KR101911353B1 - Autonomic flight method when gnss signal loss and unmanned aerial vehicle for the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무인 비행체의 자율 비행 방법 및 이를 위한 무인 비행체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정해진 경로를 따라 목표 지점까지 안전하게 자율 비행하기 위한 방법 빛 그를 적용한 무인 비행체에 관한 것이다.The present invention relates to a method for autonomous flight of an unmanned aerial vehicle, and more particularly, to a unmanned aerial vehicle to which a method beam is applied safely to a target point along a predetermined path.
일반적으로, 드론(drone)은 조종사가 필요치 않는 무인 비행체의 한 종류로서, 국제 분쟁 지역에서 적진을 정찰하고, 파괴하는 군사용 목적으로 개발 및 사용되었으나, 최근 들어서는 운반 및 보관의 편리성과 조작의 용이성 때문에 그 사용 범위가 점차 확대되고 있다.Generally, a drone is a type of unmanned aerial vehicle that does not require pilots. It has been developed and used for military purposes to reconnaissance and destroy enemy forces in international disputed areas. Recently, however, The use range thereof is gradually increasing.
예를 들면, 드론은 비교적 가볍고 조작이 용이하기 때문에 방송 촬영용으로 많이 사용되고 있을 뿐만 아니라, 광범위한 지역에서 야생 동물을 관찰하고 택배를 배달하며, 도심지에서의 순찰 비행을 하는 등, 그 사용 범위를 점차 확대하여 가고 있다.For example, drones are relatively light and easy to operate, so they are not only widely used for broadcasting, they are also used to observe wild animals in a wide area, deliver courier services, and patrol flights in urban areas. .
여기서, 드론이 출발지에서 목표 지점까지 무인으로 비행하기 위해서는, GNSS를 필수적으로 이용하여야 하는데, 현 상황에서는 GNSS으로부터 획득한 GNSS 신호가 미약하거나 교란으로 인한 도심지에서의 미션 수행이 일반적으로는 쉽지 않으며, 개활지에서도 지자기 교란으로 인해 GNSS 신호를 놓치거나 오작동되는 경우가 빈번하게 발생하였다.Here, in order to fly unmanned from the starting point to the target point, the GNSS must be used. In this situation, it is generally not easy to perform the mission in the urban area due to the weakness of the GNSS signal acquired from the GNSS, In the open area, GNSS signal was missed or malfunctioned frequently due to geomagnetic disturbance.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여, GNSS 신호 손실시에도 원하는 목표 지점까지 안전하고 정확하게 비행하기 위한 자율 비행 방법 및 이를 위한 무인 비행체를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an autonomous flight method for flying safely and accurately to a desired target point even when a GNSS signal is lost, and an unmanned aerial vehicle therefor.
전술한 여러 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 무인 비행체의 자율 비행 방법에 있어서, 지리정보시스템의 GIS 정보로부터 추출된 출발지에서 목표 지점까지의 좌표 정보를 담은 폴리곤 정보를 메모리에 탑재시키는 단계; GNSS로부터 수신된 무인 비행체의 위치 정보를 통해 정해진 이동 경로를 따라 비행 중 상기 무인 비행체의 위치 정보가 오류이면, 상기 탑재된 폴리곤 정보와, 카메라를 통해 촬영된 영상 정보에 기반하여 현재 위치를 나타내는 실측치를 획득하고, INS로부터 제공된 INS 정보를 이용해 상기 현재 위치를 추정한 추정치를 획득하며, 상기 획득된 실측치와 추정치 간 보정을 통해 비행에 필요한 현재 위치를 추정하는 단계; 및 상기 추정된 현재 위치 정보를 이용하여 상기 목표 지점까지 비행하는 단계를 포함하는 자율 비행 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an autonomous flight method for an unmanned aerial vehicle, comprising: loading polygon information containing coordinate information from a source point to a target point extracted from GIS information of a geographical information system into a memory; If the position information of the unmanned aerial vehicle is in error along the travel route determined through the position information of the unmanned aerial vehicle received from the GNSS, then the measured polygon information and the measured value indicating the current position based on the image information photographed by the camera Obtaining an estimated value by estimating the current position using the INS information provided from the INS and estimating a current position necessary for the flight through the correction between the obtained measured value and the estimated value; And flying to the target point using the estimated current position information.
상기 현재 위치를 추정하는 단계는, 상기 폴리곤 정보를 상기 영상 정보에 맵핑시켜 상기 실측치를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The step of estimating the current position may include obtaining the measured value by mapping the polygon information to the image information.
상기 현재 위치를 추정하는 단계는, 상기 실측치와 추정치 간 발생된 위치 오차를 교정하여 상기 실측치를 수정하는 단계; 및 상기 수정된 실측치에 기반하여 상기 현재 위치를 추정하는 단계를 더 포함할 수 있다.Estimating the current position may include correcting the measured value by correcting a position error generated between the actual value and the estimated value, And estimating the current position based on the corrected measured value.
상기 폴리곤 정보는, 출발지에서 목표 지점까지의 공간 정보와 상기 공간 정보에 맵핑된 좌표 정보를 포함할 수 있고, 상기 영상 정보는 지리 정보를 포함할 수 있다.The polygon information may include spatial information from a source point to a target point and coordinate information mapped to the spatial information, and the image information may include geographical information.
상기 INS 정보는 비행 중인 위치의 추정 좌표, 이동 방향 및 이동 속도를 포함할 수 있다.The INS information may include estimated coordinates, moving direction, and moving speed of a position in flight.
상기 비행하는 단계는 상기 무인 비행체의 위치 정보가 정상으로 수신되면, 상기 추정된 현재 위치에 의존하지 않고, 상기 수신된 무인 비행체의 위치 정보를 이용하여 취득된 현재 위치로부터 상기 목표 지점까지 비행할 수 있다.Wherein the step (a) includes the steps of: if the position information of the unmanned aerial vehicle is received normally, it is possible to fly from the current position acquired using the position information of the received unmanned aerial vehicle to the target point without depending on the estimated current position have.
한편, 전술한 여러 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 통신 인터페이스; 데이터 또는 명령을 저장하는 메모리; 상기 통신 인터페이스와 상기 메모리를 제어하는 제어기를 포함하는 무인 비행체를 제공하고, 상기 제어기는 지리정보시스템의 GIS 정보로부터 추출된 출발지에서 목표 지점까지의 좌표 정보를 담은 폴리곤 정보를 메모리에 탑재시키는 정보 탑재부; GNSS로부터 수신된 무인 비행체의 위치 정보를 통해 정해진 이동 경로를 따라 비행 중 상기 무인 비행체의 위치 정보가 오류이면, 상기 메모리에 저장된 폴리곤 정보와, 카메라를 통해 촬영된 영상 정보에 기반하여 현재 위치를 나타내는 실측치를 획득하는 실측치 획득부; INS로부터 제공된 INS 정보를 이용해 상기 현재 위치를 추정한 추정치를 획득하는 추정치 획득부; 상기 획득된 실측치와 추정치 간 보정을 통해 비행에 필요한 현재 위치를 추정하는 현재 위치 추정부; 및 상기 추정된 현재 위치 정보를 이용하여 상기 목표 지점까지 비행하는 비행 추진부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a communication system including: a communication interface; A memory for storing data or instructions; And a controller for controlling the communication interface and the memory. The controller includes an information mounting unit for mounting polygon information containing coordinate information from a source point to a target point extracted from the GIS information of the geographical information system in a memory, ; If the position information of the unmanned aerial vehicle is in error during the flight along the predetermined route through the position information of the unmanned aerial vehicle received from the GNSS, the polygon information stored in the memory and the current position based on the image information photographed by the camera A measured value acquiring unit for acquiring an actual value; An estimated value acquiring unit for acquiring an estimated value by estimating the current position using the INS information provided from the INS; A current position estimator for estimating a current position necessary for flight through the correction between the obtained measured value and the estimated value; And a flight propulsion unit that uses the estimated current position information to fly to the target point.
상기 실측치 획득부는 상기 메모리에 저장된 폴리곤 정보를 상기 영상 정보에 맵핑시켜 상기 실측치를 획득할 수 있다.The measured value obtaining unit may obtain the measured value by mapping the polygon information stored in the memory to the image information.
상기 현재 위치 추정부는 상기 실측치와 추정치 간 발생된 위치 오차를 교정하여 상기 실측치를 수정하고, 상기 수정된 실측치에 기반하여 상기 현재 위치를 추정할 수 있다.The current position estimator may correct the measured value by correcting the position error generated between the measured value and the estimated value, and may estimate the current position based on the corrected measured value.
상기 폴리곤 정보는, 출발지에서 목표 지점까지의 공간 정보와 상기 공간 정보에 맵핑된 좌표 정보를 포함할 수 있고, 상기 영상 정보는 지리 정보를 포함할 수 있다.The polygon information may include spatial information from a source point to a target point and coordinate information mapped to the spatial information, and the image information may include geographical information.
상기 INS 정보는 비행 중인 위치의 추정 좌표, 이동 방향 및 이동 속도를 포함할 수 있다.The INS information may include estimated coordinates, moving direction, and moving speed of a position in flight.
상기 비행 추진부는 상기 무인 비행체의 위치 정보가 정상으로 수신되면, 상기 추정된 현재 위치에 의존하지 않고, 상기 수신된 무인 비행체의 위치 정보를 이용하여 취득된 현재 위치로부터 상기 목표 지점까지 비행할 수 있다.The flight propulsion unit can fly from the current position acquired using the position information of the received unmanned aerial vehicle to the target point without depending on the estimated current position when the position information of the unmanned aerial vehicle is normally received .
본 발명에 따르면, INS로부터 획득된 INS 정보와 폴리곤 정보 및 영상 정보 간 상호 보정을 통해 현재 위치를 정확히 추정함으로써, GNSS(무인 비행체의 위치 신호를 포함함) 신호 교란, GNSS 신호의 미약 및 지자기 교란과 같은 GNSS 신호 오류시에도, 목표 지점까지 안전하고 정확한 무인 비행이 이루어지는 효과가 있다.According to the present invention, by precisely estimating the current position through mutual correction between the INS information obtained from the INS, the polygon information, and the image information, the GNSS (including the position signal of the unmanned air vehicle) signal disturbance, the weakness and geomagnetic disturbance of the GNSS signal Even if the GNSS signal error, such as a safe and accurate unmanned flight can be achieved to the target point.
본 발명은 또한, 실측치와 추정치 간 발생된 위치 오차를 교정하여 실측치를 수정함으로써, 수정된 실측치에 기반하여 현재 위치를 정확히 추정함으로써, GNSS 신호 교란, GNSS 신호의 미약 및 지자기 교란과 같은 GNSS 신호 오류시에도, 목표 지점까지 안전하고 정확한 무인 비행이 이루어지는 효과가 있다.The present invention also relates to a method and apparatus for correcting a GNSS signal disturbance such as a GNSS signal disturbance, a weak GNSS signal and a geomagnetic disturbance by correcting a measured error between a measured value and an estimated value to correct an actual measurement value, There is also an effect that safe and accurate unmanned flight can be performed until the target point.
본 발명의 좋은 효과들은 위에 언급한 것으로만 제한되지 않으며, 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있는 다른 다양한 효과들을 포함한다.The best effects of the present invention are not limited to those described above, and include various other effects that can be clearly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs.
이하에 첨부되는 도면들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 발명들을 제공한다. 다만, 본 발명의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 발명으로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무인 비행체의 자율 비행 방법을 예시적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 도 1의 자율 비행 방법의 130 단계를 보다 구체적으로 예시한 순서도이다.
도 3은 도 1 및 도 2의 각 단계를 수행하는 무인 비행의 연결 상태를 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 GNSS 신호 오류시 자율 비행하기 위한 무인 비행체를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 도 4의 무인 비행체의 제어기 구성을 보다 구체적으로 나타낸 블럭 구성도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of the specification, serve to explain the principles of the invention. It is to be understood, however, that the technical features of the present invention are not limited to the specific drawings, and the features disclosed in the drawings may be combined with each other to constitute a new invention.
1 is a flowchart illustrating an exemplary method of autonomous flight of an unmanned aerial vehicle according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart illustrating a
FIG. 3 is a block diagram illustrating a connection state of the unmanned aerial vehicle for performing the steps of FIGS. 1 and 2. FIG.
FIG. 4 is a schematic diagram of a unmanned aerial vehicle for autonomous flight in the event of a GNSS signal failure according to the present invention.
FIG. 5 is a block diagram illustrating the controller of the unmanned aerial vehicle of FIG. 4 according to the present invention.
이하의 설명과 특허청구범위에서, '포함하다' 또는 '이루어지다' 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소를 여러 구성요소 중의 하나로 갖추고 있음을 의미하는 것으로, 다른 구성 요소를 배제하고자 하는 것이 아니다.In the following description and the claims, the terms "comprises", "comprising" and the like mean that the constituent elements are provided as one of the various constituent elements unless otherwise specifically stated, Is not to be excluded.
또한, ' ~부'라는 용어는, 하드웨어 또는 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어가 결합하여 수행하는 기능을 구분하여 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미할 수 있다.Also, the term " part " may refer to a unit or block that performs a specific function by distinguishing hardware or software or functions performed by combining hardware and software.
이하의 설명과 특허청구범위에서 개시되는 무인 비행체는 드론, 무인 헬리콥터, 무인 항공기 등을 포함하는 보다 넓은 개념으로 인용되고 있으며, 이하에서 설명되는 GNSS는 GPS로, GNSS 신호는 GPS 신호로 각각 대체될 수 있음을 미리 밝혀둔다.The unmanned aerial vehicle described in the following description and patent claims is cited as a broad concept including a drones, an unmanned helicopter, an unmanned aerial vehicle, etc., and the GNSS described below is replaced with a GPS and the GNSS signal is replaced with a GPS signal It is possible to know in advance.
이하, 본 발명의 자율 비행 방법 및 그를 적용한 무인 비행체를 관련 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the autonomous flight method and the unmanned aerial vehicle to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the related drawings.
도 1은 본 발명에 따른 무인 비행체의 자율 비행 방법을 예시적으로 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 도 1의 자율 비행 방법의 130 단계를 보다 구체적으로 예시한 순서도이며, 도 3은 도 1 및 도 2의 각 단계를 수행하는 무인 비행의 연결 상태를 나타낸 구성도이다.FIG. 1 is a flowchart illustrating an example of an autonomous flight method of an unmanned aerial vehicle according to the present invention, FIG. 2 is a flowchart illustrating more specifically
도 3에 도시된 무인 비행체(10)는 GNSS(20, Global Navigation Satellite System)와 위성 통신으로 연결되어, GNSS(20)로부터 무인 비행체의 위치 정보(GNSS 신호)를 수신하고, 수신된 무인 비행체의 위치 정보와 지리정보시스템(15, GIS; Geographic Information System)으로부터 미리 획득한 GIS 정보를 이용하여 비행할 수 있다.The unmanned
그러나, 무인 비행체(10)는 INS(30, Inertial Navigation System), 카메라(40) 및 메모리(50) 등을 구비하여 무인 비행체의 위치 정보 오류시 INS(30, Inertial Navigation System) 및 카메라(40)에 의해 처리된 데이터와 미리 탑재한 GIS 정보를 이용하여 비행 중인 현재 위치를 추적하는데 활용할 수 있다. 이러한 무인 비행체(10)에 의해 실현되는 도 1의 자율 비행 방법은 다음과 같다.However, the unmanned
도 1를 참조하면, 본 발명에 따른 자율 주행 방법은 도 2의 무인 비행체(10)를 통해 실현되는 110 단계 내지 140 단계를 포함한다.Referring to FIG. 1, the autonomous driving method according to the present invention includes
110 단계에서, 무인 비행체(10)는 지리정보시스템(15)으로부터 미리 획득한 GIS 정보로부터 출발지에서 목표 지점까지의 좌표 정보를 담은 폴리곤 정보를 메모리(50)에 탑재할 수 있다.In
언급된 폴리곤 정보(Polygon information)는 무인 비행체(10)가 정해진 이동 경로를 따라 목표 지점까지 도달하는데 필요한 출발지에서 목표 지점까지의 공간 정보와 상기 공간 정보에 맵핑된 좌표 정보를 포함하며, GNSS(20)가 무인 비행체(10)의 안전한 비행을 위하여 무인 비행체(10)로 필수적으로 제공하는 GIS 정보 중 출발지로부터 목표 지점까지 도달하기 위한 지리 정보만을 추려낸 결과일 수 있다. 언급된 GIS 정보는 통상적으로 알려진 바와 같이 지리 정보와 좌표 정보를 포함하며, 상기 GIS 정보의 지리 정보는 3차원 지도맵일 수 있다.The polygon information mentioned includes the spatial information from the starting point to the target point necessary for the
120 단계에서, 무인 비행체(10)는 GNSS(20)로부터 수신된 무인 비행체(10)의 위치 정보를 통해 출발지로부터 정해진 이동 경로를 따라 목표 지점까지 정상적인 비행을 수행할 수 있다. 이러한 비행은 GNSS 신호 교란과 같은 신호 오류가 없을 시 통상적인 비행을 가리킨다.In
130 단계에서, 무인 비행체(10)는 비행 도중 GNSS(20)로부터 수신된 무인 비행체의 위치 정보(GNSS 신호)가 오류가 발생하면, 정상적인 이동 경로를 따라 비행할 수 없으므로, 무인 비행체의 위치 정보의 오류를 인지한 후로는 스스로 현재 위치를 추정하여 비행하여야 한다.In
현재 위치를 추정하기 위하여, 본 발명에 따른 130 단계는 도 3에서와 같이 131 단계 내지 133 단계를 포함할 수 있다.In order to estimate the current position,
131 단계에서, 무인 비행체(10)는 우선, 무인 비행체(10)에 장착된 카메라(40)를 이용하여 하늘에서 내려다본 지리를 촬영한 영상 정보를 획득할 수 있다. 이때, 영상 정보는 지리 정보인 것이 바람직하다.In
132 단계에서, 무인 비행체(10)는 메모리(50)에 탑재된 폴리곤 정보와 카메라(40)를 통해 촬영된 영상 정보에 기반하여 비행 중인 현재 위치를 나타내는 실측치를 획득할 수 있다.In
예를 들면, 메모리(40)에 탑재된 폴리곤 정보가 미리 GIS 정보로부터 추출되어, 출발지에서 목표 지점까지의 공간 정보와 상기 공간 정보에 맵핑된 좌표 정보를 가지고 있기 때문에, 이런 정보들이 영상 정보의 지리 정보에 맵핑됨으로써, 비행 중인 현재 위치를 나타내는 실측치를 획득할 수 있게 된다.For example, since the polygon information mounted on the
예를 들면, 무인 비행체(10)는 비행 중에 있는 해당 위치의 공간 정보를 지리 정보에서 찾아 일치 여부를 확인하고, 일치하면 해당 공간 정보에 매칭된 좌표 정보를 찾아냄으로써, 비행 중인 현재 위치를 나타내는 실측치를 획득할 수 있다.For example, the unmanned
133 단계에서, 무인 비행체(10)는 무인 비행체(10)에 장착된 INS(30)로부터 예컨대, 비행 중인 위치의 추정 좌표, 이동 방향 및 이동 속도를 포함한 INS 정보를 제공받고, 제공받은 INS 정보를 이용하여 비행 중인 무인 비행체(10)의 현재 위치를 추정한 추정치를 획득할 수 있다.In
통상 INS 정보만으로는 무인 비행체(10)의 정확한 현재 위치를 알 수 없고, 단지 추정한 현재 위치를 알기 위하여 무인 비행체(10)는 전술한 바와 같이 INS 정보를 이용하여 현재 위치를 추정한 추정치를 획득하게 되는 것이다. 그러나, 획득된 추정치는 보정할 필요가 있어 다음의 134 단계를 수행한다.The accurate current position of the
즉, 134 단계에서, 무인 비행체(10)는 전술한 바와 같이 폴리곤 정보와 영상 정보를 활용한 실측치와 INS 정보를 활용한 추정치 간 보정을 통해 비행에 필요한 정확한 현재 위치를 추정할 수 있게 된다.That is, in
다시 도 1를 참조하면, 140 단계에서, 무인 비행체(10)는 무인 비행체의 위치 정보 오류가 발생한 순간부터 전술한 130 단계에 의해 추정된 현재 위치를 토대로 이동 경로를 따라 목표 지점을 향해 다시 비행할 수 있을 것이다.Referring again to FIG. 1, in
이때, 무인 비행체(10)는 무인 비행체의 위치 정보가 계속하여 오류가 발생되면, 전술한 130 단계 및 140 단계를 반복하여 수행할 수 있다.At this time, if the position information of the unmanned aerial vehicle continues to generate an error, the
그러나, 140 단계에서, 무인 비행체(10)는 전술한 131 단계 및 134 단계를 반복하는 과정속에서 GNSS(20)로부터 무인 비행체(10)의 위치 정보를 정상적으로 수신하면, 전술한 현재 위치에 의존하지 않고 정상적으로 수신된 무인 비행체(10)의 위치 정보를 이용하여 현재 위치로부터 목표 지점에 이르기까지의 정상적인 이동 경로를 따라 다시 비행할 수 있을 것이다.However, if the unmanned
다른 방법으로서, 전술한 130 단계에서, 무인 비행체(10)는 전술한 실측치와 추정치 간 발생된 위치 오차를 교정하여 실측치를 수정(일반화)할 수 있다. 이때, 실측치의 수정은 실측치와 추정치 간 발생된 위치 오차를 계속하여 교정 학습하고, 이 교정 학습 결과를 폴리곤 정보와 영상 정보를 이용해 생성된 실측치에 반영하는 과정을 의미할 수 있다.Alternatively, in
이에 따라, 130 단계에서, 무인 비행체(10)는 수정된 실측치에 기반하여 정해진 이동 경로를 따라 비행이 가능한 현재 위치를 추정함으로써, 추정된 현재 위치를 참고하여 이동 경로를 따라 목표 지점까지 다시 비행할 수 있을 것이다.Accordingly, in
이와 같이, 본 실시예서는 GNSS(무인 비행체의 위치 정보를 포함함) 신호 오류시, INSS만으로 정해진 이동 경로를 따라 비행할 수 없으므로, 영상 정보(지리 정보), 폴리곤 정보 및 INS 정보 간 상호 보정을 통해 비행중인 무인 비행체의 현재 위치를 정확하게 추정함으로써, 정해진 이동 경로를 따라 목표 지점까지 안전하게 비행할 수 있도록 도와줄 수 있다.As described above, since the present embodiment can not fly along a route determined by the INSS alone in the case of a signal error of the GNSS (including the position information of the unmanned aerial vehicle), it is possible to perform mutual correction between the image information (geographical information) By precisely estimating the current position of the unmanned aerial vehicle in flight, it can help to safely fly to the target point along the defined travel route.
도 4는 본 발명에 따른 GNSS 신호 오류시 자율 비행하기 위한 무인 비행체를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 도 4의 무인 비행체의 제어기 구성을 보다 구체적으로 나타낸 블럭 구성도이다.FIG. 4 is a schematic diagram of a unmanned aerial vehicle for autonomous flight in the event of a GNSS signal failure according to the present invention, and FIG. 5 is a block diagram illustrating a more detailed configuration of the controller of the unmanned aerial vehicle of FIG. 4 according to the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무인 비행체(200)는 통신 인터페이스(210), 메모리(220), 카메라(230), INS(240, 관성항법장치; Inertial Navigation System) 및 제어기(250)를 포함할 수 있다.As shown, the unmanned
통신 인터페이스(210)는 제어기(230)와 외부 장치들, 예컨대, 지리정보시스템(350, GIS; Geographic Information System) 및 GNSS(300)와의 네트워크 연결을 위한 수단으로서, 지리정보시스템(350)과 무인 비행체(200)간 및 GNSS(300)와 무인 비행체(200)간 각각 송수되는 데이터 인터페이스 및 데이터 인터페이스를 통한 데이터 송수신을 진행시킬 수 있다.The
메모리(220)는 통신 인터페이스(210), 카메라(230), INS(240) 및 제어기(250)에 의해 처리된 데이터를 저장하며, 이와 관련한 명령어 코드를 더 저장할 수 있다. 이러한 메모리(220)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리인 것이 바람직하다.The
카메라(230)는 제어기(230)의 명령을 전달받아 작동하여 영상을 촬영할 수 있다. 촬영된 영상 정보는 지리 정보인 것이 바람직하다. 예를 들면, GNSS 신호 오류시, 제어기(230)로부터 작동 명령을 전달받은 카메라(230)는 하늘에서 지상을 향해 지리 정보를 담은 영상을 촬영하여 촬영 결과를 제어기(250)로 전달하고, 제어기(250)의 명령에 의해 메모리(220)에 영상 정보를 저장시킬 수 있다.The
INS(240)는 무인 비행체의 현재 위치를 감지하여 목표 지점까지 항로를 유도하는 INS 정보를 생성할 수 있다. 이러한 INS(240)는 기상 상태나 전파 방해의 영향을 받지 않는 장점을 가지고 있지만, 긴 거리를 이동하면 오차가 발생되는 문제점을 안고 있다. 이런 오차를 줄이기 위해 이후에 설명할 제어기(250)가 오차 보정을 실시한다.The
본 발명에서, 제어기(250)는 필요에 따라 전술한 통신 인터페이스(210), 메모리(220), 카메라(230) 및 INS(240) 중 적어도 하나를 제어하고, GNSS(300, Global Navigation Satellite System)로부터 무인 비행체(200)의 위치 정보가 정상적으로 수신되면, 수신된 무인 비행체(200)의 위치 정보를 이용하여 정상적인 이동 경로를 따라 목표 지점까지 도달하도록 비행을 제어하고, 무인 비행체(200)의 위치 정보의 오류가 발견되면, 정상적인 비행이 어려우므로 여러 정보의 도움을 받아 현재 위치를 추정하고, 이를 토대로 목표 지점까지 비행할 수 있다.In the present invention, the
이런 여러 상황에 따른 비행을 위해, 제어기(250)는 정보 탑재부(251), 제1 비행 추친부(252), 실측치 획득부(253), 추정치 획득부(254), 현재 위치 추정부(255) 및 제2 비행 추진부(256)를 포함할 수 있다.The
먼저, 정보 탑재부(251)는 무인 비행체(200)가 비행하지 않는 상태에서 통신 인터페이스(210)를 통해 지리정보시스템(350)과 연결될 경우, 상기 지리정보시스템(350)으로부터 수신된 GIS 정보로부터 출발 내지 목표 지점까지의 위치 정보를 담은 폴리곤 정보를 추출하여 메모리(220)에 탑재시킬 수 있다.First, when the
언급된 폴리곤 정보(Polygon information)는 무인 비행체가 정해진 이동 경로를 따라 목표 지점까지 도달하는데 필요한 좌표 정보, 방향 정보, 구조물 정보 및 이동 경로 정보를 포함하며, 지리정보시스템(350)이 무인 비행체(200)의 안전한 비행을 위하여 무인 비행체(200)로 필수적으로 제공하는 GIS 정보 중 출발지로부터 목표 지점까지 도달하기 위한 지리 정보만을 추려낸 결과일 수 있다.The referred polygon information includes coordinate information, direction information, structure information, and movement route information necessary for the unmanned aerial vehicle to reach a target point along a predetermined movement route, and the
다음으로, 제1 비행 추친부(252)는 GNSS(300)로부터 수신된 무인 비행체(200)의 위치 정보를 통해 출발지로부터 정해진 이동 경로를 따라 목표 지점까지 정상적인 비행을 수행할 수 있다. 이러한 비행은 무인 비행체(200)의 위치 정보가 전파 교란과 같은 오류가 없을 시 통상적인 비행을 가리킨다.Next, the first
다음으로, 실측치 획득부(253)는 무인 비행체(200)가 정상적으로 비행 도중 GNSS(300)로부터 수신된 무인 비행체(200)의 위치 정보가 오류가 발생하면, 정상적인 이동 경로를 따라 비행할 수 없으므로, 메모리(220)에 저장된 폴리곤 정보를 불러오고, 무인 비행체(200)에 장착된 카메라(230)를 작동시켜 카메라(230)로부터 영상 정보를 획득함으로써, 불러온 폴리곤 정보와 획득된 영상 정보에 기반하여 비행 중인 무인 비행체(200)의 현재 위치를 나타내는 실측치를 획득(계산)할 수 있다.If the position information of the
예를 들면, 메모리(220)에 탑재된 폴리곤 정보의 출발지에서 목표 지점까지의 공간 정보와 상기 공간 정보에 맵핑된 좌표 정보를 가지고 있기 때문에, 이런 정보들이 영상 정보의 지리 정보에 맵핑됨으로써, 무인 비행체(10)는 맵핑된 결과를 통해 비행 중인 현재 위치를 나타내는 실측치를 획득할 수 있게 된다. 아울러, 언급된 영상 정보는 카메라(230)가 지상을 향해 촬영한 지리 정보를 포함할 수 있다.For example, since the polygon information loaded in the
예를 들면, 실측치 획득부(253)는 비행 중에 있는 해당 위치의 공간 정보를 지리 정보에서 찾아 일치 여부를 확인하고, 일치하면 해당 공간 정보에 매칭된 좌표 정보를 찾아냄으로써, 비행 중인 현재 위치를 나타내는 실측치를 획득할 수 있다.For example, the measured
다음으로, 추정치 획득부(254)는 무인 비행체(200)에 장착된 INS(240, Inertial Navigation System)로부터 예컨대, 비행 중인 위치의 추정 좌표, 이동 방향 및 이동 속도를 포함한 INS 정보를 제공받고, 제공받은 INS 정보를 이용하여 비행 중인 무인 비행체의 현재 위치를 추정한 추정치를 획득할 수 있다.Next, the estimated
통상 INS 정보만으로는 무인 비행체(10)의 정확한 현재 위치를 알 수 없고, 단지 추정한 현재 위치를 알기 위하여 무인 비행체(200)는 전술한 바와 같이 INS 정보를 이용하여 현재 위치를 추정한 추정치를 획득하게 되는 것이다. 그러나, 획득된 추정치는 이후에 설명할 현재 위치 추정부(255)를 통해 보정할 필요가 있다.The accurate current position of the unmanned
또는, 본 발명에서, 추정치 획득부(254)는 획득된 실측치와 추정치 간 발생된 위치 오차를 교정하여 실측치를 수정(일반화)할 수 있다. 이때, 실측치의 수정은 실측치와 추정치 간 발생된 위치 오차를 계속하여 교정 학습하고, 이 교정 학습 결과를 폴리곤 정보와 영상 정보를 이용해 생성된 실측치에 반영하는 과정을 의미할 수 있다.Alternatively, in the present invention, the estimated
다음으로, 현재 위치 추정부(255)는 폴리곤 정보와 영상 정보를 활용한 실측치와 INS 정보를 활용한 추정치 간 보정을 통해 비행에 필요한 현재 위치를 추정할 수 있거나, 수정된 실측치에 기반하여 정해진 이동 경로를 따라 비행이 가능한 현재 위치를 추정할 수 있다. 이로써, 무인 비행체(200)는 추정된 현재 위치를 참고하여 이동 경로를 따라 목표 지점까지 안전하게 비행할 수 있을 것이다.Next, the current
마지막으로, 제2 비행 추진부(256)는 무인 비행체(200)의 위치 정보가 오류가 발생한 순간부터 전술한 현재 위치 추정부(255)에 의해 추정된 현재 위치를 토대로 이동 경로를 따라 목표 지점을 향해 다시 비행할 수 있을 것이다. 이때, 무인 비행체(200)의 위치 정보가 계속하여 오류가 발생되면, 전술한 실측치 획득부(253), 추정치 획득부(254), 현재 위치 추정부(255) 및 제2 비행 추진부(256)의 동작을 반복하여 수행할 수 있다.Finally, the second
그러나, 제2 비행 추진부(256)는 전술한 반복 과정속에서 GNSS(300)로부터 무인 비행체(200)의 위치 정보가 정상적으로 수신되면, 전술한 현재 위치에 의존하지 않고 정상적으로 수신된 무인 비행체(200)의 위치 정보를 이용하여 현재 위치로부터 목표 지점에 이르기까지의 정상적인 이동 경로를 따라 다시 비행을 수행할 수 있다.However, if the position information of the unmanned
이와 같이, 본 실시예서는 GNSS 신호(무인 비행체의 위치 정보를 포함함) 오류시, INSS만으로 정해진 이동 경로를 따라 비행할 수 없으므로, 영상 정보(지리 정보), 폴리곤 정보 및 INS 정보 간 상호 보정을 통해 비행중인 무인 비행체의 현재 위치를 정확하게 추정함으로써, 정해진 이동 경로를 따라 목표 지점까지 안전하게 비행할 수 있도록 도와줄 수 있다.In this way, the present embodiment can not fly along a travel route determined only by the INSS when the GNSS signal (including the location information of the unmanned aerial vehicle) is erroneous, so that the mutual correction between the image information (geographical information) By precisely estimating the current position of the unmanned aerial vehicle in flight, it can help to safely fly to the target point along the defined travel route.
이상과 같이 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상과 필수적 특징을 유지한 채로 다른 형태로도 실시될 수 있음을 인지할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. .
따라서 이상에서 기술한 실시예들은 단지 예시적인 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 앞의 실시예들로만 제한하고자 하는 것이 아니다. 또한, 도면에 도시된 순서도들은 본 발명을 실시함에 있어서 가장 바람직한 결과를 얻기 위해 예시적으로 도시한 순서에 불과하며, 다른 단계들이 더 추가되거나 일부 단계들이 삭제될 수 있음은 물론이다.Therefore, the embodiments described above are merely illustrative and are not intended to limit the scope of the present invention to the foregoing embodiments. It is to be understood that the flowcharts shown in the drawings are merely illustrative examples for achieving the most desirable results in the practice of the present invention, and that other steps may be added or some steps may be deleted.
본 발명의 범위는 특허청구범위에 의하여 규정되어질 것이지만, 특허청구범위 기재사항으로부터 직접적으로 도출되는 구성은 물론 그와 등가인 구성으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention will be defined by the appended claims, but all changes or modifications derived from the equivalents, as well as those directly derived from the claims, are also included in the scope of the present invention. .
10,200 : 무인 비행체 15, 350 : 지리정보시스템
20,300 : GNSS 30,240 : INS
40,230 : 카메라 50,220 : 메모리
210 : 통신 인터페이스 250 : 제어기
251 : 정보 탑재부 252 : 제1 비행 추친부
253 : 실측치 획득부 254 : 추정치 획득부
255 : 현재 위치 추정부 256 : 제2 비행 추진부10,200:
20,300: GNSS 30,240: INS
40,230: Camera 50,220: Memory
210: communication interface 250: controller
251: Information loading unit 252: First flight component
253: Actual value acquisition unit 254:
255: current position estimation unit 256: second flight propulsion unit
Claims (12)
지리정보시스템의 GIS 정보로부터 추출된 출발지에서 목표 지점까지의 좌표 정보를 담은 폴리곤 정보를 메모리에 탑재시키는 단계;
GNSS로부터 수신된 무인 비행체의 위치 정보를 통해 정해진 이동 경로를 따라 비행 중 상기 무인 비행체의 위치 정보가 오류이면, 상기 탑재된 폴리곤 정보와, 카메라를 통해 촬영된 영상 정보에 기반하여 현재 위치를 나타내는 실측치를 획득하고, INS로부터 제공된 INS 정보를 이용해 상기 현재 위치를 추정한 추정치를 획득하며, 상기 획득된 실측치와 추정치 간 보정을 통해 비행에 필요한 현재 위치를 추정하는 단계; 및
상기 추정된 현재 위치 정보를 이용하여 상기 목표 지점까지 비행하는 단계;
를 포함하고,
상기 현재 위치를 추정하는 단계는,
상기 폴리곤 정보를 상기 영상 정보에 맵핑시켜 현재 위치를 나타내는 실측치를 획득하는 단계;
상기 실측치와 추정치 간 발생된 위치 오차를 교정하여 상기 실측치를 수정하는 단계; 및
상기 수정된 실측치에 기반하여 상기 현재 위치를 추정하는 단계;를 포함하는, 자율 비행 방법.In an autonomous flight method of an unmanned aerial vehicle,
Loading polygon information containing coordinate information from a source point to a target point extracted from GIS information of a geographic information system into a memory;
If the position information of the unmanned aerial vehicle is in error along the travel route determined through the position information of the unmanned aerial vehicle received from the GNSS, then the measured polygon information and the measured value indicating the current position based on the image information photographed by the camera Obtaining an estimated value by estimating the current position using the INS information provided from the INS and estimating a current position necessary for the flight through the correction between the obtained measured value and the estimated value; And
Flying to the target point using the estimated current position information;
Lt; / RTI >
Wherein the estimating of the current position comprises:
Mapping the polygon information to the image information to obtain an actual value indicating a current position;
Correcting the measured value by correcting the position error generated between the measured value and the estimated value; And
And estimating the current position based on the modified measured value.
상기 폴리곤 정보는, 출발지에서 목표 지점까지의 공간 정보와 상기 공간 정보에 맵핑된 좌표 정보를 포함하고, 상기 영상 정보는 지리 정보를 포함하는, 자율 비행 방법.The method according to claim 1,
Wherein the polygon information includes spatial information from a source point to a target point and coordinate information mapped to the spatial information, wherein the image information includes geographic information.
상기 INS 정보는 비행 중인 위치의 추정 좌표, 이동 방향 및 이동 속도를 포함하는, 자율 비행 방법.The method according to claim 1,
Wherein the INS information comprises an estimated coordinate of a position in flight, a direction of movement, and a speed of movement.
상기 비행하는 단계는,
상기 무인 비행체의 위치 정보가 정상으로 수신되면, 상기 추정된 현재 위치에 의존하지 않고, 상기 수신된 무인 비행체의 위치 정보를 이용하여 취득된 현재 위치로부터 상기 목표 지점까지 비행하는 것을 특징으로 하는, 자율 비행 방법.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
Wherein the flying step comprises:
Characterized in that when the position information of the unmanned aerial vehicle is received normally, it flows from the current position acquired using the position information of the received unmanned aerial vehicle to the target point without depending on the estimated current position. How to fly.
데이터 또는 명령을 저장하는 메모리;
상기 통신 인터페이스와 상기 메모리를 제어하는 제어기;를 포함하고,
상기 제어기는,
지리정보시스템의 GIS 정보로부터 추출된 출발지에서 목표 지점까지의 좌표 정보를 담은 폴리곤 정보를 메모리에 탑재시키는 정보 탑재부;
GNSS로부터 수신된 무인 비행체의 위치 정보를 통해 정해진 이동 경로를 따라 비행 중 상기 무인 비행체의 위치 정보가 오류이면, 상기 메모리에 저장된 폴리곤 정보와, 카메라를 통해 촬영된 영상 정보에 기반하여 현재 위치를 나타내는 실측치를 획득하는 실측치 획득부;
INS로부터 제공된 INS 정보를 이용해 상기 현재 위치를 추정한 추정치를 획득하는 추정치 획득부;
상기 획득된 실측치와 추정치 간 보정을 통해 비행에 필요한 현재 위치를 추정하는 현재 위치 추정부; 및
상기 추정된 현재 위치 정보를 이용하여 상기 목표 지점까지 비행하는 비행 추진부;
를 포함하고,
상기 실측치 획득부는,
상기 메모리에 저장된 폴리곤 정보를 상기 영상 정보에 맵핑시켜 현재 위치를 나타내는 실측치를 획득하고,
상기 현재 위치 추정부는,
상기 실측치와 추정치 간 발생된 위치 오차를 교정하여 상기 실측치를 수정하고, 상기 수정된 실측치에 기반하여 상기 현재 위치를 추정하는 것을 특징으로 하는, 무인 비행체.Communication interface;
A memory for storing data or instructions;
And a controller for controlling the communication interface and the memory,
The controller comprising:
An information loading unit for loading polygon information containing coordinate information from a source point to a target point extracted from the GIS information of the geographical information system into a memory;
If the position information of the unmanned aerial vehicle is in error during the flight along the predetermined route through the position information of the unmanned aerial vehicle received from the GNSS, the polygon information stored in the memory and the current position based on the image information photographed by the camera A measured value acquiring unit for acquiring an actual value;
An estimated value acquiring unit for acquiring an estimated value by estimating the current position using the INS information provided from the INS;
A current position estimator for estimating a current position necessary for flight through the correction between the obtained measured value and the estimated value; And
A flight propulsion unit that uses the estimated current position information to fly to the target point;
Lt; / RTI >
The measured-
Mapping the polygon information stored in the memory to the image information to obtain an actual value indicating a current position,
Wherein the current position estimating unit comprises:
Correcting the measured value by correcting the position error generated between the actual value and the estimated value, and estimating the current position based on the corrected measured value.
상기 폴리곤 정보는, 출발지에서 목표 지점까지의 공간 정보와 상기 공간 정보에 맵핑된 좌표 정보를 포함하고, 상기 영상 정보는 지리 정보를 포함하는, 무인 비행체.8. The method of claim 7,
Wherein the polygon information includes spatial information from a source point to a target point and coordinate information mapped to the spatial information, and the image information includes geographical information.
상기 INS 정보는 비행 중인 위치의 추정 좌표, 이동 방향 및 이동 속도를 포함하는, 무인 비행체.8. The method of claim 7,
Wherein the INS information includes estimated coordinates of a position in flight, a moving direction, and a moving speed.
상기 비행 추진부는,
상기 무인 비행체의 위치 정보가 정상으로 수신되면, 상기 추정된 현재 위치에 의존하지 않고, 상기 수신된 무인 비행체의 위치 정보를 이용하여 취득된 현재 위치로부터 상기 목표 지점까지 비행하는 것을 특징으로 하는, 무인 비행체.12. The method according to any one of claims 7 and 10 to 11,
The flight propulsion unit includes:
Wherein when the position information of the unmanned aerial vehicle is received normally, it flows from the current position acquired using the position information of the received unmanned aerial vehicle to the target point without depending on the estimated current position. Aircraft.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170147242A KR101911353B1 (en) | 2017-11-07 | 2017-11-07 | Autonomic flight method when gnss signal loss and unmanned aerial vehicle for the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170147242A KR101911353B1 (en) | 2017-11-07 | 2017-11-07 | Autonomic flight method when gnss signal loss and unmanned aerial vehicle for the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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KR101911353B1 true KR101911353B1 (en) | 2018-10-25 |
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ID=64131923
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KR (1) | KR101911353B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200123556A (en) * | 2019-04-22 | 2020-10-30 | 경북대학교 산학협력단 | System and method for operation evaluating of unmanned aerial vehicle |
KR102609467B1 (en) * | 2023-06-29 | 2023-12-04 | 주식회사 네스앤텍 | Automatic flight method using image based navigation in GNSS abnormal situations |
-
2017
- 2017-11-07 KR KR1020170147242A patent/KR101911353B1/en active IP Right Grant
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KR20200123556A (en) * | 2019-04-22 | 2020-10-30 | 경북대학교 산학협력단 | System and method for operation evaluating of unmanned aerial vehicle |
KR102269094B1 (en) * | 2019-04-22 | 2021-06-23 | 경북대학교 산학협력단 | System and method for operation evaluating of unmanned aerial vehicle |
KR102609467B1 (en) * | 2023-06-29 | 2023-12-04 | 주식회사 네스앤텍 | Automatic flight method using image based navigation in GNSS abnormal situations |
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