KR102065271B1 - 드론을 이용한 항공분야 전파 및 영상분석 방법, 및 장치 - Google Patents
드론을 이용한 항공분야 전파 및 영상분석 방법, 및 장치 Download PDFInfo
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Abstract
드론을 이용한 항공분야 전파 및 영상분석 방법, 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 항공분야 전파 및 영상분석 방법은, 드론 제어기로부터 정해진 경로로의 자동비행을 위한 비행명령이 수신 됨에 따라, 드론에 탑재된 항행신호 측정기에서, 지상의 항행안전시설로부터 전파신호를 측정하는 단계, 상기 항행신호 측정기에서, 측정된 상기 전파신호가 갖는 데이터 양에 기초하여 통신망을 결정하는 단계, 및 상기 항행신호 측정기에서, 상기 결정된 통신망을 통해 연결되는 항행신호 분석기로 상기 전파신호를 전송 함으로써, 상기 항행신호 분석기에 의해 상기 항행안전시설에 대한 상태 모니터링이 이루어지도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 드론을 이용하여 지상의 항공 관련 설비들에 대한 실시간 모니터링을 수행 하는 것으로, 정해진 경로로 드론을 자동비행시켜 항공 관련 설비들을 감시 함으로써, 항행안전시설의 전파신호 정밀 점검, 항공등화시설의 색, 밝기 점검, 활주로의 균열, 포장상태 및 이물질탐지가 가능한, 드론을 이용한 항공분야 전파 및 영상분석 방법, 및 장치에 관한 것이다.
항공기가 이륙하여 착륙할 때까지, 항공기는 공항시설의 정보를 받아 운항하게 된다. 공항시설에는 항행안전시설과 항공등화시설 등이 있다.
항행안전시설은 계기착륙시설(ILS), 레이더, 전방향무선표지시설(VOR), 전술항법장치(TACAN), 거리측정장치(DME), 항공관제통신시설(A/G) 등이 있으며, 항공등화시설에는 진입각지시등(PAPI), 활주로시단등(RTHL), 활주로중심선등(RCLL) 등이 있다.
이러한 공항시설을 모니터링하는 데 있어, 근래에는 드론을 이용하여 항행안전시설을 감지하는 방법이 이용되고 있다.
기존의 드론을 이용한 항행안전시설의 측정은, 1회 비행시 단일 시설 측정에 한정되어 있고, 신호측정도 건물, 구조물의 시설에 한정되어 있으며, 항행신호의 스펙트럼과 스코프 파형에 대한 실시간 측정이 없어 전파간섭신호 분석 및 신호의 정밀측정에는 한계가 있어 왔다.
또한, 기존 항공등화시설 점검은 지상운용자에 의한 육안검사 및 계측기를 이용하는 방식이라, 점검이 비효율적으로 이루어지는 경향이 있다.
또한, 기존 활주로 균열, 포장상태 및 이물질(FOD) 점검은 지상운용자의 육안검사 또는 차량에 탑재된 광학카메라, 라이다(LIDAR)를 통한 점검방식을 사용하여 시간과 비용이 많이 드는 단점이 있다.
따라서, 드론을 이용하여, 실제 항공기와 동일한 환경에서 공항시설을 실시간으로 점검함으로써, 보다 정밀하고 효과적인 점검을 가능하게 하는 기술이 요구되고 있다.
본 발명의 실시예는 드론의 1회 비행시 다중 시설에 대한 동시 점검이 가능하며, 전파신호 측정도 각 항행안전시설의 세부적인 항행신호값 현시, 신호들의 실시간 누적 그래프 현시, 실시간 스펙트럼 및 스코프 파형 현시가 가능한, 드론을 이용한 항공분야 전파 및 영상분석 방법, 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 항행안전시설 전파신호 정밀 점검, 항공등화시설의 색, 밝기 점검, 활주로의 균열, 포장상태 및 이물질탐지가 가능한 드론시스템을 구축하는 데에 있다.
드론시스템에 의한 항행안전시설 전파신호 정밀 점검은 시설별 세부적인 신호성분 측정, 실시간 그래프 현시 및 원시신호의 스펙트럼(신호의 주파수성분)과 스코프 파형(신호의 시간성분)에 대한 실시간 현시로, 시설의 정상동작여부에 대한 운용자의 직관적 파악을 위한 것이다.
또한, 항공등화시설 점검은 드론에서 촬영되는 광학영상을 이용하여 실시간 점검이 가능하며, 활주로 균열, 포장상태 및 이물질 점검은 드론에서 촬영되는 광학영상, 적외선영상, 레이더영상, LIDAR영상에 대한 영상처리기법을 적용하여 점검한다.
또한, 본 발명의 실시예는, 드론이 활주로 상공을 비행하면서, 드론에 탑재된 광학카메라, 적외선카메라, 레이더, 라이다의 영상신호를 수집하고 처리함으로써, 비용과 시간절약 및 정밀점검이 가능한, 드론을 이용한 항공분야 전파 및 영상분석 방법, 및 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 항공분야 전파 및 영상분석 방법은, 드론 제어기로부터 정해진 경로로의 자동비행을 위한 비행명령이 수신 됨에 따라, 드론에 탑재된 항행신호 측정기에서, 지상의 항행안전시설로부터 전파신호를 측정하는 단계, 상기 항행신호 측정기에서, 측정된 상기 전파신호가 갖는 데이터 양에 기초하여 통신망을 결정하는 단계, 및 상기 항행신호 측정기에서, 상기 결정된 통신망을 통해 연결되는 항행신호 분석기로 상기 전파신호를 전송 함으로써, 상기 항행신호 분석기에 의해 상기 항행안전시설에 대한 상태 모니터링이 이루어지도록 하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 항공분야 전파 및 영상분석 장치는, 드론에 탑재되고, 드론 제어기로부터 정해진 경로로의 자동비행을 위한 비행명령이 수신 됨에 따라, 지상의 항행안전시설로부터 전파신호를 측정하는 항행신호 측정기를 포함하고, 상기 항행신호 측정기는, 측정된 상기 전파신호가 갖는 데이터 양에 기초하여 통신망을 결정하고, 상기 결정된 통신망을 통해 연결되는 항행신호 분석기로 상기 전파신호를 전송 함으로써, 상기 항행신호 분석기에 의해 상기 항행안전시설에 대한 상태 모니터링이 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 드론시스템이 사전프로그램된 경로를 따라 자동비행하면서 다종다수의 항행안전시설에서 송출되는 전파신호를 동시에 측정 및 분석하고, 지상의 항행신호분석기에서 항행안전시설별 세부적인 항행신호값 현시, 신호들의 실시간 누적 그래프 현시, 실시간 스펙트럼 및 스코프 파형을 현시함으로써 시설의 정상동작여부를 직관적으로 판단할 수 있게 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 드론 탑재가 가능한 초경량, 초소형, 다기능 항행신호 측정기를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 드론시스템이 항공기와 동일한 경로비행 또는 사전프로그램된 경로를 따라 자동비행하면서 항공등화시설에 대한 실시간 영상 촬영 및 지상으로 영상을 전송하여, 지상의 영상신호 분석기에서 항공등화시설의 색, 밝기를 정밀하게 측정 및 분석할 수 있게 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 드론시스템이 활주로 상공을 자동 또는 수동비행하면서 광학영상, 적외선영상, 레이더영상, LIDAR영상을 지상의 영상신호 분석기에 전송하고, 영상신호 분석기에서 실시간 영상신호처리를 거쳐 활주로 균열, 포장상태 및 이물질탐지 여부를 점검할 수 있게 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 항공분야 전파 및 영상분석 드론시스템으로, 항행안전시설에 대한 항공기 관점의 실시간 정밀점검(세부적인 항행신호값, 그래프현시, 스펙트럼 및 스코프 파형 분석)으로 항행안전시설의 정상동작여부를 직관적으로 판단할 수 있으며, 다종다수의 항행안전시설 동시 점검도 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 항공등화시설과 활주로 균열, 포장상태 및 이물질(FOD) 점검도 지상운용자의 육안검사, 계측기 검사에서 드론탑재 영상센서에서 수집된 신호처리를 통한 실시간 정밀점검을 가능하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른, 드론을 이용한 항공분야 전파 및 영상분석 장치의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른, 항공분야 전파 및 영상분석 드론시스템 구성도의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 드론시스템이 1회 비행 시, 다종다수의 항행안전시설을 동시에 측정하고 분석하는 것을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 항행신호 측정기 및 항행신호분석기의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 영상신호 분석기의 블록도이다.
도 6은 도 4의 항행신호분석기-1에 현시되는 실시간 항행신호값과 누적 그래프 현시화면이다.
도 7은 도 4의 항행신호분석기-2에 현시되는 실시간 항행신호값과 스펙트럼과 스코프 파형 현시화면이다.
도 8은 영상신호 분석기의 항공등화시설(PAPI) 촬영영상 현시화면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른, 드론을 이용한 항공분야 전파 및 영상분석 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른, 항공분야 전파 및 영상분석 드론시스템 구성도의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 드론시스템이 1회 비행 시, 다종다수의 항행안전시설을 동시에 측정하고 분석하는 것을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 항행신호 측정기 및 항행신호분석기의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 영상신호 분석기의 블록도이다.
도 6은 도 4의 항행신호분석기-1에 현시되는 실시간 항행신호값과 누적 그래프 현시화면이다.
도 7은 도 4의 항행신호분석기-2에 현시되는 실시간 항행신호값과 스펙트럼과 스코프 파형 현시화면이다.
도 8은 영상신호 분석기의 항공등화시설(PAPI) 촬영영상 현시화면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른, 드론을 이용한 항공분야 전파 및 영상분석 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른, 드론을 이용한 항공분야 전파 및 영상분석 장치의 내부 구성을 도시한 블록도이다.
도 1를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른, 항공분야 전파 및 영상분석 장치(100)는 드론에 탑재되는 항행신호 측정기(110), 영상센서(120) 및 위성항법장치(130)를 포함하여 구성할 수 있다. 또한, 항행신호 측정기(110)과 연결되는 지상 측의 수단으로는 항행신호 분석기(112)가 있을 수 있다. 또한, 영상센서(120)로부터 영상신호를 받아 처리하는, 지상 측의 수단으로는 드론 제어기(122)와 영상신호 분석기(124)가 있을 수 있다. 또한, 위성항법장치(130)와 연결되는 지상 측의 수단으로는 RTK 모듈(132)이 있어 드론의 위치를 정확하게 보정할 수 있다.
우선, 항행신호 측정기(110)는 드론에 탑재되고, 드론 제어기(122)로부터 정해진 경로로의 자동비행을 위한 비행명령이 수신 됨에 따라, 지상의 항행안전시설로부터 전파신호를 측정할 수 있다. 여기서 전파신호는 항행안전시설에서 송출되는 항행신호값을 데이터로 가지고 있는 신호일 수 있다.
즉, 항행신호 측정기(110)는, 드론 제어기(122)에 의한 비행 제어에 따라, 정해진 경로로 비행하는 드론 내에 구비되어, 상기 경로 상에 위치하는 항행안전시설로부터의 전파신호를 수집하는 역할을 할 수 있다. 이때, 드론이 비행하는 경로는 항공기가 운항하는 실제 경로일 수 있어, 항행신호 측정기(110)는 항공기가 수신하는 동일 조건하에서, 상기 항행안전시설에서 방출되는 전파신호를 수신할 수 있다.
특히, 항행신호 측정기(110)는, 측정된 상기 전파신호가 갖는 데이터 양에 기초하여 통신망을 결정할 수 있다. 여기서, 데이터 양은, 전파신호에 실려 전송되는 고도 데이터, 진출입 각도 데이터, 기상 데이터 등 비행시 요구되는 각종 지표 데이터의 총량을 지칭할 수 있다.
만약, 상기 데이터 양이, 선정된 기준 보다 적은 소용량이면, 항행신호 측정기(110)는, 로라(Long Range), 협대역 사물인터넷(NB-IoT), 및 시그폭스(SigFox) 중 어느 하나의 장거리 무선통신망을 결정할 수 있다.
반면, 상기 데이터 양이, 선정된 기준 이상인 대용량이면, 항행신호 측정기(110)는, 와이파이((WiFi), 블루투스, 및 LTE 중 어느 하나의 대용량 무선통신망을 결정할 수 있다.
여기서, 기준은, 다양한 실험과 통계를 인용하여, 본 발명의 운영자가 결정하는 수치일 수 있고, 신호 전송을 위한 기기 성능이 개선됨에 따라 그 값을 유연하게 조정할 수도 있다.
예컨대, 운영자에 의해 기준이 '100mb'로 선정하는 경우, 항행신호 측정기(110)는 측정된 전파신호와 연관되는 데이터 양을, 상기 기준 '100mb'와 비교하여, 이보다 작으면 데이터 양을 소용량으로 결정하고, 데이터 양이 기준 이상이면 데이터 양을 대용량으로 결정할 수 있다.
또한, 기기 업그레이드를 통해, 항행신호 측정기(110)에서 전파신호를 측정할 수 있는 밴드 폭이 증가되면, 운영자는 상기 기준 '100mb'을 소폭 증가시켜 '105mb'로 변경하여 선정할 수 있다. 또한, 열악한 통신 환경에서, 운영자는 상기 기준 '100mb'을 소폭 감소시켜 '95mb'로 변경하여 선정할 수 있다.
또한, 항행신호 측정기(110)는 상기 결정된 통신망을 통해 연결되는 항행신호 분석기(112)로 상기 전파신호를 전송할 수 있다. 즉, 항행신호 측정기(110)는 전파 신호에 실린 데이터 양에 따라, 지상의 항행신호 분석기(112)와 접속을 위한 통신망을 상이하게 함으로써, 전파 신호가 최적한 상태로 전달되도록 할 수 있다.
최적한 통신망을 통해 전파신호가 항행신호 분석기(112)로 전달되면, 항행신호 분석기(112)는 상기 전파신호를 분석하여 상기 항행안전시설에 대한 상태 모니터링을 수행할 수 있다.
예컨대, 로라, 협대역 사물인터넷, 및 시그폭스 중 어느 하나의 장거리 무선통신망이 결정되면, 항행신호 분석기(112)는, 상기 장거리 무선통신망을 통해 전달되는 상기 전파신호를 분석하여, 실시간 항행신호값의 현시, 상기 항행신호값을 누적하여 작성된 항행신호 그래프의 현시, 및 상기 항행신호값의 저장 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 여기서 항행신호값은, 전파신호를 통해 분석된 드론의 비행 관련 수치(예, 위치좌표, 비행 고도, 비행 각도, 비행 속도 등)를 지칭할 수 있다.
상기 실시간 항행신호값의 현시는, 항행신호 분석기(112)와 전기적으로 연결되는 별도의 모니터를 통해 수행될 수 있고, 실시예에 따라, 드론 제어기(122)에 장착되는 소형 모니터를 통해서도 구현될 수 있다.
상기 항행신호값을 누적하여 작성된 항행신호 그래프의 현시는, 운영자가 입력한 특정 기간 또는 사전에 등록한 주기 기간 동안, 수신되어진 복수의 전파신호를 누적하여 그래프로 시각화하여, 상기 모니터 또는 상기 소형 모니터를 통해 표시 함으로써 구현될 수 있다.
상기 항행신호값의 저장은, 항행신호 분석기(112)에 장착되는 저장 수단에, 전파신호의 분석으로 산출된 항행신호값을, 수신 일시에 대응시켜 저장 함으로써 구현될 수 있다.
다른 예로서, 와이파이, 블루투스, 및 LTE 중 어느 하나의 대용량 무선통신망이 결정되면, 항행신호 분석기(112)는, 상기 대용량 무선통신망을 통해 전달되는 상기 전파신호를 분석하여, 실시간 항행신호값의 현시, 상기 전파신호의 주파수성분의 현시, 상기 전파신호의 시간성분의 현시, 및 상기 항행신호값의 저장 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.
상기 전파신호의 주파수성분의 현시는, 원시신호인 전파신호를 분광 분석하여 상기 전파신호에 대한 스펙트럼을 시각화하여 구현될 수 있다.
상기 전파신호의 시간성분의 현시는, 원시신호의 전파신호를 파형 분석하여 상기 전파신호에 대한 스코프 파형을 시각화하여 구현될 수 있다
또 다른 예로서, 상기 데이터 양이, 선정된 기준 이상인 대용량으로, 상기 통신망이 대용량 무선통신망으로 결정되면, 항행신호 측정기(110)는, 항행신호 분석기(112)와의 통신 거리를 고려하여, 상기 대용량 무선통신망 내에 설치되는 AP, 라우터, 및 리피터 중 적어도 하나에 대한 설치 개수 또는 설치 위치를 확정할 수 있다. 즉, 항행신호 측정기(110)는 드론과 지상의 항행신호 분석기(112) 사이에, 대용량의 데이터를 손실없이 전달할 수 있는, 중계기로서의 AP, 라우터, 리피터 등을 설치해야 하는 지점과 수를 정해, 운영자에게 제공할 수 있다.
실시예에 따라, 항공분야 전파 및 영상분석 장치(100)는, 상기 드론에 탑재되고, 상기 경로 상의 항공등화시설을 촬영하여 제1 영상신호를 생성하는 영상센서(120)를 더 포함하여 구성할 수 있다. 여기서, 제1 영상신호는, 비행 중의 드론이 촬영하는 다종다수의 구조물 중에서, 항공등화시설을 촬영한 특정의 이미지와 관련한 신호일 수 있다. 또한, 항공등화시설은 항공기의 안전운항을 위해 설치된 등화 또는 조명시설의 총칭으로서, 항공기의 비행중, 특히 이착륙시 항공기의 안전운항을 돕기 위해 지상이나 항공기에 설치하는 조명시설을 지칭할 수 있다.
영상센서(120)는, 드론 제어기(122)로 상기 제1 영상신호를 송출 함으로써, 상기 드론 제어기를 보유하는 사용자에게, 상기 항공등화시설에 대한 실시간 육안 검사를 지원할 수 있다. 즉, 영상센서(120)는 항공등화시설을 촬영하여 생성되는 제1 영상신호를, 드론을 조정하기 위한 드론 제어기(122)로 실시간 스트리밍하여 전달할 수 있다.
다른 예시로서, 영상센서(120)는, 영상신호 분석기(124)로 상기 제1 영상신호를 송출 함으로써, 영상신호 분석기(124)에 의해 상기 항공등화시설에 대한 조명 모니터링이 이루어지도록 할 수 있다. 즉, 영상센서(120)는 영상신호 분석기(124)에서 조명 모니터링을 위한 영상 분석을 할 수 있게, 항공등화시설을 촬영한 영상신호를 제공 함으로써, 드론을 통한 항공등화시설의 감시가 원활히 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 영상센서(120)는, 상기 경로 상의 활주로를 촬영하여, 광학영상, 적외선영상, 레이더영상, 및 라이더(LIDAR)영상 중 어느 하나의 제2 영상신호를 생성할 수 있다. 여기서, 제2 영상신호는, 비행 중의 드론이 촬영하는 다종다수의 구조물 중에서, 활주로를 촬영한 특정의 이미지와 관련한 신호일 수 있다. 또한, 활주로(runway)는 항공기가 이착륙할 때 부양하는 데 필요한 양력을 얻거나 감속하여 정지하기 위해 활주하는 노면을 지칭할 수 있다.
영상센서(120)는, 영상신호 분석기(124)로 상기 제2 영상신호를 송출 함으로써, 영상신호 분석기(124)에 의해 상기 활주로와 관련한 균열, 포장상태, 및 이물질탐지 여부 중 적어도 하나에 대한 활주로 모니터링이 이루어지도록 할 수 있다. 즉, 영상센서(120)는 영상신호 분석기(124)에서 활주로 모니터링을 위한 영상 분석을 할 수 있게, 활주로를 촬영한 영상신호를 제공 함으로써, 드론을 통한 활주로의 감시가 원활히 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 항공분야 전파 및 영상분석 장치(100)는, 상기 드론에 탑재되고, 지상의 RTK 모듈(132)로부터 위치정보를 수신하여, 상기 드론에 대한 비행위치를 보정하는 위성항법장치(130)를 더 포함하여 구성할 수 있다.
위성항법장치(130)는 RTK 모듈(132)과 정기적 또는 실시간적으로 위치 좌표를 교환 함으로써, 드론이 정해진 시간에 정해진 위치에서 비행하는지를 확인하여, 비행 위치를 정밀하게 보정할 수 있게 지원한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 드론시스템이 사전프로그램된 경로를 따라 자동비행하면서 다종다수의 항행안전시설에서 송출되는 전파신호를 동시에 측정 및 분석하고, 지상의 항행신호분석기에서 항행안전시설별 세부적인 항행신호값 현시, 신호들의 실시간 누적 그래프 현시, 실시간 스펙트럼 및 스코프 파형을 현시함으로써 시설의 정상동작여부를 직관적으로 판단할 수 있게 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 드론 탑재가 가능한 초경량, 초소형, 다기능 항행신호 측정기를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 드론시스템이 항공기와 동일한 경로비행 또는 사전프로그램된 경로를 따라 자동비행하면서 항공등화시설에 대한 실시간 영상 촬영 및 지상으로 영상을 전송하여, 지상의 영상신호 분석기에서 항공등화시설의 색, 밝기를 정밀하게 측정 및 분석할 수 있게 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 드론시스템이 활주로 상공을 자동 또는 수동비행하면서 광학영상, 적외선영상, 레이더영상, LIDAR영상을 지상의 영상신호 분석기에 전송하고, 영상신호 분석기에서 실시간 영상신호처리를 거쳐 활주로 균열, 포장상태 및 이물질탐지 여부를 점검할 수 있게 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 항공분야 전파 및 영상분석 드론시스템으로, 항행안전시설에 대한 항공기 관점의 실시간 정밀점검(세부적인 항행신호값, 그래프현시, 스펙트럼 및 스코프 파형 분석)으로 항행안전시설의 정상동작여부를 직관적으로 판단할 수 있으며, 다종다수의 항행안전시설 동시 점검도 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 항공등화시설과 활주로 균열, 포장상태 및 이물질(FOD) 점검도 지상운용자의 육안검사, 계측기 검사에서 드론탑재 영상센서에서 수집된 신호처리를 통한 실시간 정밀점검을 가능하게 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른, 항공분야 전파 및 영상분석 드론시스템 구성도의 일례를 도시한 도면이다.
항공분야 전파 및 영상분석 드론시스템은 드론에 탑재된 항행신호 측정기 및 영상센서, RTK모듈과 지상의 RTK모듈, 항행신호분석기-1,2, 드론 조종기, 영상신호 분석기로 구성될 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에서는 드론비행경로에 대한 위도, 경도, 고도값 계산, 드론기체 또는 조종기에 비행경로 입력, 드론기체에 탑재된 RTK+GPS모듈과 지상의 RTK모듈을 이용하여 정확한 위치정보를 생성하면서 자동비행을 실시하게 된다.
또한, 본 발명은 드론시스템이 다수 다종의 항행안전시설에 대한 동시 점검을 위해, 항행안전시설에서 송출되는 전파신호를 병렬 수신하고, 질문신호를 송신 가능하도록 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 드론 탑재가 가능한 초경량, 초소형, 다기능 항행신호 측정기를 구비 함으로써, 상용의 SDR(Software Defined Radio; 소프트웨어정의라디오) 모듈을 기반으로 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 항행신호 측정기는 다수의 SDR 또는 다중입출력 기능의 SDR기반으로 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에서는, 드론에 탑재된 항행신호 측정기와 지상의 항행신호분석기 간 통신을, 저용량 장거리 무선통신(LoRa, NB-IoT, SigFox 등)과 대용량 무선통신(WiFi, Bluetooth, 3G, LTE 등)으로 이중화하여 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 항공등화시설 및 활주로점검을 위해 광학카메라, 적외선카메라, 레이더, 라이다의 실시간 영상 생성 및 전송 기능을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 실시간 생성된 영상과 기준 영상 간의 차이를 분석하여 표적을 검출하고, 검출된 표적의 유효성을 분석하는 신호처리기법을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 기준 영상과 실시간 생성된 영상 간 보정값(시간, 날씨, 계절 등)을 처리하는 신호처리기법을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은 드론 조종기와 영상신호 분석기에서 각각 영상센서를 제어할 수 있으며, 영상 송수신은 대용량 유선통신(Ethernet, HDMI, USB 등)과 무선통신(WiFi, Bluetooth, 3G, LTE 등)으로 구현할 수 있다.
항행신호 측정기는 항행안전시설인 계기착륙시설(ILS), 레이더, 전방향무선표지시설(VOR), 전술항법장치(TACAN), 거리측정시설(DME), 항공관제통신시설(A/G)에 대한 세부적인 항행신호값을 실시간 측정하는 기능을 수행할 수 있다.
항행안전시설의 종류와, 항행안전시설 각각으로부터 획득되는 항행신호값의 일례는, 표 1로 예시할 수 있다.
항행신호 측정기는 자체 탑재된 GPS모듈로부터 실시간 위치정보 측정 또는 드론의 GPS신호를 수신하는 기능을 할 수 있다.
항행신호 측정기는 저용량 장거리 무선통신망(LoRa, NB-IoT, SigFox 등)을 이용하여, 신호처리된 저용량의 항행신호데이터와 위치정보를 지상의 항행신호분석기-1에 실시간 전달할 수 있다. 또한, 항행신호분석기-1은, 항행신호데이터와 위치정보를 분석하여 출력되는 제어신호를 항행신호 측정기로 전달하는 기능을 수행할 수 있다.
항행신호 측정기는, 대용량 무선통신망(WiFi, Bluetooth, 3G, LTE 등)을 이용하여, 신호처리된 원시신호의 스펙트럼(신호의 주파수성분)과 스코프 파형(신호의 시간성분), 항행신호데이터를 지상의 항행신호분석기-2에 실시간 전달할 수 있다. 또한, 항행신호분석기-2는 상기 스펙트럼, 스코프 파형, 항행신호데이터를 분석하여 출력되는 제어신호를 항행신호 측정기로 전달하는 기능을 수행할 수 있다.
대용량 무선통신망은 무선신호의 신뢰도 및 장거리통신을 위해, 비행경로 중간지점에 AP 또는 라우터를 설치하여 운용할 수 있다.
항행신호분석기-1은 항행안전시설별 세부적인 항행신호값을 실시간 현시하고, 각각의 항행신호값들을 누적하여 그래프로 실시간 현시 및 저장하는 기능을 수행할 수 있고, 항행신호 측정기를 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
항행신호분석기-2는 수신된 항행신호값, 스펙트럼(신호의 주파수성분)과 스코프 파형(신호의 시간성분) 현시 및 저장, 항행신호 측정기를 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
드론시스템은 영상센서를 통해, 사전입력된 비행경로를 자동비행하면서, 광학영상, 적외선영상, 레이더영상, 라이다영상의 생성 및 전송을 할 수 있다.
영상센서는 실시간 생성된 영상과 기준 영상간 차이를 분석하여 표적을 검출하고, 검출된 표적의 유효성을 분석하는 영상신호를 처리하는 기능을 할 수 있다.
또한, 영상센서는, 기준 영상과 실시간 생성된 영상간 보정값(시간, 날씨, 계절 등)을 처리하는 신호처리기능을 수행할 수 있다.
또한, 영상센서는, 드론 조종기와 영상신호 분석기에서 각각 영상센서 제어 및 대용량 유선통신(Ethernet, HDMI, USB 등)과 무선통신(WiFi, Bluetooth, 3G, LTE 등)을 이용한 영상 송수신 기능을 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 드론시스템이 1회 비행 시, 다종다수의 항행안전시설을 동시에 측정하고 분석하는 것을 설명하는 도면이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명과 연관된 드론시스템은, 전술항법장치(TACAN), 전방향무선표지시설(VOR), 활공각제공시설(GP), 및 로컬라이저(LOC) 등 지상의, 다수 항행안전시설 각각으로부터 고유의 항행신호값을 동시적으로 수집할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 항행신호 측정기 및 항행신호분석기의 블록도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 드론에 탑재되는 항행신호 측정기는 초소형, 초경량, 다기능 구현을 위해 다수의 SDR 또는 다중입출력포트의 SDR모듈을 적용하였고, 병렬신호처리가 가능한 신호처리부, RF부, 제어부, 통신부, 전원부로 구성될 수 있다.
RF부는 광대역 안테나로서 필터와 증폭기를 포함하여 구성될 수 있다.
SDR 모듈은 RF신호 변환 송수신과 다중입출력을 위한 수단일 수 있다.
신호처리부는 병렬신호처리를 위한 수단으로서, 실시간 항행신호 데이터와, 스펙트럼 및 스코프 파형을 생성할 수 있다.
GPS처리부는 자체 GPS를 내장하거나, 드론의 GPS 데이터를 수신하여 위치 데이터를 처리하는 수단일 수 있다.
제어부는 RF부, SDR모듈, 신호처리부, GPS 처리부와, 후술하는 통신부들 사이에서 신호 처리를 제어하는 수단일 수 있다.
복수의 통신부는 저용량 장거리 무선통신모듈과, 대용량 무선통신모듈로 구분되어, 데이터 양에 따라 상이한 망을 통한 무선통신을 구현할 수 있다.
전원부는 자체 배터리를 내장하거나 드론 운용 배터리를 사용하여, 항행신호 측정기에서의 동력을 제공할 수 있다.
항행신호 측정기와 항행신호분석기-1간 통신은 저용량 장거리 무선통신망(LoRa, NB-IoT, SigFox 등)을 이용하여 연결될 수 있다. 항행신호분석기-1은 통신부와 신호처리 및 현시부를 포함하여 구성할 수 있다.
통신부는, 저용량 장거리 무선통신모듈로서, 항행신호 측정기의 저용량 장거리 무선통신모듈과 무선통신하는 기능을 수행할 수 있다.
신호처리 및 현시부는 항행신호값 현시, 실시간 누적 그래프 현시, 데이터 저장, 및 항행신호 측정기 제어신호를 송신하는 기능을 수행할 수 있다.
항행신호 측정기와 항행신호분석기-2간 통신은 대용량 무선통신망(WiFi, Bluetooth, 3G, LTE 등)을 이용하여 연결될 수 있다. 항행신호분석기-2 역시 통신부와 신호처리 및 현시부를 포함하여 구성할 수 있다.
통신부는, 대용량 무선통신모듈로서, 항행신호 측정기의 대용량 무선통신모듈과 무선통신하는 기능을 수행할 수 있다.
신호처리 및 현시부는 항행신호값 현시, 실시간 스펙트럼(신호의 주파수성분), 스코프 파형(신호의 시간성분) 현시, 데이터 저장 및 항행신호 측정기 제어신호를 송신하는 기능을 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 영상신호 분석기의 블록도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 영상신호 분석기는, 복수의 통신부와, 영상신호 처리부, 및 영상현시를 포함하여 구성할 수 있다.
우선, 드론에 탑재된 영상신호 측정기의 영상센서(광학/적외선 카메라, 레이더, LIDAR)는 영상신호를 생성하고, 항행신호 측정기 내의 통신부(대용량 무선통신모듈)를 통해 상기 영상신호를 영상신호 분석기로 무선 전달할 수 있다. 이때, 드론조종기는 드론을 수동 및 자동 비행 제어하고, 경우에 따라 비행계획을 사전에 입력받아 영상센서를 제어할 수 있다.
상기 복수의 통신부는, 대용량 무선통신모듈과 대용량 유선통신모듈로 구분되어 설치될 수 있다.
영상신호 처리부는 입력영상과 기준영상 차를 분석하고, 실시간 입력되는 영상신호에 시간, 날씨, 계절 등을 고려한 보정값을 적용하여 영상신호를 보정할 수 있다. 또한, 영상신호 처리부는 표적검출 유효성을 분석하고, 영상센서를 적절한 방향으로 지상의 목적물을 촬영할 수 있도록 제어할 수 있다.
영상현시는, 검출된 표적에 대한 유효성 분석을 통해, 최종 분석결과인, 기준영상 현시, 입력영상 현시, 처리영상 현시 등을 수행할 수 있다.
도 6은 도 4의 항행신호분석기-1에 현시되는 실시간 항행신호값과 누적 그래프 현시화면이다.
도 6에서는 전방향무선표지시설(VOR)에 대한 항행신호값으로서, AM 30Hz 변조도, 9960Hz 변조도, FM Index, Bearing, 및 수신전력을 그래프 형태로 현시하는 것이 예시되고 있다.
도 7은 도 4의 항행신호분석기-2에 현시되는 실시간 항행신호값과 스펙트럼과 스코프 파형 현시화면이다.
도 7에서는 전방향무선표지시설(VOR)에 대한 항행신호값으로서, AM 30Hz/9960Hz 변조도, FM Index, Bearing, Bearing Error, 수신전력, 주파수에 관한 정보를, 신호의 주파수성분인 스펙트럼과 신호의 시간성분인 스코프 파형으로 현시하는 것이 예시되고 있다.
도 8은 영상신호 분석기의 항공등화시설(PAPI) 촬영영상 현시화면이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 영상신호 분석기는, 드론이 촬영한 영상을 화면 상에 현시하면서, 항공기착륙각도에 대한 적절성을, 현시 화면의 좌상단에 표시된 PAPI(Precision Approach Path Indicator) 색으로 실시간으로 안내할 수 있다.
만약, PAPI색이 '백백적적'이면 항공기착륙각도는 정상이고, PAPI색이 모두 백색이거나 모두 적색이면 항공기착륙각도는 비정상이다.
이하, 도 9에서는 본 발명의 실시예들에 따른 항공분야 전파 및 영상분석 장치(100)의 작업 흐름을 상세히 설명한다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른, 드론을 이용한 항공분야 전파 및 영상분석 방법의 순서를 도시한 흐름도이다.
본 실시예에 따른 항공분야 전파 및 영상분석 방법은 상술한 항공분야 전파 및 영상분석 장치(100)에 의해 수행될 수 있다.
먼저, 항공분야 전파 및 영상분석 장치(100)는 드론에 탑재되고, 드론 제어기로부터 정해진 경로로의 자동비행을 위한 비행명령이 수신 됨에 따라, 지상의 항행안전시설로부터 전파신호를 측정한다(910). 여기서 전파신호는 항행안전시설에서 송출되는 항행신호값을 데이터로 가지고 있는 신호일 수 있다.
단계 910은 드론 제어기에 의한 비행 제어에 따라, 정해진 경로로 비행하는 드론 내에 구비되는 항행신혼 측정기에서, 상기 경로 상에 위치하는 항행안전시설로부터의 전파신호를 수집하는 과정일 수 있다. 이때, 드론이 비행하는 경로는 항공기가 운항하는 실제 경로일 수 있어, 항공분야 전파 및 영상분석 장치(100)는 항공기가 수신하는 동일 조건하에서, 상기 항행안전시설에서 방출되는 전파신호를 수신할 수 있다.
또한, 항공분야 전파 및 영상분석 장치(100)는, 측정된 상기 전파신호가 갖는 데이터 양에 기초하여 통신망을 결정한다(920). 여기서, 데이터 양은, 전파신호에 실려 전송되는 고도 데이터, 진출입 각도 데이터, 기상 데이터 등 비행시 요구되는 각종 지표 데이터의 총량을 지칭할 수 있다.
단계 920에서, 만약, 상기 데이터 양이, 선정된 기준 보다 적은 소용량이면, 항공분야 전파 및 영상분석 장치(100)는, 로라(Long Range), 협대역 사물인터넷(NB-IoT), 및 시그폭스(SigFox) 중 어느 하나의 장거리 무선통신망을 결정할 수 있다.
반면, 상기 데이터 양이, 선정된 기준 이상인 대용량이면, 항공분야 전파 및 영상분석 장치(100)는, 와이파이((WiFi), 블루투스, 및 LTE 중 어느 하나의 대용량 무선통신망을 결정할 수 있다.
여기서, 기준은, 다양한 실험과 통계를 인용하여, 본 발명의 운영자가 결정하는 수치일 수 있고, 신호 전송을 위한 기기 성능이 개선됨에 따라 그 값을 유연하게 조정할 수도 있다.
예컨대, 운영자에 의해 기준이 '100mb'로 선정하는 경우, 항공분야 전파 및 영상분석 장치(100)는 측정된 전파신호와 연관되는 데이터 양을, 상기 기준 '100mb'와 비교하여, 이보다 작으면 데이터 양을 소용량으로 결정하고, 데이터 양이 기준 이상이면 데이터 양을 대용량으로 결정할 수 있다.
또한, 기기 업그레이드를 통해, 항공분야 전파 및 영상분석 장치(100)에서 전파신호를 측정할 수 있는 밴드 폭이 증가되면, 운영자는 상기 기준 '100mb'을 소폭 증가시켜 '105mb'로 변경하여 선정할 수 있다. 또한, 열악한 통신 환경에서, 운영자는 상기 기준 '100mb'을 소폭 감소시켜 '95mb'로 변경하여 선정할 수 있다.
또한, 항공분야 전파 및 영상분석 장치(100)는 상기 결정된 통신망을 통해 연결되는 항행신호 분석기로 상기 전파신호를 전송할 수 있다(930). 단계 930은 전파 신호에 실린 데이터 양에 따라, 지상의 항행신호 분석기와 접속을 위한 통신망을 상이하게 함으로써, 전파 신호가 최적한 상태로 전달되도록 하는 과정일 수 있다.
최적한 통신망을 통해 전파신호가 항행신호 분석기로 전달되면, 항행신호 분석기는 상기 전파신호를 분석하여 상기 항행안전시설에 대한 상태 모니터링을 수행할 수 있다.
예컨대, 로라, 협대역 사물인터넷, 및 시그폭스 중 어느 하나의 장거리 무선통신망이 결정되면, 항행신호 분석기는, 상기 장거리 무선통신망을 통해 전달되는 상기 전파신호를 분석하여, 실시간 항행신호값의 현시, 상기 항행신호값을 누적하여 작성된 항행신호 그래프의 현시, 및 상기 항행신호값의 저장 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 여기서 항행신호값은, 전파신호를 통해 분석된 드론의 비행 관련 수치(예, 위치좌표, 비행 고도, 비행 각도, 비행 속도 등)를 지칭할 수 있다.
상기 실시간 항행신호값의 현시는, 항행신호 분석기와 전기적으로 연결되는 별도의 모니터를 통해 수행될 수 있고, 실시예에 따라, 드론 제어기에 장착되는 소형 모니터를 통해서도 구현될 수 있다.
상기 항행신호값을 누적하여 작성된 항행신호 그래프의 현시는, 운영자가 입력한 특정 기간 또는 사전에 등록한 주기 기간 동안, 수신되어진 복수의 전파신호를 누적하여 그래프로 시각화하여, 상기 모니터 또는 상기 소형 모니터를 통해 표시 함으로써 구현될 수 있다.
상기 항행신호값의 저장은, 항행신호 분석기(112)에 장착되는 저장 수단에, 전파신호의 분석으로 산출된 항행신호값을, 수신 일시에 대응시켜 저장 함으로써 구현될 수 있다.
다른 예로서, 와이파이, 블루투스, 및 LTE 중 어느 하나의 대용량 무선통신망이 결정되면, 항행신호 분석기는, 상기 대용량 무선통신망을 통해 전달되는 상기 전파신호를 분석하여, 실시간 항행신호값의 현시, 상기 전파신호의 주파수성분의 현시, 상기 전파신호의 시간성분의 현시, 및 상기 항행신호값의 저장 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.
상기 전파신호의 주파수성분의 현시는, 원시신호인 전파신호를 분광 분석하여 상기 전파신호에 대한 스펙트럼을 시각화하여 구현될 수 있다.
상기 전파신호의 시간성분의 현시는, 원시신호의 전파신호를 파형 분석하여 상기 전파신호에 대한 스코프 파형을 시각화하여 구현될 수 있다
또 다른 예로서, 상기 데이터 양이, 선정된 기준 이상인 대용량으로, 상기 통신망이 대용량 무선통신망으로 결정되면, 항공분야 전파 및 영상분석 장치(100)는, 항행신호 분석기와의 통신 거리를 고려하여, 상기 대용량 무선통신망 내에 설치되는 AP, 라우터, 및 리피터 중 적어도 하나에 대한 설치 개수 또는 설치 위치를 확정할 수 있다. 즉, 항공분야 전파 및 영상분석 장치(100)는 드론과 지상의 항행신호 분석기 사이에, 대용량의 데이터를 손실없이 전달할 수 있는, 중계기로서의 AP, 라우터, 리피터 등을 설치해야 하는 지점과 수를 정해, 운영자에게 제공할 수 있다.
실시예에 따라, 항공분야 전파 및 영상분석 장치(100)는, 상기 드론에 탑재되는 영상센서를 통해, 상기 경로 상의 항공등화시설을 촬영하여 제1 영상신호를 생성할 수 있다. 여기서, 제1 영상신호는, 비행 중의 드론이 촬영하는 다종다수의 구조물 중에서, 항공등화시설을 촬영한 특정의 이미지와 관련한 신호일 수 있다. 또한, 항공등화시설은 항공기의 안전운항을 위해 설치된 등화 또는 조명시설의 총칭으로서, 항공기의 비행중, 특히 이착륙시 항공기의 안전운항을 돕기 위해 지상이나 항공기에 설치하는 조명시설을 지칭할 수 있다.
영상센서는, 드론 제어기로 상기 제1 영상신호를 송출 함으로써, 상기 드론 제어기를 보유하는 사용자에게, 상기 항공등화시설에 대한 실시간 육안 검사를 지원할 수 있다. 즉, 영상센서는 항공등화시설을 촬영하여 생성되는 제1 영상신호를, 드론을 조정하기 위한 드론 제어기로 실시간 스트리밍하여 전달할 수 있다.
다른 예시로서, 영상센서는, 영상신호 분석기로 상기 제1 영상신호를 송출 함으로써, 영상신호 분석기에 의해 상기 항공등화시설에 대한 조명 모니터링이 이루어지도록 할 수 있다. 즉, 영상센서는 영상신호 분석기에서 조명 모니터링을 위한 영상 분석을 할 수 있게, 항공등화시설을 촬영한 영상신호를 제공 함으로써, 드론을 통한 항공등화시설의 감시가 원활히 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 영상센서는, 상기 경로 상의 활주로를 촬영하여, 광학영상, 적외선영상, 레이더영상, 및 라이더(LIDAR)영상 중 어느 하나의 제2 영상신호를 생성할 수 있다. 여기서, 제2 영상신호는, 비행 중의 드론이 촬영하는 다종다수의 구조물 중에서, 활주로를 촬영한 특정의 이미지와 관련한 신호일 수 있다. 또한, 활주로는 항공기가 이착륙할 때 부양하는 데 필요한 양력을 얻거나 감속하여 정지하기 위해 활주하는 노면을 지칭할 수 있다.
영상센서는, 영상신호 분석기로 상기 제2 영상신호를 송출 함으로써, 영상신호 분석기에 의해 상기 활주로와 관련한 균열, 포장상태, 및 이물질탐지 여부 중 적어도 하나에 대한 활주로 모니터링이 이루어지도록 할 수 있다. 즉, 영상센서는 영상신호 분석기에서 활주로 모니터링을 위한 영상 분석을 할 수 있게, 활주로를 촬영한 영상신호를 제공 함으로써, 드론을 통한 활주로의 감시가 원활히 이루어지도록 할 수 있다.
또한, 실시예에 따라, 항공분야 전파 및 영상분석 장치(100)는, 상기 드론에 탑재되는 위성항법장치를 통해, 지상의 RTK 모듈로부터 위치정보를 수신하여, 상기 드론에 대한 비행위치를 보정할 수 있다.
위성항법장치는 RTK 모듈과 정기적 또는 실시간적으로 위치 좌표를 교환 함으로써, 드론이 정해진 시간에 정해진 위치에서 비행하는지를 확인하여, 비행 위치를 정밀하게 보정할 수 있게 지원한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 드론시스템이 사전프로그램된 경로를 따라 자동비행하면서 다종다수의 항행안전시설에서 송출되는 전파신호를 동시에 측정 및 분석하고, 지상의 항행신호분석기에서 항행안전시설별 세부적인 항행신호값 현시, 신호들의 실시간 누적 그래프 현시, 실시간 스펙트럼 및 스코프 파형을 현시함으로써 시설의 정상동작여부를 직관적으로 판단할 수 있게 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 드론 탑재가 가능한 초경량, 초소형, 다기능 항행신호 측정기를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 드론시스템이 항공기와 동일한 경로비행 또는 사전프로그램된 경로를 따라 자동비행하면서 항공등화시설에 대한 실시간 영상 촬영 및 지상으로 영상을 전송하여, 지상의 영상신호 분석기에서 항공등화시설의 색, 밝기를 정밀하게 측정 및 분석할 수 있게 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 드론시스템이 활주로 상공을 자동 또는 수동비행하면서 광학영상, 적외선영상, 레이더영상, LIDAR영상을 지상의 영상신호 분석기에 전송하고, 영상신호 분석기에서 실시간 영상신호처리를 거쳐 활주로 균열, 포장상태 및 이물질탐지 여부를 점검할 수 있게 한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 항공분야 전파 및 영상분석 드론시스템으로, 항행안전시설에 대한 항공기 관점의 실시간 정밀점검(세부적인 항행신호값, 그래프현시, 스펙트럼 및 스코프 파형 분석)으로 항행안전시설의 정상동작여부를 직관적으로 판단할 수 있으며, 다종다수의 항행안전시설 동시 점검도 가능할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 항공등화시설과 활주로 균열, 포장상태 및 이물질(FOD) 점검도 지상운용자의 육안검사, 계측기 검사에서 드론탑재 영상센서에서 수집된 신호처리를 통한 실시간 정밀점검을 가능하게 할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
100 : 항공분야 전파 및 영상분석 장치
110 : 항행신호 측정기
120 : 영상센서
130 : 위성항법장치
110 : 항행신호 측정기
120 : 영상센서
130 : 위성항법장치
Claims (14)
- 드론 제어기로부터 정해진 경로로의 자동비행을 위한 비행명령이 수신 됨에 따라,
드론에 탑재된 항행신호 측정기에서, 지상의 항행안전시설로부터 전파신호를 측정하는 단계;
상기 항행신호 측정기에서, 측정된 상기 전파신호가 갖는 데이터 양이, 선정된 기준 이상인 대용량이면, 와이파이(WiFi), 블루투스, 및 LTE 중 어느 하나의 대용량 무선통신망을 결정하는 단계;
상기 항행신호 측정기에서, 상기 결정된 대용량 무선통신망을 통해 연결되는 항행신호 분석기와의 통신 거리를 고려하여, 드론과 지상의 항행신호 분석기 사이에, 중계기로서의 AP, 라우터, 및 리피터 중 적어도 하나를 설치해야 하는 설치 개수와 설치 위치를 확정하는 단계; 및
상기 항행신호 측정기에서, 상기 확정된 설치 개수와 설치 위치의 중계기를 경유하여 상기 전파신호를 상기 항행신호 분석기로 전송 함으로써, 상기 항행신호 분석기에 의해 상기 항행안전시설에 대한 상태 모니터링이 이루어지도록 하는 단계
를 포함하는 항공분야 전파 및 영상분석 방법. - 제1항에 있어서,
상기 데이터 양이, 선정된 기준 보다 적은 소용량이면,
상기 무선통신망을 결정하는 단계는,
로라(Long Range), 협대역 사물인터넷(NB-IoT), 및 시그폭스(SigFox) 중 어느 하나의 장거리 무선통신망을 결정하는 단계
를 포함하고,
상기 항행신호 분석기는,
상기 장거리 무선통신망을 통해 전달되는 상기 전파신호를 분석하여, 실시간 항행신호값의 현시, 상기 항행신호값을 누적하여 작성된 항행신호 그래프의 현시, 및 상기 항행신호값의 저장 중 적어도 하나를 수행하는
항공분야 전파 및 영상분석 방법. - 제1항에 있어서,
상기 항행신호 분석기는,
상기 대용량 무선통신망을 통해 전달되는 상기 전파신호를 분석하여, 실시간 항행신호값의 현시, 상기 전파신호의 주파수성분의 현시, 상기 전파신호의 시간성분의 현시, 및 상기 항행신호값의 저장 중 적어도 하나를 수행하는
항공분야 전파 및 영상분석 방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 드론에 탑재된 영상센서에서, 상기 경로 상의 항공등화시설을 촬영하여 제1 영상신호를 생성하는 단계; 및
상기 영상센서에서, 상기 드론 제어기로 상기 제1 영상신호를 송출 함으로써, 상기 드론 제어기를 보유하는 사용자에게, 상기 항공등화시설에 대한 실시간 육안 검사를 지원하는 단계; 또는
상기 영상센서에서, 영상신호 분석기로 상기 제1 영상신호를 송출 함으로써, 상기 영상신호 분석기에 의해 상기 항공등화시설에 대한 조명 모니터링이 이루어지도록 하는 단계
를 더 포함하는 항공분야 전파 및 영상분석 방법. - 제1항에 있어서,
상기 드론에 탑재된 영상센서에서, 상기 경로 상의 활주로를 촬영하여, 광학영상, 적외선영상, 레이더영상, 및 라이더(LIDAR)영상 중 어느 하나의 제2 영상신호를 생성하는 단계; 및
상기 영상센서에서, 영상신호 분석기로 상기 제2 영상신호를 송출 함으로써, 상기 영상신호 분석기에 의해 상기 활주로와 관련한 균열, 포장상태, 및 이물질탐지 여부 중 적어도 하나에 대한 활주로 모니터링이 이루어지도록 하는 단계
를 더 포함하는 항공분야 전파 및 영상분석 방법. - 제1항에 있어서,
상기 드론에 탑재된 위성항법장치에서, 지상의 RTK(Real-Time Kinematic) 모듈로부터 위치정보를 수신하여, 상기 드론에 대한 비행위치를 보정하는 단계
를 더 포함하는 항공분야 전파 및 영상분석 방법. - 드론에 탑재되고, 드론 제어기로부터 정해진 경로로의 자동비행을 위한 비행명령이 수신 됨에 따라, 지상의 항행안전시설로부터 전파신호를 측정하는 항행신호 측정기;
를 포함하고,
상기 항행신호 측정기는,
측정된 상기 전파신호가 갖는 데이터 양이, 선정된 기준 이상인 대용량이면, 와이파이(WiFi), 블루투스, 및 LTE 중 어느 하나의 대용량 무선통신망을 결정하고,
상기 결정된 대용량 무선통신망을 통해 연결되는 항행신호 분석기와의 통신 거리를 고려하여, 드론과 지상의 항행신호 분석기 사이에, 중계기로서의 AP, 라우터, 및 리피터 중 적어도 하나를 설치해야 하는 설치 개수와 설치 위치를 확정하며,
상기 확정된 설치 개수와 설치 위치의 중계기를 경유하여 상기 전파신호를 상기 항행신호 분석기로 전송함으로써, 상기 항행신호 분석기에 의해 상기 항행안전시설에 대한 상태 모니터링이 이루어지도록 하는
항공분야 전파 및 영상분석 장치. - 제8항에 있어서,
상기 데이터 양이, 선정된 기준 보다 적은 소용량이면,
상기 항행신호 측정기는,
로라, 협대역 사물인터넷, 및 시그폭스 중 어느 하나의 장거리 무선통신망을 결정하고,
상기 항행신호 분석기는,
상기 장거리 무선통신망을 통해 전달되는 상기 전파신호를 분석하여, 실시간 항행신호값의 현시, 상기 항행신호값을 누적하여 작성된 항행신호 그래프의 현시, 및 상기 항행신호값의 저장 중 적어도 하나를 수행하는
항공분야 전파 및 영상분석 장치. - 제8항에 있어서,
상기 항행신호 분석기는,
상기 대용량 무선통신망을 통해 전달되는 상기 전파신호를 분석하여, 실시간 항행신호값의 현시, 상기 전파신호의 주파수성분의 현시, 상기 전파신호의 시간성분의 현시, 및 상기 항행신호값의 저장 중 적어도 하나를 수행하는
항공분야 전파 및 영상분석 장치. - 삭제
- 제8항에 있어서,
상기 항공분야 전파 및 영상분석 장치는,
상기 드론에 탑재되고, 상기 경로 상의 항공등화시설을 촬영하여 제1 영상신호를 생성하는 영상센서
를 더 포함하고,
상기 영상센서는,
상기 드론 제어기로 상기 제1 영상신호를 송출 함으로써, 상기 드론 제어기를 보유하는 사용자에게, 상기 항공등화시설에 대한 실시간 육안 검사를 지원하거나,
영상신호 분석기로 상기 제1 영상신호를 송출 함으로써, 상기 영상신호 분석기에 의해 상기 항공등화시설에 대한 조명 모니터링이 이루어지도록 하는
항공분야 전파 및 영상분석 장치. - 제8항에 있어서,
상기 항공분야 전파 및 영상분석 장치는,
상기 드론에 탑재되고, 상기 경로 상의 활주로를 촬영하여, 광학영상, 적외선영상, 레이더영상, 및 라이더(LIDAR)영상 중 어느 하나의 제2 영상신호를 생성하는 영상센서
를 더 포함하고,
상기 영상센서는,
영상신호 분석기로 상기 제2 영상신호를 송출 함으로써, 상기 영상신호 분석기에 의해 상기 활주로와 관련한 균열, 포장상태, 및 이물질탐지 여부 중 적어도 하나에 대한 활주로 모니터링이 이루어지도록 하는
항공분야 전파 및 영상분석 장치. - 제8항에 있어서,
상기 항공분야 전파 및 영상분석 장치는,
상기 드론에 탑재되고, 지상의 RTK 모듈로부터 위치정보를 수신하여, 상기 드론에 대한 비행위치를 보정하는 위성항법장치
를 더 포함하는 항공분야 전파 및 영상분석 장치.
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| KR1020180106978A KR102065271B1 (ko) | 2018-09-07 | 2018-09-07 | 드론을 이용한 항공분야 전파 및 영상분석 방법, 및 장치 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020180106978A KR102065271B1 (ko) | 2018-09-07 | 2018-09-07 | 드론을 이용한 항공분야 전파 및 영상분석 방법, 및 장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114189824A (zh) * | 2021-10-18 | 2022-03-15 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种基于Lora通信的无人机通信方法及巡检无人机、系统 |
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-
2018
- 2018-09-07 KR KR1020180106978A patent/KR102065271B1/ko active IP Right Grant
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