KR102280131B1 - 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템은, 군집 비행을 선도하는 리더 비행체를 나머지 복수의 비행체가 추종 비행하도록 제어하는 리더 추종 비행 제어 시스템으로서, 조종사가 탑승하며, 조종사의 조종에 의해 나머지 군집 비행체들을 추종 비행하도록 제어하는 리더 비행체; 및 조종사가 탑승하지 않고 승객이 탑승 또는 화물이 탑재되며, 상기 리더 비행체로부터 비행 제어 신호를 수신하여 상기 리더 비행체를 추종 군집 비행하는 복수의 추종 비행체를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 복수의 추종 비행체가 리더 비행체와 일정한 간격을 유지하면서 리더 비행체로부터 비행 제어 신호를 수신하여 리더 비행체의 비행 경로를 동일하게 추종하여 비행하도록 제어함으로써, 군집 비행하는 복수의 비행체가 목표 지점까지 안전하게 비행 또는 임무를 수행할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템은, 군집 비행을 선도하는 리더 비행체를 나머지 복수의 비행체가 추종 비행하도록 제어하는 리더 추종 비행 제어 시스템으로서, 조종사가 탑승하며, 조종사의 조종에 의해 나머지 군집 비행체들을 추종 비행하도록 제어하는 리더 비행체; 및 조종사가 탑승하지 않고 승객이 탑승 또는 화물이 탑재되며, 상기 리더 비행체로부터 비행 제어 신호를 수신하여 상기 리더 비행체를 추종 군집 비행하는 복수의 추종 비행체를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 복수의 추종 비행체가 리더 비행체와 일정한 간격을 유지하면서 리더 비행체로부터 비행 제어 신호를 수신하여 리더 비행체의 비행 경로를 동일하게 추종하여 비행하도록 제어함으로써, 군집 비행하는 복수의 비행체가 목표 지점까지 안전하게 비행 또는 임무를 수행할 수 있다.
Description
본 발명은 비행체 군집 비행에 관한 것으로서, 더 상세하게는 복수의 비행체가 군집 비행을 수행할 때, 복수의 비행체가 리더 비행체와 일정한 간격을 유지하면서 리더 비행체로부터 비행 제어 신호를 수신하여 리더 비행체의 비행 경로를 동일하게 추종하여 비행하도록 하는 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
오늘날 드론을 이용한 물류와 교통의 혁신에 대해 논의되고 있다. 하지만, 실제 실용화를 위한 기술은 많이 부족한 실정이다. 당장 소음이나 보안, 안전성 문제 때문에 도심 비행은 규제되어 있으며, 그렇다고 해서 드론이 장거리 비행을 하기에는 배터리 용량의 한계로 인해 비행 지속시간이 지나치게 짧아서 경비행기와 같은 기존 기술에 밀리는 등 기존의 교통수단을 대체하기에는 여러 면에서 부족한 점이 많다.
최근 몇 년간 드론의 기술이 급속도로 발전함에 따라 보급형 드론, 초소형 드론 등 다양한 형태의 드론에 대한 수요가 전 세계적으로 급증하고 있다. 이러한 상황에서 무인 드론의 성능 향상을 위해 여러 대의 드론이 편대를 형성하여 비행하는 군집 비행 연구가 활발하게 진행되고 있다.
드론의 대중화에서 한 단계 더 나아가 사람이 직접 드론의 조종에 개입하지 않는 무인 드론에 대한 연구 역시 활발히 진행되고 있다. 무인 드론은 정찰, 감시 등의 본래의 군사적인 목적에서 일반인들의 레저 활동, 영화 촬영 등의 다양한 목적으로 광범위하게 활용되고 있다. 최근에는 통신 및 컴퓨팅 기술의 급속한 발전으로 인해 단순히 싱글 드론의 무인 비행이 아닌 한대 이상의 드론이 편대를 형성하여 재난구호, 정찰 등의 특수한 임무를 수행하는 군집 비행에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
최근 무인 비행체 관련 기술들이 활발히 연구되면서 군집 비행의 규모도 점점 커지고 군집 비행을 위한 제어 방법도 복잡해지고 있다. 군집 비행에는 세 가지의 주요 요소가 있다. 첫 번째는 군집에서 무인 비행체들의 정확한 위치를 파악하기 위한 위치 인식 문제이고, 두 번째는 군집 비행 중 필요한 정보들을 주고받기 위한 무인 비행체들 간의 통신 문제이며, 세 번째는 충돌이나 사고 없이 군집 비행을 수행하기 위한 비행 제어 문제이다. 이중에서 통신 문제는 다른 요인들에 의해 통신 지연이나 통신 두절과 같은 사태가 발생할 수 있기 때문에, 군집 비행의 정확성과 정밀도를 결정하는 중요한 요소이다. 기존의 통신 방식은 주로 리더 무인 비행체가 제어신호를 송출하여 나머지 무인 비행체들을 제어하고, 지상 제어 시스템이 리더 무인 비행체를 제어하는 방식으로 수행되었다. 이와 같은 기존 통신 방식은 리더 무인 비행체와 지상 제어 시스템 간에 통신 지연이나 통신 두절이 발생할 경우 실시간 제어가 어려워지며, 이에 따라 무인 비행체들이 서로 충돌할 수 있다. 따라서, 이러한 통신 문제를 해결하고 군집 비행 중 발생할 수 있는 비상사태에 대응할 수 있는 시스템이 필요하다.
한편, 한국 공개특허공보 제10-2018-0054009호(특허문헌 1)에는 "군집비행의 포메이션을 유지하기 위한 드론 및 그 방법"이 개시되어 있는바, 이에 따른 포메이션을 유지하는 군집비행 제어방법은, 포메이션을 포함하는 군집비행일정을 저장하는 단계; 상기 포메이션을 구현하기 위해 설정된 각 단일드론 비행명령에 따라 비행하는 단계; 탑재된 센서를 이용하여 타 드론과의 상대적 위치를 실시간 측정하는 단계; 상기 포메이션과 상기 측정된 상대적 위치를 비교하여 비행오차를 검출하는 단계; 및 실시간으로 상기 타 드론과의 상대적 위치에 대한 산출을 반복하며 비행을 제어함으로써, 상기 비행오차를 보정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 특허문헌 1의 경우, 포메이션을 유지하기 위해 여러 대의 드론을 동시에 제어할 수 있고, 각 드론의 최초 목표였던 포메이션을 구성하고 이를 유지할 수 있으며, 이동할 때에도 실시간으로 포메이션을 유지할 수 있고, 어느 한 대의 드론이 고장나도 다른 드론들의 위치 정보를 기반으로 고장난 드론의 위치를 찾을 수 있는 장점이 있기는 하나, 복수의 드론이 설정된 각 단일드론 비행명령에 따라 비행하는 방식으로 되어 있어 전체적인 제어 메커니즘이 복잡하고, 이에 따라 복수의 드론이 목표 지점까지 안전하게 비행 또는 임무를 수행하기가 쉽지 않은 문제점을 내포하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 사항을 종합적으로 감안하여 창출된 것으로서, 복수의 비행체가 군집 비행을 수행할 때, 복수의 추종 비행체가 리더 비행체와 일정한 간격을 유지하면서 리더 비행체로부터 비행 제어 신호를 수신하여 리더 비행체의 비행 경로를 동일하게 추종하여 비행하도록 제어함으로써, 군집 비행하는 복수의 비행체가 목표 지점까지 안전하게 비행 또는 임무를 수행할 수 있는 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템 및 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템은,
군집 비행을 선도하는 리더 비행체를 나머지 복수의 비행체가 추종 비행하도록 제어하는 리더 추종 비행 제어 시스템으로서,
조종사가 탑승하며, 조종사의 조종에 의해 나머지 군집 비행체들을 추종 비행하도록 제어하는 리더 비행체; 및
조종사가 탑승하지 않고 승객이 탑승 또는 화물이 탑재되며, 상기 리더 비행체로부터 비행 제어 신호를 수신하여 상기 리더 비행체를 추종 군집 비행하는 복수의 추종 비행체를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 리더 비행체 및 복수의 추종 비행체의 비행을 지상에서 감시하며, 상기 리더 비행체로부터 비상 상황 발생에 대한 긴급 신호를 수신하고, 상응하는 대응 조치 또는 비상 비행 제어 신호를 상기 리더 비행체로 전송하는 지상 관제 서버를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템은,
군집 비행을 선도하는 리더 비행체를 나머지 복수의 추종 비행체가 추종 비행하도록 제어하는 리더 추종 비행 제어 시스템으로서,
조종사가 탑승하지 않으며, 지상의 군집 비행 제어 서버로부터 비행 제어 신호를 무선 수신하여 나머지 비행체들을 추종 군집 비행하도록 제어하고, 군집 비행 상황 정보를 군집 비행 제어 서버로 전송하는 리더 비행체와;
조종사가 탑승하지 않고 승객이 탑승 또는 화물이 탑재되며, 상기 리더 비행체로부터 비행 제어 신호를 수신하여 상기 리더 비행체를 추종 군집 비행하는 복수의 추종 비행체; 및
추종 군집 비행을 위한 비행 제어 신호를 상기 리더 비행체로 무선 전송하고, 상기 리더 비행체로부터 군집 비행 상황 정보를 무선 수신하여 분석하고, 분석 결과를 군집 비행 제어에 반영하는 군집 비행 제어 서버를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 비행 제어 신호는 가속, 감속, 상승, 하강, 회전, 이륙, 착륙 제어 신호 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 리더 비행체에는 주어진 입력 조건에 따라 비행 제어 신호를 생성하는 비행 제어 프로그램이 탑재될 수 있다.
또한, 상기 리더 비행체 및 복수의 추종 비행체는,
군집비행 스케줄을 외부로부터 수신하여 메모리부에 저장하고, 다른 비행체 또는 지상의 군집 비행 제어 서버와 군집 비행 관련 신호를 무선으로 송/수신하는 송/수신 모듈과;
비행체의 비행시 현재의 위치와 속도를 지속적으로 확인하는 GPS 모듈과;
비행체의 비행시 비행체의 수평 상태 또는 기울기를 감지하는 자이로 센서와;
비행체의 비행시 비행체의 비행 가속도나 진동을 감지하는 가속도 센서와;
비행체의 비행이 가능하도록 하는 회전구동력을 발생하는 액츄에이터부와;
비행체의 비행 경로 상의 탐사 지역의 지형 및 특정 목표물을 촬영하는 촬영부와;
군집 비행 모델을 포함하는 군집비행 스케줄 정보와, 군집 비행을 위한 시나리오 정보 및 상기 촬영부에 의해 촬영된 영상 정보가 저장되는 메모리부와;
상기 송/수신 모듈, GPS 모듈, 자이로 센서, 가속도 센서, 액츄에이터부, 촬영부, 메모리부의 상태 점검 및 동작을 제어하며, 상기 송/수신 모듈을 통해 수신한 주변 환경 정보를 분석하여 상기 메모리부에 저장되어 있는 군집 비행 모델을 토대로 복수의 비행체로 하여금 군집을 형성하도록 하고, 군집을 유지하면서, 미리 설정된 비행경로를 따라 비행하도록 제어하는 제어부; 및
상기 송/수신 모듈, GPS 모듈, 자이로 센서, 가속도 센서, 액츄에이터부, 촬영부, 메모리부 및 제어부에 구동 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 액츄에이터부는 배터리와 모터로 구성될 수도 있고, 연료를 소모하는 엔진으로 구성될 수도 있다.
또한, 상기 촬영부에 의해 촬영된 영상은 상기 메모리부에 저장되거나 상기 송/수신 모듈을 통해 외부로 전송될 수 있다.
또한, 상기 복수의 추종 비행체의 제어부는 군집 비행하는 비행체들 간의 상대적 위치를 설정된 기준치와 비교하여 비행오차를 검출하고, 실시간으로 비행체들 간의 상대적 위치에 대한 연산을 반복하며 비행을 제어함으로써, 비행 오차를 자체적으로 보정하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 군집 비행 제어 서버는,
군집 비행을 위한 비행 제어 신호를 입력받는 입력부와;
군집 비행을 수행하는 복수의 추종 비행체를 선도하는 리더 비행체와 비행 제어 신호 및 상태 전달 신호를 무선으로 송/수신하는 송/수신부와;
상기 군집 비행 중인 리더 비행체 및 복수의 추종 비행체들의 위치를 인식 및 탐지하는 위치 탐지부와;
상기 리더 비행체와 복수의 추종 비행체 간의 통신 또는 상기 리더 비행체와 상기 군집 비행 제어 서버 간의 통신에 이상이 발생한 경우 또는 악천후로 정상적인 비행이 어려울 경우, 군집 비행 중인 리더 비행체 및 추종 비행체들에 지상 기지로의 복귀를 직접 명령하는 비상사태 처리부와;
군집 비행 제어 서버의 기능 수행 중에 발생하는 일련의 동작 상태 및 동작 결과에 대한 정보를 화면에 표시하는 디스플레이부와;
군집 비행 중인 리더 비행체 및 추종 비행체들 간의 편대를 유지시키는 군집비행 안내부와;
상기 리더 비행체 및 추종 비행체가 군집 비행을 유지하면서 비행체들 간의 충돌이나 조류와의 충돌을 회피하도록 하는 충돌 회피부와;
비행 경로에 이상이 발생할 경우, 설정된 기준치와 비교하여 오차가 발생하는 고도 및 비행경로를 보정하는 비행경로 보정부와;
상기 리더 비행체 및 추종 비행체가 군집 비행을 유지하면서 주어진 임무를 수행하고, 충돌이나 사고 없이 복귀지점으로 복귀할 수 있도록 제어 명령을 전송하는 제어부; 및
상기 입력부, 송/수신부, 위치 탐지부, 비상사태 처리부, 디스플레이부, 군집비행 안내부, 충돌 회피부, 비행경로 보정부 및 제어부에 구동 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 제어부는 상기 송/수신부의 통신 상태에 따라 정밀 위치 측정 시 필요한 보정 신호를 전송하는 주기를 조정하여, 상기 리더 비행체 및 복수의 추종 비행체의 군집 비행을 제어하는 명령을 전송할 수 있다.
또한, 상기 비행경로 보정부는 바람, 비, 눈, 조류 등에 의해 비행 경로에 이상이 발생할 경우, 설정된 기준치와 오차가 발생하는 고도 및 지리적 위치를 보정하여 상기 제어부로 제공할 수 있다.
또한, 상기 군집 비행 제어 서버는 데이터베이스(DB)를 더 포함할 수 있고, 상기 데이터베이스(DB)에는 군집 비행 제어 서버의 기능 동작에 필요한 응용 프로그램과 복수의 비행체의 군집 비행을 제어하기 위한 다양한 비행 신호 또는 이동 신호가 저장될 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 방법은,
리더 비행체와, 리더 비행체를 추종 비행하는 복수의 추종 비행체와, 리더 비행체와 군집 추종 비행 관련 신호를 송/수신하는 군집 비행 제어 서버를 포함하는 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템에 기반한 추종 비행 제어 방법으로서,
a) 상기 군집 비행 제어 서버에 의해 리더 비행체 및 복수의 추종 비행체에 초기 이륙 비행 명령 신호를 무선 전송하는 단계와;
b) 상기 리더 비행체 및 복수의 추종 비행체가 상기 초기 이륙 비행 명령 신호에 따라 이륙하여 미리 설정된 일정 고도까지 상승 비행하는 단계와;
c) 상기 리더 비행체에 의해 상기 군집 비행 제어 서버를 통해 비행 제어 신호를 수신하거나 리더 비행체에 탑재되어 있는 비행 제어 프로그램에 의해 비행 제어 신호를 생성하는 단계와;
d) 상기 복수의 추종 비행체에 의해 상기 리더 비행체와 미리 설정된 일정 거리를 유지하면서 리더 비행체로부터 비행 제어 신호와 고도 및 위치 정보를 전달받아 군집 비행하는 단계와;
e) 상기 군집 비행 제어 서버에 의해 비행 제어 신호를 리더 비행체로 지속적으로 무선 전송하고, 상기 리더 비행체로부터 군집 비행 상황 정보를 무선 수신하는 단계; 및
f) 상기 군집 비행 제어 서버 또는 상기 리더 비행체에 의해 상기 복수의 추종 비행체가 상기 리더 비행체의 비행 경로를 동일하게 추종하여 군집 비행하도록 제어하고, 상기 군집 비행 제어 서버에 의해 상기 리더 비행체로부터 수신한 군집 비행 상황 정보를 분석하고, 분석 결과를 군집 비행 제어에 반영하는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 단계 c), d), e)에서 상기 비행 제어 신호는 가속, 감속, 상승, 하강, 회전, 이륙, 착륙 제어 신호 등을 포함할 수 있다.
또한, 비행 경로에 이상이 발생할 경우, 상기 군집 비행 제어 서버에 의해 설정된 기준치와 비교하여 오차가 발생하는 고도 및 비행경로를 보정하여 비행 제어 신호를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 리더 비행체와 복수의 추종 비행체 간의 통신 또는 상기 리더 비행체와 상기 군집 비행 제어 서버 간의 통신에 이상이 발생한 경우 또는 악천후로 정상적인 비행이 어려울 경우, 상기 군집 비행 제어 서버에 의해 군집 비행 중인 리더 비행체 및 추종 비행체들에 지상 기지로의 복귀를 직접 명령하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 복수의 추종 비행체가 리더 비행체와 일정한 간격을 유지하면서 리더 비행체로부터 비행 제어 신호를 수신하여 리더 비행체의 비행 경로를 동일하게 추종하여 비행하도록 제어함으로써, 군집 비행하는 복수의 비행체가 목표 지점까지 안전하게 비행 또는 임무를 수행할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템의 리더 비행체와 복수의 추종 비행체의 편대 비행을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템의 리더 비행체가 복수의 추종 비행체의 후방에 위치되어 군집 비행을 원격 제어하는 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템의 리더 비행체 및 복수의 추종 비행체의 시스템 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템의 군집 비행 제어 서버의 시스템 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 방법의 실행 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 방법에 따른 추종 비행의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 방법에 따른 추종 비행의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템의 리더 비행체와 복수의 추종 비행체의 편대 비행을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템의 리더 비행체가 복수의 추종 비행체의 후방에 위치되어 군집 비행을 원격 제어하는 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템의 리더 비행체 및 복수의 추종 비행체의 시스템 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템의 군집 비행 제어 서버의 시스템 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 방법의 실행 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 방법에 따른 추종 비행의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 방법에 따른 추종 비행의 다른 예를 나타낸 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에서 사용하는 “비행체”라는 용어는 조종사의 조종에 의해 비행하는 유인 비행체 및 외부로부터의 제어신호를 받아 비행하는 무인(조종사 비탑승) 비행체(이 경우 드론으로 볼 수 있음)를 모두 포함하는 개념으로 정의한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템(100)은 군집 비행을 선도하는 리더 비행체를 나머지 복수의 비행체가 추종 비행하도록 제어하는 리더 추종 비행 제어 시스템으로서, 리더 비행체(110a), 복수의 추종 비행체(110b)를 포함하여 구성될 수 있다.
리더 비행체(110a)는 조종사가 탑승하며, 조종사의 조종에 의해 나머지 군집 비행체들을 추종 비행하도록 제어한다.
복수의 추종 비행체(110b)는 조종사가 탑승하지 않고 승객이 탑승 또는 화물이 탑재되며, 상기 리더 비행체(110a)로부터 비행 제어 신호를 수신하여 리더 비행체(110a)를 추종 군집 비행한다. 즉, 복수의 추종 비행체(110b)는 상기 리더 비행체(110a)와 미리 설정된 일정 거리를 유지하면서 리더 비행체(110a)로부터 비행 제어 신호와 고도 및 위치 정보를 전달받아 상호 일정한 간격을 유지한 채 일렬로 군집 비행한다. 여기서, 상기 비행 제어 신호는 가속, 감속, 상승, 하강, 회전, 이륙, 착륙 제어 신호 등을 포함할 수 있다.
또한, 군집 비행을 함에 있어, 일렬로 군집 비행하는 것으로 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 추종 비행체(110b)가 2차원 동일 평면상에서 소정 형태의 편대를 이루어 군집 비행을 하거나, 3차원 공간에서 복수의 층의 편대를 이루어 군집 비행을 할 수도 있다. 또한, 경우에 따라서는 상기 리더 비행체(110a)의 전후, 좌우, 상하에 각각 추종 비행체(110b)가 배치되어 전체적으로 하나의 편대를 이루어 군집 비행을 할 수도 있다. 또한, 경우에 따라서는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 리더 비행체(110a)가 복수의 추종 비행체(110b)의 후방에 위치되어 후방에서 전방의 복수의 추종 비행체(110b)를 감시하면서 원격 제어하는 방식으로 군집 비행을 할 수도 있다. 이때, 리더 비행체(110a)는 전방의 복수의 추종 비행체(110b) 중 최선두 비행체에 비행 제어 신호를 송신하고, 최선두 비행체는 리더 비행체(110a)로부터 비행 제어 신호를 수신하여 후행 비행체들에 비행 제어 신호를 전달함으로써, 전체적으로 군집 추종 비행을 하게 된다.
이상과 같은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템(100)은 바람직하게는 상기 리더 비행체(110a) 및 복수의 추종 비행체(110b)의 비행을 지상에서 감시하며, 상기 리더 비행체(110a)로부터 비상 상황 발생에 대한 긴급 신호를 수신하고, 상응하는 대응 조치 또는 비상 비행 제어 신호를 상기 리더 비행체(110a)로 전송하는 지상 관제 서버(120)를 더 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템(100)은 군집 비행을 선도하는 리더 비행체를 나머지 복수의 추종 비행체가 추종 비행하도록 제어하는 리더 추종 비행 제어 시스템으로서, 리더 비행체(110a), 복수의 추종 비행체(110b) 및 군집 비행 제어 서버(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
리더 비행체(110a)는 조종사가 탑승하지 않으며, 지상의 군집 비행 제어 서버(130)로부터 비행 제어 신호를 무선 수신하여 나머지 비행체들(즉, 복수의 추종 비행체(110b))을 추종 군집 비행하도록 제어하고, 군집 비행 상황 정보를 군집 비행 제어 서버(130)로 전송한다. 여기서, 상기 비행 제어 신호는 가속, 감속, 상승, 하강, 회전, 이륙, 착륙 제어 신호 등을 포함할 수 있다. 또한, 이와 같은 리더 비행체(110a)에는 주어진 입력 조건에 따라 비행 제어 신호를 생성하는 비행 제어 프로그램이 탑재될 수 있다.
복수의 추종 비행체(110b)는 조종사가 탑승하지 않고 승객이 탑승 또는 화물이 탑재되며, 상기 리더 비행체(110a)로부터 비행 제어 신호를 수신하여 리더 비행체(110a)를 추종 군집 비행한다. 즉, 복수의 추종 비행체(110b)는 상기 리더 비행체(110a)와 미리 설정된 일정 거리를 유지하면서 리더 비행체(110a)로부터 비행 제어 신호와 고도 및 위치 정보를 전달받아 상호 일정한 간격을 유지한 채 일렬로 군집 비행한다.
이때, 마찬가지로 군집 비행을 함에 있어, 일렬로 군집 비행하는 것으로 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 추종 비행체(110b)가 2차원 동일 평면상에서 소정 형태의 편대를 이루어 군집 비행을 하거나, 3차원 공간에서 복수의 층의 편대를 이루어 군집 비행을 할 수도 있다. 또한, 경우에 따라서는 상기 리더 비행체(110a)의 전후, 좌우, 상하에 각각 추종 비행체(110b)가 배치되어 전체적으로 하나의 편대를 이루어 군집 비행을 할 수도 있다. 여기서, 이와 같이 편대를 이루어 군집 비행을 할 경우, 물론 이에 상응하는 비행 제어 신호를 후술하는 군집 비행 제어 서버(130)에서 리더 비행체(110a)로 전송하거나, 리더 비행체(110a)에 탑재된 비행 제어 프로그램에 의해 편대 군집 비행에 따른 비행 제어 신호를 생성할 수 있다.
군집 비행 제어 서버(130)는 추종 군집 비행을 위한 비행 제어 신호를 상기 리더 비행체(110a)로 무선 전송하고, 리더 비행체(110a)로부터 군집 비행 상황 정보를 무선 수신하여 분석하고, 분석 결과를 군집 비행 제어에 반영한다.
이와 같은 군집 비행 제어 서버(130)는 상기 복수의 추종 비행체(110b)가 상기 리더 비행체(110a)로부터 비행 제어 신호를 수신하여 군집 비행을 하도록 상기 리더 비행체(110a) 및 복수의 추종 비행체(110b)를 제어하되, 상기 복수의 추종 비행체(110b)가 상기 리더 비행체(110a)의 비행 경로를 동일하게 추종하여 군집 비행하도록 제어한다. 이와 같은 추종 군집 비행에 대해서는 뒤에서 다시 설명하기로 한다. 또한, 이상과 같은 군집 비행 제어 서버(130)로는 대용량의 컴퓨터 시스템, 일반적인 데스크 탑 PC, 노트북 PC, 태블릿 PC 등이 사용될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템의 리더 비행체 및 복수의 추종 비행체의 시스템 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 리더 비행체(110a) 및 복수의 추종 비행체(110b)는, 군집비행 스케줄을 외부(즉, 군집 비행 제어 서버(130))로부터 수신하여 제어부(118)를 거쳐 메모리부(117)에 저장하고, 다른 드론 또는 지상의 군집 비행 제어 서버(130)와 군집 비행 관련 신호를 무선으로 송/수신하는 송/수신 모듈(111)과; 비행체의 비행시 비행체의 현재의 위치와 속도를 지속적으로 확인하는 GPS 모듈(112)과; 비행체의 비행시 비행체의 수평 상태 또는 기울기를 감지하는 자이로 센서(113)와; 비행체의 비행시 비행체의 비행 가속도나 진동을 감지하는 가속도 센서(114)와; 비행체의 비행이 가능하도록 하는 회전구동력을 발생하는 액츄에이터부(115)와; 비행체의 비행 경로 상의 탐사 지역의 지형 및 특정 목표물을 촬영하는 촬영부(116)와; 군집 비행 모델을 포함하는 군집비행 스케줄 정보와, 군집 비행을 위한 시나리오 정보 및 상기 촬영부(116)에 의해 촬영된 영상 정보가 저장되는 메모리부(117)와; 상기 송/수신 모듈(111), GPS 모듈(112), 자이로 센서(113), 가속도 센서(114), 액츄에이터부(115), 촬영부(116), 메모리부(117)의 상태 점검 및 동작을 제어하며, 상기 송/수신 모듈(111)을 통해 수신한 주변 환경 정보를 분석하여 상기 메모리부(117)에 저장되어 있는 군집 비행 모델을 토대로 복수의 비행체로 하여금 군집을 형성하도록 하고, 군집을 유지하면서, 미리 설정된 비행경로를 따라 비행하도록 제어하는 제어부(118); 및 상기 송/수신 모듈(111), GPS 모듈(112), 자이로 센서(113), 가속도 센서(114), 액츄에이터부(115), 촬영부(116), 메모리부(117) 및 제어부(118)에 구동 전원을 공급하는 전원공급부(119)를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 액츄에이터부(115)는 배터리와 모터로 구성될 수도 있고, 연료를 소모하는 엔진으로 구성될 수도 있다.
또한, 상기 촬영부(116)는 일반 카메라 또는 적외선 카메라로 구성될 수 있다.
또한, 상기 촬영부(116)에 의해 촬영된 영상은 상기 메모리부(117)에 저장되거나 상기 송/수신 모듈(111)을 통해 외부(예컨대, 군집 비행 제어 서버(130))로 전송될 수 있다.
또한, 상기 복수의 추종 비행체(110b)의 제어부(118)는 군집 비행하는 비행체들 간의 상대적 위치를 설정된 기준치와 비교하여 비행오차를 검출하고, 실시간으로 비행체들 간의 상대적 위치에 대한 연산을 반복하며 비행을 제어함으로써, 비행 오차를 자체적으로 보정하도록 구성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템의 군집 비행 제어 서버의 시스템 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 군집 비행 제어 서버(130)는, 군집 비행을 위한 비행 제어 신호를 입력받는 입력부(131)와; 군집 비행을 수행하는 복수의 추종 비행체(110b)를 선도하는 리더 비행체(110a)와 비행 제어 신호 및 상태 전달 신호를 무선으로 송/수신하는 송/수신부(132)와; 군집 비행 중인 리더 비행체(110a) 및 복수의 추종 비행체(110b)들의 위치를 인식 및 탐지하는 위치 탐지부(133)와; 상기 리더 비행체(110a)와 복수의 추종 비행체(110b) 간의 통신 또는 상기 리더 비행체 (110a)와 상기 군집 비행 제어 서버(130) 간의 통신에 이상이 발생한 경우 또는 악천후로 정상적인 비행이 어려울 경우, 군집 비행 중인 리더 비행체(110a) 및 추종 비행체(110b)들에 지상 기지로의 복귀를 명령하는 비상사태 처리부(134)와; 군집 비행 제어 서버(130)의 기능 수행 중에 발생하는 일련의 동작 상태 및 동작 결과에 대한 정보를 화면에 표시하는 디스플레이부(135)와; 군집 비행 중인 리더 비행체 (110a) 및 추종 비행체(110b)들 간의 편대를 유지시키는 군집비행 안내부(136)와; 상기 리더 비행체(110a) 및 추종 비행체(110b)가 군집 비행을 유지하면서 비행체들 간의 충돌이나 조류와의 충돌을 회피하도록 하는 충돌 회피부(137)와; 비행 경로에 이상이 발생할 경우, 설정된 기준치와 비교하여 오차가 발생하는 고도 및 비행경로를 보정하는 비행경로 보정부(138)와; 상기 리더 비행체(110a) 및 복수의 추종 비행체(110b)가 군집 비행을 유지하면서 주어진 임무를 수행하고, 충돌이나 사고 없이 복귀지점으로 복귀할 수 있도록 제어 명령을 전송하는 제어부(139); 및 상기 입력부(131, 송/수신부(132), 위치 탐지부(133), 비상사태 처리부(134), 디스플레이부(135), 군집비행 안내부(136), 충돌 회피부(137), 비행경로 보정부(138) 및 제어부(139)에 구동 전원을 공급하는 전원공급부(130p)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 입력부(131)는 키보드, 마우스, 터치 패드, 터치 스크린 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 송/수신부(132)는 무선 통신 모듈로 구성될 수 있다.
또한, 상기 위치 탐지부(133)는 비행체들이 송출하는 GPS 정보나, 신호의 강도와 방향으로 다른 비행체들의 위치를 탐지하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 디스플레이부(135)로는 LCD, PDP, LED 패널 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 제어부(139)는 상기 송/수신부(132)의 통신 상태에 따라 정밀 위치 측정 시 필요한 보정 신호를 전송하는 주기를 조정하여, 상기 리더 비행체(110a) 및 복수의 추종 비행체(110b)의 군집 비행을 제어하는 명령을 전송할 수 있다.
또한, 상기 비행경로 보정부(138)는 바람, 비, 눈, 조류 등에 의해 비행 경로에 이상이 발생할 경우, 설정된 기준치와 오차가 발생하는 고도 및 지리적 위치를 보정하여 상기 제어부(139)로 제공할 수 있다.
또한, 이상과 같은 군집 비행 제어 서버(130)는 데이터베이스(DB)(130d)를 더 포함할 수 있고, 상기 데이터베이스(DB)(130d)에는 군집 비행 제어 서버(130)의 기능 동작에 필요한 응용 프로그램과 복수의 비행체의 군집 비행을 제어하기 위한 다양한 비행 신호 또는 이동 신호가 저장될 수 있다.
그러면, 이하에서는 이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템에 기반한 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 방법에 대하여 설명해 보기로 한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 방법의 실행 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 방법은, 전술한 바와 같은 리더 비행체(110a)와, 리더 비행체(110a)를 추종 비행하는 복수의 추종 비행체(110b)와, 리더 비행체(110a)와 군집 추종 비행 관련 신호를 송/수신하는 군집 비행 제어 서버(130)를 포함하는 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템(100)에 기반한 추종 비행 제어 방법으로서, 먼저 군집 비행 제어 서버(130)에 의해 리더 비행체(110a) 및 복수의 추종 비행체(110b)에 초기 이륙 비행 명령 신호를 무선 전송한다(단계 S701).
이에 따라, 상기 리더 비행체(110a) 및 복수의 추종 비행체(110b)rk 상기 초기 이륙 비행 명령 신호에 따라 이륙하여 미리 설정된 일정 고도까지 상승 비행한다(단계 S702).
그런 후, 상기 리더 비행체(110a)에 의해 상기 군집 비행 제어 서버(130)를 통해 비행 제어 신호를 수신하거나 리더 비행체(110a)에 탑재되어 있는 비행 제어 프로그램에 의해 비행 제어 신호를 생성한다(단계 S703).
그리고 상기 복수의 추종 비행체(110b)에 의해 상기 리더 비행체(110a)와 미리 설정된 일정 거리를 유지하면서 리더 비행체(110a)로부터 비행 제어 신호와 고도 및 위치 정보를 전달받아 군집 비행한다(단계 S704).
이상에 의해 복수의 추종 비행체(110b)가 군집 비행에 돌입하면, 상기 군집 비행 제어 서버(130)에 의해 비행 제어 신호를 리더 비행체(110a)로 지속적으로 무선 전송하고, 상기 리더 비행체(110a)로부터 군집 비행 상황 정보를 무선 수신한다(단계 S705).
그러면, 상기 군집 비행 제어 서버(130) 또는 상기 리더 비행체(110a)에 의해 상기 복수의 추종 비행체(110b)가 상기 리더 비행체(110a)의 비행 경로를 동일하게 추종하여 군집 비행하도록 제어하고, 상기 군집 비행 제어 서버(130)에 의해 상기 리더 비행체(110a)로부터 수신한 군집 비행 상황 정보를 분석하고, 분석 결과를 군집 비행 제어에 반영한다(단계 S706).
여기서, 이상과 같은 일련의 과정에서 상기 단계 S703, S704, S705에서의 상기 비행 제어 신호는 가속, 감속, 상승, 하강, 회전, 이륙, 착륙 제어 신호 등을 포함할 수 있다.
또한, 이상과 같은 일련의 과정에서, 비행 경로에 이상이 발생할 경우, 상기 군집 비행 제어 서버(130)에 의해 설정된 기준치와 비교하여 오차가 발생하는 고도 및 비행경로를 보정하여 비행 제어 신호를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 이상과 같은 비행경로 보정과 관련하여, 본 발명에 채용되는 비행체의 추종 제어를 위한 제어 보정 기법(선행-추종 비행체의 수학적 모델링)에 대해 설명을 부가해 보기로 한다.
선행 비행체의 인덱서(indexer)를 di, i = 0으로 정의하고, 순차적으로 따라오는 비행체들의 인덱서를 순차적으로 di, i = 1, 2, 3,… 이라고 둔다.
시간 t에서의 비행체 i의 위치를 
라 하면, 비행체 di+1,은 시점 t1에서의 비행체 di의 위치 추정값 
이 시점 t2에서 자신의 위치 추정값 
과 한계값 
이내로 거리가 줄어들면, 자신의 선행 비행체 di와의 시간 차이 
를 유추할 수 있다.
즉, 
일 때의 시간 
으로 정의된다. 이에 따라 비행체 di+1,의 시간 t에서의 제어값 
은 다음과 같이 정의된다.
이때, 
는 개루프 제어항(open-loop control term)이고, 
는 이를 보정해주는 폐루프 제어항(closed-loop control term)으로, 선행 비행체의 상대 위치 보정에 따라 계산되는 항이다.
또한, 상기 리더 비행체(110a)와 복수의 추종 비행체(110b) 간의 통신 또는 상기 리더 비행체(110a)와 상기 군집 비행 제어 서버(130) 간의 통신에 이상이 발생한 경우 또는 악천후로 정상적인 비행이 어려울 경우, 상기 군집 비행 제어 서버(130)에 의해 군집 비행 중인 리더 비행체(110a) 및 추종 비행체(110b)들에 지상 기지로의 복귀를 직접 명령하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 도 8 및 도 9는 본 발명의 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 방법에 따른 추종 비행의 예를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 8에 도시된 바와 같이, 리더 비행체(110a)가 일정한 고도로 수평 비행을 하다가 특정 지점(P)에서 하강할 경우, 복수의 추종 비행체(110b)(본 도 8에서는 대표로 한 대의 추종 비행체(110b)를 도시함)은 리더 비행체(110a)가 하강을 개시한 지점(P)까지 수평 비행 후, 비행 위치별 하강 속도에 따라 하강하게 되며, 이로써 추종 비행체(110b)는 리더 비행체(110a)와 동일한 비행경로로 추종 비행을 수행하게 된다.
도 9를 참조하면, 이는 리더 비행체(110a)가 건물을 끼고 회전 비행하는 경우, 추종 비행체(110b)가 리더 비행체(110a)를 추종하여 동일하게 건물을 끼고 회전 비행하는 것을 나타낸 것으로서, 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 추종 비행체(110b)는 리더 비행체(110a)가 회전을 개시한 지점(P)까지 직선 비행 후, 리더 비행체(110a)가 건물 주위로 회전 비행한 회전각에 따라 동일하게 회전 비행을 하게 된다. 이로써, 마찬가지로 추종 비행체(110b)는 리더 비행체(110a)와 동일한 비행경로로 추종 비행을 수행하게 된다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템 및 방법은, 복수의 비행체가 군집 비행을 수행할 때, 복수의 추종 비행체가 리더 비행체와 일정한 간격을 유지하면서 리더 비행체로부터 비행 제어 신호를 수신하여 리더 비행체의 비행 경로를 동일하게 추종하여 비행하도록 제어함으로써, 군집 비행하는 복수의 비행체가 목표 지점까지 안전하게 비행 또는 임무를 수행한 후 복귀할 수 있는 장점이 있다.
또한, 이상과 같은 본 발명에 따른 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템 및 방법은, 복수의 추종 비행체가 리더 비행체와 일정한 간격을 유지하면서 리더 비행체로부터 비행 제어 신호를 수신하여 리더 비행체의 비행 경로를 동일하게 추종하여 비행함에 따라 각 비행체마다 개별적으로 제어하지 않아도 되고, 리더 비행체에만 조종사가 탑승하여 추종 비행체를 이끄는 비행을 할 경우, 소형 비행체(드론일 수도 있음)를 이용한 항공 운송사업으로도 확장 운용이 가능하여 새로운 수익 창출 모델(비즈니스 모델)을 구현할 수 있는 장점이 있다.
이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: (본 발명)비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템
110a: 리더 비행체 110b: 추종 비행체
111: 송/수신 모듈 112: GPS 모듈
113: 자이로 센서 114: 가속도 센서
115: 액츄에이터 116: 촬영부
117: 메모리부 118: 제어부
119: 전원공급부 120: 지상 관제 서버
130: 군집 비행 제어 서버 131: 입력부
132: 송/수신부 133: 위치 탐지부
134: 비상사태 처리부 135: 디스플레이부
136: 군집비행 안내부 137: 충돌 회피부
138: 비행경로 보정부 139: 제어부
130d: 데이터베이스 130p: 전원공급부
110a: 리더 비행체 110b: 추종 비행체
111: 송/수신 모듈 112: GPS 모듈
113: 자이로 센서 114: 가속도 센서
115: 액츄에이터 116: 촬영부
117: 메모리부 118: 제어부
119: 전원공급부 120: 지상 관제 서버
130: 군집 비행 제어 서버 131: 입력부
132: 송/수신부 133: 위치 탐지부
134: 비상사태 처리부 135: 디스플레이부
136: 군집비행 안내부 137: 충돌 회피부
138: 비행경로 보정부 139: 제어부
130d: 데이터베이스 130p: 전원공급부
Claims (20)
- 군집 비행을 선도하는 리더 비행체를 나머지 복수의 비행체가 추종 비행하도록 제어하는 리더 추종 비행 제어 시스템으로서,
조종사가 탑승하며, 조종사의 조종에 의해 나머지 군집 비행체들을 추종 비행하도록 제어하는 리더 비행체; 및
조종사가 탑승하지 않고 승객이 탑승 또는 화물이 탑재되며, 상기 리더 비행체로부터 비행 제어 신호를 수신하여 상기 리더 비행체를 추종 군집 비행하는 복수의 추종 비행체를 포함하고,
상기 리더 비행체가 상기 복수의 추종 비행체의 후방에 위치되어 후방에서 전방의 복수의 추종 비행체를 감시하면서 원격 제어하는 방식으로 군집 비행하도록 제어하며,
상기 리더 비행체는 전방의 복수의 추종 비행체 중 최선두 비행체에 비행 제어 신호를 송신하고, 최선두 비행체는 상기 리더 비행체로부터 비행 제어 신호를 수신하여 후행 비행체들에 비행 제어 신호를 전달함으로써, 전체적으로 군집 추종 비행을 하도록 제어하는 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 리더 비행체 및 복수의 추종 비행체의 비행을 지상에서 감시하며, 상기 리더 비행체로부터 비상 상황 발생에 대한 긴급 신호를 수신하고, 상응하는 대응 조치 또는 비상 비행 제어 신호를 상기 리더 비행체로 전송하는 지상 관제 서버를 더 포함하는 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 비행 제어 신호는 가속, 감속, 상승, 하강, 회전, 이륙, 착륙 제어 신호 중 적어도 하나를 포함하는 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 리더 비행체 및 복수의 추종 비행체는,
군집비행 스케줄을 외부로부터 수신하여 메모리부에 저장하고, 다른 비행체 또는 지상의 군집 비행 제어 서버와 군집 비행 관련 신호를 무선으로 송/수신하는 송/수신 모듈과;
비행체의 비행시 현재의 위치와 속도를 지속적으로 확인하는 GPS 모듈과;
비행체의 비행시 비행체의 수평 상태 또는 기울기를 감지하는 자이로 센서와;
비행체의 비행시 비행체의 비행 가속도나 진동을 감지하는 가속도 센서와;
비행체의 비행이 가능하도록 하는 회전구동력을 발생하는 액츄에이터부와;
비행체의 비행 경로 상의 탐사 지역의 지형 및 특정 목표물을 촬영하는 촬영부와;
군집 비행 모델을 포함하는 군집비행 스케줄 정보와, 군집 비행을 위한 시나리오 정보 및 상기 촬영부에 의해 촬영된 영상 정보가 저장되는 메모리부와;
상기 송/수신 모듈, GPS 모듈, 자이로 센서, 가속도 센서, 액츄에이터부, 촬영부, 메모리부의 상태 점검 및 동작을 제어하며, 상기 송/수신 모듈을 통해 수신한 주변 환경 정보를 분석하여 상기 메모리부에 저장되어 있는 군집 비행 모델을 토대로 복수의 비행체로 하여금 군집을 형성하도록 하고, 군집을 유지하면서, 미리 설정된 비행경로를 따라 비행하도록 제어하는 제어부; 및
상기 송/수신 모듈, GPS 모듈, 자이로 센서, 가속도 센서, 액츄에이터부, 촬영부, 메모리부 및 제어부에 구동 전원을 공급하는 전원공급부를 포함하여 구성된 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템.
- 제7항에 있어서,
상기 액츄에이터부는 배터리와 모터로 구성되거나, 연료를 소모하는 엔진으로 구성된 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템.
- 제7항에 있어서,
상기 촬영부에 의해 촬영된 영상은 상기 메모리부에 저장되거나 상기 송/수신 모듈을 통해 외부로 전송되는 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템.
- 제7항에 있어서,
상기 복수의 추종 비행체의 제어부는 군집 비행하는 비행체들 간의 상대적 위치를 설정된 기준치와 비교하여 비행오차를 검출하고, 실시간으로 비행체들 간의 상대적 위치에 대한 연산을 반복하며 비행을 제어함으로써, 비행 오차를 자체적으로 보정하도록 구성된 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템.
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Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| KR1020200121207A KR102280131B1 (ko) | 2020-09-21 | 2020-09-21 | 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템 및 방법 |
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| KR1020200121207A KR102280131B1 (ko) | 2020-09-21 | 2020-09-21 | 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템 및 방법 |
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| KR1020200121207A KR102280131B1 (ko) | 2020-09-21 | 2020-09-21 | 비행체 군집 비행에서의 리더 추종 비행 제어 시스템 및 방법 |
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| WO (1) | WO2022059846A1 (ko) |
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| KR20180054009A (ko) | 2016-11-14 | 2018-05-24 | 동국대학교 산학협력단 | 군집비행의 포메이션을 유지하기 위한 드론 및 그 방법 |
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2020
- 2020-09-21 KR KR1020200121207A patent/KR102280131B1/ko active IP Right Grant
- 2020-11-19 WO PCT/KR2020/016361 patent/WO2022059846A1/ko active Application Filing
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|---|---|
| WO2022059846A1 (ko) | 2022-03-24 |
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