KR101736381B1 - 자동 윈치를 탑재한 드론을 이용한 실시간 원격 해양관측 방법 - Google Patents

Abstract

자동 윈치를 탑재한 드론을 이용한 실시간　원격 해양관측 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 자동 윈치를 탑재한 드론을 이용한 실시간　원격 해양관측 방법은, a) 자동운항 및 원격조정이 가능하도록 지피에스 위성수신센서, 아이엔에스 관성항법장치를 포함하는 자동 운항장치가 장착된 드론의 저면에 자동 윈치를 설치하고, 원격 카메라를 설치하는 단계; b) 상기 자동 윈치의 와이어 끝단에, 조류의 방향 및 유속 측정이 가능한 유속계 및 수심기를 포함하는 해양관측장비를 설치하는 단계; c) 상기 자동 운항장치와 해양관측장비와 전기적으로 연결되고 상기 자동 윈치를 제어하도록 구성된 제어장치를 상기 드론에 설치하고, 상기 해양관측장비가 관측한 해양정보를 저장하고 처리하기 위한 데이터 로거를 상기 제어장치에 설치하며, 관제소의 제어명령이 상기 제어장치에 수신되도록 하고 상기 데이터 로거의 데이터를 관제소로 송신하기 위한 셀룰러 방식 또는 위성통신 방식의 통신모듈을 상기 제어장치에 설치하는 단계; d) 상기 제어장치가 상기 드론에 설치되면, 상기 자동 운항장치에 특정해역의 좌표를 입력하여 상기 드론을 특정해역으로 무인 운항시키는 단계; e) 상기 드론이 특정해역에 도착하면 상기 원격 카메라로부터 획득된 특정해역의 영상을 확인하고, 상기 자동 윈치를 하강 작동시켜 상기 해양관측장비를 해상에 투하하여 상기 해양관측장비로 특정해역의 수온, 수심, 염도, 유속, 조류방향을 포함하는 해상정보를 취득한 후, 취득한 해상정보를 저장하고 상기 통신모듈을 통하여 관제소로 송신하는 단계; 및 f) 상기 e) 단계가 완료되면, 상기 자동 윈치를 상승 작동시켜 상기 해양관측장비를 회수한 후 상기 드론이 입력된 운항정보에 따라 관제소로 복귀하도록 제어하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 해양관측장비를 구비한 드론이 특정해역으로 날아가 해양관측장비를 투하하여 해양정보를 획득한 후 실시간으로 관제소에 송신함으로써, 해양 재난, 재해, 구난시 해당 해역의 해상상태 관측자료를 실시간으로 확보할 수 있어서 신속한 사고 대처를 할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

Description

자동 윈치를 탑재한 드론을 이용한 실시간　원격 해양관측 방법{Method of real-time operational ocean monitoring system using Drone　equipped with　an automatic winch}

본 발명은 자동 윈치를 탑재한 드론을 이용한 실시간　원격 해양관측 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 연안 재해, 재난, 구난 등 안전사고 발생시 또는 특정 해역의 해양정보가 필요시 해양관측기기를 구비한 드론을 신속하게 현장으로 보내서 해양정보를 취득할 수 있는 자동 윈치를 탑재한 드론을 이용한 실시간　원격 해양관측 방법에 관한 것이다.

일반적으로 해양관측은 특정 해역의 수심, 수온, 염분, 유속 등과 같은 해양정보를 감지하여 해당 해역의 상태를 파악하기 위하여 실시된다.

이와 같은 해양관측은 주로 부표나 부이를 사용한다. 부표는 주로 연안해역을 유동하는 해류를 파악하여 태풍이나 쓰나미와 같은 기상이변 및 해양환경변화를 미리 예측하거나, 수심이나 수온, 염분, 유속 등과 같은 해양 정보를 획득하거나, 선박의 안전한 항로를 안내하거나 해류와 함께 이동하는 어군 등을 파악하여 양식에 의존하는 어민들에게 알려주는 등 그 용도와 이용가치가 점점 증대하고 있다.

종래기술로서, 대한민국등록특허 제10-1121568호(2012.03.06)에는 관측장비 내장형 중공구체 해양관측용 부이가 개시되어 있다. 이러한 해양관측용 부이는, 해양의 물리, 화학량을 관측하는 관측장비가 설치되는 부유식 해양관측장치로서, 상단부가 개방된 중공의 구형 기밀 구조체인 중공구체와, 중공구체의 상단에 결합되어 중공구체를 밀봉하는 원반형 폐합플랜지와, 중공구체의 내부에 설치되는 관측장비로 구성되고, 상기 폐합플랜지의 저면에는 다수의 팽창낭이 설치되되, 다수의 팽창낭은 중공구체의 중심점을 중심으로 방사상으로 배치되고, 팽창낭에는 압축공기가 주입되어 중공구체에 부력을 제공한 것이다.

그러나, 이러한 종래기술에 의한 해양관측용 부이는, 앵커나 기타 구조물에 의해 특정 해역에 고정 설치되어 있었기 때문에, 긴급상황에 따른 특정 해역의 해양정보를 긴급하게 획득하기 곤란하였다.

예를 들면, 선박사고, 기름유출사고, 해상실종 등이 발생된 해역의 수온이나 유속, 염분 등을 긴급하게 획득하여 이를 토대로 구조활동이나 구조방향 등을 판단해야 할 때, 종래기술에 의한 고정형 해양관측장비로는 전술한 요구를 충족시킬 수 없는 문제점이 있었던 것이다.

. 대한민국등록특허 제10-1121568호(2012.03.06)

본 발명의 목적은, 연안에서 선박 사고, 기름 유출, 해상 실종 등 재난, 재해, 구난 상황 발생시 또는 특정 해역의 해상상태를 관측하고자 하는 경우 드론에 해양센서를 연결한 자동 윈치를 탑재하여 해양정보를 취득하고자 하는 해역으로 보내 원격으로 윈치를 조정하여 해수면 위에서 센서(해양관측장비)를 투하함으로써 표층과 수층의 수온, 염분, 유속 등의 해양정보를 실시간으로 관측하고 관측된 정보를 실시간으로 전송받아 획득할 수 있는 수단을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, a) 자동운항 및 원격조정이 가능하도록 지피에스 위성수신센서, 아이엔에스 관성항법장치를 포함하는 자동 운항장치가 장착된 드론의 저면에 자동 윈치를 설치하고, 원격 카메라를 설치하는 단계; b) 상기 자동 윈치의 와이어 끝단에, 조류의 방향 및 유속 측정이 가능한 유속계 및 수심기를 포함하는 해양관측장비를 결합하는 단계; c) 상기 자동 운항장치와 해양관측장비와 전기적으로 연결되고 상기 자동 윈치를 제어하도록 구성된 제어장치를 상기 드론에 설치하고, 상기 해양관측장비가 관측한 해양정보를 저장하고 처리하기 위한 데이터 로거를 상기 제어장치에 설치하며, 관제소의 제어명령이 상기 제어장치에 수신되도록 하고 상기 데이터 로거의 데이터를 관제소로 송신하기 위한 통신모듈을 상기 제어장치에 설치하는 단계; d) 상기 제어장치가 상기 드론에 설치되면, 상기 자동 운항장치에 특정해역의 좌표를 입력하여 상기 드론을 특정해역으로 무인 운항시키는 단계; e) 상기 드론이 특정해역에 도착하면 상기 원격 카메라로부터 획득된 특정해역의 영상을 확인하고, 상기 자동 윈치를 하강 작동시켜 상기 해양관측장비를 해상에 투하하여 상기 해양관측장비로 특정해역의 수온, 수심, 염도, 유속, 조류방향을 포함하는 해상정보를 취득한 후, 취득한 해상정보를 저장하고 상기 통신모듈을 통하여 관제소로 송신하는 단계; 및 f) 상기 e) 단계가 완료되면, 상기 자동 윈치를 상승 작동시켜 상기 해양관측장비를 회수한 후 상기 드론이 입력된 운항정보에 따라 관제소로 복귀하도록 제어하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 윈치를 탑재한 드론을 이용한 실시간　원격 해양관측 방법에 의해 달성된다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 자동운항 및 원격조정이 가능하도록 지피에스 위성수신센서, 아이엔에스 관성항법장치를 포함하는 자동 운항장치가 장착된 드론; 상기 드론의 저면에 설치되는 자동 윈치; 상기 드론에 설치되는 원격 카메라; 상기 자동 윈치의 와이어 끝단에 설치되는 해양관측장비; 상기 자동 운항장치와 해양관측장비와 전기적으로 연결되고 상기 자동 윈치를 제어하도록 구성되어 상기 드론에 설치되는 제어장치; 상기 해양관측장비와 원격 카메라가 관측하고 촬영한 해양정보를 저장하고 처리하도록 구성되어 상기 제어장치에 구비되는 데이터 로거; 및 상기 데이터 로거에 저장된 해양정보 및 영상을 실시간으로 관제소에 전송하고, 상기 관제소의 제어신호를 상기 제어장치가 수신하도록 셀룰러 방식 또는 위성통신 방식으로 구성되어 상기 제어장치에 구비되는 통신모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자동 윈치를 탑재한 드론을 이용한 실시간　원격 해양관측장치에 의해 달성된다.

상기 해양관측장비는, 하우징에 설치되는 수온센서; 상기 하우징에 설치되어 염분을 측정하기 위한 염분센서; 상기 하우징에 설치되어 수심을 측정하기 위한 수심센서; 및 상기 하우징에 설치되어 유속 및 유향을 측정하기 위한 유속센서를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제어장치는, 입력되는 좌표에 따라 상기 자동 운항장치를 제어하여 상기 드론이 관제소에서 특정해역으로 자동 운항하도록 하고, 상기 원격 카메라가 촬영한 영상을 실시간으로 상기 관제소로 송신하며, 상기 관제소의 제어신호에 따라 상기 자동 윈치를 하강 작동시켜 상기 해양관측장비를 해상으로 투하하고, 상기 해양관측장비가 관측한 해양정보를 실시간으로 상기 관제소로 송신하며, 상기 자동 윈치를 작동시켜 상기 해양관측장비를 회수하고, 상기 자동 윈치의 상승이 완료되면 입력된 좌표에 따라 상기 관제소로 복귀하도록 제어할 수 있다.

상기 제어장치는, 입력되는 좌표 및 운항 정보에 따라 상기 드론이 관제소에서 특정해역으로 자동 운항하도록 하고, 상기 원격 카메라가 촬영한 영상을 실시간으로 상기 관제소로 송신하며, 상기 자동 윈치를 하강 작동시켜 상기 해양관측장비를 해상으로 투하하여 상기 해양관측장비가 해양을 관측하도록 하고, 상기 해양관측장비가 관측한 해양정보를 실시간으로 상기 관제소로 송신하며, 상기 자동 윈치를 작동시켜 상기 해양관측장비를 회수하고, 상기 자동 윈치의 상승이 완료되면 입력된 좌표에 따라 상기 관제소로 복귀하는 과정을 순차적으로 자동 수행하도록 제어할 수 있다.

상기 제어장치는, 상기 드론이, 입력된 좌표상의 해상에 착륙된 상태에서 상기 자동 윈치를 하강 작동시켜 상기 해양관측장비를 수중으로 투하하여 해양정보를 관측한 후 상기 자동 윈치를 상승 작동시켜 상기 해양관측장비를 회수한 후 상기 드론을 상기 관제소로 복귀시키도록 구성될 수 있다.

본 발명에 의하면, 해양관측장비를 구비한 드론이 특정해역으로 날아가 해양관측장비를 투하하여 해양정보를 획득한 후 실시간으로 관제소에 송신함으로써, 해양 재난, 재해, 구난시 해당 해역의 해상상태 관측자료를 실시간으로 확보할 수 있어서 신속한 사고 대처를 할 수 있는 효과를 제공할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 자동 윈치를 탑재한 드론을 이용한 실시간　원격 해양관측 방법을 설명하기 위한 개략적 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자동 윈치를 탑재한 드론을 이용한 실시간　원격 해양관측장치를 도시한 개략적 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 본 발명에 따른 자동 윈치를 탑재한 드론을 이용한 실시간　원격 해양관측장치를 설명하기 위한 개략적 블록도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 다른 자동 윈치를 탑재한 드론을 이용한 실시간　원격 해양관측 방법을 설명하기 위한 개략적 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명에 따른 자동 윈치를 탑재한 드론을 이용한 실시간　원격 해양관측 방법을 설명하기 위한 개략적 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 자동 윈치를 탑재한 드론을 이용한 실시간　원격 해양관측장치를 도시한 개략적 구성도이며, 도 3은 도 2에 도시된본 발명에 따른 자동 윈치를 탑재한 드론을 이용한 실시간　원격 해양관측장치를 설명하기 위한 개략적 블록도이다.

도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 자동 윈치를 탑재한 드론을 이용한 실시간　원격 해양관측장치는, 특정해역으로 자동 무인 운항하여 이동한 후 해양관측장비(50)을 해양으로 투하하여 특정해역의 해양정보를 획득한 후 복귀하도록 된 것으로, 자동운항 및 원격조정이 가능하도록 지피에스(GPS) 위성수신센서, 아이엔에스(INS) 관성항법장치를 포함하는 자동 운항장치(30)가 장착된 드론(10)과, 드론(10)의 저면에 설치되는 자동 윈치(70)와, 드론(10)에 설치되는 원격 카메라(40)와, 자동 윈치(70)의 와이어 끝단에 설치되는 해양관측장비(50)와, 자동 운항장치(30) 및 해양관측장비(50)와 전기적으로 연결되고 자동 윈치(70)를 제어하도록 구성되어 드론(10)에 설치되는 제어장치(20)와, 해양관측장비(50)와 원격 카메라(40)가 관측하고 촬영한 해양정보를 저장하고 처리하도록 구성되어 제어장치(20)에 구비되는 데이터 로거(60)와, 데이터 로거(60)에 저장된 해양정보 및 영상을 실시간으로 관제소(90)에 전송하고, 관제소(90)의 제어신호를 제어장치(20)가 수신하도록 셀룰러 방식 또는 위성통신 방식으로 구성되어 제어장치(20)에 구비되는 통신모듈(80)을 포함하여 구성된다.

이를 보다 구체적으로 설명하기로 한다.

드론(10)은, 지피에스(GPS) 위성수신센서 및 아이엔에스(INS) 관성항법장치를 포함하는 자동 운항장치(30)를 구비하여 입력된 좌표에 따라 목표지점으로 자동 운항한 후 다시 원위치로 복귀하도록 구성되며, 원격 조정이 가능하도록 원격조정기를 구비한다. 그리고 수면에 착륙할 수 있도록 방수구조를 갖으며, 저면 양쪽 또는 내부에 부력체(12)를 구비하고, 전원을 공급하기 위한 배터리를 구비한다. 이와 같이, 원격 조정이 가능하고, 입력된 좌표에 따라 목표지점으로 자동운항하고 복귀하도록 된 드론(10)의 구조 및 기술은 공지된 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

자동 윈치(70)는, 원격 조정에 의해 하강 작동하여 해양 관측장비(50)를 해양으로 투하하거나, 상승 작동하여 해양관측장비(50)를 회수하기 위한 것으로, 배터리에 의해 정회전 또는 역회전 작동하는 윈치용 모터(72)와, 모터(72)에 의해 정회전 또는 역회전하고 와이어(76)가 권취된 권취휠(74)과, 권취휠(74)의 임의 회전을 방지하기 위한 회전 안전장치(78) 등으로 이루어진다.

원격 카메라(40)는, 드론(10)이 장착되어 드론(10)이 이동하는 영역의 영상을 획득하기 위한 것으로, 관제소(90)에서 원격으로 조절되도록 구성된다. 즉, 원격 조정장치에 의해 온되거나 오프되도록 구성되고, 렌즈의 촬영방향을 조절할 수 있도록 구성되는 것이다. 즉, 원격 카메라(40)가 수용되는 카메라 하우징을 짐벌장치를 이용하여 드론(10)에 장착한 후, 원격 조정장치로 스텝핑 모터를 제어하여 카메라 하우징의 위치를 변경시킴으로써 원격 카메라(40)를 다양한 각도로 가변시켜 원하는 위치의 영상을 촬영할 수 있는 것이다.

해양관측장비(50)는, 자동 윈치(70)의 와이어(76)에 설치된 상태에서 수중으로 투하되어 수온, 수심, 유속 등을 포함한 다양한 해양정보를 감지하기 위한 것으로, 센서 하우징(52)에 설치되어 유체의 온도를 측정하기 위한 수온센서와, 센서 하우징(52)에 설치되어 염분을 측정하기 위한 염분센서와, 센서 하우징(52)에 설치되어 수심을 측정하기 위한 수심센서와, 센서 하우징(52)에 설치되어 조류의 크기와 방향 등 유체의 유속과 유향을 측정하기 위한 유속센서를 포함하여 구성된다. 이와 같은 각각의 센서들은 센서 하우징(52)에 설치되어 보호된다. 그리고 센서 하우징(52)은 와이어(76)와 결합된다.

제어장치(20)는, 자동 운항장치(30) 및 해양관측장비(50)와 전기적으로 연결되고 자동 윈치(70) 및 원격 카메라(40)를 제어하도록 구성되어 드론(10)의 내부에 설치되는 것으로, 관제소(90)로부터 송신되는 제어명령을 수신하여 제어명령에 따라 자동 운항장치(30)를 제어하고, 원격 카메라(40) 및 자동 윈치(70)를 제어하며, 해양관측장비(50)로부터 획득된 해양정보를 통신모듈(80)을 통하여 관제소(90)로 송신하도록 구성된다. 이러한 제어장치(20)는, 드론(10)에 구비되는 배터리에 의해 전원을 공급받아 작동되며, 제어신호를 수신하고 송신하며 처리하기 위한 마이컴을 비롯한 다양한 전자적 구성요소가 구비된다.

그리고, 이러한 제어장치(20)는, 입력되는 좌표에 따라 자동 운항장치(30)를 제어하여 드론(10)이 관제소(90)에서 특정해역으로 자동 운항하도록 하고, 원격 카메라(40)가 촬영한 영상을 실시간으로 관제소(90)로 송신하며, 관제소(90)에서 송신되는 제어신호를 수신하여 제어신호에 따라 자동 윈치(70)를 하강 작동시켜 해양관측장비(50)를 해상으로 투하하고, 해양관측장비(50)가 관측한 해양정보를 통신모듈(80)을 이용하여 실시간으로 관제소(90)로 송신하며, 해양관측이 완료되면, 자동 윈치(70)를 상승 작동시켜 해양관측장비(50)를 회수하고, 자동 윈치(70)의 상승이 완료되면, 자동 운항장치(30)를 제어하여 드론(10)이 입력된 좌표에 따라 관제소(90)로 복귀하도록 제어한다. 즉, 제어장치(20)는, 드론(10)이 원격 조정에 의해 특정해역으로 자동운항한 후 해양관측장비(50)를 투하하여 해양정보를 관측하고, 관측이 완료되면 드론(10)이 관제소(90)로 복귀할 수 있도록 구성되는 것이다.

이때, 제어장치(20)는, 드론(10)이 입력된 좌표상의 목적지로 자동 운항한 후 자동으로 해양관측장비(50)를 수중으로 투하시켜 해양정보를 획득한 후 원위치로 복귀하는 일련의 과정이 자동으로 이루어지도록 구성될 수도 있다.

즉, 제어장치(20)는, 입력되는 좌표 및 운항 정보에 따라 드론(10)이 관제소(90)에서 특정해역으로 자동 운항하도록 하고, 원격 카메라(40)가 촬영한 영상을 실시간으로 관제소(90)로 송신하며, 자동 윈치(70)를 하강 작동시켜 해양관측장비(50)를 해상으로 투하하여 해양관측장비(50)가 수중의 수온이나 염도, 유속, 유향 등을 관측하도록 하고, 해양관측장비(50)가 관측한 해양정보를 실시간으로 관제소(90)로 송신하며, 자동 윈치(70)를 상승 작동시켜 해양관측장비(50)를 회수하고, 자동 윈치(70)의 상승이 완료되면 입력된 좌표에 따라 드론(10)이 관제소(90)로 복귀하는 과정을 순차적으로 자동 수행하도록 구성될 수 있는 것이다.

제어장치(20)에 구비되는 데이터 로거(60)는, 해양관측장비(50)와 원격 카메라(40)가 관측하고 촬영한 해양정보를 저장하고 처리하도록 구성되는 것이다. 즉, 각각의 센서들이 감지한 감지신호를 아날로그 디지털 변환기로 디지털 신호로 변환처리한 후 변환된 신호, 즉 데이터를 메모리에 저장하고, 저장된 데이터를 정보를 통신모듈(80)을 통하여 관제소(90)로 송신하도록 구성되는 것으로, 제어장치(20)의 일부분을 이룬다.

통신모듈(80)은, 데이터 로거(60)에 저장된 해양정보 및 영상을 실시간으로 관제소(90)에 전송하고, 관제소(90)의 제어신호를 제어장치(20)가 수신하도록 셀룰러 방식 또는 위성통신 방식으로 구성되는 것이다. 이러한 통신모듈(80)에 의해 드론(10)에 탑재된 해양관측장비(50) 및 원격 카메라(40)로부터 획득한 해양정보 및 촬영 영상이 관제소(90)로 실시간 전송될 수 있다.

이와 같이 구성된 자동 윈치를 탑재한 드론을 이용한 실시간　원격 해양관측장치를 이용하여 실시간으로 해양을 관측하는 방법을 설명하기로 한다.

a) 단계

자동운항 및 원격조정이 가능하도록 지피에스(GPS) 위성수신센서, 아이엔에스(INS) 관성항법장치를 포함하는 자동 운항장치(30)가 장착된 드론(10)의 저면에 자동 윈치(70)를 설치하고, 원격 카메라(40)를 설치한다.(S1)

자동 윈치(70)는 배터리에 의해 구동되는 모터(72)와 권취휠(74)을 설치 프레임(71) 내부에 설치하고, 설치 프레임(71)을 드론(10)의 본체 저면에 설치하는 것이다. 그리고, 원격 카메라(40)가 내장된 카메라 하우징을 짐벌을 이용하여 드론(10)의 본체에 설치한다. 이때, 드론(10)의 내부에는 카메라 하우징을 각도 조절하기 위한 스텝핑 모터가 설치된다. 따라서, 카메라 하우징의 각도가 원격으로 조절될 수 있어서 원격 카메라(40)를 다양한 각도로 조절하여 촬영할 수 있게 된다.

b) 단계

자동 윈치(70)의 와이어(76) 끝단에, 조류의 방향 및 유속 측정이 가능한 유속계 및 수심기를 포함하는 해양관측장비(50)를 설치한다. 이때, 해양관측장비(50)가 수용된 센서 하우징(52) 상부를 와이어(76)의 끝단에 샤클 등을 이용하여 연결한다.(S2)

c) 단계

전술한 과정으로 해양관측장비(50)와 원격 카메라(40)가 드론(10)에 장착되면, 제어장치(20)에 데이터 로거(60)를 설치하고, 통신모듈(80)을 설치하고 연결한다.(S3)

이때, 드론(10)의 제어장치(20)에 데이터 로거(60)와 통신모듈(80)이 이미 구비된 경우에는 제어장치(20)와 관제소(902)에 구비되는 원격조정장치(도시되지 않음)를 무선통신으로 연결하여 원격조정장치의 제어신호가 제어장치(20)에 수신되는지 확인하고, 제어장치(20)로부터의 신호가 관제소(90)의 수신기로 수신되는지 확인한다.

d) 단계

전술한 c) 단계가 완료되면, 자동 운항장치(30)에 특정해역의 좌표를 입력하여 드론(10)을 특정해역으로 무인 운항시킨다.(S4)

이와 같이 좌표를 입력하는 단계는, 원격조정장치를 이용하거나, 별도의 입력기를 이용하여 제어장치(20)에 입력할 수 있다.

특정해역에 대한 좌표가 입력되면, 드론(10)을 작동시켜 입력된 좌표상의 목표 해상의 상공으로 무인 운항시킨다. 즉, 좌표가 입력되고 드론(10)이 가동되면, 자동 운항장치(30)에 의해 드론(10)은 입력된 좌표로 자동 운항하여 이동하게 된다.

e) 단계

드론(10)이 좌표상의 특정해역에 도착하면, 원격 카메라(40)로부터 획득된 특정해역의 영상을 확인하고, 자동 윈치를 하강 작동시켜 해양관측장비(50)를 해상에 투하하여 해양관측장비(50)로 특정해역의 수온, 수심, 염도, 유속, 조류방향을 포함하는 해상정보를 취득한 후, 취득한 해상정보를 저장하고 통신모듈(80)을 통하여 관제소(90)로 송신한다.(S5)

좀더 구체적으로 설명하면, 제어장치(20)는, 드론(10)이 입력된 좌표상의 목적지에 도착하면, 원격 카메라(40)로 획득된 영상을 관제소(90)로 송신하고, 관제소(90)에서는 수신된 영상을 확인하여 목표지점의 영상을 확인하여 해양관측장비(50)를 투하할지 위치를 변경할 지를 판단한다. 만약 해양관측장비(50)를 투하할 장소로서 적합하지 않은 경우(목표지점에 간출여가 존재하거나 육지이거나 어선을 포함한 선박이 존재하는 경우)에는 원격조정장치를 조작하여 드론(10)을 특정위치로 이동시킨다. 그러나 목표지점의 영상을 확인 결과 해양관측장비(50)의 투하 장소로 적합한 경우에는 원격조정장치를 조작하여 드론(10)이 상공에 위치 고정된 상태를 유지하도록 드론(10)을 제어하고, 자동 윈치(70)를 하강 작동시킨다. 이 과정으로 해양관측장비(50)가 하강하여 수중으로 투하되면, 해양관측장비(50)의 각 센서들은 수온과 수심, 염도, 유속, 유향 등을 감지한다. 해양관측장비(50)로부터 해양정보가 관측되면, 제어장치(20)의 데이터 로거(60)는 각 센서들이 감지한 아날로그 감지신호를 디지털 신호로 변환한 후 메모리에 저장한다. 이어서 제어장치(20)는 통신모듈(80)을 이용하여 저장된 디지털 신호 상태의 해양정보를 관제소(90)로 실시간으로 송신한다.

따라서, 목표지점 해상의 수심, 염도, 수온, 유속, 유향 등을 포함하는 해양정보가 실시간으로 관측소(90)에 수집될 수 있게 된다.

f) 단계

전술한 과정으로 e) 단계가 완료되면, 자동 윈치(70)를 상승 작동시켜 와이어(76)를 권취휠(74)에 감아 해양관측장비(50)를 회수한 후 드론(10)이 입력된 운항정보에 따라 관제소(90)로 복귀하도록 제어한다.(S6)

즉, 타이머 또는 센서들의 센싱완료 신호에 따라 해양관측장비(50)의 해양관측 역할이 완료됨이 감지되면, 제어장치(20)로 하여금 자동 윈치(70)를 상승 작동시켜 해양관측장비(50)를 끌어 올린다. 해양관측장비(50)의 회수가 완료됨이 타이머 또는 회수감지센서(해양관측장비이 상승이 완료되면 이를 감지하는 센서-도시되지 않음)에 의해 감지되면, 제어장치(20)는 자동 운항장치(30)를 제어하여, 드론(10)이 관제소(90)로 복귀 운항하도록 제어하는 것이다.

한편, 첨부된 도면 중에서, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 다른 자동 윈치를 탑재한 드론을 이용한 실시간　원격 해양관측 장치의 작용을 설명하기 위한 개략적 구성도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제2 실시예에 따른 자동 윈치를 탑재한 드론을 이용한 실시간　원격 해양관측방법은, 드론(10)이, 입력된 좌표상의 해상에 착륙된 상태에서 자동 윈치(70)를 하강 작동시켜 해양관측장비(50)를 수중으로 투하하여 해양정보를 관측하도록 하는 단계를 제외하고는 전술한 실시예와 같다. 즉, 방수 구조를 갖고, 저면 양쪽에 부력체(12)를 구비한 드론(10)이 입력된 좌표상의 해상 수면에 착륙하여 해양관측장비(50)를 수중으로 투하하는 것이다.

이와 같이 드론(10)이 수면에 착륙한 상태에서 자동 윈치(70)를 하강 작동시켜 해양관측장비(50)를 수중으로 직접 투하함으로써, 해양정보를 신속하게 관측할 수 있을 뿐만 아니라, 해양관측장비(50)가 해양정보를 관측하는 동안 드론(10)을 공중에 띄우지 않아도 되므로 배터리 소모를 현저하게 낮출 수 있게 된다.

이상에서와 같이, 자동 윈치를 탑재한 드론을 관측하고자 하는 특정해역, 즉 해양 재난, 재해, 구난시 해당 해역으로 무인 운항시킨 후 해양정보를 관측하여 실시간으로 해양정보를 확보할 수 있음으로써 신속한 사고 대처가 가능하게 된다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

10 : 드론 20 : 제어장치
30 : 자동 운항장치 40 : 원격 카메라
50 : 해양관측장비 60 : 데이터 로거
70 : 자동 윈치 72 : 모터
74 : 권취휠 76 : 와이어
78 : 회전 안전장치 80 : 통신모듈
90 : 관제소

Claims (7)

1. 해상에 안착할 수 있도록 방수구조를 구비하고, 저면 양쪽에는 부력체를 구비하며, 자동운항 및 원격조정이 가능하도록 지피에스 위성수신센서, 아이엔에스 관성항법장치를 포함하는 자동 운항장치가 장착된 드론과, 상기 드론의 저면에 설치되는 자동 윈치와, 상기 드론에 설치되는 원격 카메라와, 하우징에 설치되는 수온센서, 상기 하우징에 설치되어 염분을 측정하기 위한 염분센서, 상기 하우징에 설치되어 수심을 측정하기 위한 수심센서, 상기 하우징에 설치되어 유속 및 유향을 측정하기 위한 유속센서를 포함하여 상기 자동 윈치의 와이어 끝단에 설치되는 해양관측장비와, 상기 자동 운항장치와 해양관측장비와 전기적으로 연결되고 상기 자동 윈치를 제어하도록 구성되어 상기 드론에 설치되는 제어장치와, 상기 해양관측장비와 원격 카메라가 관측하고 촬영한 해양정보를 저장하고 처리하도록 구성되어 상기 제어장치에 구비되는 데이터 로거와, 상기 데이터 로거에 저장된 해양정보 및 영상을 실시간으로 관제소에 전송하고, 상기 관제소의 제어신호를 상기 제어장치가 수신하도록 셀룰러 방식 또는 위성통신 방식으로 구성되어 상기 제어장치에 구비되는 통신모듈을 포함하고,
   상기 제어장치는,
   입력되는 좌표에 따라 상기 자동 운항장치를 제어하여 상기 드론이 관제소에서 특정해역으로 자동 운항하도록 하고, 상기 원격 카메라가 촬영한 영상을 실시간으로 상기 관제소로 송신하며, 상기 관제소의 제어신호에 따라 상기 자동 윈치를 하강 작동시켜 상기 해양관측장비를 해상으로 투하하고, 상기 해양관측장비가 관측한 해양정보를 실시간으로 상기 관제소로 송신하며, 상기 자동 윈치를 작동시켜 상기 해양관측장비를 회수하고, 상기 자동 윈치의 상승이 완료되면 입력된 좌표에 따라 상기 관제소로 복귀하도록 제어하거나,
   입력되는 좌표 및 운항 정보에 따라 상기 드론이 관제소에서 특정해역으로 자동 운항하도록 하고, 상기 원격 카메라가 촬영한 영상을 실시간으로 상기 관제소로 송신하며, 상기 자동 윈치를 하강 작동시켜 상기 해양관측장비를 해상으로 투하하여 상기 해양관측장비가 해양을 관측하도록 하고, 상기 해양관측장비가 관측한 해양정보를 실시간으로 상기 관제소로 송신하며, 상기 자동 윈치를 상승 작동시켜 상기 해양관측장비를 회수하고, 상기 자동 윈치의 상승이 완료되면 입력된 좌표에 따라 상기 관제소로 복귀하는 과정을 순차적으로 자동 수행하도록 제어하도록 구성되는 원격 해양관측장치를 이용하여 실시간으로　해양관측하는 방법으로서,
   a) 자동운항 및 원격조정이 가능하도록 된 상기 드론의 자동 운항장치에 특정해역의 좌표를 입력하여 상기 드론을 특정해역으로 무인 운항시키는 단계;
   b) 상기 드론이 특정해역에 도착하면 상기 원격 카메라로부터 획득된 특정해역의 영상을 확인하고, 상기 자동 윈치를 하강 작동시켜 상기 해양관측장비를 해상에 투하하거나, 상기 드론을 입력된 좌표상의 해상에 착륙시킨 상태에서 상기 자동 윈치를 하강 작동시켜 상기 해양관측장비를 수중으로 투하하여 상기 해양관측장비로 특정해역의 수온, 수심, 염도, 유속, 조류방향을 포함하는 해상정보를 취득한 후, 취득한 해상정보를 저장하고 상기 통신모듈을 통하여 관제소로 송신하는 단계; 및
   c) 상기 b) 단계가 완료되면, 상기 자동 윈치를 상승 작동시켜 상기 해양관측장비를 회수한 후 상기 드론이 입력된 운항정보에 따라 관제소로 복귀하도록 제어하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는,
   자동 윈치를 탑재한 드론을 이용한 실시간　원격 해양관측 방법.
   
   
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