KR102083934B1 - 영상정보를 이용한 비행체의 자동 착륙 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 자동착륙 유도 시스템 및 방법을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동착륙 유도방법은, 영상에서 심볼을 검출하여 비행체와 착륙장의 정렬 상태에 관한 정보를 획득하는 방향정보 획득단계; 상기 영상에서 상기 착륙장에 구비된 발광수단의 광도를 검출하여 상기 비행체의 고도에 관한 정보를 획득하는 고도정보 획득단계; 상기 정렬 상태에 관한 정보 및 상기 고도에 관한 정보를 토대로 상기 비행체를 제어하는 비행체 제어 단계;를 포함한다.

Description

영상정보를 이용한 비행체의 자동 착륙 방법 및 장치{Method and apparaus for automatic landing of aircraft using vision-based information}
본 발명의 실시예들은 영상정보를 이용하여 비행체를 자동착륙시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.
대부분의 항공기들은 위성항법장치(Global Positioning System, GPS)나 관성항법장치(Inertial Navigation System, INS)를 이용하여 비행 경로를 따라 비행한다. 그러나 이러한 장치들은 정밀도 측면에서 착륙의 유도를 위한 장치로 사용하기에는 부적합하다. 따라서 비행체에 별도의 영상센서, 초음파 센서, 적외선 센서 등의 부수적인 장치들을 장착하여 자동착륙이 가능하도록 하는 기술들이 활발히 개발 중이다.
그러나 이러한 감지장비들을 비행체에 탑재하거나, 착륙장에 별도로 구비하는 것은 시스템의 구조를 복잡하게 하고, 시스템의 제조 비용을 증가시키는 등의 문제점이 있다.
한국공개특허 제 2015-0019771호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로써, 비행체의 자동착륙 유도 과정에서 영상정보만을 이용함으로써 시스템을 단순화시킬 수 있고, 보다 안전하고 정확하게 비행체의 착륙의 유도가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동착륙 유도방법은, 영상에서 심볼을 검출하여 비행체와 착륙장의 정렬 상태에 관한 정보를 획득하는 방향정보 획득단계; 상기 영상에서 상기 착륙장에 구비된 발광수단의 광도를 검출하여 상기 비행체의 고도에 관한 정보를 획득하는 고도정보 획득단계; 및 상기 정렬 상태에 관한 정보 및 상기 고도에 관한 정보를 토대로 상기 비행체를 제어하는 비행체 제어 단계;를 포함한다.
상기 발광수단은 행 및 열 방향으로 배치된 복수개의 발광소자를 포함할 수 있고, 상기 심볼은 상기 복수개의 발광소자의 점등 패턴에 의하여 표시될 수 있으며,
상기 고도정보 획득단계는 상기 발광수단의 광도를 검출하는 단계; 기 설정된 광도와 거리의 관계 및 상기 검출된 광도를 이용하여 상기 비행체의 고도에 관한 정보를 획득하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 발광수단은 상기 심볼의 패턴과 광도 검출을 위한 더미심볼의 패턴을 교대로 표시할 수 있다.
상기 더미심볼은, 주변환경의 밝기가 밝을수록 상기 더미심볼의 패턴을 표시하기 위해 점등되는 발광소자의 수가 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동착륙 유도방법은 상기 정렬 상태에 관한 정보 및 상기 고도에 관한 정보를 상기 발광수단에서 표시할 수 있는 인디케이터 패턴으로 변환하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 발광수단은 상기 심볼의 패턴, 상기 더미심볼의 패턴 및 상기 인디케이터 패턴을 교대로 표시할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 자동착륙 유도방법에 따르면 상기 발광수단은 상기 심볼과 이격되어 설치되며,
상기 고도정보 획득단계는 상기 발광수단의 광도를 검출하는 단계; 기 설정된 광도와 거리의 관계 및 상기 검출된 광도를 이용하여 상기 비행체의 고도에 관한 정보를 획득하는 단계;를 포함한다.
한편 상기 비행체는 무인비행체일 수 있으며, 본 발명은 상술한 방법을 실행하기 위하여 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동착륙 유도장치는, 영상에서 심볼을 검출하여 비행체와 착륙장의 정렬 상태에 관한 정보를 획득하는 방향정보 획득부; 상기 영상에서 상기 착륙장에 구비된 발광수단의 광도를 검출하여 상기 비행체의 고도에 관한 정보를 획득하는 고도정보 획득부; 상기 정렬 상태에 관한 정보 및 상기 고도에 관한 정보를 토대로 상기 비행체를 제어하는 비행체 제어부;를 포함한다.
상기 발광수단은 행 및 열 방향으로 배치된 복수개의 발광소자를 포함할 수 있고, 상기 심볼은 상기 복수개의 발광소자의 점등 패턴에 의하여 표시될 수 있으며,
상기 고도정보 획득부는 상기 발광수단의 광도를 검출하고, 기 설정된 광도와 거리의 관계 및 상기 검출된 광도를 이용하여 상기 비행체의 고도에 관한 정보를 획득할 수 있다.
상기 발광수단은 상기 심볼의 패턴과 광도 검출을 위한 더미심볼의 패턴을 교대로 표시할 수 있다.
상기 더미심볼은, 주변환경의 밝기가 밝을수록 상기 더미심볼의 패턴을 표시하기 위해 점등되는 발광소자의 수가 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자동착륙 유도장치는, 상기 정렬 상태에 관한 정보 및 상기 고도에 관한 정보를 상기 발광수단에서 표시할 수 있는 인디케이터 패턴으로 변환하고, 기 발광수단은 상기 심볼의 패턴, 상기 더미심볼의 패턴 및 상기 인디케이터 패턴을 교대로 표시할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 자동착륙 유도장치에 따르면, 상기 발광수단은 상기 심볼과 이격되어 설치되며,
상기 고도정보 획득부는 상기 발광수단의 광도를 검출하고, 기 설정된 광도와 거리의 관계 및 상기 검출된 광도를 이용하여 상기 비행체의 고도에 관한 정보를 획득할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 따르면 비행체의 자동착륙 유도 과정에서 영상정보만을 이용함으로써 시스템을 단순화 시키고 보다 안전하고 정확하게 비행체의 착륙의 유도가 가능한 방법 및 장치를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 자동착륙 유도 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 영상 획득 장치가 영상을 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 방향정보 획득부의 판단 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 비행체의 고도를 산출하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5은 고도와 광도의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 발광수단이 더미심볼을 제공하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 더미심볼 패턴의 예시이다.
도 8은 비행체가 착륙장의 왼쪽에 위치하고 있는 경우의 인디케이터 패턴의 예시이다.
도 9는 비행체가 착륙장의 오른쪽 아래에 위치하고 있는 경우의 인디케이터 패턴의 예시이다.
도 10은 착륙장에 구비된 발광수단이 비행체의 고도에 관한 정보를 제공하기 위해 표시하는 인디케이터 패턴의 예시이다.
도 11은 심볼 패턴의 예시이다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동착륙 유도 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 13은 발광수단의 배치 예시이다.
도 14에 본 발명의 일 실시예에 따른 자동착륙 유도 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하의 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 실시예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 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.
본 발명의 실시예들은 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩업 테이블(look-up table) 등과 같은 직접 회로 구성들을 채용할 수 있다. 본 발명의 실시예의 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 잇는 것과 유사하게, 본 발명의 실시예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. 매커니즘, 요소, 수단, 구성과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.
자동착륙(automatic landing)이란 인간의 조종 없이 비행체가 스스로 주변 상황을 인식하여 고도, 방향, 속도 등을 조작하여 착륙 하는 것을 말한다. 고정익 비행체의 경우 ILS(instrument landing system), Auto-throttle system 등의 장치가 개발되어 사용되고 있으며, 회전익 비행체에 관한 기술개발도 활발하게 진행되고 있다.
특히 최근에는 회전익 무인비행체가 감시, 정찰 등의 방위분야 뿐만 아니라, 물류 배송, 취미활동 등의 다양한 분야에서 사용되고 있고, 이에 따라 보다 효율적인 회전익 무인비행체 관리의 필요성이 부각되고 있다.
무인비행체의 경우 배터리 성능의 한계로 주기적으로 지상에 착륙하여 에너지를 공급받아야 하는데, 이러한 착륙 과정에서 많은 인력과 장비를 필요로 한다. 따라서 무인비행체가 스스로 착륙장을 인식하여 착륙하고, 에너지를 공급받아 다시 이륙할 수 있다면 다수의 무인비행체를 보다 효율적으로 운용할 수 있을 것이다.
본 발명은 비행체가 스스로 착륙장을 인식하여 착륙하는 방법 및 장치에 관한 발명으로, 도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 자동착륙 유도 시스템은 자동착륙 유도장치(1), 비행체(2) 및 착륙장(4)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 착륙장(4)은 비행체(2)가 착륙하기 위한 공간으로, 그 표면에는 발광수단(5)이 구비되어 있다. 발광수단(5)은 행 및 열 방향으로 배치된 복수개의 발광소자(6)를 포함한다. 또한 발광수단(5)은 복수개의 발광소자(6)를 이용하여 착륙을 유도하기 위한 심볼을 표시할 수 있다. 이 때 발광소자(6)는 LED램프, IR램프 또는 할로겐램프 등의 발광소자일 수 있다.
착륙장(4)은 비행체(2)의 에너지 공급을 위한 에너지공급수단(미도시)을 더 포함할 수 있으며, 비행체(2)의 이탈 방지 등을 위한 잠금수단(미도시)을 더 구비할 수도 있다.
비행체(2)는 회전익 형태의 비행체로, 사람이 탑승하는 유인기 또는 사람이 탑승하지 않는 무인기일 수 있다. 비행체(2)는 회전익 형태이기만 하면 크기 및 종류의 제한은 없다.
한편 비행체(2)는 영상정보를 획득하기 위한 영상 획득 장치(3)를 구비한다. 영상 획득 장치(3)는 주변 환경 또는 장면(공간)을 촬영하고, 장면 내에 존재하는 다양한 객체(예를 들어, 건물, 나무, 장애물 등의 정적 물체나 사람, 동물 등의 동적 물체)를 촬영한다. 영상 획득 장치(3)는 영상 센서를 포함하는 카메라 등일 수 있다.
비행체(2)는 자동착륙 유도장치(1)와 무선네트워크를 통하여 연결될 수 있으며, 이 때 무선네트워크는 CDMA, WIFI, WIBRO 또는 LTE 등의 다양한 종류의 다양한 주파수 대역의 네트워크일 수 있다.
자동착륙 유도장치(1)는 방향정보 획득부(10), 고도정보 획득부(20), 비행체 제어부(30) 및 발광수단 제어부(40)를 포함한다. 방향정보 획득부(10)는 영상 획득 장치(3)가 획득한 영상에서 심볼을 검출하여 비행체(2)와 착륙장(4)의 정렬 상태에 관한 정보를 획득한다. 고도정보 획득부(20)는 영상 획득 장치(3)가 획득한 영상에서 착륙장(4)에 구비된 발광수단(5)의 광도를 검출하여 비행체(2)의 고도에 관한 정보를 획득한다. 비행체 제어부(30)는 방향정보 획득부(10) 및 고도정보 획득부(20)에서 획득한 정보를 토대로, 비행체(2)를 제어한다. 한편 발광수단 제어부(40)는 착륙장(4)에 구비된 발광수단(5)을 주변 환경에 따라 제어하여 비행체(2)가 고도에 관한 정보를 용이하게 획득 할 수 있도록 한다.
도 2및 도 3은 방향정보 획득부(10)가 영상 획득 장치(3)가 획득한 영상으로부터 비행체(2)와 착륙장(4)의 정렬 상태에 관한 정보를 획득하고, 그에 따라 이동 방향을 판단하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 방향정보 획득부(10)는 비행체(2)에 구비된 영상 획득 장치(3)가 획득한 영상에서, 착륙장(4)에 구비된 발광수단(5)에 의하여 표시되는 심볼을 검출하여 비행체(2)와 착륙장(4)의 정렬 상태에 관한 정보를 획득한다.
상세히, 방향정보 획득부(10)는 영상에서 발광수단(5)에 의하여 표시되는 심볼과 기 설정된 심볼의 위치를 비교하여 비행체(2)가 이동해야 하는 방향을 판단한다.
도 3의 (a)는, 비행체(2)가 착륙장(4)의 왼쪽에 위치하고 있는 경우의 예시이다. 영상 획득 장치(3)에 의하여 획득된 영상(11)에서(영상의 시야를 점선으로 도시함), 발광수단(5)에 의하여 표시되는 심볼은 영상의 우측에 위치한다. 즉 올바른 착륙을 위한 심볼의 위치(12)보다 영상에서의 심볼의 위치가 우측에 위치하게 된다. 따라서 방향정보 획득부(10)는 비행체(2)가 착륙장(4)의 왼쪽에 위치하고 있으며, 착륙을 위해서는 비행체(2)를 우측방향(13)으로 이동 시켜야 한다는 정보를 획득할 수 있다.
이와 유사하게, 도 3의 (b)는 비행체(2)가 착륙장(4)의 오른쪽 아래에 위치하고 있는 경우의 예시이다. 영상 획득 장치(3)에 의하여 획득된 영상(11)에서(영상의 시야를 점선으로 도시함), 발광수단(5)에 의하여 표시되는 심볼은 영상의 왼쪽 상단에 위치한다. 즉 올바른 착륙을 위한 심볼의 위치(12)보다 영상에서의 심볼의 위치가 왼쪽 상단에 위치하게 된다. 따라서 방향정보 획득부(10)는 비행체(2)가 착륙장(4)의 오른쪽 아래에 위치하며, 착륙을 위해서는 비행체(2)를 좌-상단의 방향(14)으로 이동 시켜야 한다는 정보를 획득할 수 있다.
한편 비행체(2)가 고도 방향을 축으로(도1 의 H축) 회전하여 착륙장(4)과 정렬이 되지 않은 경우에도, 상술한 바와 마찬가지로 방향정보 획득부(10)는 기 설정된 심볼의 위치와 영상에서 획득한 심볼의 위치 및 방향 비교를 통하여 비행체(2)가 시계방향 또는 반시계 방향으로 회전해야 한다는 정보를 획득할 수 있다.
다시 도 1로 돌아가면, 고도정보 획득부(20)는 영상 획득 장치(3)가 획득한 영상에서 착륙장(4)에 구비된 발광수단(5)의 광도를 검출하여 비행체(2)의 고도에 관한 정보를 획득한다.
종래 기술의 경우 영상센서(Vision sensor)와 더불어 비행체(2) 또는 착륙장(4)에 별도의 적외선 센서(IR sensor), 초음파 센서(Sonar sensor), GPS, 비콘(Becon) 등을 구비해야 했었다. 이는 영상정보로부터 얻을 수 있는 정보는 한계가 있었기 때문이다. 특히 정확한 착륙을 위해서는 비행체와 착륙장간의 거리 정보가 필요했고, 이는 주로 초음파 센서 등의 별도의 감지장치에 의하여 획득되었다.
본 발명은 착륙장(4)에 발광수단(5)을 구비함으로써 영상정보로부터 방향에 관한 정보뿐만 아니라 고도에 관한 정보까지 획득할 수 있다. 따라서 보다 간단한 장비 구성으로 보다 정확한 착륙의 유도가 가능하다.
도 4를 참조하면, 고도정보 획득부(20)는 비행체(2)에 구비된 영상 획득 장치(3)가 획득한 영상에서, 착륙장(4)에 구비된 발광수단(5)에 의하여 조사되는 빛의 광도를 검출하여 비행체(2)의 고도(21)를 산출한다.
상세히, 고도정보 획득부(20)는 영상에서 발광수단(5)의 광도를 검출하고 기 설정된 광도와 거리의 관계 및 검출된 광도를 이용하여 비행체(2)의 고도에 관한 정보를 획득한다.
광도란 광원으로부터 단위거리만큼 떨어진 곳에서 빛의 방향에 수직으로 놓인 단위면적을 단위시간에 통과하는 빛의 양을 말한다. 따라서 광원으로부터 멀리 떨어질수록 단위면적에 통과하는 빛의 양이 감소하기 때문에 광도가 감소한다. 광도를 L, 거리를 h, 비례상수를 k라고 하면 광도와 거리의 관계를 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112015064586818-pat00001
고도정도 획득부(20)는 발광수단(5)의 밝기에 따른 광도를 몇 개의 테스트 고도에서 측정하여 비례상수 k를 확정 하여 미리 저장한 후, 영상 획득 장치(3)가 획득한 영상으로부터 정확히 고도를 산출할 수 있다.
도 5은 고도에 따른 광도의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 수학식 1로부터 고도차이에 따른 광도의 차이를 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112015064586818-pat00002
가령 착륙장(4)을 기준점으로 하는 고도
Figure 112015064586818-pat00003
,
Figure 112015064586818-pat00004
에 대하여,
Figure 112015064586818-pat00005
가
Figure 112015064586818-pat00006
의 2배라고 한다면, 고도차이에 따른 광도차이는 수학식 3과 같이 산출될 수 있다.
Figure 112015064586818-pat00007
즉 고도가 2배 높은 지점(
Figure 112015064586818-pat00008
)에서의 광도(
Figure 112015064586818-pat00009
)는, 고도가 1배인 지점(
Figure 112015064586818-pat00010
)에서의 광도(
Figure 112015064586818-pat00011
)의 1/4 임을 알 수 있다.
발광수단(5)의 심볼 패턴에 따라 혹은 주변 환경에 따라 고도정보 획득부(20)가 고도정보를 인식하기에 발광수단(5)의 밝기가 충분하지 않은 경우가 발생할 수 있다.
이러한 경우, 고도정보 획득부(20)는 광도 검출을 위한 더미심볼의 패턴으로부터 고도 정보를 획득할 수 있다. 상세히, 고도정보 획득부(20)가 고도정보를 인식하기에 발광수단(5)의 밝기가 충분하지 않은 경우, 발광수단 제어부(40)는 발광수단(5)이 심볼과 광도 검출을 위한 더미심볼을 교대로 표시하도록 할 수 있다.
한편 고도정보 획득부(20)는 촬영한 영상에서, 영상 전부 또는 일부 픽셀의 휘도 성분의 평균값을 산출하여, 산출된 평균값이 기 설정된 임계 휘도 이하인 경우 고도 정보를 획득하기 어려운 경우로 판단할 수 있다.
더미심볼이란 고도정보 획득부(20)에서 고도 정보를 보다 용이하게 획득하도록 하기 위하여 발광수단(5)에 의하여 표시되는 심볼이다.
도 6은 발광수단(5)이 더미심볼을 표시하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 발광수단 제어부(40)는 도 6의 (a)와 같이 발광수단(5)이 심볼 패턴(7)만을 표시하도록 할 수 있다. 즉 고도정보 획득부(20)가 심볼 패턴(7)을 촬영한 영상으로부터 고도 정보의 획득이 용이한 경우 발광수단(5)이 심볼 패턴(7)만을 표시하도록 할 수 있다.
그러나 심볼의 패턴에 따라 혹은 주변의 환경에 따라, 고도정보 획득부(20)가 심볼 패턴(7)을 촬영한 영상으로부터 고도 정보를 획득하기 어려운 경우가 있는데, 이러한 경우에는 도 6의 (b)와 같이 심볼 패턴(7)과 더미심볼의 패턴(22)을 교대로 표시하도록 할 수 있다.
즉 심볼 패턴(7) 만으로 고도정보의 획득이 어려운 경우에, 발광수단 제어부(40)는 발광수단(5)이 심볼 패턴(7)과 광도 검출을 위한 더미심볼의 패턴(22)을 교대로 표시하도록 할 수 있다.
한편 더미심볼의 패턴(22)은 주변의 환경에 따라 도 7과 같이 다양하게 설정될 수 있다.
가령 주변 환경이 어두운 경우에는 도 7의 (a)와 같이 발광수단(5)을 구성하는 발광소자(6) 중 일부만이 발광하는 패턴을 사용할 수 있고, 이와 반대로 주변 환경이 밝은 경우에는 도 7의 (b)와 같이 발광수단(5)을 구성하는 발광소자(6) 전부가 발광하는 패턴을 사용할 수 있다. 또한 주변 환경이 어둡지만, 발광수단(5) 전체에서 고르게 발광하도록 하고 싶은 경우에는 도 7의 (c) 또는 도 7의 (d)와 같은 패턴을 사용할 수도 있다.
즉 더미심볼은 주변환경의 밝기가 밝을수록 더미심볼의 패턴을 표시하기 위해 점등되는 발광소자(6)의 수가 증가하도록 구성할 수 있다.
다시 도 1로 돌아가면, 비행체 제어부(30)는 방향정보 획득부(10) 및 고도정보 획득부(20)에서 획득한 정보를 토대로, 비행체(2)를 제어한다. 즉 방향정보 획득부(10)가 획득한 정보인 비행체(2)가 움직여야 하는 방향에 관한 정보를 토대로 비행체 제어부(30)는 비행체(2)를 이동시키는 명령을 생성한다. 또한 고도정보 획득부(20)에서 획득한 고도에 관한 정보를 토대로, 고도를 점차적으로 낮추는 명령을 생성한다. 생성된 제어 명령은 비행체(2)로 전송되어 비행체를 제어하게 된다.
자동착륙 유도장치(1)는 상술한 방법에 의하여 영상 획득 수단(3)에 의하여 획득된 영상정보 만으로 비행체(2)를 사용자의 조작 없이 착륙시킬 수 있다.
한편 비행체(2)의 운용에 있어서, 비행체(2)가 정상적으로 착륙하고 있는지 확인하기 위하여 착륙장(4) 주변부에서 사람이 착륙과정을 관찰하는 경우가 있다. 또한 원격지에 있는 사람이 영상 획득 장치(3)에 의해 획득된 영상을 통하여 비행체(2)의 착륙 과정을 관찰하는 경우가 있다. 이러한 경우 보다 직관적인 정보제공을 위하여 착륙장(4)에 구비된 발광수단(5)이 활용될 수 있다.
즉 발광수단 제어부(40)는 방향정보 획득부(10) 및 고도정보 획득부(20)에 의하여 획득된 정보를, 발광수단(5)에서 표시할 수 있는 인디케이터(indicator) 패턴으로 변환한다. 또한 발광수단 제어부(40)는 발광수단(5)에서 심볼의 패턴, 더미심볼의 패턴 및 인디케이터 패턴이 교대로 표시되도록 제어할 수 있다.
도 8 내지 도 10은 착륙장(4)에 구비된 발광수단(5)이 비행체(2)의 착륙에 관한 정보를 제공하기 위해 표시하는 인디케이터 패턴의 예시이다.
도 8은 도 8의 (a)와 같이 비행체(2)가 착륙장(4)의 왼쪽에 위치하고 있는 경우의 인디케이터 패턴의 예시이다. 이러한 경우 도 3에서 전술한 바와 같이 영상 획득 장치(3)에 의하여 획득된 영상(11)에서(영상의 시야를 점선으로 도시함), 발광수단(5)에 의하여 표시되는 심볼은 영상의 우측에 위치한다. 즉 올바른 착륙을 위한 심볼의 위치(12)보다 영상에서의 심볼의 위치가 우측에 위치하게 된다. 따라서 방향정보 획득부(10)는 비행체(2)가 착륙장(4)의 왼쪽에 위치하고 있으며, 착륙을 위해서는 비행체(2)를 우측방향(13)으로 이동 시켜야 한다는 정보를 획득할 수 있다. 발광수단 제어부(40)는 도 8의 (b)와 같이 비행체(2)가 움직여야 하는 방향을 패턴으로 표시하거나, 도 8의 (c)와 같이 비행체(2)가 현재 위치하는 방향을 패턴으로 표시할 수 있다.
도 9는 도 9의 (a)와 같이 비행체(2)가 착륙장(4)의 오른쪽 아래에 위치하고 있는 경우의 인디케이터 패턴의 예시이다. 이러한 경우 도 3에서 전술한 바와 같이 영상 획득 장치(3)에 의하여 획득된 영상(11)에서(영상의 시야를 점선으로 도시함), 발광수단(5)에 의하여 표시되는 심볼은 영상의 왼쪽 상단에 위치한다. 즉 올바른 착륙을 위한 심볼의 위치(12)보다 영상에서의 심볼의 위치가 왼쪽 상단에 위치하게 된다. 따라서 방향정보 획득부(10)는 비행체(2)가 착륙장(4)의 오른쪽 아래에 위치하며, 착륙을 위해서는 비행체(2)를 좌-상단의 방향(14)으로 이동 시켜야 한다는 정보를 획득할 수 있다. 발광수단 제어부(40)는 도 9의 (b)와 같이 비행체(2)가 움직여야 하는 방향을 패턴으로 표시하거나, 도 9의 (c)와 같이 비행체(2)가 현재 위치하는 방향을 패턴으로 표시할 수 있다.
도 10은 착륙장(4)에 구비된 발광수단(5)이 비행체(2)의 고도에 관한 정보를 제공하기 위해 표시하는 인디케이터 패턴의 예시이다.
발광수단 제어부(40)는 비행체(2)가 착륙장(4)에 근접함에 따라 인디케이터 심볼의 크기를 증가시킬 수 있다. 즉 인디케이터 심볼이 X형상 이라고 할 때, 비행체(2)가 착륙장(4)에 근접함에 따라 발광수단(5)에 표시되는 심볼의 패턴을 도 10의 (a)와 같은 패턴에서, 도 10의 (b)와 같은 패턴으로 변경할 수 있다.
이와 유사하게, 인디케이터 심볼이 사각형의 형상이라고 할 때, 발광수단 제어부(40)는 비행체(2)가 착륙장(4)에 근접함에 따라 발광수단(5)에 표시되는 심볼의 패턴을 도 10의 (c)와 같은 패턴에서, 도 10의 (d)와 같은 패턴으로 변경할 수 있다.
이와 같은 인디케이터 심볼을 발광수단(5)에 표시함으로써, 자동착륙 유도 장치(1)의 사용자 등은 보다 직관적으로 비행체(2)의 비행 상태에 관한 정보를 얻을 수 있다.
한편 비행체(2)의 착륙을 유도하기 위한 심볼의 경우 도 11과 같이 다양한 모양의 패턴이 사용될 수 있다. 즉 도 11의 (a)와 같이 대칭 구조의 패턴이 사용될 수도 있고, 도 11의 (b)와 같이 비대칭 구조의 패턴이 사용될 수도 있다. 심볼의 패턴은 사용자에 의하여 설정될 수 있다.
자동착륙 유도장치(1)는 발광수단(5)에 어떤 패턴이 출력되는지에 따라 촬영 방법을 다르게 제어할 수 있다. 즉 발광수단(5)에 심볼의 패턴이 출력되는 경우에는 방향 정렬용 영상을 촬영하도록 제어할 수 있으며, 발광수단(5)에 더미심볼의 패턴이 출력되는 경우에는 고도 측정용 영상을 촬영하도록 제어할 수 있다. 한편 발광수단(5)이 인티케이터 패턴을 출력하는 경우에는 촬영을 하지 않도록 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 착륙장은 전술한 실시예와 달리, 심볼과 이격 되어 설치된 발광수단을 가질 수 있다. 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자동착륙 유도 시스템의 구성을 도시한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 자동착륙 유도 시스템은 자동착륙 유도장치(미도시), 비행체(2) 및 착륙장(4)을 포함한다. 전술한 실시예와 달리 착륙 유도를 위한 심볼(8)은 발광수단(9)에 의하여 표시되지 않고, 기 설정된 형상에 따라 착륙장(4)에 설치된다. 즉 발광수단(9)은 심볼과 이격되어 설치되어 있으며, 발광수단(9)은 비행체(2)의 고도정보를 제공하기 위한 용도로만 사용된다.
자동착륙 유도장치(1)는 방향정보 획득부(10), 고도정보 획득부(20), 비행체 제어부(30) 및 발광수단 제어부(40)를 포함한다. 방향정보 획득부(10)는 영상 획득 장치(3)가 획득한 영상에서 심볼(8)을 검출하여 비행체(2)와 착륙장(4)의 정렬 상태에 관한 정보를 획득한다. 고도정보 획득부(20)는 영상 획득 장치(3)가 획득한 영상에서 착륙장(4)에 구비된 발광수단(9)의 광도를 검출하여 비행체(2)의 고도에 관한 정보를 획득한다. 비행체 제어부(30)는 방향정보 획득부(10) 및 고도정보 획득부(20)에서 획득한 정보를 토대로, 비행체(2)를 제어하여 착륙시킨다. 한편 발광수단 제어부(40)는 착륙장(4) 주변의 환경에 따라 착륙장(4)에 구비된 발광수단(9)의 밝기를 제어한다.
전술한 실시예에서는 발광수단에 의하여 심볼이 표시되었으나, 본 실시예에서는 발광수단(9)에 의하여 심볼이 표시되지 않으며, 발광수단(9)은 영상을 통하여 고도에 관한 정보를 자동착륙 유도장치(1)에게 제공하기 위한 용도로만 사용된다.
도 13은 발광수단(9)의 배치 예시이다. 착륙장(4)에서 도 13의 (a)와 같이 심볼(8)을 중심으로, 심볼(8)의 네 모서리에 발광수단(9)이 인접하도록 배치할 수 있으며, 또한 도 13의 (b)와 같이 심볼(8)의 네 꼭지점에 발광수단(9)이 위치하도록 할 수 있다.
도 14에 도시된 자동착륙 유도방법은 전술된 도 1의 자동착륙 유도장치 (1)에 의해 수행될 수 있다. 이하에서는 도 1 내지 도 13에서 설명한 내용과 중복하는 내용의 상세한 설명은 생략하겠다.
방향정보 획득부(10)는 영상 획득 장치(3)가 획득한 영상에서 심볼을 검출하여 비행체(2)와 착륙장(4)의 정렬 상태에 관한 정보를 획득한다.(S10) 즉 방향정보 획득부(10)는 영상에서 발광수단(5, 9)에 의하여 표시되는 심볼의 형상과 기 설정된 심볼의 위치를 비교함으로써 비행체(2)의 현재 위치와 비행체(2)가 이동해야 하는 방향을 판단한다.
고도정보 획득부(20)는 영상 획득 장치(3)가 획득한 영상에서 착륙장(4)에 구비된 발광수단(5, 9)의 광도를 검출하여 비행체(2)의 고도에 관한 정보를 획득한다.(S20) 상세히, 고도정보 획득부(20)는 영상에서 발광수단(5, 9)의 광도를 검출하고 기 설정된 광도와 거리의 관계 및 검출된 광도를 이용하여 비행체(2)의 고도에 관한 정보를 획득한다. 광원으로부터 멀리 떨어질수록 단위면적에 통과하는 빛의 양이 감소하기 때문에 광도가 감소하는데, 이러한 관계를 이용하여 정확하게 비행체(2)의 고도를 산출해낼 수 있다.
제어부(30)는 방향정보 획득부(10) 및 고도정보 획득부(20)에서 획득한 정보를 토대로, 비행체(2)를 제어한다.(S30) 즉 방향정보 획득부(10)가 획득한 정보인 비행체(2)가 움직여야 하는 방향에 관한 정보를 토대로 비행체(2)를 이동시키는 제어 명령을 생성한. 또한 고도정보 획득부(20)에서 획득한 고도에 관한 정보를 토대로 고도를 점차적으로 낮추는 제어명령을 생성한다. 생성된 제어명령은 자동착륙 유도장치(1)에 의하여 비행체(2)에 전송된다.
한편 발광수단 제어부(40)는 발광수단(5)이 심볼의 패턴과 광도 검출을 위한 더미심볼의 패턴을 교대로 표시하도록 제어할 수 있다.(S40) 이는 고도정보 획득부(20)에서 고도 정보를 보다 용이하게 획득하도록 하기 위함이다.
또한 발광수단 제어부(40)는 발광수단(5)을 제어하여 착륙장(4) 주변부에서 사람이 비행체(2)의 착륙에 관한 정보를 획득할 수 있도록 제어할 수 있다.(S40)
본 발명의 실시예들은 비행체가 스스로 착륙장을 인식하여 착륙하게 함으로써 다수의 비행체를 보다 효율적으로 운용할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 모든 종류의 회전익 비행체에 응용될 수 있다. 예를 들어 복수의 무인비행체로 구성된 감시, 정찰 시스템에서 에너지 공급을 위한 착륙에 본 발명의 실시예가 사용될 수 있다.
또한 사람이 탑승하는 유인기의 경우에도, 보다 정확하고 안전한 착륙을 위하여 본 발명의 실시예가 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 자동착륙 유도장치 및 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.
자동착륙 유도장치(1)
방향정보 획득부(10)
영상 획득 장치에 의하여 획득된 영상(11)
올바른 착륙을 위한 심볼의 위치(12)
우측방향(13)
좌-상단의 방향(14)
고도정보 획득부(20)
비행체의 고도(21)
더미심볼의 패턴(22)
비행체 제어부(30)
발광수단 제어부(40)
비행체(2)
영상 획득 장치(3)
착륙장(4)
발광수단(5)
발광소자(6)
심볼 패턴(7)
심볼(8)
발광수단(9)

Claims (15)

  1. 영상에서 심볼을 검출하여 비행체와 착륙장의 정렬 상태에 관한 정보를 획득하는 방향정보 획득단계;
    상기 영상에서 상기 착륙장에 구비된 발광수단의 광도를 검출하고, 기 설정된 광도와 거리의 관계 및 상기 검출된 광도를 이용하여 상기 비행체의 고도에 관한 정보를 획득하는 고도정보 획득단계; 및
    상기 정렬 상태에 관한 정보 및 상기 고도에 관한 정보를 토대로 상기 비행체를 제어하는 비행체 제어 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체의 자동착륙 유도방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 발광수단은 행 및 열 방향으로 배치된 복수개의 발광소자를 포함하고,
    상기 심볼은 상기 복수개의 발광소자의 점등 패턴에 의하여 표시되는 것을 특징으로 하는 비행체의 자동착륙 유도방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 발광수단은 상기 심볼과 이격되어 설치되며,
    상기 고도정보 획득단계는
    상기 발광수단의 광도를 검출하는 단계; 및
    기 설정된 광도와 거리의 관계 및 상기 검출된 광도를 이용하여 상기 비행체의 고도에 관한 정보를 획득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체의 자동착륙 유도방법.
  7. 삭제
  8. 영상에서 심볼을 검출하여 비행체와 착륙장의 정렬 상태에 관한 정보를 획득하는 방향정보 획득부;
    상기 영상에서 상기 착륙장에 구비된 발광수단의 광도를 검출하고, 기 설정된 광도와 거리의 관계 및 상기 검출된 광도를 이용하여 상기 비행체의 고도에 관한 정보를 획득하는 고도정보 획득부; 및
    상기 정렬 상태에 관한 정보 및 상기 고도에 관한 정보를 토대로 상기 비행체를 제어하는 비행체 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행체의 자동착륙 유도장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 발광수단은 행 및 열 방향으로 배치된 복수개의 발광소자를 포함하고,
    상기 심볼은 상기 복수개의 발광소자의 점등 패턴에 의하여 표시되는 것을 특징으로 하는 비행체의 자동착륙 유도장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 발광수단은 상기 심볼과 이격되어 설치되며,
    상기 고도정보 획득부는
    상기 발광수단의 광도를 검출하고, 기 설정된 광도와 거리의 관계 및 상기 검출된 광도를 이용하여 상기 비행체의 고도에 관한 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 비행체의 자동착륙 유도장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
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