KR102321351B1 - Integrated control system for drone - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 드론용 통합 제어 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an integrated control system for drones.
드론은 무인기의 일종으로서 RC(Remote Control) 조정에 의해 비행하는 비행기나 헬리콥터 모양의 비행체이다. 이러한 드론은 최초에는 군사목적으로 개발되었으나 점차 일반화되면서 개인용 제품들도 등장하였다. A drone is a type of unmanned aerial vehicle (RC) that is controlled by an airplane or helicopter. These drones were initially developed for military purposes, but as they became more common, personal products also appeared.
최근, 드론은 비행에 의한 접근성을 높일 수 있고 이동 시간을 단축시킬 수 있는 등의 여러 가지 장점들로 인해 그 활용도가 높아지면서 다양한 목적으로 사용되고 있다. 일례로, 드론은 방송촬영, 통신중계, 농업, 정찰, 배송, 레저 등의 산업 및 민간 분야로 시장을 급속도로 넓혀가고 있다. Recently, drones are being used for various purposes as their utility increases due to various advantages such as being able to increase accessibility by flying and shortening travel time. For example, drones are rapidly expanding the market to industrial and private sectors such as broadcast photography, telecommunication relay, agriculture, reconnaissance, delivery, and leisure.
한편, 드론은 비행 기능과 함께 임무를 수행하기 위한 추가 기능을 탑재하게 된다. 이때, 드론은 비행 기능과 간단한 통신 및 센서 기능 등의 추가 기능을 제공하는 반도체 칩을 단일 컨트롤러로 사용하고 있다. On the other hand, drones will be equipped with additional functions to perform missions along with flight functions. At this time, the drone uses a semiconductor chip that provides additional functions such as flight function and simple communication and sensor function as a single controller.
그러나 종래의 드론은 비행 기능을 위한 연산량이 많고, 추가 기능에 대한 연산량 역시 필요에 따라 많기 때문에, 단일 컨트롤러인 경우, 비행 기능에 우선한 제어에 따라 추가 기능의 제어가 정상적으로 이루어지지 않을 수 있다. 이 경우, 추가 기능의 오류에 의해 오히려 비행 기능에 악영향을 미칠 수 있으므로 추락 등의 사고를 초래하는 실정이다. However, since the conventional drone has a large amount of computation for the flight function and the amount of computation for the additional function is also large as needed, in the case of a single controller, the control of the additional function may not be normally performed according to the control that takes precedence over the flight function. In this case, an error in the additional function may rather adversely affect the flight function, resulting in accidents such as a fall.
아울러, 최근에는 드론에 다양한 임무에 따라 기능의 확장이 요구되고 있으나 단일 컨트롤러에서 제공되는 제한적인 기능과 해당 기능을 구현하기 위한 추가 회로의 설계 등에 기인하여 기능 확장이 곤란한 실정이다. In addition, in recent years, the extension of functions according to various missions is required for drones, but it is difficult to expand the functions due to the limited functions provided by a single controller and the design of additional circuits for implementing the functions.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 비행 보조 기능을 강화하여 비행의 효율성과 안전성 및 기능의 확장성을 향상시킬 수 있는 드론용 통합 제어 시스템을 제공하고자 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, an embodiment of the present invention is to provide an integrated control system for a drone that can enhance flight efficiency, safety, and scalability of functions by strengthening the flight assistance function.
위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 제1인쇄회로기판; 및 상기 제1인쇄회로기판 상에 실장된 비행 컨트롤러를 포함하는 비행 컨트롤 모듈; 및 제2인쇄회로기판; 및 상기 제2인쇄회로기판 상에 실장된 기능 컨트롤러를 포함하는 기능 컨트롤 모듈을 포함하고, 상기 비행 컨트롤러는 GPS 모듈에 의한 위치 정보에 따라 드론이 비행하도록 비행 구동부를 제어하고, 상기 기능 컨트롤러는 상기 드론의 상태를 감지하여 알람하고, 상기 드론의 온도를 조절하며, 상기 드론의 전방을 촬영하도록 확장 기능부를 제어하며, 상기 비행 컨트롤러와 상기 기능 컨트롤러는 병렬 처리되며, 상기 기능 컨트롤러는 상기 확장 기능부의 동작에 따라 상기 드론이 비행하도록 상기 비행 컨트롤러로 명령을 지시하는 드론용 통합 제어 시스템이 제공된다. According to an aspect of the present invention for solving the above problems, a first printed circuit board; and a flight control module including a flight controller mounted on the first printed circuit board; and a second printed circuit board; and a function control module including a function controller mounted on the second printed circuit board, wherein the flight controller controls the flight driving unit to fly the drone according to the location information by the GPS module, and the function controller is Detects and alarms the state of the drone, controls the temperature of the drone, controls the extended function unit to photograph the front of the drone, the flight controller and the function controller are processed in parallel, and the function controller is the extended function unit There is provided an integrated control system for a drone that instructs the flight controller to fly the drone according to an operation.
일 실시예에서, 상기 제1인쇄회로기판은 체결구를 통하여 상기 제2인쇄회로기판 상에 적층 결합되며, 상기 제2인쇄회로기판은 GPIO(General-Purpose Input/Output) 포트의 일단이 실장되고, 상기 제1인쇄회로기판은 상기 GPIO 포트에 대응하는 위치에 홀이 형성되어 상기 홀에 상기 GPIO 포트의 타단이 삽입되며, 상기 GPIO 포트의 타단은 상기 확장 기능부가 접속될 수 있다.In one embodiment, the first printed circuit board is laminated on the second printed circuit board through a fastener, and the second printed circuit board has one end of a GPIO (General-Purpose Input/Output) port mounted, , The first printed circuit board has a hole formed at a position corresponding to the GPIO port, the other end of the GPIO port is inserted into the hole, and the other end of the GPIO port can be connected to the extension function unit.
일 실시예에서, 상기 확장 기능부는 상기 드론의 상태를 감지하는 센싱부; 상기 드론의 상태를 알람하도록 발광하는 LED ; 상기 드론의 본체를 냉각시키는 방열팬; 상기 드론의 배터리를 발열시키는 발열 필름; 상기 드론의 비행을 안내하도록 음성을 출력하는 스피커; 및 상기 드론의 전방을 촬영하는 카메라; 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment, the extended function unit includes a sensing unit for detecting the state of the drone; LED that emits light to alarm the state of the drone; a heat dissipation fan for cooling the main body of the drone; a heating film for heating the drone's battery; a speaker outputting a voice to guide the flight of the drone; and a camera for photographing the front of the drone. may include at least one of
일 실시예에서, 상기 센싱부는 상기 드론 전방의 사물을 감지하는 라이다 센서; 상기 드론의 온도를 감지하는 온도 센서; 상기 드론의 습도를 감지하는 습도 센서; 및 상기 드론 주위의 풍속을 감지하는 풍속 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In one embodiment, the sensing unit is a lidar sensor for detecting an object in front of the drone; a temperature sensor for detecting the temperature of the drone; a humidity sensor for detecting the humidity of the drone; And it may include at least one of a wind speed sensor for detecting the wind speed around the drone.
일 실시예에서, 상기 기능 컨트롤러는 상기 확장 기능부를 통하여 현재의 습도와 풍속을 감지하여 습도가 임계습도(TH1) 이상이거나 풍속이 임계풍속(TH2) 이상이면, 상기 드론이 출발점 또는 최근접 랜딩 지점으로 이동하도록 상기 비행 컨트롤러로 복귀 명령을 지시할 수 있다.In one embodiment, the function controller detects the current humidity and wind speed through the extended function unit, and if the humidity is greater than or equal to the critical humidity (TH1) or the wind speed is greater than or equal to the critical wind speed (TH2), the drone is a starting point or a nearest landing point may instruct a return command to the flight controller to move to
일 실시예에서, 상기 기능 컨트롤러는 상기 드론이 착륙을 개시하는 경우, 상기 확장 기능부를 통하여 현재의 온도를 감지하여 온도가 임계온도(TH3) 이상이면, 상기 드론이 출발점 또는 다음 임무 지점으로 이동하도록 상기 비행 컨트롤러로 복귀 명령을 지시할 수 있다.In one embodiment, when the drone starts landing, the function controller detects the current temperature through the extended function unit and, if the temperature is above the threshold temperature (TH3), moves the drone to the starting point or the next mission point A return command may be directed to the flight controller.
일 실시예에서, 상기 기능 컨트롤러는 상기 확장 기능부를 통하여 장애물을 감지하는 경우, 상기 GPS 모듈을 통하여 현재의 고도를 감지하여 현재의 고도가 임계고도(TH4) 보다 작으면서 호버링하지 않으면, 상기 장애물을 지면으로 인식하고 상기 드론이 지면을 무시하고 비행하도록 상기 비행 컨트롤러로 무시 명령을 지시하고, 호버링이면, 상기 장애물로 인식하고 상기 드론이 상기 장애물을 회피하도록 상기 비행 컨트롤러로 회피 기동 명령을 지시할 수 있다.In an embodiment, when the function controller detects an obstacle through the extended function unit, the function controller detects the current altitude through the GPS module and, if the current altitude is less than the threshold altitude TH4 and does not hover, the obstacle Recognizes as the ground and instructs the flight controller to ignore the drone to fly while ignoring the ground, and when hovering, recognizes the obstacle as the obstacle and instructs the flight controller to avoid maneuvering so that the drone avoids the obstacle. have.
일 실시예에서, 상기 기능 컨트롤러는 상기 드론이 착륙을 개시하는 경우, 상기 확장 기능부를 통하여 영상을 획득하여 사물을 인식하고, 인식된 사물이 장애물이면, 상기 드론이 상기 장애물을 회피하도록 상기 비행 컨트롤러로 회피 기동 명령을 지시할 수 있다.In one embodiment, when the drone starts landing, the function controller acquires an image through the extended function unit to recognize an object, and if the recognized object is an obstacle, the flight controller so that the drone avoids the obstacle You can instruct an evasive maneuver command with
본 발명의 일 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템은 별도의 기능 컨트롤러를 부가하여 비행 보조 기능을 강화함으로써, 비행 컨트롤러의 연산 부담을 경감하는 동시에 추가 기능의 정상적인 제어가 가능하므로 비행의 효율성 및 안전성을 향상시킬 수 있다. The integrated control system for drones according to an embodiment of the present invention enhances flight assistance functions by adding a separate function controller, thereby reducing the computational burden of the flight controller and enabling normal control of additional functions, so flight efficiency and safety can improve
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템은 비행 컨트롤러와 기능 컨트롤러를 병렬 처리함으로써, 비행 기능과 추가 기능을 분산 처리할 수 있으므로 비행의 효율성 및 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다. In addition, the integrated control system for a drone according to an embodiment of the present invention can process the flight controller and the function controller in parallel, so that the flight function and the additional function can be distributed and the flight efficiency and safety can be further improved.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템은 HAT 구조를 적용하여 비행 컨트롤러 모듈과 기능 컨트롤러 모듈을 적층함으로써, 비행 컨트롤러와 기능 컨트롤러 사이의 하드웨어적 체결 신뢰성을 확보할 수 있으므로 일체화된 통합 제어 시스템을 안정적으로 구축할 수 있다. In addition, the integrated control system for drones according to an embodiment of the present invention applies the HAT structure and stacks the flight controller module and the function controller module, so that the reliability of the hardware connection between the flight controller and the function controller can be secured. An integrated control system can be built stably.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템은 기능 컨트롤러 모듈에 추가 기능을 부가함으로써, 비행 이외의 추가 기능의 확장성을 향상시킬 수 있으므로 드론에 의한 다양한 임무를 제공할 수 있다.In addition, the integrated control system for a drone according to an embodiment of the present invention can improve the scalability of additional functions other than flight by adding additional functions to the function controller module, so that various tasks by the drone can be provided.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템은 기능 컨트롤러가 주위 환경을 감지하여 드론의 비행에 위험요소로 판단하면 비행 컨트롤러로 복귀 명령을 지시함으로써, 주위 환경에 의한 드론의 파손을 방지하여 사용 수명을 연장할 수 있으므로 경제성을 향상시킬 수 있다. In addition, the integrated control system for a drone according to an embodiment of the present invention instructs the return command to the flight controller when the function controller detects the surrounding environment and determines that it is a risk factor to the flight of the drone, thereby preventing damage to the drone by the surrounding environment. By preventing it, the service life can be extended, so that economic efficiency can be improved.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템은 현재 고도나 호버링 여부에 따라 지면을 정확하게 인식함으로써, 지면에 대한 회피 기동 등의 오류를 방지할 수 있으므로 비행 신뢰성을 향상시킬 수 있다. In addition, the integrated control system for a drone according to an embodiment of the present invention can prevent errors such as evasive maneuvers on the ground by accurately recognizing the ground according to the current altitude or whether it is hovering, so that flight reliability can be improved.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템은 착륙시 획득된 영상으로부터 장애물을 인식하여 회피 기동 명령을 지시함으로써, 착륙시 안전성을 보장할 수 있으므로 드론 자체의 파손이나 착지 부근에 존재하는 기물의 파손을 방지할 수 있다. In addition, the integrated control system for a drone according to an embodiment of the present invention recognizes an obstacle from an image acquired at the time of landing and instructs an avoidance maneuver command, thereby ensuring safety at the time of landing. damage to the equipment can be prevented.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 드론의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템의 블록도이다.
도 3은 도 2의 확장 기능부의 세부 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템의 분해 사시도이다.
도 5는 도 4의 비행 컨트롤러 모듈의 평면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템에서 드론의 비행 상태에 따른 장애물 인식을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템의 복귀 절차의 제1예의 순서도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템의 복귀 절차의 제2예의 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템의 지면 인식 절차의 순서도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템의 착륙시 장애물 인식 절차의 순서도이다. 1 is a perspective view of a drone according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of an integrated control system for a drone according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a detailed block diagram of the extended function unit of FIG. 2 .
4 is an exploded perspective view of an integrated control system for a drone according to an embodiment of the present invention.
5 is a plan view of the flight controller module of FIG. 4 .
6 is a view for explaining obstacle recognition according to the flight state of the drone in the integrated control system for a drone according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart of a first example of a return procedure of an integrated control system for a drone according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart of a second example of a return procedure of an integrated control system for a drone according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart of a ground recognition procedure of an integrated control system for a drone according to an embodiment of the present invention.
10 is a flowchart of an obstacle recognition procedure upon landing of an integrated control system for a drone according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템을 보다 상세히 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 드론의 사시도이다. Hereinafter, an integrated control system for a drone according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. 1 is a perspective view of a drone according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론(10)은 본체(11), 모터(12), 프로펠러(13) 및 레그(14)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a
이러한 드론(10)은 택배용 드론일 수 있다. 여기서, 드론(10)은 택배를 위해 지정된 특정한 목적지로 비행할 수 있다. 또한, 드론(10)은 복수 개의 목적지로 비행할 수 있다. 아울러, 드론(10)은 비상 랜딩을 위한 복수 개의 지점이 설정될 수 있다.Such a
본체(11)는 드론(10)의 비행을 위한 주요 구성요소들이 내장된 것으로서 비행에 적합한 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 즉, 본체(11)는 비행 기능 및 추가 기능에 대한 구성요소들이 내장될 수 있다. 여기서, 추가 기능은 도 3을 참조하여 후술하는 바와 같은 비행 이외의 기능으로서 드론(10)의 임무를 수행하기 위한 기능 또는 비행의 보조 기능일 수 있다. The
모터(12)는 본체(11)로부터 아암을 통하여 연결되며 프로펠러(13)의 하측에 구비될 수 있다. 이러한 모터(12)는 프로펠러(13)를 회전시키기 위한 동력을 제공하는 것으로, 프로펠러(13)와 쌍으로 구비될 수 있다.The
프로펠러(13)는 본체(11)의 사방으로 아암을 통하여 연결될 수 있다. 이러한 프로펠러(13)는 드론(10)이 비행 가능하도록 회전에 의해 양력을 형성하는 것으로, 본체(11)의 중심에 대하여 대칭되게 구비될 수 있다. 도면에서, 프로펠러(13)는 4개로 구비되는 것으로 도시되고 설명되지만, 이에 한정되지 않고 본체(11)에 대하여 사방으로 복수 개로 구비될 수 있다.The
레그(14)는 본체(11)의 하측에 복수 개로 구비될 수 있다. 이러한 레그(14)는 드론(10)이 착륙할 때 지면을 지지하기 위한 것이다. 따라서 레그(14)는 드론(10)의 균형을 유지할 수 있도록 본체(11)의 중심에 대하여 대칭으로 구비될 수 있다. 도면에서, 레그(14)는 본체(11)의 양측에 구비되는 것으로 도시되고 설명되지만, 이에 한정되지 않고 본체(11)에 대하여 사방으로 복수 개로 구비될 수 있다.A plurality of
아울러, 도면에 도시되지 않았지만, 레그(14) 사이에서 본체(11)의 하측에 드론(10)의 임무를 위한 장치가 구비될 수 있다. 일례로, 드론(10)의 택배 임무를 위해 화물을 적재하고 배출하는 장치가 구비될 수 있다.In addition, although not shown in the drawing, a device for the mission of the
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템의 블록도이다. 2 is a block diagram of an integrated control system for a drone according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 드론용 통합 제어 시스템(100)은 드론(10)의 컨트롤러로서 드론(10)의 주요 구성들과 통신적으로 연결되어 이들을 제어할 수 있다. 이때, 드론용 통합 제어 시스템(100)은 비행 컨트롤러 모듈(110) 및 기능 컨트롤러 모듈(120)을 포함할 수 있다. 여기서, 비행 컨트롤러 모듈(110)과 기능 컨트롤러 모듈(120)은 GPIO(General-Purpose Input/Output) 커넥터로 연결될 수 있다.Referring to FIG. 2 , the
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템(100)은 별도의 기능 컨트롤러 모듈(120)을 부가하여 비행 보조 기능을 강화할 수 있다. 따라서 드론용 통합 제어 시스템(100)은 비행 컨트롤러 모듈(110)의 연산 부담을 경감하는 동시에 비행 이외의 추가 기능의 정상적인 제어가 가능하므로 비행의 효율성 및 안전성을 향상시킬 수 있다. In this way, the
비행 컨트롤러 모듈(110)은 배터리(15)로부터 공급을 받아 기능 컨트롤러 모듈(120)로 제공할 수 있다. 여기서, 배터리(15)는 본체(11)의 상부 또는 하부에 장착될 수 있다. 이러한 배터리(15)는 충전 가능한 배터리로서 본체(11)로부터 탈부착 가능하게 구비될 수 있다.The
또한, 비행 컨트롤러 모듈(110)은 비행 설정이나 직접 조정을 위해 RC 통신부(16a)를 통하여 원격 조정기와 통신하도록 제어할 수 있다. 여기서, 원격 조정기는 드론(10)의 임무수행 전반을 제어하고 통제하는 명령을 드론(10)으로 지시할 수 있다. In addition, the
또한, 비행 컨트롤러 모듈(110)은 GPS 모듈(112)을 통하여 위치 정보를 수신하여 드론(10)의 비행을 제어할 수 있다. 여기서, GPS 모듈(112)은 비행 컨트롤러 모듈(110)에 내장된 내장형 모듈일 수 있다. 아울러, GPS 모듈은 본체(11)의 상판에 부착되는 외장형 모듈일 수 있다. In addition, the
또한, 비행 컨트롤러 모듈(110)은 고도 및 좌표를 포함하는 GPS 모듈(112)의 위치 정보를 기반으로 한 비행 연산에 따라 비행 구동부(18)를 제어할 수 있다. 여기서, 비행 구동부(18)는 모터(12) 및 프로펠러(13)를 포함할 수 있다. 아울러, 비행 구동부(18)는 드론(10)의 자세를 유지하기 위한 자이로스코프나 3축 가속도계를 포함할 수 있다.In addition, the
기능 컨트롤러 모듈(120)은 드론(10)의 임무 수행을 위해 무선 통신부(16b)를 통하여 지상관제시스템(GCS, Ground Control System)과 통신하도록 제어할 수 있다. 여기서, 지상관제시스템(GCS)은 드론(10)의 임무수행 전반을 제어하고 통제하는 명령을 드론(10)으로 지시할 수 있다. 일례로, 무선 통신부(16b)는 위성통신, 블루투스, Wi-Fi, 및 셀룰러 시스템 등의 통신 방식으로 통신할 수 있다.The
또한, 기능 컨트롤러 모듈(120)은 저장부(17)가 장착되어 비행 컨트롤러 모듈(110)과 공유할 수 있다. 여기서, 저장부(17)는 비행과 관련된 정보 및 추가 확장 기능과 관련된 정보가 저장될 수 있다. 일례로, 저장부(17)는 SD 메모리 카드일 수 있다. In addition, the
또한, 기능 컨트롤러 모듈(120)은 비행 이외에 드론(10)의 임무에 따라 추가되는 기능 또는 비행의 보조 기능을 수행하도록 확장 기능부(19)를 제어할 수 있다. 일례로, 확장 기능부(19)는 드론(10)의 상태 감지 기능, 알람 기능, 온도 조절기능, 및 촬영 기능 등을 수행할 수 있다.In addition, the
도 3은 도 2의 확장 기능부의 세부 블록도이다. FIG. 3 is a detailed block diagram of the extended function unit of FIG. 2 .
도 3을 참조하면, 확장 기능부(19)는 센싱부(19a), LED(19b), 냉각팬(19c), 발열 필름(19d), 스피커(19e) 및 카메라(19f) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the
센싱부(19a)는 드론(10)의 다양한 상태를 감지할 수 있다. 이러한 센싱부(19a)는 라이다 센서(191), 온도 센서(192), 습도 센서(193) 및 풍속 센서(194) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
라이다 센서(191)는 드론(10) 전방의 사물을 감지할 수 있다. 이러한 라이다 센서(191)는 초음파를 대상물에 조사하여 반사파를 수신함으로써, 대상물과의 거리 및 방향과 속도를 감지할 수 있다.The
온도 센서(192)는 드론(10)의 온도를 감지할 수 있다. 이러한 온도 센서(192)는 배터리(15)의 온도, 본체(11)의 온도 및 본체(11) 부근의 온도를 감지할 수 있다. 일례로, 온도 센서(192)는 각 기능별로 별도로 구비될 수 있다. 이러한 온도 센서(192)를 이용하여 임계온도(TH3)에 따른 화재가 예측될 수 있다.The
습도 센서(193)는 드론(10)의 습도를 감지할 수 있다. 이러한 습도 센서(193)는 본체(11) 내부 또는 외부의 습도를 감지할 수 있다. 이러한 습도 센서(193)를 이용하여 임계습도(TH1)에 따른 강우 또는 강수가 예측될 수 있다.The
풍속 센서(194)는 드론(10) 주위의 풍속을 감지할 수 있다. 이러한 풍속 센서(194)는 풍속과 함께 풍량도 감지할 수도 있다. 이러한 풍속 센서(194)를 이용하여 임계풍속(TH2)에 따른 태풍이 예측될 수 있다.The
LED(19b)는 드론(10)의 상태를 알람하도록 발광할 수 있다. 일례로, LED(19b)는 드론(10)의 이륙, 착륙 또는 비상 상황이나 상태를 알람하도록 지정된 주기로 알람할 수 있다. 이러한 LED(19b)는 본체(11)의 외면에 구비될 수 있다.The
냉각팬(19c)은 드론(10)의 본체(11)를 냉각시킬 수 있다. 여기서, 냉각팬(19c)은 온도 센서(192)에서 감지된 본체(11)의 온도가 발열감지 온도 이상이면 기능 컨트롤러 모듈(120)에 의해 가동될 수 있다. 일례로, 발열감지 온도는 40℃일 수 있다. 이러한 냉각팬(19c)은 드론용 통합 제어 시스템(100) 상측 또는 하측에 구비될 수 있다.The cooling
발열 필름(19d)은 드론(10)의 배터리(15)를 발열시킬 수 있다. 여기서, 발열 필름(19d)은 온도 센서(192)에서 감지된 배터리(15)의 온도가 냉각감지 온도 이하이면, 기능 컨트롤러 모듈(120)에 의해 가동될 수 있다. 일례로, 냉각감지 온도 -15℃일수 있다. 이러한 발열 필름(19d)은 배터리(15)의 상측 또는 하측에 부착될 수 있다. The
스피커(19e)는 드론(10)의 비행을 안내하도록 음성을 출력할 수 있다. 여기서, 안내 음성은 저장부(17)에 미리 저장될 수 있다. 일례로, 스피커(19e)는 드론(10)의 비행 관련 메시지 및 주변 경고 또는 알람 메시지를 음성 출력할 수 있다. 이러한 스피커(19e)는 본체(11)의 외면에 구비될 수 있다.The
카메라(19f)는 드론(10)의 전방을 촬영할 수 있다. 여기서, 전방은 비행 방향을 기준으로 정의될 수 있다. 이러한 카메라(19f)는 드론(10)의 본체(11)의 하부에 구비될 수 있다. 아울러, 카메라(19f)는 드론(10)의 사방으로 복수개로 구비될 수 있다.The
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템의 분해 사시도이고, 도 5는 도 4의 비행 컨트롤러 모듈의 평면도이다. 4 is an exploded perspective view of an integrated control system for a drone according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a plan view of the flight controller module of FIG. 4 .
도 4를 참조하면, 드론용 통합 제어 시스템(100)은 비행 컨트롤러 모듈(110) 및 기능 컨트롤러 모듈(120)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 4 , the
비행 컨트롤러 모듈(110)은 제1인쇄회로기판(110a) 및 비행 컨트롤러(111)를 포함할 수 있다. 이때, 비행 컨트롤러(111)는 제1인쇄회로기판(110a) 상에 실장될 수 있다. 여기서, 비행 컨트롤러(111)는 GPS 모듈(112) 또는 외장 GPS 모듈(미도시)에 의한 위치 정보에 따라 드론(10)이 비행하도록 비행 구동부(18)를 제어할 수 있다. 즉, 비행 컨트롤러(111)는 비행 전용 컨트롤러일 수 있다. The
기능 컨트롤러 모듈(120)은 제2인쇄회로기판(120a) 및 기능 컨트롤러(121)를 포함할 수 있다. 이때, 기능 컨트롤러(121)는 제2인쇄회로기판(120a) 상에 실장될 수 있다. 여기서, 기능 컨트롤러(121)는 드론(10)의 상태를 감지하여 알람하고, 드론(10)의 온도를 조절하며, 드론(10)의 전방을 촬영하도록 확장 기능부(19)를 제어할 수 있다. 즉, 기능 컨트롤러(121)는 비행 이외의 기능 수행하도록 구비된 드론(10)의 주변 장치 전용 컨트롤러일 수 있다. The
이에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템(100)은 비행 컨트롤러(111)와 무관하게 기능 컨트롤러 모듈(120)을 이용하여 추가 기능을 용이하게 확장할 수 있으므로 비행 이외의 추가 기능의 확장성을 향상시킬 수 있다. 따라서 드론용 통합 제어 시스템(100)은 드론(10)에 의한 다양한 임무를 제공할 수 있다.Accordingly, since the
이때, 제1인쇄회로기판(110a)은 제2인쇄회로기판(120a)과 HAT 구조로 적층 결합될 수 있다. 즉, 제1인쇄회로기판(110a)은 체결부(130)를 통하여 제2인쇄회로기판(120a) 상에 적층 결합될 수 있다. In this case, the first printed
여기서, 체결부(130)는 볼트형 지지대(131) 및 볼트(132)를 포함할 수 있다. 볼트형 지지대(131)는 제1인쇄회로기판(110a)과 제2인쇄회로기판(120a) 사이 배치되어 제2인쇄회로기판(120a)에 결합될 수 있다. 볼트(132)는 제1인쇄회로기판(110a) 상에서 볼트형 지지대(131)에 결합될 수 있다. Here, the
아울러, 제1인쇄회로기판(110a)은 제2인쇄회로기판(120a)과 GPIO 포트(125)를 통하여 연결될 수 있다. 즉, 제2인쇄회로기판(120a)은 GPIO 포트(125)의 일단이 실장될 수 있다. 이때, 제1인쇄회로기판(110a)은 도 5에 도시된 바와 같이, GPIO 포트(125)에 대응하는 위치에 제1홀(118)이 형성될 수 있다. 이러한 제1홀(118)에는 GPIO 포트(125)의 타단, 즉, GPIO 핀(125a)이 삽입될 수 있다. 이때, GPIO 핀(125a)은 솔더링에 의해 제1인쇄회로기판(110a)과 전기적으로 연결될 수 있다.In addition, the first printed
여기서, GPIO 핀(125a)은 일부가 제1인쇄회로기판(110a)의 제1홀(118)의 상측으로 돌출될 수 있다. 이때, GPIO 핀(125a)은 확장 기능부(19)가 접속될 수 있다. 즉, 확장 기능부(19)는 케이블 또는 커넥터를 통하여 GPIO 핀(125a)에 접속될 수 있다.Here, a portion of the
이에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템(100)은 비행 컨트롤러(111)와 기능 컨트롤러(121) 사이의 하드웨어적 체결 신뢰성을 확보할 수 있으므로 일체화된 통합 제어 시스템을 안정적으로 구축할 수 있다. Accordingly, the
아울러, 제1인쇄회로기판(110a)은 도 5에 도시된 바와 같이, GPS 모듈(112), 캔 포트(113), GPS 포트(114), 작업 포트(115), 텔레 포트(116) 및 파워 포트(117)를 추가로 실장할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 5 , the first printed
GPS 모듈(112)은 내장 모듈로서 외장 GPS 모듈(미도시)과 함께 위치 정보를 비행 컨트롤러(111)에 제공하며 비상시 메인 GSP로 전환된다. The
캔 포트(113)는 비행 컨트롤러(111)에서 이용하기 위한 각종 센서류가 연결될 수 있다. 일례로, 센서류는 자이로스코프나 3축 가속도계를 포함할 수 있다.The
GPS 포트(114)는 본체(11)의 상면에 장착되는 외장 GPS 모듈(미도시)과 연결될 수 있다.The
작업 포트(115)는 USB 포트로서 비행 컨트롤러(111) 또는 기능 컨트롤러(121)의 펌웨어를 업로드하거나 다운로드하기 하기 위한 작업기기가 연결될 수 있다.The
텔레 포트(116)는 라디오 통신부(미도시)가 연결될 수 있다. 라디오 통신부는 무선 통신부(16b)의 예비 기능으로서 라디오 주파수 대역에서 통신을 수행하는 통신 모듈일 수 있다. The
파워 포트(117)는 배터리(15)와 연결될 수 있다. The
아울러, 제1인쇄회로기판(110a)은 출력 포트(미도시)가 실장되도록 제2홀(119)이 구비될 수 있다. 여기서, 출력 포트(미도시)는 모터(12)를 구동하기 위해 비행 컨트롤러(111)에서 출력되는 모터 출력단을 포함할 수 있다. 또한, 출력 포트(미도시)는 RC 통신부(16a)와 연결될 수 있다.In addition, the first printed
제2인쇄회로기판(120a)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 통신 포트(122), 랜 포트(124), 확장 포트(124) 및 SD 카드 소켓(126)을 추가로 실장할 수 있다.As shown in FIG. 4 , the second printed
통신 포트(122)는 USB 포트로서 무선 통신부(16b)와 연결될 수 있다.The
랜 포트(124)는 랜선을 통하여 LTE 라우터 등과 같은 무선 통신부와 연결될 수 있다.The
확장 포트(124)는 기능 컨트롤러(121)에 대한 추가적인 확장 기능을 수행하기 위한 모듈을 장착하기 위한 것이다. The
SD 카드 소켓(126)은 저장부(17)로서 SD 메모리 카드가 장착될 수 있다. 즉, SD 카드 소켓(126)은 저장부(17)와 연결될 수 있다.The
한편, 비행 컨트롤러(111)와 기능 컨트롤러(121)는 병렬처리 될 수 있다. 즉, 비행 컨트롤러(111)와 기능 컨트롤러(121)는 서로 독립적으로 처리할 수 있다. 이때, 기능 컨트롤러(121)는 확장 기능부(19)의 동작에 따라 드론(10)의 비행을 보조하도록 비행 컨트롤러(111)로 명령을 지시할 수 있다.On the other hand, the
이에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템(100)은 비행 기능과 추가 기능을 독립적으로 동시에 분산 처리할 수 있으므로 추가 기능의 동작 결과를 비행 기능에 효율적으로 활용할 수 있다. 따라서 드론용 통합 제어 시스템(100)은 비행의 효율성 및 안전성을 더욱 향상시킬 수 있다. Accordingly, the
보다 구체적으로, 기능 컨트롤러(121)는 확장 기능부(19)의 습도 센서(193) 및 풍속 센서(194)를 통하여 습도와 풍속을 감지하여 드론(10)의 주위 환경 상태를 판단할 수 있다. 이때, 기능 컨트롤러(121)는 주위 환경이 드론(10)의 비행에 위험요소로 판단하면 드론(10)의 보호를 위해 드론(10)의 복귀 명령을 비행 컨트롤러(111)로 지시할 수 있다. More specifically, the
일례로, 기능 컨트롤러(121)는 현재 습도가 임계습도(TH1) 이상이거나 현재 풍속이 임계풍속(TH2) 이상이면, 드론(10)의 비행에 위험 요소로 판단할 수 있다. 여기서, 임계습도(TH1)는 강우 또는 강수로 예상되는 습도일 수 있다. 또한, 임계풍속(TH2)은 태풍으로 예상되는 풍속이나 풍량일 수 있다. For example, if the current humidity is greater than or equal to the critical humidity TH1 or the current wind speed is greater than or equal to the critical wind speed TH2, the
이때, 기능 컨트롤러(121)는 드론(10)이 출발점 또는 최근접 랜딩 지점으로 이동하도록 비행 컨트롤러(111)로 복귀 명령을 지시할 수 있다. 여기서, 랜딩 지점은 드론(10)의 회수 또는 드론(10)의 비상 랜딩 등을 목적으로 미리 설정된 복수의 장소일 수 있다. In this case, the
또한, 기능 컨트롤러(121)는 드론(10)이 착륙을 개시하는 경우, 확장 기능부(19)의 온도 센서(192)를 통하여 온도를 감지하여 드론(10)의 주위 환경 상태를 판단할 수 있다. 이때, 기능 컨트롤러(121)는 주위 환경이 비행에 위험요소로 판단하면, 드론(10)의 보호를 위해 드론(10)의 복귀 명령을 비행 컨트롤러(111)로 지시할 수 있다.Also, when the
일례로, 기능 컨트롤러(121)는 드론(10)의 착륙시 현재의 온도가 임계온도(TH3) 이상이면, 드론(10)의 비행에 위험 요소로 판단할 수 있다. 여기서, 임계온도(TH3)는 화재로 예상되는 온도일 수 있다. For example, if the current temperature at the time of landing of the
이때, 기능 컨트롤러(121)는 드론(10)이 출발점 또는 다음 임무 지점으로 이동하도록 비행 컨트롤러(111)로 복귀 명령을 지시할 수 있다. 여기서, 다음 임무 지점은 드론(10)이 복수의 화물일 배달하는 경우, 다음 순서의 목적지일 수 있다. In this case, the
이에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템(100)은 주위 환경에 의한 드론(10)의 파손을 방지하여 드론(10)의 사용 수명을 연장할 수 있으므로 경제성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템에서 드론의 비행 상태에 따른 장애물 인식을 설명하기 위한 도면이다. 6 is a view for explaining obstacle recognition according to the flight state of the drone in the integrated control system for a drone according to an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 드론(10)은 (a)와 같이 호버링이나 정상 비행시에는 카메라가 지면(1)과 평행하게 비행 방향의 전방을 주시하기 때문에 전방의 존재하는 장애물(2)을 정상으로 감지할 수 있다. Referring to FIG. 6 , the
그러나 (b)와 같이 착륙시 등과 같이 드론(10)의 자세가 기울어진 상태로 비행하는 경우에는 카메라의 시야각도 기울어지 지면(1)을 장애물로 오인할 수 있다. 이 경우, 드론(10)은 장애물로 오인된 지면(1)을 회피하기 위해 기동하여 오히려 지면(1)으로부터 멀어지게 되는 오동작을 초래할 수 있다. However, as shown in (b), when the
이를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템(100)은 고도와 호버링 여부에 따라 지면을 장애물로 오인함에 의한 오동작을 방지하기 위한 것이다. In order to solve this problem, the
보다 구체적으로, 기능 컨트롤러(121)는 확장 기능부(19)의 카메라(19f)를 통하여 장애물을 감지하는 경우, 고도와 호버링 여부에 따라 장애물이 지면이 아닌지를 판단할 수 있다. 이때, 기능 컨트롤러(121)는 감지된 장애물이 지면으로 판단하면 비행의 신뢰성을 위해 무시 명령을 비행 컨트롤러(111)로 지시할 수 있다.More specifically, when detecting an obstacle through the
일례로, 기능 컨트롤러(121)는 장애물을 감지한 후 현재의 고도가 임계고도(TH4)보다 작으면서 호버링하지 않으면, 장애물의 오인으로 판단할 수 있다. 여기서, 임계고도(TH4)는 저고도 비행으로 예상되는 고도일 수 있다. For example, if the
이때, 기능 컨트롤러(121)는 감지한 장애물을 지면으로 인식하고 드론(10)이 지면을 무시하고 비행하도록 비행 컨트롤러(111)로 무시 명령을 지시할 수 있다.In this case, the
아울러, 기능 컨트롤러(121)는 현재의 고도가 임계고도(TH4) 보다 크거나 드론(10)이 호버링 상태이면 인식한 장애물을 정상적인 장애물로 인식할 수 있다. 이때, 기능 컨트롤러(121)는 드론(10)이 장애물을 회피하도록 비행 컨트롤러(111)로 회피 기동 명령을 지시할 수 있다.In addition, when the current altitude is greater than the critical altitude TH4 or the
이에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템(100)은 오인식에 의한 지면에 대한 회피 기동 등의 오류를 방지할 수 있으므로 비행 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the
또한, 기능 컨트롤러(121)는 드론(10)이 착륙을 개시하는 경우, 확장 기능부(19)의 카메라(19f)를 통하여 영상을 획득하고 영상으로부터 장애물일 인식할 수 있다. 이때, 기능 컨트롤러(121)는 장애물과 충돌이 예상되면 충돌을 방지하기 위해 비행 컨트롤러(111)로 회피 기동 명령을 지시할 수 있다.Also, when the
일례로, 기능 컨트롤러(121)는 드론(10)의 착륙시 카메라(19f)를 통하여 영상을 획득하고 획득된 영상에서 사물을 인식할 수 있다. 이때, 인식된 사물이 장애물이면, 기능 컨트롤러(121)는 드론(10)이 장애물을 회피하도록 비행 컨트롤러(111)로 회피 기동 명령을 지시할 수 있다.As an example, the
이에 의해, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템(100)은 드론(10)의 착륙시 장애물과 충돌을 방지하여 착륙의 안전성을 보장할 수 있으므로 드론 자체의 파손이나 착지 부근에 존재하는 기물의 파손을 방지할 수 있다. Accordingly, the
이하, 도 7 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템(100)의 동작을 설명한다. Hereinafter, an operation of the
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템의 복귀 절차의 제1예의 순서도이다. 7 is a flowchart of a first example of a return procedure of an integrated control system for a drone according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템(100)은 복귀 절차의 제1예(200)로서, 먼저, 원격 조정기 또는 지상관제시스템(GCS)에 의한 설정에 따라 비행을 개시한다(단계 S210). 이때, 드론용 통합 제어 시스템(100)은 비행 컨트롤러(111)에 의해 드론(10)의 비행을 개시할 수 있다.Referring to FIG. 7 , the
다음으로, 기능 컨트롤러(121)는 습도 센서(193)를 통하여 현재의 습도가 임계습도(TH1)보다 작은지의 여부를 판단한다(단계 S220). 여기서, 기능 컨트롤러(121)는 습도에 따라 강우 또는 강수를 예상할 수 있다.Next, the
단계 S220의 판단결과, 현재의 습도가 임계습도(TH1) 이상이면, 기능 컨트롤러(121)는 강우 또는 강수의 가능성이 높은 것으로 판단하여 드론(10)을 보호하기 위해 드론(10)이 출발점 또는 최근접 랜딩 지점으로 이동하도록 비행 컨트롤러(111)로 복귀 명령을 지시한다(단계 S240). 이때, 비행 컨트롤러(111)가 기능 컨트롤러(121)의 명령에 따라 드론(10)을 제어함으로써 드론(10)은 출발점 또는 최근접 랜딩 지점으로 이동할 수 있다.As a result of the determination in step S220, if the current humidity is greater than or equal to the critical humidity (TH1), the
단계 S220의 판단결과, 현재의 습도가 임계습도(TH1)보다 작으면, 기능 컨트롤러(121)는 풍속 센서(194)를 통하여 현재의 풍속이 임계풍속(TH2)보다 작은지의 여부를 판단한다(단계 S230). 여기서, 기능 컨트롤러(121)는 풍속에 따라 태풍을 예상할 수 있다.If it is determined in step S220 that the current humidity is less than the critical humidity TH1, the
단계 S230의 판단결과, 현재의 풍속이 임계풍속(TH2) 이상이면, 기능 컨트롤러(121)는 태풍의 가능성이 높은 것으로 판단하여 드론(10)을 보호하기 위해 단계 S240으로 진행하여 드론(10)이 출발점 또는 최근접 랜딩 지점으로 이동하도록 비행 컨트롤러(111)로 복귀 명령을 지시할 수 있다. As a result of the determination in step S230, if the current wind speed is greater than or equal to the critical wind speed TH2, the
단계 S230의 판단결과, 현재의 풍속이 임계풍속(TH2)보다 작으면, 기능 컨트롤러(121)는 단계 S220으로 복귀하여 습도 또는 풍속에 대하여 지속적으로 감지할 수 있다.As a result of the determination in step S230, if the current wind speed is less than the critical wind speed TH2, the
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템의 복귀 절차의 제2예의 순서도이다. 8 is a flowchart of a second example of a return procedure of an integrated control system for a drone according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템(100)은 복귀 절차의 제2예(300)로서, 먼저, 비행 설정에 따라 임의의 착지로 착륙을 개시한다(단계 S310). 이때, 드론용 통합 제어 시스템(100)은 비행 컨트롤러(111)에 의해 드론(10)의 비행을 개시할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the
다음으로, 기능 컨트롤러(121)는 온도 센서(192)를 통하여 현재의 온도가 임계온도(TH3)보다 큰지의 여부를 판단한다(단계 S320). 여기서, 기능 컨트롤러(121)는 온도에 따라 착륙지의 화재를 예상할 수 있다.Next, the
단계 S320의 판단결과, 현재의 온도가 임계온도(TH3)보다 크면, 기능 컨트롤러(121)는 착륙지의 화재 가능성이 높은 것으로 판단하여 드론(10)을 보호하기 위해 드론(10)이 출발점 또는 다음 임무 지점으로 이동하도록 비행 컨트롤러(111)로 복귀 명령을 지시한다(단계 S330). 이때, 비행 컨트롤러(111)가 기능 컨트롤러(121)의 명령에 따라 드론(10)을 제어함으로써 드론(10)은 출발점 또는 다음 임무 지점으로 이동할 수 있다.As a result of the determination in step S320, if the current temperature is greater than the critical temperature TH3, the
단계 S320의 판단결과, 현재의 온도가 임계온도(TH3) 이하이면, 기능 컨트롤러(121)는 드론(10)이 정상적으로 착륙하도록 비행 컨트롤러(111)로 착륙 명령을 지시한다(단계 S340). 이때, 비행 컨트롤러(111)가 기능 컨트롤러(121)의 명령에 따라 드론(10)을 제어함으로써 드론(10)은 정상적으로 착륙할 수 있다.As a result of the determination in step S320, if the current temperature is below the threshold temperature TH3, the
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템의 지면 인식 절차의 순서도이다.9 is a flowchart of a ground recognition procedure of an integrated control system for a drone according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템(100)은 지면 인식 절차(400)로서, 먼저, 카메라(19f)를 통하여 획득한 영상을 인식하여 장애물을 감지한다(단계 S410). 이때, 드론용 통합 제어 시스템(100)은 기능 컨트롤러(121)에 의해 드론(10) 전방의 장애물을 감지할 수 있다.Referring to FIG. 9 , the
다음으로, 기능 컨트롤러(121)는 GPS 모듈을 통하여 현재의 고도가 임계고도(TH4)보다 작은지의 여부를 판단한다(단계 S420). 여기서, 기능 컨트롤러(121)는 고도에 따라 드론(10)이 지면을 촬영하지의 여부를 판단할 수 있다.Next, the
단계 S420의 판단결과, 현재의 고도가 임계고도(TH4)보다 작으면, 기능 컨트롤러(121)는 드론(10)이 호버링 중인지의 여부를 판단한다(단계 S430). 여기서, 기능 컨트롤러(121)는 이동중인지의 여부를 판단할 수 있다.If it is determined in step S420 that the current altitude is less than the critical altitude TH4, the
단계 S420의 판단결과, 현재의 고도가 임계고도(TH4)보다 작거나 단계 S430의 판단결과, 드론(10)이 호버링 중이면, 기능 컨트롤러(121)는 감지한 장애물을 정상적인 장애물로 인식한다(단계 S440). 즉, 기능 컨트롤러(121)는 드론(10)이 높은 고도로 비행하거나 호버링으로 이동하지 않으므로 드론(10)이 수평의 정자세를 유지한다고 판단하여 장애물을 정상적으로 인식한 것으로 판단한다. As a result of the determination of step S420, if the current altitude is less than the critical altitude TH4 or as a result of determination of step S430, the
다음으로, 기능 컨트롤러(121)는 드론(10)이 장애물을 회피하도록 비행 컨트롤러(111)로 회피 기동 명령을 지시한다(단계 S450). 이때, 비행 컨트롤러(111)가 기능 컨트롤러(121)의 명령에 따라 드론(10)을 제어함으로써 드론(10)은 장애물을 회피하여 이동할 수 있다.Next, the
단계 S430의 판단결과, 드론(10)이 호버링 중이 아니면, 기능 컨트롤러(121)는 감지된 장애물을 지면으로 인식한다(단계 S460). 즉, 기능 컨트롤러(121)는 드론(10)이 낮은 고도로 이동하므로 드론(10)이 자세가 기울어졌거나 촬영 영상에 지면이 포함된다고 판단하여 지면을 장애물로 오인한 것으로 판단한다. If it is determined in step S430 that the
다음으로, 기능 컨트롤러(121)는 드론(10)의 정상적인 비행을 위해 드론(10)이 지면을 무시하고 비행하도록 비행 컨트롤러(111)로 무시 명령을 지시한다(단계 S470). 이때, 비행 컨트롤러(111)가 기능 컨트롤러(121)의 명령에 따라 드론(10)을 제어함으로써 드론(10)은 지면을 무시하여 지속적으로 이동할 수 있다.Next, the
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템의 착륙시 장애물 인식 절차의 순서도이다. 10 is a flowchart of an obstacle recognition procedure upon landing of an integrated control system for a drone according to an embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론용 통합 제어 시스템(100)은 착륙시 장애물 인식 절차(500)로서, 먼저, 비행 설정에 따라 임의의 착지로 착륙을 개시한다(단계 S510). 이때, 드론용 통합 제어 시스템(100)은 비행 컨트롤러(111)에 의해 드론(10)의 비행을 개시할 수 있다.Referring to FIG. 10 , the
다음으로, 기능 컨트롤러(121)는 카메라(19f)로 영상을 획득한다(단계 S520). 이때, 기능 컨트롤러(121)는 드론(10)의 착지 부근을 촬영하도록 카메라(19f)를 제어할 수 있다.Next, the
다음으로, 기능 컨트롤러(121)는 촬영된 영상에서 사물을 인식한다(단계 S530). 이때, 기능 컨트롤러(121)는 영상 내에 포함된 사물을 사전의 학습에 따라 분류할 수 있다.Next, the
다음으로, 기능 컨트롤러(121)는 인식된 사물이 장애물인지의 여부를 판단한다(단계 S540). 이때, 기능 컨트롤러(121)는 사전에 학습된 분류에 따라 장애물을 판단할 수 있다.Next, the
단계 S540의 판단결과. 인식된 사물이 장애물이면, 기능 컨트롤러(121)는 드론(10)의 충돌 방지를 위해 드론(10)이 장애물을 회피하도록 비행 컨트롤러(111)로 회피 기동 명령을 지시한다(단계 S550). 이때, 비행 컨트롤러(111)가 기능 컨트롤러(121)의 명령에 따라 드론(10)을 제어함으로써 드론(10)은 장애물을 회피하여 착지에 안전하게 착륙할 수 있다.The determination result of step S540. If the recognized object is an obstacle, the
단계 S540의 판단결과, 인식된 사물이 장애물이 아니면, 기능 컨트롤러(121)는 단계 S520으로 진행하여 단계 S520 내지 단계 S540의 장애물 판단을 지속적으로 수행할 수 있다.As a result of the determination in step S540, if the recognized object is not an obstacle, the
상기와 같은 동작들은 도 2에 도시된 바와 같은 드론용 통합 제어 시스템에 의해 구현될 수 있고, 특히, 이러한 단계들을 수행하는 소프트웨어 프로그램으로 구현될 수 있으며, 이 경우, 이러한 프로그램들은 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 저장되거나 전송 매체 또는 통신망에서 반송파와 결합된 컴퓨터 데이터 신호에 의하여 전송될 수 있다. The above operations may be implemented by an integrated control system for a drone as shown in FIG. 2, and in particular, may be implemented as a software program for performing these steps, in this case, these programs are computer-readable recording media It may be stored on a computer or transmitted by a computer data signal combined with a carrier wave in a transmission medium or a communication network.
이때, 컴퓨터 판독가능한 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 판독가능한 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함하며, 예를 들면, ROM, RAM, CD-ROM, DVD-ROM, DVD-RAM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광 데이터 저장장치 등일 수 있다. At this time, the computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data readable by a computer system is stored, for example, ROM, RAM, CD-ROM, DVD-ROM, DVD-RAM, magnetic tape, It may be a floppy disk, a hard disk, an optical data storage device, or the like.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented herein, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can add components within the scope of the same spirit. , changes, deletions, additions, etc. may easily suggest other embodiments, but this will also fall within the scope of the present invention.
10 : 드론 11 : 본체
12 ; 모터 13 : 프로펠러
14 : 레그 15 : 배터리
16a : RC 통신부 16b : 무선 통신부
17 : 저장부 18 : 비행 구동부
19 : 확장 기능부 100 : 드론용 통합 제어 시스템
110 : 비행 컨트롤러 모듈 110a : 제1인쇄회로기판
111 : 비행 컨트롤러 112 : GPS 모듈
113 : 캔 포트 114 : GPS 포트
115 : 작업 포트 116 : 텔레 포트
117 : 파워 포트 118 : 제1홀
119 : 제2홀 120 : 기능 컨트롤러 모듈
120a : 제2인쇄회로기판 121 : 기능 컨트롤러
122 : 통신 포트 123 : 랜 포트
124 : 확장 포트 125 : GPIO 포트
125a : GPIO 핀 126 : SD 카드 소켓
130 : 체결부 131 : 볼트형 지지대
132 : 볼트10: drone 11: main body
12 ; Motor 13: Propeller
14: leg 15: battery
16a:
17: storage unit 18: flight driving unit
19: extended function unit 100: integrated control system for drones
110:
111: flight controller 112: GPS module
113: can port 114: GPS port
115: work port 116: teleport
117: power port 118: first hole
119: second hall 120: function controller module
120a: second printed circuit board 121: function controller
122: communication port 123: LAN port
124: expansion port 125: GPIO port
125a: GPIO pin 126: SD card socket
130: fastening part 131: bolt-type support
132: bolt
Claims (8)
제2인쇄회로기판; 및 상기 제2인쇄회로기판 상에 실장된 기능 컨트롤러를 포함하는 기능 컨트롤 모듈을 포함하고,
상기 비행 컨트롤러는 GPS 모듈에 의한 위치 정보에 따라 드론이 비행하도록 비행 구동부를 제어하고,
상기 기능 컨트롤러는 상기 드론의 상태를 감지하여 알람하고, 상기 드론의 온도를 조절하며, 상기 드론의 전방을 촬영하도록 확장 기능부를 제어하며,
상기 비행 컨트롤러와 상기 기능 컨트롤러는 병렬 처리되며, 상기 기능 컨트롤러는 상기 확장 기능부의 동작에 따라 상기 드론이 비행하도록 상기 비행 컨트롤러로 명령을 지시하며,
상기 기능 컨트롤러는,
상기 확장 기능부를 통하여 장애물을 감지하는 경우, 상기 GPS 모듈을 통하여 현재의 고도를 감지하여 현재의 고도가 임계고도(TH4) 보다 작으면서 호버링하지 않으면, 상기 장애물을 지면으로 인식하고 상기 드론이 지면을 무시하고 비행하도록 상기 비행 컨트롤러로 무시 명령을 지시하고,
호버링이면, 상기 장애물로 인식하고 상기 드론이 상기 장애물을 회피하도록 상기 비행 컨트롤러로 회피 기동 명령을 지시하는 드론용 통합 제어 시스템. a first printed circuit board; and a flight control module including a flight controller mounted on the first printed circuit board; and
a second printed circuit board; and a function control module including a function controller mounted on the second printed circuit board,
The flight controller controls the flight driving unit so that the drone flies according to the location information by the GPS module,
The function controller detects and alarms the state of the drone, controls the temperature of the drone, and controls the extended function unit to photograph the front of the drone,
The flight controller and the function controller are processed in parallel, and the function controller instructs the flight controller to fly the drone according to the operation of the extended function unit,
The function controller is
When an obstacle is detected through the extended function unit, the current altitude is sensed through the GPS module, and if the current altitude is less than the threshold altitude (TH4) and does not hover, the obstacle is recognized as the ground and the drone touches the ground instructing the flight controller to override the flight controller,
When hovering, the integrated control system for drones recognizes the obstacle and instructs the flight controller to avoid maneuvering so that the drone avoids the obstacle.
상기 제1인쇄회로기판은 체결구를 통하여 상기 제2인쇄회로기판 상에 적층 결합되며,
상기 제2인쇄회로기판은 GPIO(General-Purpose Input/Output) 포트의 일단이 실장되고,
상기 제1인쇄회로기판은 상기 GPIO 포트에 대응하는 위치에 홀이 형성되어 상기 홀에 상기 GPIO 포트의 타단이 삽입되며,
상기 GPIO 포트의 타단은 상기 확장 기능부가 접속되는 드론용 통합 제어 시스템. According to claim 1,
The first printed circuit board is laminated on the second printed circuit board through a fastener,
The second printed circuit board has one end of a GPIO (General-Purpose Input/Output) port mounted,
The first printed circuit board has a hole formed at a position corresponding to the GPIO port, and the other end of the GPIO port is inserted into the hole,
The other end of the GPIO port is an integrated control system for a drone to which the extended function unit is connected.
상기 확장 기능부는,
상기 드론의 상태를 감지하는 센싱부;
상기 드론의 상태를 알람하도록 발광하는 LED ;
상기 드론의 본체를 냉각시키는 방열팬;
상기 드론의 배터리를 발열시키는 발열 필름;
상기 드론의 비행을 안내하도록 음성을 출력하는 스피커; 및
상기 드론의 전방을 촬영하는 카메라; 중 적어도 하나를 포함하는 드론용 통합 제어 시스템. According to claim 1,
The extension function unit,
a sensing unit for detecting the state of the drone;
LED that emits light to alarm the state of the drone;
a heat dissipation fan for cooling the main body of the drone;
a heating film for heating the drone's battery;
a speaker outputting a voice to guide the flight of the drone; and
a camera for photographing the front of the drone; An integrated control system for a drone comprising at least one of.
상기 센싱부는,
상기 드론 전방의 사물을 감지하는 라이다 센서;
상기 드론의 온도를 감지하는 온도 센서;
상기 드론의 습도를 감지하는 습도 센서; 및
상기 드론 주위의 풍속을 감지하는 풍속 센서 중 적어도 하나를 포함하는 드론용 통합 제어 시스템. 4. The method of claim 3,
The sensing unit,
a lidar sensor for detecting an object in front of the drone;
a temperature sensor for detecting the temperature of the drone;
a humidity sensor for detecting the humidity of the drone; and
An integrated control system for a drone comprising at least one of a wind speed sensor for detecting wind speed around the drone.
상기 기능 컨트롤러는 상기 확장 기능부를 통하여 현재의 습도와 풍속을 감지하여 습도가 임계습도(TH1) 이상이거나 풍속이 임계풍속(TH2) 이상이면, 상기 드론이 출발점 또는 최근접 랜딩 지점으로 이동하도록 상기 비행 컨트롤러로 복귀 명령을 지시하는 드론용 통합 제어 시스템. According to claim 1,
The function controller detects the current humidity and wind speed through the extended function unit, and when the humidity is above the critical humidity (TH1) or the wind speed is above the critical wind speed (TH2), the drone moves to the starting point or the nearest landing point. An integrated control system for drones that instructs a return command to the controller.
상기 기능 컨트롤러는 상기 드론이 착륙을 개시하는 경우, 상기 확장 기능부를 통하여 현재의 온도를 감지하여 온도가 임계온도(TH3) 이상이면, 상기 드론이 출발점 또는 다음 임무 지점으로 이동하도록 상기 비행 컨트롤러로 복귀 명령을 지시하는 드론용 통합 제어 시스템. According to claim 1,
When the drone starts landing, the function controller detects the current temperature through the extended function unit and returns to the flight controller so that the drone moves to the starting point or the next mission point if the temperature is above the threshold temperature (TH3) An integrated control system for drones that give commands.
상기 기능 컨트롤러는,
상기 드론이 착륙을 개시하는 경우, 상기 확장 기능부를 통하여 영상을 획득하여 사물을 인식하고,
인식된 사물이 장애물이면, 상기 드론이 상기 장애물을 회피하도록 상기 비행 컨트롤러로 회피 기동 명령을 지시하는 드론용 통합 제어 시스템. According to claim 1,
The function controller is
When the drone starts landing, an image is acquired through the extended function unit to recognize an object,
If the recognized object is an obstacle, an integrated control system for a drone instructs an avoidance maneuver command to the flight controller so that the drone avoids the obstacle.
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KR1020210068798A KR102321351B1 (en) | 2021-05-28 | 2021-05-28 | Integrated control system for drone |
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