KR102289849B1

KR102289849B1 - 무인 비행체 및 그의 운용 방법

Info

Publication number: KR102289849B1
Application number: KR1020200018580A
Authority: KR
Inventors: 임현재
Original assignee: 엘아이지넥스원 주식회사
Priority date: 2020-02-14
Filing date: 2020-02-14
Publication date: 2021-08-17

Abstract

무인 비행체에 있어서, 무인 비행체의 비행을 위한 양력과 추력을 발생시키는 비행 구동부, 비행 구동부의 동력원으로 사용하기 위한 복수 개의 배터리들을 포함하는 배터리 모듈부, 무인 비행체가 비행할 항로 정보와 운용할 무인 비행체가 수행할 임무 정보를 저장하는 메모리 및 복수 개의 배터리들 중 무인 비행체의 동작 전원을 공급할 제1 동작 전원 공급 배터리를 선택하고, 제1 동작 전원 공급 배터리의 전압에 따라 미리 정해진 배터리 분리 순서를 기반으로 복수 개의 배터리들 중 제1 동작 전원 공급 배터리를 제외한 배터리를 제2 동작 전원 공급 배터리로 선택하여 제1 동작 전원 공급 배터리를 상기 무인 비행체로부터 분리시키는 프로세서를 포함하는 무인 비행체 및 그의 운용 방법이 개시된다.

Description

무인 비행체 및 그의 운용 방법{UNMMANED AEREIAL VEHICLE AND OPERATING METHOD THEREOF}

본 발명은 무인 비행체 및 그의 운용 방법에 관한 것으로, 특히 전기 배터리를 동력원으로 사용하는 무인 비행체 및 그의 운용 방법에 관한 것이다.

일반적으로 비행체는 임무 수행을 위해 이륙 또는 발사한 후에는 임무를 계속적으로 수행하기 위한 연료 또는 전력이 부족하더라도 공중에서 재급유/재공급 받는 방법 외에는 반드시 지상에 착륙하여 연료 또는 전력을 재급유/재공급 받아야 한다. 그러나, 비행체가 공중에서 연료 또는 전력을 재급유/재공급 받기 위해서는 연료 또는 전력을 공급해주기 위한 별도의 비행체가 추가적으로 필요하므로, 비행체의 임무를 수행하는데 제약이 발생할 수 밖에 없다.

특히, 최근 기술의 발달로 무인기는 초기 군수분야에서의 제한적인 활용에서 항공기술과 정보통신 기술의 융합적 특성을 바탕으로 농업, 감시, 레저, 촬영 등의 다양한 민수 분야로 그 활용이 점차 증대되고 있으며 4차 산업 혁명을 이끌 주요한 동력원으로서 인식되고 있다.

무인기를 포함한 비행체의 경우, 비행체의 무게가 비행체의 항속 거리, 임무 수행 시간에 절대적인 영향을 미치게 된다.

최근 소형 무인 비행체의 경우, 비행체의 양력과 추진력을 발생하는 수단으로 고정익이 아닌 회전익이 주로 사용되고 있으며, 무인 비행체의 무게를 줄이기 위해 내연기관이 아닌 이차전지, 연료전지 등의 배터리를 주요 동력원으로 사용하고 있다.

상술한 바와 같이 배터리를 주요 동력원으로 사용하는 무인 비행체의 경우, 비행체에 탑재되는 배터리의 무게가 비행체의 중량의 상당 부분을 차지하게 된다. 따라서, 산업용 무인 비행체의 경우에도 페이로드(Pay load)를 장착 시 비행 시간이 30분 내지 60분 정도로 매우 짧아 임무 또는 역할 수행이 제한적이다.

4차 산업혁명으로 인해 무인 비행체의 민간 및 군사분야의 활용도가 높아지는데 비해 현재 기술 수준의 배터리의 성능과 무게는 큰 무인 비행체에 있어서 가장 큰 한계점으로 작용한다. 이러한 한계점을 보안하기 위해 무인 비행체에 재생 에너지 활용, 고성능 배터리 사용, 배터리 무선 충전 등에 관한 연구가 활발이 이루어지고 있다.

그러나 기존의 무인 비행체의 비행 지속 시간 또는 비행 가능 시간을 연장하기 위한 연구는 주로 무인 비행체 내부 시스템의 저전력화, 무인 비행체에 장착되는 배터리의 성능 개선, 재생 에너지 활용, 무선 충전 등의 동력원 자체에 대한 연구에 초점이 맞추어져 있었다.

그 중 무인 비행체의 저전력화는 전력 소비 율을 획기적으로 줄일 수 없으며, 저전력화를 위해서는 무인 비행체의 성능이 제약될 수 밖에 없어 임무 수행 성능을 저하시킬 수 있는 문제점이 발생한다. 또한 배터리 성능 개선 및 재생에너지 활용도 현재 무인 비행체에 실제 적용하고 그에 따른 관련 인프라를 구축하는 것에 많은 문제가 있다.

본 발명은 상술한 필요성에 따라 안출 된 것으로, 본 발명의 목적은 무인 비행체의 동력원으로 사용되는 전기 배터리를 모듈화하고, 사용이 완료된 배터리를 무인 비행체에서 투하시킴으로써, 투하된 배터리의 무게만큼 무인 비행체의 중량이 감소함에 따라 비행 가능 시간을 연장할 수 있는 무인 비행체 및 그의 운용 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 비행체는, 무인 비행체에 있어서, 상기 무인 비행체의 비행을 위한 양력과 추력을 발생시키는 비행 구동부, 상기 비행 구동부의 동력원으로 사용하기 위한 복수 개의 배터리들을 포함하는 배터리 모듈부, 상기 무인 비행체가 비행할 항로 정보와 상기 운용할 무인 비행체가 수행할 임무 정보를 저장하는 메모리 및 상기 복수 개의 배터리들 중 상기 무인 비행체의 동작 전원을 공급할 제1 동작 전원 공급 배터리를 선택하고, 상기 제1 동작 전원 공급 배터리의 전압에 따라 상기 미리 정해진 배터리 분리 순서를 기반으로 상기 복수 개의 배터리들 중 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 제외한 배터리를 제2 동작 전원 공급 배터리로 선택하여 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 상기 무인 비행체로부터 분리시키는 프로세서를 포함한다.

그리고, 상기 프로세서는 상기 선택된 제1 동작 전원 공급 배터리로부터 상기 동작 전원을 공급받아 상기 임무 정보에 따라 임무를 수행하기 위해 상기 무인 비행체가 상기 항로 정보에 따라 비행하도록 상기 비행 구동부를 제어하고, 상기 무인 비행체의 비행 중에 상기 제1 동작 전원 공급 배터리의 전압을 측정하고, 상기 측정 결과, 상기 제1 동작 전원 공급 배터리의 전압이 미리 설정된 임계 값 미만이라면, 미리 정해진 배터리 분리 순서에 따라 상기 복수 개의 배터리들 중 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 제외한 배터리를 제2 동작 전원 공급 배터리로 선택하는 배터리 선택 신호를 발생하고, 상기 제2 동작 전원 공급 배터리로 상기 무인 비행체의 동작 전원의 교체가 완료되면, 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 상기 무인 비행체로부터 분리시키기 위한 분리 신호를 발생시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 배터리 모듈부는 상기 배터리 선택 신호에 따라 상기 동작 전원을 공급할 배터리를 상기 제1 동작 전원 공급 배터리에서 상기 제2 동작 전원 공급 배터리로 교체하고, 상기 분리 신호에 따라 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 상기 무인 비행체로부터 분리시킴을 특징으로 한다.

그리고, 상기 배터리 모듈부는 상기 복수 개의 배터리들, 상기 복수 개의 배터리들 중 상기 배터리 선택 신호에 따라 상기 비행 구동부로 동력 전원을 공급할 배터리를 교체하는 배터리 관리부 및 상기 분리 신호에 따라 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 상기 배터리 모듈에서 분리시키는 배터리 구속부를 포함하고, 상기 상기 복수 개의 배터리들은 상기 무인 비행체의 비행 시 비행 균형을 상실하지 않는 범위에서 상기 무인 비행체의 공력과 무게 중심을 고려하여 상기 무인 비행체에 구비됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 무인 비행체는 상기 무인 비행체의 현재 위치를 계산하는 위치 측위부를 더 포함하고, 상기 프로세서는 상기 비행 중에 상기 복수 개의 배터리의 전압을 측정하는 배터리 전압 측정부, 상기 분리 신호를 생성하는 배터리 분리 신호 생성부 및 상기 측정된 제1 동작 전원 공급 배터리 전압이 상기 미리 설정된 임계 값 보다 작다면, 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 분리시키기 위한 상기 분리 신호를 생성하도록 제어하는 제어부를 포함한다.

그리고, 상기 제어부는 상기 계산된 현재 위치와 상기 무인 비행체의 출발지까지의 귀환 경로를 계산하고, 상기 측정 결과, 상기 복수 개의 배터리 전압이 상기 귀환 경로로 복귀하기 위해 필요한 최소 귀환 전압 임계 값보다 작다면, 상기 무인 비행체의 임무 중단 후 상기 무인 비행체의 출발지로 귀환하도록 상기 비행 구동부를 제어함을 특징으로 한다.

또한, 상기 비행 구동부는 상기 무인 비행체의 비행을 위한 양력과 추력을 발생시키는 적어도 두 개의 회전익들, 상기 적어도 두 개의 회전익들을 회전시키기 위한 회전익 구동부를 포함함을 특징으로 한다.

그리고, 상기 미리 정해진 배터리 분리 순서는 상기 무인 비행체의 비행에 따라 상기 회전익 구동부에 작용하는 부하 정보와 상기 무인 비행체의 진행 방향 정보, 무게 중심 정보, 바람 방향 정보에 따라 상기 회전익들 중 어느 하나의 회전익에 부하가 집중되지 않도록 상기 무인 비행체의 무게 배분을 고려하여 상기 복수 개의 배터리들 중 분리할 배터리를 선택하도록 학습된 기계 학습을 통해 정해지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 프로세서는 상기 무인 비행체의 비행 시뮬레이션을 통해 상기 회전익 구동부에 작용하는 부하 정보, 상기 무인 비행체의 진행 방향 정보, 상기 무인 비행체의 무게 중심 정보, 상기 무인 비행체에 작용하는 바람 방향 정보를 기계 학습 훈련 데이터로 입력 받고, 상기 입력된 기계 학습 훈련 데이터를 이용하여 상기 무인 비행체의 비행 시 상기 분리 신호에 따라 상기 배터리가 분리되더라도 상기 회전익들에 부하가 균등 배분될 수 있는 상기 배터리 분리 순서를 결정함을 특징으로 하는 한다.

그리고, 상기 배터리 구속부는 상기 분리 신호에 따라 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 투하하고, 상기 프로세서는 상기 배터리 구속부가 상기 항로 상에 민간 거주 시설이 없는 곳에서 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 투하시키도록 상기 분리 신호를 발생시킴을 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 비행체는, 복수 개의 배터리들을 동력원으로 사용하는 무인 비행체의 운용 방법에 있어서, 상기 무인 비행체가 비행할 항로 정보 또는 수행할 임무 정보를 저장하고, 상기 복수 개의 배터리들 중 상기 무인 비행체의 동작 전원을 공급할 제1 동작 전원 공급 배터리로 선택하는 단계, 상기 선택된 제1 동작 전원 공급 배터리로부터 상기 동작 전원을 공급받아 임무 정보에 따라 임무를 수행하기 위해 상기 무인 비행체가 항로 정보에 따라 비행하도록 상기 무인 비행체의 비행 구동부를 제어하는 단계, 상기 제1 동작 전원 공급 배터리의 전압에 따라 상기 동작 전원을 상기 제1 동작 전원 공급 배터리에서 상기 제2 동작 전원 공급 배터리로 교체하는 단계 및 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 상기 무인 비행체로부터 분리시키는 단계를 포함한다.

그리고, 상기 제2 동작 전원 공급 배터리로 교체하는 단계는 상기 무인 비행체의 비행 중에 상기 제1 동작 전원 공급 배터리의 전압을 측정하는 단계, 상기 측정 결과, 상기 제1 동작 전원 공급 배터리의 전압이 미리 설정된 임계 값 미만이라면, 미리 정해진 배터리 분리 순서에 따라 상기 복수 개의 배터리들 중 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 제외한 배터리를 제2 동작 전원 공급 배터리로 선택하는 단계 및 상기 제1 동작 전원 공급 배터리에서 상기 제2 동작 전원 공급 배터리로 교체하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 무인 비행체로부터 분리시키는 단계는 상기 제2 동작 전원 공급 배터리로 상기 무인 비행체의 동작 전원의 교체가 완료되면, 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 상기 무인 비행체로부터 분리시키기 위한 분리 신호를 발생시키는 단계 및 상기 분리 신호에 따라 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 상기 무인 비행체로부터 분리시키는 단계를 포함한다.

그리고, 상기 미리 정해진 배터리 분리 순서는 상기 무인 비행체의 비행에 따라 회전익 구동부에 작용하는 부하 정보와 상기 무인 비행체의 진행 방향 정보, 무게 중심 정보, 바람 방향 정보에 따라 상기 회전익들 중 어느 하나의 회전익에 부하가 집중되지 않도록 상기 무인 비행체의 무게 배분을 고려하여 상기 복수 개의 배터리들 중 분리할 배터리를 선택하도록 학습된 기계 학습을 통해 정해짐을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1 동작 전원 공급 배터리로 선택하는 단계는 상기 무인 비행체의 비행 시뮬레이션을 통해 상기 회전익 구동부에 작용하는 부하 정보, 상기 무인 비행체의 진행 방향 정보, 상기 무인 비행체의 무게 중심 정보, 상기 무인 비행체에 작용하는 바람 방향 정보를 기계 학습 훈련 데이터로 입력 받는 단계 및 상기 입력된 기계 학습 훈련 데이터를 이용하여 상기 무인 비행체의 비행 시 상기 분리 신호에 따라 상기 배터리가 분리되더라도 상기 회전익들에 부하가 균등 배분될 수 있는 상기 배터리 분리 순서를 결정하는 단계; 더 포함함을 특징으로 한다.

그리고, 상기 분리 신호에 따라 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 투하하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 투하하는 단계는 상기 항로 상에 민간 거주 시설이 없는 곳에서 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 투하하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

또한, 상기 프로세서는, 상기 배터리 구속부가 상기 항로 상에 민간 거주 시설이 없는 곳에서 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 투하시키도록 상기 분리 신호를 발생시킴을 특징으로 한다.

그리고, 상기 비행 중에 상기 복수 개의 배터리의 전압을 측정하는 단계, 상기 무인 비행체의 현재 위치를 계산하는 단계, 상기 계산된 현재 위치와 상기 무인 비행체의 출발지까지의 귀환 경로를 계산하는 단계 및 상기 측정 결과, 상기 복수 개의 배터리 전압이 상기 귀환 경로로 복귀하기 위해 필요한 최소 귀환 전압 임계 값보다 작다면, 상기 무인 비행체의 임무 중단 후 상기 무인 비행체의 출발지로 귀환하도록 상기 비행 구동부를 제어하는 단계를 더 포함한다.

상술한 본 발명의 실시 예에 따르면 무인 비행체에서 동력원으로 사용하는 복수 개의 배터리들을 모듈화하고, 모듈화된 배터리들을 미리 정해진 순서에 따라 순차적으로 사용하고, 사용이 완료된 배터리를 무인 비행체에서 분리시켜 투하함으로써 무인 비행체의 무게를 줄일 수 있다. 이와 같이 본 발명의 실시 예에 따라 무인 비행체 무게가 감소함에 따라, 무인 비행체가 임무 수행을 위한 비행을 하는데 필요한 전력 사용을 줄일 수 있게 되어 비행 지속시간을 연장할 수 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무인 비행체(100)의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무인 비행체(100)의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 프로세서(110)의 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무인 비행체(100)의 운용 방법 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 모듈(510)내 배터리 배치를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무인 비행체(100)의 비행 절차를 설명하기 위한 도면이다.

이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시 예들뿐만 아니라 특정 실시 예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

따라서, 예를 들어, 본 명세서의 블럭도는 본 발명의 원리를 구체화하는 예시적인 회로의 개념적인 관점을 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 모든 흐름도, 상태 변환도, 의사 코드 등은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 실질적으로 나타낼 수 있고 컴퓨터 또는 프로세서가 명백히 도시되었는지 여부를 불문하고 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 수행되는 다양한 프로세스를 나타내는 것으로 이해되어야 한다.

프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블럭을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다.

또한 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 명확한 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니 되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비 휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.

본 명세서의 청구범위에서, 상세한 설명에 기재된 기능을 수행하기 위한 수단으로 표현된 구성요소는 예를 들어 상기 기능을 수행하는 회로 소자의 조합 또는 펌웨어/마이크로 코드 등을 포함하는 모든 형식의 소프트웨어를 포함하는 기능을 수행하는 모든 방법을 포함하는 것으로 의도되었으며, 상기 기능을 수행하도록 상기 소프트웨어를 실행하기 위한 적절한 회로와 결합된다. 이러한 청구범위에 의해 정의되는 본 발명은 다양하게 열거된 수단에 의해 제공되는 기능들이 결합되고 청구항이 요구하는 방식과 결합되기 때문에 상기 기능을 제공할 수 있는 어떠한 수단도 본 명세서로부터 파악되는 것과 균등한 것으로 이해되어야 한다.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무인 비행체(100)의 블록 구성도이다.

상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 무인 비행체(100)는 비행 구동부(105), 프로세서(110), 위치 측위부(115), 메모리(120) 및 배터리 모듈부(125)를 포함한다.

비행 구동부(105)는 상기 무인 비행체(100)의 비행을 위한 양력과 추력을 발생시킨다. 비행 구동부(105)는 다수 개의 회전익들 또는 각 회전익들을 조절하기 위한 모터 또는 엔진을 포함할 수 있다. 비행 구동부(105)는 프로세서(110)의 제어에 의해 무인 비행체(100)의 3가지 운동 방향인 롤(roll)-요(yaw)-피치(pich)를 조절함으로써 무인 비행체(100)의 이동 방향, 자세 유지 및 비행 고도를 유지할 수 있다. 메모리(120)는 상기 무인 비행체(100)가 비행할 항로 정보와 상기 무인 비행체(100)가 수행할 임무 정보를 저장한다.

위치 측위부(115)는 위성으로부터 GPS 신호를 수신하거나 관성 항법 장치를 통해 여 무인 비행체(100)의 위치를 측정하고, 측정된 위치 정보를 프로세서(110)로 출력한다.

프로세서(110)는 상기 복수 개의 배터리들 중 상기 무인 비행체(100)의 동작 전원을 공급할 제1 동작 전원 공급 배터리로 선택하고, 상기 선택된 제1 동작 전원 공급 배터리로부터의 상기 동작 전원의 공급받아 상기 임무 정보에 따라 임무를 수행하기 위해 상기 무인 비행체(100)가 상기 항로 정보에 따라 비행하도록 상기 비행 구동부(105)를 제어한다.

또한 프로세서(110)는 상기 무인 비행체(100)의 비행 중에 상기 제1 동작 전원 공급 배터리의 전압을 측정하고, 상기 측정 결과, 상기 제1 동작 전원 공급 배터리의 전압이 미리 설정된 임계 값 미만이라면, 미리 정해진 배터리 분리 순서에 따라 상기 복수 개의 배터리들 중 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 제외한 배터리를 제2 동작 전원 공급 배터리로 선택하는 배터리 선택 신호를 발생하고, 상기 제2 동작 전원 공급 배터리로 상기 무인 비행체의 동작 전원의 교체가 완료되면, 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 상기 무인 비행체로부터 분리시키기 위한 분리 신호를 발생시킨다.

상기 배터리 모듈부(125)는, 프로세서(110)로부터 입력된 상기 배터리 선택 신호에 따라 상기 동작 전원을 상기 제1 동작 전원 공급 배터리에서 상기 제2 동작 전원 공급 배터리로 교체하고, 상기 분리 신호에 따라 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 상기 무인 비행체로부터 분리시킨다.

본 명세서에서 언급한 제1 동작 전원 공급 배터리는 배터리 모듈부(125)에 장착된 복수 개의 배터리들 중 무인 비행체(100)로 첫 번째 동작 전원을 공급하는 배터리를 의미하며, 제2 동작 전원 공급 배터리는 배터리 모듈부(125)에 장착된 복수 개의 배터리들 중 무인 비행체(100)로 두 번째로 동작 전원을 공급하는 배터리를 의미한다. 즉, 본 명세서에서의 제1 동작 전원 공급 배터리, 제2 동작 전원 공급 배터리, 제3 동작 전원 공급 배터리, 제N 동작 전원 공급 배터리 등과 같이 동작 전원 배터리 앞의 숫자(1~N)는 무인 비행체(100)에 동작 전원을 공급하는 순서에 따라 정의한 것이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무인 비행체(100)의 구조를 도시한 도면이다.

본 발명의 실시 예에 따른 무인 비행체(100)는 그 임무 및 목적에 따라 무인 비행체(100)와 배터리 모듈(125)의 형태 및 구조는 변형될 수 있다. 종래의 대표적인 무인 비행체인 드론(Drone)은 비행 제어를 위한 전자 회로 모듈과 배터리 모듈이 무인 비행체 본체 내부에 탑재되어 있으나 본 발명의 실시 예에 따른 무인 비행체(100)는 이와는 달리 배터리 모듈(125)를 몸체부(220) 하단에 배치함으로써 분리 및 투하를 용이하게 할 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 무인 비행체의 비행 구동부(105)는 상기 무인 비행체의 비행을 위한 양력과 추력을 발생시키는 회전익들(200a, 200b, 200c)과 상기 회전익들(200a, 200b, 200c)을 회전시키기 위한 회전익 구동부(210)를 포함한다. 도 2에서는 회전익들(200a, 200b, 200c)의 개수를 3개로 도시하였지만, 이는 일 예에 불과할 뿐 적어도 2개의 회전익들만으로도 무인 비행체의 양력과 추력을 발생할 수 있다.

그리고 도 2에서 비행 구동부(105) 하단에는 프로세서(110)가 탑재된 무인 비행체의 몸체부(220)가 위치하며, 몸체부(220)의 하단에는 상기 무인 비행체가 착륙할 수 있는 랜딩부(250)와 배터리 모듈부(125)가 위치한다.

상기 배터리 모듈부(125)는 상기 비행 구동부(105)로 동력 전원을 공급하기 위한 복수 개의 배터리들(240a, 240b, 240c, 240d), 상기 복수 개의 배터리들(240a, 240b, 240c, 240d) 중 상기 프로세서(110)로부터의 배터리 선택 신호에 따라 상기 비행 구동부(105)로 동력 전원을 공급할 배터리를 교체하는 배터리 관리부(220), 상기 프로세서(110)로부터의 분리 신호에 따라 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 상기 배터리 모듈에서 분리시키는 배터리 구속부(230a, 230b, 230c, 230d)를 포함한다. 그리고, 본 발명의 실시 예에 따라 상기 상기 복수 개의 배터리들(240a, 240b, 240c, 240d)은 상기 무인 비행체의 비행 시 비행 균형을 상실하지 않는 범위에서 상기 무인 비행체의 공력과 무게 중심을 고려하여 상기 무인 비행체에 구비된다.

도 2에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따라 배터리 모듈부(125)에는 4개의 배터리들(240a, 240b, 240c, 240d)과 각 배터리들을 분리/구속하기 위한 4개의 배터리 구속부들(230a, 230b, 230c, 230d)들이 도시되어 있지만 이는 설명의 편의를 위한 예일 뿐, 배터리들의 개수와 배터리 구속부의 개수는 그 실제 구현 방식에 따라 달라질 수 있다.

도 2에 도시된 배터리 구속부들(230a, 230b, 230c, 230d)은 기계 또는 전기적인 방식으로 구성되어 배터리들(240a, 240b, 240c, 240d)을 무인 비행체(100)에서 분리시킬 수 있다. 그리고, 배터리들(240a, 240b, 240c, 240d)은 하나의 전지를 복수 개로 분리하여 장착이 가능하게 구성할 수 있으며, 각 배터리가 무인 비행체로부터 분리될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 프로세서(110)는, 상기 배터리 모듈부(125)에 장착된 배터리들(240a, 240b, 240c, 240d)을 분리하기 위한 순서를 미리 결정할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따라 프로세서(110)는 상기 무인 비행체(100)의 비행에 따라 상기 회전익 구동부(210)에 작용하는 부하 정보와 상기 무인 비행체(100)의 진행 방향 정보, 무게 중심 정보, 바람 방향 정보에 따라 상기 회전익들(200a, 200b, 200c) 중 어느 하나의 회전익에 부하가 집중되지 않도록 상기 무인 비행체(100)의 무게 배분을 고려하여 상기 복수 개의 배터리들(240a, 240b, 240c, 240d) 중 분리할 배터리를 선택하도록 기계 학습을 수행하고, 그 결과에 따라 배터리 분리 순서를 미리 정할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 상기 프로세서(110)는 상기 무인 비행체(100)의 비행 시뮬레이션을 통해 상기 회전익 구동부(210)에 작용하는 부하 정보, 상기 무인 비행체(100)의 진행 방향 정보, 상기 무인 비행체(100)의 무게 중심 정보, 상기 무인 비행체(100)에 작용하는 바람 방향 정보를 기계 학습 훈련 데이터로 입력 받고, 상기 입력된 기계 학습 훈련 데이터를 이용하여 상기 무인 비행체의 비행 시 상기 분리 신호에 따라 상기 배터리가 분리되더라도 상기 회전익들(200a, 200b, 200c)에 부하가 균등 배분될 수 있는 상기 배터리들(240a, 240b, 240c, 240d)의 분리 순서를 결정할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 프로세서(110)는 상기 무인 비행체(100)의 무게 중심 정보를 통해 배터리들(240a, 240b, 240c, 240d)을 안쪽부터 좌측에 위치하는 배터리(240b), 우측에 위치하는 배터리(240c)를 교차해서 분리될 수 있다. 배터리 관리부(220)는 배터리들(240a, 240b, 240c, 240d)이 분리되어 투하될 때, 좌측과 우측의 무게 중심을 맞추기 위해 배터리들(240a, 240b, 240c, 240d)의 위치가 이동할 수 있다. 예를 들어, 좌측에 위치하는 배터리(240b)를 하나 투하하는 경우, 좌측에는 1개의 배터리(240a)가 위치하고 우측에는 2개의 배터리들(240c, 240d)이 위치할 수 있다. 이때, 배터리 관리부(220)는 무게 중심을 맞추기 위해 우측에는 2개의 배터리들(240c, 240d)의 위치를 이동시킬 수 있다. 여기서, 우측에는 2개의 배터리들(240c, 240d)이 이동하는 위치는 무인 비행체(100)의 무게 중심 정보를 통해 프로세서(110)에서 결정할 수 있다.

도 2에서 배터리 구속부들(230a, 230b, 230c, 230d)은 상기 프로세서(110)에서 발생된 분리 신호에 따라, 사용이 완료된 제1 동작 전원 공급 배터리를 배터리 모듈부(125)에서 분리시켜 투하시킨다. 또 다른 실시 예로서, 프로세서(110)는 일반 시설물, 인명 등의 피해를 방지하기 위해 상기 배터리 구속부들(230a, 230b, 230c, 230d)이 사용이 완료된 배터리들을 상기 항로 상에 민간 거주 시설이 없는 곳에서 투하시키도록 상기 분리 신호를 발생할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 프로세서(110)의 블록 구성도이다.

도 3에 따르면, 본 발명이 실시 예에 따른 프로세서(110)는 제어부(310), 배터리 전압 측정부들(315a, 315b, 315c, 315d), 배터리 분리 신호 생성부들(320a, 320b, 320c, 320d)을 포함한다.

도 3에서 제어부(310)는 배터리 전압 측정부들(315a, 315b, 315c, 315d)이 측정한 배터리 전압을 모니터링하고, 측정된 전압 값에 따라 현재 동력을 공급하고 있는 배터리를 다른 배터리로 교체하고, 사용 완료된 배터리를 무인 비행체로부터 분리하도록 제어한다. 그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 제어부(310)는 기계 학습 알고리즘이 적용될 수 있다. 기계 학습 알고리즘이 적용된 제어부(310)는 각 회전익 구동부에 작용하는 부하와 현재 무인 비행체의 진행방향, 무게 중심, 외부 환경(바람 방향) 등을 고려하여 어느 한 구동부에 부하기 집중되지 않고 무인 비행체의 비행에 최적의 무게 배분이 가능하도록 학습된 결과를 이용하여 사용할 배터리를 선택하도록 구현할 수도 있다.

배터리 전압 측정부들(315a, 315b, 315c, 315d)은 상기 비행 중에 상기 배터리 모듈부(125)에 포함된 복수 개의 배터리들(240a, 240b, 240c, 240d)의 전압을 각각 측정하고, 측정된 전압 값을 제어부(310)로 출력한다. 제어부(310)는 상기 배터리 전압 측정부들(315a, 315b, 315c, 315d)에서 측정된 각 배터리의 전압 값 중 현재 동작 전원을 공급하는 배터리의 전압과 미리 설정된 임계 값을 비교하고, 측정된 전압이 상기 미리 설정된 임계 값보다 작다면, 상기 현재 동작 전원을 공급하는 배터리를 배터리 모듈(125)에서 분리시키기 위한 분리 신호를 생성하도록 배터리 분리 신호 생성부들(320a, 320b, 320c, 320d)를 제어한다. 배터리 분리 신호 생성부들(320a, 320b, 320c, 320d)은 제어부(310)의 제어에 따라 상기 분리 신호를 생성하는 배터리 모듈부(125)로 출력한다.

또한 상기 제어부(310)는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 측정된 무인 비행체의 현재 위치와 상기 무인 비행체의 출발지까지의 귀환 경로를 계산하고, 상기 측정 결과, 측정된 복수 개의 배터리 전압이 상기 무인 비행체가 상기 귀환 경로로 복귀하기 위해 필요한 최소 귀환 전압 임계 값보다 작다면, 상기 무인 비행체의 임무 중단 후 상기 무인 비행체의 출발지로 귀환하도록 상기 비행 구동부(105)를 제어할 수 있다.

그리고, 도 3에서는 배터리 전압 측정부들(315a, 315b, 315c, 315d)과 배터리 분리 신호 생성부들(320a, 320b, 320c, 320d)을 배터리 모듈(125)에 장착된 배터리의 개수만큼 존재하는 것으로 설명하였으나, 이는 일 예에 불과할 뿐 실제 구현에 따라 개수는 달라질 수 있다. 또한, 도 3에서 프로세서(110)는 배터리의 동작 전원을 비행 구동부(105)로 전송하기 위한 비행 구동부 전원 공급 배선부(305)와 배터리 모듈부(125)와의 인터페이싱을 위한 배터리 연결 배선부(330)와 연결될 수도 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무인 비행체(100)의 운용 방법 흐름도이다.

S100단계에서 무인 비행체(100)는 항로 정보를 저장하고, S105단계에서 임무 정보를 저장한다. S110단계에서 무인 비행체(100)는 비행을 위한 동력원으로 제1 동작 전원 공급 배터리를 선택하고, S115단계에서 비행 구동부를 제어하여 이륙한 후 비행을 시작하고, S120단계에서 상기 S105단계에서 저장된 임무 정보에 따라 임무를 수행한다.

S125단계에서 무인 비행체(100)는 상기 제1 동작 전원 공급 배터리의 전압을 측정하고, S130단계에서 상기 측정된 제1 동작 전원 공급 배터리의 전압과 미리 설정된 임계 값을 비교한다. 상기 S130단계에서 무인 비행체(100)는 상기 측정된 전압이 상기 미리 설정된 임계 값 보다 작다면, S135단계에서 상기 비행 구동부에 동력을 공급할 배터리로 제2 동작 전원 공급 배터리를 선택한다. 이때 상기 S135단계에서 제2 동작 전원 공급 배터리를 선택하는 순서는 미리 기계 학습을 통해 획득된 데이터에 따라 정해질 수 있다. 반면, 상기 S130단계에서의 비교 결과, 상기 측정된 전압이 상기 미리 설정된 임계 값보다 작지 않다면, 상기 S120단계에서 임무 수행을 계속한다.

그리고, S140단계에서 무인 비행체(100)는 제1 동작 전원 공급 배터리에서 제2 동작 전원 공급 배터리로의 동작 전원 공급 배터리의 교체가 완료되면, S145단계에서 사용이 완료된 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 분리시켜 무인 비행체(100)의 무게를 줄인다.

S150단계에서 무인 비행체(100)는 정해진 임무가 완료 되었는지를 판단하고, 임무가 완료되었다면, S155단계에서 귀환 경로로 복귀하고, 임무가 완료되지 않았다면, S160단계에서 현재 배터리 모듈부(125)에 장착된 전체 배터리 전압을 측정하고, 그 측정된 전압과 최소 귀환 전압 임계 값을 비교한다. 상기 S160단계에서 무인 비행체(100)는 상기 비교 결과, 상기 전체 배터리 전압이 상기 귀환 경로로 복귀하기 위해 필요한 최소 귀환 전압 임계 값보다 작다면, S165단계에서 상기 무인 비행체의 임무 중단 후 상기 무인 비행체의 출발지로 귀환한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 배터리 모듈(510)내 배터리 배치를 도시한 도면이다.

도 5에 도시된 배터리 모듈(510)은 도 2에 도시된 배터리 모듈(125)과 그 배치가 상이하다. 무인 비행체는 양력과 무게 중심 등의 다양한 요소가 무인 비행체의 안정적인 비행에 영향을 주기 때문에 본 발명에서는 도 2와 도 5를 통해 배터리의 구조와 배치를 다양하게 구성할 수 있음을 보여준다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무인 비행체(100)의 비행 절차를 설명하기 위한 도면이다.

도 6에서는 4개의 배터리를 포함하는 배터리 모듈부를 장착한 무인 비행체가 4개의 배터리의 전압을 순차적으로 동력원으로 사용하면서 각 배터리의 전압을 측정하고, 그 결과에 따라 사용이 완료된 배터리를 하나씩 순서대로 분리시키는 것을 보여준다.

도 6에서 참조번호 600과 같이 무인 비행체(100)는 배터리 모듈(125) 중 첫 번째 배터리를 동력원으로 사용하여 이륙하고, 임무 수행 중 첫 번째 배터리의 전력 상태를 모니터링하여 첫 번째 배터리의 전압이 임계 값 이하로 낮아지는지 여부를 지속적으로 확인한다. 그리고, 무인 비행체(100)는 참조번호 605와 같이 임무 수행을 위해 이동 중 상기 첫 번째 배터리의 전압이 임계 값 이하로 낮아진 경우, 비행 구동부(105)의 부하를 고려하여 선택된 순서에 따라 동력원으로 사용할 두 번째 배터리(제2 동작 전원 공급 배터리)를 선택하고, 선택된 두 번째 배터리(제2 동작 전원 공급 배터리)로 동력원을 교체하고 정상 동작 여부를 확인한다. 무인 비행체(100)는 두 번째 배터리로의 동력원이 교체되더라도 정상적으로 동작되는 것이 확인 될 경우에는 상기 첫 번째로 사용 했던 배터리(제1 동작 전원 공급 배터리)를 분리하여 비행 중량을 줄인다. 이에 따라 참조번호 605에서 무인 비행체(100)의 배터리 모듈부에는 3개의 배터리만 남아 있는 것을 알 수 있다.

이와 유사하게 참조번호 610에서 무인 비행체(100)는 임무 수행 중 두 번째 배터리(제2 동작 전원 공급 배터리)의 전압이 미리 설정된 임계 값보다 작다면, 세 번째 배터리(제3 동작 전원 공급 배터리)로 동력원을 교체하고 정상 동작한다면, 제2 동작 전원 공급 배터리를 분리한다.

또한, 참조번호 615에서도 무인 비행체(100)는 참조번호 605, 610에서와 동일하게 현재 동력을 공급하고 있는 세 번째 배터리(제3 동작 전원 공급 배터리)의 전압이 미리 설정된 임계 값보다 작다면, 이를 분리시킨 후 마지막 남은 네 번째 배터리(제4 동작 전원 공급 배터리)만으로 귀환 임무를 수행한다.

본 발명에서는 상술한 바와 같이 사용이 완료된 배터리를 무인 비행체에서 투하시킴으로써 무인 비행체의 중량을 감소시켜 임무 수행을 위한 비행 가능 시간을 늘릴 수 있다.

종래의 무인 비행체들은 1개의 배터리만을 사용하거나 복수 개의 배터리를 사용하더라도 분리가 불가능함에 따라 배터리 무게를 포함한 중량으로 계속 임무를 수행해야만 했다. 그러나 상술한 바와 같이 본 발명을 적용할 경우, 비행 동력원을 제공할 배터리들을 복수 개로 구성하고, 이들을 순차적으로 사용하고, 사용이 완료된 배터리들을 분리할 경우, 비행 중량이 경량화됨에 따라 비행 가능 시간이 획기적으로 증가하게 된다.

또한, 상술한 본 발명의 실시 예들에 따른 무인 비행체는 다양한 산업 분야에서 활용이 가능하다. 특히 국방 분야에서 정찰 또는 공격용 무인 비행체는 1회성으로 사용하는 경우가 많고 장시간 운용이 필요하기 때문에 본 발명이 적용될 가능성이 매우 높다.

또한, 상술한 본 발명의 다양한 실시 예들에 따른 동작 방법은 프로그램으로 구현되어 다양한 비일시적 판독 가능 매체(non-transitory computer readable medium)에 저장되어 제공될 수 있다. 비일시적 판독 가능 매체란 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상술한 다양한 어플리케이션 또는 프로그램들은 CD, DVD, 하드 디스크, 블루레이 디스크, USB, 메모리카드, ROM 등과 같은 비일시적 판독 가능 매체에 저장되어 제공될 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100: 무인 비행체

Claims

무인 비행체에 있어서,
상기 무인 비행체의 비행을 위한 양력과 추력을 발생시키는 비행 구동부;
상기 비행 구동부의 동력원으로 사용하기 위한 복수 개의 배터리들을 포함하는 배터리 모듈부;
상기 무인 비행체가 비행할 항로 정보와 상기 무인 비행체가 수행할 임무 정보를 저장하는 메모리; 및
상기 복수 개의 배터리들 중 상기 무인 비행체의 동작 전원을 공급할 제1 동작 전원 공급 배터리를 선택하고, 상기 제1 동작 전원 공급 배터리의 전압에 따라 미리 정해진 배터리 분리 순서를 기반으로 상기 복수 개의 배터리들 중 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 제외한 배터리를 제2 동작 전원 공급 배터리로 선택하여 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 상기 무인 비행체로부터 분리시키는 프로세서를 포함하고,
상기 배터리 모듈부는 상기 복수 개의 배터리들이 분리 및 투하되도록 상기 무인 비행체의 몸체 하단에 배치되며,
상기 미리 정해진 배터리 분리 순서는 상기 무인 비행체의 비행에 따라 상기 비행 구동부에 작용하는 부하 정보와 상기 무인 비행체의 진행 방향 정보, 무게 중심 정보, 바람 방향 정보에 따라 상기 비행 구동부의 회전익들 중 어느 하나의 회전익에 부하가 집중되지 않도록 상기 무인 비행체의 무게 배분을 고려하여 상기 복수 개의 배터리들 중 분리할 배터리를 선택하도록 학습된 기계 학습을 통해 정해지며,
상기 프로세서는 상기 무인 비행체로부터 상기 제1 동작 전원 공급 배터리가 분리되는 경우, 상기 복수 개의 배터리들 중 선택된 상기 제2 동작 전원 공급 배터리의 무게 중심을 이용하여 상기 제2 동작 전원 공급 배터리의 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체.
제1항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 선택된 제1 동작 전원 공급 배터리로부터 상기 동작 전원을 공급받아 상기 임무 정보에 따라 임무를 수행하기 위해 상기 무인 비행체가 상기 항로 정보에 따라 비행하도록 상기 비행 구동부를 제어하고,
상기 무인 비행체의 비행 중에 상기 제1 동작 전원 공급 배터리의 전압을 측정하고, 상기 전압을 측정한 측정 결과, 상기 제1 동작 전원 공급 배터리의 전압이 미리 설정된 임계 값 미만이라면, 상기 미리 정해진 배터리 분리 순서에 따라 상기 복수 개의 배터리들 중 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 제외한 배터리를 제2 동작 전원 공급 배터리로 선택하는 배터리 선택 신호를 발생하고,
상기 제2 동작 전원 공급 배터리로 상기 무인 비행체의 동작 전원의 교체가 완료되면, 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 상기 무인 비행체로부터 분리시키기 위한 분리 신호를 발생시키는 것을 특징으로 하는 무인 비행체.
제2항에 있어서,
상기 배터리 모듈부는,
상기 배터리 선택 신호에 따라 상기 동작 전원을 공급할 배터리를 상기 제1 동작 전원 공급 배터리에서 상기 제2 동작 전원 공급 배터리로 교체하고, 상기 분리 신호에 따라 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 상기 무인 비행체로부터 분리시킴을 특징으로 하는 무인 비행체.
제2항에 있어서,
상기 배터리 모듈부는,
상기 복수 개의 배터리들;
상기 복수 개의 배터리들 중 상기 배터리 선택 신호에 따라 상기 비행 구동부로 동력 전원을 공급할 배터리를 교체하는 배터리 관리부; 및
상기 분리 신호에 따라 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 상기 배터리 모듈에서 분리시키는 배터리 구속부를 포함하고,
상기 복수 개의 배터리들은,
상기 무인 비행체의 비행 시 비행 균형을 상실하지 않는 범위에서 상기 무인 비행체의 공력과 무게 중심을 고려하여 상기 무인 비행체에 구비됨을 특징으로 하는 무인 비행체.
제4항에 있어서,
상기 무인 비행체는,
상기 무인 비행체의 현재 위치를 계산하는 위치 측위부를 더 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 비행 중에 상기 복수 개의 배터리의 전압을 측정하는 배터리 전압 측정부;
상기 분리 신호를 생성하는 배터리 분리 신호 생성부; 및
상기 측정된 제1 동작 전원 공급 배터리의 전압이 상기 미리 설정된 임계 값 보다 작다면, 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 분리시키기 위한 상기 분리 신호를 생성하도록 제어하는 제어부를 포함하는 무인 비행체.
제5항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 계산된 현재 위치와 상기 무인 비행체의 출발지까지의 귀환 경로를 계산하고, 상기 측정 결과, 상기 복수 개의 배터리 전압이 상기 귀환 경로로 복귀하기 위해 필요한 최소 귀환 전압 임계 값보다 작다면, 상기 무인 비행체의 임무 중단 후 상기 무인 비행체의 출발지로 귀환하도록 상기 비행 구동부를 제어함을 특징으로 하는 무인 비행체.
제4항에 있어서,
상기 비행 구동부는,
상기 무인 비행체의 비행을 위한 양력과 추력을 발생시키는 적어도 두 개의 회전익들; 및
상기 적어도 두 개의 회전익들을 회전시키기 위한 회전익 구동부를 포함함을 특징으로 하는 무인 비행체.
삭제
제7항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 무인 비행체의 비행 시뮬레이션을 통해 상기 회전익 구동부에 작용하는 부하 정보, 상기 무인 비행체의 진행 방향 정보, 상기 무인 비행체의 무게 중심 정보, 상기 무인 비행체에 작용하는 바람 방향 정보를 기계 학습 훈련 데이터로 입력 받고,
상기 입력된 기계 학습 훈련 데이터를 이용하여 상기 무인 비행체의 비행 시 상기 분리 신호에 따라 상기 배터리가 분리되더라도 상기 회전익들에 부하가 균등 배분될 수 있는 상기 배터리 분리 순서를 결정함을 특징으로 하는 무인 비행체.
제7항에 있어서,
상기 배터리 구속부는 상기 분리 신호에 따라 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 투하하고,
상기 프로세서는,
상기 배터리 구속부가 상기 항로 상에 민간 거주 시설이 없는 곳에서 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 투하시키도록 상기 분리 신호를 발생시킴을 특징으로 하는 무인 비행체.
복수 개의 배터리들을 동력원으로 사용하는 무인 비행체의 운용 방법에 있어서,
상기 무인 비행체가 비행할 항로 정보 또는 수행할 임무 정보를 저장하고, 상기 복수 개의 배터리들 중 상기 무인 비행체의 동작 전원을 공급할 제1 동작 전원 공급 배터리로 선택하는 단계;
상기 선택된 제1 동작 전원 공급 배터리로부터 상기 동작 전원을 공급받아 임무 정보에 따라 임무를 수행하기 위해 상기 무인 비행체가 항로 정보에 따라 비행하도록 상기 무인 비행체의 비행 구동부를 제어하는 단계;
상기 제1 동작 전원 공급 배터리의 전압에 따라 미리 정해진 배터리 분리 순서를 기반으로 상기 동작 전원을 상기 제1 동작 전원 공급 배터리에서 제2 동작 전원 공급 배터리로 교체하는 단계;
상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 상기 무인 비행체로부터 분리시키는 단계; 및
상기 무인 비행체로부터 제1 동작 전원 공급 배터리가 분리되는 경우, 상기 복수 개의 배터리들 중 선택된 제2 동작 전원 공급 배터리의 무게 중심을 이용하여 상기 제2 동작 전원 공급 배터리의 위치를 조정하는 단계를 포함하고,
상기 미리 정해진 배터리 분리 순서는 상기 무인 비행체의 비행에 따라 상기 비행 구동부에 작용하는 부하 정보와 상기 무인 비행체의 진행 방향 정보, 무게 중심 정보, 바람 방향 정보에 따라 상기 비행 구동부의 회전익들 중 어느 하나의 회전익에 부하가 집중되지 않도록 상기 무인 비행체의 무게 배분을 고려하여 상기 복수 개의 배터리들 중 분리할 배터리를 선택하도록 학습된 기계 학습을 통해 정해지는 것을 특징으로 하는 무인 비행체의 운용 방법.
제11항에 있어서,
상기 제2 동작 전원 공급 배터리로 교체하는 단계는,
상기 무인 비행체의 비행 중에 상기 제1 동작 전원 공급 배터리의 전압을 측정하는 단계;
상기 전압을 측정한 측정 결과, 상기 제1 동작 전원 공급 배터리의 전압이 미리 설정된 임계 값 미만이라면, 미리 정해진 배터리 분리 순서에 따라 상기 복수 개의 배터리들 중 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 제외한 배터리를 제2 동작 전원 공급 배터리로 선택하는 단계; 및
상기 제1 동작 전원 공급 배터리에서 상기 제2 동작 전원 공급 배터리로 교체하는 단계를 포함하는 무인 비행체의 운용 방법.
제12항에 있어서,
상기 무인 비행체로부터 분리시키는 단계는,
상기 제2 동작 전원 공급 배터리로 상기 무인 비행체의 동작 전원의 교체가 완료되면, 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 상기 무인 비행체로부터 분리시키기 위한 분리 신호를 발생시키는 단계; 및
상기 분리 신호에 따라 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 상기 무인 비행체로부터 분리시키는 단계를 포함하는 무인 비행체의 운용 방법.
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제12항에 있어서,
상기 제1 동작 전원 공급 배터리로 선택하는 단계는,
상기 무인 비행체의 비행 시뮬레이션을 통해 회전익 구동부에 작용하는 부하 정보, 상기 무인 비행체의 진행 방향 정보, 상기 무인 비행체의 무게 중심 정보, 상기 무인 비행체에 작용하는 바람 방향 정보를 기계 학습 훈련 데이터로 입력 받는 단계; 및
상기 입력된 기계 학습 훈련 데이터를 이용하여 상기 무인 비행체의 비행 시 분리 신호에따라 상기 배터리가 분리되더라도 상기 회전익들에 부하가 균등 배분될 수 있는 상기 배터리 분리 순서를 결정하는 단계; 더 포함함을 특징으로 하는 무인 비행체의 운용 방법.
제12항에 있어서,
분리 신호에따라 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 투하하는 단계를 더 포함하고,
상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 투하하는 단계는,
상기 항로 상에 민간 거주 시설이 없는 곳에서 상기 제1 동작 전원 공급 배터리를 투하하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 무인 비행체의 운용 방법.
제11항에 있어서,
상기 비행 중에 상기 복수 개의 배터리의 전압을 측정하는 단계;
상기 무인 비행체의 현재 위치를 계산하는 단계;
상기 계산된 현재 위치와 상기 무인 비행체의 출발지까지의 귀환 경로를 계산하는 단계; 및
상기 측정 결과, 상기 복수 개의 배터리 전압이 상기 귀환 경로로 복귀하기 위해 필요한 최소 귀환 전압 임계 값보다 작다면, 상기 무인 비행체의 임무 중단 후 상기 무인 비행체의 출발지로 귀환하도록 상기 비행 구동부를 제어하는 단계를 더 포함하는 무인 비행체의 운용 방법.