KR102115246B1 - 드론 캘리브레이션 시스템 및 그 방법 - Google Patents

드론 캘리브레이션 시스템 및 그 방법 Download PDF

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control unit
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가충희
이종경
정현진
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(주)프리뉴
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Abstract

드론의 비행 전 필수적으로 진행되는 캘리브레이션과 관련한 드론 캘리브레이션 시스템 및 그 방법이 개시된다.
본 발명에 의하면, 드론의 비행을 위해 필수적으로 진행되는 캘리브레이션 작업의 편의성 향상과 더불어 다수의 드론을 동시에 비행시켜야 되는 경우, 다수의 드론 각각을 하나하나 수작업으로 캘리브레이션하지 않더라도 손쉽게 드론의 캘리브레이션을 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

드론 캘리브레이션 시스템 및 그 방법{DRONE CALIBRATION SYSTEM AND METHOD}
본 발명은 드론 캘리브레이션 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 드론의 비행 전 필수적으로 진행되는 캘리브레이션과 관련한 드론 캘리브레이션 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
드론은 한 개의 모터 또는 엔진을 이용하여 4방향의 로터 회전부를 동시에 회전시키는 것이 일반적이다.
드론이 원활한 비행을 제어하기 위한 핵심모듈로는 자세측정장치(AHRS, Attitude and Heading Reference System)와 비행제어장치(FC, Flight Controller)이며, 자세측정장치는 가속도계 센서(accelerometer), 자이로스코프(gyroscope), 자력 센서(magnetometer) 등을 이용하여, 드론의 기체의 자세를 유지할 수 있는 3차원(6축 또는 9축) 자세 제어정보 데이터를 산출하고, 비행제어장치는 산출한 데이터를 통해서 드론의 모터 컨트롤러의 추력 정보를 제어하여 드론이 비행을 유지할 수 있도록 한다.
자세측정장치, 비행제어장치 외에도 드론는 GPS, Barometer, 초음파 센서, 텔레메트리, RC수신기, 무선통신모듈 등의 장치들을 포함하여, 정보들을 융합 이용하여 기본적인 비행 유지 외에 장애물을 피하고, 안전하게 이/착륙을 수행하고, 이륙 지점으로 원점 복귀하거나, 원격제어의 기능을 구현하게 된다.
이러한 종래 드론의 구성은 상술한 다양한 장치/모듈들이 복합적으로 이루어지기 때문에, 물리적 구성의 복잡성은 피할 수 없는 문제점이며, 각각의 드론이 이용하는 무선통신망이나, RC수신기를 통한 통신채널이 상이하게 구성될 수 있어, 다수의 드론를 동시에 통합 관제/제어하는데 어려움이 있다.
그리고 드론은 비행 중 발생하는 다양한 문제로 인하여 드론이 하늘에서 낙하하게 되는 등과 같이 큰 사고로 이어질 수 있는바, 사전에 방지하는 것이 필요하다.
이처럼 다양한 문제점을 해결하기 위해서는 근본적으로 드론을 비행하기전에 드론의 캘리브레이션(CALIBRATION)을 수행하는 것이 필수이다.
이러한 캘리브레이션은 드론에 사용된 다양한 센서의 초기값에 문제가 있을 경우, 이를 정상적으로 복구하거나 정상값으로 보정하는 작업을 의미한다.
종래의 캘리브레이션은 사람이 수동으로 드론의 자세를 취함으로써, 해당 센서 값을 보정하는 방법을 수행할 뿐 그외에 특별한 기술개발이 진행되고 있지 않았다.
따라서, 종래기술인 드론에 대한 안정성 평가와 같은 것은 드론 비행 전에 수행되는 캘리브레이션을 대체할 수 없었으며, 드론을 안착 고정시킬 수 있도록 하는 드론 안착부가 형성되는 드론 안착 지그가 필수적 구성으로 되어 있는바, 산업용 드론과 같이 크기가 거대한 드론의 경우에는 드론 안착 지그의 크기 또한 거대해지는바, 실효성이 떨어지는 문제가 있으며, 일반 개인이 사용하는 드론의 경우에는 개인이 드론 안착 지그를 구매해야 하는바, 이 또한 실효성이 떨어지는 문제가 존재했다.
또한, 실제 이러한 드론에 대한 안정성 평가는 센서 값들에 대한 캘리브레이션은 수행하지 못하는바, 이는 캘리브레이션의 편의성 향상과 더불어 다수의 드론을 동시에 비행시켜야 되는 경우, 다수의 드론 각각을 하나하나 수작업으로 캘리브레이션 해야하는 것에 대한 근본적인 해결책이 될 수 없는 문제가 존재한다.
대한민국 등록특허공보 제10-1972784호(2019.04.22 등록)
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 첫 번째 목적은 드론의 비행을 위해 필수적으로 진행되는 캘리브레이션 작업의 편의성 향상과 더불어 다수의 드론을 동시에 비행시켜야 되는 경우, 다수의 드론 각각을 하나하나 수작업으로 캘리브레이션하지 않더라도 손쉽게 드론의 캘리브레이션을 수행할 수 있도록 하며, 캘리브레이션 편의성 향상을 통해 초보자도 쉽게 드론을 비행시킬 수 있으며, 산업용 드론의 비행을 위한 준비시간 단축을 가져오는 드론 캘리브레이션 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 두 번째 목적은 드론의 비행을 위해 필수적으로 진행되는 캘리브레이션 작업의 편의성 향상과 더불어 다수의 드론을 동시에 비행시켜야 되는 경우, 다수의 드론 각각을 하나하나 수작업으로 캘리브레이션하지 않더라도 손쉽게 드론의 캘리브레이션을 수행할 수 있도록 하며, 캘리브레이션 편의성 향상을 통해 초보자도 쉽게 드론을 비행시킬 수 있으며, 산업용 드론의 비행을 위한 준비시간 단축을 가져오는 드론 캘리브레이션 방법을 제공하는 것이다.
상기 첫 번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 드론의 비행에 대한 기준 값을 설정하는 비행 제어부, 상기 비행 제어부로부터 캘리브레이션 명령을 수신하며, 상기 캘리브레이션 명령에 대응하는 드론 자세 구현 명령을 생성하는 캘리브레이션 제어부 및 상기 드론 자세 구현 명령을 상기 캘리브레이션 제어부로부터 수신하여, 상기 드론 자세 구현 명령에 대응하도록 제1축, 제2축 및 제3축 중 적어도 하나를 기준으로 회전하는 캘리브레이션 기준부를 포함하되, 상기 캘리브레이션 제어부는 상기 캘리브레이션 기준부의 회전 결과를 이용하여, 드론 비행과 관련된 정보에 대한 캘리브레이션을 수행할 수 있다.
상기 드론 비행과 관련된 정보에 대한 캘리브레이션은 IMU(Inertia Measurement Unit 이하 'IMU') 캘리브레이션 및 콤파스 캘리브레이션 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 캘리브레이션 제어부는 상기 드론 비행과 관련된 정보에 대한 캘리브레이션을 수행한 결과인 캘리브레이션 데이터를 상기 비행 제어부로 송신할 수 있다.
상기 비행 제어부는 상기 캘리브레이션 데이터에 대응하도록 기 설정된 기준 값을 변경할 수 있다.
상기 두 번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 비행 제어부가 드론의 비행에 대한 기준 값을 설정하는 단계, 캘리브레이션 제어부가 상기 비행 제어부로부터 캘리브레이션 명령을 수신하는 단계, 상기 캘리브레이션 제어부가 상기 캘리브레이션 명령에 대응하는 드론 자세 구현 명령을 생성하는 단계, 캘리브레이션 기준부가 상기 드론 자세 구현 명령을 상기 캘리브레이션 제어부로부터 수신하는 단계, 상기 캘리브레이션 기준부가 상기 드론 자세 구현 명령에 대응하도록 제1축, 제2축 및 제3축 중 적어도 하나를 기준으로 회전하는 단계 및 상기 캘리브레이션 제어부가 상기 캘리브레이션 기준부의 회전 결과를 이용하여, 드론 비행과 관련된 정보에 대한 캘리브레이션을 수행하는 단계를 포함하는 드론 캘리브레이션 방법을 제공한다.
상기에서 설명한 본 발명의 드론 캘리브레이션 시스템 및 그 방법에 의하면, 드론의 비행을 위해 필수적으로 진행되는 캘리브레이션 작업의 편의성 향상과 더불어 다수의 드론을 동시에 비행시켜야 되는 경우, 다수의 드론 각각을 하나하나 수작업으로 캘리브레이션하지 않더라도 손쉽게 드론의 캘리브레이션을 수행할 수 있도록 하며, 캘리브레이션 편의성 향상을 통해 초보자도 쉽게 드론을 비행시킬 수 있으며, 산업용 드론의 비행을 위한 준비시간 단축을 가져오는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예인 드론 캘리브레이션 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 구성인 캘리브레이션 제어부의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구성인 캘리브레이션 기준부의 회전에 대한 설명을 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예인 드론 캘리브레이션 방법의 개략적인 흐름을 나타낸 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 사용자의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “…부”, “…기”, “…단”, “모듈”, “장치” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 실시 예들에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 실시 예들의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 실시 예들에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 실시 예들의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 발명의 실시 예에서, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시 예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시 예에서, "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.
또한, 본 발명의 실시 예에서, ‘모듈’ 혹은 ‘부’는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의‘모듈’ 혹은 복수의‘부’는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 ‘모듈’ 혹은 ‘부’를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예인 드론 캘리브레이션 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 구성인 캘리브레이션 제어부의 개략적인 구성을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 구성인 캘리브레이션 기준부의 회전에 대한 설명을 위한 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 드론 캘리브레이션 시스템은 비행 제어부(100), 캘리브레이션 제어부(200) 및 캘리브레이션 기준부(300)를 포함할 수 있고, 캘리브레이션 제어부(200)는 제어 모듈(210), 콤파스 모듈(220) 및 IMU 센서 모듈(230)을 포함할 수 있다.
명세서 전체에서 IMU는 Inertia Measurement Unit를 의미할 수 있다.
또한, 비행 제어부(100)는 드론 내부 공간에 설치될 수 있으며, 캘리브레이션 제어부(200) 및 캘리브레이션 기준부(300)는 드론 내부 공간 또는 드론 외부에 설치될 수 있다.
후술하는 실시예의 경우, 설명의 편의를 위하여, 캘리브레이션 제어부(200) 및 캘리브레이션 기준부(300)가 드론 내부 공간에 설치된 경우로 설명하였으나, 캘리브레이션 제어부(200) 및 캘리브레이션 기준부(300)가 드론 외부에 설치된 경우에도 동일하게 구현될 수 있다.
다만, 캘리브레이션 제어부(200) 및 캘리브레이션 기준부(300)가 드론 외부에 설치된 경우에 드론 내부 공간에 캘리브레이션 제어부(200) 및 캘리브레이션 기준부(300)가 설치된 경우와 상이하게 구현되는 것은 따로 언급하도록 할 것이다.
비행 제어부(100)는 드론의 비행에 대한 기준 값을 설정할 수 있다.
여기서, 드론의 비행에 대한 기준 값은 IMU 센서 모듈(230)과 관련된 관성 값을 포함할 수 있으며, IMU 센서 모듈(230)과 관련된 관성 값은 기압계 자이로스코프 및 가속도계로 구성된 IMU 센서 모듈(230)이 센싱하는 관성 값을 의미할 수 있다.
이러한 관성 값은 드론이 안정적으로 비행할 수 있도록 도와주는 값을 의미할 수 있다. 여기서, 관성 값을 센싱하는 IMU 센서 모듈(230)이 드론에 대하여 제대로 관성 값을 센싱하지 못하는 경우에는 드론이 제대로 동작하지 않는 문제, 드론의 움직임을 제대로 제어할 수 없는 문제 등이 발생할 수 있다.
즉, 비행 제어부(100)는 드론의 비행에 대한 기준 값을 설정함에 있어서, 현재 드론의 위치 정보, 드론의 기울기 등을 포함하는 드론 상태 정보를 반영하여, IMU 센서 모듈(230)이 센싱한 관성 값을 드론의 비행에 대한 기준 값으로 설정할 수 있다.
보다 구체적으로, 가속도계는 X축, Y축 및 Z축의 3축 방향을 기준으로 드론의 속도와 위치, 기울기, 방향 전환 등을 감지할 수 있으며, 이를 통해 드론의 비행을 도와줄 수 있다.
또한, 드론의 비행에 대한 기준 값은 콤파스 모듈(220)과 관련된 자기 값을 포함할 수 있으며, 콤파스 모듈(220)과 관련된 자기 값은 자력계로 구성된 콤파스 모듈(220)이 센싱하는 자기 값을 의미할 수 있다.
즉, 비행 제어부(100)는 드론의 비행에 대한 기준 값을 설정함에 있어서, 현재 드론의 위치 정보, 드론의 기울기 등을 포함하는 드론 상태 정보를 반영하여, 콤파스 모듈(220)이 센싱한 자기 값을 드론의 비행에 대한 기준 값으로 설정할 수 있다.
이러한 콤파스 모듈(220)은 나침반 기능을 수행함으로써, GPS의 위치 정보와 자력계의 방위 정보를 통해 드론의 비행에 도움을 줄 수 있다. 또한, 콤파스 모듈(220)이 드론에 대하여 제대로 자기 값을 센싱하지 못하는 경우에는 드론이 제대로 동작하지 않는 문제, 드론의 움직임을 제대로 제어할 수 없는 문제 등이 발생할 수 있다.
즉, 드론의 비행에 대한 기준 값은 IMU 센서 모듈(230)이 센싱하는 관성 값의 기준 관성 값을 의미할 수 있으며, 콤파스 모듈(220)이 센싱하는 자기 값의 기준 자기 값을 의미할 수 있다.
또한, 드론의 비행에 대한 기준 값은 드론 자세 별 기준 값을 의미할 수 있다.
즉, 드론의 비행에 대한 기준 값은 드론 자세마다 상이하다는 것을 알 수 있다.
상술한 내용에 대하여, 캘리브레이션 제어부(200) 및 캘리브레이션 기준부(300)가 외부에 있는 경우에는 비행 제어부(100)는 드론의 비행에 대한 기준 값을 설정함에 있어서, 현재 드론의 위치 정보, 드론의 기울기 등을 포함하는 드론 상태 정보를 반영하여, 드론 내부에 설치된 드론 내부 콤파스 모듈(미도시)이 센싱한 자기 값을 드론의 비행에 대한 기준 값으로 설정할 수 있으며, 드론 내부에 설치된 드론 내부 IMU 센서 모듈(미도시)이 현재 드론의 위치 정보, 드론의 기울기 등을 포함하는 드론 상태 정보를 반영하여, 센싱한 관성 값을 드론의 비행에 대한 기준 값으로 설정할 수 있다.
그리고 비행 제어부(100)는 캘리브레이션 제어부(200)로 현재 드론의 위치 정보 및 드론의 기울기 등을 포함하는 드론 상태 정보를 송신할 수 있으며, 캘리브레이션 제어부(200)는 수신한 드론 상태 정보를 반영하여 캘리브레이션을 수행할 수 있다.
캘리브레이션 제어부(200) 및 캘리브레이션 기준부(300)가 드론 외부에 있는 경우, 현재 드론의 상태를 제대로 반영할 수가 없기 때문에 상술한 것과 같이 현재 드론의 상태 정보를 드론 내부에 있는 비행 제어부(100)가 캘리브레이션 제어부(200)로 송신해야만 할 것이다.
다만, 캘리브레이션 제어부(200) 및 캘리브레이션 기준부(300)가 드론 내부에 있는 경우에는 드론의 상태 정보를 비행 제어부(100)가 캘리브레이션 제어부(200)로 송신하지 않더라도 현재 드론의 위치 정보 및 드론의 기울기 등을 포함하는 드론 상태 정보가 캘리브레이션을 수행하는 과정에서 캘리브레이션 제어부(200) 및 캘리브레이션 기준부(300)에 반영될 것이다.
또한, 캘리브레이션 제어부(200)는 캘리브레이션 기준부(300)에 설치될 수도 있으며, 일체형으로 구현될 수도 있다.
그리고 캘리브레이션 제어부(200)는 비행 제어부(100)로부터 캘리브레이션 명령을 수신할 수 있고, 캘리브레이션 명령에 대응하는 드론 자세 구현 명령을 생성할 수 있다.
여기서, 캘리브레이션 명령은 해당 드론의 캘리브레이션 수행을 의미할 수 있으며, 캘리브레이션 명령에 대응하는 드론 자세 구현 명령은 캘리브레이션 수행을 위해 필요한 드론의 자세를 유지해달라는 것으로, 기 설정된 드론 자세를 구현하기 위한 명령을 의미할 수 있다.
그리고 기 설정된 드론 자세의 경우, 하나 이상의 드론 자세를 포함할 수 있다.
또한, 캘리브레이션 기준부(300)는 드론 자세 구현 명령을 캘리브레이션 제어부(200)로부터 수신할 수 있고, 드론 자세 구현 명령에 대응하도록 제1축, 제2축 및 제3축 중 적어도 하나를 기준으로 회전할 수 있다.
도 3을 참고할 경우, 캘리브레이션 기준부(300)는 도 3에 기재된 바와 같이 X축, Y축 및 Z축 중 적어도 하나를 기준으로 회전할 수 있으며, 캘리브레이션 기준부(300)는 X축, Y축 및 Z축 중 적어도 하나를 기준으로 회전하기 위하여, 짐벌 구조로 구현될 수 있다.
다만, 짐벌 구조로 한정되지는 않으며, 캘리브레이션 기준부(300)가 X축, Y축 및 Z축 중 적어도 하나를 기준으로 회전할 수만 있다면 어떠한 구조든 상관이 없다.
여기서, 제1축, 제2축 및 제3축은 각각 도 3의 X축, Y축 및 Z축에 대응될 수 있다.
그리고 캘리브레이션 제어부(200)는 캘리브레이션 기준부(300)의 회전 결과를 이용하여, 드론 비행과 관련된 정보에 대한 캘리브레이션을 수행할 수 있다.
즉, 캘리브레이션 기준부(300)는 기 설정된 드론 자세 구현을 위한 드론 자세 구현 명령에 대응되도록 제1축, 제2축 및 제3축 중 적어도 하나를 기준으로 회전하여, 해당 드론이 기 설정된 드론 자세와 동일한 자세로 고정되어 있는 상태를 구현할 수 있고, 해당 드론이 기 설정된 드론 자세와 동일한 자세로 고정되어 있는 상태가 구현된 경우, 드론 비행과 관련된 정보인 관성 값 및 자기 값을 IMU 센서 모듈(230) 및 콤파스 모듈(220)이 각각 센싱할 수 있다.
즉, 해당 드론이 기 설정된 드론 자세와 동일한 자세인 경우, 관성 값 및 자기 값을 센싱하는 것과 동일한 상태로 가정하여 관성 값 및 자기 값을 센싱할 수 있는 것이다.
여기서, 드론 비행과 관련된 정보에 대한 캘리브레이션은 IMU(Inertia Measurement Unit) 캘리브레이션 및 콤파스 캘리브레이션 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
즉, 드론 비행과 관련된 정보에 대한 캘리브레이션 중 IMU(Inertia Measurement Unit) 캘리브레이션은 IMU 센서 모듈(230)이 센싱한 관성 값에 대한 캘리브레이션을 포함할 수 있으며, 드론 비행과 관련된 정보에 대한 캘리브레이션 중 콤파스 캘리브레이션은 콤파스 모듈(220)이 센싱한 자기 값에 대한 캘리브레이션을 포함할 수 있다.
여기서, IMU 센서 모듈(230)이 센싱한 관성 값에 대한 캘리브레이션은 해당 드론이 기 설정된 드론 자세와 동일한 자세로 고정되어 있는 상태에서의 IMU 센서 모듈(230)이 센싱한 관성 값이 포함될 수 있으며, 콤파스 모듈(220)이 센싱한 자기 값에 대한 캘리브레이션은 해당 드론이 기 설정된 드론 자세와 동일한 자세로 고정되어 있는 상태에서의 콤파스 모듈(220)이 센싱한 자기 값이 포함될 수 있다.
또한, 캘리브레이션 제어부(200)는 드론 비행과 관련된 정보에 대한 캘리브레이션을 수행한 결과인 캘리브레이션 데이터를 비행 제어부(100)로 송신할 수 있다.
여기서, 드론 비행과 관련된 정보에 대한 캘리브레이션을 수행한 결과인 캘리브레이션 데이터는 해당 드론이 기 설정된 드론 자세와 동일한 자세로 고정되어 있는 상태에서의 IMU 센서 모듈(230)이 센싱한 관성 값 및 콤파스 모듈(220)이 센싱한 자기 값을 포함할 수 있다.
그리고 비행 제어부(100)는 캘리브레이션 데이터에 대응하도록 기 설정된 기준 값을 변경할 수 있다.
즉, 비행 제어부(100)는 해당 드론의 비행에 대한 기준 값, 즉 해당 드론의 비행에 대한 기준 값 중에서 드론의 특정 자세에 대한 기준 관성 값 및 기준 자기 값을 기준 값으로 설정해놓은 상태에서, 특정 자세와 동일한 자세를 구현하라는 캘리브레이션 명령을 제어 모듈(210)로 송신할 수 있으며, 제어 모듈(210)은 캘리브레이션 명령에 대응하는 드론 자세 구현 명령을 생성할 수 있고, 제어 모듈(210)은 생성한 드론 자세 구현 명령을 캘리브레이션 기준부(300)로 송신할 수 있다.
그리고 제어 모듈(210)로부터 수신한 드론 자세 구현 명령의 수행에 필요한 드론의 자세(드론 자세 구현 명령이 포함하고 있는 드론의 자세)를 구현하기 위하여, 캘리브레이션 기준부(300)는 제1축, 제2축 및 제3축 중 적어도 하나를 기준으로 회전할 수 있다.
또한, 캘리브레이션 기준부(300)가 제1축, 제2축 및 제3축 중 적어도 하나를 기준으로 회전함으로써, 드론 자세 구현 명령의 수행에 필요한 드론 자세, 즉, 드론 자세 구현 명령이 포함하고 있는 드론의 자세와 동일한 세팅을 갖도록 할 수 있다.
그리고 해당 드론과 관련하여, 드론 자세 구현 명령이 포함하고 있는 드론의 자세와 동일한 세팅이 된 경우, 콤파스 모듈(220)은 해당 드론의 자세와 동일한 세팅에서의 자기 값을 센싱할 수 있다.
또한, 해당 드론과 관련하여, 드론 자세 구현 명령이 포함하고 있는 드론의 자세와 동일한 세팅이 된 경우, IMU 센서 모듈(230)은 해당 드론의 자세와 동일한 세팅에서의 관성 값을 센싱할 수 있다.
그리고 제어 모듈(210)은 해당 드론과 관련하여, 드론 자세 구현 명령이 포함하고 있는 드론의 자세와 동일한 세팅이 된 경우에 콤파스 모듈(220)이 센싱한 해당 드론의 자세와 동일한 세팅에서의 자기 값(이하, '센싱 자기 값') 및 IMU 센서 모듈(230)이 센싱한 해당 드론의 자세와 동일한 세팅에서의 관성 값(이하, '센싱 관성 값')을 비행 제어부(100)로 송신할 수 있다.
또한, 비행 제어부(100)는 제어 모듈(210)로부터 수신한 센싱 자기 값 및 센싱 관성 값과 기 설정된 드론의 비행에 대한 기준 값을 비교할 수 있다.
보다 구체적으로, 비행 제어부(100)는 제어 모듈(210)로부터 수신한 센싱 자기 값 및 센싱 관성 값과 드론 자세 구현 명령이 포함하고 있는 드론의 자세와 동일한 드론 자세에서의 기준 자기 값 및 기준 관성 값을 비교할 수 있다.
비행 제어부(100)의 비교 결과, 센싱 자기 값과 기준 자기 값이 동일한 경우, 자기 값을 센싱하는 콤파스 모듈(220)에 대하여 비행 제어부(100)는 콤파스 캘리브레이션을 수행하지 않으나, 센싱 자기 값과 기준 자기 값이 상이한 경우, 자기 값을 센싱하는 콤파스 모듈(220)에 대하여 비행 제어부(100)는 콤파스 캘리브레이션을 수행할 수 있다.
여기서, 콤파스 캘리브레이션은 드론 자세 구현 명령이 포함하고 있는 드론의 자세와 동일한 드론 자세에서의 기준 자기 값을 센싱 자기 값으로 갱신하는 것을 의미할 수 있다.
그리고 비행 제어부(100)의 비교 결과, 센싱 관성 값과 기준 관성 값이 동일한 경우, 관성 값을 센싱하는 IMU 센서 모듈(230)에 대하여 비행 제어부(100)는 IMU 캘리브레이션을 수행하지 않으나, 센싱 관성 값과 기준 관성 값이 상이한 경우, 관성 값을 센싱하는 IMU 센서 모듈(230)에 대하여 비행 제어부(100)는 IMU 캘리브레이션을 수행할 수 있다.
여기서, IMU 캘리브레이션은 드론 자세 구현 명령이 포함하고 있는 드론의 자세와 동일한 드론 자세에서의 기준 관성 값을 센싱 관성 값으로 갱신하는 것을 의미할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예인 드론 캘리브레이션 방법의 개략적인 흐름을 나타낸 도면이다.
도 4를 참고하면, 비행 제어부(100)는 드론의 비행에 대한 기준 값을 설정할 수 있다.(S430)
그리고 캘리브레이션 제어부(200)가 비행 제어부(100)로부터 켈리브레이션 명령을 수신할 수 있다.(S431)
또한, 캘리브레이션 제어부(200)가 캘리브레이션 명령에 대응하는 드론 자세 구현 명령을 생성할 수 있다.(S432)
그리고 캘리브레이션 기준부(300)가 드론 자세 구현 명령을 캘리브레이션 제어부(200)로부터 수신할 수 있다.(S433)
또한, 캘리브레이션 기준부(300)가 드론 자세 구현 명령에 대응하도록 제1축, 제2축 및 제3축 중 적어도 하나를 기준으로 회전할 수 있다.(S434)
그리고 캘리브레이션 제어부(200)가 캘리브레이션 기준부(300)의 회전 결과를 이용하여, 드론 비행과 관련된 정보에 대한 캘리브레이션을 수행할 수 있다.(S435)
상기와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 드론 캘리브레이션 시스템 및 그 방법의 구성 및 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 비행 제어부 200: 캘리브레이션 제어부
210: 제어 모듈 220: 콤파스 모듈
230: IMU 센서 모듈 300: 캘리브레이션 기준부

Claims (5)

  1. 드론 자세 별 기준 값을 설정하는 비행 제어부;
    상기 비행 제어부로부터 캘리브레이션 명령을 수신하며, 상기 캘리브레이션 명령에 대응하는 드론 자세 구현 명령을 생성하는 캘리브레이션 제어부;및
    상기 드론의 내부 공간에 설치되며, 상기 드론 자세 구현 명령을 상기 캘리브레이션 제어부로부터 수신하여, 상기 드론 자세 구현 명령에 대응하도록 X축, Y축 및 Z축 중 적어도 하나를 기준으로 회전하는 캘리브레이션 기준부;
    를 포함하되,
    상기 드론 자세 구현 명령은 기 설정된 드론 자세를 구현하는 명령이며,
    상기 캘리브레이션 기준부는 X축, Y축, 및 Z축 중 적어도 하나를 기준으로 회전하는 짐벌 구조를 가지며,
    상기 캘리브레이션 제어부는
    상기 캘리브레이션 기준부가 회전하여 기 설정된 드론 자세와 동일한 자세로 고정되어 있는 상태가 될 때 관성 값 및 자기 값을 센싱하고, 상기 관성 값 및 상기 자기 값을 상기 비행 제어부에게 송신하며,
    상기 비행 제어부는
    상기 관성 값이 기준 관성 값과 다른 경우 상기 캘리브레이션 제어부에게 상기 캘리브레이션 명령을 송신하는 것을 특징으로 하는 드론 캘리브레이션 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 캘리브레이션 제어부는
    드론 비행과 관련된 정보에 대한 캘리브레이션을 수행한 결과인 캘리브레이션 데이터를 상기 비행 제어부로 송신하는 것을 특징으로 하는 드론 캘리브레이션 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 비행 제어부는
    상기 캘리브레이션 데이터에 대응하도록 기 설정된 기준 값을 변경하는 것을 특징으로 하는 드론 캘리브레이션 시스템.
  5. 비행 제어부가 드론 자세 별 기준 값을 설정하는 단계;
    캘리브레이션 제어부가 상기 비행 제어부로부터 캘리브레이션 명령을 수신하는 단계;
    상기 캘리브레이션 제어부가 상기 캘리브레이션 명령에 대응하는 드론 자세 구현 명령을 생성하는 단계;
    캘리브레이션 기준부가 상기 드론 자세 구현 명령을 상기 캘리브레이션 제어부로부터 수신하는 단계;
    상기 캘리브레이션 기준부가 상기 드론 자세 구현 명령에 대응하도록 X축, Y축 및 Z축 중 적어도 하나를 기준으로 회전하는 단계;및
    상기 캘리브레이션 제어부가 상기 캘리브레이션 기준부의 회전 결과를 이용하여, 드론 비행과 관련된 정보에 대한 캘리브레이션을 수행하는 단계;
    를 포함하되,
    상기 드론 자세 구현 명령은 기 설정된 드론 자세를 구현하는 명령이며,
    상기 캘리브레이션 기준부는
    상기 드론의 내부 공간에 설치되며, X축, Y축, 및 Z축 중 적어도 하나를 기준으로 회전하는 짐벌 구조를 가지며,
    상기 드론 비행과 관련된 정보에 대한 캘리브레이션을 수행하는 단계는
    상기 캘리브레이션 기준부가 회전하여 기 설정된 드론 자세와 동일한 자세로 고정되어 있는 상태가 될 때 관성 값 및 자기 값을 센싱하고, 상기 관성 값 및 상기 자기 값을 상기 비행 제어부에게 송신하며, 상기 관성 값이 기준 관성 값과 다른 경우 상기 캘리브레이션 제어부에게 상기 캘리브레이션 명령을 송신하는 드론 캘리브레이션 방법.
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