KR102391067B1 - Fast autonomous UAV landing system with upright structures and its control strategy - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수직 구조물을 이용한 무인 항공기의 고속 자동 착륙시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 본체부; 상기 본체부 측면과 결합 및 연장형성되는 복수개의 날개 프레임; 상기 날개 프레임 끝단 각각에 구비되는 프로펠러; 및 상기 프로펠러를 회전시키는 구동부;를 포함하며, 상기 구동부에 의한 상기 프로펠러의 회전에 의해 추력을 발생시키는 무인비행체에 대한 자동착륙시스템으로서, 표시대를 갖는 착륙스테이션; 및 상기 무인비행체 일측에 구비되어 촬상데이터를 획득하며 상기 무인비행체가 상기 착륙스테이션에 접근시 상기 표시대를 인식하는 비전시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 구조물을 이용한 무인 항공기의 고속 자동 착륙시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a high-speed automatic landing system for an unmanned aerial vehicle using a vertical structure, and more particularly, to a body portion; a plurality of wing frames coupled to and extending from the side surface of the main body; a propeller provided at each end of the wing frame; and a driving unit for rotating the propeller, comprising: an automatic landing system for an unmanned aerial vehicle that generates thrust by rotation of the propeller by the driving unit, comprising: a landing station having a display; and a vision system provided on one side of the unmanned aerial vehicle to acquire imaging data and to recognize the display when the unmanned aerial vehicle approaches the landing station. is about

Description

수직 구조물을 이용한 무인 항공기의 고속 자동 착륙시스템과 그 제어방법 {Fast autonomous UAV　landing system with upright structures and its control strategy}{Fast autonomous UAV　landing system with upright structures and its control strategy}

본 발명은 수직 구조물을 이용한 무인 항공기의 고속 자동 착륙시스템과 그 제어방법에 대한 것이다. The present invention relates to a high-speed automatic landing system for an unmanned aerial vehicle using a vertical structure and a method for controlling the same.

사람이 작업하기 힘든 환경에서 무인 비행체의 필요성 및 활용도가 높아지고 있으며, 무인 비행체는 접근이 어려운 재난/재해 지역의 공중 영상 획득 및 전력선 검사 또는 전장상황에서의 적의 은닉 정보를 제공하거나, 무인기를 통한 정찰임무, 감시 임무를 수행하는 등의 임무를 수행할 수 있다.The need and use of unmanned aerial vehicles is increasing in environments where it is difficult for humans to work, and the unmanned aerial vehicle acquires aerial images and inspects power lines in difficult-to-access disaster/disaster areas, provides enemy hidden information in battlefield situations, or reconnaissance through unmanned aerial vehicles. It can perform missions such as performing missions, monitoring missions, and the like.

무인 원격제어 수직이착륙 비행체의 보편적인 형태로 단일 로터형 헬리콥터와, 동축반전형 헬리콥터, 쿼드로터 등이 있다. 이 중에서 쿼드로터는 4개의 로터와 연결된 모터를 제어하며 여러가지 센서 및 신호처리를 이용하여 비교적 안정적으로 비행이 가능하다.Common types of unmanned remote-controlled vertical take-off and landing vehicles include single-rotor helicopters, coaxial reversing helicopters, and quad-rotors. Among them, the quadrotor controls the motors connected to the four rotors and uses various sensors and signal processing to enable relatively stable flight.

쿼드로터는 본체부를 중심으로 연장된 프레임에 마련된 4개의 프로펠러가 각각 BLDC 모터와 연결되고, 상기 모터의 회전에 의해 프로펠러에서 발생하는 추력을 이용해 비행을 할 수 있으며, 각 모터의 회전 각속도 차이에 의해 쿼드로터의 비행시 방향을 변경할 수 있다.In the quadrotor, four propellers provided in a frame extending around the main body are each connected to a BLDC motor, and can fly using the thrust generated from the propeller by the rotation of the motor, and by the difference in the rotational angular speed of each motor The direction of the quadrotor can be changed during flight.

일반적인 무인비행체로는 멀티콥터 또는 고정익형이 주로 사용되는데 두 구조 모두 수평방향으로 넓은 공간을 차지한다. 멀티콥터는 기체에 달린 로터(회전날개 또는 프로펠러) 2개 이상을 이용해 이착륙 및 추진하는 비행체를 말한다. 여기서 로터는 회전축에 대한 방향으로 추력을 얻기 때문에 회전축에 대해 수직한 방향으로 넓은 날개가 장착되어 수평방향으로 넓은 구조를 가지게 된다. 고정익형 또한 넓은 날개를 이용하여 양력을 발생시키므로 수평방향으로 넓은 구조를 가지게 된다.As a general unmanned aerial vehicle, a multicopter or fixed wing type is mainly used, and both structures occupy a large space in the horizontal direction. A multicopter refers to an aircraft that takes off, lands, and propels using two or more rotors (rotary blades or propellers) attached to the aircraft. Here, since the rotor obtains thrust in the direction relative to the rotation axis, wide blades are mounted in a direction perpendicular to the rotation axis to have a wide structure in the horizontal direction. The fixed wing type also has a wide structure in the horizontal direction because it uses wide blades to generate lift.

무인기의 특성상 사람이 행하지 못하는 지형에 비행하는 것이 큰 장점으로 작용한다. 탐사, 정찰 및 구조 등에 사용되면서 무인비행체의 쓰임새가 확장되고 있다.Due to the nature of the unmanned aerial vehicle, flying over terrain that humans cannot do is a big advantage. The use of unmanned aerial vehicles is expanding as they are used for exploration, reconnaissance, and rescue.

무인 비행체는 많은 기술 발전을 통해 군사, 산업용으로 상용화되었으며, 물류 이송, 정찰 및 촬영 등에 사용된다. 기존에는 사용자가 직접 조종해야 했지만 무인 비행체의 자율비행 및 AI 기술이 발전하면서 조종자 없는 임무 수행이 가능해졌다. Unmanned aerial vehicles have been commercialized for military and industrial purposes through many technological advances, and are used for logistics transport, reconnaissance, and shooting. In the past, the user had to directly control the vehicle, but with the development of autonomous flight and AI technology of unmanned aerial vehicles, it is possible to perform missions without a pilot.

이러한 임무 수행을 위해 무인 비행체에 다양한 센서들이 장착되는데 대표적으로 GPS, 카메라, 적외선 센서 등이 있다. 이 중 GPS와 비콘 등은 대표적인 포지셔닝 센서로 널리 사용된다.In order to perform these missions, various sensors are installed in the unmanned aerial vehicle, such as GPS, a camera, and an infrared sensor. Among them, GPS and beacons are widely used as representative positioning sensors.

기존 자동 착륙 시스템은 보다 정확한 비행과 임무 수행을 위해 여러 가지 장치를 구성하며 비행하게 된다. 예를 들어 컴퓨팅 프로세서, 포지셔닝 센서, 장애물 회피 센서 등을 사용한다. 이는 무인 비행체의 페이로드를 높이므로 수행능력을 저하시키고 비행시간이 짧아지는 등의 문제점을 갖는다.The existing automatic landing system will fly with various devices for more accurate flight and mission performance. For example, it uses a computing processor, a positioning sensor, an obstacle avoidance sensor, and the like. This increases the payload of the unmanned aerial vehicle, and thus has problems such as lowering performance and shortening the flight time.

또한 전파 교란, 고층 빌딩이 둘러싸인 환경에서 기존의 포지셔닝 센서(GPS, 비콘)는 정확도가 떨어지거나 사용할 수 없다는 문제점을 갖는다.In addition, in an environment surrounded by radio wave disturbance and high-rise buildings, existing positioning sensors (GPS, beacons) have a problem that the accuracy is low or cannot be used.

대한민국 등록특허 10-1684293Republic of Korea Patent Registration 10-1684293 대한민국 등록특허 10-1651600Republic of Korea Patent Registration 10-1651600 대한민국 등록특허 10-1788140Republic of Korea Patent Registration 10-1788140 대한민국 공개특허 10-2019-0110499Republic of Korea Patent Publication 10-2019-0110499

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 비전 카메라가 구비된 무인 비행체의 자동 착륙 방법에 대한 것으로, 기존과 달리 자동 착륙을 위한 복잡한 구성을 갖지 않고 무인비행체의 전방 카메라를 이용해, 보다 정확한 자동 착륙을 위한 스테이션의 구성과 그 방법을 제공하는데 목적이 있다. Therefore, the present invention has been devised to solve the problems of the prior art. According to an embodiment of the present invention, a method for automatic landing of an unmanned aerial vehicle equipped with a vision camera is provided, and unlike the conventional one, a complex configuration for automatic landing The purpose of the present invention is to provide a station configuration and method for more accurate automatic landing using the front camera of the unmanned aerial vehicle.

본 발명의 실시예에 따르면, 무인 비행체의 복잡한 장치와 센서를 구성하지 않고 스테이션에 표적과 방향을 인식할 수 있는 표식, 카메라를 구성하여 자동 착륙의 정확도를 향상시키는 것을 목적으로 한다. According to an embodiment of the present invention, it is an object of the present invention to improve the accuracy of automatic landing by configuring a mark and a camera that can recognize a target and direction in a station without configuring a complex device and sensor of the unmanned aerial vehicle.

본 발명의 실시예에 따르면, 무인 비행체와 착륙 스테이션의 표적과 카메라 구성을 통해 자동 착륙을 가능케 하며, 이는 기존 GPS, 비콘 등의 위치 센서들의 정확도 한계와 자동 착륙 시스템이 요구하는 무인 비행체의 복잡한 장치 구성의 한계를 극복하게 하며 보다 정확한 자동 착륙을 가능하게 하는, 비전 시스템을 이용한 무인 비행체의 자동 착륙 시스템, 및 자동 착륙 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. According to an embodiment of the present invention, automatic landing is possible through the target and camera configuration of the unmanned aerial vehicle and the landing station, which is a complex device of the unmanned aerial vehicle required by the accuracy limit of the existing position sensors such as GPS and beacon and the automatic landing system An object of the present invention is to provide an automatic landing system for an unmanned aerial vehicle using a vision system, and an automatic landing method, which overcome the limitations of the configuration and enable more accurate automatic landing.

본 발명의 실시예에 따르면, 무인 비행체의 비전 시스템과 착륙 스테이션의 장치들을 이용하여 간단한 무인 비행체 구성으로 보다 정확한 착륙을 가능하게 하여 별도의 착륙시스템을 위해 구성된 무인 비행체가 아니더라도 위 시스템을 적용 할 수 있고, 무인 비행체의 비행시간 및 페이로드 등에 대해 불이익을 갖지 않고 기존 GPS 비콘 등과 같은 포지셔닝 시스템을 사용할 수 없는 환경에서도 적용할 수 있으며, 또한 스테이션에 고정된 카메라는 무인 비행체의 흔들리는 비전 시스템보다 정확한 착륙을 유도할 수 있어, 정확한 랜딩을 요구하는 무선 충전, 높은 페이로드를 요구하는 물류 시스템 등에 활용의 이점을 가질 수 있는 비전 시스템을 이용한 무인 비행체의 자동 착륙 시스템, 및 자동 착륙 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to apply the above system even if it is not an unmanned aerial vehicle configured for a separate landing system by enabling more accurate landing with a simple unmanned aerial vehicle configuration using the vision system of the unmanned aerial vehicle and the devices of the landing station. It has no disadvantages for the flight time and payload of the unmanned aerial vehicle, and it can be applied even in an environment where positioning systems such as existing GPS beacons cannot be used. To provide an automatic landing system for an unmanned aerial vehicle using a vision system, and an automatic landing method that can induce There is this.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned are clearly to those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the description below. can be understood

본 발명의 제1목적은, 본체부; 상기 본체부 측면과 결합 및 연장형성되는 복수개의 날개 프레임; 상기 날개 프레임 끝단 각각에 구비되는 프로펠러; 및 상기 프로펠러를 회전시키는 구동부;를 포함하며, 상기 구동부에 의한 상기 프로펠러의 회전에 의해 추력을 발생시키는 무인비행체에 대한 자동착륙시스템으로서, 표시대를 갖는 착륙스테이션; 및 상기 무인비행체 일측에 구비되어 촬상데이터를 획득하며 상기 무인비행체가 상기 착륙스테이션에 접근시 상기 표시대를 인식하는 비전시스템;을 포함하는 것을 특징으로 하는 비전 시스템을 이용한 무인 비행체의 자동 착륙 시스템으로서 달성될 수 있다. A first object of the present invention, the body portion; a plurality of wing frames coupled to and extending from the side surface of the main body; a propeller provided at each end of the wing frame; and a driving unit for rotating the propeller, comprising: an automatic landing system for an unmanned aerial vehicle that generates thrust by rotation of the propeller by the driving unit, comprising: a landing station having a display; and a vision system provided on one side of the unmanned aerial vehicle to acquire imaging data and to recognize the display when the unmanned aerial vehicle approaches the landing station. can be achieved.

그리고 비전시스템의 촬상데이터를 기반으로 상기 무인비행체가 상기 표시대를 쫓아 상기 착륙스테이션에 착륙되도록 상기 구동부를 제어하는 제어모듈;을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. and a control module for controlling the driving unit so that the unmanned aerial vehicle follows the display to land on the landing station based on the imaging data of the vision system.

또한 상기 표시대에는 표적물체를 포함하고, 상기 제어모듈은 상기 비전시스템에서 상기 표적물체를 인식하여, 상기 무인비행체가 상기 표적물체를 쫓아 상기 착륙스테이션 측에 접근하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the display includes a target object, and the control module recognizes the target in the vision system, and controls the driving unit so that the unmanned aerial vehicle follows the target and approaches the landing station. can do.

그리고 상기 표시대 일측에는 표식을 더 포함하며, 상기 무인비행체가 상기 착륙스테이션에 접근 후, 상기 비전시스템은 상기 표식을 인식하고, 상기 제어모듈은 인식된 상기 표식을 기반으로, 상기 무인비행체의 방향이 정렬되도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. And it further includes a mark on one side of the display, after the unmanned aerial vehicle approaches the landing station, the vision system recognizes the mark, and the control module based on the recognized mark, the direction of the unmanned aerial vehicle It may be characterized in that it is controlled to be aligned.

또한 상기 제어모듈은 상기 비전시스템에서 인식한 표식의 형태, 색, 및 배치 중 적어도 어느 하나를 기반으로 상기 무인비행체의 방향이 정렬되도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the control module may be characterized in that it controls the direction of the unmanned aerial vehicle to be aligned based on at least one of the shape, color, and arrangement of the mark recognized by the vision system.

그리고 착륙스테이션은, 상기 무인비행체가 착륙하게 되는 착륙대와, 상기 착륙대 중앙부에 구비되어, 방향이 정렬되어 착륙하는 상기 무인비행체를 인식하는 스테이션 카메라를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. And the landing station may include a landing pad on which the unmanned aerial vehicle is to land, and a station camera provided in the central portion of the landing pad to recognize the unmanned aerial vehicle landing in alignment with the direction.

그리고 상기 제어모듈은 상기 스테이션 카메라의 촬상데이터를 기반으로, 상기 구동부를 제어하여 상기 무인비행체가 상기 착륙대의 설정된 위치에 착륙되도록 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다. And the control module may be characterized in that based on the captured data of the station camera, control the driving unit to adjust the unmanned aerial vehicle to land at the set position of the landing pad.

또한 상기 제어모듈은 상기 스테이션 카메라의 촬상데이터에서 상기 무인비행체가 중심에 위치되도록 제어하여, 상기 무인비행체가 상기 착륙대의 설정된 위치에 착륙되도록 조절하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the control module may control the unmanned aerial vehicle to be positioned at the center in the imaging data of the station camera to control the unmanned aerial vehicle to land at a set position of the landing pad.

본 발명의 제2목적은 본체부; 상기 본체부 측면과 결합 및 연장형성되는 복수개의 날개 프레임; 상기 날개 프레임 끝단 각각에 구비되는 프로펠러; 상기 프로펠러를 회전시키는 구동부; 및 촬상데이터를 획득하며 상기 무인비행체가 착륙스테이션에 접근시 착륙스테이션에 구비된 표시대를 인식하는 비전시스템를 포함하는 무인비행체를 착륙스테이션에 자동 착륙시키기 위한 제어방법으로서, 상기 비전시스템이 상기 착륙스테이션의 표시대를 인식하는 단계; 및 제어모듈이 상기 비전시스템의 촬상데이터를 기반으로 상기 무인비행체가 상기 표시대를 쫓아 상기 착륙스테이션에 접근하도록 상기 구동부를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비전 시스템을 이용한 무인 비행체의 자동 착륙 방법으로서 달성될 수 있다. A second object of the present invention is a body portion; a plurality of wing frames coupled to and extending from the side surface of the main body; a propeller provided at each end of the wing frame; a driving unit for rotating the propeller; and a vision system for acquiring imaging data and recognizing a display provided in the landing station when the unmanned aerial vehicle approaches the landing station. Recognizing the display of the; and controlling, by a control module, the driving unit so that the unmanned aerial vehicle follows the display and approaches the landing station based on the imaging data of the vision system. It can be achieved as a landing method.

그리고 상기 인식하는 단계에서, 상기 표시대에는 표적물체를 포함하여 상기 비전시스템이 상기 표적물체를 인식하고, 상기 제어하는 단계에서, 상기 제어모듈은 상기 무인비행체가 상기 표적물체를 쫓아 상기 착륙스테이션 측에 접근하도록 상기 구동부를 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. And in the recognizing step, the display includes a target object so that the vision system recognizes the target object, and in the controlling step, the control module causes the unmanned aerial vehicle to follow the target object to the landing station side It may be characterized by controlling the driving unit to approach the.

또한 상기 표시대 일측에는 표식을 포함하며, 상기 무인비행체가 상기 착륙스테이션에 접근 후, 상기 비전시스템은 상기 표식을 인식하고, 상기 제어모듈은 인식된 상기 표식을 기반으로, 상기 무인비행체의 방향이 정렬되도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, a mark is included on one side of the display stand, and after the unmanned aerial vehicle approaches the landing station, the vision system recognizes the mark, and the control module determines the direction of the unmanned aerial vehicle based on the recognized mark. It may be characterized in that it further comprises the step of controlling to be aligned.

그리고 상기 제어모듈은 상기 비전시스템에서 인식한 표식의 형태, 색, 및 배치 중 적어도 어느 하나를 기반으로 상기 무인비행체의 방향이 정렬되도록 제어하는 것을 특징으로 할 수 있다. And the control module may be characterized in that it controls the direction of the unmanned aerial vehicle to be aligned based on at least one of the shape, color, and arrangement of the mark recognized by the vision system.

또한 상기 착륙스테이션은, 상기 무인비행체가 착륙하게 되는 착륙대의 중앙부에 구비되어, 방향이 정렬되어 착륙하는 상기 무인비행체를 인식하는 스테이션 카메라를 포함하며, 상기 정렬되도록 제어하는 단계 후에, 상기 제어모듈은 상기 스테이션 카메라의 촬상데이터를 기반으로, 상기 구동부를 제어하여 상기 무인비행체가 상기 착륙대의 설정된 위치에 착륙되도록 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the landing station includes a station camera provided in the center of the landing pad on which the unmanned aerial vehicle is to land, and recognizing the unmanned aerial vehicle landing in alignment, and after controlling the alignment, the control module is Controlling the driving unit based on the captured data of the station camera may include controlling the unmanned aerial vehicle to land at the set position of the landing pad.

본 발명의 실시예에 따른 비전 시스템을 이용한 무인 비행체의 자동 착륙 시스템, 및 자동 착륙 방법에 따르면, 비전 카메라가 구비된 무인 비행체의 자동 착륙 방법에 대한 것으로, 기존과 달리 자동 착륙을 위한 복잡한 구성을 갖지 않고 무인비행체의 전방 카메라를 이용해, 보다 정확한 자동 착륙이 가능한 효과를 갖는다. According to the automatic landing system and automatic landing method of an unmanned aerial vehicle using a vision system according to an embodiment of the present invention, it relates to an automatic landing method of an unmanned aerial vehicle equipped with a vision camera, and unlike the conventional one, a complex configuration for automatic landing is provided. It has the effect of enabling a more accurate automatic landing by using the front camera of the unmanned aerial vehicle without having it.

본 발명의 실시예에 따른 비전 시스템을 이용한 무인 비행체의 자동 착륙 시스템, 및 자동 착륙 방법에 따르면, 무인 비행체의 복잡한 장치와 센서를 구성하지 않고 스테이션에 표적과 방향을 인식할 수 있는 표식, 카메라를 구성하여 자동 착륙의 정확도를 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다. According to the automatic landing system and automatic landing method of an unmanned aerial vehicle using a vision system according to an embodiment of the present invention, a mark and a camera capable of recognizing a target and a direction are provided in a station without configuring complex devices and sensors of the unmanned aerial vehicle. It has the effect of improving the accuracy of automatic landing by configuring it.

본 발명의 실시예에 따른 비전 시스템을 이용한 무인 비행체의 자동 착륙 시스템, 및 자동 착륙 방법에 따르면, 무인 비행체와 착륙 스테이션의 표적과 카메라 구성을 통해 자동 착륙을 가능케 하며, 이는 기존 GPS, 비콘 등의 위치 센서들의 정확도 한계와 자동 착륙 시스템이 요구하는 무인 비행체의 복잡한 장치 구성의 한계를 극복하게 하며 보다 정확한 자동 착륙이 가능한 효과를 갖는다. According to the automatic landing system and automatic landing method of an unmanned aerial vehicle using a vision system according to an embodiment of the present invention, automatic landing is possible through the target and camera configuration of the unmanned aerial vehicle and the landing station, which is the existing GPS, beacon, etc. It overcomes the limitations of the accuracy limits of position sensors and the complicated device configuration of unmanned aerial vehicles required by the automatic landing system, and has the effect of enabling more accurate automatic landing.

본 발명의 실시예에 따른 비전 시스템을 이용한 무인 비행체의 자동 착륙 시스템, 및 자동 착륙 방법에 따르면, 무인 비행체의 비전 시스템과 착륙 스테이션의 장치들을 이용하여 간단한 무인 비행체 구성으로 보다 정확한 착륙을 가능하게 하여 별도의 착륙시스템을 위해 구성된 무인 비행체가 아니더라도 위 시스템을 적용 할 수 있고, 무인 비행체의 비행시간 및 페이로드 등에 대해 불이익을 갖지 않고 기존 GPS 비콘 등과 같은 포지셔닝 시스템을 사용할 수 없는 환경에서도 적용할 수 있으며, 또한 스테이션에 고정된 카메라는 무인 비행체의 흔들리는 비전 시스템보다 정확한 착륙을 유도할 수 있어, 정확한 랜딩을 요구하는 무선 충전, 높은 페이로드를 요구하는 물류 시스템 등에 활용의 이점을 가질 수 있다. According to the automatic landing system and automatic landing method of an unmanned aerial vehicle using a vision system according to an embodiment of the present invention, a more accurate landing is possible with a simple unmanned aerial vehicle configuration using the vision system of the unmanned aerial vehicle and the devices of the landing station, The above system can be applied even if it is not an unmanned aerial vehicle configured for a separate landing system, and it does not have any disadvantages in flight time and payload of the unmanned aerial vehicle, and it can be applied even in an environment where positioning systems such as existing GPS beacons cannot be used. , In addition, the camera fixed to the station can induce more accurate landing than the shaking vision system of the unmanned aerial vehicle, so it can have the advantage of being used in wireless charging that requires accurate landing and logistics systems that require high payload.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs from the following description. will be able

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비전 시스템을 이용한 무인 비행체의 자동 착륙방법의 흐름도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비전시스템을 갖는 무인비행체의 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표적물체, 표식, 스테이션 카메라를 갖는 착륙 스테이션의 사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어모듈의 신호흐름을 나타낸 블록도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 서로 다른 색상을 갖는 이용한 표식을 갖는 표시대의 전방 부분 사시도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 서로 다른 색상을 갖는 이용한 표식을 갖는 표시대 후방 부분 사시도,
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 형태를 이용한 표식을 갖는 표시대의 부분 사시도,
도 7b는 도 7a에서 표식이 중앙에 위치한 비전 시스템에 의한 촬상데이터,
도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 배치를 이용한 표식을 갖는 표시대의 부분 사시도,
도 8b는 도 8a에서 표식이 중앙에 위치한 비전 시스템에 의한 촬상데이터를 나타낸 것이다. The following drawings attached to the present specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical spirit of the present invention together with the detailed description of the present invention, so that the present invention is limited only to the matters described in those drawings and should not be interpreted.
1 is a flowchart of an automatic landing method of an unmanned aerial vehicle using a vision system according to an embodiment of the present invention;
2 is a perspective view of an unmanned aerial vehicle having a vision system according to an embodiment of the present invention;
3 is a perspective view of a landing station having a target object, a marker, and a station camera according to an embodiment of the present invention;
4 is a block diagram showing a signal flow of a control module according to an embodiment of the present invention;
5 is a perspective view of a front part of a display stand having marks using different colors according to an embodiment of the present invention;
6 is a perspective view of a rear part of a display stand having marks using different colors according to an embodiment of the present invention;
7A is a partial perspective view of a display stand having a mark using a shape according to an embodiment of the present invention;
FIG. 7B is data captured by the vision system in which the mark is located in the center of FIG. 7A;
8A is a partial perspective view of a display stand having a mark using an arrangement according to an embodiment of the present invention;
FIG. 8B shows data captured by the vision system in which the mark is located in the center of FIG. 8A.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will be easily understood through the following preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed subject matter may be thorough and complete, and that the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.In this specification, when a component is referred to as being on another component, it means that it may be directly formed on the other component or a third component may be interposed therebetween. In addition, in the drawings, the thickness of the components is exaggerated for effective description of the technical content.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Embodiments described herein will be described with reference to cross-sectional and/or plan views, which are ideal illustrative views of the present invention. In the drawings, thicknesses of films and regions are exaggerated for effective description of technical content. Accordingly, the shape of the illustrative drawing may be modified due to manufacturing technology and/or tolerance. Therefore, embodiments of the present invention are not limited to the specific form shown, but also include changes in the form generated according to the manufacturing process. For example, the region shown at right angles may be rounded or have a predetermined curvature. Accordingly, the regions illustrated in the drawings have properties, and the shapes of the illustrated regions in the drawings are intended to illustrate specific shapes of regions of the device and not to limit the scope of the invention. In various embodiments of the present specification, terms such as first, second, etc. are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, the terms 'comprises' and/or 'comprising' do not exclude the presence or addition of one or more other components.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.In describing the specific embodiments below, various specific contents have been prepared to more specifically describe the invention and help understanding. However, a reader having enough knowledge in this field to understand the present invention may recognize that it can be used without these various specific details. In some cases, it is mentioned in advance that parts that are commonly known and not largely related to the invention are not described in order to avoid confusion without any reason in describing the present invention.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 본 발명의 실시예에 따른 비전 시스템을 이용한 무인 비행체의 자동 착륙시스템(100)의 구성, 기능 그리고 이를 이용한 자동 착륙 방법에 대해 설명하도록 한다. Hereinafter, the configuration and function of the automatic landing system 100 for an unmanned aerial vehicle using a vision system according to an embodiment of the present invention according to an embodiment of the present invention, and an automatic landing method using the same will be described.

먼저 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비전 시스템을 이용한 무인 비행체의 자동 착륙방법의 흐름도를 도시한 것이다. First, FIG. 1 is a flowchart illustrating an automatic landing method of an unmanned aerial vehicle using a vision system according to an embodiment of the present invention.

그리고 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비전시스템을 갖는 무인비행체의 사시도를 도시한 것이다. 또한, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 표적물체(31), 표식(32), 스테이션 카메라를 갖는 착륙 스테이션(20)의 사시도를 도시한 것이다. 그리고 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 제어모듈의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다. And Figure 2 is a perspective view of an unmanned aerial vehicle having a vision system according to an embodiment of the present invention. 3 is a perspective view of a landing station 20 having a target object 31 , a marker 32 , and a station camera according to an embodiment of the present invention. 4 is a block diagram illustrating a signal flow of a control module according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체(10)는 통상의 무인비행체와 같이, 배터리 모듈을 포함하는 본체부(11)와, 이러한 본체부(11) 측면과 결합 및 연장형성되는 복수개의 날개 프레임(12), 그리고 날개 프레임(12) 끝단 각각에 구비되는 프로펠러(13), 및 프로펠러(13)를 회전시키는 구동부(14)를 포함하며, 구동부(14)에 의한 프로펠러(13)의 회전에 의해 추력을 발생시키도록 구성됨을 알 수 있다. As shown in Figure 2, the unmanned aerial vehicle 10 according to the embodiment of the present invention, like a normal unmanned aerial vehicle, includes a body portion 11 including a battery module, and this body portion 11 coupled with the side and A plurality of wing frames 12 that are extended, and a propeller 13 provided at each end of the wing frame 12, and a driving unit 14 for rotating the propeller 13, a propeller by the driving unit 14 It can be seen that it is configured to generate thrust by the rotation of (13).

그리고 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체(10)는 본체부(11) 전방면에 구비되어 전방측을 촬상하는 비전시스템(15)을 포함하여 구성된다. And the unmanned aerial vehicle 10 according to an embodiment of the present invention is configured to include a vision system 15 provided on the front surface of the main body 11 to image the front side.

그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 착륙 스테이션(20)은, 무인 비행체(10)가 설정된 위치에 착륙하게 되는 착륙대와, 이러한 착륙대에 세워지는 표시대(30)를 포함하여 구성됨을 알 수 있다. 그리고 이러한 표시대(30) 외면 일측에는 표식(32)이 설치되며, 상부 끝단에는 표적물체(31)가 구비됨을 알 수 있다. 또한, 착륙 스테이션(20)의 착륙대 중앙부에는 상부측으로 이미지를 촬상하는 스테이션 카메라(22)가 설치되게 된다. And, as shown in FIG. 3, the landing station 20 according to the embodiment of the present invention includes a landing pad on which the unmanned aerial vehicle 10 is to land at a set position, and a display board 30 built on the landing pad. It can be seen that it is composed of . And it can be seen that the mark 32 is installed on one side of the outer surface of the display stand 30 , and the target object 31 is provided at the upper end. In addition, a station camera 22 for capturing an image upward is installed at the center of the landing pad of the landing station 20 .

후에 상세히 설명되는 바와 같이, 제어모듈(16)은 무인비행체(10)의 비전시스템(15)과, 착륙 스테이션(20)의 스테이션 카메라(22)에서 촬상된 데이터를 기반으로, 구동부(14)를 제어하여 무인비행체(10)가 착륙 스테이션(20)의 착륙대에 정확한 위치에 자동착륙되도록 컨트롤 하게 된다. As will be described in detail later, the control module 16 controls the driving unit 14 based on the data captured by the vision system 15 of the unmanned aerial vehicle 10 and the station camera 22 of the landing station 20 . Controlled so that the unmanned aerial vehicle 10 automatically landed on the landing pad of the landing station 20 at an accurate position.

착륙 스테이션(20)의 표시대(30) 상부 끝단에 설치되는 표적물체(31)는 무인 비행체(10)가 착륙 스테이션(20)에 접근 시 무인 비행체(10)의 비전시스템(15)에서 인식하여 쫓도록 구성한 것이다. 즉, 제어모듈(16)은 비전시스템(15)에서 표적물체(31)를 인식하여, 무인비행체(10)가 표적물체(31)를 쫓아 착륙스테이션(20) 측에 접근하도록 구동부(14)를 제어하게 된다. The target object 31 installed at the upper end of the display 30 of the landing station 20 is recognized by the vision system 15 of the unmanned aerial vehicle 10 when the unmanned aerial vehicle 10 approaches the landing station 20. It is designed to be pursued. That is, the control module 16 recognizes the target object 31 in the vision system 15 and drives the driving unit 14 so that the unmanned aerial vehicle 10 follows the target object 31 and approaches the landing station 20 side. will take control

그리고 표시대(30) 외면 일측에 구비되는 표식(32)은 무인 비행체(10)가 표적물체(31)를 쫓아 착륙 스테이션(20)에 접근한 후, 무인 비행체(10)의 비전시스템(15)에서 인식하여, 어떤 방향에서도 착륙 스테이션(20)과 방향을 나란히 할 수 있도록 구성한 것이다.And the mark 32 provided on one side of the outer surface of the display stand 30 is the vision system 15 of the unmanned aerial vehicle 10 after the unmanned aerial vehicle 10 approaches the landing station 20 after chasing the target 31 Recognized from, it is configured to align the direction with the landing station 20 in any direction.

즉, 무인비행체(10)가 표적 물체(31)를 쫓아 착륙스테이션(20)에 접근 후, 비전시스템(15)은 표식(32)을 인식하게 되고, 제어모듈(16)은 인식된 표식(32)을 기반으로, 무인비행체(10)의 방향이 정렬되도록 제어하게 된다. That is, after the unmanned aerial vehicle 10 follows the target object 31 and approaches the landing station 20 , the vision system 15 recognizes the mark 32 , and the control module 16 detects the recognized mark 32 . ) based on the control so that the direction of the unmanned aerial vehicle 10 is aligned.

제어모듈(16)은 비전시스템(15)에서 인식한 표식(32)의 형태, 색, 및 배치 중 적어도 어느 하나를 기반으로 무인비행체(10)의 방향이 정렬되도록 제어하게 된다. The control module 16 controls the direction of the unmanned aerial vehicle 10 to be aligned based on at least one of the shape, color, and arrangement of the mark 32 recognized by the vision system 15 .

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 서로 다른 색상을 갖는 이용한 표식(32)을 갖는 표시대의 전방 부분 사시도를 도시한 것이다. 그리고 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 서로 다른 색상을 갖는 이용한 표식(32)을 갖는 표시대 후방 부분 사시도를 도시한 것이다. 5 is a perspective view of a front part of a display stand having marks 32 used with different colors according to an embodiment of the present invention. And FIG. 6 is a partial perspective view showing the rear of the display stand having the used marks 32 having different colors according to an embodiment of the present invention.

예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 파란색, 초록색 두가지 색으로 구성될 수 있고, 무인 비행체(10)의 비전 시스템(15)에서 좌측에 초록색, 우측에 파란색이 될 때 착륙스테이션(20)과 무인 비행체(10)의 방향이 정렬되었다고 판단하고, 제어모듈(16)은 이러한 정렬된 방향이 유지되도록 제어하게 된다. For example, as shown in FIG. 5 , it may be composed of two colors, blue and green, and when the vision system 15 of the unmanned aerial vehicle 10 becomes green on the left and blue on the right, the landing station 20 It is determined that the direction of the and unmanned aerial vehicle 10 is aligned, and the control module 16 controls so that the aligned direction is maintained.

도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 형태를 이용한 표식(32)을 갖는 표시대의 부분 사시도를 도시한 것이다. 그리고 도 7b는 도 7a에서 표식(32)이 중앙에 위치한 비전 시스템에 의한 촬상데이터를 도시한 것이다. 7A is a partial perspective view of a display stand having a mark 32 using a shape according to an embodiment of the present invention. And FIG. 7B shows imaged data by the vision system in which the mark 32 is located in the center in FIG. 7A.

도 7a에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 표식(32)은 외측으로 뾰족한 형태를 가질 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 도 7b에 도시된 바와 같이, 이러한 뽀족한 모서리가 중앙에 위치될 때, 착륙스테이션(20)과 무인 비행체(10)의 방향이 정렬되었다고 판단하고, 제어모듈(16)은 이러한 정렬된 방향이 유지되도록 제어할 수 있다. As shown in FIG. 7A , it can be seen that, for example, the indicia 32 may have an outwardly pointed shape. Therefore, as shown in FIG. 7B , when these sharp corners are located in the center, it is determined that the directions of the landing station 20 and the unmanned aerial vehicle 10 are aligned, and the control module 16 controls the aligned directions can be controlled to keep it.

도 8a는 본 발명의 실시예에 따른 배치를 이용한 표식(32)을 갖는 표시대의 부분 사시도를 도시한 것이다. 그리고 도 8b는 도 8a에서 표식(32)이 중앙에 위치한 비전 시스템에 의한 촬상데이터를 나타낸 것이다. Fig. 8a shows a partial perspective view of a display stand having indicia 32 using an arrangement according to an embodiment of the present invention. And FIG. 8B shows imaged data by the vision system in which the mark 32 is located in the center in FIG. 8A.

도 8a에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 표식(32)은 4개의 세로방향 직사각형이 배열된 형태를 가질 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 도 8b에 도시된 바와 같이, 이러한 4개의 세로방향 직사각형이 중앙에 모두 위치될 때, 착륙스테이션(20)과 무인 비행체(10)의 방향이 정렬되었다고 판단하고, 제어모듈(16)은 이러한 정렬된 방향이 유지되도록 제어할 수 있다. As shown in FIG. 8A , it can be seen that, for example, the indicia 32 may have a form in which four longitudinal rectangles are arranged. Accordingly, as shown in FIG. 8B , when these four longitudinal rectangles are all located in the center, it is determined that the directions of the landing station 20 and the unmanned aerial vehicle 10 are aligned, and the control module 16 controls these It can be controlled so that the aligned direction is maintained.

그리고 착륙 스테이션(20)의 착륙대 중앙부에 설치되는 스테이션 카메라(22)는 착륙 스테이션(20)과 방향을 나란히 한 무인 비행체(10)가 착륙하는 과정에서 착륙대의 중심에 위치하여 무인 비행체(10)를 인식하여 스테이션 카메라(22)의 촬상데이터 상의 중심에 무인비행체(10)가 위치하도록 컨트롤하여 착륙 위치의 오차를 줄이도록 구성한 것이다. And the station camera 22 installed in the center of the landing pad of the landing station 20 is located in the center of the landing pad during the landing of the unmanned aerial vehicle 10 parallel to the landing station 20 in the direction of the unmanned aerial vehicle 10 . It is configured to reduce the error of the landing position by controlling the unmanned aerial vehicle 10 to be located at the center of the image data of the station camera 22 by recognizing it.

즉, 착륙스테이션(20)에는, 무인비행체(10)가 착륙하게 되는 착륙대와, 이러한 착륙대 중앙부에 구비되어, 방향이 정렬되어 착륙하는 무인비행체(10)를 인식하는 스테이션 카메라(22)를 포함하여 구성된다. That is, the landing station 20 includes a landing pad on which the unmanned aerial vehicle 10 is to land, and a station camera 22 that is provided in the center of the landing pad and recognizes the unmanned aerial vehicle 10 to land in alignment with the direction. is composed

제어모듈(16)은 스테이션 카메라(22)의 촬상데이터를 기반으로, 구동부(14)를 제어하여 무인비행체(10)가 착륙대의 설정된 위치에 착륙되도록 조절하게 된다. 즉, 제어모듈(16)은 스테이션 카메라(22)의 촬상데이터에서 무인비행체(10)가 중심에 위치되도록 제어하여, 무인비행체(10)가 착륙대의 설정된 위치에 정확하게 착륙되도록 조절하게 된다. The control module 16 controls the driving unit 14 based on the captured data of the station camera 22 to adjust the unmanned aerial vehicle 10 to land at the set position of the landing pad. That is, the control module 16 controls the unmanned aerial vehicle 10 to be positioned at the center in the captured data of the station camera 22 so that the unmanned aerial vehicle 10 is accurately landed at the set position of the landing pad.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 비전 시스템을 이용한 무인 비행체의 자동 착륙 방법에 대해 설명하도록 한다. Hereinafter, an automatic landing method of an unmanned aerial vehicle using a vision system according to an embodiment of the present invention will be described.

먼저, 무인 비행체(10)의 비행중, 무인 비행체(10)에 구비된 비전 시스템(15)이 착륙 스테이션(20)의 표시대(30) 상부 끝단에 설치된 표적물체(31)를 인식하게 된다(S1).First, during the flight of the unmanned aerial vehicle 10, the vision system 15 provided in the unmanned aerial vehicle 10 recognizes the target object 31 installed at the upper end of the display 30 of the landing station 20 ( S1).

그리고 비전 시스템(15)이 표적물체(31)를 인식하게 되면, 제어모듈(16)은 비전시스템(15)의 촬상데이터를 기반으로 무인비행체(10)가 표시물체(31)를 쫓아 착륙스테이션(20)에 접근하도록 구동부(14)를 제어하게 된다(S2). And when the vision system 15 recognizes the target object 31, the control module 16 controls the unmanned aerial vehicle 10 based on the imaging data of the vision system 15 to follow the display object 31 to the landing station ( 20) to control the driving unit 14 to approach (S2).

그리고 표시물체(31)를 쫓아 무인비행체(10)가 착륙스테이션(20)에 접근하고 하강하게 되면 비전 시스템(15)은 표식(32)을 인식하게 된다(S3). And when the unmanned aerial vehicle 10 approaches the landing station 20 and descends after chasing the display object 31, the vision system 15 recognizes the mark 32 (S3).

그리고 이러한 표식(32)을 기반으로 무인비행체(10)의 방향이 정렬되도록 제어하게 된다(S4). 즉, 무인비행체(10)가 착륙스테이션(20)에 접근 후, 비전시스템(15)은 표식(32)을 인식하고, 제어모듈(16)은 인식된 표식(32)을 기반으로, 무인비행체(10)의 방향이 정렬되도록 제어하게 된다. 앞서 언급한 바와 같이, 표식(32)의 형태, 색, 배치 등을 기분으로 무인비행체(10)를 착륙스테이션(20)에 방향정렬을 하게 된다. And it is controlled so that the direction of the unmanned aerial vehicle 10 is aligned based on the mark 32 (S4). That is, after the unmanned aerial vehicle 10 approaches the landing station 20, the vision system 15 recognizes the mark 32, and the control module 16 based on the recognized mark 32, the unmanned aerial vehicle ( 10) is controlled so that the direction is aligned. As mentioned above, the direction of the unmanned aerial vehicle 10 is aligned to the landing station 20 based on the shape, color, arrangement, etc. of the mark 32 .

예를 들어 색을 기준으로 정렬하는 경우, 앞서 언급한 도 5에 도시된 바와 같이, 2개의 색으로된 표식(32)에서 한 가지 색만이 인식되었을 경우 각 색에 따라 미리 지정된 스테이션(20) 정면 방향으로 운동하여 정면에서 두 가지 색을 인식할 때까지 회전운동하고, 두 가지 색이 인식되었을 경우 무인 비행체(10)의 비전 시스템(15) 상에서 색의 배치에 따라 착륙 스테이션(20)과의 정면 또는 후면의 상대 위치를 인식한 뒤 후면일 경우 회전운동을 통해 착륙 스테이션(20) 정면에 정렬되도록 이동하게 된다. For example, when sorting based on color, as shown in FIG. 5 mentioned above, when only one color is recognized from the two-colored marker 32, the front of the station 20 designated in advance according to each color It moves in the direction and rotates until two colors are recognized from the front, and when two colors are recognized, the front face with the landing station 20 according to the color arrangement on the vision system 15 of the unmanned aerial vehicle 10 Alternatively, after recognizing the relative position of the rear, in the case of the rear, it is moved to be aligned with the front of the landing station 20 through a rotational movement.

이때 무인 비행체(10)는 스테이션 카메라(22)가 인식 가능한 범위에 위치되게 된다. 즉, 방향이 정렬되어 착륙하는 과정에서 스테이션 카메라(22)는 무인 비행체(10)를 인식하게 된다(S5).At this time, the unmanned aerial vehicle 10 is positioned within a range recognizable by the station camera 22 . That is, the station camera 22 recognizes the unmanned aerial vehicle 10 in the process of landing with the directions aligned (S5).

그리고 제어모듈(16)은 스테이션 카메라(22)의 촬상데이터를 기반으로, 구동부(14)를 제어하여 무인비행체(10)가 착륙대의 설정된 위치에 정확하게 착륙되도록 컨트롤하게 된다(S6). And, the control module 16 controls the driving unit 14 based on the captured data of the station camera 22 so that the unmanned aerial vehicle 10 is accurately landed at the set position of the landing pad (S6).

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.In addition, in the apparatus and method described above, the configuration and method of the above-described embodiments are not limitedly applicable, but all or part of each embodiment is selectively combined so that various modifications can be made to the embodiments. may be configured.

10:무인비행체
11:본체부
12:날개프레임
13:날개프레임
14:구동부
15:비전시스템
16:제어모듈
20:착류스테이션
21:착륙대
22:스테이션 카메라
30:표시대
31:표적물체
32:표식
100:비전 시스템을 이용한 무인 비행체의 자동 착륙 시스템10: unmanned aerial vehicle
11: body part
12: wing frame
13: wing frame
14: drive unit
15: Vision system
16: control module
20: landing station
21: landing platform
22: station camera
30: display
31: target object
32: Mark
100: Automatic landing system of an unmanned aerial vehicle using a vision system

Claims (13)

본체부; 상기 본체부 측면과 결합 및 연장형성되는 복수개의 날개 프레임; 상기 날개 프레임 끝단 각각에 구비되는 프로펠러; 및 상기 프로펠러를 회전시키는 구동부;를 포함하며, 상기 구동부에 의한 상기 프로펠러의 회전에 의해 추력을 발생시키는 무인비행체에 대한 자동착륙시스템으로서,
수직 표시대를 갖는 착륙스테이션;
상기 무인비행체 일측에 구비되어 촬상데이터를 획득하며 상기 무인비행체가 상기 착륙스테이션에 접근시 상기 표시대를 인식하는 비전시스템; 및
상기 비전시스템의 촬상데이터를 기반으로 상기 무인비행체가 상기 표시대를 쫓아 상기 착륙스테이션에 착륙되도록 상기 구동부를 제어하는 제어모듈;을 포함하고,
상기 표시대에는 표적물체를 포함하고, 상기 제어모듈은 상기 비전시스템에서 상기 표적물체를 인식하여, 상기 무인비행체가 상기 표적물체를 쫓아 상기 착륙스테이션 측에 접근하도록 상기 구동부를 제어하며,
상기 표시대 일측에는 표식을 포함하고, 상기 무인비행체가 상기 착륙스테이션에 접근 후, 상기 비전시스템은 상기 표식을 인식하고, 상기 제어모듈은 인식된 상기 표식을 기반으로, 상기 무인비행체의 방향이 정렬되도록 제어하고,
상기 착륙스테이션은, 상기 무인비행체가 착륙하게 되는 착륙대와, 상기 착륙대 중앙부에 구비되어, 방향이 정렬되어 착륙하는 상기 무인비행체를 인식하는 스테이션 카메라를 포함하며,
상기 제어모듈은 상기 스테이션 카메라의 촬상데이터를 기반으로, 상기 구동부를 제어하여 상기 무인비행체가 상기 착륙대의 설정된 위치에 착륙되도록 조절하고,
상기 제어모듈은 상기 비전시스템에서 인식한 표식의 형태, 색, 및 배치 중 적어도 어느 하나를 기반으로 상기 무인비행체의 방향이 정렬되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 수직 구조물을 이용한 무인 항공기의 고속 자동 착륙시스템.
body part; a plurality of wing frames coupled to and extending from the side surface of the main body; a propeller provided at each end of the wing frame; and a driving unit for rotating the propeller, comprising: an automatic landing system for an unmanned aerial vehicle that generates thrust by rotation of the propeller by the driving unit,
landing station with vertical indicators;
a vision system provided on one side of the unmanned aerial vehicle to acquire imaging data and to recognize the display when the unmanned aerial vehicle approaches the landing station; and
a control module for controlling the driving unit so that the unmanned aerial vehicle follows the display to land on the landing station based on the imaging data of the vision system; and
The display includes a target object, and the control module recognizes the target object in the vision system, and controls the driving unit so that the unmanned aerial vehicle approaches the landing station after the target object,
A mark is included on one side of the display stand, and after the unmanned aerial vehicle approaches the landing station, the vision system recognizes the mark, and the control module aligns the direction of the unmanned aerial vehicle based on the recognized mark. control as much as possible,
The landing station includes a landing pad on which the unmanned aerial vehicle is to land, and a station camera provided at the center of the landing pad to recognize the unmanned aerial vehicle landing in alignment with the direction,
The control module controls the driving unit based on the imaging data of the station camera to control the unmanned aerial vehicle to land at the set position of the landing pad,
The control module is a high-speed automatic landing system of an unmanned aerial vehicle using a vertical structure, characterized in that it controls the direction of the unmanned aerial vehicle to be aligned based on at least one of a shape, color, and arrangement of a mark recognized by the vision system .
 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 제어모듈은 상기 스테이션 카메라의 촬상데이터에서 상기 무인비행체가 중심에 위치되도록 제어하여, 상기 무인비행체가 상기 착륙대의 설정된 위치에 착륙되도록 조절하는 것을 특징으로 하는 수직 구조물을 이용한 무인 항공기의 고속 자동 착륙시스템.
The method of claim 1,
The control module controls the unmanned aerial vehicle to be positioned at the center in the imaging data of the station camera, thereby controlling the unmanned aerial vehicle to land on the set position of the landing pad. system.
 본체부; 상기 본체부 측면과 결합 및 연장형성되는 복수개의 날개 프레임; 상기 날개 프레임 끝단 각각에 구비되는 프로펠러; 상기 프로펠러를 회전시키는 구동부; 및 촬상데이터를 획득하며 상기 무인비행체가 착륙스테이션에 접근시 착륙스테이션에 구비된 표시대를 인식하는 비전시스템를 포함하는 무인비행체를 착륙스테이션에 자동 착륙시키기 위한 제어방법으로서,
상기 비전시스템이 상기 착륙스테이션의 표시대를 인식하는 단계; 및
제어모듈이 상기 비전시스템의 촬상데이터를 기반으로 상기 무인비행체가 상기 표시대를 쫓아 상기 착륙스테이션에 접근하도록 상기 구동부를 제어하는 단계;를 포함하고,
상기 인식하는 단계에서, 상기 표시대에는 표적물체를 포함하여 상기 비전시스템이 상기 표적물체를 인식하고,
상기 제어하는 단계에서, 상기 제어모듈은 상기 무인비행체가 상기 표적물체를 쫓아 상기 착륙스테이션 측에 접근하도록 상기 구동부를 제어하며,
상기 표시대 일측에는 표식을 포함하며, 상기 무인비행체가 상기 착륙스테이션에 접근 후, 상기 비전시스템은 상기 표식을 인식하고, 상기 제어모듈은 인식된 상기 표식을 기반으로, 상기 무인비행체의 방향이 정렬되도록 제어하고,
상기 착륙스테이션은, 상기 무인비행체가 착륙하게 되는 착륙대의 중앙부에 구비되어, 방향이 정렬되어 착륙하는 상기 무인비행체를 인식하는 스테이션 카메라를 포함하며,
상기 정렬되도록 제어하는 단계 후에, 상기 제어모듈은 상기 스테이션 카메라의 촬상데이터를 기반으로, 상기 구동부를 제어하여 상기 무인비행체가 상기 착륙대의 설정된 위치에 착륙되도록 조절하고,
상기 제어모듈은 상기 비전시스템에서 인식한 표식의 형태, 색, 및 배치 중 적어도 어느 하나를 기반으로 상기 무인비행체의 방향이 정렬되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 수직 구조물을 이용한 무인 항공기의 고속 자동 착륙시스템의 제어방법.
body part; a plurality of wing frames coupled to and extending from the side surface of the main body; a propeller provided at each end of the wing frame; a driving unit for rotating the propeller; And a control method for automatically landing the unmanned aerial vehicle on the landing station, comprising a vision system for acquiring imaging data and recognizing a display provided in the landing station when the unmanned aerial vehicle approaches the landing station,
recognizing, by the vision system, the display of the landing station; and
Controlling, by a control module, the driving unit so that the unmanned aerial vehicle follows the display and approaches the landing station based on the imaging data of the vision system;
In the recognizing step, the vision system recognizes the target object by including a target object on the display,
In the controlling step, the control module controls the driving unit so that the unmanned aerial vehicle follows the target object and approaches the landing station side,
A mark is included on one side of the display stand, and after the unmanned aerial vehicle approaches the landing station, the vision system recognizes the mark, and the control module aligns the direction of the unmanned aerial vehicle based on the recognized mark. control as much as possible,
The landing station includes a station camera that is provided in the center of the landing pad on which the unmanned aerial vehicle is to land and recognizes the unmanned aerial vehicle landing in alignment with the direction,
After the step of controlling to be aligned, the control module controls the driving unit based on the captured data of the station camera to control the unmanned aerial vehicle to land at the set position of the landing pad,
The control module is a high-speed automatic landing system of an unmanned aerial vehicle using a vertical structure, characterized in that it controls the direction of the unmanned aerial vehicle to be aligned based on at least one of a shape, color, and arrangement of a mark recognized by the vision system control method.
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