KR102517970B1 - 항공 측량을 위한 복수의 드론을 제어하는 방법 및 기기 - Google Patents
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Abstract
항공 측량을 위한 복수의 드론을 제어하는 방법 및 기기가 제공된다. 상기 기기는 촬영 대상 영역을 상기 복수의 드론에 따라 복수의 분할 영역으로 나누고, 상기 복수의 분할 영역에 항공 측량을 위한 복수의 촬영 경로를 설정하고, 및 상기 복수의 촬영 경로 각각에 관한 정보를 상기 복수의 드론 중 해당하는 드론에게 전송한다.
Description
본 발명은 드론 제어에 관한 것으로 보다 자세하게는 항공 측량을 위해 복수의 드론을 제어하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
드론은 사람이 탑승하지 않고 원격 조정에 의해 비행하거나 지정된 경로를 따라 자율적으로 비행하는 무인 비행체이다. 측량 및 지리정보시스템(Geographic Information system, GIS)과 같이 지형공간정보를 제작하고 활용하는 분야에 서도 드론을 활용하기 위한 다양한 연구와 시도가 증가하고 있다.
드론을 이용하여 지형 정보를 구축할 경우 상대적으로 저렴한 비용으로 원하는 지역에 대해 원하는 시기에 수cm의 해상도를 가지는 고해상도의 원격탐사 데이터를 구축할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 또한 기존의 항공기나 위성을 활용한 원격탐사 기술에 비해 대상지역에 대한 촬영이 용이하며 기체를 원하는 지역으로 조정하기가 용이하고 구름의 영향을 받지 않는 고도에서 촬영이 가능하다는 장점을 가진다. 이에 반해 배터리 용량의 제한에 의한 촬영면적의 제한, 탑재 센서의 무게 제한에 따르는 카메라 성능의 제한 등이 단점들로 고려된다
기존 드론에 의한 항공 측량에 의하면, 드론이 촬영한 이미지의 후처리 작업 중 결손, 손실, 위치 오류 등이 발생하면, 해당 지역 전체를 재촬영할 수 밖에 없어 제작 기간이 길어진다. 또한, 하나의 드론이 커버할 수 없는 넓은 지역을 촬영하기 위해서는 작은 구역으로 분할하고, 각 분할된 구역별로 한번씩 측량을 수행할 수 밖에 없다.
본 발명은 항공 촬영을 위해 복수의 드론을 제어하기 위한 방법 및 기기를 제공한다.
일 양태에 있어서, 항공 측량을 위한 복수의 드론을 제어하는 방법은 촬영 대상 영역을 상기 복수의 드론에 따라 복수의 분할 영역으로 나누고, 상기 복수의 분할 영역에 항공 측량을 위한 복수의 촬영 경로를 설정하고, 및 상기 복수의 촬영 경로 각각에 관한 정보를 상기 복수의 드론 중 해당하는 드론에게 전송하는 것을 포함한다.
상기 복수의 촬영 경로 각각은 해당 드론이 촬영을 시작하는 촬영 시작 시점, 해당 드론이 촬영을 종료하는 촬영 종료 시점 및 해당 드론이 측량 이미지를 획득하는 복수의 촬영점을 포함한다.
상기 복수의 촬영 경로 각각의 촬영 시작 시점, 촬영 종료 시점 및 복수의 촬영점은 위도, 경도 및 고도를 포함하는 위치 정보로써 정의된다.
상기 복수의 촬영 경로내 복수의 촬영 시작 시점은 상기 복수의 드론이 서로 가장 인접하는 위치로 설정되고, 상기 복수의 촬영 경로내 복수의 촬영 종료 시점은 상기 복수의 드론이 서로 가장 멀리 떨어지는 위치로 설정된다.
다른 양태에서, 항공 측량을 위한 복수의 드론을 제어하는 기기는 프로세서, 및 상기 프로세서와 연결되어, 상기 프로세서에 의해 실행될 때 상기 기기가 기능을 수행하도록 하는 명령어를 포함하는 메모리를 포함한다. 상기 기능은 촬영 대상 영역을 상기 복수의 드론에 따라 복수의 분할 영역으로 나누고, 상기 복수의 분할 영역에 항공 측량을 위한 복수의 촬영 경로를 설정하고, 및 상기 복수의 촬영 경로 각각에 관한 정보를 상기 복수의 드론 중 해당하는 드론에게 전송하는 것을 포함한다.
다수의 드론을 한번에 운용함으로써 더 넓은 촬영 대상 영역에서의 측량이 한번에 가능하고 측량에 따른 시간과 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 드론을 이용한 항공 측량을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 시스템을 보여준다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 제어 방법을 나타낸다.
도 4는 충돌 방지를 위해 복수의 촬영 경로를 설정하는 일 예를 보여준다.
도 5는 충돌 방지를 위해 복수의 촬영 경로를 설정하는 다른 예를 보여준다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 시스템을 보여준다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 제어 방법을 나타낸다.
도 4는 충돌 방지를 위해 복수의 촬영 경로를 설정하는 일 예를 보여준다.
도 5는 충돌 방지를 위해 복수의 촬영 경로를 설정하는 다른 예를 보여준다.
드론은 무인 항공기를 말하며, UAV(Unmanned aerial vehicle)이라고도 한다. 드론은 인간 조정자에 의해 원격으로 조정되거나, 일부 또는 완전한 자율 주행도 가능하다.
도 1은 종래 기술에 따른 드론을 이용한 항공 측량을 나타낸다.
촬영 대상 영역이 정해지면, 드론의 촬영 경로(110)가 정해진다. 촬영 경로(110)는 촬영 시작 시점(101)과 촬영 종료 시점(102)을 포함한다. 촬영 경로(110)를 따라 복수의 촬영점(121, 131, 141)이 정의된다. 촬영점은 주행 중인 드론이 이미지를 촬영하고 저장하는 지점이다. 촬영 이미지의 크기는 드론의 고도와 내장 카메라의 역량에 따라 달라진다.
이미지 결손이나 GPS 위치 오류 등을 보정하기 위해 인접하는 촬영점에서 촬영 이미지는 중복된다. 예를 들어, 제2 촬영점(131)의 전후에 제1 촬영점(121)과 제3 촬영점(141)이 있다고 하자. 제2 촬영점(131)에서 얻어지는 제2 촬영 이미지(132)는 제1 촬영점(121)에서 얻어지는 제1 촬영 이미지(122) 및 제3 촬영점(141)에서 얻어지는 제3 촬영 이미지(142)과 중복된다. 이는 기준 이미지 전후로 2개의 이미지가 중복되는 것을 예시적으로 나타내나, 좌우의 이미지까지 고려하면 주변 8개의 이미지가 한번에 중복될 수 있다. 특정 이미지가 하나 또는 그 이상의 주변 이미지와 중복되는 비율을 "중복율"이라 한다. 드론 측량의 경우 일반적으로 70%~80%의 중복율을 가진다.
기존 드론 측량에 의하면 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 기존 드론 측량에 의하면 촬영 경로를 따라 정의되는 복수의 촬영점은 속도와 시간에 의해 정해진다. 즉, 드론의 속도와 촬영시간을 정의하고, 촬영 시점 시점(101) 부터 매 촬영시간 마다 자동으로 이미지를 획득하는 것이다. 이는 촬영점을 일일이 정의할 필요가 없어 데이터가 단순해지는 장점이 있다. 하지만, 강한 바람에 의해 주행 중인 드론의 위치가 밀리면, 원하는 촬영점과 실제 촬영점이 달라질 수 있다.
둘째, 배터리 용량의 제한으로 인해 하나의 드론이 커버할 수 있는 촬영 면적도 제한된다. 따라서, 하나의 드론으로 넓은 촬영 대상 영역을 커버하기 위해서는 복수의 영역으로 나누고, 각 영역마다 측량을 새로 수행해야 하므로, 측량을 완료하는데 많은 시간이 요구된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 시스템을 보여준다.
드론 시스템은 드론 제어 기기(200) 및 복수의 드론(270, 280, 290)을 포함한다. 단지 3개의 드론을 보여주나, 이는 예시에 불과하고 제어할 수 있는 드론의 수에 제한이 있는 것은 아니다.
드론 제어 기기(200)는 프로세서(201), 메모리(202), 통신부(203) 및 인터페이스부(204)를 포함한다. 프로세서(201)는 제안된 드론 제어 방법에 관한 기능을 구현한다. 프로세서(201)는 복수의 드론(270, 280, 290)를 위한 촬영 경로 생성 및 스케줄링, 촬영 경로 정보 전송, 피드백 정보 수신 등의 기능을 구현할 수 있다.
메모리(202)는 프로세서(201)에 의해 실행되는 명령어 및 다양한 정보를 저장한다. 메모리(202)는 복수의 드론(270, 280, 290) 각각에 관한 역량(최대 속도, 배터리 용량, 카메라 역량, 비행 거리 등)에 관한 정보를 저장할 수 있다.
통신부(203)는 프로세서(201)에 의해 생성된 정보를 무선 통신 네트워크를 통해 복수의 드론(270, 280, 290) 각각에 전송한다. 통신부(203)는 복수의 드론(270, 280, 290) 각각으로부터 피드백 정보를 무선 통신 네트워크를 통해 수신할 수 있다. 통신부(203)는 복수의 드론(270, 280, 290) 각각과 직접 통신할 수 있고, 또는 복수의 드론(270, 280, 290) 전용의 터미널을 통해 복수의 드론(270, 280, 290) 각각과 통신할 수 있다. 통신부(203)는 모바일 무선 통신 네트워크(LTE(Long-Term Evolution), 5G 등)에 기반한 기지국을 통해 복수의 드론(270, 280, 290) 각각과 통신할 수 있다.
인터페이스부(204)는 사용자와 인터페이스를 제공한다. 인터페이스부(204)는 디스플레이, 문자입력기 등 사용자가 드론 제어를 위한 다양한 정보를 입력하기 위한 수단을 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 제어 방법을 나타낸다. 이 방법은 드론 제어 기기(200)에 의해 수행될 수 있다.
단계 S310에서, 드론 제어 기기는 촬영 대상 영역을 상기 복수의 드론에 따라 복수의 분할 영역으로 나눈다. 드론 제어 기기는 드론 각각에 대한 역량에 관한 정보를 미리 알고 있다. 따라서, 각 드론의 비행 거리, 비행 시간 등을 미리 알 수 있다.
일 실시예에서, 촬영 대상 영역이 정해지면, 드론 제어 기기는 각 드론의 비행 거리를 고려하여 요구되는 드론의 개수를 스케줄링하고, 드론의 갯수 만큼 복수의 분할 영역으로 나눌 수 있다, 촬영 대상 영역을 한번에 촬영하기 위해 요구되는 드론의 개수가 2대이면, 촬영 대상 영역을 2개의 분할 영역으로 나눌 수 있다.
다른 실시예에서, 촬영 대상 영역이 정해지고, 드론의 개수도 정해지면, 드론 제어 기기는 각 드론의 역량을 고려하여 드론의 갯수 만큼 복수의 분할 영역으로 나눌 수 있다, 예를 들어, 드론의 개수가 4개이고, 이중 하나의 드론의 비행거리가 나머지 드론의 비행거리 보다 더 크다면, 해당 드론에 관한 분할 영역을 나머지 드론의 분할 영역 보다 더 크게 나눌 수 있다. 4대의 드론의 역량이 유사하면, 촬영 대상 영역을 유사한 크기의 4개의 분할 영역으로 나눌 수 있다.
단계 S320에서, 드론 제어 기기는 복수의 분할 영역에 항공 측량을 위한 복수의 촬영 경로를 설정한다.
각 촬영 경로는 해당 드론이 촬영을 시작하는 촬영 시작 시점, 해당 드론이 촬영을 종료하는 촬영 종료 시점 및 해당 드론이 측량 이미지를 획득하는 복수의 연속된 촬영점을 포함한다. 촬영 시작 시점, 촬영 종료 시점 및 촬영점은 위치 정보로써 정의될 수 있다. 위치 정보는 위도, 경도 및 고도 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
촬영점은 위치 정보로써 표현되고, 주행 중인 드론은 자신의 위치와 촬영점을 비교하여 오차 범위내이면 해당 위치에서 측량 이미지를 획득할 수 있다. 촬영점이 위치 정보이므로, 강한 바람 등의 영향으로 드론이 경로를 잠시 이탈하더라도 자신의 위치 정보과 다음 촬영점을 비교해 다시 촬영 경로 쪽으로 복귀할 수 있다.
촬영 대상 영역 내에서 복수의 드론이 동시에 측량을 수행하므로 드론들간 충돌을 방지하기 위한 스케줄링이 필요하다. 복수의 촬영 경로 내 촬영 시작 시점은 복수의 드론이 서로 가장 인접하는 위치로 설정될 수 있다. 복수의 촬영 경로내 촬영 종료 시점은 복수의 드론이 서로 가장 멀리 떨어지는 위치로 설정될 수 있다. 시작점에서는 드론들이 인접하더라도 충돌 위험이 낮지만, 측량을 수행하는 동안 바람 등의 영향으로 경로가 이탈될 수 있다. 따라서, 종료 시점을 가장 멀리 설정하여 드론이 주행하는 시간이 많아질수록 서로 멀어지게 하여 충돌을 방지할 수 있다.
도 4는 충돌 방지를 위해 복수의 촬영 경로를 설정하는 일 예를 보여준다.
4대의 드론이 운용되고, 촬영 대상 영역을 4개의 분할 영역으로 나눈 예이다. 4대의 드론의 촬영 시작 시점들은 인접하지만, 촬영 종료 시점들은 가능한 먼거리가 되도록한다. 촬영 시작 시점들에서 초기 주행 방향도 서로 다르게 설정할 수 있다.
도 5는 충돌 방지를 위해 복수의 촬영 경로를 설정하는 다른 예를 보여준다.
3대의 드론이 운용되고, 촬영 대상 영역을 3개의 분할 영역으로 나눈 예이다. 3대의 드론의 촬영 시작 시점들은 인접하지만, 촬영 종료 시점들은 가능한 먼거리가 되도록한다.
다시 도 3을 참조하면, 단계 S330에서, 드론 제어 기기는 복수의 촬영 경로에 관한 정보를 복수의 드론에게 전송한다. 해당 촬영 경로 정보를 수신한 드론은 항공 측량을 개시할 수 있다.
드론 제어 기기는 운행 중인 각 드론으로부터 해당 촬영 경로 상에 관한 피드백 정보를 수신할 수 있다. 피드백 정보는 각 촬영점에 도달하는 실제 시간 및/또는 실제 속도에 관한 정보를 포함할 수 있다. 드론 제어 기기는 촬영 경로를 스케줄링할 때, 촬영 경로 상의 복수의 촬영점 각각에 도달하는 예상 시간 및/또는 예상 속도를 계산할 수 있다. 드론 제어 기기는 예상 시간과 실제 시간의 차이 및/또는 예상 속도과 실제 속도의 차이를 비교하여, 해당 촬영 경로 상의 복수의 촬영점의 위치 및 중복률 중 적어도 하나를 조정할 수 있다. 예를 들어, 예상 시간과 실제 시간의 차이가 크면 날씨나 바람이 좋지 않을 수 있으므로, 중복률이 더 높아지도록 촬영 경로 상의 나머지 촬영점들을 조정하고, 조정된 촬영들에 관한 정보를 드론에게 전송할 수 있다.
제안된 실시예에 의하면 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, 촬영 대상 영역이 정해지만, 드론의 역량이나 드론의 갯수에 따라 자동으로 복수의 드론을 운용하기 위한 스케줄링이 정해진다. 따라서, 촬영 대상 영역의 크기에 따라 드론을 운용하기 위한 별도의 스케줄링이 불필요하다.
둘째, 촬영 경로 상의 촬영점을 위치 정보로 제어한다. 드론은 정해진 위치에서 측량 이미지를 획득함으로써 이미지 결손을 방지할 수 있다.
셋째, 다수의 드론을 한번에 운용함으로써 더 넓은 촬영 대상 영역에서의 측량이 한번에 가능하고 측량에 따른 시간과 비용을 절감할 수 있다.
Claims (4)
- 항공 측량을 위한 복수의 드론을 제어하는 방법에 있어서,
촬영 대상 영역을 상기 복수의 드론에 따라 복수의 분할 영역으로 나누고;
상기 복수의 분할 영역에 항공 측량을 위한 복수의 촬영 경로를 설정하고;
상기 복수의 촬영 경로 각각에 관한 정보를 상기 복수의 드론 중 해당하는 드론에게 전송하고;
운행 중인 상기 복수의 드론 각각으로부터 해당 촬영 경로 상의 복수의 촬영점 각각에 도달하는 실제 시간 및 실제 속도에 관한 피드백 정보를 수신하고; 및
해당 촬영 경로 상의 복수의 촬영점 각각에 도달하는 예상 시간 및 예상 속도와 상기 피드백 정보내의 상기 실제 시간 및 상기 실제 속도를 비교하여, 해당 촬영 경로 상의 복수의 촬영점의 위치 및 중복률 중 적어도 하나를 조정하는 것을 포함하되,
상기 복수의 촬영 경로 각각은 해당 드론이 촬영을 시작하는 촬영 시작 시점, 해당 드론이 촬영을 종료하는 촬영 종료 시점 및 해당 드론이 측량 이미지를 획득하는 복수의 촬영점을 포함하고,
상기 복수의 촬영 경로 각각의 촬영 시작 시점, 촬영 종료 시점 및 복수의 촬영점은 위도, 경도 및 고도를 포함하는 위치 정보로써 정의되고,
상기 복수의 촬영 경로내 복수의 촬영 시작 시점은 상기 복수의 드론이 서로 가장 인접하는 위치로 설정되고,
상기 복수의 촬영 경로내 복수의 촬영 종료 시점은 상기 복수의 드론이 서로 가장 멀리 떨어지는 위치로 설정되는 것을 특징으로 하는 방법. - 항공 측량을 위한 복수의 드론을 제어하는 기기에 있어서,
프로세서; 및
상기 프로세서와 연결되어, 상기 프로세서에 의해 실행될 때 상기 기기가 기능을 수행하도록 하는 명령어를 포함하는 메모리를 포함하되, 상기 기능은:
촬영 대상 영역을 상기 복수의 드론에 따라 복수의 분할 영역으로 나누고;
상기 복수의 분할 영역에 항공 측량을 위한 복수의 촬영 경로를 설정하고;
상기 복수의 촬영 경로 각각에 관한 정보를 상기 복수의 드론 중 해당하는 드론에게 전송하고;
운행 중인 상기 복수의 드론 각각으로부터 해당 촬영 경로 상의 복수의 촬영점 각각에 도달하는 실제 시간 및 실제 속도에 관한 피드백 정보를 수신하고; 및
해당 촬영 경로 상의 복수의 촬영점 각각에 도달하는 예상 시간 및 예상 속도와 상기 피드백 정보내의 상기 실제 시간 및 상기 실제 속도를 비교하여, 해당 촬영 경로 상의 복수의 촬영점의 위치 및 중복률 중 적어도 하나를 조정하는 것을 포함하되,
상기 복수의 촬영 경로 각각은 해당 드론이 촬영을 시작하는 촬영 시작 시점, 해당 드론이 촬영을 종료하는 촬영 종료 시점 및 해당 드론이 측량 이미지를 획득하는 복수의 촬영점을 포함하고,
상기 복수의 촬영 경로 각각의 촬영 시작 시점, 촬영 종료 시점 및 복수의 촬영점은 위도, 경도 및 고도를 포함하는 위치 정보로써 정의되고,
상기 복수의 촬영 경로내 복수의 촬영 시작 시점은 상기 복수의 드론이 서로 가장 인접하는 위치로 설정되고,
상기 복수의 촬영 경로내 복수의 촬영 종료 시점은 상기 복수의 드론이 서로 가장 멀리 떨어지는 위치로 설정되는 것을 특징으로 하는 기기. - 삭제
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