KR101777145B1 - A control system and image control system for drone using communicaition network - Google Patents

A control system and image control system for drone using communicaition network Download PDF

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Abstract

The present invention relates to drone control and image control using a wire/wireless communication network. More particularly, the present invention relates to a system for performing drone control and image control using private or national communication networks and instantly performing movement/stop/power control without distance limit in combination with a central control system. A drone system to be controlled by using the private or national wire/wireless communication networks according to the present invention includes a camera for a control screen (thermal image/ HD or above-grade general camera); a transmitting/receiving board for drone control; and a router for using a wired/wireless communication network.

Description

통신망을 활용한 무인체 제어 및 영상 관제 시스템{A control system and image control system for drone using communicaition network} [0001] The present invention relates to an in-body control and image control system using a communication network,

본 발명은 무선 통신망을 활용한 무인체 제어 및 영상 관제 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 무인체에 유/무선 통신망을 통한 제어 시스템 및 열화상(TOD)/HD 이상급 카메라가 장착되어 넓은 시야로 접근하기 어려운 지역(상공,화재현장,재난현장 등)도 중앙관제 시스템을 이용하여 원격으로 접근 관제 가능한 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a human body control and video monitoring system using a wireless communication network. More particularly, the present invention relates to a human body control system and a thermal imaging (TOD) / HD surveillance camera, (Such as air, fire, disaster, etc.) that can not be accessed easily by remote control using a central control system.

최근 발생하는 각종 재난,재해로 인하여 안타까운 인명적 손실이 발생하고 있다. 이는 구조에 있어 중요한 골든 타임을 제때 활용하지 못하여 발생하는 문제이다. 이러한 문제들이 발생하는 이유로는 재난,재해 현장에 대한 접근 과 수색 늦어지며 발생하는 경우가 다반사이다. 이러한 문제들에 대한 최근 업계에서는 무인체를 통하여 해결하고자 노력하고 있다. 하지만 원거리 제어 불가, 탐색시 일반 영상 탐색, 야간 탐색 불가등의 문제점에 봉착하여 실질적인 역할을 하고 있지 못하고 있다.There are unfortunate loss of lives due to recent disasters and disasters. This is a problem that arises from the inability to utilize the important golden time in structure in time. These problems are often caused by disasters, access to disaster sites, and delays in search. In recent years, these problems have been addressed by the human body. However, it does not play a practical role because it is confronted with problems such as remote control disabled, general image search during search, and night search impossible.

공개특허공보 제 10-2015-0117879호Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2015-0117879

본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 무인체와 제어자간의 거리 제약성을 유/무선 통신망을 통하여 해결하는 한편 통신망의 불안정성 또는 전파도달거리 제약으로 인하여 발생이 되는 순간적 제어 불가 시 이를 극복하고 안정적인 제어방법을 제공하는 것이다.The first problem to be solved by the present invention is to solve the distance constraint between the human body and the controller through the wired / wireless communication network and overcome the instability caused by the instability of the communication network or the limitation of the propagation distance, Method.

본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 무인체와 제어자간에 송/수신하는 제어영상을 일반 HD 급 영상과 열화상(TOD) 영상을 유/무선 통신망을 통하여 동시 전달하여 주/야, 열악한 기후 조건 속에서도 구조 수색 영상을 안정적으로 제공하는 것이다.A second problem to be solved by the present invention is to provide a method of controlling a control image transmitted / received between a human body and a controller by simultaneously transmitting a normal HD image and a thermal image (TOD) image through a wired / wireless communication network, And to provide a stable search image even under conditions.

본 발명의 과제를 해결하기 위해서는 악천후에 대비해 기체 및 베터리에 대한 방한/방수기능을 갖추고 무인체 본체에 장착되어 있는 제어 모듈, HD급 카메라, 열화상 카메라(TOD)에 대한 통합 제어보드 및 유/무선 송출 제어부 기능을 장착시켜In order to solve the problem of the present invention, a control module, an HD camera, an integrated control board for thermal imaging (TOD), and a control module mounted on a body of a human body and having a cold / It is equipped with wireless transmission control function

악천후 시에도 원거리 무인체 제어 및 영상을 송출 할수 있도록 한다.It is possible to control the remote human body and transmit images even in bad weather.

무인체는 유/무선 통신망내에서의 순간적인 단절/지연 발생시 추락, 충돌이 발생 할수 있다. 이러한 문제점을 방지 하기 위해서는 유/무선 통신망을 이용하여 무인체와 제언센터간에 0.lm/s 간격으로 상호 상태정보를 확인토록 하여 통신망의 단절/지연 발생시 현 수행중인 임무를 중단하고 현 위치 대기토록 하여 해당 사고를 미연에 예방할수 있는 것이다.No human body may collide and collapse when instantaneous disconnection / delay occurs in wired / wireless communication network. In order to prevent such problems, the mutual status information should be checked at intervals of 0.1m / s between the human body and the proposal center using the wired / wireless communication network to stop the current mission in case of disconnection / delay of the communication network, So that the accident can be prevented in advance.

본 발명의 또 다른 해결하기 위해서는 HD급 일반 영상과 열화상 영상을 유/무선통신망을 통하여 전송함에 있어 영상 지연이 발생이 있다.In order to solve still another problem of the present invention, an image delay occurs in transmitting an HD general image and a thermal image through a wired / wireless communication network.

이러한 문제점을 방지 하기 위해서는 각 HD 급 영상과 열화상 영상을 전송하는 송출 보드에 대하여 단일 양분할 방식 구현 또는 단일 보드 형태로 구현하여 1개 이상의 유/무선 통신모듈을 이용하여 영상 지연문제를 해결 할수 있도록 한다.In order to prevent such problems, it is possible to implement a single dichotomy scheme or a single board type for the dispatching board for transmitting each HD-class image and thermal image, so that the image delay problem can be solved by using one or more wired / wireless communication module .

본 발명에 따른 유/무선 통신망을 이용하여 모니터링 및 제어되는 무인체 및 무인체 카메라 시스템은 이동하면서 제어자와 관제센터에서 모니터링 하고자 하는 지역을 시간과 장소에 제한 없이 실시간으로 모니터링 하며 효과적인 탐색 및 그 결과를 기반으로 적합한 현장 지휘를 할 수 있어서 시기적절성,편의성,효율성 등이 극대화된 시스템으로서 재난,재해 예방 산업 발전에 매우 유용한 발명이다.The non-human body and non-human body camera system monitored and controlled using the wired / wireless communication network according to the present invention monitors real-time regions to be monitored by the controller and the control center in real time, Based on the results, the system can maximize the timeliness, convenience, and efficiency by making it possible to conduct the appropriate field command. It is a very useful invention for the disaster prevention and disaster prevention industry development.


도 1는 대표 도면중 무인 이동체와 조종기간의 통신중 RF 통신 방식과 무선통신망을 활용한 무인 이동체 제어 방식 및 우선 순위와 작동 방식에 대한 모듈의 구조를 예시한 도면이다
도 2은 대표 도면중 무인 이동체와 관제 시스템 간의 영상 송/수신 연결을 설명하고 있음과 동시에 관제 시스템과 조종자 모니터사이에 영상 수신 및 카메라 제어에 대한 모듈의 구조를 예시한 도면이다.
도 3은 무인 이동체와 조종기간의 무선통신망을 이용한 상호 무결성 검증을 하는 구조를 예시한 도면이다.
도4는 대표도는 본 발명을 구현하기 위한 전체적 구성도이다.
1 is a diagram illustrating a structure of a module for an unmanned mobile object control method, priority, and an operation method using an RF communication method and a wireless communication network during communication between an unmanned mobile object and a control period in the representative drawing
2 is a diagram illustrating a structure of a module for image reception and camera control between the control system and the controller monitor, while illustrating the image transmission / reception connection between the unmanned mobile unit and the control system in the representative drawings.
3 is a diagram illustrating a structure for performing mutual integrity verification using an unmanned mobile object and a wireless communication network during a control period.
FIG. 4 is a block diagram of an overall structure for embodying the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명의 전체 시스템 도면으로서 무인이동체(100)의 제어모듈(600) 과 조종기(700)의 RF 모듈(701)로 또는 LTE 모듈(702)을 이용하여 무인 이동체(100)의 움직임을 제어 과정을 설명한 것이다.1 is a schematic diagram of the entire system of the present invention showing the movement of the UAV 100 using the control module 600 of the unmanned vehicle 100 and the RF module 701 of the controller 700 or the LTE module 702 Control process.

이는 무인 이동체와 조종자간의 거리적 제한을 벗어나기 위하여 구현된 것으로 무인 이동체(100)과 조종자가 인근 위치에 있다면 조종기(700)의 RF모듈(701)을 이용하여 움직임을 제어 하고 원거리 이동 또는 원거리 조종시 조종기(700)의 LTE모듈(702)를 이용하여 무인 이동체(100)의 움직임을 제어한다.This is implemented to overcome the distance limitation between the unmanned moving body and the controller. When the unmanned moving body 100 and the controller are located nearby, it is possible to control the movement using the RF module 701 of the controller 700, And controls the movement of the UAV 100 using the LTE module 702 of the controller 700.

조종기(700)의 LTE모듈(702)를 사용시 도 3에 명기된 순서대로 조종기(700)와 무인 이동체(100)간에 1차 제어 통신이 이루어지고(①, ②), 다시 조종기(700)와 무인 이동체(100)간에 2차 무결성 검증을 위한 신호의 통신이 소정 시간 단위로 되풀이되며(③, ④), 2차 무결성 검증을 위한 신호의 통신이 정상적으로 이루어지는 동안에는 LTE통신을 이용하여 무인 이동체 조종기(700)에서 무인 이동체(100)로의 본 제어 통신 및 이에 따른 무인 이동체(100)의 제어 명령 수행이 이루어지고(⑤), 제어권한에 대한 무결성 검증을 진행하며, 진행 도중에 에러 발생시 도3에 명기된 바와 같이 무인 이동체(100)이 현 위치 대기후 도3의 1번 항목을 다시 되풀이 하여 해당 제어 통신이 복구되면 무인 이동체(100)에 제어가 가능하도록 한다. 도 3의 프로토콜 2번항은 0.2sec단위로 상시 무인 이동체(100)과 조종기(700)의 LTE모듈(702)간의 무결성 검증을 되풀이 한다.When the LTE module 702 of the controller 700 is used, primary control communication is performed between the controller 700 and the manless vehicle 100 in the order shown in FIG. 3 (① and ②) The communication of the signal for the secondary integrity verification between the mobile bodies 100 is repeated in units of a predetermined time ([3], [4]), and during the normal communication of the signals for the secondary integrity verification, the unmanned mobile robot 700 The control communication with the unmanned mobile terminal 100 is performed and the control command of the unmanned mobile terminal 100 is performed (step 5), and the integrity verification of the control authority is performed. If an error occurs during the process, When the unmanned moving body 100 repeats the item 1 of FIG. 3 again after waiting for the current position and the corresponding control communication is restored, the unmanned moving body 100 can be controlled. 3, the integrity verification between the mobile terminal 100 and the LTE module 702 of the controller 700 is repeated in 0.2sec increments.

도 2 내지 도4와 같이 무인 이동체(100)는 HD카메라(200), HD 제어모듈(201)과 TOD 열화상카메라(202), TOD 제어모듈(202)의 데이터를 무선통신망인 LTE통신망(300)를 통해서 영상 전송 방식의 일종인 TCP 및 UDP 방식으로 HD카메라(200), TOD 열화상카메라(202)의 영상을 관제서버(400)에 전달하여 조종자모니터(500)에 영상을 수신 하는 것과 HD 제어 모듈(201)과 TOD 제어모듈(203)을 무선통신망LTE(300)을 통하여 조종자(500)의 모니터에서 HD카메라(200)과 TOD 열화상카메라(202)의 영상 확대, 영상 축소, 색 반전, 특정 온도 표시 기능을 제어하는 방식에 대하여 설명하며 이를 통하여 무인 이동체의 영상 송/수신에 대한 거리적 제한을 해결한다.2 to 4, the manned vehicle 100 transmits data of the HD camera 200, the HD control module 201, the TOD thermal imaging camera 202, and the TOD control module 202 to the LTE communication network 300 The image of the HD camera 200 and the TOD thermal camera 202 is transmitted to the control server 400 to receive the image on the navigator monitor 500 and the image of the HD The control module 201 and the TOD control module 203 are connected to the HD camera 200 and the TOD thermal imaging camera 202 through the wireless communication network LTE 300 via the monitor of the controller 500, , And a method of controlling a specific temperature display function are described, thereby solving the distance limitation of the image transmitting / receiving of the unmanned mobile object.

본 발명은 재해,재난 안전 산업분야에서 많이 사용이 되는 무인체 에 대한 제어 및 영상을 유/무선 통신망을 이용하여 이를 중앙에서 제어 및 영상 통합 관제가 가능함으로서 무인체 안전산업 분야에 핵심이 되는 기술 제공이 가능한 유용한 발명이다.The present invention can centrally control and integrate image control and images for a human body, which is widely used in the disaster, disaster, and safety industry, using a wired / wireless communication network, It is a useful invention that can be provided.

100 : 무인 이동체
200 : HD 카메라
201 : HD 카메라 제어모듈
202 : 열화상카메라(TOD)
203 : 열화상 카메라 제어모듈
300 : 무선 통신망( 2G, 3G, 4G, 5G, LTE)
400 : 무인 이동체 영상 관제시스템
500 : 조종자 모니터
600 : 무인 이동체 송.수신 제어 모듈
601 : 무인 이동체 RF 송수신 제어 모듈
602 : 무인 이동체 LTE 송수신 제어 모듈
700 : 무인 이동체 조종기
701 : 무인 이동체 RF 통신 조종기 모듈
702 : 무인 이동체 LTE 통신 조종기 모듈100: Unmanned vehicle
200: HD camera
201: HD camera control module
202: Thermal Imager (TOD)
203: Thermal Imaging Camera Control Module
300: Wireless communication network (2G, 3G, 4G, 5G, LTE)
400: Unmanned Moving Image Control System
500: Manipulator monitor
600: Unmanned mobile transmission / reception control module
601: Unmanned mobile RF transmission / reception control module
602: Unmanned mobile LTE transmission / reception control module
700: Unmanned mobile robot
701: Unmanned mobile RF communication controller module
702: Unmanned mobile LTE communication controller module

Claims (4)

무인 이동체(100)와,
상기 무인 이동체(100)와 LTE 통신을 이용하여 통신 가능하게 마련되는 관제 서버(400)와,
상기 무인 이동체(100)와 RF통신 또는 LTE통신을 이용하여 통신 가능하게 마련되는 조종기(700)를 포함하며,
상기 무인 이동체(100)는 HD카메라(200)와, 이를 제어하는 HD 제어모듈(201)과, TOD 열화상 카메라(202)와, 이를 제어하는 TOD 제어모듈(203)과, 무인 이동체(100)의 움직임을 제어하는 제어 모듈(600)과, 조종기(700)의 RF모듈(701)과 통신하는 RF 송수신 제어모듈(601)과 및 조종기(700)의 LTE모듈(702)과 통신하는 LTE 송수신 제어 모듈(602)을 구비하고,
LTE 모듈(702)을 이용하여 조종기(700)와 통신시,
조종기(700)와 무인 이동체(100)간에 1차 제어 통신이 이루어지고,
다시 조종기(700)와 무인 이동체(100)간에 2차 무결성 검증을 위한 신호의 통신이 소정 시간 단위로 되풀이되며,
2차 무결성 검증을 위한 신호의 통신이 정상적으로 이루어지는 동안에는 LTE통신을 이용하여 무인 이동체 조종기(700)에서 무인 이동체(100)로의 본 제어 통신 및 이에 따른 무인 이동체(100)의 제어 명령 수행이 이루어지고,
2차 무결성 검증을 위한 통신 중 에러가 발생하면, 무인 이동체(100)는 현 위치 대기 후, 조종기(700)와 무인 이동체(100) 간의 통신이 복구되면 무인 이동체(100)의 본 제어 통신 및 이에 따른 제어 명령 수행을 하고,
HD 제어모듈(203)과 TOD제어모듈(203)에서는 LTE통신망을 통해서 이루어지는 조종자의 제어에 따라서 HD 카메라(200)와 TOD 열화상 카메라(202)의 영상확대, 영상축소, 색반전, 특정 온도 표시 기능이 수행되도록 제어하고,
HD 제어모듈(203)과 TOD제어모듈(203)은 LTE통신망을 통해서 TCP 및 UDP를 이용한 영상 전송 방식을 이용하여 영상을 관제 서버(400)로 보내는 것을 특징으로 하는 통신망을 활용한 무인체 제어 및 영상 관제 시스템.







An unmanned moving body 100,
A control server 400 provided to communicate with the unmanned mobile terminal 100 using LTE communication,
And a manipulator (700) provided to communicate with the unmanned mobile terminal (100) through RF communication or LTE communication,
The unmanned moving body 100 includes an HD camera 200, an HD control module 201 for controlling the HD camera 200, a TOD thermal imaging camera 202, a TOD control module 203 for controlling the TOD thermal imaging camera 202, An RF transmission and reception control module 601 for communicating with the RF module 701 of the controller 700 and an LTE transmission and reception control module 602 for communicating with the LTE module 702 of the controller 700. [ Module 602,
Upon communicating with the controller 700 using the LTE module 702,
Primary control communication is performed between the controller 700 and the manless vehicle 100,
The communication of the signal for the secondary integrity verification between the controller 700 and the unmanned vehicle 100 is repeated in units of a predetermined time,
While the communication of the signal for the secondary integrity verification is normally performed, the control communication of the unmanned mobile body 100 to the unmanned mobile body 100 by the unmanned mobile body manipulator 700 and the control command of the unmanned mobile body 100 are performed using the LTE communication,
When an error occurs during the communication for verification of the secondary integrity, the unmanned mobile terminal 100 waits for the current position, and when the communication between the controller 700 and the unmanned mobile terminal 100 is restored, And then,
In the HD control module 203 and the TOD control module 203, image enlargement, image reduction, color reversal, and specific temperature display of the HD camera 200 and the TOD thermal imager 202 are performed according to the control of the operator through the LTE communication network Function to be performed,
The HD control module 203 and the TOD control module 203 send images to the control server 400 using an image transmission method using TCP and UDP over the LTE communication network. Video control system.







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KR101024170B1 (en) * 2002-07-16 2011-03-22 스피드라인 테크놀러지스 인코포레이티드 Dispensing system and method

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