KR101679823B1 - 무인비행체 및 이의 배터리 충전 방법 - Google Patents

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KR101679823B1
KR101679823B1 KR1020150156325A KR20150156325A KR101679823B1 KR 101679823 B1 KR101679823 B1 KR 101679823B1 KR 1020150156325 A KR1020150156325 A KR 1020150156325A KR 20150156325 A KR20150156325 A KR 20150156325A KR 101679823 B1 KR101679823 B1 KR 101679823B1
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charging
battery
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charging station
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주양익
김률
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한국해양대학교 산학협력단
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    • H02J2007/0096—

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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Abstract

본 발명은 도로 주변 구조물에 구비된 충전 스테이션을 활용하여 무인비행체의 배터리를 충전하는 방법에 관한 것으로서, 상기 무인비행체에 구비된 배터리의 잔량을 측정하는 단계와, 측정된 배터리의 잔량이 기설정된 제1값보다 작은 경우 상기 무인비행체의 현재의 위치정보를 측정하는 단계와, 측정된 위치정보로부터 기설정된 반경 영역 내에 위치하는 상기 충전 스테이션을 탐색하는 단계와, 탐색된 충전 스테이션의 이용 가능 여부를 판단하는 단계와, 상기 충전 스테이션이 이용 가능한 것으로 판단되는 경우, 상기 충전 스테이션으로 이동하여 상기 무인비행체의 배터리를 무선 충전하는 단계와, 상기 배터리가 충전되는 동안 상기 무인비행체의 배터리 잔량을 측정하는 단계와, 측정된 배터리 잔량이 기설정된 제2값보다 큰 경우 상기 배터리의 충전을 중단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 실시간으로 무인비행체의 배터리 잔량을 감지한 후 감지된 배터리 잔량이 기준치 미달에 해당하면 충전 가능한 도로 주변 구조물을 탐색하여 배터리를 충전함으로써, 무인비행체에 구비되는 배터리의 크기가 작아져 비행체의 이동성을 향상시킬 수 있고, 배터리 부족으로 인한 비행체의 추락 및 고장 등을 미리 예방하는 효과가 있다.

Description

무인비행체 및 이의 배터리 충전 방법{UNMANNED AERIAL VEHICLE AND BATTERY CHARGING METHOD THEREOF}
본 발명은 무인비행체 및 이의 배터리 충전 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 도로 주변에 설치된 가로등이나 공중전화 부스, 전신주 혹은 차량통신 기지국 등의 도로 주변 구조물이 무인비행체의 배터리를 충전시킬 수 있는 충전 스테이션을 구비한 것으로 개량 변경된 상태에서 이를 활용하여 무인비행체의 배터리를 충전하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 무인비행체(UAV; Unmanned Aerial Vehicle)는 조종사의 탑승없이 스스로 목적지까지 경로를 탐색하거나 혹은 무선조종기에 의해 무선조종 범위 내 근거리 비행이 가능한 비행체를 말한다. 이러한 무인비행체는 군사용, 기상 관측용, 오락용, 산업용, 환경 감시용 등의 다양한 용도로 활용되고 있다. 무인비행체는 이에 내장된 배터리(battery) 전원을 각종 전자 기기와 모터 등에 공급하여 운용된다. 배터리 전원이 고갈되면, 무인비행체의 운항을 중단하고 지상에서 배터리를 교체하거나 충전하여야 하므로, 무인비행체를 장시간 운용하기 어려우며, 무인비행체의 활용 시간이 줄어들게 된다.
KR 10-1077035 B1
본 발명이 해결하고자 하는 기술적인 과제는, 무인비행체가 수시로 배터리 잔량을 확인하여 배터리 충전의 필요성을 판단한 후, 충전이 필요한 경우에 인접한 위치의 충전 구조물로 이동하여 무선 충전을 수행할 수 있는 무인비행체의 배터리 충전 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로만 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일면에 따른 무인비행체의 배터리 충전 방법은, 도로 주변 구조물에 구비된 충전 스테이션을 활용하여 무인비행체를 충전하는 방법에 있어서, 상기 무인비행체에 구비된 배터리의 잔량을 측정하는 단계와, 측정된 배터리의 잔량이 기설정된 제1값보다 작은 경우 상기 무인비행체의 현재의 위치정보를 측정하는 단계와, 측정된 위치정보로부터 기설정된 반경 영역 내에 위치하는 상기 충전 스테이션을 탐색하는 단계와, 탐색된 충전 스테이션의 이용 가능 여부를 판단하는 단계와, 상기 충전 스테이션이 이용 가능한 것으로 판단되는 경우, 상기 충전 스테이션으로 이동하여 상기 무인비행체의 배터리를 무선 충전하는 단계와, 상기 배터리가 충전되는 동안 상기 무인비행체의 배터리 잔량을 측정하는 단계와, 측정된 배터리 잔량이 기설정된 제2값보다 큰 경우 상기 배터리의 충전을 중단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 일면에 따른 도로 주변 구조물에 구비된 충전 스테이션을 활용하여 배터리를 충전하는 무인비행체는, 상기 충전 스테이션과 통신하기 위한 통신부와, 상기 무인비행체의 구동 전원을 공급하는 비행체 구동부와, 상기 무인비행체의 배터리를 무선 충전시키는 무선 충전부와, 상기 배터리의 잔량을 측정하는 배터리 측정부와, 상기 무인비행체의 현재 위치정보를 측정하는 위치 측정부와, 측정된 위치정보로부터 기설정된 반경 영역 내에 위치하는 상기 충전 스테이션을 탐색하는 충전시설 탐색부와, 탐색된 충전 스테이션이 이용 가능한 것으로 판단되는 경우, 상기 충전 스테이션으로 이동하여 상기 무인비행체의 배터리를 무선 충전하도록 상기 비행체 구동부 및 상기 무선 충전부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
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본 발명에 따르면, 실시간으로 무인비행체의 배터리 잔량을 감지한 후 감지된 배터리 잔량이 기준치 미달에 해당하면 충전 가능한 충전 스테이션을 구비한 도로 주변 구조물을 탐색하여 배터리를 충전함으로써, 무인비행체에 구비되는 배터리의 크기가 작아져 비행체의 이동성을 향상시킬 수 있고, 배터리 부족으로 인한 비행체의 추락 및 고장 등을 미리 예방하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인비행체의 배터리 충전 방법을 나타내는 순서도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인비행체의 배터리 충전 시 충전 스테이션의 이용 가능 여부를 판단하는 방법을 나타내는 순서도이고,
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무인비행체의 배터리 충전 시 충전 스테이션의 이용 가능 여부를 판단하는 방법을 나타내는 순서도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인비행체의 구성을 나타내는 블록도이고,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 스테이션의 구성을 나타내는 블록도이다.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하려는 과제, 과제의 해결수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 주변 구조물을 활용하여 무인비행체의 배터리를 충전시키는 방법을 나타내는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인비행체의 배터리 충전 시 충전 스테이션의 이용 가능 여부를 판단하는 방법을 나타내는 순서도이고, 도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무인비행체의 배터리 충전 시 충전 스테이션의 이용 가능 여부를 판단하는 방법을 나타내는 순서도이다.
여기서, 도로 주변 구조물은 도로 주변에 설치된 가로등이나 공중전화 부스, 전신주 혹은 차량통신 기지국 및 기타 이동통신용 기지국 인프라 등으로서 무인비행체의 배터리를 충전시킬 수 있는 충전 스테이션을 구비한 상태이다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무인비행체의 배터리 충전 방법에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
먼저, 무인비행체에 구비된 배터리의 잔량을 측정한다(S110).
다음으로, S110 단계에서 측정된 배터리의 잔량이 기설정된 제1값(th1)보다 작은 경우 무인비행체의 현재의 위치정보를 측정한다(S120).
여기서, 상기 제1값(th1)은 무인비행체의 구동 시 필요한 최소한의 전력에 대응하는 배터리의 최소 전력 임계값일 수 있다.
다음으로, S120 단계에서 측정된 위치정보로부터 기설정된 반경 영역 내에 위치하는 충전 스테이션을 탐색한 후(S130), 탐색된 충전 스테이션의 이용 가능 여부를 판단한다(S140).
여기서, 상기 판단하는 단계(S140)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 무인비행체가 탐색된 충전 스테이션으로부터 제1 메시지를 수신하는 단계(S410)와, 무인비행체가 수신한 제1 메시지와 무인비행체의 충전단자 전압과 충전하고자 하는 배터리의 용량에 기초하여 상기 배터리의 충전이 완료되기까지의 예상 충전시간을 계산하는 단계(S420)와, 수신한 제1 메시지와 무인비행체의 속도 값을 이용하여 상기 무인비행체가 상기 충전 스테이션에 도착하기까지의 예상 비행시간을 계산하는 단계(S430)와, 계산된 예상 충전시간 및 예상 비행시간을 합한 총 예상 소요시간에 기초하여 충전 스테이션(200)의 이용 가능 여부를 판단하는 단계(S440)를 포함할 수 있다.
이때, 상기 제1 메시지에는 상기 충전 스테이션에 상기 무인비행체가 충전 시 안착하도록 마련되는 적어도 하나 이상의 스테이션부 각각의 출력 전압과 전류 정보가 포함될 수 있다.
구체적으로, 상기 예상 충전시간(t1)은 충전하고자 하는 배터리의 용량[A·h]을 상기 스테이션부의 출력 전류[A]로 나눈 값을 계산하여 구하고, 상기 예상 비행시간(t2)은 상기 충전 스테이션의 위치정보로 파악되는 상기 무인비행체와 상기 충전 스테이션과의 거리[m]를 상기 무인비행체의 속도[m/s]로 나눈 값을 계산하여 구하게 된다.
예컨대, 만일 S130 단계에 복수 개의 충전 스테이션이 탐색되는 경우, 각 충전 스테이션에 구비된 스테이션부 각각의 출력전류와 무인비행체가 충전하고자 하는 용량에 기초하여 계산된 예상 충전시간과, 무인비행체가 현재의 속도로 소정의 충전 스테이션에 도달할 때까지 소요될 것으로 예상하는 예상 비행시간을 합한 총 소요 시간에 기초하여 상기 복수 개의 충전 스테이션 중 최적의 충전 스테이션을 선택함으로써, 무인비행체의 충전 시 소요되는 시간을 효율적으로 감축시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 판단하는 단계(S140)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 무인비행체가 기설정된 반경 영역 내에 위치하는 충전 스테이션으로 제2 메시지를 전송하는 단계(S510)와, 충전 스테이션이 수신한 제2 메시지와 각 스테이션부의 출력 전압 및 전류 정보에 기초하여 스테이션부별 예상 충전시간을 계산하는 단계(S520)와, 충전스테이션이 계산한 예상 충전시간을 포함하는 제3 메시지를 무인비행체로 전송하는 단계(S530)와, 무인비행체가 수신한 제3 메시지에 기초하여 충전 스테이션의 이용 가능 여부를 판단하는 단계(S540)를 포함할 수도 있다.
이때, 상기 제2 메시지에는 상기 무인비행체의 충전단자 전압과 충전하고자 하는 상기 배터리의 용량에 대한 정보가 포함되고, 상기 제3 메시지에는 상기 충전 스테이션에 상기 무인비행체가 충전 시 안착하도록 마련되는 적어도 하나 이상의 스테이션부의 식별정보 및 사용상태와 각각의 상기 스테이션부에서 상기 배터리의 충전이 완료되기까지의 예상 충전시간에 대한 정보가 포함될 수 있다.
마찬가지로, 상기 예상 충전시간(t1)은 충전하고자 하는 배터리의 용량[A·h]을 상기 스테이션부의 출력 전류[A]로 나눈 값을 계산하여 구하게 된다.
다음으로, S140 단계에서 충전 스테이션(200)이 이용 가능한 것으로 판단되는 경우, 충전 스테이션(200)으로 이동하여 무인비행체(100)의 배터리(101)를 무선 충전한다(S150).
이때, 상기 충전 스테이션(200)에는 충전을 위한 무인비행체(100)가 안착하도록 마련되는 적어도 하나 이상의 스테이션부(250,260)가 구비된 상태로서, 무인비행체(100)는 안착한 스테이션부(250,260)로부터 무인비행체(100)의 배터리(101)를 충전할 수 있다.
다음으로, S150 단계에 의해 배터리(101)가 충전되는 동안 무인비행체(100)의 배터리(101) 잔량을 측정하여, 측정된 배터리 잔량이 기설정된 제2값(th2)보다 큰 경우 배터리(101)의 충전을 중단한다(S160).
여기서, 상기 제2값(th2)은 무인비행체(100)의 배터리(101)가 충전 가능한 최대 충전 용량에 대응하는 최대 전력 임계값일 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 무인비행체의 배터리 충전 방법에 의하면, 실시간으로 무인비행체의 배터리 잔량을 감지한 후 감지된 배터리 잔량이 기준치 미달에 해당하면 충전 가능한 도로 주변 구조물을 탐색하여 배터리를 충전함으로써, 무인비행체에 구비되는 배터리의 크기가 작아져 비행체의 이동성을 향상시킬 수 있고, 배터리 부족으로 인한 비행체의 추락 및 고장 등을 미리 예방하는 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인비행체(100)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인비행체(100)는, 배터리 측정부(110), 위치 측정부(120), 통신부(130), 충전시설 탐색부(140), 비행체 구동부(150), 무선 충전부(160) 및 제어부(170)를 포함한다.
배터리 측정부(110)는 무인비행체(100)의 배터리(101)의 잔량을 측정한다.
위치 측정부(120)는 무인비행체(100)의 현재 위치정보를 측정한다.
통신부(130)는 충전 스테이션(130)과 통신하기 위한 것으로서, 상기 충전 스테이션(200)이 전송하는 소정의 메시지를 수신한다.
여기서, 상기 통신부(130)는, 상기 충전 스테이션(200)의 위치 정보와 상기 충전 스테이션(200)에 상기 무인비행체(100)가 충전 시 안착하도록 마련되는 적어도 하나 이상의 스테이션부 각각의 식별정보, 사용상태, 출력 전압 및 전류에 대한 정보를 포함하는 제1 메시지를 수신할 수 있다.
이때, 상기 수신한 제1 메시지와 상기 무인비행체(100)의 충전단자 전압과 충전하고자 하는 상기 배터리(101)의 용량에 기초하여 상기 배터리(101)의 충전이 완료되기까지의 예상 충전시간을 계산하는 계산부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 계산부는, 상기 무인비행체(100)의 기설정된 속도 값과 상기 제1메시지에 포함되는 상기 충전 스테이션(200)의 위치 정보를 이용하여 상기 충전 스테이션(200)에 도착하기까지의 예상 비행시간을 계산할 수도 있다.
충전시설 탐색부(140)는 위치 측정부(120)에 의해 측정된 위치정보로부터 기설정된 반경 영역 내에 위치하는 충전 스테이션(200)을 탐색한다.
여기서, 충전시설 탐색부(140)는 상기 위치정보로부터 기설정된 반경 영역 내에 위치하는 충전 스테이션(200)으로부터 전송되는 메시지를 수신하도록 통신부(130)를 제어하여 상기 충전 스테이션(200)을 탐색할 수 있다.
비행체 구동부(150)는 무인비행체(100)의 구동 전원을 공급한다.
무선 충전부(160)는 무인비행체(100)의 배터리(101)를 무선 충전시키기 위한 것이다.
여기서, 무선 충전부(160)는 무인비행체(100)가 충전 스테이션(200)에 구비된 어느 하나의 스테이션부(250,260)에 안착하는 경우, 안착한 스테이션부(250,260)로부터 무인비행체(100)의 배터리(101)를 충전할 수 있다.
이때, 무선 충전부(160)는 소정의 내부 코일을 구비한 상태로, 후술될 충전 스테이션(200)의 스테이션부(250,260)에 의해 발생하는 전자기장으로 인해 상기 내부 코일에 발생되는 유도전류를 이용하여 배터리(101)를 무선 충전하게 된다.
제어부(170)는 충전시설 탐색부(140)에 의해 탐색된 충전 스테이션(200)의 이용 가능 여부를 판단하고, 상기 충전 스테이션(200)이 이용 가능한 것으로 판단되는 경우, 충전 스테이션(200)으로 이동하여 무인비행체(100)의 배터리(101)를 무선 충전하도록 비행체 구동부(150) 및 무선 충전부(160)를 제어한다.
여기서, 제어부(170)는 상기 계산부에 의해 계산된 예상 충전시간과 예상 비행시간을 합한 총 예상 소요시간에 기초하여 상기 충전시설 탐색부(140)에 의해 탐색된 충전 스테이션(200)의 이용 가능 여부를 판단할 수 있다.
예컨대, 충전시설 탐색부(140)에 의해 복수 개의 충전 스테이션이 탐색되는 경우, 각 충전 스테이션(200)에 구비된 스테이션부 각각의 출력전류와 무인비행체(100)가 충전하고자 하는 배터리(101)의 용량에 기초하여 계산한 예상 충전시간과, 상기 계산부가 무인비행체(100)의 속도로 소정의 충전 스테이션(200)에 도달할 때까지의 예상 비행시간을 합한 총 소요 시간에 기초하여 상기 복수 개의 충전 스테이션 중 최적의 충전 스테이션을 선택함으로써, 무인비행체의 충전 시 소요되는 시간을 효율적으로 감축시킬 수 있게 된다.
이때, 만일 상기 제1 메시지에 상기 충전 스테이션(200)에 구비된 스테이션부 각각의 식별정보 및 사용상태에 대한 정보가 포함되면, 상기 사용상태 및 상기 총 예상 소요시간을 모두 고려하여 상기 충전 스테이션(200)의 이용 가능 여부를 판단할 수도 있다.
예컨대, 도 4 및 도 5를 참조하면, 무인비행체(100)는 수신한 제1 메시지에 포함되는 식별정보 및 사용상태에 대한 정보에 기초하여, 상기 제1 메시지를 전송한 충전 스테이션(200)에 구비된 스테이션부(250,260) 모두를 다른 무인비행체가 이용하고 있는 경우엔 상기 충전 스테이션(200)을 이용할 수 없는 것으로 판단하고, 상기 스테이션부(250,260) 중 다른 무인비행체가 이용하고 있지 않은 스테이션부가 있는 경우엔 상기 충전 스테이션(200)을 이용할 수 있는 것으로 판단하게 된다.
상기 판단에 따라, 상기 제어부(170)에 의해 상기 충전 스테이션(200)이 이용 가능한 것으로 판단되면, 상기 제어부(170)는 무인비행체(100)가 상기 충전 스테이션(200)의 이용 가능한 스테이션부(250,260)로 이동하여 안착하도록 비행체 구동부(150)를 제어하고, 안착한 무인비행체(100)가 상기 스테이션부(250,260)로부터 수신되는 무선 전력 신호에 의해 무선 충전되도록 무선 충전부(160)를 제어하게 된다.
한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 무인비행체(100)에서, 상기 통신부(130)는, 상기 반경 영역 내에 위치하는 충전 스테이션(200)으로 무인비행체(100)의 충전단자 전압과 충전하고자 하는 상기 배터리(101)의 용량에 대한 정보를 포함하는 제2 메시지를 전송하고, 상기 충전 스테이션(200)으로부터 상기 무인비행체(100)가 충전 시 안착하도록 마련되는 적어도 하나 이상의 스테이션부의 식별정보 및 사용상태와 각각의 상기 스테이션부에서 상기 배터리(101)의 충전이 완료되기까지의 예상 충전 시간에 대한 정보를 포함하는 제3 메시지를 수신할 수도 있다.
이 경우, 제어부(170)는 상기 충전 스테이션(200)으로부터 수신한 제3 메시지에 기초하여 상기 충전 스테이션(200)의 이용 가능 여부를 판단하게 된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 스테이션(200)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 스테이션(200)은, 통신부(210), 위치 정보부(220), 전원 공급부(230), 적어도 하나 이상의 스테이션부(250,260) 및 제어부(240)를 포함한다.
통신부(210)는 무인비행체(100)와 통신하기 위한 것으로서, 상기 무인비행체(100)가 전송하는 소정의 메시지를 수신한다.
여기서, 상기 통신부(210)는, 상기 무인비행체(100)로부터 충전단자 전압과 충전하고자 하는 상기 배터리(101)의 용량에 대한 정보를 포함하는 제2 메시지를 수신할 수 있다.
이때, 상기 수신한 제2 메시지와 상기 충전 스테이션(200)에 구비된 스테이션부(250,260) 각각의 출력 전압 및 전류 정보에 기초하여 상기 배터리(101)의 충전이 완료되기까지의 예상 충전시간을 계산하는 계산부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 통신부(210)가 상기 스테이션부(250,260) 각각의 식별정보 및 사용상태와 상기 계산부에 의해 계산된 스테이션부별 예상 충전시간에 대한 정보를 포함하는 제3 메시지를 상기 무인비행체(100)로 전송하고, 상기 무인비행체(100)가 상기 제3 메시지를 수신하여 상기 충전 스테이션(200)의 이용 가능 여부를 판단하게 된다.
위치 정보부(220)는 충전 스테이션(200)의 위치 정보를 저장한다.
전원 공급부(230)는 무인비행체(100)를 충전시키기 위한 전원을 공급한다.
스테이션부(250,260)는 전원 공급부(230)로부터 공급된 전원을 이용하여 무인비행체(100)를 무선 충전시키기 위한 것으로서, 하나의 충전 스테이션(200)에 적어도 하나 이상 구비되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 스테이션부(250,260)에는 무인비행체(100)가 안착되는 소정의 면적을 가지는 안착부(252,262)와, 상기 안착부(252,262)에 무인비행체(100)의 안착 여부를 감지하는 감지부(254,264)와, 상기 무인비행체(100)가 안착한 것으로 감지되는 경우 상기 전원 공급부(230)로부터 전원을 공급받아 무인비행체(100)에 무선 충전을 수행하는 무선 충전부(256,266)를 포함하여 구성될 수 있다.
예컨대, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 충전 스테이션(200)이 두 개의 스테이션부(250,260)를 구비한 경우, 제1 스테이션부(250)는 제1 안착부(252), 제1 감지부(254) 및 제1 무선 충전부(256)를 포함하여 구성되고, 제2 스테이션부(260)는 제2 안착부(262), 제2 감지부(264) 및 제2 무선 충전부(266)를 포함하여 구성되게 된다.
이때, 상기 충전 스테이션(200)의 무선 충전부(256,266)는 내부에 소정의 코일을 포함하는 충전 패드(미도시)를 구비한 상태로, 상기 전원 공급부(230)에 의해 상기 충전 패드에 전원이 인가되면 상기 충전 패드 내부에 있는 코일에서 발생되는 전자기장으로 인해 안착부(252,262)에 안착한 무인비행체(100)의 무선 충전부(160)에 포함된 내부 코일에 발생되는 유도 전류를 이용하여 무인비행체(100)의 배터리(101)를 무선 충전하게 된다.
제어부(240)는 감지부(254,264)에 의해 무인비행체(100)가 안착한 것으로 감지되는 경우, 무인비행체(100)를 무선 충전시키도록 전원 공급부(230) 및 스테이션부(250,260)를 제어한다.
한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 충전 스테이션(200)에서, 상기 통신부(210)는 상기 무인비행체(100)로 상기 충전 스테이션(200)의 위치 정보와 상기 충전 스테이션(200)에 구비되는 스테이션부(250,260) 각각의 식별정보, 사용상태, 출력 전압 및 전류에 대한 정보를 포함하는 제1 메시지를 전송할 수도 있다.
이 경우, 상기 무인비행체(100)는 수신한 제1 메시지에 기초하여 상기 무인비행체(100)의 배터리(101)의 예상 충전시간을 계산한 후 상기 충전 스테이션(200)의 이용 가능 여부를 판단하게 된다.
이에 따라, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 무인비행체와 충전 스테이션을 이용하면, 실시간으로 무인비행체의 배터리 잔량을 감지한 후 감지된 배터리 잔량이 기준치 미달에 해당하면 충전 가능한 충전 스테이션(200)이 구비된 도로 주변 구조물을 탐색하여 배터리를 충전함으로써, 무인비행체에 구비되는 배터리의 크기가 작아져 비행체의 이동성을 향상시킬 수 있고, 배터리 부족으로 인한 비행체의 추락 및 고장 등을 미리 예방하는 효과가 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.
100: 무인비행체 101: 배터리
110: 배터리 측정부 120: 위치 측정부
130: 통신부 140: 충전시설 탐색부
150: 비행체 구동부 160: 무선 충전부
170: 제어부 200: 충전 스테이션
210: 통신부 220: 위치 정보부
230: 전원 공급부 240: 제어부
250: 제1 스테이션부 252: 제1 안착부
254: 제1 감지부 256: 제1 무선 충전부
254: 제1 비행체 감지부 260: 제2 스테이션부
262: 제2 안착부 264: 제2 감지부
266: 제2 무선 충전부

Claims (11)

  1. 도로 주변 구조물에 구비된 충전 스테이션을 활용하여 무인비행체의 배터리를 충전하는 방법에 있어서,
    상기 무인비행체에 구비된 배터리의 잔량을 측정하는 단계;
    측정된 배터리의 잔량이 기설정된 제1값보다 작은 경우 상기 무인비행체의 현재의 위치정보를 측정하는 단계;
    측정된 위치정보로부터 기설정된 반경 영역 내에 위치하는 상기 충전 스테이션을 탐색하는 단계;
    탐색된 충전 스테이션으로부터 상기 충전 스테이션의 위치 정보와 상기 충전 스테이션에 상기 무인비행체가 충전 시 안착하도록 마련되는 적어도 하나 이상의 스테이션부의 각각의 출력 전압, 전류 정보, 식별정보 및 사용상태에 대한 정보를 포함하는 제1 메시지를 수신하는 단계;
    상기 무인비행체가 수신한 제1 메시지와 상기 무인비행체의 충전단자 전압과 충전하고자 하는 상기 배터리의 용량에 기초하여 상기 무인비행체의 예상 충전시간을 계산하는 단계;
    상기 무인비행체의 기설정된 속도와, 상기 제1 메시지에 포함되는 상기 충전 스테이션의 위치 정보와 상기 무인비행체의 현재의 위치정보에 따른 상기 무인비행체와 상기 충전 스테이션 사이의 거리를 이용하여 상기 충전 스테이션에 도착하기까지의 예상 비행시간을 계산하는 단계;
    상기 제1 메시지에 포함된 사용상태에 대한 정보에 기초하여 각각의 상기 스테이션부의 이용 가능 여부를 판단하여, 이용 가능한 것으로 판단된 상기 스테이션부가 복수 개인 경우, 각각의 상기 스테이션부에 대한 상기 예상 충전시간과 상기 예상 비행시간을 합한 총 예상 소요시간이 가장 짧은 상기 스테이션부를 선택하는 단계;
    선택된 상기 스테이션부로 이동하여 상기 무인비행체의 배터리를 무선 충전하는 단계;
    상기 배터리가 충전되는 동안 상기 무인비행체의 배터리 잔량을 측정하는 단계; 및
    측정된 배터리 잔량이 기설정된 제2값보다 큰 경우 상기 배터리의 충전을 중단하는 단계를 포함하며,
    상기 제2값은 상기 무인비행체의 배터리가 충전 가능한 최대 충전 용량에 대응하는 최대 전력 임계값인 것을 특징으로 하는 무인비행체의 배터리 충전 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
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  5. 도로 주변 구조물에 구비된 충전 스테이션을 활용하여 배터리를 충전하는 무인비행체에 있어서,
    상기 충전 스테이션과 통신하기 위한 통신부;
    상기 무인비행체의 구동 전원을 공급하는 비행체 구동부;
    상기 무인비행체의 배터리를 무선 충전시키는 무선 충전부;
    상기 배터리의 잔량을 측정하는 배터리 측정부;
    상기 무인비행체의 현재 위치정보를 측정하는 위치 측정부;
    측정된 위치정보로부터 기설정된 반경 영역 내에 위치하는 상기 충전 스테이션을 탐색하는 충전시설 탐색부;
    상기 반경 영역 내에 위치하는 상기 충전 스테이션으로부터 상기 충전 스테이션의 위치 정보와 상기 충전 스테이션에 상기 무인비행체가 충전 시 안착하도록 마련되는 적어도 하나 이상의 스테이션부의 각각의 출력 전압과 전류 정보를 포함하는 제1 메시지를 상기 통신부를 통해 수신한 후, 상기 제1 메시지와 상기 무인비행체의 충전단자 전압과 충전하고자 하는 상기 배터리의 용량에 기초하여 상기 배터리의 충전이 완료되기까지의 예상 충전시간을 계산하고, 상기 무인비행체의 기설정된 속도와, 상기 제1 메시지에 포함되는 상기 충전 스테이션의 위치 정보와 상기 무인비행체의 현재의 위치정보에 따른 상기 무인비행체와 상기 충전 스테이션 사이의 거리를 이용하여 상기 충전 스테이션에 도착할 때까지의 예상 비행시간을 계산하는 계산부; 및
    상기 제1 메시지에 포함된 사용상태에 대한 정보에 기초하여 각각의 상기 스테이션부의 이용 가능 여부를 판단하여, 이용 가능한 것으로 판단된 상기 스테이션부가 복수 개인 경우, 각각의 상기 스테이션부에 대한 상기 예상 충전시간과 상기 예상 비행시간을 합한 총 예상 소요시간이 가장 짧은 상기 스테이션부를 선택한 후, 상기 스테이션부로 이동하여 상기 무인비행체의 배터리를 무선 충전하도록 상기 비행체 구동부 및 상기 무선 충전부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인비행체.
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