KR101739262B1 - 조난자 위치 추적용 무인 비행체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 몸체와 정면을 촬영하는 카메라, 외부의 소리를 입력 받을 수 있는 마이크, 소리를 외부로 전달 가능한 스피커, 이동 방향을 지향하는 지향성 안테나, 장애물을 감지하는 근접센서, 주변의 환경 상태를 감지하는 환경센서, 및 제어 정보를 전달하는 조종 안테나를 포함하는 무인 비행체를 투입하여 화재현장이나 붕괴현장과 같은 각종 재해현장에서 피치 못할 상황으로 대피하지 못한 조난자를 구조하는데 있어서, 고 위험의 현장에 인력을 투입하는 대신 신속하게 조난자를 탐색하여, 구조대가 투입될 수 있는 안전한 경로를 제공하는데 관한 것이다.

Description

조난자 위치 추적용 무인 비행체{The unmanned air vehicle for castaway tracking}

본 발명은 화재현장이나 붕괴현장과 같은 각종 재해현장에서 피치 못할 상황으로 대피하지 못한 조난자를 구조하는데 있어서, 고 위험의 현장에 인력을 투입하는 대신 자동 무인 탐색장치를 투입하여 신속하게 조난자를 탐색하여, 구조대가 투입될 수 있는 안전한 경로를 제공 할 수 있는 무인 비행체에 관한 것이다.

현대사회는 기술의 발전에 따라 오직 사람만이 가능했던 일들이 사람이 없어도 가능한 일이 되었으며, 기존의 도구들이 사람이 사용하는 기계로, 기계에서 사람 없이 동작하는 무인기로 대체되어 가는 추세에 이르고 있다.

무인기는 사람이 타는 유인기의 반대 표현으로, 넓은 의미로 보자면 말 그대로 사람이 타지 않고 운용할 수 있는 탑승 하는 기구 일체를 지칭한다.

단지 어디까지나 유인기와 대비되는 측면에서의 용어이기 때문에 좁은 의미로 본다면 사람이 탑승하여 운용이 가능했던 탑승물을 무인화 하였을 때 무인기라 말할 수 있다.

무인기의 대부분을 차지하고 있는 무인비행체의 경우, 사람이 접근하기 어려운 재난 또는 재해 지역의 공중 영상 획득 및 전력선 검사 또는 전장상황에서의 적의 은닉정보를 제공하거나, 무인기를 통한 정찰 임무 또는 감시 임무를 수행하는 등 그 활용도 역시 매우 넓어지고 있다.

*예를 들어, 공군에서 적을 탐지하고, 적의 동향을 살피는 비행기로 정찰기가 존재 했었으나, 현재는 작고 소형화된 무인비행체의 발달로 인해 정찰기의 역할을 대체하고 있는 추세이며, 실제로 군에서는 이러한 정찰용 무인비행체를 전력화하여 운용하는 중이다.

그러나, 현대의 시점에서 볼 때, 사람이 조종에 관여하지 않는, 단어 그대로의 무인기는 거의 없다고 봐도 무방하다. 실제로 사람의 개입이 없는 완전한 무인기 운용을 시행하기 위해서는 고도의 기술력으로 제작된 인공지능이 필요하며, 사람의 통제 없이도 스스로 사고하여 판단을 내릴 수 있어야 한다.

또한, 현대의 기술로는 시험 제작 또는 개발 단계에 이른 인공지능을 실제 무인기에 적용하기에는 다소 어려움이 존재한다.

게다가 이러한 기술적 문제가 해결된다고 하더라도, 생각하는 기계를 인격체로 볼 것인가와 같은 윤리적 문제를 고려해본다고 했을 때, 조작에 사람이 전해 개입하지 않는 무인기는 출현이 어려울 가능성이 높다.

한편, 무인기의 대표적인 실시 예의 기술로 무인비행체가 있다. 무인 비행체는 말 그대로 사람이 탑승하지 않고 원격조작을 통하여 운용하는 비행체를 의미한다.

이러한 무인기는 최근 사람이 작업하기 어려운 곳에서 사람 대신 투입하여 작업을 진행할 수 있는 필요성이 증가하고 있다. 특히, 화재현장이나 붕괴현장과 같은 각종 재해현장에서 사람이 투입되기 어려운 지점에 무인기를 투입함으로써, 인력의 손실과 2차 재해를 방지할 수 있다는 점에서 이점이 있다.

예를 들어, 화재현장에서 인명 구조 상황 발생시 소방대원은 화재 현장에서 조난자가 발생시 신속히 화재 현장으로부터 벗어날 수 있는 대피로를 확보한 후, 화재의 영향을 덜 받은 지점을 통해 구조대원이 투입되어 조난자를 수색하는 방법을 사용하고 있으며, 실제로 상기 방법을 통해 많은 조난자들이 구조대원에 의해 구조되었다.

다만, 상기 방법에 의해 순직한 구조대원의 수도 현장에서 목숨을 잃은 조난자만큼 다수를 차지하고 있는 것 또한 사실이다.

현재 무인 원격제어 수직이착륙 비행체의 보편적인 형태로는 단일 로터형 헬리콥터와, 동축반전형 헬리콥터, 쿼드라콥터등을 꼽을 수 있으며, 상기 기종들 중에 쿼드라콥터는 전기를 이용하는 전동식으로 2개의 정 피치 로터와 2개의 역 피치 로터로 구성되며, 4개의 로터 이외에는 어떠한 움직일 수 있는 부분도 없어 기계적으로 가장 간단하다.

각각의 로터는 1 개의 전기모터로 구동되며, 각각의 모터는 마이크로 컴퓨터로 제어되고, 마이크로 컴퓨터는 여러 가지 센서와 원격 제어기의 신호를 처리하여, 쿼드라콥터의 경우 매우 안정적으로 비행이 가능할 수 있다.

본 발명은 상술한 구조대원의 안전을 확보하고, 인명피해를 감소시킬 수 있는 조난자 위치 추적용 무인비행체에 관한 것이다. 특히 본 발명은 사람이 접근하기 힘든 재난 지역의 정보(예컨대, 온도, 습도, 대기성분, 지형이미지등)를 무인비행체를 통해 조종자에게 전송하여, 인명과 재산피해를 줄이는데 그 목적이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 조난자 위치 추적용 무인비행체는 몸체, 정면을 촬영하는 카메라, 외부의 소리를 입력 받는 제1 마이크, 소리를 외부로 전달 하는 제1 스피커, 이동 방향을 지향하는 지향성 안테나, 장애물을 감지하는 근접센서, 무인비행체 주변의 환경 상태를 감지하는 환경센서, 및 제어 정보를 전달하는 조종 안테나를 포함한다.

또한, 상기 몸체의 하부에 배치된 투하기, 및 상기 투하기 내부에 위치하는 구조 루트 표시용 발신기를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 조난자 위치 추적용 무인비행체는 무인비행체를 조종하는 조종간, 카메라의 영상을 표시하는 영상화면, 근접센서의 경보를 표시하는 근접센서알람, 조난신호의 세기를 표시하는 RSSI표시부, 외부의 소리를 입력 받는 제2 마이크, 소리를 외부로 전달 하는 제2 스피커, 및 카메라의 촬영 방향을 조정하는 카메라 조정간을 포함하는 조종기를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 조종기는 구조 루트 표시용 발신기를 투하하는 투하버튼, 및 구조 루트 표시용 발신기의 남은 갯수를 표시하는 잔량표시부를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 재난 지역에서 미처 피하지 못한 조난자를 탐색하는 무인 비행체에 관한 것으로, 구조대원의 안전을 확보한 상태에서 조난자의 탐색이 가능할 수 있다.

또한, 조종자에게 사람의 접근이 어려운 지역인 화재, 폭발, 오염물 등의재난지역의 온도, 습도, 대기성분, 지형이미지 등을 전송할 수 있으며, 수신받은 데이터를 바탕으로 재난지역의 인명보호 및 인명 구조를 실시할 수 있다.

또한, 무인기의 특성상 조종자가 원하는 방향으로 무인비행체의 이동이 가능하므로 특수한 기반시설 없이 극한상황에서도 용이하게 조난자의 위치 추적이 가능할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조난자 위치 추적용 무인비행체의 사시도를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조난자 위치 추적용 무인비행체의 정면도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조난자 위치 추적용 무인비행체의 제1조종기를 도시한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조난자 위치 추적용 무인비행체의 측면도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조난자 위치 추적용 무인비행체의 저면도를 도시한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조난자 위치 추적용 무인비행체로부터 투하되는 구조 루트 표시용 발신기를 도시한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조난자 위치 추적용 무인비행체의 제2 조종기를 도시한다.
도 8은 본 발명에 따른 조난자 위치 추적용 무인비행체의 마이크로프로세서의 블록도를 도시한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명의 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, ““및/또는””은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 ““포함한다(comprises)”” 및/또는 ““포함하는(comprising)””은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용하는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석하지 않는다.

*이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조난자 위치 추적용 무인비행체를 도시하는 개략적인 사시도이다.

도 1을 참조하면, 조난자 위치 추적용 무인비행체의 일 실시예(이하 추적 무인비행체)는 조난 무선 신호를 감지하는 지향성 안테나, 조종기에 정보를 송수신하는 조종 안테나, 주변의 장애물을 탐지하는 근접센서, 부력을 생성하여 무인비행체를 띄우는 프로펠러, 상기 프로펠러의 동력원인 모터, 및 상기 모터를 지지하는 커넥트 암을 포함한다.

지향성 안테나(110)는, 조난자의 위치를 추적하기 위하여, 항상 추적 무인비행체(100)의 진행방향을 지향하게 된다.

또한, 상기 지향성 안테나(110)를 통하여, 상기 추적 무인비행체(100)가 조난자에게 근접할수록 조난자로부터 발생하는 조난 무선 신호의 세기(예컨대, RSSI)가 증가하게 되므로, 조종기(300)에 표시되는 신호의 세기를 통해, 조난자의 위치 파악이 가능하도록, 조종자는 추적 무인비행체(100)를 조종할 수 있다.

추적 무인비행체(100)의 상측에는 조종 및 습득한 정보를 송수신이 가능하도록 하는 조종 안테나(120)가 위치한다.

상기 조종 안테나(120)는 추적 무인비행체(100)의 상측 외면에 돌출된 형태의 비지향성 안테나로 조종기(300)로부터 송출되어 오는 신호를 방향에 제한을 두지 않고 수신이 가능할 수 있으며, 상기 과정의 역과정 또한, 가능할 수 있다.

상기 조종 안테나(120)가 정보를 송수신이 가능하도록 하는 전달 수단으로 무선통신기술이 사용될 수 있다.

예를 들어 대표적 비면허대역인 ISM 대역의 주파수를 사용한 무선통신기술을 사용할 수 있다.

ISM(Industrial Scientific Medical)대역의 주파수는 산업, 과학, 의료용 기기에서 사용가능한 비면허대역의 주파수 대역으로 ITU-R에서 지정한 일부 대역을 의미한다.

다만, 비면허대역의 특성상 같은 주파수를 이용하는 통신기기간 간섭이 발생할 수 있어 주기적으로 주파수 회전을 할 수 있도록 별도의 설정을 하여야 할 수 있다.

상기 ISM대역의 주파수를 사용하는 대표적인 예로, Wi-Fi(Wireless-Fidelity, Wi-Fi)를 사용할 수 있다.

Wi-Fi는 일정한 거리내에서 무선 인터넷의 사용이 가능한 근거리 통신망을 칭하는 기술로, IEEE 802.11에 기반한 서로 다른 장치들간의 데이터 전송 규약이기도 하며, 보통 Wireless LAN 또는 WLAN으로 불린다.

기본은 AP(Access Point)에 기반한 통신 방식을 사용한다. 예를 들어, 어느 한 지점에 AP를 두면 AP를 중심으로 각 장비에 고유 ID(예컨대, Internet Protocol와 MAC Address)가 부여되어 연결하는 스타형으로 연결되는 방식일 수 있다.

연결 장비가 증가하면 증가할수록 전송 속도는 비례하여 감소할 수 있으며, 근거리 통신을 전제로 하는 기술이기 때문에 커버리지가 150미터 일 수 있다.

또한, 지그비(Zigbee)통신을 사용할 수 있다.

지그비는 저속 전송속도를 갖는 데이터 네트워크를 위한 표준 기술로 근거리 네트워크를 지원하는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4 표준 중 하나를 말한다.

지그비는 전력소모를 최소화 할 수 있으며, 구축 비용이 적다는 장점을 지니고 있어 지능형 홈네트워크, 빌딩 등의 근거리 통신 시장과 물류, 환경 모니터링, 휴먼 인터페이스 등에 활용되고 있다.

다만, 저전력 통신의 특성상 통신 유효 범위는 10 내지 20m 에 불과하며, 장거리 통신 수단으로는 범위가 좁아 사용하기가 어려울 수 있다.

또한, 블루투스(Bluetooth)를 사용할 수 있다.

블루투스는 IEEE 802.15.1에서 표준화된 무선 통신 기기 간의 근거리에서 저전력으로 무선통신을 하기 위한 표준으로 10미터 이내의 거리에서 3Mbps(Mega bit per sec) 정도의 데이터를 전송하는 기술로 복잡한 설정 없이도 블루투스 호환 기기라면 곧바로 인식하여 움직일 수 있으며, 주파수 대역을 나누어 데이터 전송이 이루어 진다.

다만, 블루투스 호환 기기가 아닐 경우, 별도의 블루투스 동글을 추가로 구비하여야 통신이 가능하고, 블루투스 또한 통신의 유효 범위가 좁아 장거리 통신이 불가능 할 수 있으며, 전송속도가 낮아 동화상을 전송하는데 어려울 수 있다.

그러나 무선통신수단에 있어서, 상기 실시 예들에 한정되는 것은 아니며 각각의 장·단점을 살린 다양한 무선통신수단으로 구현될 수 있다.

또한, 상기 추적 무인비행체(100)는 외면에 근접센서(130a,130b)를 포함하고 있어, 상기 근접센서(130a,130b)를 통해 주변 사물에 충돌하는 것을 방지할 수 있다.

더 상세하게는, 상기 추적 무인비행체(100)의 비행은 조종자의 조종에 의해 실시되는 것이기는 하나, 조종자의 조종미숙으로 인하여 무인비행체가 주변 사물에 충돌할 수 있으므로, 상기 근접센서(130a,130b)를 통하여, 주변 사물에 충돌하려고 하는 경우, 추적 무인비행체(100) 스스로 충돌을 방지하기 위한 회피 기동이 가능할 수 있다.

추적 무인비행체(100)의 측면에는 프로펠러(160)를 포함하는 모터(155)를 지지하기 위한 컨넥트 암(140)이 위치할 수 있다.

컨넥트 암(140)은 추적 무인비행체(100)의 외면에 돌출되어 일정한 길이를 갖는 막대 형상을 가지며, 일정량의 무게를 갖는 모터(155)를 지지하는 역할을 할 수 있다.

상기 모터(155)의 무게를 지지하기 위해 컨넥트 암(140)은 몸체의 외면에 고정되어 움직이지 않는다.

도면에 도시된 바와 같이 컨넥트 암(140)은 네 방향으로 구성될 수 있다. 이는 추적 무인비행체(100)의 비행중에 있어서 컨넥트 암(140)과 연결된 프로펠러(160)의 동작을 통해 몸체의 균형을 쉽게 잡기 위함이다.

컨넥트 암(140)은 상기 실시예에 한정되지 않고, 안정된 몸체의 균형을 위하여 각각의 컨넥트 암(140)은 모터(155)를 지지하는 동일한 역할을 수행 할 수 있다.

컨넥트 암(140)의 일측은 추적 무인비행체(100)의 외면과 결합되어 있으며, 타측에는 모터(155)를 감싸는 하우징(150)과 결합될 수 있다.

상기 모터(155)는 회전력을 생성하는 역할을 하며, 프로펠러(160)에 그 동력을 전달한다. 모터(155)로부터 회전력을 전달받은 프로펠러(160)는 부력을 생성하여 추적 무인비행체(100)를 공중에 띄울 수 있다.

한편, 상기 추적 무인비행체(100)가 비행 도중에 이동 방향을 전환하고자 할 경우, 모터(155)를 감싸고 있는 하우징(150)의 조정으로 구동중인 프로펠러(160)의 방향을 전환할 수 있다.

하우징(150)은 모터(155)를 감싸는 원형의 수지 재질로 구성될 수 있으며, 컨넥트 암(140)과 연결된다. 하우징(150)은 추적 무인비행체(100)의 비행이 몸체를 손상시키지 않는 전 방위로 방향의 전환이 가능하다, 상기 범위의 각도는 50 내지 60도 정도일 수 있으나, 상기 각도의 범위에 한정되지 않으며, 프로펠러(160)가 컨넥트 암(140)에 근접하지 않게 하는 모든 범위 각을 포함할 수 있다.

예를 들어 추적 무인비행체(100)가 비행도중에 몸체의 정면을 기준으로 좌측으로 이동하고자 할 경우, 지면과 수직인 방향을 유지하고 있는 하우징(150)이 좌측방으로 일정각도 내에서 방향전환을 할 수 있으며, 방향 전환이 이루어 짐과 동시에 추적 무인비행체(100)는 해당 방향으로의 이동이 가능할 수 있다.

한편, 도면에는 도시하지 않았으나, 상기 추적 무인비행체(100)는 스피커(182) 및 마이크(183)를 포함할 수 있다.

이러한 스피커(182) 및 마이크(183)는 후술하는 조종기(300)를 조종하는 조종자와 조난자 간의 음성을 통해 의사소통을 하기 위한 장치이다.

상기 스피커(182)와 마이크(183)는 차후에 후술하도록 한다.

도 2는 본 발명에 따른 조난자 위치 추적용 무인비행체의 정면을 도시한다.

도 2를 참조하면, 추적용 무인비행체는 전면에 부착된 카메라, 시야를 확보하는 라이트, 조종자의 음성을 전달하는 스피커, 조난자의 음성을 입력 받는 마이크, 및 무인비행체를 지지하는 지지대를 더 포함한다.

라이트(181)는 추적 무인비행체(100)의 정면에 위치하여 추적 무인비행체(100) 조종자의 시야의 확보가 가능하며, 또한, 상기 추적 무인비행체(100)가 위치하고 있는 영역을 비춤으로써, 예를 들어, 조난자들이 극한 환경에서 시야의 확보가 가능할 수 있다.

카메라(180)는 추적 무인비행체(100)의 정면 중앙에 위치하며, 조난자의 상황 및 추적 무인비행체(100)의 주변 상황을 조종자가 확인할 수 있도록, 조종자에게 시각적인 정보를 제공할 수 있다.

카메라(180)는 원형일 수 있으며, 조종자는 다각의 시야를 확보하기 위해 조종기(300)를 통해 원격으로 상,하 또는 좌,우로 카메라(180)의 렌즈를 움직일 수 있다.

카메라(180) 하단에는 마이크(183)와 스피커(182)가 위치한다. 상술한 바와 같이 마이크(183)는 추적 무인비행체(100) 주변의 음성정보를 얻을 수 있는 수단으로 조종자는 상기 마이크(183)를 통해 얻은 음성정보를 바탕으로 조난자가 위치한 장소의 상황 파악이 가능할 수 있다.

스피커(182) 또한, 상술한 바와 같이 무인비행체 외부로 음성을 전달하는 수단을 제공한다.

예를 들어, 조난자 수색 상황에 있어서 조난자의 위치 파악에 용이할 뿐만 아니라, 조종자가 조난자에게 상황에 맞는 적절한 행동을 취할 수 있도록 유도할 수 있다.

더 상세하게는, 조난자가 이동하는데 지장이 없을 경우엔 신속한 조종자의 음성지시를 통해 탈출경로를 알릴 수 있으며, 조난자의 거동이 불편할 경우는 현재 위치를 알려 구조인원의 투입이 가능하도록 유도할 수 있다.

또한, 카메라(180)의 하단에는 추적비행체의 주변 환경 상태를 감지하는 환경 센서가 위치할 수 있다.

환경센서는 추적비행체가 비행하는 구간의 주변 온도와, 대기 성분의 측정이 가능하며, 습득한 정보를 마이크로프로세서로 전송할 수 있다.도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조난자 위치 추적용 무인비행체의 조종기를 도시한다.

도 3을 참조하면, 추적 무인비행체(100)를 조종하는 조종기(300)는 RSSI표시부(360)를 포함한다.

상술한 바와 같이, 추적 무인비행체(100)의 상측 외면에 위치한 지향성 안테나(110)를 통하여, 상기 추적 무인비행체(100)가 조난자에게 근접할수록 조난 무선 신호의 세기가 증가하게 되고, 조난 무선 신호의 세기는 조종기(300)의 RSSI표시부(360)에 나타나게 되므로 조종자는 조난자의 수색에 용이할 수 있다.

*이 경우, 조종자는 상기 RSSI표시부(360)를 통해 파악한 위치를 추적 무인비행체(100)가 찾아갈 수 있도록 조종을 해야 하며, 추적 무인비행체(100)가 조종자가 원하는 적절한 방향으로 이동이 가능하도록 조종기(300)의 좌우 하단에 위치한 조종간(310)을 통해 추적 무인비행체(100)를 이동시킬 수 있다.

조종기(300)의 좌측 하단에 위치한 제1 조종간은 추적 무인비행체(100)의 고도를 원격으로 조종이 가능하다.

예를 들어, 제1 조종간의 방향을 상측으로 조작을 하게 되면, 모터(155)의 RPM(Revolution per minute)이 증가하여, 프로펠러(160)의 회전력 또한 증가하게 되고, 증가한 회전력을 바탕으로 부력이 상승하여 추적 무인비행체(100)는 더 높은 고도로 상승할 수 있게 된다.

반면에, 제1 조종간의 방향을 하측으로 조작을 하게 되면, 기존의 무인비행체의 고도를 유지하기 위한 RPM으로 동작을 하고 있던 모터(155)는 RPM을 점점 더 떨어뜨리게 되고 회전력이 감소하게 된다. 감소한 모터(155)의 회전력은 프로펠러(160)의 회전력에도 영향을 미치게 되어 부력이 감소하게 되고, 추적 무인비행체(100)는 낮은 고도로 하강할 수 있게 된다.

조종기(300)의 우측 하단에 위치한 제2 조종간은 추적 무인비행체(100)의 이동 방향을 결정하는 조종이 가능하다.

예를 들어, 제2 조종간의 방향을 좌측으로 조작하게 되면, 상술한 바와 같이 전방위로 움직이는 게 가능한 하우징(150)이 추적 무인비행체(100)의 좌측으로 기울게 되고, 프로펠러(160)의 회전력에 따라 추적 무인비행체(100)의 몸체가 좌측으로 기울면서 방향을 좌측으로 이동하게 된다.

반면에, 제2 조종간의 방향을 우측으로 조작하게 되면, 상술한 바와 같이 전방위로 움직이는게 가능한 하우징(150)이 추적 무인비행체(100)의 우측으로 기울게 되고, 프로펠러(160)의 회전력에 따라 추적 무인비행체(100)의 몸체가 우측으로 기울면서 방향을 우측으로 이동할 수 있게 된다.

한편, 상기 제1 조종간과 제2 조종간의 사이에는 영상화면(320)이 위치할 수 있다.

영상화면(320)은 사각의 창의 형태로 구성된 터치스크린으로 구성될 수 있으며, 그 재질은 액정 디스플레이(LCD) 또는 저전력 발광 다이오드(LED) 디스플레이로 구성될 수 도 있다.

추적 무인비행체(100)의 조종 안테나(120)로부터 전송된 정보는 상기 영상화면 상측에 위치한 안테나(305)로부터 수신할 수 있으며, 상기 수신된 정보 중 이미지 또는 영상정보는 영상화면(320)에 표시될 수 있다.

즉, 영상화면(320)은 추적 무인비행체(100)의 카메라(180)로부터 얻은 정보를 표시해 주는 역할이 가능하다.

조종기(300)의 좌측 상단에는 스피커(330)와 마이크(340)가 위치할 수 있다 상기 두 구성요소는 상보적으로 그 기능을 수행하며 안테나(305)를 통해 추적 무인비행체(100)의 스피커(182)와 마이크(183)와 연동이 가능할 수 있다.

이 경우 무인비행체의 스피커(182)를 제1 스피커, 조종기의 스피커(330)를 제2 스피커로 구분할 수 있으며, 마이크의 경우도 무인비행체의 마이크(183)를 제1 마이크, 조종기의 마이크(340)를 제2 마이크로 구분할 수 있다.

여기서, 제1 마이크(183)는 제2 스피커(330)와 연동될 수 있으며, 제1 스피커(182)는 제2 마이크(340)와 연동이 가능할 수 있다.

예를 들어, 조종자가 마이크를 통해 의사를 전달하고자 할 경우, 제2 마이크(240)는 조종자의 음성신호를 조종기의 안테나를 통해 제1 스피커(182)로 출력이 가능하며, 조난자의 의사를 전달받을 경우, 제1 마이크(183)는 조난자의 음성신호를 무인비행체의 조종 안테나를 통해 정보를 전송하여 제2 스피커(330)로 출력이 가능할 수 있다.

조종기(300)의 우측상단에는 근접센서알람(350)이 위치한다. 근접센서알람(350)은 무인비행체의 근접센서(130a,130b)로부터 정보를 전달 받을 수 있다. 추적 무인비행체(100)의 근접센서(130a,130b)는 추적 무인비행체(100)가 이동하는 과정 중에 반경 1 미터 이내로 장애물이 감지 될 경우 조종 안테나(130)를 통해 근접센서알람(350)에 정보를 전달하게되고 정보를 전달받은 근접센서알람(350)은 자체내에 설치된 LED광을 깜빡이며 조종자로 하여금 이동에 주의하도록 알릴 수 있다.

예를 들어, 추적 무인비행체(100)의 진행 방향에 1 미터 이내로 장애물이 근접할 경우, 근접센서(130a,130b)의 신호를 수신한 근접센서알람(350)이 1/2초 간격으로 점멸할 수 있으며, 발광을 확인하지 못한 조종자에게 음성을 통해 장애물 감지에 대한 정보를 전달할 수 있도록, 제2 스피커(330)에서도 근접센서알람(350)과 동일한 간격으로 비프음을 출력할 수 있다. 상기 근접센서(130a,130b)가 조종기(300)의 근접센서알람(350)에 정보를 전달했음에도 불구하고, 조종자가 장애물을 향해 비행 조종을 그대로 실시할 경우, 근접센서(130a,130b)는 근접한 장애물간의 거리가 0.5 미터 이내로 근접할 시 마이크로프로세서로 정보를 전달하여 자동적으로 추적 무인비행체(100)의 회피기동에 들어가게 되며, 이는 조종자의 의도와는 무관하게 진행될 수 있다.

다만, 회피기동의 종료 후에는 조종자의 조종이 가능하나, 상기 실시 예에 한정하지 않으며, 조종기(300)에 설정된 모드에 따라 자동 회피기동 모드 설정의 해지가 가능할 수 있다.

근접센서알람(350)의 우측에는 RSSI표시부(360)가 위치한다. RSSI표시부(360)는 조난 무선 신호에 대한 정보를 추적 무인비행체(100)의 지향성 안테나(110)로부터 수신받을 수 있으며, 이를 시각정보로 표시할 수 있다.

RSSI표시부(360)는 상기 영상화면(320)과 유사하게 액정 디스플레이(LCD) 또는 발광 다이오드(LED) 디스플레이를 통해 시각정보를 표시할 수도 있으나, 상기 실시예들에 한정하지 않고, 조난 무선 신호의 감도에 대한 정보를 표시할 수 있는 다양한 시각표시장치를 통해 시각화가 가능하면 된다.

상기 추적 무인비행체(100)의 지향성 안테나(110)로부터 조난 무선 신호가 강하게 감지될 경우 RSSI표시부(360)는 그 수치를 반영하여 높은 수치를 표시할 수 있으며, 반대로, 조난신호가 약하게 감지될 경우, 그 수치를 반영하여 낮은 수치를 표시할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조난자 위치 추적용 무인비행체의 측면도를 도시한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 조난자 위치 추적용 무인비행체의 다른 실시예(이하, 운반 무인비행체)는 전면에 부착된 카메라, 조난 무선 신호를 감지하는 지향성 안테나, 조종기에 정보를 송수신하는 조종 안테나, 주변의 장애물을 탐지하는 근접센서, 부력을 생성하여 무인비행체를 띄우는 프로펠러, 상기 프로펠러의 동력원인 모터, 및 상기 모터를 지지하는 커넥트 암을 포함하되,

무인비행체의 하단에 투하기를 더 포함하며, 투하기는 투하수단을 포함한다.

도 4에 도시된 운반 무인비행체(200)의 구성요소들은 도 1 내지 도 2에 도시된 추적무인비행체(100)와 실질적으로 동일하며, 추가적으로 투하기(290)가 더 구성된 형태로 나타낼 수 있다.

투하기(290)는 조난자 위치 추적용 운반 무인비행체(200)의 하단 외면에 돌출된 사각틀의 형태로 위치하며, 상기 투하기(290)는 내부의 일정 영역을 갖는 공간을 포함한다.

투하기(290)의 내부 공간에는 근접센서(230b)와 구조 루트 표시용 발신기(295)가 위치한다. 이 경우 투하기(290) 내부 공간에 위치한 근접센서(230b)는 투하기(290)의 내부 공간에 위치할 수 있다.

투하기(290)의 내부 공간은 직사각형의 형상을 가지는 틀이 다수개로 나열된 형태일 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 규칙적으로 나열되어 있는 형태의 틀일 수 있다.

틀의 개수에 한계를 두지는 않으나, 일정량 이상의 틀의 개수는 운반 무인비행체(200)의 부하하중을 늘려 부력을 얻는데 제한을 둘 수 있으므로, 적게는 3 X 3 최대로는 5 X 4 까지 틀의 수를 조절할 수 있다.

조난자 위치 추적용 무인비행체의 다른 실시예에 투하기(290)가 배치됨에 따라 상기 운반 무인비행체(290)를 지지하는 지지대(270)의 길이도 투하기(290)의 운반 무인비행체(200)의 하측 외면에 돌출된 길이만큼 더 증가할 수 있으며, 그 증가된 길이는 투하기(290)가 돌출 된 높이에 비례한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조난자 위치 추적용 무인비행체의 하측면을 도시한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 투하기(290)는 운반 무인비행체(290)의 하부 외면에 배치되며, 내부에 공간을 형성할 수 있으며, 그 형태는 직사각형태의 틀로 구성될 수 있다.

투하기(290)의 틀의 내부에는 구조 루트 표시용 발신기(295)가 배치될 수 있다. 구조 루트 표시용 발신기(295)는 일정한 길이를 갖는 막대의 형상을 가질 수 있다. 구조 루트 표시용 발신기(295)는 내부에 무선 송신기(10)를 포함한다. 무선 송신기(10)는 구조 루트 표시용 발신기(295) 내부에 배치되어 무선 신호를 외부로 송신할 수 있다.

투하기(290)의 내부에는 근접센서(230b)를 더 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 조난자 위치 추적용 무인비행체(100)는 하부 외면에 돌출된 형태로 근접센서(130b)가 존재할 수 있으나, 다른 실시예에 따른 조난자 위치 추적용 무인비행체(200)는 투하기(290)의 배치로 인해 근접센서를 별도로 배치하기가 어렵다.

따라서, 투하기(290) 내부에 위치하는 틀의 형태에 맞게 근접센서(230b)를 구성하여, 틀의 내부에 위치하는 구조 루트 표시용 발신기(295)들과 마찬가지로 근접센서(230b)도 투하기(290)내부에 배치될 수 있다.

다만, 근접센서(230b)는 투하가 이루어지지 않도록 틀 내부에 고정되어 위치할 수 있으며, 상부 외면에 위치한 근접센서(230a)와 연동이 용이하게 이루어 질 수 있도록, 투하기(290) 내부의 정중앙에 배치될 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조난자 위치 추적용 무인비행체의 구조 루트 표시용 발신기를 도시한다.

도 6을 참조하면, 구조 루트 표시용 발신기는 몸체의 상단에 배치된 송신용 안테나, 중단에 배치된 발광체, 무선 신호를 송신하는 송신기, 발신기에 소비되는 전원을 제공하는 배터리, 하단에 배치된 몸체를 포함한다.

도 5에서 상술한 바와 같이 구조 루트 표시용 발신기(295)는 투하기(290)의 틀 내부에 위치하여 투하명령이 있기 전까지 고정된 형태로 대기할 수 있다.

구조 루트 표시용 발신기(295)의 하단에 위치한 몸체(30)는 그 자체로 구조 루트 표시용 발신기(295)를 지지하는 역할을 하며, 그 형상은 끝이 둥근 형태의 막대 형상을 가질 수 있다.

몸체(30)의 재질은 충격을 흡수하는 충격흡수소재로 이루어질 수 있다. 이는 조종자의 명령에 따라 특정장소에 투하기(290)로부터 구조 루트 표시용 발신기(295)가 투하될 때, 지면과의 충격으로 인해 구조 루트 표시용 발신기(295)의 상단과 중단에 배치된 무선송신기(20)와 발광체(10)가 파손될 확률이 높아질 수 있으므로, 상기 소재로 구성된 몸체(30)에 의해 그 충격량을 흡수하여 내부에 배치된 무선송신기(20)와 발광체(10)를 보호 할 수 있다.

배터리(25)는 몸체(30)의 상단에 위치하여, 구조 루트 표시용 발신기(295)가 제 기능을 할 수 있도록, 각 부에 전원을 공급할 수 있으며, 탈착이 가능한 구조로 구비될 수 있다.

발광체(10)는 전력이 차단된 재해현장에서 빛의 발산을 통해 무인비행체(100,200)가 안내한 안전경로를 따라 구조대가 투입되거나, 무인비행체(100,200)가 조난자를 안내하여 재해현장을 이탈하고자 할 때, 시야를 확보하여 보다 안전하게 특정지역을 통과할 수 있도록 할 수 있다.

송신기(20)는 상기 발광체(10)가 시야에 들어오지 않는 영역에 있는 특수한 상황에서 안전 경로를 안내하거나, 차후 구조 루트 표시용 발신기(295)를 회수하는 과정에 있어서 위치파악이 어려운 장소에 위치하는 구조 루트 표시용 발신기(295)를 찾기 위해 구조 루트 표시용 발신기(295)의 중단에 배치되어, 상단에 위치한 송신용 안테나(5)를 통해 정보를 송신할 수 있다.

송신기(20)는 주기적으로 상단에 위치한 송신용 안테나(5)를 통해 전파를 외부에 방사하여 자신의 위치를 알리고, 위치가 파악된 구조 루트 표시용 발신기(295)에 한하여 조종자나 다른 투입된 인원이 회수할 수 있으나, 재난 현장에 있어서, 그 위험도가 높다고 파악되는 장소에 있어서는 회수가 이루어지지 않을 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조난자 위치 추적용 무인비행체의 제2 조종기를 도시한다.

도 7을 참조하면, 상기 도 3에서 상술한 제1 조종기와 유사한 형태로 제2 조종기가 구성될 수 있다.

제2 조종기는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조난자 위치 추적용 무인비행체 이동을 조종하는 조종간, 무인비행체의 카메라로부터 송신된 정보를 시각화하여 표시하는 영상화면, 무인비행체에 장애물이 근접할 경우 그에 대한 알림을 제공하는 근접센서알람, 조난 무선 신호의 세기를 표시하는 RSSI표시부, 무인비행체의 조종 또는 정보를 송수신하기 위한 안테나를 포함하되,

투하기(290)로부터 구조 루트 표시용 발신기(295)를 투하하는 투하버튼(470), 투하기(290)에 남은 구조 루트 표시용 발신기(295)의 갯수를 표시하는 잔량표시부(480)를 더 포함한다.

상기 조종간(410), 영상화면(420), 근접센서알람(450), 안테나(405), 카메라 조정부(425), RSSI표시부(460)의 경우 도 3에서 상술한 구성과 기능이 동일하며, 그 상세한 설명을 생략한다.

투하버튼(470)은 제2 조종기(400)의 좌측 상단에 배치되어, 조종자가 구조 루트 표시용 발신기(295)를 특정한 위치에 투하하고자 할 경우 투하기(290)로부터 구조 루트 표시용 발신기(295)를 투하하는 명령을 내릴 수 있다.

잔량표시부(480)는 제2 조종기(400)의 좌측 상단에 상기 투하버튼(470)과 이웃하게 배치되어, 투하되고 남은 구조 루트 표시용 발신기(295)의 갯수를 표시한다. 구조 루트 표시용 발신기(295)의 잔량은 조종자가 잔량표시부(480)를 확인하는 시점에서 투하기(290)의 내부에 남아있는 구조 루트 표시용 발신기(295)의 개수이며, 투하기(290) 내부에 위치하는 근접센서(230b)는 포함하지 않는다.

도 8은 본 발명에 따른 조난자 위치 추적용 무인비행체의 마이크로프로세서와 마이크로프로세서와 연결되는 장치의 블록도를 도시한다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조난자 위치 추적용 무인비행체의 제어 수단으로서 마이크로프로세서가 구성될 수 있다.

마이크로프로세서와 연결되는 장치로는 지향성 안테나로부터 들어오는 신호를 축적하여 마이크로프로세서로 전송하는 신호축적용 수신부, 마이크로프로세서에서 처리한 정보를 조종기로 송신하거나 조종기에서 들어오는 정보를 수신하는 조종용 송수신부, 무인비행체의 비행 균형을 조정하고, 위치를 계산하는 자이로스코프, 회전력을 생성하는 모터, 투하기를 제어하는 투하기제어부,주변 환경 상태를 감지하는 환경센서, 가시거리 확보를 위한 빛을 조사하는 라이트, 음성정보를 입력받는 마이크, 음성정보를 출력하는 스피커, 본체와 주변 사물간 거리를 측정하는 근접센서를 포함한다.

신호축적용 수신부는 조난신호를 수신하는 지향성 안테나로부터 받은 신호정보를 축적하여 마이크로프로세서에 전송할 수 있다.

조종용 송수신부는 마이크로프로세서에서 처리한 정보를 조종기로 송신하거나 조종기에서 들어오는 정보를 수신할 수 있다.

자이로스코프는 자이로 효과를 사용하여 원점위치를 역추정, 현재의 방향이 얼마나 뒤틀렸는지를 역산출하여, 위치를 파악하는데 사용하는 장치로 위치 정보를 마이크로프로세서에 제공하는 역할을 수행한다.

이 외에 마이크로프로세서와 연결되는 무인비행체의 다른 구성요소들은 라이트, 카메라, 스피커, 마이크, 모터, 조종기, 근접센서, 지향성 안테나가있으며, 본 발명의 다른 실시예에서는 추가적으로 투하기제어부가 더 구성될 수 있다.

상기 신호축정용 수신부, 조종용 송수신부, 및 자이로스코프를 제외한, 마이크로프로세서와 연결되는 무인비행체의 남은 구성요소들은 도 3의 추적용 무인비행체(100)와 도 5의 운반용 무인비행체(200)에서 상술한 구성과 기능이 동일하여 그 상세한 설명을 생략할 수 있으며, 상기 구성요소들을 포함하여 필요에 의해 추가 구성요소를 배치할 수도 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

100: 추적 무인비행체 200: 운반 무인비행체
300: 제1 조종기 400: 제2 조종기

Claims (4)

1. 조난자 위치 추적용 무인비행체에 있어서,
   상기 조난자 위치 추적용 무인비행체는,
   조난자로부터의 조난 무선 신호를 추적하는 지향성 안테나;
   장애물을 감지하는 근접센서; 및 제어 정보를 전달하는 조종 안테나를 포함하고,
   상기 무인비행체의 하단에 배치된 투하기, 및
   상기 투하기 내부에 위치하는 구조 루트 표시용 발신기를 더 포함하며,
   상기 지향성 안테나는 상기 조난자의 위치를 추적하기 위하여, 상기 무인 비행체의 진향방향이 상기 조난 무선 신호를 지향하게 하며,
   상기 구조 루트 표시용 발신기는 충격흡수소재로 이루어지는 몸체; 상기 몸체의 상단에 위치하는 송신용 안테나; 및 상기 몸체와 상기 송신용 안테나의 사이에 위치하는 발광체를 포함하고,
   상기 구조 루트 표시용 발신기는 상기 무인비행체가 안내한 경로에 배치되는 조난자 위치 추적용 무인비행체.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 조난자 위치 추적용 무인 비행체는,
   정면을 촬영하는 카메라;
   외부의 소리를 입력 받는 제1 마이크;
   소리를 외부로 전달 하는 제1 스피커; 및
   주변 환경상태를 감지하는 환경센서를 더 포함하는 조난자 위치 추적용 무인비행체.
3. 제2 항에 있어서,
   무인비행체를 조종하는 조종간;
   카메라의 영상을 표시하는 영상화면;
   근접센서의 경보를 표시하는 근접센서알람;
   조난신호의 세기를 표시하는 RSSI표시부;
   외부의 소리를 입력 받는 제2 마이크;
   소리를 외부로 전달 하는 제2 스피커; 및
   카메라의 촬영 방향을 조정하는 카메라 조정간을 포함하는 조종기를 포함하는 조난자 위치 추적용 무인비행체.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 조종기는 상기 구조 루트 표시용 발신기를 투하하는 투하버튼; 및
   상기 구조 루트 표시용 발신기의 남은 갯수를 표시하는 잔량표시부를 더 포함하는 조난자 위치 추적용 무인비행체.
   

Images