센싱된 위도, 경도 및 무인비행체의 기수방향, 상기 압력센서(130)에서 센싱된 고도 정보를 상기 스마트폰(200)으로 지속적으로 전송하여 상기 스마트폰(200)의 표시부(220)에 상기 2차원 지도로 표시 및 기재되는 형식으로 무인비행체의 궤적을 실시간으로 디스플레이하고, 이는 실시간으로 업데이트 되도록 하는 비행모니터링부(240);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 무인비행체 자동 및 수동 조종시스템.The method of claim 1, wherein the smartphone 200,
A two-dimensional map
The latitude, longitude and nose of the unmanned aerial vehicle sensed by the GPS 120 of the unmanned aerial vehicle 100 and the altitude information sensed by the pressure sensor 130 are continuously transmitted to the smart phone 200. And a flight monitoring unit 240 for displaying in real time the trajectory of the unmanned aerial vehicle in a format displayed and described on the display unit 220 of the 200 in real time, which is updated in real time. Drone automatic and manual control system using a smartphone.
상기 조작부(210)에 내장된 무인비행체의 조작 기능은 상기 표시부(220)의 터치패드 버튼선택에 따라 수동조작 및 자동조작이 가능한 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 무인비행체 자동 및 수동 조종시스템.The method of claim 1,
The operation function of the unmanned aerial vehicle built in the operation unit 210 is a manual operation system and a manual operation system using a smart phone, characterized in that the manual operation and automatic operation according to the touch pad button selection of the display unit 220 is possible.
상기 수동조작은 상기 스마트폰(200)에 내장된 가속도 센서를 이용하여 스마트폰(200)의 움직임에 의해 생성된 조작 신호가 상기 무인비행체(100)에 전송되어 서보 및 구동장치(150)의 작동에 의해 무인비행체가 조종되는 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 무인비행체 자동 및 수동 조종시스템.The method of claim 3,
In the manual operation, an operation signal generated by the movement of the smartphone 200 is transmitted to the unmanned aerial vehicle 100 using the acceleration sensor built in the smartphone 200 to operate the servo and the driving device 150. Unmanned vehicle automatic and manual steering system using a smart phone, characterized in that by controlling the unmanned aerial vehicle.
상기 스마트폰(200)의 수평상태를 기준으로,
고도하강시에는 스마트폰(200)을 앞부분을 아래로 숙여주고, 고도상승시에는 스마트폰(200)의 앞부분을 위로 올려주며, 우선회시에는 스마트폰(200)을 우측 아래로 숙여주고, 좌선회시에는 스마트폰(200)을 좌측 아래로 숙여주며, 전진 비행시에는 스마트폰(200)을 수평상태로 유지하는 것에 의해 조작되는 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 무인비행체 자동 및 수동 조종시스템.The method of claim 4, wherein the manual operation,
On the basis of the horizontal state of the smartphone 200,
When the altitude is lowered, the front part of the smartphone 200 leans down, when the altitude rises, the front part of the smartphone 200 is raised up, at the time of priority, the smartphone 200 is leaned down to the right and lower, and in the left turn Lean the smartphone 200 to the lower left, and when the forward flight, unmanned vehicle automatic and manual control system using a smartphone, characterized in that it is operated by keeping the smartphone 200 in a horizontal state.
상기 자동조작은 상기 스마트폰(200)에 목적하는 위치의 좌표를 (위도, 경도, 고도) 방식으로 입력하여 상기 무인비행체(100)가 입력된 좌표로 자동비행에 의해 이동하도록 하는 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 무인비행체 자동 및 수동 조종시스템.The method of claim 3,
The automatic operation is characterized in that the unmanned aerial vehicle 100 is moved by the automatic flight to the input coordinates by inputting the coordinates of the desired position in the smart phone 200 (latitude, longitude, altitude) method Automatic and manual control system of unmanned aerial vehicle using smartphone.
상기 자동조작은 비행 전 사전 좌표 입력 또는 비행 중 좌표 입력에 의해 가능한 것을 특징으로 하는 스마트폰을 이용한 무인비행체 자동 및 수동 조종시스템.The method of claim 6,
The automatic operation of the unmanned vehicle automatic and manual control system using a smartphone, characterized in that possible by the pre-flight coordinate input before the flight or input the coordinates during the flight.
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