KR101130625B1 - 고강도 광케이블에 의해 실시간 고화질 영상구현이 가능한 계류형 무인비행체를 이용한 관측 시스템 - Google Patents

Abstract

무인비행선, 대형 연, 글라이더 등의 무인비행체를 이용한 관측 시스템 및 그 운용방법이 개시된다. 본 발명의 관측시스템은 무인비행체에 고강도 케이블을 연결하고, 상기 고강도 케이블에 광케이블을 같이 연결하여 지상에서 비행선을 조정하면서 비행선에 부착된 고화질 촬영장치에서 촬영한 고화질 영상을 광케이블을 통하여 지상에서의 고화질 모니터로 실시간 영상을 확인하면서 동영상 또는 정지 영상을 원하는 대로 얻을 수 있으며, 넓은 해상을 선박과 같이 이동하면서 언제 어느 때나 실시간으로 고화질 관측하므로 해양을 조사 또는 감시하는 측면의 산업적 이용효과가 있다.

Description

고강도 광케이블에 의해 실시간 고화질 영상구현이 가능한 계류형 무인비행체를 이용한 관측 시스템{A OBSERVATION SYSTEM USING PILOTLESS MOORING BLIMP BY A FIBER-OPTIC HIGH INTENSITY CABLE}

본 발명은 무인비행선, 대형 연, 글라이더 등의 무인비행체를 이용한 관측 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무인비행체에 고강도 케이블을 연결하고, 상기 고강도 케이블 내부에 광케이블을 같이 결합연결하여 지상에서 상기 무인비행선, 대형 연, 글라이더를 조정하면서 무인비행선, 대형 연, 글라이더에 부착된 고화질 촬영장치에서 촬영한 고화질 영상을 광케이블을 통하여 지상에서의 고화질 모니터로 실시간 영상을 확인하면서 동영상 또는 정지 영상을 원하는 대로 얻을 수 있는 무인비행체를 이용한 관측 시스템에 관한 것이다.

지금까지 공중에서 지상의 상황을 고화질 상태에서 실시간으로 관측하기 위해서는 직접 비행기 등에 승선하여 관측하는 방법 밖에 없었다. 그러나 비행체에서 직접 고화질로 영상을 촬영하여 지상의 상황을 감시 관측하기 위하여서는 전문인력과 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

특히, 삼면이 바다로 둘러싸인 우리나라의 경우 감시 또는 관측할 해양의 면적이 넓어 신속하고 정확한 감시 관측이 어려웠고, 그러므로 우리나라 주변의 넓은 해양환경을 신속하고 정확하게 관측 및 조사하는 기술을 개발할 필요가 있다.

종래 기술에 의한 우리나라의 해양환경 조사는 전문 지식을 갖춘 인력이 비행체에 탑승하고 하늘에서 넓은 해상을 관측하여 색상변화 등과 같이 이상한 징후가 보이는 해상을 영상신호로 촬영하고 분석하는 등의 방식이다.

그러나 전문지식을 갖춘 기술인력은 비교적 그 숫자가 많지 않고 업무에 숙련되기까지 많은 시간이 소요되는 동시에 조사할 해역이 매우 넓고 해상은 기후변화가 심하여 안전 비행을 확보할 수 있는 날짜도 매우 제한적이므로 정작 필요한 시기에 필요한 조사 및 관측을 하기 어려운 경우가 많다. 또한, 해상의 급속한 기후 변화 등에의하여 실시간으로 연속적인 관측이 매우 어려운 현실이다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 무인비행체 등에서 촬영한 고화질 영상을 회수하여 재생해서 보는 방법을 택하고 있다.

종래 기술에 의한 것으로 무인비행체를 이용한 해양 환경 측정 시스템을 설명하면, 무인비행체는 지상 관제국과 자체 무선망을 통하여 무선으로 접속하고 해당 제어신호와 관측된 정보를 송수신한다.

또한, 상기 무인비행체가 인공위성과 무선접속하여 제어신호와 관측된 정보를 무선송수신하고, 상기 인공위성은 지상의 위성기지국과 무선접속하여 해당 신호를 무선 송수신하며, 상기 위성기지국은 지상 관제국과 접속하여 해당 신호를 송수신한다.

그러나 상기 자체 무선망을 이용하는 경우는, 일반적으로 상기 무선망을 중심으로 반경 약 10 킬로미터(Km)정도의 범위에서 제어를 하는 동시에 관측된 정보를 수신할 수 있다.

상기 무선망의 출력을 높이거나 중계기(REPEATER) 또는 무선망을 다수 설치하여 무인 비행체와 무선 접속할 수 있는 반경 또는 서비스 영역(SERVICE AREA)을 넓힐 수 있으나, 상기 무선망의 초기 설치와 유지관리의 비용이 매우 많이 소요되고 활용도가 떨어지는 등의 문제가 있다.

또한, 상기 위성기지국과 인공위성을 이용하여 무인 비행체와 통신하는 경우는, 이용료가 비싸며 제한된 인공위성의 채널을 별도로 할당받아야 되고, 인공위성의 특성상 이용시간이 제한된다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제를 개선하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명은 계류형 무인비행체, 예를 들어, 무인비행선, 대형 연, 글라이더에 설치된 촬영장치를 유선으로 지상과 연결하여 상기 무인비행체를 통해 촬영한 고해상도 영상을 지상에서 관찰함으로써, 지상의 상황을 실시간으로 관측하고 지상의 변화 및 지정된 현장 등을 촬영하고 분석하여 지상의 변화를 감시하는 무인비행체를 이용한 관측 시스템을 제공하는 것이 그 목적이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 지정된 항로를 무인으로 비행하고 지상을 관측하기 위한 무인비행체와, 상기 무인비행체에서 바라보는 지상의 모습을 촬영하도록 상기 무인비행체에 장착된 촬영장치와, 상기 촬영장치의 전기적 신호를 광신호로 바꾸어 주는 제1 DVI 젠더 장치와, 상기 제1 DVI 젠더 장치를 통한 광신호를 지상에 유선으로 전달해주도록 상기 제1 DVI 젠더 장치와 연결되는 고강도 광케이블과, 상기 고강도 광케이블에 의해 지상에 전달된 광신호를 다시 역으로 전기신호로 바꾸어 주는 제2 DVI 젠더 장치와, 상기 제2 DVI 젠더 장치를 통한 전기신호를 고화질 영상으로 모니터에 실시간으로 구현해주는 고화질 모니터를 포함하는 무인비행체를 이용한 관측 시스템이 제공된다.

본 발명에 있어서, 상기 고강도 광케이블은 비행선의 부력 및 양력에 의해 절단되지 않도록 유리섬유의 외부에 탄소섬유로 둘러싸고, 상기 탄소섬유로 둘러싼 외부에 합성수지제로 피복한 3중 구조를 가질 수 있다.

상기 탄소섬유는 상기 광케이블의 유리섬유보다 인장력이 크면서 신장률이 적은 것이 사용될 수 있다.

상기 무인비행체는 지상에서 무인비행체를 조정하는 조정기에 의해 비행과 촬영장치를 무선조정하며, 상기 촬영장치에서 촬영한 고화질 영상을 상기 고강도 광케이블을 통하여 지상에 설치된 상기 모니터에 전송하므로 실시간으로 동영상 및 정지영상이 확인가능하다.

본 발명에 있어서, 상기 고강도 광케이블을 상기 무인비행체와 지상의 고정점에 연결할 때 광케이블의 절단 및 굽힘을 방지하도록 소정의 직경을 가진 원통형 감김휠에 상기 고강도 광케이블을 복수회 감아 끝단에 커넥터를 연결하여 상기 제1 DVI 젠더 장치와 제2 DVI 젠더 장치에 연결하고, 상기 감김휠에 로프를 연결하여 연결핀으로 상기 무인비행체에 설치할 수 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명은 고강도 광케이블이 부착된 계류형 무인비행체를 이용하여 넓은 해상을 선박과 같이 이동하면서 언제 어느 때나 실시간으로 고화질 관측하므로 해양을 조사 또는 감시하는 측면의 산업적 이용효과가 있다.

또한, 상기와 같은 구성의 본 발명은 계류형 무인비행체를 이용하므로 육상에서는 무인비행체를 특정한 곳에 고정 설치하여 지상을 지속적으로 관측 및 중계할 필요가 있을 경우, 예를 들어, 체육 경기 중계, 산불 감시, 지속적 감시체계 등에 적용할 수 있으며, 사용상 편리한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 일실시예를 도시한 것으로, 무인비행선을 이용한 관측 시스템의 구성을 보인 개략도,
도 2는 본 발명의 고강도 광케이블을 설치하기 위한 감김휠을 도시한 사시도,

이하, 본 발명의 무인비행체를 이용한 관측 시스템의 일실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 관측 시스템은 지정된 항로를 무인으로 비행하고 지상을 관측하기 위한 무인비행체, 예를 들어, 무인비행선, 대형 연, 글라이더 등을 이용하는 것이다.

본 발명의 일실시예에서는 상술한 무인비행체 중에 무인비행선을 제시하여 설명하며, 본 발명의 관측 시스템은 도 1에 시한 바와 같이, 상기 무인비행선(100)과, 상기 무인비행선(100)에서 바라보는 지상의 모습을 촬영하도록 상기 무인비행선(100)에 장착된 촬영장치(110)와, 상기 촬영장치(110)의 전기적 신호를 광신호로 바꾸어 주는 제1 DVI 젠더 장치(120)와, 상기 제1 DVI 젠더 장치(120)를 통한 광신호를 지상에 유선으로 전달해주도록 상기 제1 DVI 젠더 장치와 연결되는 고강도 광케이블(130)과, 상기 고강도 광케이블(130)에 의해 지상에 전달된 광신호를 다시 역으로 전기신호로 바꾸어 주는 제2 DVI 젠더 장치(150)와, 상기 제2 DVI 젠더 장치(150)를 통한 전기신호를 고화질 영상으로 모니터에 실시간으로 구현해주는 고화질 모니터(160)를 포함하여 이루어진다.

이와 같은 본 발명에서 상기 무인비행선(100)은 지상에서 무인비행선의 방향 및 일부구간 거리의 비행을 조정하는 조정기(170)에 의해 비행하며, 상기 촬영장치(110)에서 촬영한 고화질 영상을 상기 고강도 광케이블(130)을 통하여 지상에 설치된 상기 모니터(160)에 전송하므로 실시간으로 동영상 및 정지영상이 확인가능하다.

본 발명에 있어서, 상기 고강도 광케이블(130)은 비행선의 부력에 의해 절단되지 않도록 유리섬유의 외부에 탄소섬유로 둘러싸고, 상기 탄소섬유로 둘러싼 외부에 합성수지제로 피복한 3중 구조를 갖는 것이 바람직하다.

상기 탄소섬유는 상기 광케이블의 유리섬유보다 인장력이 크면서 신장률이 적은 것이 사용될 수 있다. 또한, 상기 탄소섬유는 무게가 아주 가벼우면서도 인장강도가 우수하고 신장율도 매우 적은 탄소섬유로서, 상기 광케이블(130) 주위를 둘러싸고 그 주위를 비닐 계통으로 둘러싸 피복의 형태로 이루어져 있다.

통상 광케이블은 유리섬유로 되어 있어 인장강도가 좋은 편이나 무게가 무거워 전체 로프를 유리섬유로 하였을 경우는 계류하고 있는 로프 자중을 비행선의 가스 부력 또는 대형 연과 글라이더의 양력 만으로는 지탱하기 어려워 비행선, 대형 연, 글라이더를 공중 높은 곳까지 올리기에는 어려움이 따른다.

그러므로 일반적인 광케이블은 공중 높은 곳까지 비행선, 대형 연, 글라이더를 올려 지상의 보다 넓은 곳을 관측하기위한 계류형 비행선, 대형 연, 글라이더의 계류 로프로는 부적합하다. 그리고 그 이외의 아라미드 섬유(일명 : 케브라 로프) 또한 탄소섬유보다는 비중이 무거운 편이다.

그러나 탄소섬유나 유리섬유 및 아라미드 섬유 들은 인장강도가 좋음에도 불구하고 일반 PE 로프와는 달리 꺽임에 매우 약하다.

그러므로 계류형 무인비행선(100), 또는 대형 연, 글라이더와 지상의 고정점 양쪽에 연결할 시 일반 로프와 같이 묶을 수 없기 때문에 꺽이지 않으면서 상기 무인비행체들과 지상 고정점에 연결할 시에는 탄소섬유와 광케이블의 최소 반경을 유지할 수 있는 원통 형태의 지지대를 만들어 연결할 필요가 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 고강도 광케이블(130)을 상기 무인비행선(100)과 지상의 고정점에 연결할 때 광케이블(130)의 절단을 방지하도록 도 2에서 보는 바와 같이, 소정의 직경을 가진 원통형 감김휠(200)에 상기 고강도 광케이블(130)을 복수회 감아 설치하는 방법을 제안하였다.

고강도 광케이블(130)을 원통 형태의 감김휠(200)에 여러번 감고 그 끝을 반대편에서 감아온 또 하나의 고강도 케이블과 길게 접촉하면서 서로 다른 로프로 계속 묶어 주는 방식으로 이루어지며 끝단 컨넥터를 연결하여 촬영장치에 연결한다.

즉, 상기 광케이블(130)의 끝단에 커넥터를 연결하여 상기 제1 DVI 젠더 장치(120)와 제2 DVI 젠더 장치(150)에 연결하고, 상기 감김휠(200)에 로프(210)를 연결하여 연결핀(220)으로 상기 무인비행선(100)에 설치할 수 있다.

이와 같은 본 발명은 고강도 광케이블(130)을 원통형 감김휠(200)에 적당히 감아 그 끝을 다시 고강도 광케이블 방향으로 보내고 적당한 길이만큼 다른 로프로 묶어 주는 방식으로 지지할 수 있다. 그리고 끝단에 있는 광케이블 연결 컨넥터에서 다른 컨넥터를 연결하여 무인비행체에 부착되어 있는 촬영장치의 단자에 연결한다.

이와 같이 구성된 본 발명은 계류형 무인비행체에 설치된 촬영장치를 유선으로 지상과 연결하여 상기 무인비행체를 통해 촬영한 영상을 지상에서 관찰함으로써, 지상의 상황을 실시간으로 관측하고 지상의 변화 및 지정된 현장 등을 촬영하고 분석하여 지상의 변화를 감시할 수 있는 것이다.

100 : 무인비행체 110 : 촬영장치
120 : 제1 DVI 젠더 장치 130 : 고강도 광케이블
150 : 제2 DVI 젠더 장치 160 : 모니터

Claims (5)

1. 삭제
2. 지정된 항로를 무인으로 비행하고 지상을 관측하기 위한 무인비행체;
   상기 무인비행체에서 바라보는 지상의 모습을 촬영하도록 상기 무인비행체에 장착된 촬영장치;
   상기 촬영장치의 전기적 신호를 광신호로 바꾸어 주는 제1 DVI 젠더 장치;
   상기 제1 DVI 젠더 장치를 통한 광신호를 지상에 유선으로 전달해주도록 상기 제1 DVI 젠더 장치와 연결되는 고강도 광케이블;
   상기 고강도 광케이블에 의해 지상에 전달된 광신호를 다시 역으로 전기신호로 바꾸어 주는 제2 DVI 젠더 장치; 및
   상기 제2 DVI 젠더 장치를 통한 전기신호를 고화질 영상으로 모니터에 실시간으로 구현해주는 고화질 모니터;를 포함하며,
   여기서, 상기 고강도 광케이블은
   상기 무인비행체의 부력 및 양력에 의해 절단되지 않도록 유리섬유의 외부에 탄소섬유로 둘러싸고, 상기 탄소섬유로 둘러싼 외부에 합성수지제로 피복한 3중 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 관측 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 탄소섬유는 상기 광케이블의 유리섬유보다 인장력이 크면서 신장률이 적은 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 관측 시스템.
4. 제2항에 있어서,
   상기 무인비행체는 지상에서 무인비행체의 방향 및 일정구간 비행과 촬영장치를 조정하는 조정기에 의해 제어되며, 상기 촬영장치에서 촬영한 고화질 영상을 상기 고강도 광케이블을 통하여 지상에 설치된 상기 모니터에 전송하므로 실시간으로 동영상 및 정지영상이 확인가능한 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 관측 시스템.
5. 제3항에 있어서,
   상기 고강도 광케이블을 상기 무인비행체와 지상의 고정점에 연결할 때 상기 고강도 광케이블의 절단을 방지하도록 소정의 직경을 가진 원통형 감김휠에 상기 고강도 광케이블을 복수회 감아 끝단에 커넥터를 연결하여 상기 제1 DVI 젠더 장치와 제2 DVI 젠더 장치에 연결하고,
   상기 감김휠에 로프를 연결하여 연결핀으로 상기 무인비행체에 설치하는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 관측 시스템.

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