KR102179009B1 - 드론의 착륙 유도 시스템 - Google Patents

드론의 착륙 유도 시스템 Download PDF

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Abstract

이 발명은 드론이 도킹스테이션의 착륙 지점에 안전하게 안착할 수 있도록 하는 드론의 착륙 유도 시스템에 관한 것이다.
이 발명의 드론의 착륙 유도 시스템은, 도킹스테이션에 장착된 라이파이 송신부와 드론에 장착된 라이파이 수신부를 포함한다. 상기 라이파이 송신부는 착륙 유도 영역 내로 진입한 상기 드론과의 거리를 측정하는 거리측정부와, 상기 드론과의 거리가 짧아지면 확산 각도가 커지는 드론 유도 빛을 송출하는 돔렌즈 LD 어레이와, 상기 돔렌즈 LD 어레이에 빛 송출 구동신호를 출력하는 LD구동회로와, 상기 드론과의 거리 정보를 기반으로 상기 LD구동회로를 제어하는 송신제어부를 포함한다. 상기 라이파이 수신부는 상기 돔렌즈 LD 어레이에서 송출되는 드론 유도 빛을 입력받아 상기 드론이 상기 도킹스테이션에 안착되도록 드론 구동신호를 출력한다.

Description

드론의 착륙 유도 시스템 {Apparatus for guiding a drone to land}
이 발명은 드론의 착륙 유도 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 드론이 도킹 스테이션의 착륙 지점에 안전하게 안착할 수 있도록 하는 드론의 착륙 유도 시스템에 관한 것이다.
초기 군사용으로 주로 활용되던 드론(Drone)은 조종사없이 무선전파의 유도에 의해 비행과 조종이 가능한 무인 항공기로서, 그 간편성, 신속성, 경제성 등 여러 이점으로 인하여, 최근에는 군사용 외에도 물류 배송, 재난 구조, 방송 레저 등과 같은 다양한 분야에서 활용되고 있다. 또한, 최근에는 인공지능에 의한 자동비행이 가능한 자율 주행 드론을 구현하고자 하는 시도들이 이루어지고 있다.
일반적으로 기존의 드론은 지상에서 무선 조종기를 이용하여 사용자가 조작하여야 한다. 카메라 등을 탑재하는 경우라 하더라도 조종이 가능한 범위가 사용자의 시야 범위 이내로 제한되는 한계가 있으며, 그로 인하여 사용 지역이 한정되는 불편함이 있다. 또한, 사용자의 시야가 확보된다 하더라도 무선 조종기와 드론 사이의 통신 거리 한계로 인하여 원거리 비행이 어렵다.
이에 반해, 자율 주행 드론은 GPS 정보와 LTE 또는 5G 통신을 활용하여 사용자가 미리 지정한 경로로 자율 비행이 가능하다. 이 때문에, 사용자의 조종 숙련도와 관계없이 지도상의 목적지만 입력하면 되고, 비가시권의 원격지까지 드론의 임무 수행 가능 범위가 확장된다.
이러한 자율 주행 드론의 경우 드론이 경유지 또는 목적지의 도킹 스테이션에 안전하게 착륙할 수 있도록 유도하는 기술이 필요하다.
종래의 드론의 착륙 유도 기술로서, 대한민국 등록특허 제1640199호, '드론의 안전착륙 유도장치'에는 광 신호에 기반한 착륙 유도 기술이 기재된다. 드론에는 중앙적외선센서를 중심으로 동일 평면상으로 동일한 거리에 각각 고유의 복수의 적외선센서로 이루어진 복수의 적외선센서군이 균일한 간격으로 장착되고, 착륙판에는 중앙적외선센서가 인식하는 적외선을 송출하는 중앙발신기와 n개의 센서가 각각 인식하는 적외선을 송출하는 적외선발신기가 장착된다. 드론의 제어부는 중앙적외선세서 및 적외선센서군이 각각 적외선을 수신하는 착륙판의 위치로 드론을 유도하여 안착되도록 한다.
대한민국 공개특허 제2017-0004229호, '무인 드론의 이착륙 제어 시스템 및 방법'에는, 저주파 신호에 기반한 착륙 유도 기술이 기재된다. 이 선행 특허의 착륙 유도 장치는, 송출 범위로 송출한 저주파의 착륙 유도 신호에 대한 응답 신호 수신여부를 근거로 송출 범위가 확대 또는 축소되도록 가변하고, 가변한 송출 범위가 최소 반경 이하이면 착륙 신호를 송출한다. 무인 드론은 GPS 신호 기반 비행 중에 착륙 유도 장치에서 송출한 착륙 유도 신호를 근거로 유도 신호 기반 비행 모드로 비행하며, 유도 신호 기반 비행 모드로 비행 중에 착륙 유도 장치로부터 착륙 신호를 수신하면 착륙 모드로 비행하여 목적지에 착륙한다.
대한민국 공개특허 제2019-0032667호, '장거리 드론 시스템의 충전을 위한 무인 유도 도킹 시스템'에는 영상 이미지에 기반한 착륙 유도 기술이 기재된다. 이 선행특허의 착륙 유도 장치는, 드론안착부에 마련된 카메라로 상방에 위치한 드론의 영상을 획득하고, 이에 기반하여 드론의 위치를 산출하며, 드론이 드론안착부에 안착되도록 모든무선제어부를 제어한다.
대한민국 등록특허 제1640199호 대한민국 공개특허 제2017-0004229호 대한민국 공개특허 제2019-0032667호
이 발명의 목적은, 간단한 구성으로 드론이 도킹 스테이션에 안전하게 착륙할 수 있도록 유도하는 드론의 착륙 유도 시스템을 제공하기 위한 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 이 발명에 따른 드론의 착륙 유도 시스템은, 도킹스테이션에 장착된 라이파이 송신부와 드론에 장착된 라이파이 수신부를 포함하고,
상기 라이파이 송신부는 착륙 유도 영역 내로 진입한 상기 드론과의 거리를 측정하는 거리측정부와, 상기 드론과의 거리가 짧아지면 확산 각도가 커지는 드론 유도 빛을 송출하는 돔렌즈 LD 어레이와, 상기 돔렌즈 LD 어레이에 빛 송출 구동신호를 출력하는 LD구동회로와, 상기 드론과의 거리 정보를 기반으로 상기 LD구동회로를 제어하는 송신제어부를 포함하고,
상기 라이파이 수신부는 상기 돔렌즈 LD 어레이에서 송출되는 드론 유도 빛을 입력받아 상기 드론이 상기 도킹스테이션에 안착되도록 드론 구동신호를 출력하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 이 발명에 따르면, 드론이 도킹 스테이션에 안전하게 안착할 수 있도록 유도할 수 있는 잇점이 있다.
도 1은 이 발명에 따른 드론의 착륙 유도 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 이 발명에 따른 드론의 착륙 유도 시스템의 상세 구성도이다.
도 3은 이 발명에 따른 돔렌즈 LD 어레이의 돔렌즈 LD 소자 배치도이다.
도 4는 이 발명에 따른 PD 어레이의 PD 소자 배치도이다.
도 5는 드론과 도킹스테이션의 거리에 따른 돔렌즈 LD 어레이의 확산각도를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
도 1은 이 발명에 따른 드론의 착륙 유도 시스템을 도시한 개략적인 구성도이다.
자율 비행하는 드론(110)은 경유지나 도착지에서 도킹 스테이션(120)에 안착해야 한다. 이 발명에 따른 드론(110)은 라이파이 수신부(130)를 포함하고, 도킹스테이션(120)은 라이파이 송신부(140)를 포함한다. 라이파이 송신부(140)는 도킹스테이션(120)의 제어를 받아 드론 유도 빛을 송출하고, 라이파이 수신부(130)는 이 드론 유도 빛을 수신하며, 드론(110)은 이 수신된 드론 유도 빛에 기반하여 위치를 조절하며 자율적으로 도킹스테이션(120)에 안착한다.
도 2는 이 발명에 따른 드론의 착륙 유도 시스템의 상세 구성도이다.
이 발명의 드론의 착륙 유도 시스템은 라이파이 송신부(140)와 라이파이 수신부(130)로 이루어진다.
라이파이 송신부(140)는 착륙 유도 영역 내로 진입한 드론(110)과 도킹 스테이션(120)과의 거리를 측정하는 거리측정부(145)와, 드론(110)과 도킹 스테이션(120)과의 거리에 따라 확산 각도가 달라지는 드론 유도 빛을 송출하는 돔렌즈 LD(레이저다이오드) 어레이(144)와, 상기 돔렌즈 LD 어레이(144)에 빛 송출 구동신호를 출력하는 LD구동회로(143)와, 상기 거리측정부(145)에서 측정된 드론(110)과 도킹 스테이션(120)과의 거리 정보를 기반으로 LD구동회로(143)를 제어하는 송신제어부(141)를 포함한다.
송신제어부(141)는 드론(110)과 도킹 스테이션(120)과의 거리 정보를 기반으로 LD구동회로(143)를 제어하고, LD구동회로(143)는 돔렌즈 LD 어레이(144)를 구성하는 다수의 돔렌즈 LD(레이저다이오드) 소자들에게 개별적으로 빛 송출 구동신호를 출력함으로써, 돔렌즈 LD 어레이(144)에서 상기 거리에 따라 확산 각도가 달라지는 드론 유도 빛이 송출되도록 한다.
상기 돔렌즈 LD 어레이(144)는 돔렌즈 LD(레이저다이오드) 소자를 이차원 배열하여 구성된다. 이 돔렌즈 LD 소자들은 확산 각도가 다른 적어도 두 종류 이상이 포함된다. 드론(110)이 상공에 있어 드론(110)과 도킹 스테이션(120)과의 거리가 멀면, 확산 각도가 작은 돔렌즈 LD 소자들이 점등되어 확산 각도가 작은 드론 유도 빛이 송출되고, 드론(110)이 하강하여 드론(110)과 도킹 스테이션(120)과의 거리가 짧아지면, 확산 각도가 큰 돔렌즈 LD 소자들이 점등되어 확산 각도가 큰 드론 유도 빛이 송출된다.
또한, 라이파이 송신부(140)는 도킹 스테이션(120)의 고유 ID 정보를 획득하여 상기 송신 제어부(141)에 제공하는 고유ID획득부(142)를 더 포함한다. 송신제어부(141)는 고유ID획득부(142)에서 획득된 도킹 스테이션의 고유 ID 정보와, 거리측정부(145)에서 측정된 드론과 도킹 스테이션과의 거리 정보를 기반으로 LD구동회로(143)를 구동한다. 즉, 송신 제어부(141)는 돔렌즈 LD 어레이(144)가 해당 도킹 스테이션(120)의 고유 ID 정보를 드론 유도 빛에 포함하여 송출하도록 LD구동회로(143)를 제어한다.
라이파이 수신부(130)는 돔렌즈 LD 어레이(144)에서 송출되는 빛을 집광하는 볼록렌즈(135)와, 상기 볼록렌즈(135)에서 집광된 빛을 입력받아 전기신호로 변환하는 다수의 PD(포토다이오드) 소자들로 구성된 PD(포토다이오드) 어레이(132)와, 상기 PD 어레이(132)의 개별 PD 소자들에서 수신된 빛에 대한 개별 수신감도를 측정하는 수신감도측정부(133)와, 상기 PD 어레이(132)에서 변환된 전기신호로부터 데이터를 복호하여 드론(110)에 제공하는 신호복호부(134)와, 상기 PD 어레이(132)의 개별 PD 소자들에서 수신된 빛의 수신감도의 분포와 상기 전기신호로부터 복호된 데이터를 기반으로 드론 구동신호를 송출하는 수신제어부(131)를 포함한다.
드론(110)은 수신제어부(131)의 제어를 받아 드론(110)의 3축 방향(상승/하강, 좌/우, 전/우) 위치를 조절하는 드론구동부(111)와, 드론(110)의 GPS 정보를 획득하는 GPS수신부(112)와, 라이파이 수신부(130)를 통해 도킹 스테이션의 고유 ID 정보를 획득하는 도킹스테이션인식부(113)를 포함한다.
도 3은 이 발명에 따른 돔렌즈 LD 어레이(144)의 세부 구성도이다. 이 돔렌즈 LD 어레이(144)는 하나의 중심 돔렌즈 LD 소자(144a)와, 상기 중심 돔렌즈 LD 소자(144a)의 주변에 배치된 다수의 주변 돔렌즈 LD 소자들(144b, 144c, 144d)로 구성된다. 다수의 주변 돔렌즈 LD 소자들(144b, 144c, 144d)은 중심 돔렌즈 LD 소자(144a)로부터 제1반경만큼 이격된 제1반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144b)과, 상기 중심 돔렌즈 LD 소자(144a)로부터 제1반경보다 큰 제2반경만큼 이격된 제2반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144c)과, 상기 중심 돔렌즈 LD 소자(144a)로부터 제2반경보다 큰 제3반경만큼 이격된 제3반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144d)로 구성된다.
중심 돔렌즈 LD 소자와 제1반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144b), 제2반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144c), 및 제3반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144d)는 확산 각도가 모두 상이하다. 바람직하게는, 중심 돔렌즈 LD 소자(144a)는 확산 각도가 0°이고, 제1반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144b)의 확산 각도는 중심 돔렌즈 LD 소자(144a)의 확산 각도보다 크고, 제2반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144c)의 확산 각도는 제1반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144b)의 확산 각도보다 크고, 제3반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144d)의 확산 각도는 제2반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144c)의 확산 각도 보다 크다. 이로 인해, 중심 돔렌즈 LD 소자(144a)에서 송출되는 빛은 제1반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144b)에서 송출되는 빛보다 강하고, 제1반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144b)에서 송출되는 빛은 제2반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144c)에서 송출되는 빛보다 강하고, 제2반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144c)에서 송출되는 빛은 제3반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144d)에서 송출되는 빛보다 강하다. 이를 정리하면 아래와 같다.
확산 각도: 중심 돔렌즈 LD 소자 < 제1반경 주변 돔렌즈 LD 소자들 < 제2반경 주변 돔렌즈 LD 소자들 < 제3반경 주변 돔렌즈 LD 소자들
빛의 세기 : 중심 돔렌즈 LD 소자 > 제1반경 주변 돔렌즈 LD 소자들 > 제2반경 주변 돔렌즈 LD 소자들 > 제3반경 주변 돔렌즈 LD 소자들
도 4는 이 발명에 따른 PD 어레이의 세부 구성도이다. 이 PD 어레이(132)는 중심에 배치된 중심 PD 소자(132a)와, 상기 중심 PD 소자(132a)의 주변에 배치된 다수의 주변 PD 소자들(132b)을 포함한다. 수신제어부(131)은 드론(110)에게 드론 구동신호를 제공하여 드론이 위치 이동하도록 하는데, 중심 돔렌즈 LD 소자(144a)에서 송출된 빛이 중심 PD 소자(132a)로 수신되고, 주변 돔렌즈 LD 소자들(144b, 144c, 144d)에서 송출된 빛이 주변 PD 소자들(132b)에 최대한 감지될 수 있도록 드론(110)의 위치를 조절하면서 도킹 스테이션으로 하강하도록 한다. 즉, 돔렌즈 LD 어레이(144)에서 송출되는 가장 강한 빛이 중심 PD 소자(132a)로 입력되고, 상기 가장 강한 빛의 주변 빛들은 중심 PD 소자(132a)를 중심으로 일정 반경 이내의 주변 PD 소자들(132b)에 입력되도록 한다.
도 5는 드론과 도킹 스테이션의 거리에 따른 돔렌즈 LD 어레이의 확산 각도를 도시한 도면이다. 아래의 표 1은 확산 반경(W1)과, 드론과 도킹 스테이션과의 거리(D)에 따른 돔렌즈 LD 소자의 확산 각도를 정리한 표이다.
[표 1]
Figure 112019080801191-pat00001
드론(110)이 착륙 유도 영역 내에 진입하면 드론(110)과 도킹스테이션과의 거리가 D1이며, 이때 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 중심 돔렌즈 LD 소자(144a)와 제1반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144b)이 점등되고, 제2반경 주변돔렌즈 LD 어레이 소자들(144c)과 제3반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144d)은 소등된다. 제1반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144b)에 의해 송출되는 빛은 도 5의 적색 선(L1)과 같이 거리 D1에서의 확산 반경이 W1이 되는 드론 유도 빛이다.
예컨대, 확산 반경 W1은 GPS 위치 오차일 수 있다. 드론(110)이 하강하면서 도킹 스테이션에 안착할 때 바람 등의 외력에 의해 드론 유도 빛 영역을 벗어나게 되면 GPS 정보를 기반으로 도킹 스테이션의 위치를 찾아야 하는데, GPS 위치 정보의 오차가 1m ~ 2m인 경우에는 드론 유도 빛의 확산 반경은 적어도 2m 정도되어야 한다(물론, GPS 위치 정보의 오차가 1m 미만인 경우에는 드론 유도 빛의 확산 반경은 1m 여도 충분하다). 따라서, 이 발명에서는 드론이 도킹 스테이션에 안착하는 동안에 일정 반경(GPS 위치 오차) 이상의 드론 유도 빛을 송출하도록 한다.
표 1의 실시예에서, D1이 10m이고 확산 반경(W1)이 1m인 경우에는, 제1반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144b)의 확산 각도는 5°이고, D1이 10m이고 확산 반경(W1)이 2m인 경우에는, 제1반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144b)의 확산 각도는 11°인 것이 바람직하다.
이 드론 유도 빛을 따라 드론(110)이 하강하여 드론(110)과 도킹스테이션과의 거리가 D1보다 작은 D2가 되면, 제1반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144b)에 의해 송출되는 드론 유도 빛 L1의 거리 D2(예컨대, 6m)에서의 확산 반경은 W1보다 매우 좁아지게 되며, 이는 GPS 위치 오차 범위 내이기 때문에 드론이 드론 유도 빛 영역 밖으로 이탈하게 되면 GPS 위치 정보를 기반으로 해당 영역 내로 다시 진입하기 어려워진다.
이에, 이 발명에서는 드론(110)과 도킹 스테이션과의 거리가 D2가 되면, 도 3의 (c)에 도시된 바와 같이 제1반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144b)과 제3반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144d)은 소등되고, 중심 돔렌즈 LD 소자(144a)와 제2반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144c)이 점등되도록 한다. 제2반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144c)에 의해 송출되는 빛은 도 5의 청색 선(L2)과 같이 거리 D2에서의 확산 반경이 W1이 되는 드론 유도 빛이다. 표 1의 실시예에서, D2가 6m이고 확산 반경(W1)이 1m인 경우에는, 제2반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144c)의 확산 각도는 9°이고, D2가 6m이고 확산 반경(W1)이 2m인 경우에는, 제2반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144c)의 확산 각도는 18°인 것이 바람직하다.
이 드론 유도 빛을 따라 드론(110)이 하강하여 드론(110)과 도킹 스테이션과의 거리가 D2보다 작은 D3이 되면, 제2반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144c)에 의해 송출되는 드론 유도 빛 L2의 거리 D3에서의 확산 반경은 W1보다 매우 좁아지게 된다.
이때, 이 발명에서는 드론(110)과 도킹스테이션과의 거리가 D3(예컨대, 3m)이 되면, 도 3의 (d)에 도시된 바와 같이 제1반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144b)과 제2반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144c)은 소등되고, 중심 돔렌즈 LD 소자(144a)와 제3반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144d)이 점등되도록 한다. 제3반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144d)에 의해 송출되는 빛은 도 5의 녹색 선(L3)과 같이 거리 D3에서의 확산 반경이 W1이 되는 드론 유도 빛이다. 표 1의 실시예에서, D3이 3m이고 확산 반경(W1)이 1m인 경우에는, 제3반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144d)의 확산 각도는 18°이고, D3이 3m이고 확산 반경(W1)이 2m인 경우에는, 제3반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144d)의 확산 각도는 36°인 것이 바람직하다.
즉, 드론(110)과 도킹 스테이션과의 거리에 관계없이 중심 돔렌즈 LD 소자(144a)는 항상 점등되고, 이 중심 돔렌즈 LD 소자(144a)를 통해 도킹 스테이션의 고유 ID 정보와, 드론과 도킹 스테이션과의 거리 정보 등의 데이터를 포함한 빛 신호를 송출한다. 후술하는 라이파이 수신부(130)의 PD 어레이(132)가 이를 수신하여 해당 정보를 추출한다. 또한, 드론(110)과 도킹스테이션과의 거리에 따라 주변 돔렌즈 LD 소자들(144b, 144c, 144d)을 점등 및 소등하는데, 라이파이 송신부(140)에서 송출되는 드론 유도 빛이 일정 정도 이상의 확산 반경을 유지하여, 드론이 외력에 의해 움직여서 드론 유도 빛 영역을 벗어나더라도 GPS 위치 정보를 기반으로 드론 유도 빛 영역 내로 복귀할 수 있도록 한다.
중심 돔렌즈 LD 소자(144a) 및 주변 돔렌즈 LD 소자들(144b, 144c, 144d)의 점등/소등은 송신제어부(141)의 제어에 의해 LD구동회로(143)가 빛 송출 구동신호를 각 돔렌즈 LD 어레이 소자들에 출력함으로써 구현될 수 있다.
이하, 상술한 바와 같이 구성된 드론의 착륙 유도 시스템의 동작을 설명한다.
먼저, 드론(110)은 GPS 수신부(112)의 GPS 정보를 기반으로 도킹스테이션(120)의 인근 상공까지 이동하고, 이 GPS 정보를 기반으로 착륙 유도 영역에 진입한다.
드론(110)이 착륙 유도 영역에 진입하고, 드론(110)과 도킹 스테이션(120)의 사이 거리가 D1과 D2 사이의 경우, 라이파이 송신부(140)의 송신제어부(141)는 LD 구동회로를 제어하여 제1반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144b)가 점등되도록 하여, 거리 D1에서 확산 반경이 W1인 드론 유도 빛(L1)이 송출되도록 한다. 또한, 드론(110)과 도킹 스테이션(120)의 사이의 거리 정보 및 도킹 스테이션의 고유 ID 정보 등의 데이터를 포함한 빛 신호를 중심 돔렌즈 LD 소자(144a)를 통해 송출되도록 한다.
이렇게 송출된 빛 신호와 드론 유도 빛은 드론(110)에 장착된 라이파이 수신부(130)의 볼록렌즈(135)를 통해 PD 어레이(132)로 입력된다. PD 어레이(132)는 개별적으로 구동하는 다수의 PD 소자들(132a, 132b)로 구성되며, 개별 PD 소자들은 입사되는 빛에 해당하는 전기신호를 출력한다. 이 전기신호의 크기에 따라 수신감도를 측정할 수 있으며, 입사되는 빛의 차이(예컨대, 확산 각도에 의한 빛의 세기)에 따라 중심 돔렌즈 LD 소자(144a)에서 송출된 빛인지 혹은 제1반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144b)에서 송출된 빛인지를 구별할 수 있다. 중심 돔렌즈 LD 소자(144a)에서 송출된 빛 신호에 대해서는 해당 빛 신호에 포함된 데이터를 복호하여 도킹스테이션의 고유 ID 정보를 드론(110)의 도킹스테이션인식부(113)로 전달하고, 드론과 도킹스테이션 사이의 거리 정보는 드론구동부(111)로 제공한다.
한편, 수신제어부(131)는 중심 돔렌즈 LD 소자(144a)에서 송출된 빛 신호가 중심 PD 소자(132a)에 입사되도록, 아울러 제1반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144b)에서 송출된 드론 유도 빛은 중심 PD 소자(132a)를 중심으로 일정 반경 이내의 주변 PD 소자들(132b)에 입사되도록 드론(110)의 하강 위치를 유도한다.
드론(110)이 착륙 유도 영역 내에서 하강하여 드론(110)과 도킹 스테이션(120)의 사이 거리가 D2와 D3 사이인 경우, 라이파이 송신부(140)의 송신제어부(141)는 LD구동회로(143)를 제어하여 제1반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144b)을 소등하고, 제2반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144c)을 점등시켜 거리 D2에서의 확산 반경이 W1인 드론 유도 빛이 송출되도록 한다. 드론의 하강 위치를 조절하는 방법은 앞서의 설명과 동일하다.
드론(110)이 착륙 유도 영역 내에서 하강하여 드론(110)과 도킹 스테이션(120)의 사이 거리가 D3 미만인 경우, 라이파이 송신부(140)의 송신제어부(141)는 LD구동회로(143)를 제어하여 제2반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144c)를 소등하고, 제3반경 주변 돔렌즈 LD 소자들(144d)을 점등시켜 거리 D3에서의 확산 반경이 W1인 드론 유도 빛이 송출되도록 한다.
110 : 드론 120 : 도킹스테이션
130 : 라이파이 수신부 140 : 라이파이 송신부
111 : 드론구동부 112 : GPS수신부
113 : 도킹스테이션인식부 131 : 수신제어부
132 : PD 어레이 133 : 수신감도측정부
134 : 신호복호부 135 : 볼록렌즈
141 : 송신제어부 142 : 고유ID획득부
143 : LD구동회로 144 : 돔렌즈 LD 어레이
145 : 거리측정부

Claims (5)

  1. 도킹스테이션에 장착된 라이파이 송신부와 드론에 장착된 라이파이 수신부를 포함하며,
    상기 라이파이 송신부는 착륙 유도 영역 내로 진입한 상기 드론과의 거리를 측정하는 거리측정부와, 상기 드론과의 거리가 짧아지면 확산 각도가 커지는 드론 유도 빛을 송출하는 돔렌즈 LD 어레이와, 상기 돔렌즈 LD 어레이에 빛 송출 구동신호를 출력하는 LD구동회로와, 상기 드론과의 거리 정보를 기반으로 상기 LD구동회로를 제어하는 송신제어부를 포함하고,
    상기 라이파이 수신부는 상기 돔렌즈 LD 어레이에서 송출되는 드론 유도 빛을 입력받아 상기 드론이 상기 도킹스테이션에 안착되도록 드론 구동신호를 출력하며,
    상기 돔렌즈 LD 어레이는 하나의 중심 돔렌즈 LD 소자, 상기 중심 돔렌즈 LD 소자로부터 제1반경만큼 이격된 제1반경 주변 돔렌즈 LD 소자들 및 상기 중심 돔렌즈 LD 소자로부터 상기 제1반경보다 큰 제2반경만큼 이격된 제2반경 주변 돔렌즈 LD 소자들을 포함하고,
    상기 중심 돔렌즈 LD 소자의 확산 각도, 상기 제1반경 주변 돔렌즈 LD 소자들의 확산 각도 및 상기 제2반경 주변 돔렌즈 LD 소자들의 확산 각도는 각각 상이한 것을 특징으로 하는 드론의 착륙 유도 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제2반경 주변 돔렌즈 LD 소자들의 확산 각도는 상기 제1반경 주변 돔렌즈 LD 소자들의 확산 각도보다 크고, 상기 제1반경 주변 돔렌즈 LD 소자들의 확산 각도는 상기 중심 돔렌즈 LD 소자의 확산 각도보다 큰 것을 특징으로 하는 드론의 착륙 유도 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 라이파이 수신부는 상기 드론 유도 빛을 입력받아 전기신호로 변환하는 PD 어레이와, 상기 PD 어레이에서 수신된 빛에 대한 개별 수신감도를 측정하는 수신감도측정부와, 상기 PD 어레이에서 변환된 전기신호로부터 데이터를 복호하여 드론에 제공하는 신호복호부와, 상기 PD 어레이에서 수신된 빛의 수신감도의 분포와 상기 전기신호로부터 복호된 데이터를 기반으로 상기 드론 구동신호를 송출하는 수신제어부를 포함한 것을 특징으로 하는 드론의 착륙 유도 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 PD 어레이는 상기 드론 유도 빛을 입력받아 전기신호로 변환하며 중심에 배치된 중심 PD 소자와, 상기 드론 유도 빛을 입력받아 전기신호로 변환하며 상기 중심 PD 소자의 주변에 배치된 다수의 주변 PD 소자들을 포함하고,
    상기 수신제어부는 상기 중심 돔렌즈 LD 소자에서 송출된 빛이 상기 중심 PD 소자로 수신되고, 상기 주변 돔렌즈 LD 소자들에서 송출된 드론 유도 빛이 상기 중심 PD 소자를 중심으로 일정 반경 이내의 주변 PD 소자들에 수신되도록 상기 드론의 하강 위치를 유도하는 것을 특징으로 하는 드론의 착륙 유도 시스템.

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