KR101480836B1 - 복수의 로봇을 이용한 가시선 정보 기반의 표적 위치 결정 방법 및 이를 위한 복수의 로봇 배치 방법 - Google Patents

복수의 로봇을 이용한 가시선 정보 기반의 표적 위치 결정 방법 및 이를 위한 복수의 로봇 배치 방법 Download PDF

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KR101480836B1 KR1020140025745A KR20140025745A KR101480836B1 KR 101480836 B1 KR101480836 B1 KR 101480836B1 KR 1020140025745 A KR1020140025745 A KR 1020140025745A KR 20140025745 A KR20140025745 A KR 20140025745A KR 101480836 B1 KR101480836 B1 KR 101480836B1
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Abstract

본 발명은 복수의 로봇을 이용한 가시선 정보 기반의 표적 위치 결정 방법 및 이를 위한 복수의 로봇 배치 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 통제서버가 표적 위치를 결정하기 위해 복수의 로봇을 배치하는 방법은, 가상 표적을 설정하는 단계; 기 설정된 배치에 따라 상기 복수의 로봇이 배치되도록 상기 복수의 로봇으로 제어신호를 송신하고, 상기 기 설정된 배치에 위치한 상기 복수의 로봇으로부터 각각 상기 가상 표적으로의 가시선 정보를 수신받으며, 상기 가시선 정보를 이용해 상기 가상 표적이 특정 반경 내에 포함될 제1확률을 계산하는 단계; 상기 복수의 로봇이 상기 기 설정된 배치와 다르게 배치되도록 상기 복수의 로봇으로 제어신호를 송신하고, 재배치된 배치에 위치한 상기 복수의 로봇으로부터 각각 상기 가상 표적으로의 가시선 정보를 수신받으며, 상기 가시선 정보를 이용해 상기 가상 표적이 특정 반경 내에 포함될 제2확률을 계산하는 단계; 및 상기 기 설정된 배치 및 상기 재배치된 배치에 대하여, 상기 제1확률과 제2확률을 비교하여 더 높은 확률을 가지는 때에 해당하는 배치를 결정하고, 상기 결정된 배치에 근거하여 상기 복수의 로봇이 배치되도록 상기 복수의 로봇으로 제어신호를 송신하는 단계;를 포함한다.

Description

복수의 로봇을 이용한 가시선 정보 기반의 표적 위치 결정 방법 및 이를 위한 복수의 로봇 배치 방법{Method for Deciding a Target Location based on Line of Bearing using a Pluarity of Robot and a Pluarity of Robot Deployment method for thereof}
본 발명은 복수의 로봇을 이용한 가시선 정보 기반의 표적 위치 결정 방법 및 이를 위한 복수의 로봇 배치 방법에 관한 것이다.
무인로봇의 운용은 근접제어, 원격제어 또는 자율제어에 의해 수행될 수 있다. 특히, 무인로봇을 자율제어하기 위해서는 운용자의 개입을 최소화하면서 지속적으로 임무를 수행할 것이 요구되며, 이는 임무를 계획하는 것 또는 기 설정된 알고리즘에 의하여 이루어질 수 있다.
상기 무인로봇의 임무는 일반적으로 상이한 수행 특성을 갖는 하나 이상의 임무 구성요소로 이루어지지만, 통상적인 무인로봇의 임무 운용은 하나의 임무 단위로 수행된다. 이에, 무인로봇이 시공간적으로 지속적인 다중 임무를 수행하기 위해서는 운용자의 개입이 빈번히 발생하여 왔다.
특히, 무인로봇이 수행하는 여러가지 임무 중 무인로봇 또는 유인에 의한 종래의 표적위치 결정 방법은 단위 로봇 또는 개별 유인체계에 의한 통상 영상 기반의 방법을 사용하였다.
그러나, 이러한 무인로봇 또는 유인에 의한 종래의 표적 위치 결정 방법은 단일 개체에 의한 것으로서, 비효율적인 자원 운용을 초래하였을 뿐만 아니라 그 위치 정확도에 있어서 제한성이 있다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 복수의 로봇을 이용한 가시선 정보 기반의 표적 위치 결정 방법을 제공하는 데에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 표적 위치 결정의 정확도를 높이기 위한 최적의 복수의 로봇 배치 방법을 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 통제서버가 표적 위치를 결정하기 위해 복수의 로봇을 배치하는 방법은, 가상 표적을 설정하는 단계; 기 설정된 배치에 따라 상기 복수의 로봇이 배치되도록 상기 복수의 로봇으로 제어신호를 송신하고, 상기 기 설정된 배치에 위치한 상기 복수의 로봇으로부터 각각 상기 가상 표적으로의 가시선 정보를 수신받으며, 상기 가시선 정보를 이용해 상기 가상 표적이 특정 반경 내에 포함될 제1확률을 계산하는 단계; 상기 복수의 로봇이 상기 기 설정된 배치와 다르게 배치되도록 상기 복수의 로봇으로 제어신호를 송신하고, 재배치된 배치에 위치한 상기 복수의 로봇으로부터 각각 상기 가상 표적으로의 가시선 정보를 수신받으며, 상기 가시선 정보를 이용해 상기 가상 표적이 특정 반경 내에 포함될 제2확률을 계산하는 단계; 및 상기 기 설정된 배치 및 상기 재배치된 배치에 대하여, 상기 제1확률과 제2확률을 비교하여 더 높은 확률을 가지는 때에 해당하는 배치를 결정하고, 상기 결정된 배치에 근거하여 상기 복수의 로봇이 배치되도록 상기 복수의 로봇으로 제어신호를 송신하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 가시선 정보는 로봇의 위치좌표를 포함하고, 상기 로봇의 위치좌표에서 바라본 상기 가상 표적의 위치좌표 및 상기 로봇의 위치좌표에서 바라본 상기 가상 표적으로의 방위각 중 적어도 어느 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1확률을 계산하는 단계 및 상기 제2확률을 계산하는 단계는 [수학식 1]에 의해 계산하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112014021399463-pat00001
여기서, 상기 N은 로봇의 개수, 상기
Figure 112014021399463-pat00002
는 로봇i에서 바라본 상기 가상 표적으로의 직선식, 상기 t'은 상기 로봇i에서 바라본 상기 가상 표적의 위치좌표 및 상기
Figure 112014021399463-pat00003
는 상기
Figure 112014021399463-pat00004
와 상기 t'사이의 최단거리를 의미한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1확률을 계산하는 단계 및 상기 제2확률을 계산하는 단계는 상기 로봇i에 대한 상기 로봇i와 상기 가상 표적 사이의 거리가중치
Figure 112014021399463-pat00005
를 고려하여 상기 제1확률 및 제2확률을 계산하며, 상기 거리가중치
Figure 112014021399463-pat00006
는 [수학식 2]에 의해 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
[수학식2]
Figure 112014021399463-pat00007
여기서, 상기
Figure 112014021399463-pat00008
는 로봇i의 위치좌표, 상기
Figure 112014021399463-pat00009
는 상기 [수학식 1]에 의해 결정된 상기 가상 표적의 위치좌표 및 상기
Figure 112014021399463-pat00010
는 상기
Figure 112014021399463-pat00011
와 상기
Figure 112014021399463-pat00012
간의 최단거리를 의미한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1확률을 계산하는 단계 및 상기 제2확률을 계산하는 단계는 상기 로봇i가 가시선 정보 생성시 장비의 성능 차이로 인해 발생하는 측정정확도
Figure 112014021399463-pat00013
를 고려하여 상기 제1확률 및 제2확률을 계산하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1확률을 계산하는 단계 및 상기 제2확률을 계산하는 단계는 상기 거리가중치
Figure 112014021399463-pat00014
및 상기 측정정확도
Figure 112014021399463-pat00015
를 고려한 [수학식 3]에 의해 계산되는 것을 특징으로 할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112014021399463-pat00016
일 실시 예에 있어서, 상기 가상 표적은 하나의 점(point) 또는 지역(region)인 것을 특징으로 하고, 상기 가상 표적을 설정하는 단계는 적어도 하나 이상의 상기 가상 표적을 설정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1확률을 계산하는 단계 및 상기 제2확률을 계산하는 단계는 적어도 하나 이상의 상기 가상 표적 모두에 대하여 상기 제1확률 및 제2확률을 계산하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기 설정된 배치 및 상기 재배치된 배치는 상기 가상 표적에 대한 진출한계선 및 좌우 방향에 대한 배치한계선을 고려하는 것을 특징으로 하고, 상기 진출한계선 및 상기 배치한계선은 적어도 하나 이상의 직선들의 이음선인 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 적어도 하나 이상의 기 설정된 배치에 대하여, 각각 상기 제1확률을 계산하는 단계, 상기 제2확률을 계산하는 단계 및 상기 제1확률 및 제2확률을 비교하여 더 높은 확률을 가지는 때에 해당하는 배치를 결정하는 과정을 각각 수행하고, 각각의 기 설정된 배치로부터 결정된 배치들의 평균배치를 계산하며, 상기 평균배치에 근거하여 상기 복수의 로봇이 배치되도록 상기 복수의 로봇으로 제어신호를 송신하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 본 발명은 한 대의 로봇이 아닌 복수의 로봇을 동시 통합적으로 운용하여 표적의 위치를 보다 효과적으로 결정할 수 있으며, 민수 및 군수 분야에 다양하게 적용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 본 발명은 복수의 로봇으로부터 가시선 정보를 수신받고, 이를 이용해 표적의 위치를 결정함으로써, 표적 위치 결정의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 본 발명은 표적 또는 표적의 출현이 예상되는 지역에 대한 복수의 로봇 배치 방법을 제공함으로써, 표적 위치 결정의 정확도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 감시경계, 전투 등의 임무를 수행하는 장비 또는 시스템의 운용효과를 증대시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표적 위치 결정 및 복수의 로봇 배치를 위한 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 로봇별 표적으로의 가시선 및 그 측정오차를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 적어도 하나 이상의 가상 표적, 진출한계선 및 배치한계선을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표적 위치 결정을 위한 복수의 로봇 배치 방법을 나타낸 흐름도이다.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 복수의 로봇을 이용한 가시선 정보 기반의 표적 위치 결정 방법 및 이를 위한 복수의 로봇 배치 방법에 대하여 보다 구체적으로 살펴본다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 표적 위치 결정 및 복수의 로봇 배치를 위한 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 표적 위치 결정 및 복수의 로봇 배치를 위한 시스템은 복수의 로봇(100), 통신망(200) 및 통제서버(300) 등을 포함할 수 있다.
복수의 로봇(100)은 통신망(200)을 통해 통제서버(300)와 데이터를 송수신할 수 있다.
즉, 복수의 로봇(100)은 통제서버(300)로부터 전송되는 제어신호에 근거하여 특정 위치에 배치될 수 있다.
또한, 복수의 로봇(100)은 표적 또는 통제서버(300)에서 설정된 가상 표적에 대하여 가시선(Line of Bearing)을 측정할 수 있으며, 각 로봇에서 측정된 가시선 정보를 통신망(200)을 통해 통제서버(300)로 전송할 수 있다.
여기서, 각 로봇에서 표적 또는 가상 표적의 위치를 결정하기 위해 각 로봇의 위치에서 표적 또는 가상 표적에 대한 방위각 또는 위치좌표를 측정하는 것을 가시선 또는 가시선 측정이라 하고, 상기 가시선 측정을 통해 얻은 정보를 가시선 정보라고 하며, 상기 가시서 정보는 로봇(100)의 위치좌표, 상기 로봇의 위치좌표에서 바라본 가상 표적의 위치좌표 및 상기 로봇의 위치좌표에서 바라본 가상 표적으로의 방위각 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 복수의 로봇(100)은 로봇(100)의 위치좌표와 상기 로봇의 위치좌표에서 바라본 가상 표적의 위치좌표 또는 로봇(100)의 위치좌표와 상기 로봇의 위치좌표에서 바라본 가상 표적으로의 방위각을 이용하여 직선식(
Figure 112014021399463-pat00017
)을 계산하고, 상기 직선식을 가시선 정보에 포함하여 통제서버(300)로 전송할 수도 있다.
직선식(
Figure 112014021399463-pat00018
)은 복수의 로봇(1~n)(100) 중 하나의 로봇i이 표적 또는 가상 표적을 측정하여 도출한 직선식을 의미한다.
복수의 로봇(100)은 통제서버(300)로부터 전송되는 제어신호에 따라 기 설정된 배치 또는 재배치된 배치에서 표적 또는 가상 표적에 대해 가시선을 측정하고, 가시선 정보를 통제서버(300)의 요청에 따라, 기 설정된 주기에 따라, 또는 제어신호에 의한 배치가 완료되는 시점마다 통제서버(300)로 전송할 수 있다.
통신망(200)은 유/무선 통신망을 통해 복수의 로봇(100) 및/또는 통제서버(300) 등을 통신 연결할 수 있다. 여기서, 무선 인터넷 기술로는, 무선랜(Wireless LAN : WLAN), 와이 파이(Wi-Fi), 와이브로(Wireless Broadband : Wibro), 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access : Wimax), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), IEEE 802.16, 롱 텀 에볼루션(Long Term Evolution : LTE), 광대역 무선 이동 통신 서비스(Wireless Mobile Broadband Service : WMBS) 등이 포함될 수 있다. 또한, 근거리 통신 기술로는, 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association : IrDA), UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee), 인접 자장 통신(Near Field Communication; NFC) 등이 포함될 수 있다. 또한, 유선 통신 기술로는, 전력선 통신(Power Line Communication : PLC), USB 통신, 이더넷(Ethernet), 시리얼 통신(serial communication), 광/동축 케이블 등이 포함될 수 있다.
통제서버(300)는 통신망(200)을 통해 복수의 로봇(100)과 데이터를 송수신할 수 있다.
즉, 통제서버(300)는 기 설정된 배치에 따라 복수의 로봇(100)이 배치되도록 복수의 로봇(100)으로 제어신호를 송신할 수 있으며, 기 설정된 배치에 위치한 복수의 로봇(100)으로부터 각각 표적 또는 가상 표적으로의 가시선 정보를 수신받을 수 있다.
또한, 통제서버(300)는 상기 기 설정된 배치와 다르게 배치되도록 복수의 로봇으로 제어신호를 송신할 수 있으며, 재배치된 배치에 위한 복수의 로봇(100)으로부터 각각 표적 또는 가상 표적으로의 가시선 정보를 수신받을 수 있다.
여기서, 가상 표적은 표적의 출현이 예상되는 위치 또는 영역을 의미하며, 통제서버(300)에 의해 하나의 점(point) 또는 지역(region)으로 정의될 수 있다.
또한, 통제서버(300)는 상기 가상 표적을 적어도 하나 이상 설정할 수 있다. 이 경우, 복수의 로봇(100)은 통제서버(300)에서 설정된 가상 표적 모두에 대하여 가시선을 측정하고, 각 가상 표적에 대한 가시선 정보를 통제서버(300)로 송신할 수 있다.
통제서버(300)는 복수의 로봇(100)으로부터 수신받은 가시선 정보를 이용하여 표적의 위치를 결정할 수 있다.
또한, 통제서버(300)는 복수의 로봇(100)으로부터 수신받은 가시선 정보를 이용하여 표적 위치 결정의 정확도를 향상시키기 위한 복수의 로봇 배치를 결정할 수 있다.
통제서버(300)가 가시선 정보를 이용하여 표적 위치를 결정하는 방법 및 복수의 로봇 배치를 결정하는 방법은 후술하기로 한다.
통제서버(300)는 복수의 로봇(100)을 배치할 때, 가상 표적에 대한 진출한계선 및 좌우 방향에 대한 배치한계선을 고려할 수 있다. 보다 상세한 설명은 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.
통제서버(300)는 복수의 로봇 배치를 위해, 복수의 로봇(100)에 대한 적어도 하나 이상의 기 설정된 배치를 설정할 수 있다. 또한, 통제서버(300)는 하나의 기 설정된 배치를 기준으로, 기 설정된 배치에서 가상 표적이 특정 반경 내에 포함될 제1확률을 계산하는 (a)단계, 기 설정된 배치와 다르게 배치된 상태에서 가상 표적이 특정 반경 내에 포함될 제2확률을 계산하는 (b)단계 및 상기 제1확률 및 제2확률을 비교하여 더 높은 확률을 가지는 때에 해당하는 배치를 결정하는 (c)과정을 적어도 하나 이상의 기 설정된 배치 모두에 대하여 각각 수행하고, 적어도 하나 이상의 기 설정된 배치로부터 각각 결정된 배치들의 평균배치를 계산하며, 상기 평균배치에 근거하여 상기 복수의 로봇이 배치되도록 상기 복수의 로봇(100)으로 제어신호를 송신할 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시선 정보를 이용하여 표적 위치를 결정하는 방법 및 복수의 로봇 배치를 결정하는 방법에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 2를 참조하면, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 로봇별 표적으로의 가시선 및 그 측정오차를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 로봇(100)은 표적 또는 가상 표적(400)의 위치를 결정하기 위해 각 로봇별로 표적 또는 가상 표적(400)으로의 가시선을 측정하고 가시선 정보를 생성할 수 있다. 이 때, 로봇의 위치, 지형 또는 표적 또는 가상 표적의 형태 등 다양한 요소의 원인으로 인해 방위각 측정간에 오차가 발생하게 되어, 로봇별로 측정한 표적 또는 가상 표적의 위치가 상이하게 된다.
이에, 통제서버(200)는 복수의 로봇(100)으로부터 각각 가시선 정보를 수신받고, 각각의 가시선 정보를 이용하여 수학식 1의 연산을 수행한다.
Figure 112014021399463-pat00019
여기서, 상기 N은 로봇의 개수, 상기
Figure 112014021399463-pat00020
는 N개의 로봇 중 하나의 로봇인 로봇i에서 바라본 표적 또는 가상 표적으로의 직선식, 상기 t'은 상기 로봇i에서 바라본 표적 또는 가상 표적의 위치좌표 및 상기
Figure 112014021399463-pat00021
는 상기
Figure 112014021399463-pat00022
와 상기 t'사이의 최단거리를 의미한다.
일 실시 예로, 로봇이 가시선을 측정하는 대상이 표적인 경우, 통제서버(200)는 상기 수학식 1을 이용해 표적의 위치를 결정할 수 있다.
다른 일 실시 예로, 로봇이 가시선을 측정하는 대상이 가상 표적인 경우, 통제서버(200)는 상기 수학식 1을 상기 가상 표적이 특정 반경 내에 포함될 확률을 계산할 수 있다.
즉, 통제서버(200)는 상기 수학식 1을 이용해 표적의 위치를 결정하거나 가상 표적이 특정 반경 내에 포함될 확률을 계산할 수 있으며, 이는 로봇이 가시선을 측정하는 대상이 표적인지 가상 표적인지에 따라 결정될 수 있다.
상기 수학식 1에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 통제서버(200)는 복수의 로봇(100)으로부터 수신된 가시선 정보 모두에 대해 수학식 1의 연산을 수행할 수 있다. 로봇i에서 바라본 표적 또는 가상 표적으로의 직전식
Figure 112014021399463-pat00023
과 상기 로봇i에서 바라본 표적 또는 가상 표적의 위치좌표t'사이의 최단거리를 산출하고, 복수의 로봇(100)별로 수신된 가시선 정보에 의해 산출된 최단거리 모두를 제곱하여 더한 후, 그 값이 최소가 되는 때의 t'의 좌표를 표적의 위치좌표로 결정할 수 있다.
또한, 로봇i에서 바라본 표적 또는 가상 표적으로의 직전식
Figure 112014021399463-pat00024
과 상기 로봇i에서 바라본 표적 또는 가상 표적의 위치좌표t'사이의 최단거리를 산출하고, 복수의 로봇(100)별로 수신된 가시선 정보에 의해 산출된 최단거리 모두를 제곱하여 더한 값을 가상 표적이 특정 반경 내에 포함될 확률로 계산할 수 있다.
통제서버(200)는 표적의 위치좌표를 결정하거나 가상 표적이 특정 반경 내에 포함될 확률을 계산할 때, 표적에 대하여 보다 근접한 로봇으로부터 수신받은 가시선 정보가 보다 정확한 가시선 정보인 것이 타당하므로, 표적 위치좌표를 결정하거나 특정 반경 내에 포함될 확률을 계산할 때 거리가중치
Figure 112014021399463-pat00025
를 고려할 수 있다.
상기 거리가중치
Figure 112014021399463-pat00026
는 [수학식 2]에 의해 산출될 수 있다.
Figure 112014021399463-pat00027
여기서, 상기
Figure 112014021399463-pat00028
는 로봇i의 위치좌표, 상기
Figure 112014021399463-pat00029
는 상기 [수학식 1]에 의해 결정된 상기 가상 표적의 위치좌표 및 상기
Figure 112014021399463-pat00030
는 상기
Figure 112014021399463-pat00031
와 상기
Figure 112014021399463-pat00032
간의 최단거리를 의미한다.
또한, 통제서버(200)는 표적의 위치좌표를 결정하거나 특정 반경 내에 포함될 확률을 계산할 때, 로봇별로 가시선 정보 생성시 장비의 성능 차이로 인해 발생하는 측정정확도
Figure 112014021399463-pat00033
를 고려할 수 있다.
통제서버(200)는 상기 거리가중치
Figure 112014021399463-pat00034
및 상기 측정정확도
Figure 112014021399463-pat00035
를 고려하여 표적의 위치좌표를 결정하거나 특정 반경 내에 포함된 확률을 계산할 수 있으며, 이러한 계산은 [수학식 3]에 의해 계산될 수 있다.
Figure 112014021399463-pat00036
상기 수학식 3은 수학식 1에서 거리가중치
Figure 112014021399463-pat00037
및 측정정확도
Figure 112014021399463-pat00038
를 더 고려한 식으로, 통제서버(200)는 상기 수학식 3에 산출된 값이 최소가 되는 때의 t'의 좌표를 표적의 위치좌표로 결정할 수 있다.
또한, 통제서버(200)는 상기 수학식 3을 이용하여 복수의 로봇(100)별로 수신된 가시선 정보에 의해 산출된 값을 가상 표적이 특정 반경 내에 포함될 확률로 계산할 수 있다.
또한, 통제서버(200)는 복수의 로봇(100)을 배치할 때, 도 3에서 도시한 것과 같이 진출한계선(500) 또는 배치한계선(600)을 고려할 수 있다.
통제서버(200)가 복수의 로봇(100)을 배치할 경우, 로봇이 표적 또는 가상 표적으로 근접할수록 보다 정확한 위치결정이 가능하지만, 통상적으로 표적 또는 가상 표적으로의 진출은 안전, 우군 간의 간격 및 통신 등의 문제로 제한되며, 좌우 이동에 있어서도 제한이 발생한다.
이에, 통제서버(200)는 표적 또는 가상 표적으로의 진출한계선(500)과 좌우 방향으로의 배치한계선(600)을 고려하여, 복수의 로봇(100)이 진출한계선(500) 및 배치한계선(600)으로 설정된 영역 내에 위치하도록 배치할 수 있다. 여기서, 진출한계선(500) 및 배치한계선(600)은 실제 상황을 반영할 수 있도록 다수의 직선들의 이음선(piece-wise liner)로 정의될 수 있다.
또한, 도 3에 도시된 것과 같이, 표적 또는 가상 표적은 하나의 점(point) 또는 지역(region)일 수 있으며, 적어도 하나 이상일 수 있다.
통제서버(200)는 표적 또는 가상 표적이 적어도 하나 이상일 경우, 적어도 하나 이상의 표적 또는 가상 표적 모두에 대하여 수학식 1 내지 3을 이용하여 표적의 위치를 결정하거나 가상 표적이 특정 반경 내에 포함될 확률을 계산할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 통제서버가 표적 위치를 결정하기 위해 복수의 로봇을 배치하는 방법을 구체적으로 살펴본다.
도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 표적 위치 결정을 위한 복수의 로봇 배치 방법을 나타낸 흐름도이다.
통제서버가 표적 위치를 결정하기 위해 복수의 로봇을 배치하는 방법은, 통제서버가 가상 표적을 설정하는 단계(S110), 통제서버가 기 설정된 배치에 따라 상기 복수의 로봇이 배치되도록 상기 복수의 로봇으로 제어신호를 송신하고, 상기 기 설정된 배치에 위치한 상기 복수의 로봇으로부터 각각 상기 가상 표적으로의 가시선 정보를 수신받으며, 상기 가시선 정보를 이용해 상기 가상 표적이 특정 반경 내에 포함될 제1확률을 계산하는 단계(S120), 통제서버가 상기 복수의 로봇이 상기 기 설정된 배치와 다르게 배치되도록 상기 복수의 로봇으로 제어신호를 송신하고, 재배치된 배치에 위치한 상기 복수의 로봇으로부터 각각 상기 가상 표적으로의 가시선 정보를 수신받으며, 상기 가시선 정보를 이용해 상기 가상 표적이 특정 반경 내에 포함될 제2확률을 계산하는 단계(S130) 및 통제서버가 상기 기 설정된 배치 및 상기 재배치된 배치에 대하여, 상기 제1확률과 제2확률을 비교하여 더 높은 확률을 가지는 때에 해당하는 배치를 결정하고, 상기 결정된 배치에 근거하여 상기 복수의 로봇이 배치되도록 상기 복수의 로봇으로 제어신호를 송신하는 단계(S140)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 가시선 정보는 로봇의 위치좌표를 포함하고, 상기 로봇의 위치좌표에서 바라본 상기 가상 표적의 위치좌표 및 상기 로봇의 위치좌표에서 바라본 상기 가상 표적으로의 방위각 중 적어도 어느 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1확률을 계산하는 단계 및 상기 제2확률을 계산하는 단계는 [수학식 1]에 의해 계산하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112014021399463-pat00039
여기서, 상기 N은 로봇의 개수, 상기
Figure 112014021399463-pat00040
는 로봇i에서 바라본 상기 가상 표적으로의 직선식, 상기 t'은 상기 로봇i에서 바라본 상기 가상 표적의 위치좌표 및 상기
Figure 112014021399463-pat00041
는 상기
Figure 112014021399463-pat00042
와 상기 t'사이의 최단거리를 의미한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1확률을 계산하는 단계 및 상기 제2확률을 계산하는 단계는 상기 로봇i에 대한 상기 로봇i와 상기 가상 표적 사이의 거리가중치
Figure 112014021399463-pat00043
를 고려하여 상기 제1확률 및 제2확률을 계산하며, 상기 거리가중치
Figure 112014021399463-pat00044
는 [수학식 2]에 의해 산출되는 것을 특징으로 할 수 있다.
[수학식2]
Figure 112014021399463-pat00045
여기서, 상기
Figure 112014021399463-pat00046
는 로봇i의 위치좌표, 상기
Figure 112014021399463-pat00047
는 상기 [수학식 1]에 의해 결정된 상기 가상 표적의 위치좌표 및 상기
Figure 112014021399463-pat00048
는 상기
Figure 112014021399463-pat00049
와 상기
Figure 112014021399463-pat00050
간의 최단거리를 의미한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1확률을 계산하는 단계 및 상기 제2확률을 계산하는 단계는 상기 로봇i가 가시선 정보 생성시 장비의 성능 차이로 인해 발생하는 측정정확도
Figure 112014021399463-pat00051
를 고려하여 상기 제1확률 및 제2확률을 계산하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1확률을 계산하는 단계 및 상기 제2확률을 계산하는 단계는 상기 거리가중치
Figure 112014021399463-pat00052
및 상기 측정정확도
Figure 112014021399463-pat00053
를 고려한 [수학식 3]에 의해 계산되는 것을 특징으로 할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112014021399463-pat00054
일 실시 예에 있어서, 상기 가상 표적은, 도 3에 도시된 것과 같이, 하나의 점(point) 또는 지역(region)인 것을 특징으로 하고, 상기 가상 표적을 설정하는 단계는 적어도 하나 이상의 상기 가상 표적을 설정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1확률을 계산하는 단계 및 상기 제2확률을 계산하는 단계는 적어도 하나 이상의 상기 가상 표적 모두에 대하여 상기 제1확률 및 제2확률을 계산하는 것을 특징으로 할 수 있다.
즉, 상기 제1확률 및 제2확률은 상기 수학식 1 또는 수학식 3에 의해 산출될 수 있으며, '제1, 제2'의 표현은 단순히 복수의 로봇이 기 설정된 배치에서 계산된 확률과 재배치된 이후에 계산된 확률을 구분하기 위한 목적으로 사용된 것이며, 이는 특정 순서로 한정하거나, 상기 수학식 1 또는 상기 수학식 3 이외의 다른 수식에 의해 산출된 것이 아님에 유의하여야 한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기 설정된 배치 및 상기 재배치된 배치는 상기 가상 표적에 대한 진출한계선 및 좌우 방향에 대한 배치한계선을 고려하는 것을 특징으로 하고, 상기 진출한계선 및 상기 배치한계선은 적어도 하나 이상의 직선들의 이음선인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 통제서버가 표적 위치를 결정하기 위해 복수의 로봇을 배치하는 방법은, 통제서버가 적어도 하나 이상의 기 설정된 배치에 대하여, 각각 상기 제1확률을 계산하는 단계, 상기 제2확률을 계산하는 단계 및 상기 제1확률 및 제2확률을 비교하여 더 높은 확률을 가지는 때에 해당하는 배치를 결정하는 과정을 각각 수행하고, 각각의 기 설정된 배치로부터 결정된 배치들의 평균배치를 계산하며, 상기 평균배치에 근거하여 상기 복수의 로봇이 배치되도록 상기 복수의 로봇으로 제어신호를 송신하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 통제서버는 기 설정된 배치를 하나의 셋(set)의 개념으로 하여, 복수 개의 셋(set)을 설정할 수 있다.
이후, 통제서버는 각 셋(set)별로 상기 S120 내지 S140단계를 통해 복수의 로봇을 배치를 결정할 수 있다. 일 실시 예로, 셋(set)의 개수를 n개라고 가정하면, 각 셋(set)별로 결정된 배치를 배치1, 배치2 ~ 배치n이라 할 수 있다.
이후, 통제서버는 결정된 배치(배치1, 배치2 ~ 배치n)에 대하여 평균배치를 계산하고, 상기 평균 배치에 근거하여 상기 복수의 로봇이 배치되도록 상기 복수의 로봇으로 제어신호를 송신할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 가상 표적에 대하여 표적 위치 결정을 위한 복수의 로봇 배치 방법을 설명하였지만, 이에 한정되지 아니하며, 가상 표적이 아닌 표적에 대하여 보다 정확한 위치를 결정하기 위한 상기 복수의 로봇을 배치하는 방법으로 유추적용될 수 있다.
100 : 로봇 200 : 통신망
300 : 통제서버 400 : 표적, 가상 표적
500 : 진출한계선 600 : 배치한계선

Claims (10)

  1. 통제서버가 표적 위치를 결정하기 위해 복수의 로봇을 배치하는 방법으로서,
    가상 표적을 설정하는 단계;
    기 설정된 배치에 따라 상기 복수의 로봇이 배치되도록 상기 복수의 로봇으로 제어신호를 송신하고, 상기 기 설정된 배치에 위치한 상기 복수의 로봇으로부터 각각 상기 가상 표적으로의 가시선 정보를 수신받으며, 상기 가시선 정보를 이용해 상기 가상 표적이 특정 반경 내에 포함될 제1확률을 계산하는 단계;
    상기 복수의 로봇이 상기 기 설정된 배치와 다르게 배치되도록 상기 복수의 로봇으로 제어신호를 송신하고, 재배치된 배치에 위치한 상기 복수의 로봇으로부터 각각 상기 가상 표적으로의 가시선 정보를 수신받으며, 상기 가시선 정보를 이용해 상기 가상 표적이 특정 반경 내에 포함될 제2확률을 계산하는 단계; 및
    상기 기 설정된 배치 및 상기 재배치된 배치에 대하여, 상기 제1확률과 제2확률을 비교하여 더 높은 확률을 가지는 때에 해당하는 배치를 결정하고, 상기 결정된 배치에 근거하여 상기 복수의 로봇이 배치되도록 상기 복수의 로봇으로 제어신호를 송신하는 단계;
    를 포함하는 표적 위치 결정을 위한 복수의 로봇 배치 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가시선 정보는 로봇의 위치좌표를 포함하고, 상기 로봇의 위치좌표에서 바라본 상기 가상 표적의 위치좌표 및 상기 로봇의 위치좌표에서 바라본 상기 가상 표적으로의 방위각 중 적어도 어느 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표적 위치 결정을 위한 복수의 로봇 배치 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1확률을 계산하는 단계 및 상기 제2확률을 계산하는 단계는 [수학식 1]에 의해 계산하는 것을 특징으로 하는 표적 위치 결정을 위한 복수의 로봇 배치 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112014021399463-pat00055

    여기서, 상기 N은 로봇의 개수, 상기
    Figure 112014021399463-pat00056
    는 로봇i에서 바라본 상기 가상 표적으로의 직선식, 상기 t'은 상기 로봇i에서 바라본 상기 가상 표적의 위치좌표 및 상기
    Figure 112014021399463-pat00057
    는 상기
    Figure 112014021399463-pat00058
    와 상기 t'사이의 최단거리를 의미함.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1확률을 계산하는 단계 및 상기 제2확률을 계산하는 단계는 상기 로봇i에 대한 상기 로봇i와 상기 가상표적 사이의 거리가중치
    Figure 112014021399463-pat00059
    를 고려하여 상기 제1확률 및 제2확률을 계산하며, 상기 거리가중치
    Figure 112014021399463-pat00060
    는 [수학식 2]에 의해 산출되는 것을 특징으로 하는 표적 위치 결정을 위한 복수의 로봇 배치 방법.
    [수학식 2]
    Figure 112014021399463-pat00061

    여기서, 상기
    Figure 112014021399463-pat00062
    는 로봇i의 위치좌표, 상기
    Figure 112014021399463-pat00063
    는 상기 [수학식 1]에 의해 결정된 상기 가상 표적의 위치좌표 및 상기
    Figure 112014021399463-pat00064
    는 상기
    Figure 112014021399463-pat00065
    와 상기
    Figure 112014021399463-pat00066
    간의 최단거리를 의미함.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1확률을 계산하는 단계 및 상기 제2확률을 계산하는 단계는 상기 로봇i가 가시선 정보 생성시 장비의 성능 차이로 인해 발생하는 측정정확도
    Figure 112014021399463-pat00067
    를 고려하여 상기 제1확률 및 제2확률을 계산하는 것을 특징으로 하는 표적 위치 결정을 위한 복수의 로봇 배치 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 제1확률을 계산하는 단계 및 상기 제2확률을 계산하는 단계는 상기 거리가중치
    Figure 112014021399463-pat00068
    및 상기 측정정확도
    Figure 112014021399463-pat00069
    를 고려한 [수학식 3]에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 표적 위치 결정을 위한 복수의 로봇 배치 방법.
    [수학식 3]
    Figure 112014021399463-pat00070

  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 가상 표적은 하나의 점(point) 또는 지역(region)인 것을 특징으로 하고,
    상기 가상 표적을 설정하는 단계는 적어도 하나 이상의 상기 가상 표적을 설정하는 것을 특징으로 하는 표적 위치 결정을 위한 복수의 로봇 배치 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제1확률을 계산하는 단계 및 상기 제2확률을 계산하는 단계는 적어도 하나 이상의 상기 가상 표적 모두에 대하여 상기 제1확률 및 제2확률을 계산하는 것을 특징으로 하는 표적 위치 결정을 위한 복수의 로봇 배치 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기 설정된 배치 및 상기 재배치된 배치는 상기 가상 표적에 대한 진출한계선 및 좌우 방향에 대한 배치한계선을 고려하는 것을 특징으로 하고,
    상기 진출한계선 및 상기 배치한계선은 적어도 하나 이상의 직선들의 이음선인 것을 특징으로 하는 표적 위치 결정을 위한 복수의 로봇 배치 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나 이상의 기 설정된 배치에 대하여, 각각 상기 제1확률을 계산하는 단계, 상기 제2확률을 계산하는 단계 및 상기 제1확률 및 제2확률을 비교하여 더 높은 확률을 가지는 때에 해당하는 배치를 결정하는 과정을 각각 수행하고, 각각의 기 설정된 배치로부터 결정된 배치들의 평균배치를 계산하며, 상기 평균배치에 근거하여 상기 복수의 로봇이 배치되도록 상기 복수의 로봇으로 제어신호를 송신하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표적 위치 결정을 위한 복수의 로봇 배치 방법.
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