KR102195787B1 - 비행경로 일괄 편집 및 시간 동기화를 통한 군집 드론의 자율 비행 방법 - Google Patents

비행경로 일괄 편집 및 시간 동기화를 통한 군집 드론의 자율 비행 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비행경로 일괄 편집 및 시간 동기화를 통한 군집 드론의 자율 비행 방법에 관한 것으로, 비행경로를 설정할 다수의 드론을 일괄적으로 선택하여 편대 구성하여, 편대내 드론 중 하나의 드론을 선택하여 편대장 드론으로 설정하고, 상기 편대장 드론 설정 단계에서 설정된 편대장 드론에 경유지 및 목적지 중 적어도 하나 이상을 입력하여 편대장 드론의 비행경로를 설정하면, 편대내 드론들의 GPS 정보를 기반으로, 현재 편대장 드론과 서브 드론들의 위치차이를 계산하여, 비행경로상에서 편대장 드론과 서브 드론들이 현재와 동일한 위치차이를 갖도록 서브 드론들의 비행경로가 일괄 설정되도록 하며, 편대내 드론들이 동시에 비행경로에 따른 비행을 시작할 수 있도록 하는 비행경로 일괄 편집 및 시간 동기화를 통한 군집 드론의 자율 비행 방법에 관한 것이다.

Description

비행경로 일괄 편집 및 시간 동기화를 통한 군집 드론의 자율 비행 방법{METHOD FOR AUTONOMOUS SWARM FLIGHT OF DRONE THROUGH SINGLE CONTROLLING FLIGHT PATH AND SYNCHRONIZING TIME}
본 발명은 비행경로 일괄 편집 및 시간 동기화를 통한 군집 드론의 자율 비행 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 드론의 군집 비행에 있어서, 군집 드론에 대한 비행 경로를 일괄적으로 편집하며 군집 드론의 속도와 시간 동기화를 통한 자율 비행 방법에 관한 것이다.
최근 드론의 개발이 가속화되고 있으며 관련 시장도 함께 성장하고 있어 2021년에는 48억달러의 시장 규모를 형성할 것으로 예상되고 있다. 이와 같이 드론 관련 시장은 향후 가장 주목받는 블루칩 시장이며, 이에 따라 다양한 공역에서 드론을 이용하고자 하는 요구가 갈수록 증가하고 있다.
특히 2018 평창 동계 올림픽 개회식에서 보인 것과 같이 다수대의 드론이 군집 비행을 하면서 다양한 모양, 색상을 표현하는 등과 같은 드론의 군집 비행에 관한 기술개발이 활발히 이루어지고 있는 추세이다.
상기와 같은 실정에 따라, 다수대의 드론이 충돌 없이 특정 포메이션을 형성하는 등의 군집 비행을 수행하는 데 있어서, 각각의 드론에 대하여 개별적으로 제어하는 데에는 설비, 인력 및 비용의 한계가 있었기 때문에 자율적으로 군집 드론의 군집 비행을 제어하는 기술이 요구되고 있는 상황이다.
이에 따라 본 발명은 드론의 군집 비행에 있어서, 비행경로 상에서 드론 간 충돌이 발생하지 않도록 하면서, 다수의 드론의 비행경로를 일괄적으로 편집할 수 있도록 하며, 또한 군집 드론에 대한 비행경로의 시간차이를 바로잡을 수 있는 새로운 군집 드론의 자율 방법을 제시하고자 한다.
다음으로 종래의 군집 드론 제어 기술분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간략하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비하여 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 한국공개특허공보 제10-2018-0076997호(2018.07.06. 공개일)는 드론 편대 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 드론(Drone) 편대에 포함된 복수의 드론을 제어하기 위한 드론 편대 제어 장치에 있어서, 복수의 드론을 함께 조종하기 위한 명령인 드론 조종 명령을 입력받는 입력부, 드론 조종 명령에 기초하여 복수의 드론을 특정 목적지로 이동시키기 위한 명령인 드론 이동 신호를 생성하는 이동 신호 생성부 및 복수의 드론 중 적어도 하나의 드론에게 드론 이동 신호을 송신하는 이동 신호 송신부를 포함하는 드론 편대 제어 장치에 관한 기술이 기재되어 있으며, 상기 이동 신호 생성부는 드론 편대에 포함된 복수의 드론 각각의 현재 개별 좌표 중 임의로 선택된 특정 드론의 현재 개별 좌표를 드론 편대의 현재 대표 좌표로 결정하고, 특정 목적지로 이동하기 위한 상기 드론 편대의 대표 좌표의 x 축 변화량, 상기 특정 목적지로 이동하기 위한 상기 드론 편대의 대표 좌표의 y 축 변화량, 상기 특정 목적지로 이동하기 위한 상기 드론 편대의 대표 좌표의 z 축 변화량, 상기 특정 목적지로 이동하기 위한 상기 드론 편대의 회전량, 상기 드론 편대의 현재 대표 좌표를 기준으로 하는 상기 복수 드론 각각의 현재 상대 좌표에 기초하여 산출하여 복수의 드론 각각의 좌표인 개별 목적지 좌표를 산출하는 기술이 기재되어 있다.
또한, 한국공개특허공보 제10-2018-0074325호(2018.07.03. 공개일)는 복수의 드론을 제어하는 전자 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 외부의 드론과 무선으로 통신하는 통신모듈, 및 상기 외부의 드론과의 거리가 제1 거리 이상이고 제2 거리보다 작으면, 상기 통신모듈을 통하여 수신된 상기 외부의 드론의 GPS 정보 및 상기 드론에 포함된 센서를 이용하여 상기 드론의 위치를 제어하고, 상기 외부의 드론과의 거리가 상기 제2 거리 이상이면 상기 GPS 정보를 이용하여 상기 드론의 위치를 제어하도록 설정된 프로세서를 포함하는 드론에 관한 기술이 기재되어 있으며, GPS 오차 범위 밖으로 드론을 위치시켜 드론간 충돌을 방지하는 기술이 기재되어 있다.
또한, 한국공개특허공보 제10-2018-0054007호(2018.05.24. 공개일)는 드론을 제어하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것으로, 표준 비행 명령에 따라 시험 비행하는 멀티드론 각각의 시험 비행 데이터를 수집하는 단계와, 시험 비행 데이터를 분석하여 멀티드론 간 비행격차를 검출하는 단계와, 비행격차에 대한 분석을 기반으로 멀티드론별로 캘리브레이션을 수행함으로써, 멀티드론 간 비행격차를 보상하기 위한 드론별 캘리브레이션 데이터를 생성하는 단계와, 드론별 캘리브레이션 데이터를 저장하여 드론별 캘리브레이션 데이터베이스를 구축하는 단계 및 군집 제어 시 드론별 캘리브레이션 데이터에 기반하여 멀티드론을 동기화하는 단계를 포함하는 드론 제어 시스템 및 방법에 관한 기술이 기재되어 있으며, 드론간의 비행격차를 측정하여 각 드론별로 캘리브레이션 제어 신호를 전송하여 드론간의 비행격차를 상쇄하는 기술이 기재되어 있다.
상기 선행기술문헌들은 여러대의 드론을 동시에 제어하는 기술에 관한 것으로, 드론 편대의 특정 드론의 좌표를 대표 좌표로 하여 특정 목적지로 이동하기 위한 대표 좌표의 위치 변화량을 산출하여 편대내 다른 드론에 적용하는 방식으로 복수의 드론의 비행경로를 설정하는 기술, 드론 편대내에서 드론의 위치가 드론간 GPS 오차범위 밖으로 제어하는 방식으로 드론간 충돌을 회피하는 기술 및 드론간의 비행격차를 상쇄하는 기술에 관한 것이라는 점에서 본 발명과 일부 유사점이 있으나, 본 발명과 같이 드론의 군집 비행에 있어서, 비행경로 상에서 드론 간 충돌이 발생하지 않도록 하면서, 다수의 드론의 비행경로를 일괄적으로 편집할 수 있도록 하며, 또한 군집 드론에 대한 비행경로의 시간차이를 바로잡을 수 있는 기술은 제시되어 있지 않았다.
본 발명은 상기된 과제를 해결하기 위해 창작된 것으로, 드론의 군집 비행에 있어서, 비행경로 상에서 드론 간 충돌이 발생하지 않도록 하면서, 다수의 드론의 비행경로를 일괄적으로 편집할 수 있도록 하며, 또한 군집 드론에 대한 비행경로의 시간차이를 바로잡을 수 있는, 비행경로 일괄 편집 및 시간 동기화를 통한 군집 드론의 자율 비행 방법에 관한 기술을 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 군집 드론의 자율 비행 방법은, 비행경로를 설정할 다수의 드론을 일괄적으로 선택하는 드론 선택 단계; 상기 드론 선택 단계에서 선택한 다수의 드론을 그룹으로 설정하여 편대를 구성하는 편대 구성 단계; 상기 편대 구성 단계에서 구성된 편대내 드론 중 하나의 드론을 선택하여 편대장 드론으로 설정하고, 편대장 드론으로 선택되지 않은 편대내 나머지 드론은 서브 드론으로 일괄 설정되는 편대장 드론 설정 단계; 상기 편대장 드론 설정 단계에서 설정된 편대장 드론에 경유지 및 목적지 중 적어도 하나 이상을 입력하여 편대장 드론의 비행경로를 설정하면, 편대내 드론들의 GPS 정보를 기반으로, 현재 편대장 드론과 서브 드론들의 위치차이를 계산하여, 비행경로상에서 편대장 드론과 서브 드론들이 현재와 동일한 위치차이를 갖도록 서브 드론들의 비행경로가 일괄 설정되는 편대 비행경로 설정 단계; 상기 편대 비행경로 설정 단계에서 설정된 편대내 드론들의 비행경로를 유무선 통신망을 통해 로컬 데이터베이스 또는 클라우드 서버에 업로드 하는 편대 비행경로 업로드 단계; 및 근거리 통신망 또는 원거리 통신망을 통해 편대내 드론들이 로컬 데이터베이스 또는 클라우드 서버로부터 비행경로를 다운로드 받거나, 또는 근거리 통신망을 통해 편대내 어느 하나의 드론에 다운로드 되어 있는 비행경로를 편대내 드론들이 다운로드 받는 편대 비행경로 다운로드 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 클라우드 서버에 자율비행 요청 신호를 전송하면, 상기 클라우드 서버는 편대내 각각의 드론과 클라우드 서버간의 통신지연 시간을 산출하고, 이중에 가장 긴 통신지연 시간을 설정된 자율 비행 지연 시간에 더하여 동기화 시간을 계산하고, 상기 동기화 시간을 클라우드 서버의 현재 시간에 더하여, 이를 자율 비행 시작 시간으로 계산하고, 이와 같이 계산된 자율 비행 시작 시간을 편대내 드론에게 전송하여 편대내 드론들이 동시에 상기 비행경로에 따른 비행을 시작할 수 있도록 하는 편대 비행 시간 동기화 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 클라우드 서버를 통하여 편대 비행을 수행 중인 편대내 드론들로부터 GPS 정보를 수신하여, 편대내 드론들의 경유지 또는 목적지까지의 도착시간이 동일하도록 하는 편대내 드론들의 속도를 계산하여 편대내 드론들에게 전송하는 비행속도 제어 단계;를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 클라우드 서버와 편대내 드론들의 통신이 안 되는 경우, 상기 편대장 드론이 블루투스, 지그비, 비콘, RFID, NFC, WiFi를 포함하는 근거리 통신망 중 어느 하나 이상을 이용하여 편대내 드론들로부터 GPS 정보를 수신하여, 편대내 드론들의 경유지 또는 목적지까지의 도착시간이 동일하도록 하는 편대내 드론들의 속도를 계산하여 편대내 드론들에게 전송하는 비행속도 제어 단계;를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 클라우드 서버와 편대내 드론들의 통신이 안 되는 경우, 상기 편대장 드론이 블루투스, 지그비, 비콘, RFID, NFC, WiFi를 포함하는 근거리 통신망 중 어느 하나 이상을 이용하여 편대내 드론들로부터 GPS 정보를 수신하여, 비행시작 위치 및 경유지를 포함하는 특정 위치에서 소정의 시간동안 편대내 드론 전체가 도착할 때 까지 기다리면서, 먼저 도착한 편대내 드론들에게는 정지비행 하도록 제어 신호를 전송하며, 상기 소정의 시간이 경과한 이후 편대내 드론들에게 다음 경유지로의 비행 출발 제어 신호를 전송하되, 상기 편대장 드론은 편대내 각각의 드론과의 통신지연 시간을 산출하고, 이중에 가장 긴 통신지연 시간을 편대장 드론의 현재 시간에 더하여, 이를 다음 경유지로의 비행 출발 시간으로 계산하고, 이와 같이 계산된 다음 경유지로의 비행 출발 시간을 편대내 드론에게 전송하여 편대내 드론들이 동시에 다음 경유지로 비행을 시작할 수 있도록 하는 편대 비행 동기화 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 편대장 드론은 소정의 시간동안 도착하지 않은 드론을 임무수행 불가 상태 드론으로 판단하고, 고장 드론 목록에 추가하여, 상기 클라우드 서버와 통신이 가능할 때 이를 상기 클라우드 서버로 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 편대 비행경로 설정 단계는, 상기 편대장 드론의 비행경로 설정시 비행 시작 시간, 경유지 도착 시간, 목적지 도착 시간 및 비행 종료 시간 중 적어도 하나 이상을 포함하는 비행 시간 정보를 입력하며, 상기 편대장 드론에 입력된 비행 시간 정보는 서브 드론들에도 일괄 설정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 클라우드 서버를 통하여 편대 비행을 수행 중인 편대내 드론들로부터 GPS 정보를 수신하여, 편대내 드론들의 위치가 상기 편대 비행경로 설정 단계에서 입력된 비행 시간 정보에 부합하도록 편대내 드론들의 속도를 계산하여 편대내 드론들에게 전송하는 비행속도 제어 단계;를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 클라우드 서버와 편대내 드론들의 통신이 안 되는 경우, 상기 편대장 드론이 블루투스, 지그비, 비콘, RFID, NFC, WiFi를 포함하는 근거리 통신망 중 어느 하나 이상을 이용하여 편대내 드론들로부터 GPS 정보를 수신하여, 편대내 드론들의 위치가 상기 편대 비행경로 설정 단계에서 입력된 비행 시간 정보에 부합하도록 편대내 드론들의 속도를 계산하여 편대내 드론들에게 전송하는 비행속도 제어 단계;를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 편대 구성 단계에서 구성된 편대내 드론들의 포메이션을 설정하는 편대 포메이션 설정 단계;를 추가적으로 포함하며, 상기 편대 비행경로 설정 단계는, 상기 편대장 드론 설정 단계에서 설정된 편대장 드론에 경유지 및 목적지 중 적어도 하나 이상을 입력하여 편대장 드론의 비행경로를 설정하면, 편대내 드론들의 GPS 정보를 기반으로, 현재 설정된 포메이션상의 편대장 드론과 서브 드론들의 위치차이를 계산하여, 비행경로상에서 편대장 드론과 서브 드론들이 현재 설정된 포메이션에서와 동일한 위치차이를 갖도록 서브 드론들의 비행경로가 일괄 설정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 상기 클라우드 서버를 통하여 편대 비행을 수행 중인 편대내 드론들의 GPS 정보를 수신하고, 편대내 드론들의 GPS상의 위치로부터의 GPS 오차 범위가 서로 겹치지 않도록 편대내 드론들의 위치를 제어하는 충돌 방지 단계;를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 일 실시예로서, 편대 비행을 수행 중인 편대내 드론들은 블루투스, 지그비, 비콘, RFID, NFC, WiFi를 포함하는 근거리 통신망 중 어느 하나 이상을 통하여 범위내의 타 드론으로부터 GPS 정보를 수신하고, 상기 타 드론의 GPS상의 위치로부터의 GPS 오차 범위와 자신의 GPS상의 위치로부터의 GPS 오차 범위가 서로 겹치지 않도록 위치를 제어하는 충돌 방지 단계;를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 다수대의 드론을 일괄적으로 선택한 후 그 중 하나의 드론을 편대장 드론으로 설정한 후, 편대장 드론의 비행경로를 설정하면, 편대장 드론과의 위치차이를 반영하여 편대 내 드론들의 비행경로가 자동으로 설정되기 때문에 각각의 드론에 비행경로를 설정할 필요가 없어 군집 비행에 소모되는 설비, 인력 및 시간을 절약할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 편대 비행 중 지속적으로 드론들로부터 GPS 정보를 수신받아 비행경로 정보내 시간 정보와 부합하도록 편대내 각 드론들의 비행속도를 계산하여 편대내 드론들에게 제공함으로써, 편대 비행중 현재의 편대내 드론들의 포메이션을 유지할 수 있어 LED 조명을 이용한 공중 광고 등 다양한 편대 비행 임무를 수행할 수 있고, 비행환경에 따라 늦거나 비행경로가 이탈되는 드론들도 다시 기설정된 비행경로로 복귀하여 설정된 임무를 수행할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행경로 일괄 편집 및 시간 동기화를 통한 군집 드론의 자율 비행 방법에 대해 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행경로 일괄 편집 및 시간 동기화를 통한 군집 드론의 자율 비행 방법에 대해 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행경로 일괄 편집 및 시간 동기화를 통한 군집 드론의 자율 비행 방법에 있어서, 사용자 인터페이스상에 표시되는 드론 아이콘에 대해 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행경로 일괄 편집 및 시간 동기화를 통한 군집 드론의 자율 비행 방법의 편대 비행 시간 동기화 단계에 대해 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행경로 일괄 편집 및 시간 동기화를 통한 군집 드론의 자율 비행 방법의 비행속도 제어 단계에 대해 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6은 본 발명에 따른 비행경로 일괄 편집 및 시간 동기화를 통한 군집 드론의 자율 비행 방법의 편대 비행 동기화 단계에 대해 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 사이즈나 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나 축소하여 도시한 것이고, 특징적 구성이 드러나도록 공지의 구성들은 생략하여 도시하였으므로 도면으로 한정하지는 아니한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 대한 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 드론의 군집 비행에 있어서, 군집 드론에 대한 비행 경로를 일괄적으로 편집하며 군집 드론의 속도와 시간 동기화를 통한 자율 비행 방법에 관한 것이다.
참고로, 본 발명에서 사용되는 원거리 통신망은 3G, 4G, 5G 또는 와이브로를 포함하는 원거리 통신을 이용하는 통신망을 뜻하고, 근거리 통신망은 블루투스, 지그비, 비콘, RFID, NFC 또는 WiFi를 포함하는 근거리 통신을 이용하는 통신망을 뜻한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행경로 일괄 편집 및 시간 동기화를 통한 군집 드론의 자율 비행 방법에 대해 설명하기 위한 개념도이다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명은 스마트폰, 태블릿 PC, 전용 사용자 단말 또는 PC상에 설치되어 있는 사용자 인터페이스를 통하여 다수의 드론을 선택하여 비행경로를 설정하면, 이와 같이 설정된 정보는 로컬 데이터베이스 또는 클라우드 서버로 업로드 되고, 드론은 상기 로클 데이터베이스 또는 클라우드 서버로부터 비행경로를 다운로드 받아 다운로드 받은 비행경로에 따른 비행을 수행한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행경로 일괄 편집 및 시간 동기화를 통한 군집 드론의 자율 비행 방법에 대해 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 비행경로 일괄 편집 및 시간 동기화를 통한 군집 드론의 자율 비행 방법은, 드론 선택 단계, 편대 구성 단계, 편대장 드론 설정 단계, 편대 비행경로 설정 단계, 편대 비행 업로드 단계 및 편대 비행경로 다운로드 단계를 포함하여 구성된다.
참고로, 상기 드론 선택 단계, 편대 구성 단계, 편대장 드론 설정 단계 및 편대 비행경로 설정 단계는 스마트폰, 태블릿 PC, 전용 사용자 단말 또는 PC상에 설치되어 있는 사용자 인터페이스를 통하여 수행된다.
본 발명에 따른 군집 드론의 자율 비행 방법에 대하여 더욱 상세히 설명하면, 먼저 사용자 단말상에서 비행경로를 설정할 다수의 드론을 일괄적으로 선택한다(드론 선택 단계). 이때 사용자가 직관적으로 편대 비행을 수행할 드론을 선택할 수 있도록 각각의 드론이 아이콘 및 이름으로 사용자 인터페이스상에 표시된다.
사용자는 이와 같이 사용자 인터페이스상에 표시된 드론 아이콘을 클릭하여 드론을 선택할 수도 있고, 드래그를 통하여 다수의 드론을 일괄적으로 선택할 수도 있다.
또한, 상기와 같이 드론 선택 단계에서 선택한 다수의 드론을 그룹으로 설정하여 편대를 구성한다(편대 구성 단계).
또한, 상기 편대 구성 단계에서 구성된 편대내 드론 중 하나의 드론을 선택하여 편대장 드론으로 설정한다. 이때 편대장 드론으로 선택되지 않은 편대내 나머지 드론은 자동적으로 서브 드론으로 일괄 설정된다(편대장 드론 설정 단계).
또한, 사용자 인터페이스상에 표시되는 드론 아이콘에 있어서, 선택되지 않은 드론, 선택된 드론, 편대로 설정된 드론 및 편대장 드론이 각각 다른 색상으로 표시되도록 함으로써, 사용자가 보다 직관적으로 드론 편대 편집을 수행할 수 있도록 할 수 있다(도 3).
또한, 상기 편대장 드론 설정 단계에서 설정된 편대장 드론에 경유지 및 목적지 중 적어도 하나 이상을 입력하여 편대장 드론의 비행경로를 설정하면, 편대내 드론들의 GPS 정보를 기반으로, 현재 편대장 드론과 서브 드론들의 위치차이를 계산하여, 비행경로상에서 편대장 드론과 서브 드론들이 현재와 동일한 위치차이를 갖도록 서브 드론들의 비행경로가 일괄 설정된다(편대 비행경로 설정 단계).
이와 같이,상기 편대 비행경로 설정 단계에서 설정된 편대내 드론들의 비행경로를 유무선 통신망을 통해 로컬 데이터베이스 또는 클라우드 서버에 업로드 한다(편대 비행경로 업로드 단계).
이후, 근거리 통신망 또는 원거리 통신망을 통해 편대내 드론들이 로컬 데이터베이스 또는 클라우드 서버로부터 비행경로를 다운로드 받거나, 또는 근거리 통신망을 통해 편대내 어느 하나의 드론에 다운로드 되어 있는 비행경로를 편대내 드론들이 다운로드 받아 다운로드 받은 비행경로 상의 비행을 수행한다(편대 비행경로 다운로드 단계).
또한, 로컬 데이터베이스 또는 클라우드 서버로 업로드된 비행경로를 사용자 인터페이스에서 다운로드 받아 확인 또는 편집할 수도 있다.
한편, 본 발명의 비행경로 일괄 편집 및 시간 동기화를 통한 군집 드론의 자율 비행 방법은, 편대내 드론들이 동시에 비행경로에 따른 비행을 시작할 수 있도록 하는 편대 비행 시간 동기화 단계를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행경로 일괄 편집 및 시간 동기화를 통한 군집 드론의 자율 비행 방법의 편대 비행 시간 동기화 단계에 대해 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4에 나타난 바와 같이, 사용자가 사용자 인터페이스상에 자율비행 요청 신호를 입력하면, 상기 사용자 인터페이스에 입력된 자율비행 요청 신호는 상기 클라우드 서버로 전송되고, 상기 클라우드 서버는 편대내 드론들에게 자율비행 요청 신호를 전송하여 편대내 드론들이 비행경로에 따른 자율비행을 수행할 수 있게 한다.
이때 상기 클라우드 서버와 편대내 각각의 드론들 사이에는 통신 지연 시간이 존재하기 때문에, 만약 클라우드 서버에서 지금 당장 자율비행을 수행하라고 제어 명령을 전송할 경우, 편대내 드론들은 각각의 드론들마다 서로 다른 통신 지연 시간으로 인해 비행을 시작하는 시간이 서로 다르게 될 우려가 있다.
상기 편대 비행 시간 동기화 단계는 이와 같은 문제를 방지하기 위한 것으로서, 상기 클라우드 서버는 편대내 각각의 드론과 클라우드 서버간의 통신지연 시간을 산출한다.
통신지연 시간을 산출하는 방법은 클라우드 서버에서 현재 시간 정보를 편대내 드론에 전송하면, 이를 전송받은 드론은 클라우드 서버에서 현재 시간 정보가 도착한 시간과 클라우드 서버에서 보낸 현재 시간 정보에서 시간 차이를 계산하여 통신지연 시간을 구하고, 이와 같이 계산된 통신지연 시간을 클라우드 서버로 전송하는 방식을 사용한다.
이중에 가장 긴 통신지연 시간을 설정된 자율 비행 지연 시간에 더하여 동기화 시간을 계산하고, 상기 동기화 시간을 클라우드 서버의 현재 시간에 더하여, 이를 자율 비행 시작 시간으로 계산하고, 이와 같이 계산된 자율 비행 시작 시간을 편대내 드론에게 전송하여 편대내 드론들이 동시에 상기 비행경로에 따른 비행을 시작할 수 있도록 한다.
참고로, 상기 자율 비행 지연 시간이란, 클라우드 서버에서 편대내 드론들에게 자율 비행 시작 시간을 전송할 때, 클라우드 서버와 드론 간의 통신시간 등을 고려하여 기본적으로 클라우드 서버의 현재 시간에 추가하는 시간으로서, 사용자 설정에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 즉, 자율 비행 지연 시간은 사용자 설정에 따라 0초를 포함하여 그 이상일 수 있다.
예를 들어, 클라우드 서버의 현재 시간이 12시 00분이고, 편대내 드론들 중 가장 통신 지연 시간이 긴 드론과의 통신 지연 시간이 5분이고 장류 비행 지연 시간이 0초일 경우, 클라우드 서버는 자율비행 시작 시간을 12시 05분으로 설정하여, 이를 편대내 드론들에게 전송하는 것이다.
또한, 본 발명에 따른 비행경로 일괄 편집 및 시간 동기화를 통한 군집 드론의 자율 비행 방법은, 편대내 드론들의 경유지 또는 목적지까지의 도착시간이 동일하도록 하는 편대내 드론들의 속도를 계산하여 편대내 드론들에게 전송하는 비행속도 제어 단계를 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비행경로 일괄 편집 및 시간 동기화를 통한 군집 드론의 자율 비행 방법의 비행속도 제어 단계에 대해 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 비행속도 제어 단계는 상기 클라우드 서버를 통하여 편대 비행을 수행 중인 편대내 드론들로부터 GPS 정보를 수신하여, 편대내 드론들의 경유지 또는 목적지까지의 도착시간이 동일하도록 하는 편대내 드론들의 속도를 계산하여 편대내 드론들에게 전송하는 방법을 사용한다.
또는, 상기 클라우드 서버와 편대내 드론들의 통신이 안 되는 경우, 상기 편대장 드론이 블루투스, 지그비, 비콘, RFID, NFC, WiFi를 포함하는 근거리 통신망 중 어느 하나 이상을 이용하여 편대내 드론들로부터 GPS 정보를 수신하여, 편대내 드론들의 경유지 또는 목적지까지의 도착시간이 동일하도록 하는 편대내 드론들의 속도를 계산하여 편대내 드론들에게 전송하는 방법을 사용할 수도 있다.
이때, 편대내 드론들의 경유지 또는 목적지까지의 도착시간이 동일하도록 하는 편대내 드론들의 속도를 계산하는 방법은, 아래 계산식 1과 같다.
[계산식 1]
Figure 112019020974400-pat00001
상기 설정 속도는 드론 기체의 최대 속도일 수도 있고, 또는 사용자가 설정한 특정 속도일 수도 있다.
또한, 상기와 같은 비행속도 제어 단계는 편대 비행 중 소정의 시간 간격으로 지속적으로 수행되도록 한다. 즉, 본 발명은 편대 비행 중 바람 등의 외부 환경 요인에 의하여 편대내 드론들의 속도에 차이가 생기거나, 설정된 비행경로와 실제 드론이 비행한 경로가 일치하지 않게 되어, 편대내 드론간 경유지 또는 목적지까지의 남은 거리에 차이가 발생하더라도, 지속적으로 편대내 드론들의 속도를 재계산하여 편대내 드론들에게 전송함으로써, 편대 비행 중 지속적으로 편대내 각각의 드론들의 속도를 제어하여 편대내 드론들의 경유지 또는 목적지까지의 동시에 도착할 수 있도록 할 뿐만 아니라 비행경로 상에서도 편대내 드론들의 최초 포메이션이 크게 흐트러지지 않게 하는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 비행경로 일괄 편집 및 시간 동기화를 통한 군집 드론의 자율 비행 방법은, 상기 클라우드 서버와 편대내 드론들의 통신이 안 되는 경우, 편대내 드론들의 비행시작 위치 및 경유지를 포함하는 특정 위치에서의 비행 시작 시간이 동일하도록 제어하는 편대 비행 동기화 단계를 포함할 수도 있다.
도 6은 본 발명에 따른 비행경로 일괄 편집 및 시간 동기화를 통한 군집 드론의 자율 비행 방법의 편대 비행 동기화 단계에 대해 나타낸 흐름도이다.
도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 상기 편대 비행 동기화 단계는, 상기 편대장 드론이 블루투스, 지그비, 비콘, RFID, NFC, WiFi를 포함하는 근거리 통신망 중 어느 하나 이상을 이용하여 편대내 드론들로부터 GPS 정보를 수신하여, 비행시작 위치 및 경유지를 포함하는 특정 위치에서 소정의 시간동안 편대내 드론 전체가 도착할 때까지 기다린다.
상기 편대장 드론은 먼저 상기 특정 위치에 도착한 편대내 드론들에게는 정지비행 하도록 제어 신호를 전송하며, 상기 소정의 시간이 경과한 이후 편대내 드론들에게 다음 경유지로의 비행 출발 제어 신호를 전송한다. 만약 편대내 드론들이 모두 도착한 경우 상기 소정의 시간이 경과하지 않았다하더라도 편대내 드론들에게 다음 경유지로의 비행 출발 제어 신호를 전송한다.
만약 편대장 드론보다 서브 드론이 특정 위치에 먼저 도착한 경우를 대비하여, 서브 드론이 특정 위치 도착하였을 때 상기 서브 드론에서 편대장 드론의 근거리 통신 신호가 잡히지 않을 경우 서브 드론은 자동으로 정지비행을 수행하도록 할 수도 있다.
한편, 소정의 시간동안 편대내 드론을 기다린 후에 상기 편대장 드론은 편대내 각각의 드론과의 통신지연 시간을 산출하고, 이중에 가장 긴 통신지연 시간을 편대장 드론의 현재 시간에 더하여, 이를 다음 경유지로의 비행 출발 시간으로 계산하고, 이와 같이 계산된 다음 경유지로의 비행 출발 시간을 편대내 드론에게 전송하여 편대내 드론들이 동시에 다음 경유지로 비행을 시작할 수 있도록 한다.
또한, 상기 편대장 드론은 소정의 시간동안 도착하지 않은 드론은 임무수행 불가 상태 드론으로 판단하고, 고장 드론 목록에 추가하여, 상기 클라우드 서버와 통신이 가능할 때 이를 상기 클라우드 서버로 전송한다.
한편, 본 발명에 따른 비행경로 일괄 편집 및 시간 동기화를 통한 군집 드론의 자율 비행 방법은 상기 편대 비행경로 설정 단계에서, 상기 편대장 드론의 비행경로 설정시 비행 시작 시간, 경유지 도착 시간, 목적지 도착 시간 및 비행 종료 시간 중 적어도 하나 이상을 포함하는 비행 시간 정보를 입력하며, 상기 편대장 드론에 입력된 비행 시간 정보는 서브 드론들에도 일괄적으로 동일하게 설정되도록 할 수 있다.
이와 같은 방법을 통하여, 별도의 자율 비해 시작 신호 없이도 편대내 드론들이 상기 비행 시간 정보에 따라 자율적으로 비행을 수행하도록 할 수 있다.
이와 같이, 비행 시간 정보가 비행경로와 함께 미리 설정된 경우에 비행 중인 편대내 드론들의 비행속도를 제어하는 방법은 상기 클라우드 서버를 통하여 편대 비행을 수행 중인 편대내 드론들로부터 GPS 정보를 수신하여, 편대내 드론들의 위치가 상기 편대 비행경로 설정 단계에서 입력된 비행 시간 정보에 부합하도록 편대내 드론들의 속도를 계산하여 편대내 드론들에게 전송하는 방법을 사용한다.
또는, 상기 클라우드 서버와 편대내 드론들의 통신이 안 되는 경우, 상기 편대장 드론이 블루투스, 지그비, 비콘, RFID, NFC, WiFi를 포함하는 근거리 통신망 중 어느 하나 이상을 이용하여 편대내 드론들로부터 GPS 정보를 수신하여, 편대내 드론들의 위치가 상기 편대 비행경로 설정 단계에서 입력된 비행 시간 정보에 부합하도록 편대내 드론들의 속도를 계산하여 편대내 드론들에게 전송하는 방법을 사용할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 비행경로 일괄 편집 및 시간 동기화를 통한 군집 드론의 자율 비행 방법은, 상기 편대 구성 단계에서 구성된 편대내 드론들의 포메이션을 설정하는 편대 포메이션 설정 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
이와 같이, 상기 포메이션 설정 단계를 통해 편대내 드론들의 포메이션을 설정할 경우, 상기 편대 비행경로 설정 단계에서 편대장 드론에 경유지 및 목적지 중 적어도 하나 이상을 입력하여 편대장 드론의 비행경로를 설정하면, 편대내 드론들의 GPS 정보를 기반으로, 현재 설정된 포메이션상의 편대장 드론과 서브 드론들의 위치차이를 계산하여, 비행경로상에서 편대장 드론과 서브 드론들이 현재 설정된 포메이션에서와 동일한 위치차이를 갖도록 서브 드론들의 비행경로가 일괄 설정되도록 한다.
한편, 본 발명에 따른 비행경로 일괄 편집 및 시간 동기화를 통한 군집 드론의 자율 비행 방법에서는, 상기 클라우드 서버를 통하여 편대 비행을 수행 중인 편대내 드론들의 GPS 정보를 수신하고, 편대내 드론들의 GPS상의 위치로부터의 GPS 오차 범위가 서로 겹치지 않도록 편대내 드론들의 위치를 제어하거나, 또는 편대 비행을 수행 중인 편대내 드론들이 블루투스, 지그비, 비콘, RFID, NFC, WiFi를 포함하는 근거리 통신망 중 어느 하나 이상을 통하여 범위내의 타 드론으로부터 GPS 정보를 수신하고, 상기 타 드론의 GPS상의 위치로부터의 GPS 오차 범위와 자신의 GPS상의 위치로부터의 GPS 오차 범위가 서로 겹치지 않도록 위치를 제어하는 방법을 통해 편대 비행 중 드론간 충돌을 방지하는 충돌 방지 단계를 포함하여 구성된다.
이상으로 본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참조하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술에 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
50 : 로컬 데이터베이스
100 : 사용자 인터페이스
200 : 클라우드 서버
300 : 드론 편대
300-1 : 편대장 드론
300-n : 드론

Claims (12)

  1. 스마트폰, 태블릿 PC, 전용 사용자 단말 또는 PC 상에 설치되어 있는 사용자 인터페이스에서 비행경로를 설정할 다수의 드론을 일괄적으로 선택하는 인터페이스를 제공하는 드론 선택 단계;
    상기 드론 선택 단계를 통해 선택된 다수의 드론을 그룹으로 설정하여 편대를 구성하는 인터페이스를 상기 사용자 인터페이스에서 제공하는 편대 구성 단계;
    상기 편대 구성 단계를 통해 구성된 편대내 드론 중 하나의 드론을 선택하여 편대장 드론으로 설정하고, 편대장 드론으로 선택되지 않은 편대내 나머지 드론은 서브 드론으로 일괄 설정되는 인터페이스를 상기 사용자 인터페이스에서 제공하는 편대장 드론 설정 단계;
    상기 편대장 드론 설정 단계를 통해 설정된 편대장 드론에 경유지 및 목적지 중 적어도 하나 이상을 입력하여 편대장 드론의 비행경로를 설정하면, 편대내 드론들의 GPS 정보를 기반으로, 현재 편대장 드론과 서브 드론들의 위치차이를 계산하여, 비행경로상에서 편대장 드론과 서브 드론들이 현재와 동일한 위치차이를 갖도록 서브 드론들의 비행경로가 일괄 설정되는 인터페이스를 상기 사용자 인터페이스에서 제공하는 편대 비행경로 설정 단계;
    상기 편대 비행경로 설정 단계를 통해 설정된 편대내 드론들의 비행경로를 유무선 통신망을 통해 상기 사용자 인터페이스에서 로컬 데이터베이스 또는 클라우드 서버에 업로드 하는 편대 비행경로 업로드 단계;
    근거리 통신망 또는 원거리 통신망을 통해 편대내 드론들이 로컬 데이터베이스 또는 클라우드 서버로부터 비행경로를 다운로드 받거나, 또는 근거리 통신망을 통해 편대내 어느 하나의 드론에 다운로드 되어 있는 비행경로를 편대내 드론들이 다운로드 받는 편대 비행경로 다운로드 단계; 및
    상기 사용자 인터페이스에서 상기 클라우드 서버에 자율비행 요청 신호를 전송하면, 상기 클라우드 서버가,
    편대내 각각의 드론과 클라우드 서버간의 통신지연 시간을 산출하고, 이중에 가장 긴 통신지연 시간을 설정된 자율 비행 지연 시간에 더하여 동기화 시간을 계산하고, 상기 동기화 시간을 클라우드 서버의 현재 시간에 더하여, 이를 자율 비행 시작 시간으로 계산하고, 이와 같이 계산된 자율 비행 시작 시간을 편대내 드론에게 전송하여 편대내 드론들이 동시에 상기 비행경로에 따른 비행을 시작할 수 있도록 하는 편대 비행 시간 동기화 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 군집 드론의 자율 비행 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 클라우드 서버에서,
    편대 비행을 수행 중인 편대내 드론들로부터 GPS 정보를 수신하여, 편대내 드론들의 경유지 또는 목적지까지의 도착시간이 동일하도록 하는 편대내 드론들의 속도를 계산하여 편대내 드론들에게 전송하는 비행속도 제어 단계;를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 군집 드론의 자율 비행 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 클라우드 서버와 편대내 드론들의 통신이 안 되는 경우,
    상기 편대장 드론이,
    블루투스, 지그비, 비콘, RFID, NFC, WiFi를 포함하는 근거리 통신망 중 어느 하나 이상을 이용하여 편대내 드론들로부터 GPS 정보를 수신하여, 편대내 드론들의 경유지 또는 목적지까지의 도착시간이 동일하도록 하는 편대내 드론들의 속도를 계산하여 편대내 드론들에게 전송하는 비행속도 제어 단계;를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 군집 드론의 자율 비행 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 클라우드 서버와 편대내 드론들의 통신이 안 되는 경우,
    상기 편대장 드론이,
    블루투스, 지그비, 비콘, RFID, NFC, WiFi를 포함하는 근거리 통신망 중 어느 하나 이상을 이용하여 편대내 드론들로부터 GPS 정보를 수신하여, 비행시작 위치 및 경유지를 포함하는 특정 위치에서 소정의 시간동안 편대내 드론 전체가 도착할 때 까지 기다리면서, 먼저 도착한 편대내 드론들에게는 정지비행 하도록 제어 신호를 전송하며, 상기 소정의 시간이 경과한 이후 편대내 드론들에게 다음 경유지로의 비행 출발 제어 신호를 전송하되,
    상기 편대장 드론이,
    편대내 각각의 드론과의 통신지연 시간을 산출하고, 이중에 가장 긴 통신지연 시간을 편대장 드론의 현재 시간에 더하여, 이를 다음 경유지로의 비행 출발 시간으로 계산하고, 이와 같이 계산된 다음 경유지로의 비행 출발 시간을 편대내 드론에게 전송하여 편대내 드론들이 동시에 다음 경유지로 비행을 시작할 수 있도록 하는 편대 비행 동기화 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 군집 드론의 자율 비행 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 편대장 드론은,
    소정의 시간동안 도착하지 않은 드론을 임무수행 불가 상태 드론으로 판단하고, 고장 드론 목록에 추가하여, 상기 클라우드 서버와 통신이 가능할 때 이를 상기 클라우드 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는, 군집 드론의 자율 비행 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 편대 비행경로 설정 단계는,
    상기 편대장 드론의 비행경로 설정시 비행 시작 시간, 경유지 도착 시간, 목적지 도착 시간 및 비행 종료 시간 중 적어도 하나 이상을 포함하는 비행 시간 정보를 입력하며, 상기 편대장 드론에 입력된 비행 시간 정보는 서브 드론들에도 일괄 설정되는 것을 특징으로 하는, 군집 드론의 자율 비행 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 클라우드 서버에서,
    편대 비행을 수행 중인 편대내 드론들로부터 GPS 정보를 수신하여, 편대내 드론들의 위치가 상기 편대 비행경로 설정 단계에서 입력된 비행 시간 정보에 부합하도록 편대내 드론들의 속도를 계산하여 편대내 드론들에게 전송하는 비행속도 제어 단계;를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 군집 드론의 자율 비행 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 클라우드 서버와 편대내 드론들의 통신이 안 되는 경우,
    상기 편대장 드론이,
    블루투스, 지그비, 비콘, RFID, NFC, WiFi를 포함하는 근거리 통신망 중 어느 하나 이상을 이용하여 편대내 드론들로부터 GPS 정보를 수신하여, 편대내 드론들의 위치가 상기 편대 비행경로 설정 단계에서 입력된 비행 시간 정보에 부합하도록 편대내 드론들의 속도를 계산하여 편대내 드론들에게 전송하는 비행속도 제어 단계;를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 군집 드론의 자율 비행 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 편대 구성 단계에서 구성된 편대내 드론들의 포메이션을 설정하는 편대 포메이션 설정 단계;를 추가적으로 포함하며,
    상기 편대 비행경로 설정 단계는,
    상기 편대장 드론 설정 단계에서 설정된 편대장 드론에 경유지 및 목적지 중 적어도 하나 이상을 입력하여 편대장 드론의 비행경로를 설정하면, 편대내 드론들의 GPS 정보를 기반으로, 현재 설정된 포메이션상의 편대장 드론과 서브 드론들의 위치차이를 계산하여, 비행경로상에서 편대장 드론과 서브 드론들이 현재 설정된 포메이션에서와 동일한 위치차이를 갖도록 서브 드론들의 비행경로가 일괄 설정되는 것을 특징으로 하는, 군집 드론의 자율 비행 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 클라우드 서버에서,
    편대 비행을 수행 중인 편대내 드론들의 GPS 정보를 수신하고, 편대내 드론들의 GPS상의 위치로부터의 GPS 오차 범위가 서로 겹치지 않도록 편대내 드론들의 위치를 제어하는 충돌 방지 단계;를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 군집 드론의 자율 비행 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    편대 비행을 수행 중인 편대내 드론들이,
    블루투스, 지그비, 비콘, RFID, NFC, WiFi를 포함하는 근거리 통신망 중 어느 하나 이상을 통하여 범위내의 타 드론으로부터 GPS 정보를 수신하고, 상기 타 드론의 GPS상의 위치로부터의 GPS 오차 범위와 자신의 GPS상의 위치로부터의 GPS 오차 범위가 서로 겹치지 않도록 위치를 제어하는 충돌 방지 단계;를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는, 군집 드론의 자율 비행 방법.
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