KR102201056B1 - 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템 및 방법 - Google Patents

드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 간단하게 기체 세팅이 가능하여 편리성을 만족하고, 자동운항의 경우 기존의 프로세스와 비교해서 편리한 설정으로 운항이 가능하며, 2D환경뿐 아니라 3D 환경 등의 다양한 환경을 제공하여 사용자가 필요한 환경에 따라 운항이 가능하게 한 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템에 관한 것이다.

Description

드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템 및 방법{drone control system and methods using the drone fuselage setting and auto-flighting}
본 발명은 드론 관제시스템 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 간단하게 기체 세팅이 가능하여 편리성을 만족하고, 자동운항의 경우 기존의 프로세스와 비교해서 편리한 설정으로 운항이 가능하며, 2D환경뿐 아니라 3D 환경 등의 다양한 환경을 제공하여 사용자가 필요한 환경에 따라 운항이 가능하게 한 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템 및 방법에 관한 것이다.
드론(Drone)은 사람이 탑승하지 않고 원격 조정에 의해 비행하거나 지정된 경로를 따라 자율적으로 비행하는 비행체로, 주로 군사적 용도로 활용되어 왔으나, 최근에는 운송 분야, 보안 분야 등 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 개인적인 용도로도 활용되고 있다.
이러한 드론은 활용 범위는 점차 확대되어 가는 반면, 드론에 대한 통제는 주로 개인이나 드론 운영자에 의해 개별적으로 이루어지고 있으므로, 공공 통제 구역이나, 사적 통제 구역으로 침입하거나 건물과의 충돌 또는 추락 등 다양한 문제가 발생하고 있다.
이에 드론을 제어하기 위한 다양한 기술들이 개발되고 있으며 그 예로 특허문헌 1 내지 3이 있다.
특허문헌 1은 무선 통신망을 통해 드론 및 드론 운용 단말기와 통신하는 통신부; 드론 운용 단말기로부터 수신한 비행 조작 신호를 드론의 위치 정보 및 드론의 자세 정보, 및 드론의 운행 제한 정보 중 적어도 하나에 따라 보정하여 비행 보정 제어 신호를 생성하고, 생성된 비행 보정 제어 신호를 통신부를 통해 드론으로 전송하여 드론의 비행을 관제하는 비행 제어부; 및 드론의 비행 경로를 확인하고, 드론의 비행 경로 상에 통신 범위 이탈 지역이 있는 경우, 통신범위 이탈 지역과 최근접에 위치한 이동식 중계기를 통신 범위 이탈 지역으로 이동시켜 드론과 통신하게 하는 이동식 중계기 제어부를 포함하는 드론 관제 서버이고,
특허문헌 2는 네트워크에 연결되어 있는 드론 관제소의 서버로부터 사용자 정보와, 사용자의 드론에 대한 드론 정보를 인증받아 드론 항공관제 애플리케이션을 사용자의 이동통신 단말기에 설치하는 단계와; 드론의 시동 전에 드론을 원격제어하기 위한 드론 조정기와 이동통신 단말기를 접속한 후 블루투스 통신을 통해 드론과 이동통신 단말기를 연결하는 단계와; 드론의 시동 후에 드론 항공관제 애플리케이션을 통해 서버로부터 드론에 대한 비행허가를 승인 받는 비행승인 단계와; 드론을 비행하면서 드론 항공관제 애플리케이션을 통해 드론의 비행 정보를 서버로 전송하는 단계와; 드론의 비행 정보를 서버에 의해 처리하여 이동통신 단말기로 항공관제 서비스를 제공하는 단계와; 드론이 비행금지구역을 비행하게 되는 경우 서버에 의해 드론을 강제착륙시키는 단계와; 서버로부터 드론의 강제착륙 정보를 드론 항공관제 애플리케이션으로 전송하는 단계를 포함하는 드론의 항공관제 방법이며,
특허문헌 3은 임무 현장에 출동하는 시점으로부터 도착 및 회귀할 때까지의 전 과정에서 비행 경로 주변 환경 및 임무현장에 관한 영상을 촬영하거나 임무 관련 정보를 수집하는 맞춤형 임무 수행 드론; 드론과 근거리 무선 통신을 통해, 임무 현장에 관한 위치 정보 및 비행 경로 정보를 포함하는 비행 제어 명령을 드론에 전송하여 드론의 비행을 자동 모드로 제어하거나, 드론과 LTE 이동통신망 기반의 쌍방향 통신을 통해, 드론에 조종 신호를 전송하여 드론의 비행 제어를 수동 모드로 전환하여 드론에서 송신되는 정보에 기반하여 드론의 비행을 원격에서 수동으로 제어하고, 드론으로부터 비행 경로 주변 환경 및 임무 현장에 관한 촬영 영상, 임무 관련 정보 또는 드론의 수동비행 제어 관련 정보 중 적어도 하나를 수신하여 현장 근무자 단말기에 스트리밍으로 실시간 전송하는 관제 센터; 및 현장 근무자 단말기에 설치되고, 관제 센터로부터 현장 근무자 단말기를 통해 촬영 영상, 임무 관련 정보 또는 수동 비행 제어 관련 정보 중 적어도 하나를 수신하여 실시간으로 현장 근무자 단말기의 화면에 표시하는 어플리케이션을 포함하고, 관제 센터는 드론의 비행 제어 시 해당 기지국의 통신 영역을 벗어나는 경우, 핸드오프(Hand-off) 기능을 이용하여 드론이 해당 통신 영역의 다른 기지국과 LTE 이동통신망으로 연결되도록 함으로써 드론에게 심리스(Seamless)한 통신 서비스를 제공하여 드론의 비행 거리에 상관 없이 드론의 비행을 원격에서 제어하고, 드론을 출동시키기 전에, 임무 현장으로부터 일정 거래 이내에 임무를 완수한 다른 드론이 존재하는 경우, 드론과 임무를 완수한 다른 드론 각각의 현재 위치 정보에 기초하여 드론과 임무를 완수한 다른 드론이 임무 현장으로부터 각각 떨어진 거리를 측정하고, 측정된 각각의 거리를 비교하여 임무 현장과 더 가까운 거리에 있는 드론을 출동시키는 드론 관제 시스템이다.
이와 같이 다양한 드론 관련 기술이 개발되고 있고, 드론 기체 세팅은 가능하나 적용할 수 있는 부분이 작고 설정의 단계가 복잡하게 구성되어 있을 뿐만 아니라, 자동운항의 경우 조작은 비교적 간편하나 2D환경 등의 제한된 환경에서만 사용되는 단점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-1837979호 대한민국 등록특허 제10-1780479호 대한민국 등록특허 제10-1894409호
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 개발된 것으로, 드론의 기체 즉, 배터리, 카메라, 짐벌 등의 설정이 가능하여 사용자가 원하는 비행환경 구성이 가능하고, 안전장치가 확보되어 있어 사용자의 안전한 비행운영이 가능한 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 비행설정을 통한 3D비행이 가능하여 다양한 환경에서 비행가능하고, 비행이력, 차트데이터 설정 등의 데이터가 확보되어 비행 통계 분석 서비스 제공할 수 있는 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
특히 본 발명은 드론을 자유롭게 날리기 위해 기체 세팅의 경우 배터리, 카메라, 짐벌, MC, Remote Controller, Visual Navigation 등의 세팅을 통해 사용자가 원하는 비행환경 구축이 가능하며, 비행을 위한 미션설정의 경우 Grid Point, Polygon Point, Way Point 설정이 가능하여 사용자가 원하는 비행설정이 가능해 Live Map, 스트리밍 기능과 결합한 관제기능을 통해 다양한 업무에 활용이 가능하게 하였을 뿐만 아니라, 사용자의 안전을 고려한 비행 안전 장치 검토를 통해 실제 비행에 들어가기 전 해당 설정을 통해 사용자의 안전을 확보할 수 있게 한 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 Google, Naver 등과 같은 포털사이트에서 제공하는 지도 환경을 제공하여, 국내에서뿐 아니라 해외에서도 활용이 가능하도록 구성하였으며, 요구사항에 맞추어 회원가입 및 로그인 등을 통해 사용자를 관리하고 비행 데이터를 저장하여 제공함으로써 업무에 활용할 수 있게 함에 따라 공공기관 및 민간영역에서 필요한 관제시스템의 요구사항을 충족시켰으며, 이를 통해 산림, 국방, 치안 등 다양한 환경에서 서비스가 가능하게 한 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제 시스템은 드론조정기와 유무선으로 접속된 모바일단말기에 설치된 자동비행앱과, 드론의 비행을 관제하는 관제실에 구비된 관제시스템에 있어서, 상기 자동비행앱은 드론이 연결되면 드론의 이름, 드론의 GPS 연결 상태, 네트워크 상태 및 드론 베터리 상태를 표시하고, 드론에 설치된 카메라 설정, 표시되는 지도 설정, 드론의 기체상태 설정, 드론조정기 설정, 미션설정 기능을 가지며, 드론의 상태 확인 및 드론 운항 위치 및 고도 확인이 가능하며, 각각의 기능은 상기 관제시스템에 전송되고, 상기 관제시스템은 상기 자동비행앱을 통해 전달된 드론의 비행 상태를 포함하는 드론 정보를 관리하는 관제프로그램을 구비하고 있고, 드론 운용중인 사용자에게 비행에 대한 안내사항 또는 긴급한 내용을 글자로 전달하는 메시지 푸쉬서비스를 제공하는 비행경로서버; 비행을 시작한 드론으로부터 수신되는 실시간 영상 스트리밍 데이터를 재생하는 스트리밍서버;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 스트리밍서버는 수신되는 영상 스트리밍 데이터를 별도의 다이얼로그 위에서 재생하여 조금 더 큰 화면에서 영상 데이터와 비행상태를 확인할 수 있도록 PIP(Picture in Picture) 모드를 구비할 수 있다.
상기 비행경로서버는 형장에서 드론을 운용 중인 사용자에게 비행에 대한 안내사항 또는 긴급한 내용을 실시간 음성 메시지로 전달하는 음성 메시지 푸쉬 기능을 더 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제 방법은 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템이 관제프로그램에 의해 이루어지는 드론 관제 방법에 있어서, 모바일단말기의 자동비행앱을 실행하고 해당 드론의 드론조정기와 유무선으로 접속하는 접속단계; 드론의 배터리 상태를 점검하고, 드론에 설치된 카메라의 촬영 모드, 사진 비율, 사진 저장 방식, 사진 촬영 색 온도, 칼라 등의 카메라 설정, 드론에 구비된 각종 센서를 설정하는 기체 설정단계; 드론에 구비된 관성측정장치와 장애물 회피 기능을 설정하는 안전장치검토단계; 드론의 비행 과정에서 촬영된 실시간 연상을 라이브맵으로 생성하는 라이브맵 생성단계; 설정된 비행 경로에 따라 드론이 비행되는 자동비행단계로 이루어지고,
각 단계에서 생성된 정보는 통신 수단을 통해 관제시스템에 전달되고, 관제시스템에서 관제 중 발생되는 안내사항이나 긴급사항은 문자나 음성으로 드론 운용자의 모바일단말기로 푸쉬되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템 및 방법은 로그인, 회원가입을 통해 회원정보가 관리됨으로써 사용자의 비행기록 관리가 가능하여 관제시스템에 적용시 업무에 적용할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 드론 기체 세팅을 통해 카메라, 배터리, 짐벌, MC, Remote Controller, Visual Navigation 등이 가능하며, 사용자가 환경에 따라 세팅을 자유롭게 변형하여 설정할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 드론 안전장치 검토를 통해 사용자의 안전을 보호할 수 있고, 드론의 미션설정으로 Grid Point, Polygon Point, Way Point 미션 설정이 가능하여 미션별 설정을 통해 사용자가 원하는 미션설정 가능하며, 지도의 경우 google, Naver Map을 제공함으로써 국내뿐만이 아니라, 해외에서도 쉽게 드론을 운용할 수 있는 효과가 있다.
또한 3D모드로 Grid Point, Polygon Point, Way Point 설정이 가능하여 사용자가 원하는 환경에 따른 설정이 가능할 뿐만 아니라, 드론관제의 경우 메시지서비스를 제공하여 일반 메시지 외에 그룹, 음성메시지 전송이 가능하도록 설계되어 사용자가 현장에서 나갔을 때에도 업무지시에 따른 관제가 가능하여 실제 현장에서 원할한 커뮤니케이션을 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템에 의해 이루어지는 드론 운용 과정도
도 3은 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템을 구성하는 모바일앱의 초기화면
도 4는 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템의 모바일앱에서 연결상태표시화면
도 5는 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템의 모바일앱에서 배터리설정화면
도 6a 내지 6c는 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템의 모바일앱에서 카메라 설정화면
도 7은 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템의 모바일앱에서 지도표시 설정화면
도 8a 내지 9c는 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템의 모바일앱에서 드론 설정화면
도 10은 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템의 모바일앱에서 드론 조정기 설정화면
도 11은 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템의 모바일앱에서 드론의 장애물 회피 설정화면
도 12a 및 12b는 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템의 모바일앱에서 미션설정화면
도 13은 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템의 모바일앱에서 카메라 상세 설정화면
도 14는 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템의 모바일앱에서 드론 상태 확인화면
도 15는 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템의 모바일앱에서 드론에서 촬령되는 사진과 고도 표시화면
도 16은 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템의 메인화면
도 17은 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템의 권한 설정화면
도 18은 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템의 관리자 권한 설정화면
도 19는 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템의 비행상태 확인화면
도 20a 내지 20b는 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템의 메시지 전송화면
도 21a 내지 21b는 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템의 스트리밍화면
도 22는 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템의 라이브맵 표시화면
도 23은 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템의 빅데이터 관리화면
도 24는 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템의 공간자료 표시화면
도 25는 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템의 빅데이터 관리 중 영상스트리밍 관리화면
도 26은 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템의 미션데이터 통계화면
도 27은 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템의 드론 원격 제어 관리화면
도 28은 본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템의 수행할 미션 설정화면
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고, 상세한 설명을 통해 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 사용하였다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명은 체 세팅이 가능하여 편리성을 만족하고, 자동운항의 경우 기존의 프로세스와 비교해서 편리한 설정으로 운항이 가능하며, 2D환경뿐 아니라 3D 환경 등의 다양한 환경을 제공하여 사용자가 필요한 환경에 따라 운항이 가능하게 한다.
본 발명에 따른 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템은 도 1에 도시한 바와 같이, 드론조정기(100)와 유무선으로 접속된 모바일단말기에 설치된 자동비행앱(10)과, 드론의 비행을 관제하는 관제실에 구비된 관제시스템(20)으로, 상기 자동비행앱(10)은 드론이 연결되면 드론의 이름(Phantom4Pro), 드론의 GPS 연결 상태, 네트워크 상태 및 드론 베터리 상태를 표시하고, 드론에 설치된 카메라 설정, 표시되는 지도 설정, 드론의 기체상태 설정, 드론조정기 설정, 미션설정 기능을 가지며, 드론의 상태 확인 및 드론 운항 위치 및 고도 확인이 가능하며, 각각의 기능은 상기 관제시스템(20)에 전송된다.
상기 관제시스템(20)은 상기 자동비행앱을 통해 전달된 드론의 비행 상태를 포함하는 드론 정보를 관리하는 것으로, 드론 운용중인 사용자에게 비행에 대한 안내사항 또는 긴급한 내용을 글자로 전달하는 메시지 푸쉬서비스를 제공하는 비행경로서버(21); 비행을 시작한 드론으로부터 수신되는 실시간 영상 스트리밍 데이터를 재생하는 스트리밍서버(22);를 포함한다.
상기 자동비행앱(10)은 핸드폰을 포함하는 통신 가능한 모바일 단말기에 설치된 어플리케이션으로, 도 3에 도시한 바와 같은 초기 화면이 생성되고, 회전 가입 후 로그인하면 유선 또는 무선으로 드론조정기(100)와 접속될 수 있으나, 바람직하게는 USB케이블로 연결하는 것이다.
드론 조정기와 연결이 이루어지면, 자동비행앱 화면에 구성된 비활성화 버튼이 활성화 버튼으로 변경 되고, 활성화된 버튼은 연결된 드론의 이름이 출력된다.
상기 자동비행앰(10)이 드론조정기와 연결이 이루어지면, 도 4에 도시한 바와 같이 화면의 상단 우측에 드론 연결 상태가 표시된다. 드론 연결 되면 드론의 이름(Phantom4Pro)이 표시되고, 드론 GPS 연결 상태 는 "
Figure 112019135413506-pat00001
"으로 표시되고, 네트워크 상태는 "
Figure 112019135413506-pat00002
"로 표시되며, 드론 베터리 상태는 "
Figure 112019135413506-pat00003
"로 표시된다.
상기 자동비행앱(10)은 드론의 비행이 이루어지기 전에 기체설정단계를 더 수행하여 사용자가 원하는 비행환경을 설정할 수 있으며, 기체설정 전에는 도 5에 도시한 바와 같이 드론에 구비된 배터리의 현재 상태 즉, 배터리의 용량과 온도를 표시하여 운행 시간ㅇ르 조절할 수 있게 하였고, 드론 비행중 배터리가 얼마 남지 않았을 경우 출발(Home) 위치로 되돌아오도록 운행을 설정할 수 있으며, 배터리 경고음 발생을 설정할 수 있다.
기체설정은 드론에 설치된 각종센서 및 카메라 등을 설정하는 과정으로, 도 6a 내지 도 6c에는 카메라를 설정하는 화면을 표시하였다.
도 6a의 (a)는 카메라에서 설정할 대상으로 표시한 것으로, 설정항목은 카메라 촬영모드, 사진 비율, 사진 저장 방식, 사진 촬영 색 온도, 표준ㅇ풍경ㅇ부드럽게 등의 스타일, 흑백 또는 트루컬러 등의 효과 등을 설정할 수 있다.
도 6a의 (b)는 칼라설정화면이고, 도 6a의 (c)는 저장방식 설정화면이고, 도 6b의 (a)는 영상비 설정화면이며, 도 6b의 (b)는 영상의 촬영 샷을 설정하는 화면이다.
도 6c의 (a)는 영상을 표준ㅇ풍경ㅇ부드럽게 등의 스타일을 설정하는 화면이고, 도 6c의 (b)는 영상의 화이트밸런스를 설정하는 화면이다.
또한 기체설정에는 지도를 설덩하는 기능이 있고, 이는 도 7에 도시한 바와 같이, 지도를 제공받는 사이트 즉, 네이버 또는 구글 지도 표시 설정 기능을 갖고, 상단에는 Speed, Heaght, Distance, F/Distance, AREA Size 단위 표시를 바꿔주는 설정 버튼을 구비하고 있다.
도 8a 및 8b에는 드론 기체의 설정과 관련된 화면으로, 도 8a의 (a)는 드론 기체에 달린 카메라의 방향 조절 장치(짐벌)를 설정하는 호면이고, 도 8a의 (b)는 드론이 제자리로 돌아 올때 최소 높이 설정하기 위한 화면으로, 초보자 모드 설정, 비행 높이 제한 설정, 비행 거리 제한 설정 기능을 갖으며, 도 8a의 (c)는 기체감도를 서렁하는 화면으로,조정기와 드론의 통신이 끊겼을 경우를 대비하여 설정한다.
도 8b의 (a)는 드론에 구비된 가속도계, 자이로 센서등의 상태를 표시하고 이들 센서의 교정하여 설정하는 화면이고 도 8b의 (b)는 지자기 센서의 상태 표시 및 교정 설정 화면이다.
도 9a 내지 9c는 도 8b에 도시한 센서들의 구체적인 교장과정을 표시한 화면으로, 도 9a는 지자기 센서 교정 화면으로, 도 9a의 (b)와 (c)와 같이 이미지에 나오는 방향으로 드론을 회전시켜 교정한다.
도 9b는 가속도계, 자이로 센서 교정화면으로, 도 9b의 (b)와 (c) 및 도 9c의 (a) 및 (b)와 같이 이미지에 나오는 방향으로 드론을 위치시켜 교정한다.
도 10은 드론조정기를 설정하는 화면으로, 드론 조정 방식을 설정하는 것으로, 예를 들면 왼쪽 스틱은 상승 및 하강, 오른쪽 스틱은 전진 및 후진 기능을 수행하게 설정할 수 있다.
도 11은 드론의 장애물 회피 기능을 설정하는 화면으로, 예를 들면 전방 장애물 감지시 속도를 줄이거나, 장애물을 피해 자동으로 출발위치(Home 위치)로 이동하는 등의 장애물 회피기능을 설정한다. 또한 드론의 착륙 구간을 점검하여 위험 물체가 있는지 감지하고, 출발위치에 착륙할 때 정밀한 위치 착륙를 설정할 수 있다.
도 12a 및 12b는 미션설정화면으로, WayPointMission는 각 포인트를 사용자가 직접 지정하여 비행하게 하는 미션이고, GridPointMission는 사각형의 범위의 크기 및 종횡중복도를 설정하여 비행하는 미션이고, PolygonPointMission는 다각형의 범위의 크기 및 종횡중복도를 설정 하여 비행하는 미션이다.
도 12a 의 (b)는 GridPointMission을 설정하는 화면으로, PointAciton는 각 포인트 마다 행동을 설정하는 것으로, 멈췄다가 이동하거나 안 멈추고 이동, 멈춰서 사진 촬영하거나 안 멈추고 사진 촬영하는 등의 행동이 설정될 수 있다.
FinishAciton은 미션 종료 후 행동을 설정하기 위한 것으로, 출발지점으로 복귀, 미션 종료 한 곳에 착륙, 마지막 미션 위치에 대기 등의 행동이 설정될 수 있다.
DirectionAction은 드론 비행할 때 방향 설정하기 위한 것으로, 미션 따라 자동으로 조정, 현재 지정된 방향, 동,서,남,북, 동북,동남, 서북, 서남등으로 조정될 수 있다.
Speed는 드론 비행 속도, Altitude는 고도, SideRatio는 종중복도, FrontRatio는 횡중복도, RepeatCount는 반복횟수를 설정하는 기능이다.
도 12a의 (c)는 PolygonPointMission을 설정하는 화면으로, PointAciton, FinishAciton, DirectionAction, Speed, Altitude, SideRatio, FrontRatio 및 RepeatCount는 상기한 GridPointMission을 설정하는 화면과 같은 기능을 수행한다.
도 12b는 WayPointMission을 설정하는 화면으로, PointAciton, FinishAciton, DirectionAction, Speed, Altitude, SideRatio, FrontRatio 및 RepeatCount는 상기한 GridPointMission을 설정하는 화면과 같은 기능을 수행한다.
도 13은 카메라 촬영 상세 설정화면으로, Mode는 Auto, A, S, M가 있고, 여기서 Auto는 자동설정, A는 카메라 조리개 위주 설정, S는 카메라 ShutterSpeed 위주 설정, M은 사용자 정의 설정 모드이다.
도 14는 도론의 운항 전 드론 상태를 확인하기 위한 화면으로, 드론의 연결 상태, 카메라 상태, 센서 상태, 출발지점(HomePoint) 설정 상태, 미션 업로드(Upload) 상태, 드론 메모리 상태, GPS상태 등을 확인할 수 있다.
도 15는 드론이 자동운항할 때 각포인트에서 촬영되는 사진을 지도 위에 실시간으로 표시한 화면으로, 도 15(b)는 GridPointMission에 따른 자동운행 화면, 도 15 (c)는 PolygonPointMission에 따른 운행 화면이다.
상기 관제시스템(20)은 상기 자동비행앱을 통해 전달된 드론의 비행 상태를 포함하는 드론 정보를 관리하는 것으로 관제프로그램을 구비하고 있고, 관제프로그램은 도 16에 도시한 바와 같은 초기화면을 가지며, 상기한 바와 같이, 비행경로서버(21)와 스트리밍서버(22);를 포함한다.
상기 스트리밍서버(22)는 수신되는 영상 스트리밍 데이터를 별도의 다이얼로그 위에서 재생하여 조금 더 큰 화면에서 영상 데이터와 비행상태를 확인할 수 있도록 PIP(Picture in Picture) 모드를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 비행경로서버(21)는 형장에서 드론을 운용 중인 사용자에게 비행에 대한 안내사항 또는 긴급한 내용을 실시간 음성 메시지로 전달하는 음성 메시지 푸쉬 기능을 더 구비할 수 있다.
도 16에 도시한 바와 같이 관세시스템에 접속하기 위해서는 로그인이 필요하고 로그인을 하기 위해서는 계정의 검증이 이루어져야 하며, 일반 또는 그룹 관리자/그룹 구성원으로 가입된 계정의 이메일 및 비밀번호를 입력받아서 로그인 검증을 처리한다.
"Join"을 통해 관제 시스템을 이용할 수 있는 계정을 생성할 수 있고, 회원 가입은 약관 동의 > 계정 정보 입력 > 가입 완료 순으로 진행된다.
"Find password"를 통해 비밀번호를 찾을 수 있고, 이때 입력된 이메일로 임시 비밀번호가 전송되며, 사용자는 해당 임시 비밀번호로 관제 시스템에 로그인한 후 비밀번호를 변경할 수 있다.
도 17은 사용권한 설정화면으로, 관제시스템에 등록된 계정은 일반/그룹 관리자/그룹 구성원으로 구성되는데, 그룹 구성원은 관제 또는 제어 권한에 따라 사용 기능이 제한된다.
일반 계정은 그룹에 속하지 않은 단일 계정으로 관제할 수 있는 드론이 1대인 계정이고, 연결된 1대의 드론에 대해 관제 및 제어 권한을 모두 갖는다.
그룹 관리자는 최고 그룹 관리자와 중간 그룹관리자로 구분되며, 자신의 하위에 속하는 데이터에 대해 관제 및 제어 권한을 모두 갖는다.
그룹 구성원은 기본적으로 관제 및 제어 권한을 가지고 있지 않지만, "Permission Setting" 기능으로 관제 또는 제어 권한이 주어질 경우, 자신의 그룹에 속하는 데이터에 대해 설정된 권한을 갖는다.
도 18은 관리자권한 설정화면으로, 그룹관리자만이 사용할 수 있는 메뉴로 등록된 그룹 구성원들의 현황을 확인하거나, 불필요한 구성원을 추방해서 그룹에서 제외시킬 수 있고, 하위 그룹이 존재하는 경우에는 "Group Setting"을 통해 구성원들의 그룹 배치를 변경할 수 있다.
도 19는 관제시스템에서 비행 상태를 확인하는 화면으로, 연결된 드론의 기본 기체 상태 및 비행 상태를 확인할 수 있고, 표시되는 맵이 축소된 상태일 경우에는 드론의 위치에 따라 군집화하여 맵에 표시하며, 확대된 상태일 경우에는 드론의 이름 및 미션 상태, 드론 진행 방향 및 위치를 맵 위에 표시한다.
드론의 이름 및 종류, 운용 중인 계정 정보, 시리얼 번호, FOV 값, 배터리 상태, 비행 속도, 비행 고도, 홈포인트까지의 거리를 주기적/실시간으로 확인할 수 있으며, 주기적으로 상태 정보가 갱신되는 경우에는 약 3초마다 서버에 저장된 마지막 데이터를 가져와서 자동 갱신한다.
실시간으로 상태 정보가 갱신되는 경우에는 앱에서 약 2초마다 전달되는 누적 상태 데이터를 실시간에 가깝게 표시한다.
도 20a 및 20b는 관제시스템에서 제공하는 메시지서비스 제공화면으로, 도 20a의 (a)는 일반문자메시지, 도 20a의 (b)는 음성메시지, 도 20b는 통합메시지 제공화면이다.
메시시 전송 서비스는 관제권한을 가진 사용자가 현장에서 드론을 운용 중일 때 사용자에게 비행에 대한 안내사항 또는 긴급한 내용을 글자로 전달할 수 있는 메시지 푸쉬 서비스로, 앱과 관제 시스템의 통신 상태에 따라 약간의 오차는 있을 수 있지만, 낮은 지연율을 가지고 있으며, 음성 통화 또는 음성 메시지로 대화가 힘든 기상 환경일 때 전하고자하는 메시지를 확실하게 전달할 수 있다.
음성메시지는 녹화된 음성이 아닌 실시간 음성 메시지이고, 일반 메시지를 타이핑하기 힘들거나 일반 메시지로 핵심 내용을 전달한 후에 상세한 내용을 음성으로 전파하고자 할 때 사용할 수 있는 기능이다.
전송하거나 수신된 실시간 음성 데이터는 대화가 종료될 때, 파일 형태로 서버에 저장되며, 이후에 다시 듣기를 할 수 있다.
도 21a 및 21b는 비행을 시작한 드론으로부터 수신되는 실시간 영상 스트리밍 데이터를 재생하는 스트리밍 화면으로, 영상 스트리밍은 기본적으로 원본 소스를 그대로 재생하지만, 1080p/720p/360p/160p의 화질을 제공해서 통신 상태에 따른 지연율을 최소화할 수 있다.
도 21a의 (b)와 도 21b의 (a)는 수신되는 영상 스트리밍 데이터를 별도의 다이얼로그 위에서 재생하는 기능으로 조금 더 큰 화면에서 영상 데이터와 비행상태를 확인할 때 사용하는 PIP(Picture in Picture) 모드 화면이다.
PIP(Picture in Picture) 모드는 관제시스템을 두 개 이상의 화면에서 사용할 경우, 한 화면에서는 다른 관제 기능을 확인하면서 다른 화면에서 특정 드론의 영상 스트리밍 데이터를 전체화면으로 상세하게 확인할 때 사용된다.
도 21b의 (b)는 이전에 수행한 비행에 대한 영상 스트리밍 내역을 확인하거나 재생, 다운로드하는 화면이다.
도 22는 라이브맵 화면으로, 맵API의 위성뷰로 특정 지역의 사진 정보를 확인할 수 있지만, 실시간 데이터가 아니라서 관제 용도로는 부적합한데, 라이브맵 표시 기능을 통해 비행 지역의 이미지 정보를 실시간으로 표시할 수 있다.
비행을 시작한 드론으로부터 수신되는 라이브맵 데이터를 맵 위에 표시하는 기능으로, 상세한 확인을 위해 특정 라이브맵 데이터를 전체화면으로 표시할 수 있고, 현재 수신된 라이브맵 데이터 및 이전에 저장된 데이터를 다운로드 할 수 있다.
도 23은 자동비행앱으로부터 수신되는 라이브맵 데이터 저장화면으로, 라이브맵 데이터는 사용자별로 지정된 저장 경로에 이미지 파일로 저장되며, 수행 중이던 미션 정보 및 데이터가 취득된 곳의 경도/위도 값, 고도, 기체의 회전 값이 DB화되어 서버에 저장된다.
도 24는 영상 스트리밍 저장화면으로, 드론의 비행이 종료되거나 기타의 이유로 앱에서 영상 스트리밍 전송이 종료된 경우, 종료 시점까지 녹화된 스트리밍 데이터가 사용자별로 지정된 저장 경로에 영상 파일로 저장되고, 해당 스트리밍 데이터를 전송한 사용자 및 드론 정보, 저장 시점이 DB화 되어 서버에 저장된다.
도 25는 Shape파일 관리 화면으로, 비행 완료된 미션에 대한 내역 즉, 미션 종류, 이름, 미션 수행 주소, 시작/종료 시간을 표시하며 선택된 미션을 Shape 파일로 다운로드할 수 있다.
Shape파일을 다운로드할 때는 홈포인트, 미션 시작/종료 포인트, 비행 포인트의 좌표계를 설정할 수 있고, GSR80, WGS84, BESSEL, GOOGLE 4가지의 좌표계가 제공되고, Shape파일 다운로드가 완료되면 미션 시작/종료 포인트, 각 비행 포인트, 비행 라인에 대한 공간 정보가 개별 Shape파일로 생성되어 있는 압축파일이 생성된다.
도 26은 통계 정보를 제공하는 화면으로, 누적된 미션 비행 데이터에 대한 간략 현황 및 상세한 데이터를 그래프/차트로 확인할 수 있고, 해당 데이터는 로그인한 계정의 종류의 권한에 따라 자신의 하위에 속하는 데이터에 대해서만 표시된다.
총 비행 거리 및 총 비행 면적은 데이터 표시 단위를 변경할 수 있으며, 설정된 단위는 설정 정보로 저장되어서 다음번 로그인 시에 자동 설정되어 표시되고, 상세 데이터는 데이터셋 설정에 따라 그룹별/드론 종류별로 표시할 수 있으며, 엑셀파일로 다운로드할 수 있다.
도 26 (b)는 누적된 미션 비행 데이터를 수행일자별로 달력형태로 표시하는 한 것으로, 특정날짜에 수행된 미션 데이터를 미션 종류, 이름, 미션 수행 지역의 주소, 날씨, 바람 세기 및 방향, 지구자기장지수(Kp), 시작/종료 시간 형태로 표시하며, "ShapeFile" 기능을 통해 공간자료로 다운로드 할 수 있다.
도 27은 선택돈 드론을 원격 제어할 수 있게 하는 기능을 설정하는 화면으로, 수동으로 영상 스트리밍 전송을 제어하거나 Take-off / Landing, Return to Home 등의 제어를 할 수 있다.
도 28은 원격으로 미션 비행을 시작하기 위해 선택된 드론에 수행할 미션 정보를 설정하는 화면으로, 해당 드론의 현재 위치에서 반경 3km 이내에 생성되어 있는 미션만 선택할 수 있다.
유요한 미션이 설정된 경우에는 맵위에 설정된 미션의 비행 영역 및 시작/종료 포인트, 비행 포인트가 표시되며, 드론 정보 영역에 미션 종류 및 이름이 표시된다..
이하 상기와 같이 구성된 관제시스템을 이용한 과제 방법에 대하여 간략하게 설명한다.
본 발명의 관제 방법은 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템에 의해 이루어지는 드론 관제 방법으로, 모바일단말기의 자동비행앱을 실행하고 해당 드론의 드론조정기와 유무선으로 접속하는 접속단계; 드론의 배터리 상태를 점검하고, 드론에 설치된 카메라의 촬영 모드, 사진 비율, 사진 저장 방식, 사진 촬영 색 온도, 칼라 등의 카메라 설정, 드론에 구비된 각종 센서를 설정하는 기체 설정단계; 드론에 구비된 관성측정장치와 장애물 회피 기능을 설정하는 안전장치검토단계; 드론의 비행 과정에서 촬영된 실시간 연상을 라이브맵으로 생성하는 라이브맵 생성단계; 설정된 비행 경로에 따라 드론이 비행되는 자동비행단계로 이루어지고, 각 단계에서 생성된 정보는 통신 수단을 통해 관제시스템에 전달되고, 관제시스템에서 관제 중 발생되는 안내사항이나 긴급사항은 문자나 음성으로 드론 운용자의 모바일단말기로 푸쉬된다.
이러한 방법은 상기의 시스템 구성에 대한 설명에서 이미 상세하게 설명되었으므로 상세한 설명은 생략한다.
10: 자동비행앱
20: 드론관제시스템
21: 비행경로서버 22: 스트리밍서버
100: 드론조정기

Claims (4)

  1. 드론조정기(100)와 유무선으로 접속된 모바일단말기에 설치된 자동비행앱(10)과, 드론의 비행을 관제하는 관제실에 구비된 관제시스템(20)에 있어서,
    상기 자동비행앱(10)은 드론이 연결되면 드론의 이름(Phantom4Pro), 드론의 GPS 연결 상태, 네트워크 상태 및 드론 베터리 상태를 표시하고, 드론에 설치된 카메라 설정, 표시되는 지도 설정, 드론의 기체상태 설정, 드론조정기 설정, 미션설정 기능을 가지며, 드론의 상태 확인 및 드론 운항 위치 및 고도 확인이 가능하며, 각각의 기능은 상기 관제시스템(20)에 전송되고,
    상기 관제시스템(20)은 상기 자동비행앱을 통해 전달된 드론의 비행 상태를 포함하는 드론 정보를 관리하는 것으로 관제프로그램을 구비하고 있고, 드론 운용중인 사용자에게 비행에 대한 안내사항 또는 긴급한 내용을 글자로 전달하는 메시지 푸쉬서비스를 제공하는 비행경로서버(21); 비행을 시작한 드론으로부터 수신되는 실시간 영상 스트리밍 데이터를 재생하는 스트리밍서버(22);를 포함하며,
    상기 스트리밍서버(22)는 수신되는 영상 스트리밍 데이터를 별도의 다이얼로그 위에서 재생하여 조금 더 큰 화면에서 영상 데이터와 비행상태를 확인할 수 있도록 PIP(Picture in Picture) 모드를 구비하고,
    상기 비행경로서버(21)는 현장에서 드론을 운용 중인 사용자에게 비행에 대한 안내사항 또는 긴급한 내용을 실시간 음성 메시지로 전달하는 음성 메시지 푸쉬 기능을 더 구비한 것을 특징으로 하는 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항의 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제시스템에 의해 이루어지는 드론 관제 방법에 있어서,
    모바일단말기의 자동비행앱을 실행하고 해당 드론의 드론조정기와 유무선으로 접속하는 접속단계;
    드론의 배터리 상태를 점검하고, 드론에 설치된 카메라의 촬영 모드, 사진 비율, 사진 저장 방식, 사진 촬영 색 온도, 칼라 등의 카메라 설정, 드론에 구비된 각종 센서를 설정하는 기체 설정단계;
    드론에 구비된 관성측정장치와 장애물 회피 기능을 설정하는 안전장치검토단계;
    드론의 비행 과정에서 촬영된 실시간 연상을 라이브맵으로 생성하는 라이브맵 생성단계;
    설정된 비행 경로에 따라 드론이 비행되는 자동비행단계로 이루어지고,
    각 단계에서 생성된 정보는 통신 수단을 통해 관제시스템에 전달되고, 관제시스템에서 관제 중 발생되는 안내사항이나 긴급사항은 문자나 음성으로 드론 운용자의 모바일단말기로 푸쉬되는 것을 특징으로 하는 드론 기체 세팅 및 자동운항을 통한 관제 방법.
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