KR102161915B1 - 무인 비행체를 이용한 산악 지역의 경보 방송 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 명세서에서 제시되는 일 실시예에 따른 무인 비행체를 이용한 산악 지역의 경보 방송 시스템은 외부 장치로부터 수신받은 재난 관련 정보에 기초하여 임의의 산악 지역의 재난 발생 여부를 판단하고 이에 따른 재난 경보 방송을 VHF 통신망을 통하여 전송하는 관제서버 및 상기 관제서버에 의해 재난이 발생되었다고 판단되는 임의의 산악 지역을 비행하면서, 하나 이상의 카메라로부터 영상 정보를 획득하는 무인 비행체를 포함하고, 상기 무인 비행체는 구비된 마이크로부터 획득한 음향 정보 및 상기 영상 정보에 기초하여 경보 방송의 송출 필요 여부를 판단하여 이에 따라 재난 경보 방송을 송출한다.
Description
본 발명은 무인 비행체를 경보 방송 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 재난 상황 발생 시 미리 설정된 지역을 무인 비행하는 무인 비행체를 이용하여 신속하게 재난 상황을 전파할 수 있도록 한 무인 비행체를 이용한 산악 지역의 경보 방송 시스템 및 방법에 관한 것이다.
우리나라 국토의 대부분은 산으로서 산불 및 산사태, 폭우에 의한 재난 발생시에 초기대응이 중요하지만 지형적 특성에 의해 재난 현장으로의 접근이 어렵고, 운영 전력공급 등의 한계로 체계적인 시스템 구축 미비 등으로 실시간 재난 정보를 얻기가 어려워 신속한 상황판단과 대응을 어렵게 하고 있다.
또한, 산악 지역에 고립되어 있거나, 재난 방송의 음영 지역에 위치하는 시민에게 재난 방송 및 대피 정보를 제공하기 어려워 시민에 대한 안전확보와 구조에 어려움을 겪고 있는 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 재난 상황 발생 시 전파 음영 지역이나 구조자의 접근이 어려운 지역에 재난 상황의 전파를 용이하게 하는 시스템을 제공한다.
또한, 재난 상황 발생 시 전파 음영 지역이나 구조자의 접근이 어려운 재난 지역의 정보를 용이하게 획득하고자 한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 명세서에서 제시되는 일 실시예에 따른 무인 비행체를 이용한 산악 지역의 경보 방송 시스템은 외부 장치로부터 수신받은 재난 관련 정보에 기초하여 임의의 산악 지역의 재난 발생 여부를 판단하고 이에 따른 재난 경보 방송을 VHF 통신망 및 이동통신망을 통하여 전송하는 관제서버 및 상기 관제서버에 의해 재난이 발생되었다고 판단되는 임의의 산악 지역을 비행하면서, 하나 이상의 카메라로부터 영상 정보를 획득하는 무인 비행체를 포함하고, 상기 무인 비행체는 구비된 마이크로부터 획득한 음향 정보 및 상기 영상 정보에 기초하여 경보 방송의 송출 필요 여부를 판단하여 이에 따라 재난 경보 방송을 송출한다.
또한, 경보 방송 시스템은, 상기 산악 지역에 설치되어, 상기 관제서버로부터 재난 경보 방송을 수신받아, 이에 따른 재난 경보 방송을 외부로 송출하는 하나 이상의 경보장치를 더 포함한다.
상기 무인 비행체는 GPS 수신 데이터를 이용하여 비행 지역의 위치 정보를 획득하고, 상기 위치 정보 및 미리 저장된 상기 경보장치의 방송 송출 가능 범위에 기초하여 상기 비행 지역이 상기 경보장치의 재난 경보 방송의 송출 영역 밖이면 재난 경보 방송의 송출이 필요하다고 판단한다.
상기 무인 비행체는 상기 음향 정보에 기초하여 상기 경보장치로부터 재난 경보 방송이 송출되고 있는지를 판단하여, 상기 경보장치로부터 재난 경보 방송이 송출되고 있지 않다고 판단되면, 재난 경보 방송의 송출이 필요하다고 판단한다.
상기 무인 비행체는 상기 영상 정보를 분석하여 상기 비행 지역에 사람이 존재한다고 판단되면 재난 경보 방송의 송출이 필요하다고 판단한다.
상기 무인 비행체는 상기 관제 서버로부터 이동 통신망을 통해 수신되는 재난 정보를 실시간 송출한다.
상기 무인 비행체는 배터리 잔량을 감지하고, 미리 설정된 충전 장소까지의 복귀에 소요되는 에너지량을 산출하여, 상기 배터리 잔량에서 복귀에 소요되는 에너지량을 제한 값이 미리 설정된 문턱값 이하일 경우 낙하 방지부를 구동한다.
본 명세서에서 제시되는 일 실시예에 따른 무인 비행체를 이용한 산악 지역의 경보 방송 시스템의 방송 방법은, 관제서버가 외부 장치로부터 수신받은 재난 관련 정보에 기초하여 임의의 산악 지역의 재난 발생 여부를 판단하고 이에 따른 재난 경보 방송을 VHF 통신망 및 이동통신망을 통하여 전송하는 단계; 무인 비행체가 상기 관제서버에 의해 재난이 발생되었다고 판단되는 임의의 산악 지역을 비행하면서, 하나 이상의 카메라로부터 영상 정보를 획득하는 단계; 상기 무인 비행체가 획득한 영상 정보를 상기 관제서버에 전송하는 단계; 및 상기 무인 비행체가 구비된 마이크로부터 획득한 음향 정보 및 상기 영상 정보에 기초하여 재난 경보 방송의 송출 필요 여부를 판단하여 이에 따라 재난 경보 방송을 송출하는 단계를 포함한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 무인 비행체를 이용한 산악 지역의 경보 방송 시스템은 재난 방송 등의 음영 지역에 재난 상황의 전파를 용이하게 한다.
또한, 재난 상황 발생 시 전파 음영 지역이나 구조자의 접근이 어려운 재난 지역의 정보를 용이하게 획득하게 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무인 비행체를 이용한 산악 지역의 경보 방송 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무인 비행체의 구성을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무인 비행체의 제어부의 구성을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무인 비행체를 이용한 산악 지역의 경보 방송 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5는 도 4의 무인 비행체의 송출 필요 여부 판단 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 경보장치 주변에 위치하는 무인 비행체에 대한 경보 방송 방법을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무인 비행체의 구성을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무인 비행체의 제어부의 구성을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무인 비행체를 이용한 산악 지역의 경보 방송 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5는 도 4의 무인 비행체의 송출 필요 여부 판단 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 경보장치 주변에 위치하는 무인 비행체에 대한 경보 방송 방법을 설명하는 도면이다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니됨을 유의해야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무인 비행체를 이용한 음영지역의 경보 방송 시스템을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 무인 비행체를 이용한 음영지역의 경보 방송 시스템은 도 1에 나타낸 바와 같이, 무인 비행체(100), 원격제어장치(200), 관제서버(300) 및 경보장치(400)를 포함할 수 있다.
무인 비행체(100)는 사람의 탑승없이 원격 조작에 의하여 조종 가능하게 형성된다. 무인 비행체(100)는 원격제어장치(200)와 제어용 통신링크로 연결된다. 이러한 무인 비행체(100)는 원격제어장치(200)와의 통신에 사용되는 자신의 고유의 어드레스 예컨대 맥 어드레스를 갖는다.
원격제어장치(200)는 무인 비행체(100)의 맥 어드레스를 수신하여 임의의 무인항공기를 식별하고, 이를 통신링크를 통해 무인 비행체(100)의 자율 주행을 위한 이동 경로를 제공하거나 무인 비행체(100)의 주행을 직접 제어한다.
관제서버(300)는 상기 무인 비행체(100)와 VHF 통신망, LTE 통신망 등의 무선 통신망을 통하여 연결되는 것으로, 무인 비행체(100)로부터 송신되는 무인 비행체(100)의 위치 정보, 자세 정보 및 고도 정보 등의 실시간 비행 정보를 무선 통신망을 통하여 전달받으며, 필요 시 무인 비행체(100)의 비행 통제에 관련된 작동 명령을 무선 통신망을 통하여 무인 비행체(100)로 전달되도록 한다.
관제서버(300)는 무인 비행체(100)로부터 수신된 수집 정보인 영상 데이터, 음성 데이터 및 센싱 데이터를 처리한다. 또한, 관제서버(300)는 무인 비행체(100)에게 직접 실시간 경보 방송 정보를 전송할 수 있다. 실시간 경보 방송 정보는 예를 들어 LTE와 같은 이동통신 통신망을 통해 전달 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
관제서버(300)는 재난 정보를 관리하는 중앙 관제소로부터 재난 정보를 수신하여, 무인 비행체(100)에 전송하거나, 관제서버(300)에 구비된 마이크를 통해 실시간으로 입력되는 재난 방송 정보를 무인 비행체(100)에 전송할 수 있다. 관제서버(300)는 재난 현장의 GIS정보(geographic information system)에 기초하여 재난 발생 현장의 범위를 정하고, 재난 발생 현장의 범위에 분산되어 설치된 하나 이상의 경보장치(400)를 통합 관리할 수 있다. 이를 위하여, 관제서버(300)는 경보장치(400)가 설치된 위치 정보를 미리 저장하고 있다.
또한, 관제서버(300)는 비행하는 무인 비행체(100)를 식별하고, 식별된 무인 비행체(100)의 현재 비행위치를 확인한다. 관제서버(300)는 무인 비행체(100)의 위치를 판단한다.
관제서버(300)는 무인 비행체의 이동 경로를 파악하고, 무인 비행체(100)로부터 수신한 영상을 분석하며 비행 경로에 관련된 작동 명령을 전송한다.
비행 경로에 관련된 작동 명령은 예컨대 방송 지점을 설정, 비행 이동 경로 변경 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
관제서버(300)는 무인 비행체로부터 수신받은 센싱 정보 및 영상 정보 등을 포함한 각종 데이터, 이미지, 동영상 등에 대한 데이터 마이닝을 통해 복합적인 분석을 수행할 수 있다. 또한, 온톨로지(ontology)기반의 상황 인지(context awareness)를 수행하여 각 위치의 재난 상황, 지역 특성 등을 면밀하게 분석하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 불길이 시한 곳이나 붕괴가 발생한 곳, 침수가 심한 곳 등을 피하여 대피 유도 경로를 산출할 수 있다.
관제서버(300)는 이렇게 산출된 유도 경로를 포함한 신속한 대피 요령 및 대응 방안도 무인 비행기(100) 및 경보장치(400)를 통해 방송할 수 있다.
경보장치(400)는 산악 지역의 한 곳 이상에 마련되어, 관제서버(300)로부터 VHF 통신망 및 이동통신망을 통하여 재난 경보 방송을 수신받고, 이에 따른 재난 경보 방송을 방송 설비를 통해 외부로 송출한다. 방송 설비는 복수의 경보 사이렌 장치일 수 있다.
경보장치(400)는 예컨대 박스 형상의 함체로 구성될 수 있으며, 내장 메모리, 외장 메모리가 구비되고, UART(Serial) 연결용 단자, USB 연결용 단자, Digital I/O 등이 구성된다. 박스 형상의 함체 전면에는 장비 상태, 전송로 상태, 운영 상태, 앰프 출력 상태 등이 표시되는 LED가 구비되고, 마이크 절체 스위치 등 조작 스위치가 구비되고, A/S용 RS-232C 포트, USB 포트, 마이크 연결 단자, 외장 메모리 연결 단자, 마이크 볼륨 조절 단자, 모니터 스피커 볼륨 조절 단자 및 스피커 등이 구비된다.
박스 형상의 함체 후면에는 AC 전원 입력단자, On/Off 스위치, 스피커 출력 단자, 원격(REMOTE) VHF 안테나, 로컬(LOCAL) VHF 안테나, Digital I/O 단자, 오디오 LINE OUT 단자, LAN 케이블 단자, DC 출력 단자 등이 구비된다.
또한, 경보장치(400)는 앰프를 더 포함하여, 관제서버(300)에서 수신받은 재난 경보 방송의 오디오 출력을 증폭시켜 임의의 송출 범위에 오디오를 송출한다. 앰프는 아날로그 회로 없이 디지털 칩을 사용한 디지털 앰프일 수 있다. 디지털 앰프는 아날로그 앰프에 비하여 크기가 작으며 발열이 적다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무인 비행체의 구성을 개략적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무인 비행체의 제어부의 구성을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
무인 비행체(100)는 무선 신호를 송수신하는 무선 송수신부(110), 각종 제어를 수행하는 제어부(120), 위치 신호를 수신받는 위치 수신부(130), 영상을 촬영하는 영상 촬영부(140), 재난 상황에 대한 경보를 출력하는 경보 출력부(150), 각 부에 전력을 공급하는 전원부(160) 및 데이터 저장부(190)를 포함할 수 있다.
또한, 무인 비행체(100)는 재난 구호 장비를 장착하고 있는 그랩 모듈부(170) 및 지상으로 추락을 방지하기 위한 낙하 방지부(180)를 더 포함할 수 있다.
무선 송수신부(110)는 원격제어장치(200) 또는 관제서버(300)와 신호를 송수신한다.
무선 송수신부(110)는 촬영된 정지 영상 또는 동영상 데이터, 음성 데이터 및 센싱 데이터를 관제서버(300)로 송신하고，관제서버(300)부터 무인 비행체(100)의 비행 통제에 관련된 작동 명령을 수신 받는다. 무선 송수신부(110)는 수신 받은 정보는 제어부(120)에 전달한다.
무인 비행체(100)는 원격제어장치(200)와의 통신에 사용하는 송수신 모듈과 관제서버(300)와의 통신에 사용하는 송수신 모듈은 서로 상이할 수 있다. 예를 들어, 원격제어장치(200)와의 통신은 2.1GHz 주파수를 이용하고, 관제서버(300)와의 통신은 108GHz 주파수를 이용할 수 있다.
제어부(120)는 제어부(110)은 무인 비행체(100)의 비행 시 관제서버(100)로부터 통제를 받기 위한 작동 명령의 송/수신 및 통제에 따른 처리에 관련된 일련의 과정을 제어하는 모듈이다.
또한, 제어부(120)는 무인 비행체(100)의 이착륙, 항법 등 비행 자세를 감지하고 중앙 관제소(100)로 비행 정보가 전송되도록 제어한다. 제어부(120)는 비행 제어를 위하여, 가속도 센서, 자이로 센서, 고도 센서, 지자기 센서 등이 포함되어 구성될 수 있다. 이와 같이, 제어부(120)는 무인 비행체(100)의 비행 중 고도, 자세 및 위치 정보 제공 등의 일련의 기능 수행 시 수행 과정의 제어를 담당한다.
위치 수신부(130)는 GPS(Global Position System) 모듈을 포함하고, 무인 비행체(100)의 위치 정보를 획득한다. GPS모듈은, 일 지점(개체)이 3개 이상의 위성으로부터 떨어진 거리에 관한 정보와, 상기 거리 정보가 측정된 시간에 관한 정보를 산출한 다음 상기 산출된 거리 정보에 삼각법을 적용함으로써, 일 시간에 일 지점(개체)에 대한 위도, 경도, 및 고도에 따른 3차원의 위치 정보를 산출할 수 있다. 나아가, 3개의 위성을 이용하여 위치 및 시간 정보를 산출하고, 또 다른 1개의 위성을 이용하여 상기 산출된 위치 및 시간 정보의 오차를 수정하는 방법 또한 사용되고 있다.
위치 수신부(130)는 획득한 위치 정보를 전송하여 제어부(120)에 전송한다. 제어부(120)는 영상 촬영부(140)에 의해 획득한 영상과 위치 정보를 매칭시켜 데이터 저장부(190)에 저장할 수 있다.
영상 촬영부(140)는 영상을 촬영하기 위한 카메라를 포함하여 구성되는 것으로, 가시광선 카메라, 열화상 카메라, 초분광 센서, 라이다(Light Detection and Ranging, LIDAR), SAR(Synthetic Aperture Radar)를 포함하고, 마이크로폰(마이크)(142)을 더 포함할 수 있다.
가시광선 카메라는 가시광선 대역에서 검출될 수 있는 화염, 연기 감지, 침수지 감지 및 지표면 변화 감지 등에 사용되며, 정지 영상 및 동영상을 취득하여 저장한다.
열화상 카메라는 적외선 파장(0.9~14㎛)을 이용하여, 열을 추적, 탐지하여 화면으로 보여주는 장치이다. 열화상 카메라는 상대온도 또는 절대 온도 값을 흑백으로 표현하여 출력한다.
영상 촬영부(140)는 영상 촬영과 분리하여 마이크로폰(마이크)만을 이용하여 음성 데이터를 수집할 수 있다. 영상 촬영부(140)는 촬영된 영상을 제어부(120)에 전달하고, 제어부(120)는 영상 보정 등의 처리를 행한 후, 데이터 저장부(190)에 저장한다.
경보 출력부(150)는 미리 저장된 경보 등을 사이렌 또는 경광등을 통해 출력할 수 있고, 관제서버로부터 실시간으로 재난 방송 및 재난 상황 정보를 수신하여 스피커를 통해 출력할 수도 있다.
전원부(160)는 DC 전원(162)과 태양광을 이용하여 전력을 생성하는 태양광 모듈(164)을 포함하는 하이브리드형일 수 있다.
제어부(120)는 전원부(160)의 배터리 잔량을 모니터링한다.
그랩 모듈부(170)는 구급품, 방복면, 구명튜브, 간이 소화기 등 인명 구조용 장비를 탑재한다.
제어부(120)는 그랩 모듈부(170)를 제어하여 탑재된 구조용 장비를 구조자에게 제공한다.
낙하 방지부(180)는 헬륨 가스 등의 풍선이 펼쳐지도록 구비되는 것으로, 제어부(120)로부터 구동신호가 출력되면, 동작하도록 구현된다.
아울러, 낙하 방지부(180)는 무인 비행체(100)의 추락 상황이 발생 시 낙하산 형태로 펴짐으로써, 무인 비행체(100)가 추락하여 지면에 닿았을 때 충격이 최소화되도록 한다.
데이터 저장부(190)는 영상촬영부(140)에서 촬영한 데이터들 및 제어부(120)에서 분석한 데이터들을 저장하며, 저장매체로 이를테면, 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(이를테면, SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM), 롬(ROM) 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제어부(120)는 설명의 편의를 위해, 기능상 비행 제어모듈(122), 영상처리모듈(124) 및 서브 제어모듈(126)로 구분할 수 있다.
비행 제어모듈(122)은 무인 비행체(100)의 이착륙, 항법 등 비행 자세를 감지하고 관제서버(300)로 비행 정보가 전송되도록 제어하고, 비행 제어를 위하여, 가속도 센서, 자이로 센서, 고도 센서, 지자기 센서 등이 포함되어 구성될 수 있다.
또한, 비행 제어모듈(122)은 미리 설정된 복귀 장소까지의 거리를 계산하고, 복귀 장소까지 돌아오는데 소요되는 전력량을 산출하여, 배터리 잔량에서 돌아오는데 소요되는 전력량을 제외한 값이 미리 설정된 제1 문턱값 이하일 경우 일반 모드에서 배터리 절약 모드로 전환한다.
배터리 절약 모드는 카메라 동영상 촬영 중지, 영상 정보 전송 중지, 경보 방송 중지 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 또는 배터리 잔량에 따라, 카메라 동영상 촬영 중지, 영상 정보 전송 중지, 경보 방송 중지를 순차적으로 수행할 수 있다.
또한, 비행 제어모듈(122)은 배터리 잔량에서 복귀에 소요되는 에너지량을 제외한 값이 미리 설정된 제2 문턱값 이하일 경우 낙하 방지부(180)를 구동하여, 무선 비행체(100)의 프로펠러의 작동이 중지되어도, 헬륨 가스가 채워지는 풍선의 부력으로 인해 무인 비행체(100)가 지상으로 추락하는 것을 방지하게 한다.
또한, 비행 제어모듈(122)은 그랩 모듈부(170)를 제어하여, 산불로 인해 고립된 조난자의 해당 위치로 비행하여 구급품, 방독면, 간이 소화기 등을 제공하여 줄 수 있고, 물로 인한 조난자의 해당 위치로 비행하여 구명튜브 등을 제공하여 줄 수 있다.
영상처리모듈(124)은 카메라 및 코덱을 포함하고 카메라로부터 촬영된 원시 영상을 MJPEC, MPEG 및 HEVC 등의 코덱으로 인코딩하여 인코딩 영상을 획득할 수 있다, 획득된 인코딩 영상의 노이즈를 제거하고, 왜곡에 대한 보정을 행하는 등의 전처리 과정을 수행한다.
예를 들어, 카메라의 렌즈가 광각 렌즈인 경우, 광각에 의해 필연적으로 발생되는 방사 왜곡 등을 보정한다. 왜곡이 발생하는 열화상 원시 영상에 미리 저장된 좌표계별 면적비에 기초하여 좌표의 온도값에 해당 좌표의 면적비를 곱하여, 용이하게 온도보정을 행할 수 있다. 이와 같이 미리 저장된 좌표별 면적비를 적용하여 온도를 보정하는 것은 연산값이 크지 않으므로, 드론 자체 내에서 수행이 가능하다. 영상 보정도 이와 유사하게 행할 수 있다.
영상처리모듈(124)은 전처리 과정이 수행된 영상 정보로부터 영상 특징점 및 ROI(Region of Interest)를 검출 한 후 사람 감지, 재난 발생 등의 분석을 수행할 수 있다. 사람 감지는, 영상처리모듈(124)은 촬영된 영상에서, 적외선을 포함한 영역과 포함하지 않은 영상, 영상을 통한 온도 분석 결과를 미리 저장된 기준 데이터와 비교하여 사람 및 화재를 식별하는 방법으로 수행될 수 있다.
재난 상황에 해당하는 것으로의 판단은 기계 학습 기반 분석, 복수의 영상 데이터들의 결합 분석 및 센싱 데이터와의 연계 분석 중에서 적어도 하나의 분석 방법으로 영상 데이터를 분석할 수 있다.
또한 음성 데이터에 상응하는 위치의 영상 데이터를 이용하여 영상 데이터를 분석할 수 있으며, 영상 데이터의 분석 결과를 이용하여 재난 발생 여부를 판단할 수도 있다.
예를 들어, 영상 정보에서 롱텀 백그라운드 모델링 방식에 따라 전경감시 대상이 되는 객체(예컨대 불꽃, 연기 등)를 포함하는 전경 이미지와, 상기 전경 이미지를 제외한 배경 이미지를 분리할 수 있다. 분리된 전경 이미지에 포함된 객체를 미리 저장된 패턴 정보를 참조하여, 상기 객체를 인식한다. 패턴 정보에 온도 범위에 대한 정보를 설정하면, 각 객체의 온도는 열화상 데이터에 포함되는 온도에 따른 밝기 정보를 근거로 객체가 구분된다. 따라서 전경 이미지에 포함된 복수의 객체 중에서 연기에 대한 객체를 구름이나 안개와 같은 비슷한 이미지의 객체와 변별할 수 있게 된다. 이와 같이 패턴정보에 포함된 온도 범위에 속하지 않은 객체는 배경처리함으로써 추후 연속되는 열화상 데이터의 분석에 따라 발생하는 연산량을 줄일 수 있다.
한편, 상기 온도범위만을 고려하여 연기에 때한 객체를 추출하는 경우 일시적으로 구름이나 안개의 온도가 상승하거나 자동차의 온도가 상기 패턴 정보에 설정된 온도범위에 만족하는 경우가 발생할 수 도 있으며, 이를 해결하기 위해, 상기 패턴 정보에는 연기의 고유한 속성인 이동 방향 또는 확산에 대한 정보를 포함할 수 있다. 즉, 연기는 일반적으로 상방향 또는 상방향 대각선으로 이동하며, 확산되는 특성을 가지므로 이를 패턴정보로 저장하여 더욱 상기 전경 이미지에 포함된 다른 랙체들과 구분할 수 있다. 이 때, 상기 이동방향은 객체를 구성하는 픽셀의 이동벡터와 상기 확산을 픽셀수를 근거로 판단할 수 있다.
따라서, 연기를 제외한 나머지 객체를 제외하기 위하여 패턴 정보를 근거로 객체를 트래킹하며, 추출된 객체마다 픽셀수 변화 또는 이동방향을 확인하여 패턴정보에 설정된 조건을 만족하는 객체를 검출할 수 있다. 이에 따라, 영상 정보에서 원하는 객체를 정확하게 인식할 수 있게 된다.
영상처리모듈(124)은 영상 분석 결과에 따라 재난 발생 및 조난자 발생 시 획득한 정보 예컨대 촬영 영상, 촬영 위치 정보를 관제서버(100)로 전송하도록 구성된다.
경보방송모듈(126)은 영상처리모듈(124)의 결과에 따라, 미리 저장된 경보 방송을 출력한다.
예를 들어, 영상처리모듈(124)의 분석 결과 산불과 같은 재난이 발생했다고 판단되는 경우, 산불에 매칭되는 미리 저장된 경보 방송을 경보 출력부(150)를 통해 출력한다.
또한, 경보방송모듈(126)은 관제서버(300)로부터 실시간 경보 방송이 수신되는 경우, 실시간 경보 방송을 우선적으로 경보 출력부(150)를 통해 출력한다.
이외에도 무인 비행체(100)는 온도 및 습도, 풍향 및 풍속 등을 수집하는 환경 센서를 탑재할 수 있으며 센싱된 정보는 무인 비행체(100)에 저장되거나 관제서버(300)에 전송될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무인 비행체를 이용한 산악 지역의 경보 방송 방법을 설명하는 흐름도이고, 도 5는 도 4의 무인 비행체의 송출 필요 여부 판단 방법을 설명하는 흐름도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 경보장치 주변에 위치하는 무인 비행체에 대한 경보 방송 방법을 설명하는 도면이다.
관제서버가 외부 장치로부터 수신받은 재난 관련 정보에 기초하여 임의의 산악 지역의 재난 발생 여부를 판단하고 이에 따른 재난 경보 방송을 VHF 통신망 및 이동통신망을 통하여 송출한다(S100). 산악지역에 마련된 감시장치가 송출한 재난 경보 방송을 수신하여, 감시장치에 마련된 스피커를 통해 방송한다. 이로써 감시장치의 스피커를 중심으로 임의의 범위에 재난 경보 방송이 전파된다.
무인 비행체가 상기 관제서버에 의해 재난이 발생되었다고 판단되는 임의의 산악 지역을 비행하면서, 하나 이상의 카메라로부터 영상 정보를 획득한다(S210).
무인 비행체는 비행 이동 경로를 비행 이전 관제서버로부터 제공받아 저장하고 있을 수 있다. 또한, 비행 이동 경로는 비행 중에도 관제서버 또는 원격제어장치에 의해 변경 또는 수정될 수 있다.
상기 무인 비행체가 획득한 영상 정보를 상기 관제서버에 전송한다(S220).
무인 비행체는 획득한 영상 정보를 실시간으로 관제서버에 전송할 수도 있다. 또한 무인 비행체는 배터리의 절약을 위하여, 획득한 영상 정보를 주기적으로 전송할 수 있다. 또한, 무인 비행체는 배터리의 절약을 위하여, 미리 설정된 특정 이벤트 발생시에만 영상 정보를 전송할 수 있다.
특정 이벤트는 재난 상황 발생, 구조자 감지 중 어느 하나 이상을 포함한다. 재난 상황 발생 및 구조자 감지는 무인비행체가 무인 비행체에 탑재된 센서에 의해 감지된 값과 영상 정보에 기초하여 수행된다.
예를 들어, 무인 비행체는 상기 센서가 감지한 값을 미리 설정된 기준값과 비교하여 센서가 감지한 값이 상기 기준 값을 넘을 경우 재난 상황이 발생되었다고 판단하거나, 영상 정보에서 추출된 복수개의 특정값을 미리 저장된 사람(구조자)의 기준 특정값과 비교하여, 두 값이 매칭되는 경우, 사람이라고 판단할 수 있다.
상기 무인 비행체가 구비된 마이크로부터 획득한 음향 정보 및 상기 영상 정보에 기초하여 재난 경보 방송의 송출 필요 여부를 판단한다(S230).
재난 경보 방송의 송출 필요 여부를 판단하기 위하여, 도 5를 참조하면, 먼저, 비행 지역의 재난이 발생했는지 여부를 판단한다(S232).
무인 비행장치는 관제서버 또는 원격 제어장치로부터 재난 발생에 대한 정보를 수신받아 판단할 수 있다. 재난 발생에 대한 정보는 재난 발생의 발생 자체를 의미하는 신호, 재난 발생 범위 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 또는 무인 비행장치는 관제서버 또는 원격 제어장치로부터 재난 발생 지역에 대한 지도 정보를 수신받아 비행 위치와 비교하여 비행 지역의 재난 발생 여부를 판단할 수 있다.
다음, 비행 지역에 재난 방송을 송출하는 경보장치의 존재 유무를 판단한다(S234).
비행 이동 경로 내에 경보장치가 위치하는지 판단한다. 비행 이동 경로 및 경보장치는 관제서버로부터 수신받거나, 비행 이전 USB 등의 저장장치로부터 입력받을 수 있다. 또한 경보장치의 방송 송출 범위도 관제서버로부터 수신받거나, 비행 이전 USB 등의 저장장치로부터 입력받을 수 있다. 제어부는 이를 위해 비행 위치가 미리 저장된 경보 장치의 송출 범위에 위치하는 지 실시간 또는 주기적으로 모니터링할 수 있다.
예를 들어, 도 6을 참조하면, 재난 지역(W)의 경보장치 A 및 B가 마련되어 있다고 가정한다. 무선 비행체가 경보장치 A의 점선으로 표시된 재난 경보 방송의 송출 범위 내에 위치한 P1지점을 비행하고 있는 경우, 무인 비행체는 비행 지역에 경보장치가 있다고 판단한다. 반면, 무선 비행체가 경보장치 B의 점선으로 표시된 재난 경보 방송의 송출 범위 내에 위치한 P2 지점을 비행하고 있는 경우, 무인 비행체는 비행 지역에 경보장치가 없다고 판단한다.
상기 경보 장치로부터 재난 방송이 정상적으로 송출되고 있는지를 판단한다(S236).
마이크를 통해 감지되는 오디오에 재난 경보 방송이 포함되어 있는지 분석한다. 무인 비행체(100)는 저장부에 미리 저장된 재난 경보 방송 샘플과 마이크를 통해 감지되는 오디오 신호를 비교하여 재난 경보 방송의 포함여부를 직접 분석할 수 있다. 또한, 마이크를 통해 감지되는 오디오를 관제서버(300)에 전송하여, 관제서버(300)로부터 경보 장치가 정상적으로 송출되고 있는지 여부에 대한 판단 결과를 전달받도록 구현할 수도 있다.
마이크를 통해 감지되는 오디오에 재난 경보 방송이 포함되어 있는 경우, 재난 경보 방송을 송출할 필요가 없다고 판단한다. 반면, 마이크를 통해 감지되는 오디오에 재난 경보 방송이 포함되어 있지 않은 경우, 재난 경보 방송을 송출할 필요가 있다고 판단한다.
영상 정보를 분석하여 상기 비행 지역에 사람이 존재하는지를 판단한다(S238).
영상 정보를 분석하여 상기 비행 지역에 사람이 존재한다고 판단되는 경우, 재난 경보 방송을 송출할 필요가 있다고 판단한다.
단계 S234, S236, S238 중 어느 하나 또는 두 개의 단계가 생략될 수 있다.
단계 S230의 판단 결과에 따라 재난 경보 방송을 송출한다(S240).
즉, 비행 지역이 재난 지역인 경우, 재난 방송이 송출되고 있지 않는 경우, 사람이 존재한다고 판단되는 경우를 재난 경보 방송의 송출이 필요한 경우로 인식하여 재난 경보 방송을 송출한다.
재난 경보 방송은 미리 저장된 경보음, 관제서버로부터 VHF 통신망을 통해 수신되는 재난 경보 방송, 관제서버로부터 이동통신망을 통해 실시간 수신되는 재난 경보 방송 중 어느 하나를 송출한다.
관제서버로부터 이동통신망을 통해 실시간 수신되는 재난 경보 방송을 송출하는 경우, 실시간으로 재난 상황을 전달하면서, 신속한 대피 요령 및 대응 방안도 함께 전달되도록 하여 재난 대응을 신속하게 할 수 있도록 함으로써, 체계적인 재난 경보 체계가 확립되도록 할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 무인 비행체를 이용한 경보 방송 시스템에 따르면, 재난 상황 발생 시 통신망을 이용하거나 또는 재난 상황 발생 시 미리 설정된 지역을 무인 비행하는 무인 비행체를 이용하여 신속하게 산악지형에 위치하는 사람들에게 경보 상황을 전달한다. 이로써, 경보 상황에 대하여 능동적인 대처를 할 수 있도록 하여 인명 피해와 재산 손실을 줄이거나 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다.
이상에서 본 명세서에 개시된 실시예들을 첨부된 도면들을 참조로 설명하였다. 이와 같이 각 도면에 도시된 실시예들은 한정적으로 해석되면 아니되며, 본 명세서의 내용을 숙지한 당업자에 의해 서로 조합될 수 있고, 조합될 경우 일부 구성 요소들은 생략될 수도 있는 것으로 해석될 수 있다.
여기서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 명세서에 개시된 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 명세서에 개시된 실시예에 불과할 뿐이고, 본 명세서에 개시된 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
100 : 무인 비행체
110 : 무선 송수신부
120 : 제어부
130 : 위치 수신부
140 : 영상 촬영부
150 : 경보 출력부
160 : 전원부
190 : 데이터 저장부
200 : 원격제어장치
300 : 관제서버
400 : 경보장치
110 : 무선 송수신부
120 : 제어부
130 : 위치 수신부
140 : 영상 촬영부
150 : 경보 출력부
160 : 전원부
190 : 데이터 저장부
200 : 원격제어장치
300 : 관제서버
400 : 경보장치
Claims (12)
- 외부 장치로부터 수신받은 재난 관련 정보에 기초하여 임의의 산악 지역의 재난 발생 여부를 판단하고 이에 따른 재난 경보 방송을 VHF 통신망을 통하여 전송하는 관제서버;
상기 관제서버에 의해 재난이 발생되었다고 판단되는 임의의 산악 지역을 비행하면서, 하나 이상의 카메라로부터 영상 정보를 획득하는 무인 비행체; 및
상기 산악 지역에 설치되어, 상기 관제서버로부터 VHF 통신망을 통하여 재난 경보 방송을 수신받아, 이에 따른 재난 경보 방송을 외부로 송출하는 하나 이상의 경보장치를 포함하고,
상기 무인 비행체는 무선 신호를 송수신하는 무선 송수신부, 각종 제어를 수행하는 제어부, 위치 신호를 수신받는 위치 수신부, 영상을 촬영하는 영상 촬영부, 재난 상황에 대한 경보를 출력하는 경보 출력부, 데이터 저장부, 및 마이크를 포함하고,
상기 무인 비행체는 상기 데이터 저장부에 미리 저장된 재난 경보 방송 샘플과 상기 마이크를 통해 감지되는 오디오 신호를 비교하여 재난 경보 방송의 수신여부를 판단하고 상기 영상 정보에 기초하여 비행 지역에 사람이 존재하는 지 판단하며,
상기 무인 비행체는 상기 마이크를 통해 감지되는 오디오 신호에 상기 경보 장치에 의한 재난 경보 방송이 포함되어 있지 않고 사람이 존재한다고 판단되면 상기 재난 경보 방송을 송출하고, 상기 마이크를 통해 감지되는 오디오 신호에 상기 경보 장치에 의한 재난 경보 방송이 포함되어 있으면 상기 재난 경보 방송을 송출하지 않는 무인 비행체를 이용한 산악 지역의 경보 방송 시스템. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 무인 비행체는 상기 관제 서버로부터 이동 통신망을 통해 수신되는 재난 정보를 실시간 송출하는 무인 비행체를 이용한 산악 지역의 경보 방송 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 무인 비행체는 하나 이상의 센서를 더 포함하고,
상기 무인 비행체는 상기 센서에 의해 감지된 센싱값을 미리 설정된 기준값과 비교하여, 상기 센싱값이 상기 미리 설정된 기준값을 넘을 경우 재난 상황에 해당하는 것으로 판단하고 재난 상황 정보를 관제서버로 전송하는 무인 비행체를 이용한 산악 지역의 경보 방송 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 무인 비행체는 배터리 잔량을 감지하고, 미리 설정된 충전 장소까지의 복귀에 소요되는 에너지량을 산출하여, 상기 배터리 잔량에서 복귀에 소요되는 에너지량을 제한 값이 미리 설정된 문턱값 이하일 경우 낙하 방지부를 구동하는 무인 비행체를 이용한 산악 지역의 경보 방송 시스템. - 관제서버가 외부 장치로부터 수신받은 재난 관련 정보에 기초하여 임의의 산악 지역의 재난 발생 여부를 판단하고 이에 따른 재난 경보 방송을 VHF 통신망을 통하여 전송하는 단계;
무인 비행체가 상기 관제서버에 의해 재난이 발생되었다고 판단되는 임의의 산악 지역을 비행하면서, 하나 이상의 카메라로부터 영상 정보를 획득하는 단계;
상기 무인 비행체가 획득한 영상 정보를 상기 관제서버에 전송하는 단계;
상기 무인 비행체가 데이터 저장부에 미리 저장된 재난 경보 방송 샘플과 마이크를 통해 감지되는 오디오 신호를 비교하여 재난 경보 방송의 수신여부를 판단하고 상기 영상 정보에 기초하여 비행 지역에 사람이 존재하는 지 판단하는 단계; 및
상기 무인 비행체가 상기 마이크를 통해 감지되는 오디오 신호에 산악지역에 설치된 경보 장치에 의한 재난 경보 방송이 포함되어 있지 않고 사람이 존재한다고 판단되면 상기 재난 경보 방송을 송출하고, 상기 마이크를 통해 감지되는 오디오 신호에 상기 경보 장치에 의한 상기 재난 경보 방송이 포함되어 있으면 상기 재난 경보 방송을 송출하지 않는 단계;를 포함하는 무인 비행체를 이용한 산악 지역의 경보 방송 시스템의 경보 방송 방법. - 삭제
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020190035803A KR102161915B1 (ko) | 2019-03-28 | 2019-03-28 | 무인 비행체를 이용한 산악 지역의 경보 방송 시스템 및 방법 |
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2019
- 2019-03-28 KR KR1020190035803A patent/KR102161915B1/ko active IP Right Grant
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