KR102082946B1 - 연안 모니터링 및 관측을 위한 공중 및 수상 복합 이동체 - Google Patents

연안 모니터링 및 관측을 위한 공중 및 수상 복합 이동체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연안 모니터링 및 관측을 위한 공중 및 수상 복합 이동체에 관한 것이다. 이러한 공중 및 수상 복합 이동체는, 관제시스템; 상기 관제시스템의 제어에 따라 목표 위치로 이동하는 무인수상이동체; 상기 무인수상이동체로부터 이륙 및 착륙 가능하며, 연안 지역을 모니터링하는 무인비행체; 상기 무인비행체와 상기 무인수상이동체를 연결하는 연결시스템; 상기 무인비행체가 작업하는 동안, 상기 무인비행체의 위치 정보에 기초하여 상기 무인비행체 및 상기 무인수상이동체가 이동해야 할 이동위치신호를 제공하는 협력제어모듈; 상기 협력제어모듈의 이동위치신호에 따라, 상기 무인비행체 및 상기 무인수상이동체가 미리 지정된 작업영역 내를 이동하면서 상기 연안 지역을 관찰하도록 된 것을 특징으로 한다.

Description

연안 모니터링 및 관측을 위한 공중 및 수상 복합 이동체{Apparatus for monitoring and observing offshore with flight vehicle and underwater vehicle}
본 발명은 연안 모니터링 및 관측을 위한 공중 및 수상 복합 이동체에 관한 것으로, 특히 무인비행체와 무인수상이동체를 복합적으로 연계하여 연안지역을 모니터링할 수 있도록 한 공중 및 수상 복합 이동체에 관한 것이다.
무인항공기 기술의 발달로 인하여, 많은 분야에서 무인항공기가 적용되고 있으며, 연안 지역을 관찰하기 위해서도 무인항공기의 기술이 적용될 수 있다. 예를 들어, 연안 지역에 무인항공기를 띄워서 해안에서 발생하는 이안류의 발생 또는 침식 등의 자연 현상을 모니터링하거나, 적조 발생 유무를 무인항공기를 이용하여 관찰할 수 있다.
이러한 상기 무인항공기를 이착륙시키는 플랫폼으로는 선박을 이용하고 있다. 선박을 원하는 위치로 이동시켜서 무인항공기를 제어하여야 하므로, 선박의 이동 및 무인항공기를 제어하는 인원의 투입 등 비용 및 시간적 측면에서 상당한 비효율적이다. 또한, 무인항공기를 육상에서 제어하는 경우, 관찰 가능한 연안의 영역이 제한적이므로 충분한 정보를 수집하기 어려운 단점이 있다.
본 발명은 국가연구개발사업(연구과제명: 장시간 감시 및 지형관측을 위한 공중 및 수상 복합이동체, 과제고유번호: 20170044)의 수행으로 발명된 것이다.
공개특허공보 제10-2017-0045972호
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 무인비행체와 무인수상이동체를 복합적으로 연계하여 연안지역을 모니터링 및 관측할 수 있도록 한 연안 모니터링 및 관측을 위한 공중 및 수상 복합 이동체를 제공함을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 연안 모니터링 및 관측을 위한 공중 및 수상 복합 이동체는, 관제시스템; 상기 관제시스템의 제어에 따라 목표 위치로 이동하는 무인수상이동체; 상기 무인수상이동체로부터 이륙 및 착륙 가능하며, 연안 지역을 모니터링하는 무인비행체; 상기 무인비행체와 상기 무인수상이동체를 연결하는 연결시스템; 상기 무인비행체가 작업하는 동안, 상기 무인비행체의 위치 정보에 기초하여 상기 무인비행체 및 상기 무인수상이동체가 이동해야 할 이동위치신호를 제공하는 협력제어모듈; 상기 협력제어모듈의 이동위치신호에 따라, 상기 무인비행체 및 상기 무인수상이동체가 미리 지정된 작업영역 내를 이동하면서 상기 연안 지역을 관찰하도록 된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 협력제어모듈은, 상기 무인비행체로부터 상기 무인비행체의 위치 정보를 수신하는 수신부; 상기 수신부가 수신한 위치 정보에 근거하여 이동해야 할 이동위치신호를 상기 무인비행체 및 상기 무인수상이동체로 전송하는 전송부; 및 상기 이동위치신호에 의해 상기 무인비행체 및 상기 무인수상이동체가 이동할 때, 상기 연결시스템을 제어하는 모듈제어부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 연결시스템은, 상기 무인비행체와 상기 무인수상이동체를 연결하는 와이어부재; 및 상기 와이어부재를 감거나 풀어서 길이를 조절하는 윈치부;를 포함하고, 상기 무인수상이동체에 탑재된 배터리로부터 상기 와이어부재를 통해 상기 무인비행체에 전력이 공급되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 협력제어모듈은 미리 지정된 작업영역 내에서 상기 무인비행체의 작업이 완료되었는지 판별하고, 상기 미리 지정된 작업영역 내에서 상기 무인비행체에 의한 작업이 완료되면, 다른 작업 영역으로 상기 무인비행체 및 상기 무인수상이동체의 이동시키기 위한 복귀모드신호를 제공하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 무인수상이동체는, 상기 무인비행체의 이착륙을 위한 자세안정화 플랫폼을 구비하고, 상기 자세안정화 플랫폼의 상면은 상기 무인비행체의 이륙 및 착륙시 수평을 유지하도록 제어되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 관제시스템은 상기 무인비행체 및 상기 무인수상이동체로부터 위치 정보를 전송받고 직접 상기 무인비행체 및 상기 무인수상이동체를 제어할 수 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 무인비행체에는 카메라 및 스캐너가 마련된 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 연안 모니터링 및 관측을 위한 공중 및 수상 복합 이동체는, 무인비행체와 무인수상이동체를 복합적으로 연계하여 연안지역을 모니터링 및 관측할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 미리 정해진 작업영역 내에서 상기 무인비행체와 상기 무인수상이동체는 협력제어모듈에 의해 이동하면서 작업을 완료하므로, 효과적으로 소정 영역을 모니터링 및 관측하는 효과를 제공한다.
또한, 상기 무인비행체는 상기 무인수상이동체로부터 유선으로 연결되므로, 무인비행체가 무인수상이동체로 미복귀하는 사고를 방지할 수 있고, 대용량 배터리를 적용하여 장시간 작업 수행이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 공중 및 수상 복합 이동체는, 연안 지형뿐만 아니라 연안에서의 선박의 이동 정보를 모니터링하여 해양 안전 사고 예방에 활용되거나, 연안 지역에서 CCTV 설치가 곤란한 지역적 제약을 해소할 수 있으며, 통신 중계 거점으로 활용될 수 있다. 또한, 연안 지역의 지형적 정보를 가상현실장치와 연동하여, 예컨대 해안에서 패러글라이딩을 가상현실로 구현하는 등, 레저 또는 문화콘텐츠로 활용 가능한 효과를 제공할 수 있다.
도1은 본 발명 실시예에 따른 공중 및 수상 복합 이동체의 흐름도,
도2는 본 발명 실시예에 시스템 개략도,
도3은 도2의 요부에 관한 블럭도,
도4는 본 발명 실시예에 따른 공중 및 수항 복합 이동체의 사시도,
도5는 도4의 배면도,
도6은 자세안정화 플랫폼의 작동 상태를 도시한 도면,
도7은 본 발명 실시예에 따른 복합 이동체가 소정의 작업 영역에서 이동하는 예를 도시한 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도1은 본 발명 실시예에 따른 공중 및 수상 복합 이동체의 흐름도이고, 도2는 본 발명 실시예에 시스템 개략도이다. 도3은 도2의 요부에 관한 블럭도이고, 도4는 본 발명 실시예에 따른 공중 및 수항 복합 이동체의 사시도이다. 도5는 도4의 배면도이고, 도6은 자세안정화 플랫폼의 작동 상태를 도시한 도면이다. 또한, 도7은 본 발명 실시예에 따른 복합 이동체가 소정의 작업 영역에서 이동하는 예를 도시한 것이다.
먼저 도1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 연안 모니터링 및 관측을 위한 공중 및 수상 복합 이동체는, 관제시스템(10), 무인수상이동체(20), 무인비행체(30), 연결시스템(40), 및 협력제어모듈(50)을 포함한다.
상기 관제시스템(10)은, 무인비행체(30)와 무인수상이동체(20)를 전체적으로 관제하기 위해서 마련된다. 상기 관제시스템(10)은 상기 무인비행체(30)가 모니터링하거나 관측할 작업 영역을 할당하고, 해당 작업 영역으로 상기 무인비행체(30) 및 상기 무인수상이동체(20)가 적절하게 이동하는지 감시하며, 긴급한 경우 상기 무인비행체(30) 및 상기 무인수상이동체(20)에 직접 복귀 명령을 무선으로 발신하여 상기 무인비행체(30) 및 상기 무인수상이동체(20)를 복귀시킨다.
상기 관제시스템(10)은 상기 무인수상이동체(20)에 마련된 제1 정보통신부(21)로부터 무선으로 상기 무인수상이동체(20)의 위치 정보를 수신하고, 상기 무인비행체(30)에 마련된 제2 정보통신부(31)로부터 무선으로 상기 무인수상이동체(20)의 위치 정보를 수신한다.
도2에 도시된 바와 같이, 상기 무인수상이동체(20)는, 제1 정보통신부(21), 제1 GPS(22), 제1 모션센서부(23), 제1 제어부(24), 및 배터리(25)를 포함한다.
상기 제1 정보통신부(21)는 상기 무인수상이동체(20)의 위치 및 자세 정보를 상기 관제시스템(10)에 전송하고, 상기 관제시스템(10)으로부터의 명령을 수신한다. 상기 관제시스템(10)은 상기 무인수상이동체(20)를 목표 위치(P)로 이동하는 명령을 발송하고, 상기 제1 정보통신부(21)는 상기 목표 위치(P)로의 이동 명령을 수신한다.
상기 관제시스템(10)은, 상기 제1 정보통신부(21)를 통하여 상기 무인수상이동체(20)를 직접 제어할 수 있다. 예컨대, 상기 관제시스템(10)은, 긴급시 상기 무인수상이동체(20)를 원하는 위치로 이동시키기 위해서 상기 제1 정보통신부(21)에 위치 명령을 전송할 수 있다.
상기 제1 GPS(22)는 상기 무인수상이동체(20)의 위치 정보를 획득하고, 상기 위치 정보는 상기 제1 정보통신부(21)로 전송된다. 상기 제1 정보통신부(21)는 상기 위치 정보를 관제시스템(10)으로 전송한다.
상기 제1 모션센서부(23)는 상기 무인수상이동체(20)의 자세 정보를 획득하고, 상기 자세 정보는 상기 제1 정보통신부(21)로 전송된다. 상기 제1 정보통신부(21)는 상기 자세 정보를 관제시스템(10)으로 전송한다. 상기 제1 GPS(22) 및 제1 모션센서부(23)는 일반적으로 공지된 구성에 의하므로, 그 구체적인 설명은 생략한다.
상기 제1 제어부(24)는, 상기 무인수상이동체(20)를 제어하기 위해 마련된다. 상기 제1 정보통신부(21)가 상기 관제시스템(10)으로부터 목표 위치(P)로 이동 명령을 수신하면, 상기 제1 제어부(24)는 상기 무인수상이동체(20)를 목표 위치(P)로 이동시킨다.
또한, 상기 제1 제어부(24)는 관제시스템(10)으로부터 이동할 목표 위치(P)에 관한 위치 데이터를 수신하여 상기 무인수상이동체(20)를 제어하는 것과 아울러, 미리 지정된 작업 영역(W1) 내에서 상기 무인비행체(30)가 작업을 수행할 때 협력제어모듈(50)에 따라 상기 무인수상이동체(20)의 이동을 제어한다.
구체적으로, 상기 협력제어모듈(50)은, 미리 지정된 작업 영역(W1) 내에서 상기 무인비행체(30)가 작업을 수행할 때, 상기 무인비행체(30)의 위치 정보를 지속적으로 수신하며, 상기 수신된 위치 정보에 기반하여 상기 무인비행체(30) 및 상기 무인수상이동체(20)가 이동해야할 위치이동신호를 제공한다. 상기 제1 제어부(24)는 상기 위치이동신호에 따라 원하는 위치로 상기 무인수상이동체(20)가 이동하도록 제어한다.
또한, 상기 관제시스템(10)은 필요시 상기 무인수상이동체(20)의 이동을 직접 제어할 수 있는데, 상기 관제시스템(10)이 상기 제1 정보통신부(21)에 이동 명령을 발신하면, 상기 제1 제어부(24)는 상기 제1 정보통신부(21)에 의해 수신된 이동 명령에 따라 상기 무인비행체(30)가 이동하도록 제어한다.
상기 배터리(25)는 무인수상이동체(20)에 탑재된다. 상기 배터리(25)는 상기 무인수상이동체(20)가 이동할 때의 전력을 공급한다. 또한, 상기 배터리(25)는 무인비행체(30)에 와이어부재(41)를 통해 전력을 공급한다. 본 실시예에 따른 배터리(25)는 대용량 배터리를 이용하여, 장시간 작업 수행이 가능하도록 구현된다.
또한, 도4 및 도5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 상기 무인수상이동체(20)는 수상플랫폼(27), 추진기(26), 베이스플레이트(28), 자세안정화 플랫폼(60), 및 자세보정장치(29)를 포함한다.
상기 수상플랫폼(27)은 수상에서 부유한다. 본 실시예에 따르면, 상기 수상플랫폼(27)은 수상에서 안정된 자세 및 속도를 향상시키기 위해서 카타마란(Catamaran) 형태로 제작된다.
상기 추진기(26)는 상기 수상플랫폼(27)에 결합되어, 무인수상이동체(20)에 동력을 제공한다. 본 실시예에 따르면, 상기 추진기(26)는 상기 수상플랫폼(27)의 양측에 각각 2개씩, 총 4개가 마련된다.
상기 베이스플레이트(28)는 양측으로 마주하는 상기 수상플랫폼(27)을 가로질러 배치된다. 상기 베이스플레이트(28) 위에 자세안정화 플랫폼(60)이 설치된다.
상기 자세안정화 플랫폼(60)은 상기 무인비행체(30)의 이륙 및 착륙시 자세를 안정적으로 유지할 수 있도록 하기 위해서 마련된다. 상기 자세안정화 플랫폼(60)의 상면은 상기 무인비행체(30)의 이륙 및 착륙시 수평을 유지하도록 제어된다.
본 실시예에 따르면, 상기 자세안정화 플랫폼(60)은 이착륙플레이트(61), 자세제어 조절부(62), 및 구동부(63)을 포함한다.
상기 이착륙플레이트(61)는 상기 무인비행체(30)가 이륙 및 착륙할 때 평탄면을 제공한다. 상기 이착륙플레이트(61)는 후술하는 자세제어 조절부(62) 및 구동부(63)에 의해 틸팅되면서 수면(1)의 요동에 불구하고 수평을 유지하도록 제어된다.
도6에 도시된 바와 같이, 상기 자세제어 조절부(62)는 상기 이착륙플레이트(61)를 지지하면서, 상기 이착륙플레이트(61)의 수평을 유지한다. 본 실시예에 따르면, 상기 자세제어 조절부(62)는 6개가 마련되며, 상기 자세제어 조절부(62)에는 구동부(63)가 연결된다. 상기 구동부(63)는 각 자세제어 조절부(62) 마다 마련되고, 6 자유도(X축, Y축, Z축, Roll, Pitch, Yaw)로 움직임이 가능하도록 허용한다. 상기 구동부(63)와 상기 자세제어 조절부(62)가 6 자유도로 움직일 수 있도록 하는 구성은 이미 공지된 스트워트 플랫폼(Stewart Platform)을 채용할 수 있다. 이에, 자세안정화 플랫폼(60)의 구동 방식에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 자세보정장치(29)는 상기 무인수상이동체(20)의 동요를 저감하기 위해 마련된다. 상기 자세보정장치(29)는 상기 무인수상이동체(20)에 롤링이 발생하면, 상기 롤링을 저감하는 안정화 토크(stabilizing torque)를 발생시켜 상기 무인수상이동체(20)의 롤링을 감소시킨다. 상기 자세보장장치(29)는 공지된 자이로 안정기(Gyro Stabilizer)를 이용하며, 자이로 안정기에 관한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 무인비행체(30)는 연안 지역을 모니터링하거나 관측하기 위해 마련된다. 상기 무인비행체(30)는 상기 무인수상이동체(20)로부터 이륙 및 착륙이 가능하다.
본 실시예에 따른 상기 무인비행체(30)는, 제2 정보통신부(31), 제2 GPS(32), 제2 모션센서부(33), 제2 제어부(34), 전원공급부(35), 데이터전송모듈(36)을 포함한다.
도2에 도시된 바와 같이, 상기 제2 정보통신부(31)는 상기 무인비행체(30)의 위치 및 자세 정보를 상기 관제시스템(10)에 전송한다. 상기 관제시스템(10)은, 상기 제2 정보통신부(31)를 통하여 상기 무인비행체(30)를 직접 제어할 수 있다. 예컨대, 상기 관제시스템(10)은, 긴급시 상기 무인비행체(30)를 원하는 위치로 이동시키기 위해서 상기 제2 정보통신부(31)에 위치 명령을 전송할 수 있다.
상기 제2 GPS(32)는 상기 무인비행체(30)의 위치 정보를 획득하고, 상기 위치 정보는 상기 제2 정보통신부(31)로 전송된다.
상기 제2 모션센서부(33)는 상기 무인비행체(30)의 자세 정보를 획득하고, 상기 자세 정보는 상기 제2 정보통신부(31)로 전송된다. 상기 제2 GPS(32) 및 제2 모션센서부(33)는 일반적으로 공지된 구성에 의하므로, 그 구체적인 설명은 생략한다.
상기 제2 제어부(34)는, 상기 무인비행체(30)를 제어하기 위해 마련된다. 상기 제2 정보통신부(31)가 협력제어모듈(50) 또는 상기 관제시스템(10)으로부터 이동해야할 위치 정보를 수신하면, 상기 제2 제어부(34)는 상기 무인비행체(30)를 수신된 위치 정보에 따라 해당 위치로 이동시킨다.
구체적으로, 상기 협력제어모듈(50)은, 미리 지정된 작업 영역(W1) 내에서 상기 무인비행체(30)가 작업을 수행할 때, 상기 무인비행체(30)의 위치 정보를 지속적으로 수신하며, 상기 수신된 위치 정보에 기반하여 상기 무인비행체(30) 및 상기 무인수상이동체(20)가 이동해야할 위치이동신호를 제공한다. 상기 제2 제어부(34)는 상기 위치이동신호에 따라 원하는 위치로 상기 무인비행체(30)가 이동하도록 제어한다.
또한, 상기 관제시스템(10)은 필요시 상기 무인비행체(30)의 이동을 직접 제어할 수 있는데, 상기 관제시스템(10)이 상기 제2 정보통신부(31)에 이동 명령을 발신하면, 상기 제2 제어부(34)는 상기 제2 정보통신부(31)에 의해 수신된 이동 명령에 따라 상기 무인비행체(30)가 이동하도록 제어한다.
상기 전원공급부(35)는 상기 무인비행체(30)에 전원을 공급하기 위해 마련된다. 상기 전원공급부(35)는 상기 무인수상이동체(20)의 배터리(25)로부터 전원을 와이어부재(41)에 의해 공급받는다.
상기 데이터전송모듈(36)은 상기 무인비행체(30)에서 수집된 정보를 상기 무인수상이동체(20)로 전송하기 위해서 마련된다. 본 실시예에 따르면, 상기 데이터전송모듈(36)은 상기 무인비행체(30)와 상기 무인수상이동체(20)를 연결되는 와이어부재(41)를 통해서 데이터를 전송한다.
본 실시예에 따르면, 상기 무인비행체(30)에는 카메라(37) 및 스캐너(38)가 마련된다.
상기 카메라(37) 및 스캐너(38)를 통하여 연안 지역의 이미지 정보를 수집한다. 본 실시예에 따르면, 상기 카메라(37)로는 초분광카메라(Hyperspectral Camera)를 이용할 수 있으며, 상기 스캐너(38)로는 레이저 스캐너가 사용될 수 있다. 물론, 카메라(37) 및 스캐너(38)의 종류 내지 성능은 본 발명이 사용되는 지역적 특성을 고려하여 선택될 수 있다. 또한, 안개가 많이 발생하는 지역에는 안개제거 필터가 장착될 수 있다.
상기 연결시스템(40)은 상기 무인비행체(30)와 상기 무인수상이동체(20)를 연결하기 위해서 마련된다. 본 실시예에 따르면, 상기 연결시스템(40)은, 와이어부재(41)와 윈치부(42)를 포함한다.
상기 와이어부재(41)는 상기 무인비행체(30)와 상기 무인수상이동체(20)를 연결하는 와이어로서, 상기 와이어부재(41)에는 상기 무인비행체(30)와 상기 무인수상이동체(20)를 물리적으로 연결하는 것은 물론, 데이터의 전송 및 전력전송이 가능하도록 이루어진다.
상기 윈치부(42)는 상기 와이어부재(41)를 감거나 풀어서 와이어부재(41)의 길이를 조절하기 위해서 마련된다. 상기 윈치부(42)는 무인비행체(30)가 이륙할 때 온(On)되고, 무인비행체(30)가 착륙하면 오프(Off)된다. 윈치부(42) 자체의 구성은 공지된 바에 의한다.
상기 협력제어모듈(50)은 상기 무인비행체(30)가 작업하는 동안, 상기 무인비행체(30)의 위치 정보에 기초하여 상기 무인비행체(30) 및 상기 무인수상이동체(20)가 이동해야 할 위치이동신호를 제공한다. 상기 무인비행체(30) 및 상기 무인수상이동체(20)는, 상기 협력제어모듈(50)의 위치이동신호에 따라서, 미리 지정된 작업 영역 내를 이동하면서 상기 연안 지역을 관찰한다.
도2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 상기 협력제어모듈(50)은 상기 무인수상이동체(20)에 마련된다. 도3에 도시된 바와 같이, 상기 협력제어모듈(50)은, 수신부(51), 전송부(52), 모듈제어부(54), 및 판별부(53)를 포함한다.
상기 수신부(51)는 상기 무인비행체(30)로부터 상기 무인비행체(30)의 위치 정보를 수신한다. 구체적으로, 상기 수신부(51)는 상기 무인비행체(30)의 제2 GPS(32)에 의해 획득된 위치 정보를 상기 데이터전송모듈(36)을 통해 수신한다. 또한, 상기 수신부(51)는 제2 모션센서부(33)에 의해 획득된 상기 무인비행체(30)의 자세 정보도 상기 데이터전송모듈(36)을 통해 수신한다.
상기 전송부(52)는 상기 수신부(51)가 수신한 위치 정보에 근거하여 이동해야 할 위치이동신호를 상기 무인비행체(30) 및 상기 무인수상이동체(20)로 전송한다.
예컨대, 도7에 도시된 바와 같이, 소정의 작업 영역이 상기 목표지점(P)으로부터 일방향으로 연장되는 구역으로 설정될 때, 상기 무인수상이동체(20)와 상기 무인비행체(30)는 미리 설정된 작업 영역(W1) 내에서 이동하면서 연안 지역을 관찰한다. 이때 상기 무인비행체(30)의 위치 정보가 상기 수신부(51)로 수신되면, 상기 전송부(52)는 상기 작업 영역(W1) 내 위치하면서 상기 무인비행체(30)에 의해 새로이 관찰되어야 하는 지점으로 상기 무인비행체(30) 및 상기 무인수상이동체(20)의 이동위치를 설정하고, 그 이동위치로 이동을 위한 이동위치신호를 상기 무인비행체(30) 및 상기 무인수상이동체(20)에 전송한다.
도7에 도시된 바와 따르면, 상기 무인수상이동체(20)는 일방향으로 이동하고, 상기 무인비행체(30)는 상기 무인수상이동체(20)의 상방에서 선회하면서 연안 지역을 관찰하도록 구현될 수 있다. 도7에서의 R은 무인비행체(30)가 선회하는 반경을 나타낸다. 물론, 상기 작업 영역은 일정한 반경을 갖는 원형으로 설정될 수도 있고, 작업 환경에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
상기 모듈제어부(54)는, 상기 위치이동신호에 의해 상기 무인비행체(30) 및 상기 무인수상이동체(20)가 이동할 때, 상기 연결시스템(40)을 제어한다. 구체적으로, 상기 모듈제어부(54)는, 상기 무인비행체(30)가 상기 무인수상이동체(20)의 상방에서 선회할 때, 상기 무인비행체(30)와 상기 무인수상이동체(20)를 연결하는 와이어부재(41)의 길이를 상기 무인비행체(30)의 위치에 따라 윈치부(42)에 의해 조절한다.
상기 판별부(53)는, 상기 무인비행체(30)가 미리 지정된 작업 영역(W1) 내에서 작업을 완료하였는지 판별하기 위해서 마련된다. 상기 판별부(53)가 상기 무인비행체(30)가 상기 미리 지정된 작업 영역(W1) 내에서 작업을 완료한 것으로 판단하면, 상기 협력제어모듈(50)은 다른 작업 영역(W2)으로 상기 무인비행체(30) 및 상기 무인수상이동체(20)를 이동시키기 위한 복귀모드신호를 제공한다.
상기 무인비행체(30)는 상기 복귀모드신호를 제2 정보통신부(31)로부터 수신하고, 제2 제어부(34)는 상기 복귀모드신호에 따라 상기 무인비행체(30)를 상기 무인수상이동체(20)에 착륙하도록 제어한다.
이때, 상기 무인수상이동체(20)는 상기 복귀모드신호를 제1 정보통신부(21)로부터 수신한다. 상기 제1 제어부(24)는 상기 복귀모드신호에 따라 자세안정화 플랫폼(60)을 온(On)시켜서 상기 이착륙플레이트(61)가 수평을 유지하도록 제어하고, 와이어부재(41)가 감기도록 윈치부(42)를 제어한다.
이하, 상기 구성에 따른 공중 및 수상 복합 이동체의 작용 및 효과를 구체적으로 설명한다.
도1에 도시된 바와 같이, 관제시스템(10)은 무인수상이동체(20)에 목표 위치(P)로의 이동 명령을 제공한다. 상기 무인수상이동체(20)는 상기 무인비행체(30)가 착륙되어 있는 상태로 목표 위치(P)로 이동한다. 이때, 관제시스템(10)은 상기 무인수상이동체(20)의 제1 정보통신부(21)과 교신하면서 상기 무인수상이동체(20)가 목표 위치(P)에 도착하였는지 관제한다.
상기 무인수상이동체(20)가 목표 위치(P)에 도착하면, 무인수상이동체(20)는 이륙을 준비한다. 무인수상이동체(20)가 이륙을 준비한다고 함은, 상기 제1 제어부(24)가 윈치부(42)를 온(On)하여 와이어부재(41)가 풀릴 수 있는 상태로 대기시키고, 그리고 상기 자세안정화 플랫폼(60)이 온(on)하여 이착륙플레이트(61)가 수평을 유지하도록 자세제어 조절부(62) 및 구동부(63)가 동작하는 상태를 의미한다.
이어서, 무인비행체(30)가 이륙하고, 미리 설정된 작업 영역(W1) 내에서 연안 지역의 모니터링 및 관찰 임무를 수행한다. 상기 무인비행체(30)에 설치된 카메라(37) 및 스캐너(38)는 지형 정보 등을 획득하고, 획득한 정보는 데이터전송모듈(36)을 통해 상기 무인수상이동체(20)로 제공된다. 상기 무인수상이동체(20)는 수신된 데이터를 관제시스템(10)으로 전송한다.
협력제어모듈(50)은 상기 무인비행체(30) 및 무인수상이동체(20)가 미리 설정된 작업 영역(W1)에서 이동하면서 임무를 수행할 수 있도록, 이동위치신호를 제공한다.
구체적으로, 협력제어모듈(50)은 수신부(51)에 의해 무인비행체(30)의 위치 정보를 지속적으로 수신하고, 상기 무인비행체(30)의 위치 정보에 기반하여 상기 무인비행체(30)가 미리 지정된 작업 영역(W1)에서 작업을 완료하였는지 판별한다. 상기 무인비행체(30)가 상기 미리 지정된 작업 영역(W1)에서 작업이 완료하지 않은 경우, 미리 지정된 작업 영역 내의 새로운 위치를 설정하고 상기 위치로 이동을 위한 위치이동신호를 제공한다. 상기 무인비행체(30) 및 무인수상이동체(20)는 상기 위치이동신호에 따라 해당 위치로 이동한다. 이러한 과정은 상기 미리 지정된 작업 영역(W1)에서의 작업이 완료될 때까지 반복된다.
한편, 상기 미리 지정된 작업 영역(W1)에서의 작업이 완료되면, 즉 협력제어모듈(50)이 상기 무인비행체(30)에 의해 상기 미리 지정된 작업 영역(W1)에서의 작업이 완료된 것으로 판단되면, 상기 협력제어모듈(50)은 무인비행체(30) 및 무인수상이동체(20)에 복귀모드신호를 제공한다.
상기 무인수상이동체(20)가 상기 복귀모드신호가 수신하면, 제1 제어부(24)는 와이어부재(41)를 감도록 윈치부(42)를 제어하고, 무인비행체(30)가 안정적으로 착륙할 수 있도록 자세안정화 플랫폼(60)을 온(On)하여 이착륙플레이트(61)의 수평이 유지되도록 제어한다. 그리고, 무인비행체(30)는 상기 복귀모드신호를 수신하면, 제2 제어부(34)는 상기 무인비행체(30)가 상기 무인수상이동체(20)로 복귀하여 착륙할 수 있도록 제어한다.
이와 같은 과정에 의하여 미리 설정된 작업 영역(W1)에서의 작업이 완료된다. 도7에 도시된 바와 같이, 다른 작업 영역(W2)에서의 임무 수행이 필요한 경우, 본 발명에 따른 공중 및 수상 복합 이동체는 상기 다른 작업 영역으로 이동하여 추가적인 임무를 수행한다. 이때, 상기 무인비행체(30)는 상기 무인수상이동체(20)에 착륙된 상태로 이동하며, 상기 다른 작업 영역(W2) 내의 임의의 목표 위치로 이동한 후 작업을 수행하는 과정은 상술한 미리 설정된 작업 영역(W1)에서의 과정과 동일한 방법으로 이루어진다.
이처럼, 본 발명에 따른 연안 모니터링 및 관측을 위한 공중 및 수상 복합 이동체는, 무인비행체(30)와 무인수상이동체(20)를 복합적으로 연계하여 연안 지역을 모니터링 및 관측할 수 있으므로, 연안 지역을 안전하게 조사할 수 있으며, 조사에 소요되는 비용 및 시간을 획기적으로 절감하는 효과를 제공한다.
또한, 미리 정해진 작업영역 내에서 상기 무인비행체(30)와 상기 무인수상이동체(20)는 협력제어모듈(50)에 의해 자율적으로 이동하면서 작업을 완료하므로, 효과적으로 소정 영역을 모니터링 및 관측하는 효과를 제공한다. 그리고, 상기 무인비행체(30)는 상기 무인수상이동체(20)로부터 유선으로 연결되므로, 무인비행체(30)가 무인수상이동체(20)로 미복귀하는 사고를 방지할 수 있고, 대용량 배터리를 채용하여 작업을 장시간에 걸쳐 수행할 수 있는 효과를 제공한다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다.
10... 관제시스템 20... 무인수상이동체
21... 제1 정보통신부 22... 제1 GPS
23... 제1 모션센서부 24... 제1 제어부
25... 배터리 26... 추진기
27... 수상플랫폼 28... 베이스플레이트
29... 자세보정장치 30... 무인비행체
31... 제2 정보통신부 32... 제2 GPS
33... 제2 모션센서부 34... 제2 제어부
35... 전원공급부 36... 데이터전송모듈
37... 카메라 38... 스캐너
40... 연결시스템 41... 와이어부재
42... 윈치부 50... 협력제어모듈
51... 수신부 52... 전송부
53... 판별부 54... 모듈제어부
60... 자세안정화 플랫폼 61... 이착륙플레이트
62... 자세제어 조절부 63... 구동부
W1... 미리 설정된 작업 영역
W2... 다른 작업 영역

Claims (7)

  1. 관제시스템(10);
    상기 관제시스템(10)의 제어에 따라 목표 위치로 이동하는 무인수상이동체(20);
    상기 무인수상이동체(20)로부터 이륙 및 착륙 가능하며, 카메라(37) 및 스캐너(38)가 마련되어 연안 지역을 모니터링하는 무인비행체(30);
    상기 무인비행체(30)와 상기 무인수상이동체(20)를 연결하는 연결시스템(40);
    상기 무인비행체(30)가 작업하는 동안, 상기 무인비행체(30)의 위치 정보에 기초하여 상기 무인비행체(30) 및 상기 무인수상이동체(20)가 이동해야 할 이동위치신호를 제공하며, 상기 무인수상이동체(20)에 마련되는 협력제어모듈(50);
    상기 협력제어모듈(50)의 이동위치신호에 따라, 상기 무인비행체(30) 및 상기 무인수상이동체(20)가 상기 목표 위치 주변의 미리 지정된 작업영역 내를 이동하면서 상기 연안 지역을 관찰하되,
    상기 협력제어모듈(50)은,
    상기 무인비행체(30)로부터 상기 무인비행체(30)의 위치 정보를 수신하는 수신부(51);
    상기 수신부(51)가 수신한 위치 정보에 근거하여 이동해야 할 이동위치신호를 상기 무인비행체(30) 및 상기 무인수상이동체(20)로 전송하는 전송부(52); 및
    상기 이동위치신호에 의해 상기 무인비행체(30) 및 상기 무인수상이동체(20)가 이동할 때, 상기 연결시스템(40)을 제어하는 모듈제어부(54)를 포함하고,
    상기 연결시스템(40)은,
    상기 무인비행체(30)와 상기 무인수상이동체(20)를 연결하는 와이어부재(41); 및
    상기 와이어부재(41)를 감거나 풀어서 길이를 조절하는 윈치부(42);를 포함하고,
    상기 무인수상이동체(20)에 탑재된 배터리(25)로부터 상기 와이어부재(41)를 통해 상기 무인비행체(30)에 전력이 공급되며,
    상기 무인수상이동체(20)는,
    수상에 부유하며 카타마란 형태로 이루어지는 수상플랫폼(27);
    상기 수상플랫폼(27)에 결합되는 추진기(26);
    상기 수상플랫폼(27)을 가로질러 배치되는 베이스플레이트(28);
    상기 베이스플레이트(28)의 위에 마련되어, 상기 무인비행체(30)의 이착륙을 위한 자세안정화 플랫폼(60);을 구비하고, 상기 자세안정화 플랫폼(60)의 상면은 상기 무인비행체(30)의 이륙 및 착륙시 수평을 유지하도록 제어되고,
    상기 협력제어모듈(50)은 미리 지정된 작업영역 내에서 상기 무인비행체(30)의 작업이 완료되었는지 판별하고, 상기 미리 지정된 작업영역 내에서 상기 무인비행체(30)에 의한 작업이 완료되면, 다른 작업 영역으로 상기 무인비행체(30) 및 상기 무인수상이동체(20)의 이동시키기 위한 복귀모드신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 연안 모니터링 및 관측을 위한 공중 및 수상 복합 이동체.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 관제시스템(10)은 상기 무인비행체(30) 및 상기 무인수상이동체(20)로부터 위치 정보를 전송받고 직접 상기 무인비행체(30) 및 상기 무인수상이동체(20)를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 연안 모니터링 및 관측을 위한 공중 및 수상 복합 이동체.
  7. 삭제
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