KR101894149B1 - 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템 및 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템은 지도상에 미리 설정된 복수개의 지역을 비행하면서 감시하고, 무선 충전이 가능한 드론 및 드론이 착륙하면 자동으로 무선 충전을 수행하는 스테이션을 포함하고, 스테이션은, 드론에 무선 전력을 공급하는 무선 충전 송신 모듈, 드론과 무선 통신하기 위한 무선 통신 모듈, 드론의 착륙 자세를 파악하고 착륙을 유도하기 위한 비콘 및 무선 충전 송신 모듈, 무선 통신 모듈 및 비콘을 제어하기 위한 스테이션 제어부를 포함하고, 드론은, 현재 위치를 파악하고, 미리 설정된 복수개의 지역을 비행하기 위한 GPS 센서, 미리 설정된 복수개의 지역을 감시하기 위한 카메라, 스테이션과의 거리를 계산하기 위한 초음파 센서, 드론의 비행을 위해서 프로펠러를 회전시키기 위한 모터, 스테이션이 공급하는 무선 전력을 수신하기 위한 무선 충전 수신 모듈, 스테이션과 무선 통신하기 위한 무선 통신 모듈, 스테이션의 비콘과 한 쌍을 이루어, 드론의 착륙을 유도하기 위한 비콘, 스테이션이 공급하는 무선 전력을 저장하기 위한 배터리 및 GPS 센서, 카메라, 초음파 센서, 모터, 무선 충전 수신 모듈, 무선 통신 모듈, 비콘 및 배터리를 제어하기 위한 드론 제어부를 포함하고, 드론 제어부는, 드론의 비행 중에 배터리의 잔량을 계산하고, 계산된 배터리의 잔량이 소정 비율(%)이하인 경우 최단 거리에 위치하는 스테이션을 검색하고, 검색된 스테이션의 GPS 정보를 이용하여 스테이션의 상공까지 비행하게 하고, 초음파 센서를 이용하여 스테이션과의 거리를 실시간으로 측정하고, 실시간으로 측정된 거리 및 드론의 비콘과 스테이션의 비콘의 커플링을 이용하여 드론의 착륙 자세를 확인하면서 스테이션에 착륙시킬 수 있다.
Description
본 발명은 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템 및 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 드론의 착륙 스테이션에 자기 공진을 이용한 무선 충전 모듈을 설치하여 드론의 무선 충전을 가능하게 하고, 충전이 완료된 드론은 소정의 고도 상공에서 지도상의 미리 지정된 위치를 이동하면서 위험 상황을 감시하며, 배터리의 잔량이 일정량 이하인 경우에는 착륙 스테이션을 검색하고, 검색된 스테이션까지 비행할 수 있는 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.
현재 각종 사건, 사고의 발생이 점차 증가하고 있으며, 위험 사건, 사고 다발 지역에 CCTV의 설치 및 설치 개수 증가에도 불구하고, 비용상으로 모든 지역에 CCTV를 설치하기 어려운 문제가 있으며, CCTV 카메라의 사각지대를 이용한 범죄 또한 줄어들지 않고 있다.
이러한 범죄를 미연에 방지하고, 사람이 정찰하기 힘든 지형이나 CCTV 카메라를 설치하기 어려운 장소를 감시하기 위해 드론의 사용이 고려되고 있으나, 드론에 장착된 배터리로는 장기간의 사용이 불가하고, 배터리의 방전 후에는 사용자가 직접 배터리를 교환해야 하는 등 단순히 배터리의 용량에 맞추어 일정 기간 동안에 일정 지역만을 감시할 수 밖에 없는 문제점이 존재하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 드론의 착륙 스테이션에 자기 공진을 이용한 무선 충전 모듈을 설치하여 드론의 무선 충전을 가능하게 하고, 충전이 완료된 드론은 소정의 고도 상공에서 지도상의 미리 지정된 위치를 이동하면서 위험 상황을 감시하며, 배터리의 잔량이 일정량 이하인 경우에는 착륙 스테이션을 검색하고, 검색된 스테이션까지 비행할 수 있는 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템은 지도상에 미리 설정된 복수개의 지역을 비행하면서 감시하고, 무선 충전이 가능한 드론 및 드론이 착륙하면 자동으로 무선 충전을 수행하는 스테이션을 포함하고, 스테이션은, 드론에 무선 전력을 공급하는 무선 충전 송신 모듈, 드론과 무선 통신하기 위한 무선 통신 모듈, 드론의 착륙 자세를 파악하고 착륙을 유도하기 위한 비콘 및 무선 충전 송신 모듈, 무선 통신 모듈 및 비콘을 제어하기 위한 스테이션 제어부를 포함하고, 드론은, 현재 위치를 파악하고, 미리 설정된 복수개의 지역을 비행하기 위한 GPS 센서, 미리 설정된 복수개의 지역을 감시하기 위한 카메라, 스테이션과의 거리를 계산하기 위한 초음파 센서, 드론의 비행을 위해서 프로펠러를 회전시키기 위한 모터, 스테이션이 공급하는 무선 전력을 수신하기 위한 무선 충전 수신 모듈, 스테이션과 무선 통신하기 위한 무선 통신 모듈, 스테이션의 비콘과 한 쌍을 이루어, 드론의 착륙을 유도하기 위한 비콘, 스테이션이 공급하는 무선 전력을 저장하기 위한 배터리 및 GPS 센서, 카메라, 초음파 센서, 모터, 무선 충전 수신 모듈, 무선 통신 모듈, 비콘 및 배터리를 제어하기 위한 드론 제어부를 포함하고, 드론 제어부는, 드론의 비행 중에 배터리의 잔량을 계산하고, 계산된 배터리의 잔량이 소정 비율(%)이하인 경우 최단 거리에 위치하는 스테이션을 검색하고, 검색된 스테이션의 GPS 정보를 이용하여 스테이션의 상공까지 비행하게 하고, 초음파 센서를 이용하여 스테이션과의 거리를 실시간으로 측정하고, 실시간으로 측정된 거리 및 드론의 비콘과 스테이션의 비콘의 커플링을 이용하여 드론의 착륙 자세를 확인하면서 스테이션에 착륙시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템에서, 스테이션 제어부는, 실시간 측정된 거리 및 드론의 비콘과 스테이션의 비콘의 커플링을 이용하여 드론의 스테이션 착륙을 확인하고, 무선 통신 모듈을 이용하여 드론 제어부를 통하여 배터리의 잔량을 확인하고, 배터리의 잔량이 100% 미만인 경우에는 드론 제어부로 충전 시작의 신호를 전송하고, 무선 충전 송신 모듈을 이용하여 무선 전력을 무선 충전 수신 모듈에 전송하고, 배터리의 충전이 완료되면 드론 제어부로 충전 완료의 신호를 전송하고, 드론 제어부는 충전 완료의 신호를 전송받으면 드론을 스테이션으로부터 이륙시키고, 미리 설정된 지역으로 비행하면서 감시하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템에서, 드론의 비콘은 스테이션의 비콘과 한 쌍을 이루도록 설정되어, 드론의 각각의 랜딩 기어에 장착되고, 드론 제어부는, 각각의 랜딩 기어에 장착된 비콘과 한 쌍을 이루도록 설정된 스테이션의 비콘을 이용하여, 각각의 랜딩기어와 스테이션과의 거리를 측정하고, 측정된 각각의 랜딩기어와 스테이션과의 거리를 초음파 센서를 이용하여 측정한 거리와 비교하여 드론의 착륙 자세를 확인하고, 한 쌍을 이루도록 설정된 비콘들이 서로 최단 거리를 유지하도록 드론의 착륙 자세를 유도하면서 스테이션에 착륙시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템의 제어 방법은, 드론의 비행 중에 배터리의 잔량을 계산하는 단계, 계산된 배터리의 잔량이 소정 비율(%)이하인 경우 최단 거리에 위치하는 스테이션을 검색하는 단계, 검색된 스테이션의 GPS 정보를 이용하여 스테이션의 상공까지 비행시키는 단계, 초음파 센서를 이용하여 스테이션과의 거리를 실시간으로 측정하는 단계 및 실시간으로 측정된 거리 및 드론의 비콘과 스테이션의 비콘의 커플링을 이용하여 드론의 착륙 자세를 확인하면서 스테이션에 착륙시키는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템의 제어 방법은, 실시간 측정된 거리 및 드론의 비콘과 스테이션의 비콘의 커플링을 이용하여 드론의 스테이션 착륙을 확인하는 단계, 무선 통신 모듈을 이용하여 드론 제어부를 통하여 배터리의 잔량을 확인하는 단계, 배터리의 잔량이 100% 미만인 경우에는 드론 제어부로 충전 시작의 신호를 전송하는 단계, 무선 충전 송신 모듈을 이용하여 무선 전력을 무선 충전 수신 모듈에 전송하는 단계, 배터리의 충전이 완료되면 드론 제어부로 충전 완료의 신호를 전송하는 단계 및 드론 제어부는 충전 완료의 신호를 전송받으면 드론을 스테이션으로부터 이륙시키고, 미리 설정된 지역으로 비행하면서 감시하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템의 제어 방법에 있어서, 드론의 착륙 자세를 확인하면서 스테이션에 착륙시키는 단계는, 드론의 각각의 랜딩 기어에 장착된 비콘과 한 쌍을 이루도록 설정된 스테이션의 비콘을 이용하여, 각각의 랜딩기어와 스테이션과의 거리를 측정하고, 측정된 각각의 랜딩기어와 스테이션과의 거리를 실시간으로 측정된 거리와 비교하여 드론의 착륙 자세를 확인하는 단계 및 한 쌍을 이루도록 설정된 비콘들이 서로 최단 거리를 유지하도록 드론의 착륙 자세를 유도하면서 스테이션에 착륙시키는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예로써, 전술한 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템 및 제어 방법에 따르면, 착륙 스테이션에 자기 공진을 이용한 무선 충전 모듈을 설치하여, 드론이 스테이션에 착륙하면 자동으로 드론의 배터리의 잔량을 확인하고 무선 충전할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템 및 제어 방법에 따르면, 비행 중 배터리의 잔량이 소정 비율(%)이하인 경우, 배터리의 충전을 위해서 최단 거리에 위치하는 스테이션을 검색하고, 검색된 스테이션까지 비행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템 및 제어 방법에 따르면, 사용자 디바이스를 통하여 복수개의 감시 지역을 설정할 수 있고, 드론은 배터리의 잔량에 따라서 자동으로 무선 충전을 수행하면서 미리 설정된 복수개의 지역을 비행하면서 감시할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 디바이스를 이용하여 드론이 감시할 복수개의 지역을 설정하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템의 무선 충전 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 디바이스를 이용하여 드론이 감시할 복수개의 지역을 설정하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템의 무선 충전 방법을 나타낸 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 명세서 전체에서 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, "그 중간에 다른 소자를 사이에 두고" 연결되어 있는 경우도 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전이 가능한 드론(100)을 이용한 감시 시스템(300)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 무선 충전이 가능한 드론(100)을 이용한 감시 시스템(300)은 지도상에 미리 설정된 복수개의 지역을 비행하면서 감시하고, 무선 충전이 가능한 드론(100) 및 드론이 착륙하면 자동으로 무선 충전을 수행하는 스테이션(200)을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 드론(100)은 지도상에 미리 설정된 복수개의 지역을 비행, 감시하고, 스테이션(200)으로부터 무선 전력을 공급받기 위해서, GPS 센서(10), 카메라(20), 초음파 센서(30), 모터(40), 무선 충전 수신 모듈(50), 무선 통신 모듈(60), 비콘(70), 배터리(80) 및 드론 제어부(90)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 GPS 센서(10)는 현재 비행 중인 드론(100)의 위치를 파악하고, 미리 설정된 복수개의 지역으로 비행하도록 할 수 있다. 즉, GPS 센서(10)는 인공위성을 이용하여 드론(100)의 현재 위치를 확인할 수 있는 장치로서, 현재 비행 위치의 GPS 정보를 확인하고, 미리 설정된 복수개의 지역의 GPS 정보와 현재 위치의 GPS 정보를 비교하여, 드론(100)이 미리 설정된 복수개의 지역으로 비행하도록 유도할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 카메라(20)는 드론(100)의 비행 중에 미리 설정된 복수개의 지역을 감시할 수 있다. 예를 들어, 드론(100)에 설치된 카메라(20)는 위험, 사고 지역을 감시하기 위해서, 미리 설정된 지역들을 비행 중에 실시간으로 동영상으로 촬영하거나 소정의 시간마다 사진을 촬영하도록 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서(30)는 드론(100)의 하부 부분이나 랜딩 기어 부분에 설치되어 착륙 중일 때 스테이션(200)과의 거리를 계산할 수 있다. 예를 들어, 초음파 센서(30)는 착륙 중에 스테이션(200)과의 거리를 실시간으로 계산하여, 착륙이 완료되었는지 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모터(40)는 드론(100)의 비행 또는 호버링을 위해서 제어부의 제어에 따라서 프로펠러를 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 모터(40)는 드론(100)의 프로펠러 회전을 위해서 브러쉬리스 모터(Brushless Motor)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 수신 모듈(50)은 스테이션(200)의 무선 충전 송신 모듈에서 전송하는 무선 전력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 드론(100)이 스테이션(200)에 착륙하면 스테이션(200)의 무선 충전 송신 모듈이 무선 전력을 무선 충전 수신 모듈(50)에 전송함으로써 배터리(80)를 충전할 수 있다. 여기에서, 무선 충전 방식은 자기 유도 또는 자기 공진을 이용한 충전 방식을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 모듈(60)은 스테이션(200)의 무선 통신 모듈(220)과 통신하여 드론(100)과 스테이션(200)과의 무선 통신을 수행할 수 있다. 또한, 무선 통신 모듈(60)은 서버, 인터넷 등의 네트워크와 연결되어 지도 데이터, GPS 정보를 실시간으로 수신할 수 있고, 무선 통신 모듈(60)은 사용자 디바이스(400)와 연결되어, 사용자 디바이스(400)의 제어 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 모듈(60)은 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), NFC(Near Field Communication) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비콘(70)은 스테이션(200)에 설치된 비콘(230)과 한 쌍을 이루어, 드론(100)의 착륙을 유도할 수 있다. 예를 들어, 드론(100)의 비콘(70)은 드론(100)의 랜딩 기어 부분에 설치되고, 스테이션(200)의 비콘(230)은 착륙 부분에 설치되어, 한 쌍을 이루도록 설정되어, 한 쌍의 비콘(70, 230)이 신호를 송, 수신함으로써 거리를 측정함으로써, 드론(100)의 착륙 자세 유지 및 착륙을 유도할 수 있다. 즉, 드론(100)의 랜딩기어가 4개라면, 드론(100)의 랜딩기어 부분에 설치되는 비콘이 4개가 되며, 스테이션(200)에도 대응되어 착륙부분에 비콘이 4개가 설치될 수 있다. 드론(100)에 설치된 4개의 비콘 중의 하나와 스테이션(200)에 설치된 4개의 비콘 중의 하나가 서로 한 쌍을 이루도록 설정하여, 4쌍의 비콘들(70, 230)이 서로 대응되어 쌍을 이루도록 설정할 수 있다.
즉, 4쌍의 비콘들(70, 230) 중에서 드론(100)의 비콘(70)과 스테이션(200)의 비콘(230)이 서로 한 쌍을 이루도록, 예컨대 커플링되도록 설정될 수 있다. 여기에서, 각 쌍으로 커플링된 비콘들(70, 230)에서 측정된 거리가 서로 다르다면 드론(100)의 착륙 자세가 어긋나 있는 것이므로, 각 쌍의 커플링된 비콘들(70, 230)에서 측정된 거리가 동일하게 되도록, 드론(100)을 호버링시킴과 동시에 회전시킴으로써, 드론(100)의 착륙 자세를 올바르게 유도할 수 있다.
즉, 전술한 초음파 센서(30)를 이용하여 측정한 스테이션(200)과의 거리와 각 쌍의 비콘들(70, 230)에서 측정한 거리를 비교함으로써 좀 더 정확하게 드론(100)의 착륙 자세를 유도할 수 있다. 예를 들어, 초음파 센서(30)를 이용하여 측정한 스테이션(200)과의 거리가 비콘들(70, 230)이 측정한 거리보다 작으면, 각 쌍의 비콘들(70, 230)이 위치가 어긋나 있는 것이므로 드론(100)을 회전시킴으로써, 각 쌍의 커플링된 비콘들(70, 230)의 위치가 일치되도록 드론(100)의 착륙 자세를 유도할 수 있다.
즉, 한 쌍을 이루도록 설정된 드론(100)의 비콘(70)과 스테이션(200)의 비콘(230)이 다른 비콘들과 위치가 어긋나지 않고 정확하게 일치되면, 한 쌍의 커플링된 비콘들(70, 230)의 측정 거리가 최단 거리로 유지되므로, 초음파 센서(30)를 이용하여 측정한 거리 및 한 쌍의 커플링된 비콘들(70, 230)의 측정 거리를 최단 거리로 유지하도록 함으로써, 드론(100)의 착륙 자세를 올바르게 유도할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 배터리(80)는 스테이션(200)이 공급하는 무선 전력을 저장할 수 있다. 즉, 배터리(80)는 무선 충전 수신 모듈(50)을 통하여 스테이션(200)에서 공급하는 무선 전력을 전기 에너지의 형태로 저장할 수 있고, 드론(100)의 각 구성요소, 예컨대 GPS 센서(10), 카메라(20), 초음파 센서(30), 모터(40), 비콘(70), 드론 제어부(90) 등 전력이 필요한 곳에 전력을 공급할 수 있다. 또한, 배터리(80)는 재충전이 가능한 니켈 수소, 리튬 철, 리튬 폴리머 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 드론 제어부(90)는 GPS 센서(10), 카메라(20), 초음파 센서(30), 모터(40), 무선 충전 수신 모듈(50), 무선 통신 모듈(60), 비콘(70) 및 배터리(80)를 제어할 수 있다.
예를 들어, 드론 제어부(90)는 GPS 센서(10)로 하여금 현재 비행 중인 드론(100)의 위치를 파악하게 하고, 미리 설정된 복수개의 지역으로 비행하도록 할 수 있고, 카메라(20)로 하여금 드론(100)의 비행 중에 미리 설정된 복수개의 지역을 감시하도록 할 수 있고, 초음파 센서(30)로 하여금 착륙 중일 때 스테이션(200)과의 거리를 계산하도록 할 수 있다.
또한, 드론 제어부(90)는 무선 충전 수신 모듈(50)로 하여금 스테이션(200)에서 전송하는 무선 전력을 수신하게 할 수 있으며, 무선 통신 모듈(60)로 하여금 스테이션(200), 서버, 인터넷 네트워크 또는 사용자 디바이스(400)와 정보를 송수신하도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 제어부(90)는 초음파 센서(30)를 이용하여 측정된 스테이션(200)까지의 거리 및 드론(100)의 비콘과 스테이션(200)의 비콘의 커플링을 이용하여 드론(100)의 착륙 자세를 확인하면서 스테이션(200)에 착륙시킬 수 있다. 예를 들어, 드론 제어부(90)는 한 쌍을 이루도록 커플링된 비콘들(70, 230)의 위치가 정확하게 일치하도록, 한 쌍의 비콘들(70, 230)의 거리가 서로 최단 거리를 유지하도록 드론(100)의 착륙 자세를 유도하면서 스테이션(200)에 착륙시킬 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션(200)은 무선 충전 송신 모듈(210), 무선 통신 모듈(220), 비콘(230) 및 스테이션 제어부(240)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전 송신 모듈(210)은 드론(100)에 무선 전력을 공급할 수 있다. 예를 들어, 드론(100)이 스테이션(200)에 착륙하면 무선 충전 송신 모듈(210)은 드론(100)의 무선 충전 수신 모듈(50)에 무선 전력을 공급하여 배터리(80)를 충전할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 통신 모듈(220)은 드론(100)의 무선 통신 모듈(60)과 통신하여 스테이션(200)과 드론(100)과의 무선 통신을 수행할 수 있다. 또한, 무선 통신 모듈(220)은 서버, 인터넷 등의 네트워크와 연결되어 지도 데이터, GPS 정보를 실시간으로 수신하여 드론(100)으로 전송할 수 있고, 사용자 디바이스(400)와 연결되어, 사용자 디바이스(400)의 제어 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 모듈(220)은 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), NFC(Near Field Communication) 중의 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비콘(230)은 드론(100)에 설치된 비콘(70)과 한 쌍을 이루어, 드론(100)의 착륙을 유도할 수 있다. 전술한 바와 같이, 스테이션(200)에 설치된 비콘(230)은 드론(100)에 설치된 비콘(70)과 대응되어 한 쌍을 이루도록, 예컨대 커플링되도록 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션 제어부(240)는 무선 충전 송신 모듈(210), 무선 통신 모듈(220) 및 비콘(230)을 제어할 수 있다.
예를 들어, 스테이션 제어부(240)는 무선 충전 송신 모듈(210)로 하여금 드론(100)에 무선 전력을 공급하게 하고, 무선 통신 모듈(220)로 하여금 드론(100)과 통신을 수행하도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션 제어부(240)는 비콘(230)으로 하여금 드론(100)에 설치된 비콘(70)과 커플링되도록 하여, 커플링된 비콘들(70, 230)이 측정 거리를 송수신할 수 있도록 함으로써, 드론 제어부(90)가 드론(100)의 착륙 자세를 유도하도록 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 디바이스(400)를 이용하여 드론(100)이 감시할 복수개의 지역을 설정하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 사용자 디바이스(400)를 이용하여 지도 상에서 드론(100)이 감시하기를 원하는 복수개의 지역을 미리 설정할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 사용자 디바이스(400)에서 지도 애플리케이션 등을 실행시키고, 감시하기를 원하는 복수개의 지역을 미리 설정하면, 설정된 지역들의 GPS 정보, 비행 방향 및 비행 순서들의 정보들을 인터넷 등의 네트워크를 통하여 드론(100), 스테이션(200) 또는 서버에 전송할 수 있다. 즉, 드론(100)은 사용자 디바이스(400)에 의해 설정된 복수개의 지역들의 GPS 정보, 비행 방향 및 비행 순서들의 정보들을 무선 통신 모듈을 통해서 전송받고, 드론 제어부(90)의 제어에 따라 전송받은 정보에 따라서 비행하면서 감시할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전이 가능한 드론(100)을 이용한 감시 시스템(300)의 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3을 참조하면, 단계 S10에서, 드론 제어부(90)는 드론(100)의 비행 중에 배터리(80)의 잔량을 계산할 수 있다. 예를 들어, 드론 제어부(90)는 미리 설정된 지역까지 비행하는데 필요한 배터리(80)의 잔량과 비교하기 위해서, 현재 남아있는 배터리(80)의 잔량을 실시간으로 계산할 수 있다.
단계 S20에서, 드론 제어부(90)는 계산된 배터리(80)의 잔량이 소정 비율(%)이하인 경우 최단 거리에 위치하는 스테이션(200)을 검색할 수 있다. 예를 들어, 드론 제어부(90)는 배터리(80)의 잔량이 소정 비율(%)이하, 예컨대, 20% 이하인 경우에, 배터리(80)의 충전을 위해서 현재 위치에서 최단 거리에 위치하는 스테이션(200)을 검색할 수 있다. 또한, 드론 제어부(90)는 현재 위치에서 계산된 배터리(80)의 잔량이 미리 설정된 지역까지 비행하는데 부족하다고 판단하는 경우에도 현재 위치에서 최단 거리에 위치하는 스테이션(200)을 검색할 수 있다.
단계 S30에서, 드론 제어부(90)는 검색된 스테이션(200)의 GPS 정보를 이용하여 드론(100)을 스테이션(200)의 상공까지 비행시킬 수 있다. 예를 들어, 드론 제어부(90)는 무선 통신 모듈(60)을 통하여 검색된 스테이션(200)의 GPS 정보를 전송 받고, 전송 받은 스테이션(200)의 GPS 정보를 이용하여 드론(100)을 스테이션(200)의 상공까지 비행시킬 수 있다.
단계 S40에서, 드론 제어부(90)는 초음파 센서(30)를 이용하여 스테이션(200)과의 거리를 실시간으로 측정할 수 있다. 즉, 드론 제어부(90)는 GPS 센서(10)를 이용하여, 스테이션(200)의 상공임을 확인하고, 드론(100)의 착륙을 위해서, 초음파 센서(30)를 이용하여 스테이션(200)과의 거리를 측정할 수 있다.
단계 S50에서, 드론 제어부(90)는 초음파 센서(30)를 통하여 실시간으로 측정된 거리 및 드론(100)의 비콘(70)과 스테이션(200)의 비콘(230)의 커플링을 이용하여 드론(100)의 착륙 자세를 확인하면서 스테이션(200)에 착륙시킬 수 있다. 즉, 드론(100)에 설치된 비콘(70)과 스테이션(200)에 설치된 비콘(230)은 대응되어 한 쌍을 이루도록 설정될 수 있고, 드론 제어부(90)는 커플링된 비콘들(70, 230)의 측정 거리와 초음파 센서(30)를 이용하여 측정된 거리를 비교하여 드론(100)의 착륙 자세를 확인할 수 있고, 커플링된 비콘의 측정거리를 최단 거리가 되도록 유지시켜, 대응되는 한 쌍의 비콘들(70, 230)의 위치가 일치하도록 착륙 자세를 유지시키면서 착륙시킬 수 있다.
예를 들어, 드론 제어부(90)는 드론(100)의 각각의 랜딩 기어에 장착된 비콘과 랜딩 기어에 장착된 비콘과 한 쌍을 이루도록 설정된 스테이션(200)의 비콘을 이용하여, 각각의 랜딩기어와 스테이션(200)과의 거리를 측정할 수 있고, 측정된 각각의 랜딩기어와 스테이션(200)과의 거리를 초음파 센서(30)를 통하여 실시간으로 측정된 거리와 비교하여 드론(100)의 착륙 자세를 확인할 수 있고, 한 쌍을 이루도록 설정된 비콘들(70, 230)이 서로 최단 거리를 유지하도록 드론(100)의 착륙 자세를 유도하면서 스테이션(200)에 착륙시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 충전이 가능한 드론(100)을 이용한 감시 시스템(300)의 무선 충전 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4를 참조하면, 단계 S100에서, 스테이션 제어부(240)는 초음파 센서(30)를 이용하여 실시간 측정된 거리 및 드론(100)의 비콘과 스테이션(200)의 비콘의 커플링을 이용하여 드론(100)의 스테이션 착륙을 확인할 수 있다. 예를 들어, 드론 제어부(90)는 실시간 측정된 거리 및 비콘들(70, 230)의 커플링을 이용하여 드론(100)의 정확한 착륙 자세를 유도할 수 있고, 그대로 하강시킴으로써 스테이션(200)에 착륙시킬 수 있고, 스테이션 제어부(240)는 무선 통신 모듈을 통하여 수신한 초음파 센서(30)의 측정 거리 및 비콘들(70, 230)의 거리를 파악하여 드론(100)의 착륙을 확인할 수 있다.
단계 S200에서, 스테이션 제어부(240)는 무선 통신 모듈(220)을 이용하여 상기 드론 제어부(90)를 통하여 배터리(80)의 잔량을 확인할 수 있다. 예를 들어, 스테이션 제어부(240)는 드론 제어부(90)가 계산한 배터리(80)의 잔량 정보를 무선 통신 모듈(60, 220)을 통하여 전송받음으로써 배터리(80)의 잔량을 확인할 수 있다.
단계 S300에서, 스테이션 제어부(240)가 배터리(80)의 잔량이 100% 미만인 경우로 판단하면, 드론 제어부(90)로 충전 시작의 신호를 전송하고, 단계 S400에서, 스테이션 제어부(240)는 무선 충전 송신 모듈을 이용하여 무선 전력을 무선 충전 수신 모듈(50)에 전송하고, 단계 S500에서, 스테이션 제어부(240)는 배터리(80)의 충전이 완료되면 드론 제어부(90)로 충전 완료의 신호를 전송할 수 있다.
단계 S600에서, 드론 제어부(90)는 충전 완료의 신호를 전송받으면 드론(100)을 스테이션(200)으로부터 이륙시키고, 미리 설정된 지역으로 비행하면서 감시할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전술한 무선 충전이 가능한 드론(100)을 이용한 감시 시스템(300)에 관련하여서는 전술한 무선 충전이 가능한 드론(100)을 이용한 감시 시스템(300)의 제어 방법 및 무선 충전 방법에 대한 내용이 적용될 수 있다. 따라서, 전술한 무선 충전이 가능한 드론(100)을 이용한 감시 시스템(300)과 관련하여, 무선 충전이 가능한 드론(100)을 이용한 감시 시스템(300)의 제어 방법 및 무선 충전 방법에 대한 내용과 동일한 내용에 대하여는 설명을 생략하였다.
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: GPS 센서 20: 카메라
30: 초음파 센서 40: 모터
50: 무선 충전 수신 모듈 60: 무선 통신 모듈
70: 비콘 80: 배터리
90: 드론 제어부 100: 드론
200: 스테이션 210: 무선 충전 송신 모듈
220: 무선 통신 모듈 230: 비콘
240: 스테이션 제어부
300: 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템
400: 사용자 디바이스
30: 초음파 센서 40: 모터
50: 무선 충전 수신 모듈 60: 무선 통신 모듈
70: 비콘 80: 배터리
90: 드론 제어부 100: 드론
200: 스테이션 210: 무선 충전 송신 모듈
220: 무선 통신 모듈 230: 비콘
240: 스테이션 제어부
300: 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템
400: 사용자 디바이스
Claims (7)
- 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템에 있어서,
지도상에 미리 설정된 복수개의 지역을 비행하면서 감시하고, 무선 충전이 가능한 드론; 및
상기 드론이 착륙하면 자동으로 무선 충전을 수행하는 스테이션을 포함하고,
상기 스테이션은,
상기 드론에 무선 전력을 공급하는 무선 충전 송신 모듈;
상기 드론과 무선 통신하기 위한 무선 통신 모듈;
상기 드론의 착륙 자세를 파악하고 착륙을 유도하기 위한 비콘; 및
상기 무선 충전 송신 모듈, 무선 통신 모듈 및 비콘을 제어하기 위한 스테이션 제어부를 포함하고,
상기 드론은,
현재 위치를 파악하고, 상기 미리 설정된 복수개의 지역을 비행하기 위한 GPS 센서;
상기 미리 설정된 복수개의 지역을 감시하기 위한 카메라;
상기 스테이션과의 거리를 계산하기 위한 초음파 센서;
상기 드론의 비행을 위해서 프로펠러를 회전시키기 위한 모터;
상기 스테이션이 공급하는 무선 전력을 수신하기 위한 무선 충전 수신 모듈;
상기 스테이션과 무선 통신하기 위한 무선 통신 모듈;
상기 스테이션의 비콘과 한 쌍을 이루어, 상기 드론의 착륙을 유도하기 위한 비콘;
상기 스테이션이 공급하는 무선 전력을 저장하기 위한 배터리; 및
상기 GPS 센서, 카메라, 초음파 센서, 모터, 무선 충전 수신 모듈, 무선 통신 모듈, 비콘 및 배터리를 제어하기 위한 드론 제어부를 포함하고,
상기 드론 제어부는, 상기 드론의 비행 중에 상기 배터리의 잔량을 계산하고, 상기 계산된 배터리의 잔량이 소정 비율(%)이하인 경우 최단 거리에 위치하는 스테이션을 검색하고, 상기 검색된 스테이션의 GPS 정보를 이용하여 상기 스테이션의 상공까지 비행하게 하고, 상기 초음파 센서를 이용하여 상기 스테이션과의 거리를 실시간으로 측정하고, 상기 실시간으로 측정된 거리 및 상기 드론의 비콘과 상기 스테이션의 비콘의 커플링을 이용하여 상기 드론의 착륙 자세를 확인하면서 상기 스테이션에 착륙시키고,
상기 드론의 비콘은 상기 스테이션의 비콘과 한 쌍을 이루도록 설정되어, 상기 드론의 각각의 랜딩 기어에 장착되고,
상기 드론 제어부는, 상기 각각의 랜딩 기어에 장착된 비콘과 한 쌍을 이루도록 설정된 상기 스테이션의 비콘을 이용하여, 상기 각각의 랜딩기어와 상기 스테이션과의 거리를 측정하고, 상기 측정된 각각의 랜딩기어와 상기 스테이션과의 거리를 상기 초음파 센서를 이용하여 측정한 거리와 비교하여 상기 드론의 착륙 자세를 확인하고, 상기 한 쌍을 이루도록 설정된 비콘들이 서로 최단 거리를 유지하도록 상기 드론의 착륙 자세를 유도하면서 상기 스테이션에 착륙시키는 것을 특징으로 하는 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 스테이션 제어부는, 상기 실시간 측정된 거리 및 상기 드론의 비콘과 상기 스테이션의 비콘의 커플링을 이용하여 상기 드론의 상기 스테이션에 착륙을 확인하고, 상기 무선 통신 모듈을 이용하여 상기 드론 제어부를 통하여 상기 배터리의 잔량을 확인하고, 상기 배터리의 잔량이 100% 미만인 경우에는 상기 드론 제어부로 충전 시작의 신호를 전송하고, 상기 무선 충전 송신 모듈을 이용하여 무선 전력을 상기 무선 충전 수신 모듈에 전송하고, 상기 배터리의 충전이 완료되면 상기 드론 제어부로 충전 완료의 신호를 전송하고,
상기 드론 제어부는 상기 충전 완료의 신호를 전송받으면 상기 드론을 상기 스테이션으로부터 이륙시키고, 미리 설정된 지역으로 비행하면서 감시하도록 하는 것을 특징으로 하는 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템.
- 삭제
- 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템의 제어 방법에 있어서
상기 드론의 비행 중에 배터리의 잔량을 계산하는 단계;
상기 계산된 배터리의 잔량이 소정 비율(%)이하인 경우 최단 거리에 위치하는 스테이션을 검색하는 단계;
상기 검색된 스테이션의 GPS 정보를 이용하여 상기 스테이션의 상공까지 비행시키는 단계;
초음파 센서를 이용하여 상기 스테이션과의 거리를 실시간으로 측정하는 단계; 및
상기 실시간으로 측정된 거리 및 상기 드론의 비콘과 상기 스테이션의 비콘의 커플링을 이용하여 상기 드론의 착륙 자세를 확인하면서 상기 스테이션에 착륙시키는 단계를 포함하고,
상기 드론의 착륙 자세를 확인하면서 상기 스테이션에 착륙시키는 단계는,
상기 드론의 각각의 랜딩 기어에 장착된 비콘과 한 쌍을 이루도록 설정된 상기 스테이션의 비콘을 이용하여, 상기 각각의 랜딩기어와 상기 스테이션과의 거리를 측정하고, 상기 측정된 각각의 랜딩기어와 상기 스테이션과의 거리를 상기 실시간으로 측정된 거리와 비교하여 상기 드론의 착륙 자세를 확인하는 단계; 및
상기 한 쌍을 이루도록 설정된 비콘들이 서로 최단 거리를 유지하도록 상기 드론의 착륙 자세를 유도하면서 상기 스테이션에 착륙시키는 단계를 포함하는 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템의 제어 방법.
- 제 4 항에 있어서,
상기 실시간 측정된 거리 및 상기 드론의 비콘과 상기 스테이션의 비콘의 커플링을 이용하여 상기 드론의 상기 스테이션에 착륙을 확인하는 단계;
무선 통신 모듈을 이용하여 드론 제어부를 통하여 상기 배터리의 잔량을 확인하는 단계;
상기 배터리의 잔량이 100% 미만인 경우에는 상기 드론 제어부로 충전 시작의 신호를 전송하는 단계;
상기 무선 충전 송신 모듈을 이용하여 무선 전력을 상기 무선 충전 수신 모듈에 전송하는 단계;
상기 배터리의 충전이 완료되면 상기 드론 제어부로 충전 완료의 신호를 전송하는 단계; 및
상기 드론 제어부는 상기 충전 완료의 신호를 전송받으면 상기 드론을 상기 스테이션으로부터 이륙시키고, 미리 설정된 지역으로 비행하면서 감시하는 단계를 더 포함하는 무선 충전이 가능한 드론을 이용한 감시 시스템의 제어 방법.
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- 제 4 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항의 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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