KR102357302B1 - Rtk 중계보정이 가능한 이동형 무인기 정밀착륙 통제 장치 - Google Patents

Rtk 중계보정이 가능한 이동형 무인기 정밀착륙 통제 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 RTK(Real-Time Kinematic)기준국에서 통신 대기 검색 중 RTK(Real-Time Kinematic)기준국에 접근하는 무인기의 암호검증을 통해 데이터 링크를하여 통제 권한을 넘겨받아 무인기의 정밀 착륙을 통제하며, 고층건물 옥상과 같은 무인기 이착륙이 협소한 지역또는 착륙고도가 다른환경에서 무인기의 정밀한 착륙에 필요한 절대위치 RTK(Real-Time Kinematic) 보정정보 생성과 무인기 이륙에 필요한 통제권한으로 안전한 이륙이 가능하도록 무인기를 유도제어 할 수 있고, 여러곳에 설치된 무인기 정밀착륙 통제 장치는 이착륙장, 고속운항구간, 목적지에서 무선통제권한을 넘겨받아 각 구간의 무인기 센서환경에 최적화된 지상관제 비행통제 권한으로 무인기를 안전하게 착륙보정 할 수 있으며, 이륙과 착륙의 고도가 다른 원거리 위치에서 착륙유도가 어려운 상황에서 무인비행기 착륙에 필요한 RTK 보정정보 생성하여 목적지 좌표에 정밀 착륙이 가능하도록 무인기의 정밀 착륙 위치 좌표 변한과 RTK(Real-Time Kinematic) 고도정보를 융합하는 알고리즘을 통해 정밀 착륙 위치 절대좌표를 정밀하게 산출하여 안전한 착륙이 가능하도록 무인기를 유도제어 할 수 있고, 또한, RTK기준국은 휴대가 가능하도록 이루어지므로, 외부 환경 요인으로 인해 무인기의 이착륙이 불가능할 경우 RTK(Real-Time Kinematic)기준국 전체를 다른 장소로 이동시켜 무인기의 이착륙을 유도할 수 있으며, 이동형 RTK(Real-Time Kinematic)기준국이 휴대 가능하도록 이루어지므로, 빠른게 설치될 수 있어 무인기의 정밀 착륙 위치 좌표를 빠르게 획득하여 해당 좌표에 정밀착륙 할 수 있는 RTK(Real-Time Kinematic) 중계보정이 가능한 이동형 무인기 정밀착륙 통제 장치에 관한 것으로서, 무인기가 이착륙하는 이착륙장의 관제센터를 통해 이륙한 무인기가 통제센서의 통제를 통해 설정되는 경로를 따라 비행이동되고, 목적지인 RTK기준국의 통제를 받는 무인기가 정밀 착륙 위치에 착륙할 수 있도록 하는 시스템에 있어서, 상기 RTK기준국은 정부기관에서 운영하는 Ntrip 서버에서 제공되는 VRS 보정 정보를 수신받아 표시하고, RTK보정 기준부에 통신을 통해 전송하는 단말부; 상기 단말부에서 전송되는 VRS 보정 정보를 통해 RTK 보정정보를 생성하는 RTK보정 기준부; 상기 RTK보정 기준부에 연결되어 위성과 통신하는 GNSS안테나; 상기 RTK보정 기준부와 연결되어 무인기의 이착륙을 제어하는 지상관제부; 상기 RTK보정 기준부의 주변 환경을 감지하여 RTK보정 기준부로 전송하는 센서부 및 상기 RTK보정 기준부와 연결되어 무인기의 정밀 착륙위치를 표시하고, 착륙위치 좌표를 감지하여 RTK보정 기준부로 전송하는 이착륙부를 포함하며, 상기 단말부, RTK보정 기준부, GNSS안테나, 센서부, 지상관제부 및 이착륙부는 휴대가 가능하도록 형성되어 착륙지점이 외부요인으로 인해 무인기의 착륙이 불가능하거나 어려운 경우 이동하여 다른 장소에 설치 후 무인기의 착륙을 유도할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

RTK 중계보정이 가능한 이동형 무인기 정밀착륙 통제 장치{Mobile UAV Precision Landing Control Unit with Relative Calibration of RTK}
본 발명은 RTK 중계보정이 가능한 이동형 무인기 정밀착륙 통제 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 RTK(Real-Time Kinematic)기준국에서 통신 대기 검색 중 RTK(Real-Time Kinematic)기준국에 접근하는 무인기의 암호검증을 통해 데이터 링크를하여 통제 권한을 넘겨받아 무인기의 정밀 착륙을 통제하며, 고층건물 옥상과 같은 무인기 이착륙이 협소한 지역또는 착륙고도가 다른환경에서 무인기의 정밀한 착륙에 필요한 절대위치 RTK(Real-Time Kinematic) 보정정보 생성과 무인기 이륙에 필요한 통제권한으로 안전한 이륙이 가능하도록 무인기를 유도제어 할 수 있고, 여러곳에 설치된 무인기 정밀착륙 통제 장치는 이착륙장, 고속운항구간, 목적지에서 무선통제권한을 넘겨받아 각 구간의 무인기 센서환경에 최적화된 지상관제 비행통제 권한으로 무인기를 안전하게 착륙보정 할 수 있으며, 이륙과 착륙의 고도가 다른 원거리 위치에서 착륙유도가 어려운 상황에서 무인비행기 착륙에 필요한 RTK 보정정보 생성하여 목적지 좌표에 정밀 착륙이 가능하도록 무인기의 정밀 착륙 위치 좌표 변한과 RTK 고도정보를 융합하는 알고리즘을 통해 정밀 착륙 위치 절대좌표를 정밀하게 산출하여 안전한 착륙이 가능하도록 무인기를 유도제어 할 수 있고, 또한, RTK기준국은 휴대가 가능하도록 이루어지므로, 외부 환경 요인으로 인해 무인기의 이착륙이 불가능할 경우 RTK기준국 전체를 다른 장소로 이동시켜 무인기의 이착륙을 유도할 수 있으며, 이동형 RTK기준국이 휴대 가능하도록 이루어지므로, 빠른게 설치될 수 있어 무인기의 정밀 착륙 위치 좌표를 빠르게 획득하여 해당 좌표에 정밀착륙 할 수 있는 RTK 중계보정이 가능한 이동형 무인기 정밀착륙 통제 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 회전익 무인비행기(드론) 또는 멀티콥터(Multicopter)는 비행을 위한 이륙장소의 지피에서(GPS)좌표와 기압계 고도 정보를 가지고 이륙이후 동일장소로 자동착륙하는 방법이 일반적이며 그동안 지피에서(GPS)오차와 기압계 오차로 정확한 착륙이 어려워 종래의 기술은 이륙 장소를 촬영한 영상을 기반으로 착륙할 때 기압계 센서값과 착륙장소 지피에서 정보를 기억하고 착륙하거나 카메라를 이용 이륙장소 사진을 촬영하여 드론착륙시 촬영장소를 이륙사진과 매칭보정하여 착륙하는 방법과 이륙지점 고도오차 보정을 위해 초음파, 라이다, 레이다등을 융합하여 이륙한 장소로 안전하게 착륙방법이 사용되고 있다.
그러나, 착륙상황이 다른 여러 건물옥상의 헬리콥터 이착륙 장소와 같은 건물 옥상에서 이륙하여 수킬로 또는 수십킬로 드론 물류를 위한 장거리비행 방법이후 이륙장과 다른 센서 환경에서 드론센서 착륙시 착륙장 주변의 센서오차 발생으로 안전하고 정밀한 착륙방법의 어려움이 발생하고 있다.
이러한 종래의 모든 드론의 자동비행은 연속되는 두지점 사이의 비행과 이륙장 센서정보를 기준으로 착륙하고 있으며 자동착륙에서 발생되는 문제점에 관한 것으로 드론의 두지점 이동에서 발생되는 절대위치는 지피에스 좌표에 절대적으로 의존하고 있으며, 지피에서 오차를 보정하기 위해 1~3m보정은 디지피에스(DGPS)와 Cm보정을 위해 알티케이(RTK)보정 방식을 사용하고 있으며, 드론아트 군집비행의 경우 정밀비행이 요구되기 때문에 두지점간의 지피에스 정밀오차보정을 위해 알티케이(RTK) 보정방법이 적용되고 있다.
그러나, 이러한 RTK 보정방법은 착륙장에 설치된 알티케이(RTK) 기준국을 중심으로 상대보정하는 방법으로 대부분 RTK보정에 필요한 3메가미만 많은정보 통신 요구로 근거리 와이파이 무선통신을 이용한 수백메터 근거리에 활용되고 있으며, 드론을 이용한 장거리 물류 운송과 같이 이륙장소와 먼거리 착륙장소는 절대정밀 위치좌표에 정밀한 무인기 RTK보정 제어정보가 필요하며, 장거리 비행의 착륙장소는 이륙장소 센서환경과 고도차이가 심하고 건물이 밀집된 장소의 경우 지피에스 멀티패스로 드론이 착륙을 위해 착륙장 접근시 센서환경 편차가 심하게 발생하게 된다.
이에 따른 드론의 정밀한 자동 착륙의 어려운 문제가 발생되고 있어 실용화가 이루어지지 않고 있다.
특히, 드론 물류는 헬기장과 같이 건물옥상 좁은 공간위치에서 정밀한 이륙과 자동비행에 의한 정밀한 착륙이 요구되며, 장거리 운항중에 이착륙장과 같은 보정정보를 제공받지 못할 때 운항구간의 센서비행의 드론통제방법, 착륙을 위해 착륙 환경의 정밀한 좌표 자동착륙하는 절차가 요구되고 있으나 기존 드론의 착륙 방법은 이륙장소 고도, 지자계, GPS 정보를 활용하여 착륙하는 방법이 활용되고 있으나 물류드론과 같이 원거리 비행이후 착륙장소 환경과 다른 고층건물 옥상 착륙장의 주변장애물로 인한 센서오차 발생과 건물옥상 벽면과 착륙장 지피에스 멀티패스 증가와 같은 오차환경으로 원거리 드론 착륙장의 정밀착륙이 어려운 문제점을 가지고 있다.
또한, 현재의 드론통제를 위한 조종기는 1:1 통신연결로 드론과 조종기와 전용조종 통제방식으로 운영되기 때문에 장거리 비행과 같이 조종기와 무선통신이 단절될 때 다른 조종관제로 통제권을 넘겨주기 어려운 상황이며, 드론의 자동비행에 필요한 센서는 이륙장 환경과 착륙장환경에 따라 오차의 편차가 크게 발생하여 사고발생과 안전에 중대한 문제가 있었다.
그리고, 일반 GPS 센서의 경우 위치정확도가 매우 낮으며(위치오차가 10m 내외), 정확도가 높은 GPS 센서는 매우 고가이므로 이를 적용하기 어려움은 물론, 고가 GPS 제품이라 할지라도 주변에 높은 건물이 많은 경우(GPS 음영지역)에는 위치 정확도가 매우 떨어진다는 문제점이 있었다.
또한, 무인비행기의 정밀 착륙에 필요한 고도정보는 초음파 고도 측정이 지표면과 가까울수록 공기 역류현상에 의한 오류와 주변에 높은 건물에 의한 GPS음영, 무인비행기에 영향을 유발하는 장애물 지역에서 자동비행에 의한 정밀착륙이 어려운 문제점을 갖는다.
그리고, 무인비행기의 이착륙시 카메라를 이용하여 착륙하는 방법이 있는데 이러한 카메라 영상을 이용한 위치인식 방법은 미리 기억된(즉, 위치를 알고 있는) 영상 정보와 입력 영상을 매칭하여 자신의 위치를 파악하는 방법이다.
그러나, 일반적인 영상 인식은 영상의 특성상 날씨, 시간대, 조명 등에 따라 영상 변화가 심하기 때문에 인식 성공률이 떨어지는 문제, 고가의 영상인식 장치 무인비행기 탑재문제, 야간인식 어려움의 문제로 자동비행 상태에서 영상위치인식이 어려운 문제점을 갖는다.
선행특허 1은 임무 수행을 위해 비행안전성 향상을 위한 드론통제시스템에 있어서, 드론의 임무와 운항정보를 관리하며, 드론의 안전한 비행을 지원하는 제1 드론통제시스템; 상기 운항정보에 따라 임무을 수행하는 드론; 상기 드론의 비행을 지원하는 제2 드론통제시스템; 제1 드론통제시스템과 제2 드론통제시스템에 장착되어 기상데이터의 측정 후 측정된 기상데이터를 기상센서가 장착된 제1 드론통제시스템 또는 제2 드론통제시스템으로 전송하는 기상센서; 제1 드론통제시스템과 제2 드론통제시스템에 장착되어 외풍, 눈, 비 등의 외란의 영향을 감쇄시키는 외란감쇄장치;를 포함하는 구성이 기재되어 있다.
그러나, 선행특허 1은 드론이 장거리를 이동해야 하는 경우 제1 드론통제시스템과 제2 드론통제시스템 간에 공백 구간에서는 단순히 드론의 GPS만으로 이동해야 하므로, 도중에 다른 드론과 경로가 겹치는 경우 충돌이 발생될 수 있으며, 통제가 되지 않으므로, 드론을 탈취당할 수 있는 문제점이 있다.
또한, 착륙지점에서 실시간읗로 변화되는 환경에 대응하여 정밀 위치 좌표를 확인할 수 없으므로, 고도 또는 주변 환경의 변화에 따라 정밀하게 착륙하지 못해 드론이 충돌로 파손될 수 있는 문제점이 있다.
선행특허 2는 인공표식 인식 기술을 이용하여 무인비행기의 자기 위치를 인공표식을 근거로 착륙지점의 근접거리까지 이동 후 초음파 거리탐지 기술을 이용하여 초음파센서를 통해 획득한 거리정보를 근거로 무인비행기의 정밀착륙이 가능하도록 하는 인공표식 및 초음파센서를 이용한 무인비행기 정밀착륙 장치 및 방법이 기재되어 있다.
그러나, 선행특허 2는 무인비행기이 장거리를 이동해야 하는 경우 이륙지점과 착륙지점 간에 공백 구간에서는 단순히 드론의 GPS만으로 이동해야 하므로, 도중에 다른 무인비행기과 경로가 겹치는 경우 충돌이 발생될 수 있으며, 통제가 되지 않으므로, 무인비행기을 탈취당할 수 있는 문제점이 있으며, 착륙지점에서 실시간읗로 변화되는 환경에 대응하여 정밀 위치 좌표를 확인할 수 없으므로, 고도 또는 주변 환경의 변화에 따라 정밀하게 착륙하지 못해 충돌로 무인비행기이 파손될 수 있는 문제점이 있다.
특허문헌 1 : 대한민국 등록특허 제10-2037731호(2019.10.23.) 특허문헌 2 : 대한민국 등록특허 제10-1733677호(2017.04.28.)
본 발명은 RTK(Real-Time Kinematic)기준국에서 통신 대기 검색 중 RTK(Real-Time Kinematic)기준국에 접근하는 무인기의 암호검증을 통해 데이터 링크를하여 통제 권한을 넘겨받아 무인기의 정밀 착륙을 통제하며, 고층건물 옥상과 같은 무인기 이착륙이 협소한 지역또는 착륙고도가 다른환경에서 무인기의 정밀한 착륙에 필요한 절대위치 RTK(Real-Time Kinematic) 보정정보 생성과 무인기 이륙에 필요한 통제권한으로 안전한 이륙이 가능하도록 무인기를 유도제어 할 수 있고, 여러곳에 설치된 무인기 정밀착륙 통제 장치는 이착륙장, 고속운항구간, 목적지에서 무선통제권한을 넘겨받아 각 구간의 무인기 센서환경에 최적화된 지상관제 비행통제 권한으로 무인기를 안전하게 착륙보정 할 수 있으며, 이륙과 착륙의 고도가 다른 원거리 위치에서 착륙유도가 어려운 상황에서 무인비행기 착륙에 필요한 RTK 보정정보 생성하여 목적지 좌표에 정밀 착륙이 가능하도록 무인기의 정밀 착륙 위치 좌표 변한과 RTK 고도정보를 융합하는 알고리즘을 통해 정밀 착륙 위치 절대좌표를 정밀하게 산출하여 안전한 착륙이 가능하도록 무인기를 유도제어 할 수 있고, 또한, RTK기준국은 휴대가 가능하도록 이루어지므로, 외부 환경 요인으로 인해 무인기의 이착륙이 불가능할 경우 RTK기준국 전체를 다른 장소로 이동시켜 무인기의 이착륙을 유도할 수 있으며, 이동형 RTK기준국이 휴대 가능하도록 이루어지므로, 빠른게 설치될 수 있어 무인기의 정밀 착륙 위치 좌표를 빠르게 획득하여 해당 좌표에 정밀착륙 할 수 있는 RTK 중계보정이 가능한 이동형 무인기 정밀착륙 통제 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 RTK 중계보정이 가능한 이동형 무인기 정밀착륙 통제 장치는, 무인기가 이착륙하는 이착륙장의 관제센터를 통해 이륙한 무인기가 통제센서의 통제를 통해 설정되는 경로를 따라 비행이동되고, 목적지인 RTK(Real-Time Kinematic)기준국의 통제를 받는 무인기가 정밀 착륙 위치에 착륙할 수 있도록 하는 시스템에 있어서, 상기 RTK(Real-Time Kinematic)기준국은 정부기관에서 운영하는 Ntrip 서버에서 제공되는 VRS 보정 정보를 수신받아 표시하고, RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부에 통신을 통해 전송하는 단말부; 상기 단말부에서 전송되는 VRS 보정 정보를 통해 RTK 보정정보를 생성하는 RTK보정 기준부; 상기 RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부에 연결되어 위성과 통신하는 GNSS안테나; 상기 RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부와 연결되어 무인기의 이착륙을 제어하는 지상관제부; 상기 RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부의 주변 환경을 감지하여 RTK보정 기준부로 전송하는 센서부 및 상기 RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부와 연결되어 무인기의 정밀 착륙위치를 표시하고, 착륙위치 좌표를 감지하여 RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부로 전송하는 이착륙부를 포함하며, 상기 단말부, RTK보정 기준부, GNSS안테나, 센서부, 지상관제부 및 이착륙부는 휴대가 가능하도록 형성되어 착륙지점이 외부요인으로 인해 무인기의 착륙이 불가능하거나 어려운 경우 이동하여 다른 장소에 설치 후 무인기의 착륙을 유도할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부는 무인기의 목적지인 RTK기준국에 고장, 파손 또는 재해가 발생될 경우 이에 대한 이상 신호를 무인기로 전송하고, 무인기에서 수신한 이상신호에 따라 목적지인 RTK기준국 주변의 다른 RTK기준국 또는 이착륙장에 대한 좌표를 통제센터를 통해 전송받아 해당 좌표로 이동하여 해당 RTK(Real-Time Kinematic)기준국 또는 이착륙장의 제어신호를 통해 착륙하는 것을 특징으로 한다.
상기 RTK(Real-Time Kinematic)기준국에서 무인기의 통제권한을 이양받을 때에는, 착륙 좌표에 근접하는 무인기의 식별정보를 확인하고, 통제권한을 이양받아 착륙 좌표를 확인하여 착륙 좌표의 이상 여부를 확인하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 RTK기준국에서 통신 대기 검색 중 RTK기준국에 접근하는 무인기의 암호검증을 통해 데이터 링크를하여 통제 권한을 넘겨받아 무인기의 정밀 착륙을 통제하는 효과가 있다.
또한, 고층건물 옥상과 같은 무인기 이착륙이 협소한 지역또는 착륙고도가 다른환경에서 무인기의 정밀한 착륙에 필요한 절대위치 RTK 보정정보 생성과 무인기 이륙에 필요한 통제권한으로 안전한 이륙이 가능하도록 무인기를 유도제어 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 여러곳에 설치된 무인기 정밀착륙 통제 장치는 이착륙장, 고속운항구간, 목적지에서 무선통제권한을 넘겨받아 각 구간의 무인기 센서환경에 최적화된 지상관제 비행통제 권한으로 무인기를 안전하게 착륙보정 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이륙과 착륙의 고도가 다른 원거리 위치에서 착륙유도가 어려운 상황에서 무인비행기 착륙에 필요한 RTK 보정정보 생성하여 목적지 좌표에 정밀 착륙이 가능하도록 무인기의 정밀 착륙 위치 좌표 변한과 RTK 고도정보를 융합하는 알고리즘을 통해 정밀 착륙 위치 절대좌표를 정밀하게 산출하여 안전한 착륙이 가능하도록 무인기를 유도제어 할 수 있는 효과가 있다.
또한, RTK기준국은 휴대가 가능하도록 이동형으로 이루어지므로, 외부 환경 요인으로 인해 무인기의 이착륙이 불가능할 경우 RTK기준국 전체를 다른 장소로 이동시켜 무인기의 이착륙을 유도할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이동형 RTK기준국이 휴대 가능하도록 이루어지므로, 빠른게 설치될 수 있어 무인기의 정밀 착륙 위치 좌표를 빠르게 획득하여 해당 좌표에 정밀착륙 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 RTK 중계보정이 가능한 이동형 무인기 정밀착륙 통제 장치의 전체 구성을 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 도면을 참고하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 하나의 발명을 설명하기 위한 것으로서 권리범위는 예시된 실시예에 한정되지 아니하고, 예시된 도면은 발명의 명확성을 위하여 핵심적인 내용만 확대 도시하고 부수적인 것을 생략하였으므로 도면에 한정하여 해석하여서는 아니 된다.
본 발명은 무인기(20)가 이착륙하는 이착륙장의 관제센터를 통해 이륙한 무인기(20)가 통제센서의 통제를 통해 설정되는 경로를 따라 비행이동되고, 목적지인 RTK기준국(10)의 통제를 받는 무인기(20)가 정밀 착륙 위치에 착륙할 수 있도록 하는 시스템에 있어서, 상기 RTK기준국(10)은 정부기관에서 운영하는 Ntrip 서버(1)에서 제공되는 VRS 보정 정보를 수신받아 표시하고, RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부(12)에 통신을 통해 전송하는 단말부(11); 상기 단말부(11)에서 전송되는 VRS 보정 정보를 통해 RTK(Real-Time Kinematic) 보정정보를 생성하는 RTK보정 기준부(12); 상기 RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부(12)에 연결되어 위성(2)과 통신하는 GNSS안테나(13); 상기 RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부(12)와 연결되어 무인기(20)의 이착륙을 제어하는 지상관제부(14); 상기 RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부(12)의 주변 환경을 감지하여 RTK보정 기준부(12)로 전송하는 센서부(15) 및 상기 RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부(12)와 연결되어 무인기(20)의 정밀 착륙위치를 표시하고, 착륙위치 좌표를 감지하여 RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부(12)로 전송하는 이착륙부(16)를 포함하며, 상기 단말부(11), RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부(12), GNSS안테나(13), 센서부(15), 지상관제부(14) 및 이착륙부(16)는 휴대가 가능하도록 형성되어 착륙지점이 외부요인으로 인해 무인기(20)의 착륙이 불가능하거나 어려운 경우 이동하여 다른 장소에 설치 후 무인기(20)의 착륙을 유도할 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부(12)는 무인기(20)의 목적지인 RTK기준국(10)에 고장, 파손 또는 재해가 발생될 경우 이에 대한 이상 신호를 무인기(20)로 전송하고, 무인기(20)에서 수신한 이상신호에 따라 목적지인 RTK(Real-Time Kinematic)기준국(10) 주변의 다른 RTK(Real-Time Kinematic)기준국(10) 또는 이착륙장에 대한 좌표를 통제센터를 통해 전송받아 해당 좌표로 이동하여 해당 RTK기준국(10) 또는 이착륙장의 제어신호를 통해 착륙하는 것을 특징으로 한다.
상기 RTK(Real-Time Kinematic)기준국(10)에서 무인기(20)의 통제권한을 이양받을 때에는, 착륙 좌표에 근접하는 무인기(20)의 식별정보를 확인하고, 통제권한을 이양받아 착륙 좌표를 확인하여 착륙 좌표의 이상 여부를 확인하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 RTK 중계보정이 가능한 이동형 무인기 정밀착륙 통제 장치의 전체 구성을 나타낸 도면으로서, 무인기(20)가 이착륙하는 이착륙장의 관제센터를 통해 이륙한 무인기(20)가 통제센서의 통제를 통해 설정되는 경로를 따라 비행이동되고, 목적지인 RTK(Real-Time Kinematic)기준국(10)의 통제를 받는 무인기(20)가 정밀 착륙 위치에 착륙할 수 있도록 하는 시스템에 있어서, RTK(Real-Time Kinematic)기준국(10)은 정부기관에서 운영하는 Ntrip 서버(1)에서 제공되는 VRS 보정 정보를 수신받아 표시하고, RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부(12)에 통신을 통해 전송하는 단말부(11), 단말부(11)에서 전송되는 VRS 보정 정보를 통해 RTK 보정정보를 생성하는 RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부(12), RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부(12)에 연결되어 위성(2)과 통신하는 GNSS안테나(13), RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부(12)와 연결되어 무인기(20)의 이착륙을 제어하는 지상관제부(14), RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부(12)의 주변 환경을 감지하여 RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부(12)로 전송하는 센서부(15) 및 RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부(12)와 연결되어 무인기(20)의 정밀 착륙위치를 표시하고, 착륙위치 좌표를 감지하여 RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부(12)로 전송하는 이착륙부(16)를 포함한다.
도 1을 참조하면, 상기 무인기(20)는 드론, 무인헬기 또는 무인정찰기 등으로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 물품을 이송할 수 있는 무인헬기 또는 드론등을 뜻한다.
이러한 상기 무인기(20)는 GPS, 고도계, 카메라, 자이로스코프 등이 구비된다.
상기 RTK(Real-Time Kinematic)기준국(10)의 좌표는 이착륙부(16)의 정밀 착륙의치 좌표로 이루어진다.
상기 RTK(Real-Time Kinematic)기준국(10)은 정부기관에서 운영하는 Ntrip 서버(1)에서 제공되는 VRS 보정 정보를 수신받아 표시하고, RTK보정 기준부(12)에 통신을 통해 전송하는 단말부(11), 단말부(11)에서 전송되는 VRS 보정 정보를 통해 RTK 보정정보를 생성하는 RTK보정 기준부(12), RTK보정 기준부(12)에 연결되어 위성(2)과 통신하는 GNSS안테나(13), RTK보정 기준부(12)와 연결되어 무인기(20)의 이착륙을 제어하는 지상관제부(14), RTK보정 기준부(12)의 주변 환경을 감지하여 RTK보정 기준부(12)로 전송하는 센서부(15) 및 RTK보정 기준부(12)와 연결되어 무인기(20)의 정밀 착륙위치를 표시하고, 착륙위치 좌표를 감지하여 RTK보정 기준부(12)로 전송하는 이착륙부(16)를 포함한다.
상기 단말부(11)는 통신과 GPS 송수신이 가능한 관리자가 소지하는 휴대폰, 태블릿 PC, 랩탑 등으로 이루어지며, 정부기관에서 운영하는 Ntrip 서버(1)에서 제공되는 VRS 보정 정보를 수신받아 표시하고, RTK 보정 기준부에 통신을 통해 전송하게 된다.
이때, 상기 단말부(11)와 RTK 보정 기준부는 블루투스(bluetooth), 와이파이(WiFi) 또는 RFID(radio frequency identification) 등의 근거리 무선 통신을 통해 연결된다.
상기 RTK보정 기준부(12)는 단말부(11)에서 전송되는 VRS 보정 정보를 통해 RTK 보정정보를 생성하게 된다
이러한 상기 RTK보정 기준부(12)는 센서부(15)를 통해 감지되는 주변의 환경 상태와 단말부(11)를 통해 전송되는 국가의 Ntrip 서버(1)의 VRS 보정 정보를 통해 RTK 보정정보를 산출하게 된다.
상기 GNSS(Global Navigation Satellite System)안테나는 위성(2)에서 전송되는 GNSS(Global Navigation Satellite System) 신호를 수신받아 RTK보정 기준부(12)로 전송하고, RTK보정 기준부(12)에서 전송되는 GNSS신호를 위성(2)으로 전송하거나, RTK보정 기준부(12)를 통해 전송되는 정밀 착륙위치 좌표를 무인기(20)로 송신하게 된다.
상기 지상관제부(14)는 RTK보정 기준부(12)에서 산출되는 센서부(15)를 통해 감지되는 주변 상태 감지값과 VRS 보정 정보를 통해 RTK 보정정보를 산출하되는 정밀하게 보정된 이착륙부(16)의 좌표를 무인기(20)로 전송하여 무인기(20)가 이착륙부(16)에 착륙할 수 있도록 자동으로 무인기(20)를 제어하도록 한다.
상기 지상관제부(14)에서 무인기(20)를 수동으로 조정할 때에는 관리자가 수동모드로 조종모드를 바꾼뒤 표시체를 통해 표시되는 무인기(20)의 촬영 영상 및 RTK 기준국에 형성되는 카메라의 영상을 통해 무인기(20)의 위치를 확인하여 직접 수동으로 조작하여 착륙시키게 된다.
이러한 상기 지상관제부(14)는 무인기(20)의 자동 및 수동 조종이 가능하도록 표시체 및 조종체를 구비하여 자동으로 무인기(20)가 착륙되도록 하거나 수동으로 관리자가 무인기(20)를 조정할 수 있도록 이루어진다.
상기 센서부(15)는 RTK보정 기준부(12)의 외측 또는 주변에 형성되어 주변 상태 환경을 감지하여 RTK보정 기준부(12)로 전송하게 된다.
상기 센서부(15)는 고도계, 기압계 및 지자기센서로 이루어지며, 카메라, 초음파 센서, 레이더 등의 보조 센싱 수단이 더 구비되어 무인기(20)의 정밀 착륙 위치 좌표를 RTK보정 기준부(12)에서 산출할 수 있도록 한다.
상기 이착륙부(16)는 RTK보정 기준부(12)와 연결되어 무인기(20)의 정밀 착륙위치를 표시하고, 착륙위치 좌표를 감지하여 RTK보정 기준부(12)로 전송하게 된다.
이러한 상기 이착륙부(16)는 무인기(20)의 수동조정시 식별이 쉽도록 LED 등이 발광하여 위치를 표시하도록 형성되며, 좌표를 감지하도록 GPS좌표 산출기가 구비될 수 있다.
상기 무인기(20)에 좌표를 전송하는 단계를 통해 무인기(20)로 도착지점의 RTK 기준국 좌표가 전송되면, 좌표로 이동하는 단계를 통해 무인기(20)가 설정된 좌표로 비행 이동하도록 한다.
이와 같이 구성된 RTK기준국(10)의 작동을 통해 무인기(20)의 이착륙을 제어하는 구성은 다음과 같다.
먼저, RTK기준국(10)이 작동되면, 센서부(15)를 초기화하고, GNSS안테나(13)와 연결되는 RTK보정 기준부(12)를 활성화하며, 현재 GNSS안테나(13)를 기준으로 기준점을 획득하게 된다.
그리고, 획득한 기준점에 대하여 RTK보정 기준부(12)에서 가상기준점을 알고리즘을 통해 30분 이상의 시간동안 획득하게 되며, 동시에 정부의 Ntrip 서버(1)에서 전송되는 VRS 보정 정보와 지상기준점을 RTK보정 기준부(12)에서 전송받게 된다.
이때, 상기 VRS 보정 정보와 지상기준점은 RTK보정 기준부(12)와 연결되는 단말부(11)를 통해 수신하여 단말부(11)에서 RTK보정 기준부(12)로 전송하게 된다.
이렇게 획득된 VRS 보정 정보와 지상기준점 및 가상기준점을 통해 RTK보정 기준부(12)에서 RTK 보정정보 산출 알고리즘을 통해 RTK 보정정보를 산출하게 된다.
이렇게 산출된 RTK 보정정보를 통해 RTK보정 기준부(12)에서 센서부(15)의 주변 환경 상태 감지값을 RTK 보정정보에 대입하여 정밀한 착륙위치 좌표를 산출하고, 이를 RTK보정 기준부(12)와 연결되는 지상관제부(14)로 전송하여 자동 또는 수동으로 무인기(20)의 착륙을 제어하도록 한다.
이와 같이 RTK기준국(10)이 작동되어 무인기(20)를 정밀 착륙시킬 때 다른 무인기(20)가 접근하게 되면, 접근하는 무인기(20)의 식별정보를 탐지하여 해당 무인기(20)의 목적지 좌표의 RTK기준국(10)에서 통제권한을 이양받고,통제권한을 이양받은 목적지의 RTK기준국(10)에서 상기의 과정으로 정밀 착륙 위치 좌표를 산출하여 지상관제부(14)를 통해 무인기(20)의 착륙을 자동 또는 수동으로 제어하게 된다.
이때, 상기 RTK기준국(10)에서 무인기(20)의 통제권한을 이양받는 단계에서 다른 목적지의 RTK기준국(10)으로 이동해야할 무인기(20)가 해당 목적지 RTK기준국(10)의 파손, 통신오류 또는 재해등의 문제로 인해 접근할 수 없는 상태일 경우에는 통제센터와 다시 연결되어 목적지 주면의 근접한 다른 RTK기준국(10)으로 이동할 수 있도록 해당 RTK기준국(10)의 좌표를 수신받아 좌표로 이동하게 된다.
그리고, 변경된 위치의 RTK기준국(10)에서 무인기(20)의 통제권한을 이양받아 해당 무인기(20)에 RTK 보정정보와 주변 환경 상태 감지값을 통해 산출되는 정밀 착륙 위치 좌표를 전송하고, 지상관제부(14)를 통해 무인기(20)를 착륙시키게 된다.
이러한 과정중에서 상기 RTK기준국(10)은 무인기(20)의 정밀 착륙 위치 좌표의 고도차, 풍속, 풍향 또는 지자계변경 등의 환경 변화에 따라 센서부(15)의 감지값과 RTK 보정정보를 통해 정밀 착륙 위치 좌표를 실시간으로 산출하여 지상관제부(14)로 전송하고, 이를 무인기(20)로 전송하여 지상관제부(14)에서 무인기(20)의 착륙을 제어할 수 있도록 한다.
상기 무인기(20)를 이률시킬 때에는 센서부(15)를 통해 주변 환경 상태를 감지한 감지값을 통해 무인기(20)의 이륙을 지상관제부(14)에서 제어하여 이륙 시키게 된다.
그리고, 상기 RTK기준국(10)의 파손 또는 통신오류등으로 자동착륙이 불가능할 경우 무인기(20)에 저장되는 좌표를 통해 자동착륙을 시도하거나, 지상관제부(14)에서 수동으로 제어하여 이착륙부(16)에 착륙시킬 수도 있다.
이와 같이 이루어지는 본 발명은 RTK기준국에서 통신 대기 검색 중 RTK기준국에 접근하는 무인기의 암호검증을 통해 데이터 링크를하여 통제 권한을 넘겨받아 무인기의 정밀 착륙을 통제하는 효과가 있다.
또한, 고층건물 옥상과 같은 무인기 이착륙이 협소한 지역또는 착륙고도가 다른환경에서 무인기의 정밀한 착륙에 필요한 절대위치 RTK 보정정보 생성과 무인기 이륙에 필요한 통제권한으로 안전한 이륙이 가능하도록 무인기를 유도제어 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 여러곳에 설치된 무인기 정밀착륙 통제 장치는 이착륙장, 고속운항구간, 목적지에서 무선통제권한을 넘겨받아 각 구간의 무인기 센서환경에 최적화된 지상관제 비행통제 권한으로 무인기를 안전하게 착륙보정 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이륙과 착륙의 고도가 다른 원거리 위치에서 착륙유도가 어려운 상황에서 무인비행기 착륙에 필요한 RTK 보정정보 생성하여 목적지 좌표에 정밀 착륙이 가능하도록 무인기의 정밀 착륙 위치 좌표 변한과 RTK 고도정보를 융합하는 알고리즘을 통해 정밀 착륙 위치 절대좌표를 정밀하게 산출하여 안전한 착륙이 가능하도록 무인기를 유도제어 할 수 있는 효과가 있다.
또한, RTK기준국은 휴대가 가능하도록 이동형으로 이루어지므로, 외부 환경 요인으로 인해 무인기의 이착륙이 불가능할 경우 RTK기준국 전체를 다른 장소로 이동시켜 무인기의 이착륙을 유도할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이동형 RTK기준국이 휴대 가능하도록 이루어지므로, 빠른게 설치될 수 있어 무인기의 정밀 착륙 위치 좌표를 빠르게 획득하여 해당 좌표에 정밀착륙 할 수 있는 효과가 있다.
상기와 같은 RTK 중계보정이 가능한 이동형 무인기 정밀착륙 통제 장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
1 : Ntrip 서버 2 : 위성
10 : RTK기준국 11 : 단말부
12 : RTK보정 기준부 13 : GNSS안테나
14 : 지상관제부 15 : 센서부
16 : 이착륙부
20 : 무인기

Claims (3)

  1. 무인기(20)가 이착륙하는 이착륙장의 관제센터를 통해 이륙한 무인기(20)가 통제센서의 통제를 통해 설정되는 경로를 따라 비행이동되고, 목적지인 RTK(Real-Time Kinematic)기준국(10)의 통제를 받는 무인기(20)가 정밀 착륙 위치에 착륙할 수 있도록 하는 시스템에 있어서,
    상기 RTK(Real-Time Kinematic)기준국(10)은 정부기관에서 운영하는 Ntrip 서버(1)에서 제공되는 VRS 보정 정보를 수신받아 표시하고, RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부(12)에 통신을 통해 전송하는 단말부(11);
    상기 단말부(11)에서 전송되는 VRS 보정 정보를 통해 RTK(Real-Time Kinematic) 보정정보를 생성하는 RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부(12);
    상기 RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부(12)에 연결되어 위성(2)과 통신하는 GNSS안테나(13);
    상기 RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부(12)와 연결되어 무인기(20)의 이착륙을 제어하는 지상관제부(14);
    상기 RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부(12)의 주변 환경을 감지하여 RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부(12)로 전송하는 센서부(15) 및
    상기 RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부(12)와 연결되어 무인기(20)의 정밀 착륙위치를 표시하고, 착륙위치 좌표를 감지하여 RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부(12)로 전송하는 이착륙부(16)를 포함하며,
    상기 단말부(11), RTK보정 기준부(12), GNSS안테나(13), 센서부(15), 지상관제부(14) 및 이착륙부(16)는 휴대가 가능하도록 형성되어 착륙지점이 외부요인으로 인해 무인기(20)의 착륙이 불가능하거나 어려운 경우 이동하여 다른 장소에 설치 후 무인기(20)의 착륙을 유도할 수 있는 것을 특징으로 하는 RTK 중계보정이 가능한 이동형 무인기 정밀착륙 통제 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 RTK(Real-Time Kinematic)보정 기준부(12)는 무인기(20)의 목적지인 RTK(Real-Time Kinematic)기준국(10)에 고장, 파손 또는 재해가 발생될 경우 이에 대한 이상 신호를 무인기(20)로 전송하고, 무인기(20)에서 수신한 이상신호에 따라 목적지인 RTK(Real-Time Kinematic)기준국(10) 주변의 다른 RTK(Real-Time Kinematic)기준국(10) 또는 이착륙장에 대한 좌표를 통제센터를 통해 전송받아 해당 좌표로 이동하여 해당 RTK(Real-Time Kinematic)기준국(10) 또는 이착륙장의 제어신호를 통해 착륙하는 것을 특징으로 하는 RTK 중계보정이 가능한 이동형 무인기 정밀착륙 통제 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 RTK(Real-Time Kinematic)기준국(10)에서 무인기(20)의 통제권한을 이양받을 때에는, 착륙 좌표에 근접하는 무인기(20)의 식별정보를 확인하고, 통제권한을 이양받아 착륙 좌표를 확인하여 착륙 좌표의 이상 여부를 확인하는 것을 특징으로 하는 RTK 중계보정이 가능한 이동형 무인기 정밀착륙 통제 장치.
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