KR102223190B1 - 드론 착륙 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 드론 착륙 시스템에 관한 것으로, 스테이션에 X/Y축 카메라 및 Z축 카메라를 구비하여 영상부를 통해 드론의 X/Y 축 값 및 Z 축 값을 확인할 수 있고, 제어부로 드론을 자동 또는 수동으로 드론을 스테이션의 중심 포인트로 제어하여 정밀하게 착륙을 유도할 수 있는 드론 착륙 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 드론 착륙 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스테이션에 X/Y축 카메라 및 Z축 카메라를 구비하여 스테이션의 중심 포인트로부터 드론의 X/Y 거리 값 및 Z 거리 값을 감지하고, 제어부로 드론을 자동 또는 수동으로 제어하여 착륙을 정밀하게 유도하는 드론 착륙 시스템에 관한 것이다.
드론은 높은 고도에서 지상, 공중의 정보를 사용자의 위험 부담이 없이 타인에게 노출될 위험 없이 용이하게 수집할 수 있다는 점에서 군사, 산업 등 다양한 면에서 각광받고 있다.
또한, 드론은 자율비행이 가능하다는 점에서 외부조종사가 직접 조종하는 무선조종비행기와는 차이가 있으며, 일단 비행을 개시한 후에는 목표물과 같이 파괴되는 미사일과 달리 기본적으로 회수가 가능하여 반복적으로 임무에 투입될 수 있는 장점이 있다.
오늘날의 드론은 자신의 위치, 속도, 자세를 측정하고 주어진 임무에 맞는 최적의 경로를 스스로 생성하고, 이를 따라서 비행하며 자체적으로 고장을 진단하고 대응하는 매우 높은 수준의 자유성을 가지고 있다. 최근에는 군사적 역할 외에도 다양한 민간 분야에서 활용되고 있다. 사람이 직접 가서 촬영하기 어려운 장소를 촬영하거나, 기상관측, 스포츠 중계, 탐사보도, 무인택배 서비스 등의 임무를 수행할 수 있다.
하지만, 드론 스스로 최적의 경로를 스스로 생성하고, 이를 따라서 비행을 할 수는 있지만, 비행 중에 발생하는 비상 상황에 대한 판단은 여전히 사용자의 몫으로써, 비상 상황에 대한 적절한 대응이 매우 중요하다.
특히, 드론이 이착륙할 때 문제가 주로 발생하며, 공중에서와 달리 지상에서는 위험요인이 더욱 많아, 선상과 같이 지상 상황이 지속적으로 급변하는 경우, 그에 신속히 대처하지 못해 드론이 이착륙 도중 추락하는 사고가 발생할 수 있으며, 드론 추락 사고에 의해 발생하는 2차 추돌 사고, 지상의 사람 또는 사물과의 또 다른 충돌이 발생하여 인명 또는 재산의 손실을 야기할 수 있다.
종래기술 대한민국공개특허공보(제 10-2018-0096350호, 2018.08.29.)에는 휴대용 드론 착륙 유도 장치에 관한 것으로, 발광부를 포함하는 판넬로 시야 확보를 통해 드론의 착륙을 유도하는 내용이 개시되어 있다. 하지만, 종래기술에서는 사용자가 육안으로 직접 수동제어를 해야하는 문제가 있다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 스테이션에 X/Y축 카메라 및 Z축 카메라를 구비하여 영상부를 통해 드론의 X/Y 축 값 및 Z 축 값을 확인할 수 있고, 제어부로 드론을 자동 또는 수동으로 제어하여 정밀하게 착륙을 유도할 수 있는 드론 착륙 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 드론, 스테이션 및 제어부를 포함하는 드론 착륙 시스템에 있어서, 상기 스테이션은, 상기 드론이 착륙하는 랜딩부와, 상기 랜딩부 중앙에 구비되어 바텀뷰로 상기 드론을 촬영하고, 상기 드론의 수평 위치를 감지하는 X/Y축 카메라 및 상기 스테이션에 구비되어 사이드뷰로 상기 드론을 촬영하고, 상기 드론의 지면으로부터의 높이를 감지하는 Z축 카메라를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 X/Y축 카메라 및 Z축 카메라가 촬영한 영상을 표출하는 영상부와, 상기 X/Y축 카메라 및 Z축 카메라가 감지한 상기 드론의 위치 및 높이 기반으로 상기 드론의 X/Y/X 축 값을 자동으로 제어하는 자동제어부 및 상기 드론의 X/Y/Z 축 값을 수동으로 제어하는 수동제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 수동제어부가 작동하지 않으면 자동으로 상기 자동제어부가 작동하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 드론은, 상기 드론의 하단에 구비되어 상기 스테이션을 탑뷰로 촬영하는 탑뷰카메라를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 탑뷰카메라가 촬영한 영상을 표출하는 탑뷰영상부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 드론 착륙 시스템은 X/Y축 카메라 및 Z축 카메라가 스테이션의 중심 포인트로부터 드론의 X/Y 거리 값 및 Z 거리 값을 감지하고, 표시하여 드론의 착륙을 정밀하게 유도할 수 있다.
본 발명에 따른 드론 착륙 시스템은 스테이션의 중심 포인트로부터 드론의 거리에 따라 드론을 자동 또는 수동으로 제어하여 착륙을 정밀하게 유도할 수 있다.
본 발명에 따른 드론 착륙 시스템은 드론에 탑뷰카메라를 더 포함하여 스테이션의 문자 또는 패턴을 인식하여 드론을 정위치로 제어하여 착륙을 유도할 수 있다.
도 1은 본 발명에 다른 드론 착륙 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 스테이션의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 제어부의 영상부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4 및 5는 본 발명에 따른 드론 착륙 시스템의 작동예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 드론 착륙 시스템의 작동예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 드론 착륙 시스템의 자동제어부의 자동제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명에 따른 드론 착륙 시스템의 수동제어부의 수동제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시한 스테이션의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 제어부의 영상부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4 및 5는 본 발명에 따른 드론 착륙 시스템의 작동예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 드론 착륙 시스템의 작동예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 드론 착륙 시스템의 자동제어부의 자동제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명에 따른 드론 착륙 시스템의 수동제어부의 수동제어방법을 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 드론 착륙 시스템을 설명한다. 이때, 본 발명은 실시 예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.
도 1은 본 발명에 다른 드론 착륙 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 도시한 스테이션의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 3은 도 1에 도시한 제어부의 영상부를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4 및 5는 본 발명에 따른 드론 착륙 시스템의 작동예를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 드론 착륙 시스템의 작동예를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 드론 착륙 시스템의 자동제어부의 작동 방법을 나타낸 순서도이며, 도 8은 본 발명에 따른 드론 착륙 시스템의 수동제어부의 작동 방법을 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 드론 착륙 시스템(10)은 드론(100), 스테이션(200) 및 제어부(300)를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 드론(100)은 본체와, 상기 본체의 일측에서 연장되어 추력을 발생시키는 복수의 암 및 상기 복수의 암 또는 상기 본체에 배치되는 랜딩기어를 포함할 수 있고, 지상의 관리자에 의해 수동으로 제어되거나, 상기 드론(100)에 탑재된 비행 프로그램에 의해 자동 제어되어 상공을 비행할 수 있으며, 상기 스테이션(200)은 일정한 넓이의 평면을 구비하여 지면 또는 구조물에 위치할 수 있고, 비행을 마치고 착륙하는 상기 드론(100)을 장애물로부터 보호할 수 있으며, 상기 제어부(300)는 상기 드론(100)과 상기 스테이션(200)을 제어하여 상기 드론(100)의 착륙을 안전하게 유도하여 상기 드론(100)을 보호할 수 있다.
여기서, 상기 드론(100)은 초음파센서(미도시), 비전센서(미도시), 기압센서(미도시) 및 GPS센서(미도시)를 포함할 수 있다.
상기 초음파센서(미도시)는 비행 중인 상기 드론(100)과 지면 간 거리 또는 물체간 거리를 측정하는 센서로, 초음파나 레이저를 발산한 후 돌아오는 시간을 측정하여 거리를 계산할 수 있고, 상기 비전센서(미도시)는 비행 중인 상기 드론(100)에서 영상을 찍고 이미지를 분석하여 장애물의 유무를 판단하는 센서로, 장애물과의 충돌을 방지할 수 있으며, 상기 기압센서(미도시)는 해수면에서의 높이에 따른 대기압을 측정하여 비행 중인 상기 드론(100)의 고도를 측정하는 센서로, 단독으로 사용되기 보다 상기 GPS센서(미도시)와 같이 사용되어 넓은 공간에서 상기 드론(100)의 고도를 정밀하게 측정할 수 있으며, 상기 GPS센서(미도시)는 인공위성의 신호를 사용하여 비행 중인 상기 드론(100)의 실시간 위치 좌표와 고도를 측정하는 센서로, GPS 위성과 GPS 수신기의 거리를 계산해 좌표 값을 구해 상기 드론(100)의 위치 좌표 및 고도를 측정할 수 있다.
또한, 상기 스테이션(200)은 랜딩부(210), X/Y축 카메라(220) 및 Z축 카메라(230)를 포함할 수 있다.
상기 랜딩부(210)는 일정한 넓이의 판상으로 형성되어 상기 스테이션(200)의 하부에 구비되어 상기 드론(100)이 착륙할 수 있고, 상기 랜딩부(210)의 중앙에는 상기 드론(100)과의 거리 감지에 있어서 기준점이 되는 중심 포인트가 구비되며, 상면으로는 상기 드론(100)의 랜딩기어를 지지하고, 하면으로는 지면 또는 구조물과 맞닿아 상기 스테이션(200)을 지지할 수 있으며, 평평하지 않은 지면 또는 구조물을 완전 차단하여 상기 드론(100)의 랜딩기어가 상기 랜딩부(210) 상면에 위치하여 안착할 수 있다.
상기 X/Y축 카메라(220)는 상기 랜딩부(210) 중앙의 상기 중심 포인트에 구비되어 바텀뷰로 상기 드론(100)을 촬영할 수 있고, 상기 스테이션(200)의 중심 포인트로부터 상기 드론(100)의 X/Y 거리 값을 감지할 수 있으며, 실시간으로 상기 드론(100)의 X/Y 거리 변화를 확인하여 착륙 유도를 정밀하게 할 수 있다.
상기 Z축 카메라(230)는 상기 스테이션(200)에 구비되어 사이드뷰로 상기 드론(100)을 촬영하고, 상기 스테이션(200)의 상기 중심 포인트로부터 상기 드론(100)의 거리 Z 값을 감지할 수 있으며, 실시간으로 상기 드론(100)의 X 거리 변화를 확인하여 착륙 유도를 정밀하게 할 수 있다.
여기서, 도 2를 참조하면, 상기 스테이션(200)은 방풍벽(240)을 더 포함할 수 있다.
상기 방풍벽(240)은 상기 랜딩부(210)의 단부에서부터 일정 길이 수직으로 연장되어 내면으로 상기 랜딩부(210)를 둘러싸도록 형성되어 상기 드론(100)을 외부 장애물 또는 순간 돌풍으로부터 보호할 수 있고, 상기 Z축 카메라(230)가 상기 방풍벽(240)에 구비될 수 있으며, 상기 드론(100)이 상기 스테이션(200)의 일정 고도 내로 진입했을 때 바람의 영향을 감소시켜 정밀 제어를 할 수 있고, 상기 방풍벽(240)의 외면은 경사면으로 형성되어 외부에서 불어오는 바람에 의한 외력을 분산시겨 상기 방풍벽(240)을 바람으로부터 보호할 수 있다.
또한, 상기 방풍벽(240)은 단단하거나, 유연한 고정 구조물 및 망과 같은 타공 형태의 구조물을 포함할 수 있으며, 타공 형태의 구조물일 경우, 상기 스테이션(200)의 내부로 일정량의 바람이 통과할 수 있어 강풍에 의한 상기 방풍벽(240)의 파손을 방지할 수 있다.
다시, 도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 제어부(300)는 영상부(310), 자동제어부(320) 및 수동제어부(330)를 포함할 수 있다.
먼저, 도 3을 참조하면, 상기 영상부(310)는 상기 X/Y축 카메라(220) 및 Z축 카메라(230)가 촬영한 영상을 표출할 수 있고, 상기 X/Y축 카메라(220)의 영상과 상기 Z축 카메라(230)의 영상을 분할하여 각각 표출할 수 있으며, 상기 스테이션(200) 중심 포인트로부터의 상기 드론(100)의 X/Y 거리 값, Z 거리 값과 상기 스테이션(200)의 중심 포인트를 기준으로 한 X/Y축 및 Z축이 표시되어 상기 스테이션(200)의 중심 포인트로부터 상기 드론(100)의 위치를 정확하게 확인할 수 있다.
상기 자동제어부(320)는 상기 X/Y축 카메라(220) 및 Z축 카메라(230)가 감지한 상기 드론(100)의 X/Y/X 거리 값을 기반으로 상기 드론(100)을 제어하기 위한 제어신호를 자동으로 생성하여 상기 드론(100)의 착륙을 자동으로 제어할 수 있고, 상기 스테이션의 중심 포인트로부터 일정 거리의 고도 이내부터 작동하여 상기 드론(100)을 제어할 수 있으며, 바람직하게는 고도 100m부터 상기 드론(100)을 제어하여 착륙을 유도할 수 있다.
예를 들어, 도 4의 (a)를 참조하면, 상기 드론(100)은 탑재된 비행 프로그램의 제어에 따라 목표지점의 상공을 비행한 후, 상기 스테이션(200)의 중심 포인트로부터 고도 100m에서 자동 비행을 종료할 수 있고, 이 때, 상기 드론 착륙 시스템(10)이 상기 드론(100)의 착륙 유도를 시작할 수 있으며, 먼저, 상기 제어부(300)의 상기 X/Y축 카메라(220) 및 Z축 카메라(230)가 상기 드론(100)을 촬영하고, 상기 스테이션(200)의 중심 포인트로부터 상기 드론(100)의 X/Y/Z 거리 값을 감지하여 상기 영상부(310)에 표출하며, 상기 자동제어부가 상기 드론(100)을 제어하여 고속으로 하강시키며 상기 스테이션(200)의 중심 포인트로 이동시킴으로써 상기 드론(100)의 착륙을 유도할 수 있다.
상기 수동제어부(330)는 상기 드론(100)을 제어하기 위한 제어신호를 상기 수동제어부(330)의 작동에 따라 수동으로 생성하여 상기 드론(100)의 X/Y/Z 위치를 제어할 수 있고, 상기 스테이션(200)으로부터 일정 거리 이내에 위치한 상기 드론(100)을 제어할 수 있으며, 바람직하게는 상기 랜딩부(210)로부터 15m 상공 이내부터 상기 수동제어부(330)로 상기 드론(100)을 제어할 수 있고, 조이스틱, 키패드, 터치패드와 같은 입력장치를 포함하여, 상기 드론(100)을 수동으로 정밀하게 제어하여 착륙을 유도할 수 있다.
예를 들어, 도 4의 (b)를 참조하면, 상기 드론(100)이 상기 자동제어부(320)에 의해 고속으로 하강하여 상기 랜딩부(210)로부터 15m 거리의 상공까지 하강한 경우, 상기 수동제어부(330)의 작동이 가능하며, 상기 수동제어부(330)를 작동하여 저속으로 하강하는 상기 드론(100)의 X/Y/Z 위치를 정밀하게 제어하여 상기 스테이션(200)의 중심 포인트로 이동시켜 상기 드론(100)의 착륙 유도를 정밀하게 할 수 있다.
또한, 상기 스테이션(200)에 상기 방풍벽(240)이 구비된 경우, 상기 수동제어부(330)는 상기 방풍벽(240) 상단으로부터 일정 거리 이내에 위치한 상기 드론(100)을 제어할 수 있으며, 바람직하게는 상기 방풍벽(240) 상단으로부터 5m 상공 이내부터 상기 수동제어부(330)로 상기 드론(100)을 제어할 수 있다.
예를 들어, 도 5의 (a)를 참조하면, 상기 드론(100)은 탑재된 비행 프로그램의 제어에 따라 목표지점의 상공을 비행한 후, 상기 스테이션(200)의 중심 포인트로부터 고도 100m에서 자동 비행을 종료할 수 있고, 이 때, 상기 드론 착륙 시스템(10)이 상기 드론(100)의 착륙 유도를 시작할 수 있으며, 먼저, 상기 제어부(300)의 상기 X/Y축 카메라(220) 및 Z축 카메라(230)가 상기 드론(100)을 촬영하고, 상기 스테이션(200)의 중심 포인트로부터 상기 드론(100)의 X/Y/Z 거리 값을 감지하여 상기 영상부(310)에 표출하며, 상기 자동제어부가 상기 드론(100)을 제어하여 고속으로 하강시켜 상기 스테이션(200)의 중심 포인트로 이동시킴으로써 상기 드론(100)의 착륙을 유도할 수 있다.
또한, 도 5의 (b)를 참조하면, 상기 드론(100)이 상기 자동제어부(320)에 의해 고속으로 하강하여 상기 방풍벽(240) 상단으로부터 5m 거리의 상공까지 하강한 경우, 상기 수동제어부(330)의 작동이 가능하며, 상기 수동제어부(330)를 작동하여 저속으로 하강하는 상기 드론(100)의 X/Y/Z 위치를 정밀하게 제어하여 상기 스테이션(200)의 중심 포인트로 이동시켜 상기 드론(100)의 착륙 유도를 정밀하게 할 수 있다.
여기서, 도 4의 (b)를 참조하면, 상기 스테이션(200)에 상기 랜딩부(210)만 있는 경우, 상기 스테이션(200)이 위치한 지표면 부근에서는 강한 바람이 불규칙한 지형지물에 의해 상승기류 또는 하강기류를 형성할 수 있고, 이에 의해 순간적으로 풍향과 풍속이 급변하는 순간 돌풍이 발생하여 착륙하는 상기 드론(100)이 추락할 위험이 있는 반면, 도 5의 (b)를 참조하면, 상기 스테이션(200)이 방풍벽(240)을 구비한 경우, 상기 방풍벽(240) 외면의 경사면에 의해 순간 돌풍이 분산되어 상공에서 하강하는 상기 드론(100)에 가해지는 바람을 분산시켜 추락을 방지할 수 있고, 바람의 방해 없이 착륙 유도를 정밀하게 할 수 있다.
또한, 상기 제어부는 상기 수동제어부(330)가 작동하지 않으면 자동으로 상기 자동제어부(320)가 작동할 수 있고, 또는 상기 수동제어부(330)와 자동제어부(320)가 동시에 작동할 수 있다.
다시, 도 4 내지 5를 참조하면, 상기 자동제어부(320)가 상기 드론(100)을 상기 스테이션(200)의 중심 포인트로 유도하며 고속으로 하강시키고, 상기 방풍벽(240) 상단으로부터 일정 거리 이내에 도달하면, 상기 수동제어부(330)를 작동하여 상기 드론(100)의 X/Y/Z 위치를 정밀하게 제어하여 상기 스테이션(200)의 중심 포인트로 이동시키고, 상기 수동제어부(330)가 작동하지 않으면, 다시 상기 자동제어부(320)가 상기 드론(100)을 저속으로 하강시켜 착륙 유도를 정밀하게 할 수 있다.
예를 들면, 상기 드론(100)이 상기 스테이션(200)의 중심 포인트로부터 100m 고도에서 자동 비행을 종료하면, 상기 X/Y축 카메라(220) 및 Z축 카메라(230)가 상기 드론(100)을 촬영하며 상기 드론(100)의 X/Y/Z 거리 값을 감지하고, 감지된 상기 X/Y/Z 거리 값을 기반으로 하여 상기 자동제어부(320)가 상기 드론(100)을 상기 스테이션(200)의 중심 포인트로 이동하며 고속으로 하강시키고, 상기 드론(100)이 상기 랜딩부(210)로부터 15m 상공 또는 상기 방풍벽(240) 상단으로부터 5m 상공에 도달하면, 상기 자동제어부(320)가 상기 드론(100)의 고속 하강을 멈추며, 상기 수동제어부(330)로 상기 드론(100)의 X/Y/Z 위치를 제어하여 상기 스테이션(200)의 중심 포인트로 이동시키고, 상기 수동제어부(330)가 작동하지 않으면, 다시 상기 자동제어부(320)가 상기 드론(100)을 저속으로 하강시키며 상기 스테이션(200)의 중심 포인트로 착륙 유도를 정밀하게 할 수 있다.
또는, 상기 자동제어부(320)가 상기 드론(100)을 상기 스테이션(200)의 중심 포인트로 유도하며 고속으로 하강시키고, 상기 랜딩부(210) 또는 방풍벽(240) 상단으로부터 일정 거리 이내에 도달하면, 상기 드론(100)을 저속으로 하강시키면서 상기 수동제어부(330)로 상기 드론(100)의 X/Y/Z 위치를 정밀하게 제어하여 상기 스테이션(200)의 중심 포인트로 이동시켜 착륙 유도를 정밀하게 할 수 있다.
예를 들면, 상기 드론(100)이 상기 스테이션(200)의 중심 포인트로부터 100m 고도에서 자동 비행을 종료하면, 상기 X/Y축 카메라(220) 및 Z축 카메라(230)가 상기 드론(100)을 촬영하며 상기 드론(100)의 X/Y/Z 거리 값을 감지하고, 감지된 상기 X/Y/Z 거리 값을 기반으로 하여 상기 자동제어부(320)가 상기 드론(100)을 상기 스테이션(200)의 중심 포인트로 이동하며 고속으로 하강시키고, 상기 랜딩부(210)로부터 15m 상공 또는 상기 방풍벽(240) 상단으로부터 5m 상공에 도달하면, 상기 자동제어부(320)는 상기 드론(100)을 저속으로 하강시키고, 동시에 상기 수동제어부(330)의 조작으로 상기 드론(100)의 X/Y/Z 위치를 제어하여 상기 드론(100)의 X/Y/Z 거리 값이 동시에 변하면서 상기 스테이션(200)의 중심 포인트로 이동시켜 착륙 유도를 정밀하게 할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 드론(100)은 탑뷰카메라(미도시)를 포함할 수 있고, 상기 제어부(300)는 탑뷰영상부(340)를 더 포함할 수 있다.
상기 탑뷰카메라는 상기 드론(100)의 하단에 구비되어 상기 스테이션(200)을 탑뷰로 촬영하고, 상기 스테이션(200)의 랜딩부(210)에 표시된 문자 또는 패턴을 인식할 수 있으며, 상기 탑뷰영상부(340)는 상기 탑뷰카메라(미도시)가 촬영한 영상을 표출하고, 상기 스테이션(200)의 랜딩부(210)에 표시된 문자 또는 패턴을 표시할 수 있으며, 상기 탑뷰카메라(미도시)가 촬영한 영상의 문자 또는 패턴과 상기 탑뷰영상부(340)에 표시된 문자 또는 패턴이 불일치한 경우, 상기 제어부(300)가 자동제어부(320) 또는 수동제어부(330)로 상기 드론(100)을 제어하여 상기 탑뷰카메라(미도시)가 촬영한 문자 또는 패턴과 일치하게 위치시켜 상기 드론(100)을 원하는 자세로 제어하여 착륙을 유도할 수 있다.
예를 들어, 도 6의 (a) 및 (b)를 참조하면, 착륙 유도 중인 상기 드론(100)이 중심에서 벗어난 경우, 상기 탑뷰영상부(340)에 표시된 문자와 상기 탑뷰카메라(미도시)가 촬영한 영상의 상기 스테이션(200)의 문자가 불일치되게 표시되고, 도 6의 (c) 및 (d)를 참조하면, 상기 제어부(300)의 자동제어부(320) 또는 수동제어부(330)가 하강 중인 상기 드론(100)을 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시키며 중심 포인트로 유도할 수 있고, 최종적으로 상기 탑뷰영상부(340)의 표시된 문자와 상기 탑뷰카메라(미도시)가 촬영한 문자가 일치되어 상기 드론(100)의 착륙을 정밀하게 유도할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 드론(100)의 착륙 유도를 위한 상기 자동제어부(320)의 자동제어방법(100)은 X/Y/Z축 위치 감지단계(S110), X/Y/Z축 제어오차 인지단계(S120), 드론 위치제어 알고리즘 적용단계(S130), 드론 제어신호 생성단계(S140), 드론 제어신호 전송단계(S150), 영상 제어단계(160)를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 드론(100)은 미리 설정된 자동 비행 임무를 수행하고, 자동 비행 임무가 종료되면, 상기 제어부(300)의 상기 자동제어부(320)가 작동하여 상기 드론(100)의 착륙을 유도할 수 있으며, 상기 자동제어부(320)는 일정 거리의 고도에서부터 상기 드론(100)의 착륙을 유도할 수 있다.
상기 X/Y/Z축 위치 감지단계(S110)는 상기 스테이션(200)으로부터 상기 드론(100)의 X/Y/Z축 위치를 상기 스테이션(200)의 상기 X/Y축 카메라(220) 및 Z축 카메라(230)와 상기 드론(100)의 상기 초음파센서, 기압센서 및 GPS 센서를 이용하여 감지하는 단계로, 상기 스테이션(200)의 중심 포인트를 기준으로 하여 상기 드론(100)의 X/Y/Z축 위치를 정밀하게 감지하여 측정할 수 있다.
상기 X/Y/Z축 제어오차 인지단계(S120)는 상기 자동제어부(320)가 상기 드론(100)을 제어하고자 하는 목표값과, 상기 X/Y/Z축 위치 감지단계(S110)에서 측정된 값과의 오차를 계산하는 단계로, 오차를 이용해서 제어에 필요한 제어값을 상기 자동제어부(320)가 계산할 수 있으며, 여기서, 목표값은 상기 스테이션(200)의 중심 포인트일 수 있다.
상기 드론 위치제어 알고리즘 적용단계(S130)는 상기 자동제어부(320)가 상기 드론(100)의 자동제어를 위한 위치제어 알고리즘을 적용하는 단계로, 상기 위치제어 알고리즘은 ON/OFF 위치제어 및 PID 위치제어 알고리즘을 포함할 수 있고, 여기서, ON/OFF 위치제어 알고리즘은 목표값에 도달하기 위해 제어 조작량을 ON/OFF하는 방식이며, PID 위치제어 알고리즘은 비례(P)-적분(I)-미분(D) 제어 기법으로 제어하고자 하는 대상에 의해 정해지는 입력값을 측정하여 이를 목표로 하는 설정값과 비교하여 오차를 계산하고, 오차값을 이용하여 제어에 필요한 제어값을 계산해 제어값으로 피드백하여 제어하고자 하는 대상의 입력값으로 사용하는 방식으로, 상기 X/Y/Z축 위치 감지단계에서 측정된 값을 입력값으로 하고, 상기 스테이션(200)의 중심 포인트를 목표값으로 하여 상기 드론(100)을 자동으로 제어할 수 있다.
상기 드론 제어신호 생성단계(S140)는 상기 자동제어부(320)가 상기 드론 위치제어 알고리즘 적용단계(S130)에서 계산된 값을 상기 드론(100)의 제어를 위한 신호로 생성하는 단계로, 상기 드론(100)의 제어를 위한 PWM(Pulse Width Modulation), PPM(Pulse Position Modulation), SBUS와 같은 신호를 포함하여 생성할 수 있다.
상기 드론 제어신호 전송단계(S150)는 상기 드론 제어신호 생성단계(S140)에서 생성한 신호들을 상기 자동제어부(320)가 상기 드론(100)으로 전송하는 단계로, 상기 드론(100)은 상기 자동제어부(320)로부터 전송되는 신호에 따라 자동으로 상기 스테이션(200)의 중앙 포인트로 하강하며 이동할 수 있다.
상기 영상 제어단계는 상기 드론(100)을 상기 스테이션(200)의 X/Y축 카메라(220) 및 Z축 카메라(230)가 촬영한 영상을 기반으로 영상 제어 알고리즘을 적용하여 상기 드론(100)의 위치를 제어하는 단계로, 상기 자동제어부(320)는 상기 영상부(310)에 표시되는 X/Y축과 Z축에 따라 상기 드론(100)을 상기 스테이션(200)의 중심으로 유도하면서 착륙을 자동으로 제어할 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 드론(100)의 착륙 유도를 위한 상기 수동제어부(330)의 수동제어방법(S200)은 X/Y축 확인단계(S210), 중심포인트 이동단계(S220), 착륙높이 제어단계(S230)를 포함할 수 있다.
먼저, 상기 드론(100)은 상기 자동제어부(320)의 자동제어를 통해 상기 스테이션(200)을 향해 하강하며, 상기 랜딩부(210) 또는 방풍벽(240) 상단으로부터 일정 거리 이내의 상공에 도달하면 상기 수동제어부(330)의 수동제어를 통해 착륙이 유도될 수 있다.
상기 X/Y축 확인단계(S210)는 상기 스테이션(200)의 X/Y축 카메라(220) 및 Z축 카메라(230)가 촬영한 상기 드론(100)을 상기 영상부(310)로 확인하는 단계로, 상기 영상부(310)에 표출되는 상기 스테이션(200)의 중심 포인트로부터의 상기 드론(100)의 X/Y 거리 값과 상기 스테이션(200)의 중심 포인트로부터의 상기 드론(100)의 Z 거리 값 및 상기 영상부(310)에 표시되는 X/Y축과 Z축으로부터 상기 드론(100)이 상기 스테이션(200)의 중심 포인트로부터 벗어난 정도를 확인할 수 있다.
상기 중심 포인트 이동단계(S220)는 상기 수동제어부(330)를 작동하여 상기 드론(100)이 이동하는 단계로, 상기 수동제어부(330)의 작동에 따라 발생한 제어신호에 의해 상기 드론(100)이 X/Y축에서 이동하여 상기 스테이션(200)의 중심 포인트로 정밀하게 이동할 수 있다.
상기 착륙높이 제어단계(S230)는 상기 수동제어부(330)의 작동에 따라 상기 드론(100)이 Z축을 이동하는 단계로, 상기 수동제어부(330)로 상기 드론(100)을 특정 높이에서 정지 비행하거나, 상승 또는 하강할 수 있어 착륙 유도 높이를 제어하여 착륙을 유도할 수 있다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.
10 : 드론 착륙 시스템
100 : 드론
110 : 탑뷰카메라
200 : 스테이션
210 : 랜딩부
220 : X/Y축 카메라
230 : Z축 카메라
240 : 방풍벽
300 : 제어부
310 : 영상부
320 : 자동제어부
330 : 수동제어부
340 : 탑뷰영상부
S100 : 자동제어방법
S110 : X/Y/Z축 위치 감지단계
S120 : X/Y/Z축 제어오차 인지단계
S130 : 드론 위치제어 알고리즘 적용단계
S140 : 드론 제어신호 생성단계
S150 : 드론 제어신호 전송단계
S160 : 영상 제어단계
S200 : 수동제어방법
S210 : X/Y축 확인단계
S220 : 중심포인트 이동단계
S230 : 착륙높이 제어단계
100 : 드론
110 : 탑뷰카메라
200 : 스테이션
210 : 랜딩부
220 : X/Y축 카메라
230 : Z축 카메라
240 : 방풍벽
300 : 제어부
310 : 영상부
320 : 자동제어부
330 : 수동제어부
340 : 탑뷰영상부
S100 : 자동제어방법
S110 : X/Y/Z축 위치 감지단계
S120 : X/Y/Z축 제어오차 인지단계
S130 : 드론 위치제어 알고리즘 적용단계
S140 : 드론 제어신호 생성단계
S150 : 드론 제어신호 전송단계
S160 : 영상 제어단계
S200 : 수동제어방법
S210 : X/Y축 확인단계
S220 : 중심포인트 이동단계
S230 : 착륙높이 제어단계
Claims (4)
- 드론, 스테이션 및 제어부를 포함하는 드론 착륙 시스템에 있어서,
상기 스테이션은,
상기 드론이 착륙하는 랜딩부;
상기 랜딩부 중앙에 구비되어 바텀뷰로 상기 드론을 촬영하고, 상기 스테이션의 중심 포인트로부터 상기 드론의 X/Y 값을 감지하는 X/Y축 카메라;
상기 스테이션에 구비되어 사이드뷰로 상기 드론을 촬영하고, 상기 스테이션의 중심 포인트로부터 상기 드론의 Z 값을 감지하는 Z축 카메라; 및
상기 랜딩부의 단부에서 일정 길이 수직으로 연장되어 내면으로 상기 랜딩부를 둘러싸는 방풍벽;을 포함하되,
상기 Z축 카메라는 상기 방풍벽에 구비되며,
상기 제어부는,
상기 X/Y축 카메라 및 Z축 카메라가 촬영한 영상을 표출하는 영상부;
상기 X/Y축 카메라 및 Z축 카메라가 감지한 상기 드론의 위치 및 높이 기반으로 상기 드론의 X/Y/Z 축 값을 자동으로 제어하는 자동제어부; 및
상기 드론의 X/Y/Z 축 값을 수동으로 제어하는 수동제어부를 포함하되,
상기 자동제어부는,
상기 스테이션의 중심 포인트의 일정 고도에서부터 상기 방풍벽 상단의 일정 상공까지 상기 드론을 제어하고,
상기 수동제어부는,
상기 방풍벽의 상단의 일정 상공에서부터 상기 스테이션의 중심 포인트까지 상기 드론을 제어하는 것을 특징으로 하는 드론 착륙 시스템. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 수동제어부가 작동하지 않으면 자동으로 상기 자동제어부가 작동하는 것을 특징으로 하는 드론 착륙 시스템. - 제 1항에 있어서,
상기 드론은,
상기 드론의 하단에 구비되어 상기 스테이션을 탑뷰로 촬영하는 탑뷰카메라를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 탑뷰카메라가 촬영한 영상을 표출하는 탑뷰영상부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 착륙 시스템.
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