KR102453333B1 - Gps 신호를 이용한 드론 성능 테스트 시스템 - Google Patents

Gps 신호를 이용한 드론 성능 테스트 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, GPS 신호를 이용한 드론 성능 테스트 시스템으로, 시험체가 비행 할 수 있는 내부공간이 형성되는 컨테이너부; 상기 컨테이너부의 외부에 설치되고, 인공위성으로부터 수신된 GPS 신호인 제1 신호를 수신받는 수신부; 상기 시험체에 외력을 인가하는 조건제공부; 상기 조건제공부에 의해 상기 시험체가 이동되는 경우, 상기 시험체의 이동을 감지하여 이동정보를 생성하는 센서부; 상기 이동정보를 좌표값으로 변환하여 제2 신호를 생성하는 연산부 및 상기 컨테이너부의 내부 천장 부분에 설치되고, 상기 제1 신호와 상기 제2 신호를 상기 컨테이너부의 내부로 송신하는 송신부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 실내에서도 외력에 의하여 이동된 드론의 이동거리를 좌표값으로 생성하여 송신함으로써, 실내에서 정확하게 드론의 호버링 성능을 테스트할 수 있다는 효과가 있다.

Description

GPS 신호를 이용한 드론 성능 테스트 시스템 {DRONE PERFORMANCE TEST SYSTEM USING GPS SIGNALS}
본 발명은, GPS 신호를 이용한 드론 성능 테스트 시스템에 관한 것으로서, 외력에 의하여 이동된 드론의 이동거리를 좌표값으로 생성하여 송신함으로써, 드론의 호버링 성능을 테스트하는 GPS 신호를 이용한 드론 성능 테스트 시스템에 관한 것이다.
드론(Drone)은 조종사 없이 무선전파의 유도에 의하여 비행 및 조종이 가능한 비행기 또는 헬리콥터 모양의 무인항공기를 의미한다.
최근에는, 사진 또는 동영상 촬영을 하거나, 농약을 살포하거나, 택배 배송을 실시하는 등 다양한 분야에서 드론이 이용되고 있다.
그러나, 드론을 이용하여 사진, 동영상 촬영을 하거나 택배를 배송하기 위해서는 드론은 정확하게 자신의 위치를 파악할 수 있어야 하며, 외부 기상변화에도 정확하게 비행을 실시할 수 있어야 한다.
이를 위해서, 드론에는 GPS 신호를 수신하는 GPS 수신 모듈이 설치되고, GPS를 기반으로 비행 또는 호버링을 실시하고 있다.
따라서, 드론이 제조된 후에는, 드론이 GPS 신호를 수신 받아 정확하게 비행할 수 있는가에 대한 검증과, 외부 기상변화에도 정확하게 비행을 실시할 수 있는지에 대한 검증이 필수적으로 필요한 실정이다.
한편, 본 발명의 배경이 되는 기술은 대한민국 공개특허 10-2020-0028749호에 개시된다.
본 발명은, 상술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 외력에 의하여 이동된 드론의 이동거리를 좌표값으로 생성하여 송신함으로써 드론의 호버링 성능을 테스트하는 GPS 신호를 이용한 드론 성능 테스트 시스템을 제공한다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 시험체가 비행 할 수 있는 내부공간이 형성되는 컨테이너부; 상기 컨테이너부의 외부에 설치되고, 인공위성으로부터 수신된 GPS 신호인 제1 신호를 수신받는 수신부; 상기 시험체에 외력을 인가하는 조건제공부; 상기 조건제공부에 의해 상기 시험체가 이동되는 경우, 상기 시험체의 이동을 감지하여 이동정보를 생성하는 센서부; 상기 이동정보를 좌표값으로 변환하여 제2 신호를 생성하는 연산부 및 상기 컨테이너부의 내부 천장 부분에 설치되고, 상기 제1 신호와 상기 제2 신호를 상기 컨테이너부의 내부로 송신하는 송신부를 포함하는 GPS 신호를 이용한 드론 성능 테스트 시스템에 의해 달성된다.
또한, 상기 제1 신호와, 상기 제2 신호를 수신받고 상기 제1 신호와, 상기 제2 신호의 감도를 측정하는 감도측정부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 센서부는, 레이더 방식으로 구현되고, 상기 시험체가 이동되는 경우 상기 시험체의 이동을 감지하여 이동정보를 생성하고, 상기 이동정보는, 상기 시험체의 이동방향, 이동거리 및 이동속도를 포함할 수 있다.
또한, 상기 연산부는, 상기 시험체의 이동정보를 수신받아 상기 시험체의 위치를 좌표값으로 생성하는 제1 변환부와, 상기 좌표값을 GPS 신호로 재 생성하는 신호생성부와, 상기 신호생성부에서 생성된 GPS 신호의 주파수를 변환하여 상기 제2 신호를 생성하는 제2 변환부을 포함할 수 있다.
또한, 상기 조건제공부는, 상기 송신부가 상기 시험체에 상기 제1 신호를 송신 한 이후, 상기 시험체가 이동될 수 있도록, 상기 시험체에 외력을 인가할 수 있다.
본 발명에 따르면, 실내에서도 외력에 의하여 이동된 드론의 이동거리를 좌표값으로 생성하여 송신함으로써, 실내에서 정확하게 드론의 호버링 성능을 테스트할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPS 신호를 이용한 드론 성능 테스트 시스템의 개념도이고,
도 2는 도 1의 드론 성능 테스트 시스템의 제1 신호가 생성되어 이동되는 과정을 나타낸 것이고,
도 3은 도 1의 드론 성능 테스트 시스템의 제2 신호가 생성되어 이동되는 과정을 나타낸 것이고,
도 4는 도 1의 드론 성능 테스트 시스템의 제1 신호와 제2 신호의 감도를 측정하는 것을 나타낸 것이고,
도 5는 도 1의 드론 성능 테스트 시스템의 연산부의 구성을 나타낸 것이고,
도 6은 도 1의 드론 성능 테스트 시스템의 드론 인증 과정을 간략하게 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
그리고 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 성능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPS 신호를 이용한 드론 성능 테스트 시스템을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPS 신호를 이용한 드론 성능 테스트 시스템의 개념도이고, 도 2는 도 1의 드론 성능 테스트 시스템의 제1 신호가 생성되어 이동되는 과정을 나타낸 것이고, 도 3은 도 1의 드론 성능 테스트 시스템의 제2 신호가 생성되어 이동되는 과정을 나타낸 것이고, 도 4는 도 1의 드론 성능 테스트 시스템의 제1 신호와 제2 신호의 감도를 측정하는 것을 나타낸 것이고, 도 5는 도 1의 드론 성능 테스트 시스템의 연산부의 구성을 나타낸 것이고, 도 6은 도 1의 드론 성능 테스트 시스템의 드론 인증 과정을 간략하게 나타낸 것이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPS 신호를 이용한 드론 성능 테스트 시스템(100)은 컨테이너부(110), 수신부(120), 조건제공부(130), 센서부(140), 연산부(150), 송신부(160), 감도측정부(170)를 포함한다.
상기 컨테이너부(110)는 바닥과 측벽 그리고 천장으로 구성될 수 있고, 후술하는 시험체(D)가 비행할 수 있는 내부공간(S)이 형성될 수 있다.
여기서 상기 시험체(D)는 상기 컨테이너부(110)의 내부공간(S)에서 비행 또는 호버링 하는 것으로서, 드론(Drone)으로 구현될 수 있다.
상기 시험체(D)는 GPS 신호를 수신받을 수 있고, GPS 신호를 기반으로 현재 자신의 위치를 파악하여 호버링을 실시할 수 있다.
그러나 상기 시험체(D)는 상술한 드론에 제한되지 않고, GPS 신호를 수신받아 호버링을 실시할 수 있는 비행체라면 어떠한 것이라도 무방하다.
상기 컨테이너부(110)는 직육면체형의 금속 용기로 구현될 수 있다.
그러나 상기 컨테이너부(110) 금속 용기로 제한되지 않고, GPS 신호 등 외부의 신호를 차단할 수 있는 것이라면, 어떠한 재료로 만들어지더라도 무방하다.
한편, 상기 컨테이너부(110)의 바닥면에는 길이방향으로 연장된 연결줄이 설치될 수 있다.
이러한 상기 연결줄의 일단은 상기 컨테이너부(110)의 바닥면에 설치되고, 상기 연결줄의 타단은 상기 시험체(D)의 하측부분에 고정될 수 있다.
이때, 상기 연결줄의 길이는 상기 시험체(D)가 비행할 때에 후술하는 상기 조건제공부(130), 상기 센서부(140), 상기 연산부(150) 및/또는 상기 송신부(160)에 닿을 수 없을 정도의 길이인 것이 바람직하다.
이러한 상기 연결줄에 의하면, 상기 시험체(D)가 오작동 하는 경우, 상기 조건제공부(130), 상기 센서부(140), 상기 연산부(150) 및/또는 상기 송신부(160)에 부딪혀 서로 파손되는 것이 방지될 수 있다.
상기 수신부(120)는 상기 컨테이너부(110)의 외부에 설치되고, 복수의 인공위성으로부터 각각 GPS 신호를 수신받을 수 있다. 재료로 만들어지더라도 무방하다.
이때, 상기 수신부(120)는 4개 이상의 인공위성으로부터 GPS 신호를 수신받는 것이 바람직하다. 3개 이하의 인공위성으로부터 GPS 신호를 받는 경우, 전파 송수신 시간에 의하여 오차가 발생될 수 있고, 4개 이상의 인공위성으로부터 GPS 신호를 수신 받을수록 상기 수신부(120)에 의해서 생성되는 좌표값의 정확도가 향상되기 때문이다.
상기 수신부(120)는 복수의 인공위성으로부터 수신받은 각 GPS 신호(이하, "제1 신호"라고 함)를 상기 송신부(160)에 송신할 수 있다.
상기 송신부(160)는 상기 컨테이너부(110)의 내부에 설치될 수 있다. 구체적으로 상기 송신부(160)는 내부 천장 부분에 설치될 수 있다.
상기 송신부(160)는 상기 수신부(120)로부터 상기 제1 신호를 수신받는 경우 상기 컨테이너부(110)의 내부로 상기 제1 신호를 송신할 수 있다.
상기 수신부(120)와 상기 송신부(160)의해, GPS 신호가 통과되지 않는 상기 컨테이너부(110) 내부에 GPS 신호가 송신될 수 있다.
상기 컨테이너부(110)의 내부에 위치한 상기 시험체(D)는, 상기 송신부(160)로부터 상기 제1 신호를 수신 받을 수 있으므로, 상기 제1 신호를 기초로 현재 상기 시험체(D)의 좌표값을 생성할 수 있다.
더 상세히 설명하면, 상기 시험체(D)에는 GPS 신호를 수신할 수 있는 GPS 수신모듈을 구비할 수 있다.
상기 시험체(D)에 설치된 GPS 수신모듈은, 상기 송신부(160)로부터 수신받은 상기 제1 신호를 분석하여 각각의 인공위성과 상기 시험체(D)간의 의사거리를 측정한다. 그리고 측정된 의사거리를 기초로 현재 상기 시험체(D)의 위치에 관한 좌표값을 생성할 수 있다.
여기서 좌표값은, 상기 시험체(D)가 위치한 위도, 경도, 고도를 포함하는 3차원 위치 좌표값을 의미한다.
상기 시험체(D)는 생성된 좌표값을 기초로하여 상기 컨테이너부(110)의 내부에서 호버링을 실시할 수 있다.
상기 조건제공부(130)는 상기 시험체(D)가 이동될 수 있도록 상기 시험체(D)에 외부 환경과 유사한 외력을 인가할 수 있다.
예컨대, 상기 조건제공부(130)는 온도조절장치, 습도조절장치, 팬 및/또는 분무장치로 구성되어 상기 컨테이너부(110) 내부의 바람, 온도, 습도, 강우 등을 조절할 수 있다.
한편, 상기 컨테이너부(110)는 상기 조건제공부(130)에서 제공하는 바람, 습도, 온도, 강우 등이 상기 컨테이너부(110)의 외부 환경조건에 영향을 받지 않도록 외벽부와 내벽부로 구성될 수 있다.
상기 외벽부와 상기 내벽부는, 상기 외벽부와 상기 내벽부 사이에 공기층이 형성되도록 배치될 수 있다.
상술한 상기 외벽부와 상기 내벽부에 의해서 형성되는 공기층에 따르면, 상기 컨테이너부(110)의 측벽에 단열공간이 형성될 수 있으므로, 상기 컨테이너부(110)의 내부환경이 상기 컨테이너부(110)의 외부환경에 의해 변화되는 것이 방지될 수 있다.
상기 조건제공부(130)가 상기 시험체(D)에 인가하는 외력은 상기 시험체(D)가 호버링을 유지할 수 없을 정도의 크기일 수 있다.
더 상세히 설명하면, 조건제공부(130)는 상기 시험체(D)에 바람을 제공할 수 있다. 이때, 상기 조건제공부(130)는 상기 시험체(D)에 제공되는 바람의 풍속, 풍량, 풍향 등을 제어할 수 있다.
상기 조건제공부(130)는 상기 시험체(D)가 상기 제1 신호를 수신 받고 호버링을 시작한 후 기 설정된 시간이 지나면 상기 시험체(D)에 바람을 제공할 수 있다. 예컨대 상기 조건제공부(130)는 상기 시험체(D)가 호버링을 시작한 후, 5초가 지나면 상기 시험체(D)에 바람을 제공할 수 있다.
이때, 상기 조건제공부(130)는 바람의 풍속을 1m/s, 풍량을 10㎥/min으로 제어하여 상기 시험체(D)의 정면에 제공할 수 있다.
이후 상기 시험체(D)가 이동되지 않고 지속적으로 호버링 상태를 유지하면, 상기 조건제공부(130)는 상기 시험체(D)에 제공되는 바람의 풍속을 2m/s으로 조절하거나, 또는 바람의 풍량을 15㎥/min으로 조절하여 제공할 수 있다.
상기 조건제공부(130)는 상기 시험체(D)가 이동될 때까지 상기 시험체(D)에 풍량과 풍속을 조절할 수 있다.
이러한 상기 조건제공부(130)에 의하면, 상기 시험체(D)의 풍량, 풍속에 따른 호버링 유지 성능을 알 수 있는 효과가 있다.
한편, 상기 조건제공부(130)에서 제공되는 바람은, 상기 컨테이너부(110)의 벽면에 간섭되어 이동방향 및 이동속도가 변경될 수 있다. 그리고, 상기 컨테이너부(110)의 벽면에 간섭된 바람은 상기 조건제공부(130)에서 제공되는 바람의 이동방향 및 이동속도에 영향을 끼칠 수 있다.
즉, 상기 조건제공부(130)에서 상기 시험체(D)에 제공하는 바람의 이동방향 및 이동속도가, 상기 컨테이너부(110)의 벽면에 간섭된 바람에 의하여 왜곡될 수 있으므로 상기 시험체(D)의 풍량, 풍속에 따른 호버링 유지 성능이 정확하게 측정될 수 없는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 상기 컨테이너부(110)의 내부에는 흡입구가 형성될 수 있다.
상기 흡입구는, 상기 컨테이너부(110)의 내부에 설치되고, 상기 조건제공부(130)와 마주하는 곳에 형성될 수 있다.
이때, 상기 흡입구의 흡입력은, 상기 조건제공부(130)에서 제공되는 바람의 풍량, 풍속, 풍향에 영향을 미치지 않는 정도인 것이 바람직하다.
상기 흡입구는, 상기 조건제공부(130)에서 제공되는 바람을 흡입하여, 상기 조건제공부(130)에서 제공되는 바람이 상기 컨테이너부(110)의 벽면에 간섭되는 것을 방지할 수 있다.
이에 따르면, 상기 조건제공부(130)에서 제공되는 바람의 풍속, 풍량, 풍향이 상기 시험체(D)에 정확하게 제공될 수 있으므로, 상기 시험체(D)의 호버링 유지 성능이 정확하게 측정될 수 있다.
한편, 상기 컨테이너부(110)에는 연통관이 설치될 수 있고, 상기 연통관은 상기 흡입구과 연결될 수 있다.
그리고, 상기 연통관은 일단이 상기 흡입구에 연결되고, 타단은 상기 조건제공부(130)에 연결될 수 있다.
즉, 상기 흡입구를 통해 흡입된 바람은, 상기 연통관을 경유하여 상기 조건제공부(130)로 이동될 수 있다.
상기 조건제공부(130)는 상기 연통관으로부터 이동된 바람을 다시 상기 시험체(D)에 제공할 수 있다.
상기 센서부(140)는 상기 시험체(D)의 이동을 감지하여, 상기 시험체(D)의 이동정보를 생성할 수 있다.
더 상세히 설명하면, 상기 센서부(140)는 주파수 변조 연속 방식을 이용하는 레이더로 구현될 수 있다.
주파수 변조 연속 방식의 레이더는 안개, 눈, 비, 먼지, 온도 등의 영향을 받지 않으므로 상기 시험체(D)를 보다 정확하게 감지할 수 있는 이점이 있다. 또한, 다른 주파수에 비하여 인체에 미치는 영향이 적기 때문에 전자파 위험 또한 적다는 이점이 있다.
상기 센서부(140)는 선형적으로 변조된 신호 즉, 전파를 연속적으로 상기 시험체(D)에 송신한다. 이후, 상기 시험체(D)로부터 반사되는 신호를 수신하여 상기 시험체(D)의 동작, 이동거리, 이동방향, 이동속도 등을 산출함으로서써 상기 시험체(D)의 상기 이동정보를 생성할 수 있다.
한편, 상기 센서부(140)는 상기 시험체(D)의 이동을 정확하게 감지할 수 있도록 상기 컨테이너부(110)의 내부에 3개 이상 설치되는 것이 바람직하다.
상기 센서부(140)에서 생성된 상기 이동정보는 후술하는 상기 연산부(150)로 송신될 수 있다.
상기 연산부(150)는 상기 시험체(D)의 상기 이동정보를 수신받아 좌표값으로 변환하여 상기 제2 신호를 생성할 수 있다. 이러한 상기 연산부(150)는 GPS 시뮬레이터에 의하여 구현될 수 있다.
상기 연산부(150)는 제1변환부(151)와 신호생성부(152)와 제2 변환부(153)를 포함할 수 있다.
상기 제1변환부(151)는 상기 시험체(D)의 상기 이동정보를 수신받고, 상기 이동정보를 분석하여 현재 상기 시험체(D)의 위치에 관한 좌표값을 생성할 수 있다.
이때, 좌표값은 상기 시험체(D)가 위치한 위도, 경도, 고도를 포함하는 3차원 위치 좌표값을 의미한다.
상기 제1변환부(151)에 의해 생성된 좌표값은 후술하는 상기 신호생성부(152)로 송신된다.
상기 신호생성부(152)는 상기 제1변환부(151)로부터 좌표값을 수신받고, 좌표값을 GPS 신호로 재 생성할 수 있다.
이때, 상기 신호생성부(152)는 수신된 좌표값을 기초로 IF 주파수의 GPS 신호를 생성할 수 있다.
더 상세히 설명하면, 상기 신호생성부(152)는 먼저 수신된 좌표값에서 항법 메시지를 생성하는데 필요한 변수들인 항법 데이터를 추출하고, 추출된 항법 데이터를 이용하여 IF 주파수의 GPS신호를 생성하기 위한 항법메시지 프레임을 생성한다. 그리고 항법 데이터와 항법메세지 프레임을 계산하여 IF 주파수의 GPS 신호를 생성할 수 있다.
상기 제2 변환부(153)는 상기 신호생성부(152)에서 생성된 GPS 신호의 주파수를 RF 주파수로 변환하여 상기 제2 신호를 생성할 수 있다.
그러나 상술한 상기 연산부(150)의 GPS 신호 생성 방법은 상술한 방법에 제한되지 않고, 상기 시험체(D)의 상기 이동정보를 좌표값으로 변환하여 GPS 신호로 생성할 수 있는 방법이라면 어떠한 방법으로 구현되더라도 무방하다.
한편, 상기 제2 신호는, 상기 시험체(D)가 이동되는 동안에 지속적으로 생성될 수 있다. 즉, 상기 제2 신호는 상기 시험체(D)의 위치에 따라 좌표값이 달라질 수 있다.
상기 송신부(160)는 상기 연산부(150)에 의해 생성된 상기 제2 신호를 수신받는 경우, 상기 컨테이너부(110)의 내부로 송신할 수 있다.
즉, 상기 송신부(160)는 상기 수신부(120)로부터 상기 제1 신호를 수신받는 경우에는 상기 컨테이너부(110)에 상기 제1 신호를 송신하고, 상기 연산부(150)로부터 상기 제2 신호를 수신받는 경우에는 상기 컨테이너부(110)에 상기 제2 신호를 송신할 수 있다.
상기 송신부(160)가 상기 제2 신호를 송신하면, 상기 컨테이너부(110)의 내부에 위치한 상기 시험체(D)는 상기 제2 신호를 수신받는다. 그리고 상기 시험체(D)는 상기 제2 신호를 기초로 현재 상기 시험체(D)의 좌표값을 생성할 수 있다.
이때, 생성된 좌표값은 상기 시험체(D)가 이동된 위치에 대한 좌표값 정보일 수 있다.
이에 의하면, 상기 시험체(D)는 좌표값을 통하여 현재 자신의 위치를 파악할 수 있다. 또한, 상기 시험체(D)는 좌표값을 통하여 자신이 호버링을 시작했던 위치에서 얼마만큼 이동했는지 파악하고, 최초에 호버링을 시작한 위치로 복귀하여 지속적으로 호버링 상태를 유지할 수 있다.
한편, 상기 시험체(D)가 최초로 호버링을 시작한 위치로 복귀하면, 상기 시험체(D)는 더 이상 이동되지 않고 일정한 위치에서 호버링을 실시하게 된다.
상기 센서부(140)는 상기 시험체(D)가 일정한 위치만큼 이동되었다가 복귀하는 동안, 지속적으로 상기 시험체(D)의 위치를 감지하여 상기 연산부(150)로 송신한다.
구체적으로 설명하면, 상기 연산부(150)는 상기 센서부(140)로부터 상기 시험체(D)의 위치를 수신받아 지속적으로 제3 신호를 생성할 수 있다.
이후, 제3 신호가 제1 신호와 동일해지면 즉, 상기 시험체(D)가 최초로 호버링을 시작한 위치와 현재 상기 시험체(D)의 위치가 동일해지면, 상기 시험체(D)는 더 이상 이동하지 않고, 최초로 호버링을 시작한 위치에서 호버링을 유지할 수 있다.
그리고 상기 송신부(160)는 상기 제1 신호와 상기 제2 신호를 송신할 때, 상기 제1 신호와 상기 제2 신호의 송신 세기를 제어할 수 있다.
한편, 지상에 위치한 물체가 복수의 인공위성에서 송신하는 각 GPS 신호를 인식할 수 있는 반경은 물체를 기준으로 최대 1.5m 이다.
즉, 상기 시험체(D) 또한 복수의 인공위성으로부터 수신받은 각 GPS 신호를 인식하는 반경이 1.5m이므로, 상기 시험체(D)가 제1 신호를 수신받을 때 최대 3m의 오차범위가 발생될 수 있다.
예컨대, 상기 시험체(D)가 인공위성으로부터 수신받은 각 GPS 신호의 좌표의 값이 (1,1,1)일 때 (이하 원점 X), 상기 시험체(D)는 GPS 신호의 좌표값을 (1,4,1) 또는 (-2,1,1) 등의 오차값 X1로 인식할 수 있다.
따라서, 원점X 와 오차값X1의 차이가 적을수록 정확한 상기 시험체(D)의 위치 좌표값이 생성될 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 상기 송신부(160)는 상기 제1 신호, 상기 제2 신호 및/또는 상기 제3 신호를 송신할 때, 오차 범위를 최소화 할 수 있는 알고리즘이 적용될 수 있다.
상술한 알고리즘은 하기와 같은 cost 최소화 알고리즘 수학식을 사용할 수 있다.
Figure 112020112602413-pat00001
여기서 W는 X1-X의 절대값이다.
Figure 112020112602413-pat00002
이후, 상술한 수학식을 이용하여 계산된 값을 그래프로 나타내고, 그래프에서의 최소값을 구한다. 그래프에서의 최소값을 구하는 수학식은 아래와 같다.
Figure 112020112602413-pat00003
Figure 112020112602413-pat00004
Figure 112020112602413-pat00005
Figure 112020112602413-pat00006
상기 감도측정부(170)는, 상기 송신부(160)에서 상기 제1 신호 또는 상기 제2 신호가 송신될 때, 상기 제1 신호 또는 상기 제2 신호의 수신 감도를 측정할 수 있다.
이러한 상기 감도측정부(170)는, 상기 송신부(160)에서 송신되는 상기 제1 신호와 상기 제2 신호의 세기에 따른 상기 시험체(D)의 수신감도를 측정할 수 있다.
예를 들면, 상기 송신부(160)에서 상기 제1 신호의 송신 세기를 달리하여 송신했을 때, 상기 감도측정부(170)는 상기 제1 신호를 수신받아 상기 제1 신호의 수신감도를 측정한다.
이에 따르면, 상기 시험체(D)가 동작될 수 있는 최소 신호 세기를 알수 있으므로, 상기 시험체(D)의 GPS 신호 수신 감도를 측정할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPS 신호를 이용한 드론 성능 테스트 시스템(100)에 따르면, 실내에서도 외력에 의하여 이동된 드론의 이동거리를 GPS 좌표값으로 생성하여 송신함으로써, 실내에서 정확하게 드론의 호버링 성능을 테스트할 수 있다는 효과가 있다
이하에서는, GPS 신호를 이용한 드론 성능 테스트 시스템을 이용하여 드론 성능을 테스트하는 동작을 간략하게 설명한다.
도 6은 도 1의 GPS 신호를 이용한 드론 성능 테스트 시스템의 드론 인증 과정을 간략하게 나타낸 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 먼저 상기 수신부(120)는 복수의 인공위성으로부터 각 GPS 신호를 수신 받는다. 그리고 수신 받은 GPS 신호인 상기 제1 신호를 상기 송신부(160)로 송신한다.
상기 송신부(160)는 상기 제1 신호를 수신받고, 상기 컨테이너부(110)의 내부공간(S)으로 상기 제1 신호를 송신할 수 있다.
이때, 상기 컨테이너부(110) 내부의 상기 시험체(D)는 상기 제1 신호를 수신 받고, 상기 제1 신호를 기초로하여 상기 컨테이너부(110)의 내부공간(S)에서 호버링을 실시할 수 있다.
상기 시험체(D)가 호버링을 실시하고 기 설정된 시간이 초과되면, 상기 조건제공부(130)는 상기 시험체(D)에 외력을 인가할 수 있다.
상기 조건제공부(130)는 상기 시험체(D)의 위치가 이동될 때까지 상기 시험체(D)에 외력을 지속적으로 인가할 수 있다.
상기 조건제공부(130)가 인가하는 외력의 크기보다 상기 시험체(D)가 호버링을 유지하는 힘보다 작을 경우, 상기 시험체(D)는 호버링 상태를 유지할 수 있다.
반대로 상기 조건제공부(130)가 인가하는 외력의 크기보다 상기 시험체(D)가 호버링을 유지하는 힘보다 클 경우, 상기 시험체(D)는 상기 조건제공부(130)가 인가하는 외력의 크기, 방향만큼 이동될 수 있다.
상기 센서부(140)는 상기 시험체(D)가 이동되는 경우, 상기 시험체(D)의 이동을 감지하여 상기 시험체(D)의 상기 이동정보를 생성할 수 있다.
상기 센서부(140)에 의해 생성된 상기 이동정보는 상기 연산부(150)로 송신되고, 상기 연산부(150)는 상기 이동정보를 좌표값으로 변환한 상기 제2 신호를 생성할 수 있다.
상기 제2 신호는 송신부(160)로 송신되고, 이후 송신부(160)에 의해서 상기 컨테이너부(110)의 내부공간(S)으로 송신된다.
이때, 상기 컨테이너부(110) 내부에서 호버링 상태를 유지하고 있던 상기 시험체(D)는 상기 제2 신호를 수신받고, 상기 제2 신호를 기초로 현재 위치의 좌표값을 파악할 수 있다.
이후, 상기 시험체(D)는 상기 제2 신호를 기초로, 최초에 호버링을 시작한 위치로 복귀할 수 있다.
한편, 상기 시험체(D)가 최초로 호버링을 시작했던 위치로 복귀하면, 상기 시험체(D)는 더 이상 이동되지 않고 일정한 위치에서 호버링을 실시하게 된다.
상기 센서부(140)는 상기 시험체(D)가 일정한 위치만큼 이동되었다가 복귀하는 동안, 지속적으로 상기 시험체(D)의 위치를 감지하여 상기 연산부(150)로 송신한다.
구체적으로 설명하면, 상기 연산부(150)는 상기 센서부(140)로부터 상기 시험체(D)의 위치를 수신받아 지속적으로 제3 신호를 생성할 수 있다.
이후, 제3 신호가 제1 신호와 동일해지면 즉, 상기 시험체(D)가 최초로 호버링을 시작한 위치와 현재 상기 시험체(D)의 위치가 동일해지면, 상기 시험체(D)는 더 이상 이동하지 않고, 최초로 호버링을 시작한 위치에서 호버링을 유지할 수 있다.
이러한 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPS 신호를 이용한 드론 성능 테스트 시스템(100)의 동작에 따르면, 실내에서도 외력에 의하여 이동된 드론의 이동거리를 GPS 좌표값으로 생성하여 송신함으로써, 실내에서 정확하게 드론의 호버링 성능을 테스트할 수 있다는 효과가 있다
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
그리고 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 본 발명의 일실시예에 따른 GPS 신호를 이용한 드론 성능 테스트 시스템
110: 컨테이너부
120: 수신부
130: 조건제공부
140: 센서부
150: 연산부
160: 송신부
170: 감도측정부

Claims (5)

  1. 시험체가 비행 할 수 있는 내부공간이 형성되는 컨테이너부;
    상기 컨테이너부의 외부에 설치되고, 인공위성으로부터 수신된 GPS 신호인 제1 신호를 수신받는 수신부;
    상기 시험체에 외력을 인가하는 조건제공부;
    상기 조건제공부에 의해 상기 시험체가 이동되는 경우, 상기 시험체의 이동을 감지하여 이동정보를 생성하는 센서부;
    상기 이동정보를 좌표값으로 변환하여 제2 신호를 생성하는 연산부 및
    상기 컨테이너부의 내부 천장 부분에 설치되고, 상기 제1 신호와 상기 제2 신호를 상기 컨테이너부의 내부로 송신하는 송신부를 포함하고,
    상기 센서부는,
    레이더 방식으로 구현되고, 상기 시험체가 이동되는 경우 상기 시험체의 이동을 감지하여 이동정보를 생성하고,
    상기 이동정보는,
    상기 시험체의 이동방향, 이동거리 및 이동속도를 포함하고,
    상기 연산부는,
    상기 시험체의 이동정보를 수신받아 상기 시험체의 위치를 좌표값으로 생성하는 제1 변환부와,
    상기 좌표값을 GPS 신호로 재 생성하는 신호생성부와,
    상기 신호생성부에서 생성된 GPS 신호의 주파수를 변환하여 상기 제2 신호를 생성하는 제2 변환부을 포함하는 GPS 신호를 이용한 드론 성능 테스트 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 신호와, 상기 제2 신호를 수신받고 상기 제1 신호와, 상기 제2 신호의 감도를 측정하는 감도측정부를 더 포함하는 GPS 신호를 이용한 드론 성능 테스트 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 조건제공부는,
    상기 송신부가 상기 시험체에 상기 제1 신호를 송신 한 이후, 상기 시험체가 이동될 수 있도록, 상기 시험체에 외력을 인가하는 것을 특징으로 하는 GPS 신호를 이용한 드론 성능 테스트 시스템.
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