KR102135753B1 - 드론 조종 시험 평가 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 드론 조종사를 배출하기 위한 드론 조종 시험에서 수험자의 조종 능력을 평가하기 위한 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 발휘한다.
즉, 드론 시험의 평가 기준이 명확해지고, 보다 정확한 채점을 수행할 수 있으며, 수험자로 하여금 본인의 감점 요인을 확인하도록 할 수 있게 된다.

Description

드론 조종 시험 평가 시스템 { EXAMINATION SYSTEM FOR DRONE LICENSE }

본 발명은 드론 조종사를 배출하기 위한 드론 조종 시험에서 수험자의 조종 능력을 평가하기 위한 시스템에 관한 것이다.

드론의 대중화에 따라 드론 조종사를 배출하기 위한 드론 조종 시험이 수행되고 있다.

도 1은 드론 조종 시험이 수행되는 시험장의 구조를 나타낸 것이고, 도 9는 현행 드론 조종 시험의 평가기준 일부를 발췌한 것으로서, 이와 같이 다양한 비행 코스를 정해놓고 이를 제대로 수행하는지 평가하는 방식으로 진행되는데, 제대로 수행하는지는 과정은 감독관이 원격지에서 육안으로 판단하게 되어 정확도가 매우 떨어진다.

예를 들어 드론이 호버링지점에서 기준고도(3~5m)를 유지하는지도 감독관이 눈대중으로 파악하며, 호버링지점의 수직상부에 위치하는지는 호버링지점에 콘을 배치하고, 콘의 상단에 바람에 날리는 수술을 설치하여 수술이 흩날리면 그 상부에 드론이 위치하고 있다고 판단하는 것이다.

따라서 드론 시험 평가의 신뢰도가 떨어지며 수험자 또한 자격미달로 시험에 탈락될 경우 어떤 기준에 의해 탈락되었는지 정확히 확인할 수 없는 실정이다.

공개특허 제10-2018-0098922호 (2018.08.09.)

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 다음과 같다.

즉, 드론 시험의 평가 기준을 명확히 하고, 보다 정확한 채점을 수행할 수 있는 평가 시스템을 제시하고자 한다.

본 발명은 위와 같은 과제를 해결하기 위하여,

이착륙지점(H), 다수의 호버링지점, 각지점을 잇는 이동경로, 비상착륙지점(F)으로 구성된 드론시험장에서 수행되는 드론 조종 시험의 평가 시스템으로서, 드론(200)에 장착되어 드론(200)이 비행하는 동안 드론(200)의 하방을 촬영하여 영상을 획득하는 영상획득모듈(210); 이착륙지점(H) 및 각 호버링지점 주변부와 이동경로 상에 부착되는 식별마크(100);를 포함하고, 드론(200)이 비행하는 동안 영상획득모듈(210)이 촬영한 영상에서 식별마크(100)를 추출하고 추출한 식별마크(100)의 크기 또는 배치관계를 분석하여 특정 기준을 충족하는지 판단함으로써 드론 조종 능력을 자동으로 평가하는 것을 특징으로 하고,

상기 식별마크(100)는 전방 또는 후방으로 방향성을 갖는 도형으로서, 식별마크(100)의 중심을 세로지르는 세로선(110), 식별마크(100)의 일측을 가로지르는 가로선(120), 세로선(110)을 기준으로 나뉘는 좌우 영역이 구분되도록 좌측 또는 우측에 채색처리된 영역인 좌우구분부(130)를 포함하는 것을 특징으로 하며,

각 호버링지점 주변부에 다수의 식별마크(100)가 전방을 향하도록 부착되고, 이동경로 상에 다수의 식별마크(100)가 일정 간격울 유지하도록 부착되는 것을 특징으로 하는 드론 조종 시험 평가 시스템을 제시한다.

본 발명은 다음과 같은 효과를 발휘한다.

즉, 드론 시험의 평가 기준이 명확해지고, 보다 정확한 채점을 수행할 수 있으며, 수험자로 하여금 본인의 감점 요인을 확인하도록 할 수 있게 된다.

도 1은 드론 조종 시험이 수행되는 시험장의 구조를 나타낸 도면.
도 2는 도 1의 시험장을 위에서 바라본 도면.
도 3은 식별마크의 실시예를 나타낸 도면.
도 4 및 5는 각 호버링지점 및 이동경로에 식별마크를 부착한 예시 도면.
도 6은 드론의 비행유형에 따라 촬영되는 식별마크의 형태에 대한 예시 도면.
도 7은 드론이 기울어짐에 따라 촬영되는 식별마크의 형태에 대한 예시 도면.
도 8은 드론이 직선경로를 이동하면서 촬영한 식별마크에 대한 예시 도면.
도 9는 현행 드론 조종 시험의 평가기준 일부를 발췌하여 나타낸 도면.

이하 첨부된 도면을 바탕으로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다. 다만 본 발명의 권리범위는 특허청구범위 기재에 의하여 파악되어야 한다. 또한 본 발명의 요지를 모호하게 하는 공지기술의 설명은 생략한다.

본 발명의 설명 중 "전", "후", "좌", "우"의 방향 한정은 이해를 돕기 위해 도 1의 형태를 기준으로 지시하는 것일 뿐, 기준선(또는 도면)을 달리하면 방향도 달리 지시될 것임을 밝혀둔다

본 발명은 이착륙지점(H), 다수의 호버링지점, 각지점을 잇는 이동경로, 비상착륙지점(F)으로 구성된 드론시험장에서 수행되는 드론 조종 시험의 평가 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 도 1을 참고하면 드론조종자가 조종지점(P)에서 드론(200)을 조정하여 이착륙지점(H)에서 이륙시켜 제1호버링지점(A), 제2호버링지점(B), 제3호버링지점(C), 제4호버링지점(D), 제5호버링지점(E)을 경유하면서 각 호버링 지점에서 일정 기준에 맞게 호버링을 수행한 뒤 비상착륙지점(F)에서 비상착륙을 수행하는 등의 과정을 거쳐 드론 조종 시험이 진행될 때 드론(200)이 채점 기준에 맞게 조종되고 있는지를 평가하기 위한 시스템이다.

본 발명의 시스템은 드론(200)에 장착되어 드론(200)이 비행하는 동안 드론(200)의 하방을 촬영하여 영상을 획득하는 영상획득모듈(210)과 이착륙지점(H) 및 각 호버링지점 주변부와 이동경로 상에 부착되는 식별마크(100)로 구성되며, 드론(200)이 비행하는 동안 영상획득모듈(210)이 촬영한 영상에서 식별마크(100)를 추출하고 추출한 식별마크(100)의 크기 또는 배치관계를 분석하여 특정 기준을 충족하는지 판단함으로써 드론 조종 능력을 자동으로 평가하는 것을 특징으로 한다.

영상획득모듈(210)은 카메라와 같은 영상촬영장비로 구성되며, 드론(200)의 중앙 바닥면에 하방을 촬영하는 카메라를 하나 설치하거나, 스테레오 영상을 획득하도록 드론(200)의 가로 양 끝단에 각각 하나씩 하방을 촬영하도록 설치할 수도 있다.

드론(200)이 호버링지점에서 호버링하거나 이동경로를 따라 이동할 때 영상획득모듈(210)은 드론의 하방을 지속적으로 촬영하게 되는데, 각 지점 또는 이동경로에 부착된 식별마크(100)가 촬영 영상에 담기게 된다. 이를 이미지프로세싱으로 추출하여 드론의 자세, 고도, 진행방향, 속도 등을 분석하는 것이다.

식별마크(100)는 도 3에서 제시된 전방(Front)에 꼭지점이 위치하고 후방(Back)에 밑변이 위치하는 삼각형과 같이 전방 또는 후방으로 방향성을 갖는 도형으로서, 세로선(110), 가로선(120) 및 좌우구분부(130)로 구성된다.

세로선(110)은 식별마크(100)의 중심을 세로지르는 구분선으로서 삼각형의 꼭지점에서 밑변에 수직으로 내린 수선에 해당한다.

가로선(120)은 식별마크(100)의 일측을 가로지르는 가로선(120)이며, 삼각형의 밑변을 가로선(120)으로 활용할 수 있다.

좌우구분부(130)는 세로선(110)을 기준으로 나뉘는 좌우 영역이 구분되도록 좌측 또는 우측에 채색처리된 영역을 의미하며, 본 발명의 실시예에서는 도시된 바와 같이 세로선(110)으로 나뉜 삼각형의 우측 영역을 채색하여 좌우 영역이 구분되도록 하였다.

각 호버링지점 주변부에 다수의 식별마크(100)가 전방을 향하도록 부착하는데, 구체적으로는 도 4와 같이 이착륙지점(H), 호버링지점(A,B,C,D) 및 비상착륙의 전후좌우 4개소에 각 식별마크(100)를 부착한다.

또한 도 4 및 도 5의 빨간색 식별마크(100)와 같이 이동경로(W) 상에 다수의 식별마크(100)가 일정 간격울 유지하도록 부착한다.

비상착륙지점(F)은 드론(200)이 낮은 고도에서 하방을 촬영하므로 비상착륙지점(F)의 주변부가 아닌 중심부, 즉 드론(200)이 착륙하는 지점에 식별마크(100)가 위치하도록 한다.

위와 같이 식별마크(100)를 부착한 뒤 드론 조종 시험을 진행하면서 비행하는 드론(200)이 영상획득모듈(210)을 통해 촬영하는 드론(200)의 하방 영상을 획득하는데, 채점 기준에 맞게 비행하는 드론(200)이 촬영한 영상을 기준 영상으로 하여, 수험자가 조종하는 드론(200)이 촬영한 영상을 기준 영상과 비교하여 촬영된 식별마크(100)의 유사성을 수치화한 뒤 시험 합격여부를 판단하는 것이다. 또한 비교 영상을 제작하여 수험자에게도 제공하면, 수험자는 어느 부분에서 감점이 되었는지 확인할 수 있게 된다.

먼저 드론 조종 시험은 다음과 같은 과정을 거친다.

1. 이륙비행

이착륙지점(H)에서 이륙하여 기준고도(3~5m)까지 상승하여 호버링하면서 에일러론, 엘리베이터, 러더의 이상유무를 점검하는데, 이륙할 때 기체쏠림이 없이 수직상승해야 하고, 상승속도가 일정해야 하며, 기수방향을 유지해야 한다.

2. 공중정지비행(호버링)

2-1. 제1호버링지점(A)으로 이동하여 기준고도에서 5초 이상 호버링

2-2. 기수를 좌측(또는 우측)으로 90도 돌려 5초 이상 호버링

2-3. 기수를 우측(또는 좌측)으로 180도 돌려 5초 이상 호버링

2-4. 기수가 전방을 향하도록 좌측(또는 우측)으로 90도 돌려 호버링

2-1 내지 2-4를 수행하는 동안 기준고도를 유지해야 하며 제1호버링지점(A)을 이탈하지 않아야 한다.

3. 상승 및 하강 비행

제1호버링지점(A)에서 수직으로 10m 상승 후 5초이상 호버링한 뒤, 수직으로 하강하여 기준고도에서 5초이상 호버링하며, 제1호버링지점(A)을 이탈하지 않고 상승 및 하강속도를 일정하게 유지해야 한다.

4. 직진 및 후진 수평비행

제1호버링지점(A)에서 제5호버링지점(E)까지 전진비행 후 3~5초동안 호버링한 뒤, 제1호버링지점(A)까지 후진비행한다.

역시 기준고도를 유지하면서 제1호버링지점(A)과 제5호버링지점(E) 사이의 이동경로(W)를 이탈하지 않고 일정속도로 이동해야 한다. 기수는 계속 전방을 향한다.

5. 좌우 수평비행

5-1. 제1호버링지점(A)에서 제2호버링지점(B)까지 수평비행 후 5초 이상 호버링

5-2. 제2호버링지점(B)에서 제4호버링지점(D)까지 수평비행 후 5초 이상 호버링

5-3. 제4호버링지점(D)에서 제1호버링지점(A)까지 수평비행으로 복귀

기준고도를 유지하면서 각 지점사이 이동경로(W)를 이탈하지 않고 일정 속도로 이동해야 한다.

6. 원주비행(러더턴)

6-1. 이착륙지점(H)으로 이동하여 기수를 좌(또는 우)로 90도 돌려 5초간 호버링

6-2. 제2호버링지점(B), 제3호버링지점(C), 제4호버링지점(D)을 경유하면서 이착륙지점(H)까지 원주비행

6-3. 이착륙지점(H)에서 5초간 호버링 후 기수 방향을 전방으로 돌려 호버링

기준고도와 속도를 유지해야하고, 기수방향이 제2호버링지점(B)에서는 전방향, 제3호버링지점(C)에서는 우측방향, 제4호버링지점(D)에서는 후방향을 향해야 한다.

7. 비상조작

7-1. 이착륙지점(H)의 기준고도에서 2m 상승하여 호버링

7-2. "비상" 구호에 따라 빠른 속도로 비상착륙지점(F)으로 하강하되, 고도 1m 이내에서 잠시 정지하여 위치수정 후 비상착륙지점(F)으로 착륙

최단경로(직선경로)로 이동해야 하고, 착륙 전 일시정지시 고도는 비상착륙지점(F)에서 1m이내로 들어와야 한다.

8. 정상접근 및 착륙

8-1. 비상착륙지점(F)에서 이륙하여 기준고도로 상승 후 5초 이상 호버링

8-2. 이착륙지점(H)까지 수평비행 후 착륙

기수는 전방을 향해야 하고, 비상착륙지점(F)과 이착륙지점(H) 사이 이동경로(W)를 이탈하지 않으면서 일정한 속도로 이동해야 한다.

9. 측풍접근 및 착륙

9-1. 이착륙지점(H)에서 기준고도까지 이륙 후 제4호버링지점(D)으로 최단경로(직선경로)로 이동

9-2. 기수를 바람방향(우측으로 가정)으로 90도 돌려 5초간 호버링 후 착륙

고도와 속도를 유지하면서 이동해야 한다.

상기 1번~9번의 비행을 제대로 수행하는 드론(200)의 영상획득모듈(210)에서 촬영한 영상이 기준 영상이 된다.

그리고 수험자가 드론을 조종할 때 해당 드론(200)의 영상획득모듈(210)에서 촬영한 시험 영상을 기준 영상과 비교한다.

이 때, 기준 영상과 시험 영상에서 이미지프로세싱을 이용하여 식별마크(100)만 추출한 뒤, 식별마크(100)를 추출한 영상끼리 유사도를 비교하게 되는 것이다. 예를 들어 기준영상은 도 6(a)와 같이 식별마크(100)의 간격이 좁아지는데 시험영상은 그렇지 않거나, 기준영상은 도 6(c)의 좌측과 같이 영상 중앙에 식별마크(100)가 배치된데 비해 시험영상은 도 6(c)의 우측과 같이 식별마크(100)가 중앙을 이탈할 때 감점처리를 하는 것이다.

또한 도 8은 드론(200)이 이동경로(W)를 이동할 때 영상획득모듈(210)에서 이동경로(W)에 부착된 식별마크(100)를 촬영한 화면의 예시로서, 일정 속도로 이동하는 드론(200)에서 촬영한 영상은 도 8의 좌측과 같이 촬영된 식별마크(100)도 일정한 간격을 유지하는데 비해, 속도가 일정하지 않은 드론(200)에서 촬영한 영상은 도 8의 우측과 같이 식별마크(100)의 간격이 넓거나(빠른 경우) 좁게(느린 경우) 촬영되며, 이 역시 기준영상과 시험영상을 비교하여 수험자의 드론의 속도가 적정 속도를 유지하고 있는지 판단하게 된다.

드론(200)이 비행을 수행할 때, 드론(200)의 영상획득모듈(210)에서 바닥에 부착된 식별마크(100)를 촬영하고, 이 영상을 이용하여 분석하면 도 6과 같은 유형이 관찰될 수 있다.

먼저 드론(200)의 고도가 높아지는 경우 도 6(a)와 같이 식별마크(100)의 크기와 간격이 좁아지게 된다.

드론(200)이 회전하는 경우에는 도 6(b)와 같이 식별마크(100)가 다른 방향을 가리키는 상태로 촬영된다.

드론(200)이 호버링지점을 벗어나는 경우 도 6(c)와 같이 네 개의 식별마크(100) 또한 기준영역 밖으로 벗어나게 된다.

도 7은 드론(200)이 수평을 유지하지 않고 기울어질 때 기울어지는 방향에 따라 달라지는 영상획득모듈(210)에서 촬영된 식별마크(100)의 형태를 나타낸 것이다.

도 7(a) 또는 (c)와 같이 네 개의 식별마크(100) 중 좌우 식별마크(100)의 세로선(110)을 연장할 때 'V' 또는 뒤집은 'V"와 같은 형상에 근접해갈수록 드론(200)의 뒷부분이 아래로 기울어졌거나 앞부분이 아래로 기울어졌다고 판단할 수 있다.

또한, 도 7(b) 또는 (d)와 같이 네 개의 식별마크(100) 중 전후 식별마크(100)의 가로선(120)을 연장할 때 두 가로선(120)의 간격이 좁은 쪽((d)는 우측, (b)는 좌측)의 드론 몸체가 아래로 기울어졌다고 판단할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

100 : 식별마크
110 : 세로선
120 : 가로선
130 : 좌우구분부
200 : 드론
210 : 영상획득모듈
P : 조종지점
H : 이착륙지점
A : 제1호버링지점
B : 제2호버링지점
C : 제3호버링지점
D : 제4호버링지점
E : 제5호버링지점
F : 비상착륙지점
W : 이동경로

Claims (3)

1. 이착륙지점(H), 다수의 호버링지점, 각지점을 잇는 이동경로, 비상착륙지점(F)으로 구성된 드론시험장에서 수행되는 드론 조종 시험의 평가 시스템으로서,
   드론(200)에 장착되어 드론(200)이 비행하는 동안 드론(200)의 하방을 촬영하여 영상을 획득하는 영상획득모듈(210);
   이착륙지점(H) 및 각 호버링지점 주변부와 이동경로 상에 부착되는 식별마크(100);를 포함하고,
   드론(200)이 비행하는 동안 영상획득모듈(210)이 촬영한 영상에서 식별마크(100)를 추출하고 추출한 식별마크(100)의 크기 또는 배치관계를 분석하여 특정 기준을 충족하는지 판단함으로써 드론 조종 능력을 자동으로 평가하는 것을 특징으로 하고,
   
   상기 식별마크(100)는
   전방 또는 후방으로 방향성을 갖는 도형으로서,
   식별마크(100)의 중심을 세로지르는 세로선(110),
   식별마크(100)의 일측을 가로지르는 가로선(120),
   세로선(110)을 기준으로 나뉘는 좌우 영역이 구분되도록 좌측 또는 우측에 채색처리된 영역인 좌우구분부(130)를 포함하고,
   각 호버링지점 주변부에 다수의 식별마크(100)가 전방을 향하도록 부착되고,
   이동경로 상에 다수의 식별마크(100)가 일정 간격을 유지하도록 부착되는 것을 특징으로 하는
   드론 조종 시험 평가 시스템.
   
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