KR101864371B1 - 무인항공기 및 이의 초기화 데이터 복구 방법 - Google Patents

무인항공기 및 이의 초기화 데이터 복구 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무인항공기 및 이의 초기화 데이터 복구방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 측면에 따르면, 항법장비 초기화 데이터를 저장하기 위한 비휘발성 저장부; 관성 측정 장치; 및 비행 중 리셋(reset) 현상이 발생할 경우, 상기 비휘발성 저장부에 저장된 항법장비 초기화 데이터를 기초로 비행제 자세 제어를 위한 비행제어컴퓨터를 포함하는 무인항공기가 제공된다.

Description

무인항공기 및 이의 초기화 데이터 복구 방법{Unmanned aerial vehicle and initiated data recovery method thereof}
본 발명은 무인항공기 및 이의 초기화 데이터 복구방법에 관한 것이다.
무인항공기 항법장비 초기화 데이터 복구 방법 및 장치는 의도치 않은 항법 장비 초기화 데이터 삭제 시 초기화 데이터를 복구함으로써 비행체 자세 제어 불능 현상을 방지하는 역할을 한다.
무인항공기의 부체계 장비는 탑재 통신기, 영상감지기, 변속기, 비행제어컴퓨터, 추력 모터 등 여러 전자장비 및 구동 장치로 구성되어 있다. 이 중 비행제어컴퓨터(Flight control computer: FCC)는 부체계 장치들을 총괄하여 제어하는 무인항공기의 핵심 모듈이다. 소형급 무인기는 운용 특성상 비행체 중량을 최소화 하도록 설계된다. 비행체 중량은 비행 운용 가능 시간에 밀접하기 때문에 비행제어컴퓨터 이중화에 따른 하드웨어 추가, 전자기 간섭 차폐막 설치 등 중량에 영향을 줄 수 있는 설계가 최소화되었다. 이에 따라 비행 중 전자기 간섭 등과 같은 사유로 비행제어컴퓨터 리셋이 발생될 경우, 비행제어컴퓨터의 휘발성 메모리에 저장되어 있던 항법 장비 초기화 데이터 삭제로 비행체 자세 제어가 불가하여 비행체 추락 등 비행안전성에 심각한 영향이 발생할 수 있다.
KR 공개 제10-2009-0073630호 KR 등록 제10-1418488호
본 발명은 비행제어컴퓨터 신뢰성 확보 차원에서 비행 중 비행제어컴퓨터 리셋(reset)으로 항법장비 초기화 데이터가 삭제되는 문제를 개선하기 위해 전원이 끊겨도 삭제되지 않는 비휘발성 메모리(예를 들어, 플래쉬 메모리)에 항법장비 초기화 데이터를 저장하여, 리셋 시 복구하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 항법장비 초기화 데이터를 저장하기 위한 비휘발성 저장부; 관성 측정 장치; 및 비행 중 리셋(reset) 현상이 발생할 경우, 상기 비휘발성 저장부에 저장된 항법장비 초기화 데이터를 기초로 비행체 자세 제어를 위한 비행제어컴퓨터를 포함하는 무인항공기가 제공된다.
또한, 비휘발성 저장부는 플래쉬 메모리를 포함할 수 있다.
또한, 비휘발성 저장부에 저장된 항법장비 초기화 데이터는 비행 전 비행체를 고정한 상태에서 유효성 판단이 완료될 수 있다.
또한, 항법장비 초기화 데이터는 관성 측정 장치가 갖는 스케일링 에러(Scaling error), 축 정렬 에러(Axis misalignment error), 바이어스 에러(Bias error)의 보정값을 포함할 수 있다.
또한, 관성측정장치 보정을 완료한 후, 보정값이 오차허용범위 이내인 경우 유효한 것으로 판단될 수 있다.
또한, 비행제어컴퓨터는, 리셋 이후 정상 비행 상태에서, 항법장비 초기화 데이터를 비휘발성 메모리에 저장할 수 있다.
또한, 항법장비 초기화 데이터는 항법장비의 측정오차 검교정 데이터, 지상고도 초기화 데이터, 및 통신장비 채널 번호를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 무인 항공기의 항법장비 초기화 데이터 복구방법에 있어서, 항법장비 초기화 데이터의 유효성을 판단하는 단계; 유효성이 판정된 초기화 데이터를 비휘발성 메모리에 저장하는 단계; 및 비행제어 컴퓨터 리셋 시, 비휘발성 메모리에 저장된 초기화 데이터를 복구하는 단계를 포함하는 초기화 데이터 복구방법이 제공된다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 일 실시예와 관련된 무인항공기 및 이의 초기화 데이터 복구방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
비행 중 비행제어컴퓨터 리셋 발생 시, 플래쉬 메모리에 저장된 항법장비 초기화 데이터를 복구하여, 비행체 자세 제어가 가능하고, 정상 비행이 가능한 효과를 갖는다.
또한, 현재 국내 무인항공기 산업은 고유모델을 독자적으로 개발 할 정도로 기술력이 향상되었으며, 무인항공기 운용이 증가되는 추세이다. 또한 세계 무인항공기 산업은 향 후 10년간 연평균 10% 이상의 빠른 성장이 예상된다. 하지만, 빠른 기술 성장에 비해 전자파 간섭과 같은 운용 방해 요인 대한 대응 수준이 상대적으로 낮은 실정이다. 무인항공기는 대당 가격이 높으며, 추락 시 인명 및 자산 손실에 따른 피해가 상당할 것으로 판단된다. 본 발명은 무인항공기 사고 예방에 기여하여 무인항공기 신뢰성을 크게 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 무인 항공기의 구성도이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기 및 이의 초기화 데이터 복구방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명한다.
또한, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응되는 구성요소는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 하며, 설명의 편의를 위하여 도시된 각 구성 부재의 크기 및 형상은 과장되거나 축소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예와 관련된 무인 항공기(100)의 구성도이다.
본 발명의 일 실시예와 관련된 무인 항공기(100)는 항법장비 초기화 데이터를 저장하기 위한 비휘발성 저장부, 관성 측정 장치(130) 및 비행 중 리셋(reset) 현상이 발생할 경우, 상기 비휘발성 저장부에 저장된 항법장비 초기화 데이터를 기초로 비행제 자세 제어를 위한 비행제어컴퓨터(110)를 포함한다.
또한, 상기 비휘발성 저장부는 플래쉬 메모리(120)를 포함한다. 비행제어컴퓨터(110)와 플래쉬 메모리(120)는 통신 가능하게 연결된다. 즉, 필요 시 비행제어컴퓨터(110)는 플래쉬 메모리(120)에 저장된 항법장비 초기화 데이터를 통해 복구할 수 있고, 초기화 데이터를 플래쉬 메모리(120)에 저장할 수도 있다.
비행제어컴퓨터(110)가 비정상 리셋되어 초기화되는 경우에도, 플래쉬 메모리(120)에 저장된 항법장비 초기화 데이터는 삭제되지 않는다. 이후, 재부팅 시, 비행제어컴퓨터(110)는 플래쉬 메모리(120)에 저장된 항법장비 초기화 데이터를 통해 초기화 데이터를 로드(load)할 수 있다. 이에 따라, 비행제어컴퓨터(110)는 비행체(무인항공기)의 자세 제어 및 정상 비행이 가능해진다.
도 1을 참조하면, 상기 무인 항공기(100)는 관성측정장치(130), 속도센서(140) 및 기압(고도)센서(150)를 포함한다. 또한, 무인 항공기(100)는 항법장비 초기화 데이터 유효성 판단모듈(160), 속도 측정 모듈(170), 고도 측정 모듈(180) 및 비행자세 제어모듈(190)을 포함한다.
또한, 비휘발성 저장부에 저장된 항법장비 초기화 데이터는 비행 전 비행체를 고정한 상태에서 유효성 판단이 완료될 수 있다. 즉, 플래쉬 메모리(120)에 저장되기 전, 항법장비 초기화 데이터는 지상에서 유효성 판단이 이루어지는 것이 바람직하다.
항법장비 초기화 데이터는 관성 측정 장치(130)가 갖는 스케일링 에러(Scaling error), 축 정렬 에러(Axis misalignment error), 바이어스 에러(Bias error)의 보정값을 포함한다.
또한, 관성측정장치(130) 보정을 완료한 후, 보정값이 오차허용범위 이내인 경우 유효한 것으로 판단되며, 오차허용범위 이상일 경우, 재초기화 과정을 수행하게 된다.
또한, 비행제어컴퓨터(110)는, 리셋 이후 정상 비행 상태에서, 항법장비 초기화 데이터를 비휘발성 메모리에 저장한다.
또한, 항법장비 초기화 데이터는 항법장비의 측정오차 검교정 데이터, 지상고도 초기화 데이터, 및 통신장비 채널 번호를 포함한다.
항법장비의 측정오차 검교정 데이터와 관련하여, 비행체 자세는 자이로 센서, 가속도 센서로 측정되며, 각각의 센서는 기본적으로 오차를 가지고 있다. 이러한 오차를 초기화 시에 저장하여 측정 시 이 값을 제외시키도록 해야 한다.
지상고도 초기화 데이터와 관련하여, 소형급 무인항공기의 경우, 착륙 시 에어백을 전개하여 착륙을 해야 하는데, 에어백은 무인항공기 이륙 당시의 고도에서 특정 높이(예를 들어, 30m)에서 전개를 해야 한다. 비행제어컴퓨터(110) 리셋 시, 지상 기준 고도(이륙 당시)가 삭제되는 경우에는 에어백 전개에 문제가 발생할 수 있다.
또한, 비행제어컴퓨터(110) 리셋 시, 운용 중이던 통신 채널 번호가 삭제되어 통신 개설이 되지 않는 문제가 발생할 수 있으나, 초기화 데이터에 통신장비 채널 번호를 저장하면, 비행제어 컴퓨터(110) 리셋 시, 복구할 수 있다.
상기의 구조를 갖는 무인 항공기의 항법장비 초기화 데이터 복구방법에 있어서, 본 발명의 일 실시예와 관련된 초기화 데이터 복구 방법은, 항법장비 초기화 데이터의 유효성을 판단하는 단계, 유효성이 판정된 초기화 데이터를 비휘발성 메모리에 저장하는 단계 및 비행제어 컴퓨터(110) 리셋 시, 비휘발성 메모리에 저장된 초기화 데이터를 복구하는 단계를 포함한다.
또한, 비휘발성 저장부는 플래쉬 메모리(120)를 포함한다.
또한, 비휘발성 저장부에 저장된 초기화 데이터는 비행 전 비행체를 고정한 상태에서 유효성 판단이 완료된다.
또한, 비행제어컴퓨터(110)는, 리셋 이후 정상 비행 상태에서, 항법장비 초기화 데이터를 비휘발성 메모리에 저장하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기 유효성이 판정된 초기화 데이터를 비휘발성 저장부에 저장하는 단계는 비휘발성 저장부의 저장 수명을 고려하여, 지상에서 불필요한 저장 과정을 피하기 위해 이륙 후 비행체 실속 속도 달성 고도 (예를 들어, 40m)에서 저장할 수 있다.
또한, 상기 비휘발성 저장부에 저장된 초기화 데이터를 비행 중 비행제어컴퓨터 리셋으로 인한 부팅 시 복구하는 단계는, 비행체 속도 센서로부터, 현재 비행체 속도가 실속 속도(예를 들어, 40kph)이상이면, 상기 비휘발성 저장부에 저장된 초기화 데이터를 관성측정장치로 복구할 수 있다.
위에서 설명된 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100: 무인항공기
110: 비행제어컴퓨터
120: 플래쉬 메모리
130: 관성측정장치

Claims (13)

  1. 항법장비의 측정오차 검교정 데이터, 지상고도 초기화 데이터, 및 통신장비 채널 번호를 포함하고, 비행 전 비행체를 고정한 상태에서 유효성 판단이 완료된 항법장비 초기화 데이터를 지상에서 불필요한 저장 과정을 피하기 위해 이륙 후 비행체 실속 속도 달성 고도에서 저장하기 위한 비휘발성 저장부;
    속도센서;
    관성 측정 장치; 및
    비행 중 리셋(reset) 현상이 발생할 경우, 상기 비휘발성 저장부에 저장된 항법장비 초기화 데이터를 기초로 비행체 자세 제어를 위한 비행제어컴퓨터; 를 포함하 며,
    비행 중 비행제어컴퓨터 리셋(reset)으로 인한 부팅 시, 속도 센서로부터 현재 비행체 속도가 실속 속도 이상이면 비휘발성 저장부에 저장된 초기화 데이터를 관성측정장치로 복구하는 것을 특징으로 하는 무인항공기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    비휘발성 저장부는 플래쉬 메모리를 포함하는 무인항공기.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    항법 장치 초기화 데이터는 관성 측정 장치가 갖는 스케일링 에러(Scaling error), 축 정렬 에러(Axis misalignment error), 바이어스 에러(Bias error)의 보정값을 포함하는 무인항공기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    관성측정장치 보정을 완료한 후, 보정값이 오차허용범위 이내인 경우 유효한 것으로 판단되는 무인항공기.

  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 무인 항공기의 항법장비 초기화 데이터 복구방법에 있어서,
    측정오차 검교정 데이터, 지상고도 초기화 데이터, 및 통신장비 채널 번호를 포함하는 항법장비 초기화 데이터의 유효성을 판단하는 단계;
    유효성이 판정된 초기화 데이터를 지상에서 불필요한 저장 과정을 피하기 위해 이륙 후 비행체 실속 속도 달성 고도에서 비휘발성 메모리에 저장하는 단계; 및
    비행제어 컴퓨터 리셋 시, 속도 센서로부터 현재 비행체 속도가 실속 속도 이상이면 비휘발성 메모리에 저장된 초기화 데이터를 관성측정장치로 복구하는 단계를 포함하는 초기화 데이터 복구방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    비휘발성 저장부는 플래쉬 메모리를 포함하는 초기화 데이터 복구방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    비휘발성 저장부에 저장된 초기화 데이터는 비행 전 비행체를 고정한 상태에서 유효성 판단이 완료된 초기화 데이터 복구방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    초기화 데이터는 관성 측정 장치가 갖는 스케일링 에러(Scaling error), 축 정렬 에러(Axis misalignment error), 바이어스 에러(Bias error)의 보정값을 포함하는 초기화 데이터 복구방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    관성측정장치 보정을 완료한 후, 보정값이 오차허용범위 이내인 경우 유효한 것으로 판단되는 초기화 데이터 복구방법.
  13. 삭제
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