KR101876829B1 - 소형 드론의 실내 비행제어를 위한 유도 제어 시스템 - Google Patents

소형 드론의 실내 비행제어를 위한 유도 제어 시스템 Download PDF

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엄성용
서연곤
박지현
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Abstract

본 발명의 소형 드론의 실내 비행제어를 위한 유도 제어 시스템은, 실내 비행공간에서 외부의 비행 제어신호에 따라 자동 비행하는 드론들을 포함하며, 상기 드론들의 비행 영상 및 상기 드론들의 고도 정보를 실시간으로 수신하여 분석하고, 사전 비행계획과 명령에 따라 상기 드론들의 자동 비행을 유도 및 조정하는 드론 비행제어 시스템을 제공함에 기술적 특징이 있다.

Description

소형 드론의 실내 비행제어를 위한 유도 제어 시스템{INDUCTION CONTROL SYSTEM FOR INDOOR FLIGHT CONTROL OF SMALL DRONES}
본 발명은 소형 드론의 실내 비행제어를 위한 유도 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실내 비행공간에서 외부의 비행 제어신호에 따라 자동 비행하는 드론들을 포함하며, 상기 드론들의 비행 영상 및 상기 드론들의 고도 정보를 실시간으로 수신하여 분석하고, 사전 비행계획과 명령에 따라 상기 드론들의 자동 비행을 유도 및 조정하는 드론 비행제어 시스템을 제공함으로써, 정해진 실내에서 저렴한 비용으로 드론 비행 관련 다양한 형태의 응용을 구현할 수 있는, 소형 드론의 실내 비행제어를 위한 유도 제어 시스템에 관한 것이다.
영어로 수벌을 뜻하는 드론(drone)은 언뜻 보기에 장난감 같지만, 소음이 적어 펭귄이나 물개, 및 고래에게 가까이 접근하여 영향을 주지 않고 사진을 찍을 수 있다.
다시 말해, 여섯 개의 회전날개를 가진 소형 무인항공기인 드론을 이용하면 남극에 사는 펭귄 및 물개무리를 촬영하기 위하여 비행기에 탑승한 카메라 맨도, 인공위성도 필요 없다.
여기서, 드론의 내부에는 위성항법장치(GPS)와 3차원 공간에서 회전 상태를 파악하는 자이로스코프, 이동 상태를 알려주는 가속도 센서를 장착하고 있다.
일반적으로, 헬리콥터의 비행원리는 메인로터가 회전을 하여 양력을 얻어서 부양을 하게 되고, 메인로터의 회전방향과 반대 방향으로 '작용과 반작용의 법칙'에의 반동 토크가 발생하게 되어 이를 상쇄시키기 위해서 테일 로터가 필요하다.
반면, 드론은 테일 로터 없이 메인로터만 4개로 구성이 되는데, x자형 드론과 십자형(+) 드론이 있는데 x자형 드론이 일반적으로 이용된다.
각각의 프로펠러의 회전방향은 대각선으로 마주보는 프로펠러가 같은 방향(CW)으로 회전을 하고 바로 옆의 프로펠러는 다른 방향(CCW)로 회전을 하는데, 이는 헬리콥터처럼 기체의 반동토크를 서로 상쇄시키기 위함이다.
네 개의 프로펠러가 고속으로 회전하면서 출력의 차이로 인해 드론의 상하, 좌우, 앞뒤의 방향 전환이 가능하다.
한편 이러한 드론은 개인의 취미활동으로 개발되어 상품화된 것도 많이 있는데, 최근에는 드론 경주 대회가 많이 개최 되며 드론 레이싱이 21세기의 새로운 스포츠로 떠오르고 있다.
하지만 종래 기술은 정해진 실내에서 저렴한 비용으로 드론 비행 관련 다양한 형태의 응용을 구현할 수 있는 드론 비행제어 시스템을 제공하지 못하는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1739966호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 실내 비행공간에서 외부의 비행 제어신호에 따라 자동 비행하는 드론들을 포함하며, 상기 드론들의 비행 영상 및 상기 드론들의 고도 정보를 실시간으로 수신하여 분석하고, 사전 비행계획과 명령에 따라 상기 드론들의 자동 비행을 유도 및 조정하는 드론 비행제어 시스템을 제공함으로써, 정해진 실내에서 저렴한 비용으로 드론 비행 관련 다양한 형태의 응용을 구현할 수 있는, 소형 드론의 실내 비행제어를 위한 유도 제어 시스템을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 소형 드론의 실내 비행제어를 위한 유도 제어 시스템은, 실내 비행공간에서 외부의 비행 제어신호에 따라 자동 비행하는 드론들을 포함하며, 상기 드론들의 비행 영상 및 상기 드론들의 고도 정보를 실시간으로 수신하여 분석하고, 사전 비행계획과 명령에 따라 상기 드론들의 자동 비행을 유도 및 조정하는 드론 비행제어 시스템을 제공한다.
본 발명은 남녀노소 누구나 정해진 실내에서 저렴한 비용으로 드론 비행 관련 다양한 형태의 응용을 구현할 수 있는 기술적 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시예로, 실내 비행공간에서의 드론들의 비행을 제어하기 위한 드론 비행제어시스템 및 주변 환경을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 드론 비행제어 시스템의 구성을 상세히 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예로, 도 2의 구성 중 영상 처리부의 드론 비행 영상에 대한 영상처리를 통하여 드론들 각각의 평면 좌표를 생성하는 과정을 순서도로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예로, 도 2의 구성 중 위치 연산부를 통하여 각각의 드론들에 대한 3차원 원뿔좌표를 생성하는 과정을 순서도로 나타낸 것이다.
도 5a는 도 4의 3차원 원뿔좌표의 변수 중 현재 드론의 실내 비행 위치에 대한 센터이격 각도(θc) 및 고도(H)의 관계를 나타낸 것이다.
도 5b는 도 4의 3차원 원뿔좌표의 변수 중 현재 드론의 실내 비행 위치에 대한 방향각도(θd)를 산출하는 방법을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예로, 도 2의 구성 중 드론 비행 조정부를 통하여 실내 비행공간에서 비행 중인 드론의 비행 위치를 자동으로 조정하는 과정을 순서도로 나타낸 것이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 실시예로, 실내 비행공간에서의 드론들의 비행을 제어하기 위한 드론 비행제어시스템 및 주변 환경을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명은 실내 비행공간(R10)에서의 드론들의 비행을 제어하기 위한 드론 비행제어시스템(200) 및 응용 시스템(300)을 포함한다.
이 경우 실내 비행공간(R10)은 소형의 드론들(100-1, 100-2)이 비행 가능한 비행 가능 구역을 의미하는데, 이는 상기 실내 비행공간(R10)의 상부 면에 고정 설치된 고정 카메라(10)의 최대 촬영 가능 영역인 드론 비행제어 영역(A10)과 구별되는데, 이에 대한 상세한 설명은 도 5a에서 후술한다.
한편 상기 실내 비행공간(R10)에는 상부 면에 고정 설치된 고정 카메라(10)와, 상기 실내 비행공간(R10)의 내부에서 외부의 비행 제어신호에 따라 자동 비행하는 소형의 드론들(100-1, 100-2)과, 상기 실내 비행공간(R10)의 일측 면에 설치되어 상기 고정 카메라(10)가 촬영한 영상 및 상기 드론들(100-1, 100-2)의 실시간 비행 고도 정보를 외부의 드론 비행제어 시스템(200)으로 전송하고, 상기 드론 비행제어 시스템(200)으로부터 비행 제어신호를 수신하는 통신모듈(20)을 포함한다.
여기서 고정 카메라(10)는 상기 실내 비행공간(R10)의 상부 면에 1개로 고정 설치되어 운영함으로써, 드론 비행제어시스템(200)의 드론 촬영 영상의 분석 시 용이함을 제공하는 장점을 제공하지만, 상황에 따라서는 촬영의 사각 지대로 인한 각종 응용(이를테면, 실내 군집 비행, 드론 공연, 드론 게임, 비행 로봇 등)에 지장을 줄 경우 2개 이상을 사용할 수도 있다.
이 경우 고정 카메라(10)는 촬영된 사진 이미지 또는 동영상을 프레임(frame) 처리하여 저장되거나 전송될 수 있도록 카메라 모듈이 내장된 각종 카메라들을 이용할 수 있으며, 이 경우 카메라 모듈은 이를테면 렌즈, 이미지 센서, 증폭기, 아날로그/디지털 변환기 및 이미지신호 처리프로세서를 구비할 수 있다.
드론들(100-1, 100-2)은 시스템 운영 및 목적 등을 고려하여 3개 이상의 드론들을 포함할 수 있고, 상기 실내 비행공간(R10)의 크기를 고려하여, 소형 또는 초소형 드론(drone)을 사용하는 것이 바람직하다.
이 경우 드론은 비행 중 고도를 유지하는 상태로 한 위치에 머무르거나, 전후좌우 및 상하 움직임이 용이한 일명'멀티콥터'형태를 가질 수 있다.
이와 같은 멀티콥터는 다수개의 프로펠러를 갖춘 비행장비로서, 프로펠러의 개수에 따라 이를테면, 쿼드콥터(4개), 헥사콥터(6개), 옥토콥터(8개) 등을 개발할 수 있는데, 프로펠러가 많을수록 높은 출력과 안정감을 가지게 된다.
본 발명의 드론들(100-1, 100-2)은 외부의 드론 비행제어시스템(200)으로부터 전송된 비행 제어신호에 따라 다양한 비행 패턴(이를테면, 곡예(acro) 비행, 스터빌라이즈(stabilize) 비행, 써클(circle) 비행, 팔로우 미(follow me) 비행, 지오펜스 앤 오토(geo fence and auto) 비행 등)을 갖는 자동 비행이 가능하도록 내부에 각종 모듈들(이를테면, 통신모듈, 비행제어모듈 등)이 탑재된다.
이 경우 특히 실내 비행공간(R10)에서의 자동 비행이 목적임을 고려하여, 상기 실내 비행공간(R10)의 지면으로부터 드론의 고도(height)를 실시간으로 측정할 수 있는 고도 측정모듈(미 도시)이 탑재되는데, 이에 대한 상세한 설명은 도 5a에서 후술한다.
통신모듈(20)은 드론들(100-1, 100-2) 각각에 대해서는 근거리 디지털 무선통신(이를테면, 와이파이(Wifi), 블루투스 등)으로 연결되고, 한편으로는 상기 드론 비행제어시스템(200)과는 유선으로 연결되어 상호 통신을 구현할 수 있지만, 이에 한정되지 아니하고 다양한 통신 방식을 적용할 수도 있다.
한편 드론 비행제어시스템(200)은 상기 고정 카메라(10)가 촬영한 영상 및 상기 드론들(100-1, 100-2)이 측정한 실시간 비행 고도 정보를 수신하여 이를 분석하며, 또한 응용 시스템(300)으로부터 제공 받은 비행계획과 명령을 토대로 상기 드론들(100-1, 100-2)이 자동 비행을 할 수 있도록 해주는데, 이에 대한 구체적인 설명은 도 2에서 후술한다.
응용 시스템(300)은 운영자 등이 요구하는 드론들의 비행 계획 및 이동 명령 등을 인터페이스를 통해 상기 드론 비행제어시스템(200)으로 제공한다.
도 2는 본 발명에 따른 드론 비행제어 시스템의 구성을 상세히 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 드론 비행제어 시스템(200)은 데이터 수신부(210), 통신부(220), 데이터 저장부(230), 영상 처리부(240), 위치 연산부(250), 비행계획 관리부(260), 드론 비행조정부(270) 및 제어부(280)를 포함한다.
데이터 수신부(210)는 상기 고정 카메라(10)가 촬영한 드론 비행 영상 및 상기 드론들(100-1, 100-2)이 측정한 실시간 비행 고도 정보를 상기 통신모듈(20)을 통해 실시간으로 수신한다.
통신부(220)는 실내 비행공간(R10)에 설치된 통신모듈(20) 또는 외부 응용 시스템(300)과 근거리 또는 원거리 무선 통신, 유선 통신 등을 수행하기 위한 인터페이스를 제공하는데, 이를테면, 근거리 통신모듈로 NFC(Near Field Communication), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), UWB(Ultra-wideband) 방식 등을 사용할 수 있고, 원거리 통신모듈로 3G, 4G, LTE, LTE-A, 와이브로(Wireless Broadband Internet), 와이파이(Wifi) 등을 사용할 수도 있으며, 유선통신으로 전력선통신(PLC), 기타 인터넷, SNS 등을 사용할 수도 있다.
데이터 저장부(230)는 상기 영상 처리부(240), 위치 연산부(250), 비행계획 관리부(260) 및 제어부(280)를 통해서 처리된 각종 드론 자율비행 관련 데이터들을 저장하는데, 저장매체로 이를테면, 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(이를테면, SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM), 롬(ROM) 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
영상 처리부(240)는 상기 데이터 수신부(210)를 통해 수신된 드론 비행 영상을 영상 처리하여, 드론들(100-1, 100-2) 각각의 평면 좌표를 생성하는데, 이하 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예로, 도 2의 구성 중 영상 처리부의 드론 비행 영상에 대한 영상처리를 통하여 드론들 각각의 평면 좌표를 생성하는 과정을 순서도로 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 우선 영상 처리부(240)는 수신한 드론 비행 영상에 대해 전처리(이를테면, 필터링 등)를 수행하는 제1 과정(S110)을 갖는다.
다음으로, 상기 제1 과정(S110)의 전 처리 된 드론 비행 영상에 변화를 갖는 부분이 검출되는 지를 판단하는 제2 과정(S120)을 갖는다.
만일 제2 과정(S120)에서 전 처리 된 드론 촬영 영상에 변화를 갖는 부분이 검출되지 않는 다고 판단한 경우(아니오), 상기 제1 과정(S110)으로 리턴 시킨다.
반면 만일 제2 과정(S120)에서 전 처리 된 드론 촬영 영상에 변화를 갖는 부분이 검출되었다고 판단한 경우(예), 즉 도 5a에 도시된 드론 비행제어 영역(A10) 내에 비행 중이 드론이 촬영된 경우, 다음과정으로 검출된 부분을 분할하는 오브젝트 세그멘테이션(Object Segmentation)을 수행하는 제3 과정(S130)을 갖는다.
다음으로, 분할된 객체에 대해 오브젝트 트래킹(Object Tracking)을 수행하는 제4 과정(S140)을 갖는다.
다음으로, 상기 제4 과정(S140)을 통해 오브젝트 트래킹(Object Tracking) 된 오브젝트(Object)의 면적 중심을 추출하는 제5 과정(S150)을 갖는다.
다음으로, 복수개의 오브젝트(Object)들에 대해 식별 처리를 수행하는 제6 과정(S160)을 갖는다.
마지막으로, 복수개의 드론들의 2차원 평면 좌표를 생성 및 업데이트를 수행하는 제7 과정(S170)을 갖는다.
이 경우 드론들의 2차원 평면 좌표는 영상처리 과정을 통해 획득한 드론들 각각의 중심점(C1) 좌표(도 5a 참조)를 의미한다.
다음으로, 위치 연산부(250)는 상기 영상 처리부(240)를 통해 생성된 드론들의 2차원 평면 좌표를 이용하여 각각의 드론들에 대한 3차원 원뿔좌표를 생성하는데, 이에 대한 구체적인 생성 과정은 이하 도 4를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예로, 도 2의 구성 중 위치 연산부를 통하여 각각의 드론들에 대한 3차원 원뿔좌표를 생성하는 과정을 순서도로 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 우선 위치 연산부(250)는 상기 영상 처리부(240)를 통해 생성된 개별 드론(100)의 평면 좌표를 획득하는 제1 과정(S210)을 갖는다.
다음으로, 개별 드론(100)의 센터이격 각도(θc)를 연산하는 제2 과정(S220)을 갖는데, 이에 대한 구체적인 설명은 도 5a에서 후술한다.
다음으로, 개별 드론(100)의 방향각도(θd)를 연산하는 제3 과정(S230)을 갖는데, 이에 대한 구체적인 설명은 도 5b에서 후술한다.
다음으로, 개별 드론(100)의 고도(H)를 획득하는 제4 과정(S240)을 갖는데, 이에 대한 구체적인 설명은 도 5a에서 후술한다.
다음으로, 상기 제2 과정(S220) ~ 상기 제4 과정(S240)을 통해 획득한 센터이격 각도(θc), 방향각도(θd) 및 고도(H) 변수를 이용하여 개별 드론(100)의 3차원 원뿔좌표로 표시된 드론 위치함수(Lp)를 결정하는 제5 과정(S250)을 갖는다.
여기서 드론 위치함수(Lp)는 하기 수학식1로 표현된다.
[수학식1]
Lp = f (θd , θc , H )
이 경우 드론 위치함수(Lp)는 원뿔형태의 드론 비행제어 영역(A10)에서 비행하는 개별 드론(100)에 대한 3차원 절대위치 정보를 제공한다.
마지막으로, 개별 드론(100)의 3차원 좌표를 실시간으로 업데이트 하는 제6 과정(S260)을 갖는다.
도 5a는 도 4의 3차원 원뿔좌표의 변수 중 현재 드론의 실내 비행 위치에 대한 센터이격 각도(θc) 및 고도(H)의 관계를 나타낸 것이다.
도 5a를 참조하면, 고정 카메라(10)의 중심점(O)과, 지면에 위치한 제1 그라운드 지점(G1) 및 제2 그라운드 지점(G2)을 연결하면 삼각형이 생성되며, 이 경우 삼각형의 면적에 해당하는 영역을 '드론 비행제어 영역(A10)'으로 정의한다.
이 경우 상기 드론 비행제어 영역(A10)의 임의 위치에 개별 드론(100)의 평면 좌표(중심점, C1)가 주어지는 경우(도 3 참조), 개별 드론(100)의 고도(H) 정보는 상기 데이터 수신부(210)가 개별 드론(100)으로부터 실시간으로 수집한 비행 고도 정보를 통해 결정되며, 센터이격 각도(θc)는 OB선과 OC1선이 형성하는 각도를 계산함으로써 결정된다.
이 경우 고도(H) 정보는 지면으로부터 상기 개별 드론(100)의 중심점(C1) 까지의 수직 거리를 의미하며, 이는 개별 드론(100)의 실시간 비행 위치에 따라 변동되는 값으로, 개별 드론(100)에 탑재된 고도 감지 센서모듈 등을 통해 자동으로 산출된다.
도 5b는 도 4의 3차원 원뿔좌표의 변수 중 현재 드론의 실내 비행 위치에 대한 방향각도(θd)를 산출하는 방법을 나타낸 것이다.
도 5b를 참조하면, 상기 도 5a에서 결정된 고도(H) 및 센터이격 각도(θc)와 동일한 값을 갖는 개별 드론(100)의 촬영된 영상을 원 좌표에서 평면으로 나타낸 것으로, 이 경우 방향각도(θd)는 원 좌표에서 표시된 바대로, 개별 드론(100)의 중심을 관통하는 OF선과 OE선이 이루는 각도를 계산함으로써 결정된다.
이와 같이 도 5a 및 도 5b를 통해 결정된 개별 드론(100)에 대한 고도(H), 센터이격 각도(θc) 및 방향각도(θd) 값은 상기 수학식1에 표시된 드론 위치함수(Lp)의 변수로 사용된다.
다시 도 2를 참조하면, 비행계획 관리부(260)는 외부의 응용 시스템(300)으로부터 제공 받은 비행계획과 명령 등을 관리하며, 드론 비행조정부(270)가 상기 비행계획과 명령에 따라 상기 드론들(100-1, 100-2)의 자동 비행을 조정할 수 있도록 해준다.
드론 비행조정부(270)는 상기 비행계획 관리부(260)로부터 수신한 비행계획과 명령 신호를 상기 드론들(100-1, 100-2)로 전송하여 드론 비행제어 영역(A10) 내의 목적하는 위치로 상기 드론들(100-1, 100-2)을 이동 시키는 자동 비행 제어를 구현 하는데, 이에 대한 구체적인 설명은 도 6에서 후술한다.
마지막으로, 제어부(280)는 데이터 수신부(210), 통신부(220), 데이터 저장부(230), 영상 처리부(240), 위치 연산부(250), 비행계획 관리부(260) 및 드론 비행조정부(270)를 제어한다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예로, 도 2의 구성 중 드론 비행 조정부를 통하여 실내 비행공간에서 비행 중인 드론의 비행 위치를 자동으로 조정하는 과정을 순서도로 나타낸 것이다.
이하 도 2 및 도 6을 참조하여, 드론 비행 조정부(270)를 통하여 실내 비행공간에서 비행 중인 드론의 비행 위치를 자동으로 조정하는 과정에 대해 설명한다.
우선 드론 비행 조정부(270)는 상기 비행계획 관리부(260)가 관리하고 있는 비행계획과 명령을 획득하는 제1 과정(S310)을 갖는다.
다음으로, 상기 제1 과정(S310)에서 수신한 명령에 따라 드론의 목표 좌표 값을 설정하는 제2 과정(S320)을 갖는다.
다음으로, 비행 제어 대상인 드론의 현재 좌표 값을 확인하는 제3 과정(S330)을 갖는다.
이 경우 상기 제2 과정(S320)의 목표 좌표 값 및 상기 제3 과정(S330)의 현재 좌표 값은 상기 수학식1의 드론 위치함수(Lp) 형태로 표시될 수 있다.
다음으로, 드론의 현재 좌표 값이 목표 좌표 값과 일치하는지를 비교 판단하는 제4 과정(S340)을 갖는다.
다음으로, 만일 제4 과정(S340)에서 드론의 현재 좌표 값이 목표 좌표 값과 일치한다고 판단한 경우(예), 즉 비행 제어 대상인 드론의 비행 궤도를 조정할 필요가 없는 경우에는 상기 제1 과정(S310)으로 리턴 한다.
반면, 제4 과정(S340)에서 드론의 현재 좌표가 목표 좌표와 일치하지 않는다고 판단한 경우(아니오), 다음과정으로 제어할 드론의 이동 궤적 및 방향을 연산하는 제5 과정(S350)을 갖는다.
마지막으로, 상기 제5 과정(S350)에서 연산된 이동 궤적과 방향에 대한 단위 제어명령 변환연산 및 최종 제어값을 드론으로 송출하는 제6 과정(S360)을 갖는다.
여기서 최종 제어값은 이를테면, 제어 대상의 드론의 롤(Roll), 피치(Pitch) 및 요(Yaw)에 대한 이동 제어 상수 값의 형태를 가질 수 있으며, 이는 비행제어 신호에 포함되어 피제어 대상인 각각의 드론으로 전송된다.
이를 부연설명 하면, 드론의 롤(Roll)은 드론의 좌우 이동을 의미하며, 이 경우 수신한 이동 제어 상수 값에 따라, 이를테면 왼쪽 두 개의 프로펠러가 오른쪽 두 개의 프로펠러보다 빠르게 회전하면 오른쪽으로 이동하게 되고, 오른쪽 두 개의 프로펠러가 왼쪽의 두 개의 프로펠러보다 빠르게 회전하면 왼쪽으로 이동하도록 조정할 수 있다.
드론의 피치(Pitch)는 드론의 전진 및 후진을 의미하며, 이 경우 수신한 이동 제어 상수 값에 따라, 이를테면, 앞의 두 개의 프로펠러가 뒤의 두 개의 프로펠러보다 빠르게 회전하면 전진하게 되고, 뒤의 두 개의 프로펠러가 앞의 두 개의 프로펠러보다 빠르게 회전하면 후진하도록 조정할 수 있다.
드론의 요(Yaw)는 드론의 제자리 회전을 의미하며, 이 경우 수신한 이동 제어 상수 값에 따라, 이를테면 서로 대각선 상에 있는 프로펠러가 빠르게 회전하면 시계와 반시계 방향으로 제자리에서 회전하도록 조정할 수 있다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
R10 : 실내 비행공간
10 : 고정 카메라
20 : 통신 모듈
100-1 : 제1 드론
100-2 : 제2 드론
200 : 드론 비행제어 시스템
300 : 응용 시스템

Claims (8)

  1. 실내 비행공간에서 외부의 비행 제어신호에 따라 자동 비행하는 드론들을 포함하며, 상기 드론들의 비행 영상 및 상기 드론들의 고도 정보를 실시간으로 수신하여 분석하고, 사전 비행계획과 명령에 따라 상기 드론들의 자동 비행을 유도 및 조정하는 드론 비행제어 시스템을 제공하며,
    상기 드론 비행제어 시스템은,
    상기 드론들의 비행 영상 및 상기 드론들의 고도 정보를 실시간으로 수신하는 데이터 수신부;
    상기 데이터 수신부를 통해 수신된 상기 드론들의 비행 영상을 영상 처리하여, 상기 드론들 각각의 평면 좌표를 생성하는 영상 처리부;
    상기 영상 처리부를 통해 생성된 드론들 각각의 평면 좌표를 이용하여 드론들 각각의 절대위치를 3차원 원뿔좌표로 표시된 드론 위치함수를 도출하는 위치 연산부;
    외부의 응용 시스템으로부터 제공 받은 비행계획과 명령을 관리하는 비행계획 관리부; 및
    상기 비행계획 관리부에서 제공하는 사전 비행계획과 명령에 따라 상기 드론들의 자동 비행을 유도 및 조정하는 드론 비행조정부를 포함하고,
    상기 드론 위치함수(Lp)는,
    하기 수학식,
    Lp = f (θd , θc , H )
    (여기서 θc 는 센터이격 각도, θd는 방향각도, H는 고도를 의미함)
    로 표현되는 것을 특징으로 하는 소형 드론의 실내 비행제어를 위한 유도 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 드론들 각각의 평면 좌표는,
    영상처리 과정을 통해 획득한 드론들 각각의 중심점 좌표 인 것을 특징으로 하는 소형 드론의 실내 비행제어를 위한 유도 제어 시스템.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 영상처리 과정은,
    상기 드론들의 비행 영상에 대한 전처리 수행 과정;
    오브젝트 세그멘테이션(Object Segmentation) 수행 과정;
    오브젝트 트래킹(Object Tracking) 수행 과정; 및
    복수개의 오브젝트(Object)들에 대한 식별 처리 수행 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 드론의 실내 비행제어를 위한 유도 제어 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 상기 실내 비행공간은,
    상기 실내 비행공간의 상부 면에 고정 설치되어, 드론 비행제어 영역 내에서 비행하는 상기 드론들을 촬영하는 고정 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 드론의 실내 비행제어를 위한 유도 제어 시스템.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 실내 비행공간은,
    상기 고정 카메라가 촬영한 드론 비행 영상 및 상기 드론들이 측정한 비행 고도 정보를 상기 드론 비행제어 시스템으로 실시간 전송하고, 상기 드론 비행제어 시스템으로 비행 제어신호를 수신하여 상기 드론들로 송출하는 통신모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 드론의 실내 비행제어를 위한 유도 제어 시스템.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 비행 제어신호는,
    피 제어 대상인 드론들 각각의 롤(Roll), 피치(Pitch) 및 요(Yaw)에 대한 이동 제어 값의 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 소형 드론의 실내 비행제어를 위한 유도 제어 시스템.
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