KR102526202B1 - 실내 자율 비행 드론 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
드론의 자율 비행이 원활하게 가능하도록 하는 실내 자율 비행 드론 제어 시스템 및 그 방법이 개시된다.
본 발명은 드론의 비행 과정에서 수집되는 데이터를 이용하여, 드론의 GPS음영지역 또는 GPS수신이 어려운 상황에서도 자율 비행이 원활하게 수행되도록 하는 효과가 있다.
본 발명은 드론의 비행 과정에서 수집되는 데이터를 이용하여, 드론의 GPS음영지역 또는 GPS수신이 어려운 상황에서도 자율 비행이 원활하게 수행되도록 하는 효과가 있다.
Description
본 발명은 실내 자율 비행 드론 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실내에 위치한 드론에 대하여, GPS 수신이 없더라도 자율 비행이 원활하게 수행되도록하는 실내 자율 비행 드론 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
드론은 사람이 타지 않고 비행이 가능한 무인 비행체를 일컫는다. 2010년경부터 소재, 부품, 장비의 경량, 저가화로 무게 25kg 이하의 소형 드론이 활발하게 사용되었고, 이를 통해 사람이 도달하기 어려운 지역에서 드론의 활용요구가 급증하였다.
드론 연구 초기에는 GPS(Global Positioning System)가 수신되지 않는 환경에서의 항법에 관한 연구가 부족했기 때문에 모션캡처 시스템과 같은 외부 측위 장치의 도움을 받아 드론의 위치를 추정하는 측위 문제를 해결하고, 주로 비행 제어법칙과 경로계획에 관련한 연구가 많이 진행되었다.
연구가 발전하고 카메라, LiDAR(Light Detection and Ranging), IMU(Inertial Measurement Unit)와 같은 센서가 소형화됨에 따라 실내 좁은 공간에서만 사용 가능한 모션캡처 시스템의 한계를 벗어나기 위해 드론의 온보드 센서를 이용하여 항법을 구현하는 연구가 활발히 진행되었다.
이러한 항법 문제의 해결을 통하여 사람의 도움 없이 험지에서의 고속 수색, 정찰, 탐지를 임무로 하는 드론의 완전한 자율 비행과 관련한 기술 개발 연구가 활발히 진행되고 있다.
종래 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0101142호에 개시된 발명은 비행 설정값 범위내에서 원격 제어가 가능한 구성을 제시하고 있으나 이는 자율비행에 직접 적용하기에는 어려운 문제가 있었으며, 드론이 실내에 존재하여 GPS수신이 어려운 경우, GPS수신 음영지역 또는 드론 재머(JAMMER)등의 외부 장치로 인해 전파방해가 발생할 경우, 자율비행이 어렵거나 자율비행자체가 가능하지 않다는 문제가 있었다.
따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 첫 번째 목적은 드론이 실내에 위치하여, 전파방해 및 GPS수신이 어려운 상황이 발생하더라도 안정적으로 자율비행이 가능하며, 2D 라이다 센서 데이터, 깊이 이미지 등을 이용하여 드론의 자율 비행 경로 설정을 위한 2D SLAM 기반 맵과 더불어 3D 맵을 생성하고, 생성한 2D SLAM 기반 맵 및 3D 맵을 이용하여 드론 자율 비행 경로를 설정하고, 보다 정밀한 드론의 포지셔닝 설정을 위해 드론의 비행 기록 및 정보를 이용하여, 자율 비행 경로를 생성하며, 갑작스러운 물체가 나타날 경우에 해당 물체를 회피하거나 해당 물체와 충돌하는 상황을 방지하기 위한 실내 자율 비행 드론 제어 시스템을 제공하는 것이다.
그리고 본 발명의 두 번째 목적은 드론이 실내에 위치하여, 전파방해 및 GPS수신이 어려운 상황이 발생하더라도 안정적으로 자율비행이 가능하며, 2D 라이다 센서 데이터, 깊이 이미지 등을 이용하여 드론의 자율 비행 경로 설정을 위한 2D SLAM 기반 맵과 더불어 3D 맵을 생성하고, 생성한 2D SLAM 기반 맵 및 3D 맵을 이용하여 드론 자율 비행 경로를 설정하고, 보다 정밀한 드론의 포지셔닝 설정을 위해 드론의 비행 기록 및 정보를 이용하여, 자율 비행 경로를 생성하며, 갑작스러운 물체가 나타날 경우에 해당 물체를 회피하거나 해당 물체와 충돌하는 상황을 방지하기 위한 실내 자율 비행 드론 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기 첫 번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 드론의 비행을 제어하는 제어부, 라이다 센서 및 상기 라이다 센서로부터 제1 2D 라이다 센서 데이터를 수신하고, 수신한 상기 제1 2D 라이다 센서 데이터를 이용하여, 제1 2D SLAM 기반 맵을 생성하고, 생성한 상기 제1 2D SLAM 기반 맵을 기반으로 제1 자율 비행 경로를 생성하며, 상기 제어부로 상기 제1 자율 비행 경로에 대응하는 제1 드론 제어 메시지를 송신하는 자율 비행 경로 생성부를 포함하는 실내 자율 비행 드론 제어 시스템을 제공한다.
상기 실내 자율 비행 드론 제어 시스템은 상기 자율 비행 경로 생성부로부터 상기 제1 2D SLAM 기반 맵을 수신하여 출력하는 모니터링부를 더 포함할 수 있다.
상기 실내 자율 비행 드론 제어 시스템은 깊이 카메라를 더 포함할 수 있고, 상기 자율 비행 경로 생성부는 상기 깊이 카메라로부터 제1 깊이 이미지를 수신하고, 수신한 상기 제1 깊이 이미지를 제2 2D 라이다 센서 데이터로 변환하며, 변환한 상기 제2 2D 라이다 센서 데이터를 이용하여 제2 2D SLAM 기반 맵을 생성하고, 생성한 상기 제2 2D SLAM 기반 맵을 기반으로 제2 자율 비행 경로를 생성하며, 상기 제어부로 상기 제2 자율 비행 경로에 대응하는 제2 드론 제어 메시지를 송신할 수 있다.
상기 자율 비행 경로 생성부는 상기 깊이 카메라로부터 제2 깊이 이미지를 수신하고, 수신한 상기 제2 깊이 이미지를 제1 포인트 클라우드 데이터로 변환하며, 변환한 상기 제1 포인트 클라우드 데이터를 이용하여 제3 자율 비행 경로를 생성하고, 상기 제어부로 상기 제3 자율 비행 경로에 대응하는 제3 드론 제어 메시지를 송신할 수 있다.
상기 두 번째 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 자율 비행 경로 생성부가 라이다 센서로부터 제1 2D 라이다 센서 데이터를 수신하는 단계, 상기 자율 비행 경로 생성부가 수신한 상기 제1 2D 라이다 센서 데이터를 이용하여, 제1 2D SLAM 기반 맵을 생성하는 단계, 상기 자율 비행 경로 생성부가 생성한 상기 제1 2D SLAM 기반 맵을 기반으로 제1 자율 비행 경로를 생성하는 단계 및 상기 자율 비행 경로부가 제어부로 상기 제1 자율 비행 경로에 대응하는 제1 드론 제어 메시지를 송신하는 단계를 포함하는 실내 자율 비행 드론 제어 방법을 제공한다.
상기 자율 비행 경로 생성부가 생성한 상기 제1 2D SLAM 기반 맵을 기반으로 제1 자율 비행 경로를 생성하는 단계는 모니터링부가 상기 자율 비행 경로 생성부로부터 상기 제1 2D SLAM 기반 맵을 수신하는 단계 및 상기 모니터링부가 수신한 상기 제1 2D SLAM 기반 맵을 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 자율 비행 경로부가 제어부로 상기 제1 자율 비행 경로에 대응하는 제1 드론 제어 메시지를 송신하는 단계는 상기 자율 비행 경로 생성부가 깊이 카메라로부터 제1 깊이 이미지를 수신하는 단계, 상기 자율 비행 경로 생성부가 수신한 상기 제1 깊이 이미지를 제2 2D 라이다 센서 데이터로 변환하는 단계, 상기 자율 비행 경로 생성부가 변환한 상기 제2 2D 라이다 센서 데이터를 이용하여 제2 2D SLAM 기반 맵을 생성하는 단계, 상기 자율 비행 경로 생성부가 생성한 상기 제2 2D SLAM 기반 맵을 기반으로 제2 자율 비행 경로를 생성하는 단계 및 상기 자율 비행 경로 생성부가 상기 제어부로 상기 제2 자율 비행 경로에 대응하는 제2 드론 제어 메시지를 송신하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 자율 비행 경로 생성부가 상기 제어부로 상기 제2 자율 비행 경로에 대응하는 제2 드론 제어 메시지를 송신하는 단계는 상기 자율 비행 경로 생성부가 상기 깊이 카메라로부터 제2 깊이 이미지를 수신하는 단계, 상기 자율 비행 경로 생성부가 수신한 상기 제2 깊이 이미지를 제1 포인트 클라우드 데이터로 변환하는 단계, 상기 자율 비행 경로 생성부가 변환한 상기 제1 포인트 클라우드 데이터를 이용하여 제3 자율 비행 경로를 생성하는 단계 및 상기 자율 비행 경로 생성부가 상기 제어부로 상기 제3 자율 비행 경로에 대응하는 제3 드론 제어 메시지를 송신하는 단계를 포함할 수 있다.
상기에서 설명한 실내 자율 비행 드론 제어 시스템 및 그 방법은 드론이 실내에 위치하여, 전파방해 및 GPS수신이 어려운 상황이 발생하더라도 안정적으로 자율비행이 가능하며, 2D 라이다 센서 데이터, 깊이 이미지 등을 이용하여 드론의 자율 비행 경로 설정을 위한 2D SLAM 기반 맵과 더불어 3D 맵을 생성하고, 생성한 2D SLAM 기반 맵 및 3D 맵을 이용하여 드론 자율 비행 경로를 설정하고, 보다 정밀한 드론의 포지셔닝 설정을 위해 드론의 비행 기록 및 정보를 이용하여, 자율 비행 경로를 생성하며, 갑작스러운 물체가 나타날 경우에 해당 물체를 회피하거나 해당 물체와 충돌하는 상황을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예인 실내 자율 비행 드론 제어 시스템의 개략적인 구성을 나타내기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예인 실내 자율 비행 드론 제어 방법의 개략적인 흐름을 나타내기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예인 실내 자율 비행 드론 제어 방법의 개략적인 흐름을 나타내기 위한 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 사용자의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “…부”, “…기”, “…단”, “모듈”, “장치” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 실시 예들에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 실시 예들의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 실시 예들에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 실시 예들의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 발명의 실시 예에서, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시 예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시 예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에서, '모듈' 혹은 '부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 수행하며, 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 복수의'모듈' 혹은 복수의'부'는 특정한 하드웨어로 구현될 필요가 있는 '모듈' 혹은 '부'를 제외하고는 적어도 하나의 모듈로 일체화되어 적어도 하나의 프로세서로 구현될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예인 실내 자율 비행 드론 제어 시스템의 개략적인 구성을 나타내기 위한 도면이다.
도 1을 참고하면, 실내 자율 비행 드론 제어 시스템(100)은 제어부(110), 라이다 센서(120), 자율 비행 경로 생성부(130), 모니터링부(140), 깊이 카메라(150), 추적 카메라(160) 및 IMU 센서(170)를 포함할 수 있다.
그리고 실내 자율 비행 드론 제어 시스템(100)은 드론 내부에 설치되는 것으로 구현될 수 있다.
보다 구체적으로, 제어부(110)는 드론의 비행을 제어할 수 있다. 여기서, 제어부(110)는 드론의 비행을 제어하기 위한 FC(flight controller)로 구현될 수 있다.
여기서. 제어부(110)는 드론과의 데이터 송수신을 위해 통신 모듈을 포함할 수 있고, 제어부(110)와 드론과의 데이터 송수신은 유선 또는 무선 통신 방식 중 어떠한 방식으로도 가능하며, 무선 통식 방식의 경우에도 특정 데이터 통신 방식으로 한정되지 않을 것이다.
그리고 라이다 센서(120)는 외부 환경을 감지할 수 있고, 감지 결과, 제1 2D 라이다 센서 데이터를 생성할 수 있고, 생성한 제1 2D 라이다 센서 데이터를 자율 비행 경로 생성부(130)로 송신할 수 있다.
또한, 자율 비행 경로 생성부(130)는 라이다 센서(120)로부터 제1 2D 라이다 센서 데이터를 수신할 수 있다.
그리고 자율 비행 경로 생성부(130)는 라이다 센서(120)로부터 수신한 제1 2D 라이다 센서 데이터를 이용하여, 제1 2D SLAM 기반 맵을 생성할 수 있다.
또한, 자율 비행 경로 생성부(130)는 생성한 제1 2D SLAM 기반 맵을 기반으로 제1 자율 비행 경로를 생성할 수 있다.
그리고 자율 비행 경로 생성부(130)는 제어부(110)로 제1 자율 비행 경로에 대응하는 제1 드론 제어 메시지를 송신할 수 있다.
또한, 모니터링부(140)는 자율 비행 경로 생성부(130)로부터 제1 2D SLAM 기반 맵을 수신할 수 있다.
그리고 모니터링부(140)는 자율 비행 경로 생성부(130)로부터 수신한 제1 2D SLAM 기반 맵을 출력할 수 있다.
여기서, 모니터링부(140)는 디스플레이 기기가 포함된 PC(Personal Computer), 태블릿 PC, 노트북 등으로 구현될 수 있다.
이를 통해 관리자는 제1 2D SLAM 기반 맵을 기준으로 하여 드론의 자율 비행 경로를 시뮬레이션할 수 있으며, 그 과정에서 발생할 수 있는 문제점을 개선할 수 있다.
또한, 깊이 카메라(150)는 외부 환경을 감지할 수 있고, 감지 결과, 제1 깊이 이미지를 생성할 수 있으며, 깊이 카메라(150)는 제2 깊이 이미지를 생성할 수 있고, 깊이 카메라(150)는 제3 깊이 이미지를 생성할 수 있다.
그리고 자율 비행 경로 생성부(130)는 깊이 카메라(150)로부터 제1 깊이 이미지를 수신할 수 있다.
또한, 자율 비행 경로 생성부(130)는 깊이 카메라(150)로부터 수신한 제1 깊이 이미지를 제2 2D 라이다 센서 데이터로 변환할 수 있다.
그리고 자율 비행 경로 생성부(130)는 변환한 제2 2D 라이다 센서 데이터를 이용하여 제2 2D SLAM 기반 맵을 생성할 수 있다.
또한, 모니터링부(140)는 자율 비행 경로 생성부(130)로부터 제2 2D SLAM 기반 맵을 수신할 수 있다.
그리고 모니터링부(140)는 자율 비행 경로 생성부(130)로부터 수신한 제2 2D SLAM 기반 맵을 출력할 수 있다.
또한, 자율 비행 경로 생성부(130)는 생성한 제2 2D SLAM 기반 맵을 기반으로 제2 자율 비행 경로를 생성할 수 있다.
그리고 자율 비행 경로 생성부(130)는 제어부(110)로 제2 자율 비행 경로에 대응하는 제2 드론 제어 메시지를 송신할 수 있다.
또한, 자율 비행 경로 생성부(130)는 깊이 카메라(150)로부터 제2 깊이 이미지를 수신할 수 있다.
그리고 자율 비행 경로 생성부(130)는 깊이 카메라(150)로부터 수신한 제2 깊이 이미지를 제1 포인트 클라우드 데이터로 변환할 수 있다.
또한, 자율 비행 경로 생성부(130)는 변환한 제1 포인트 클라우드 데이터를 이용하여 제3 자율 비행 경로를 생성할 수 있다.
그리고 자율 비행 경로 생성부(130)는 제어부(110)로 제3 자율 비행 경로에 대응하는 제3 드론 제어 메시지를 송신할 수 있다.
또한, 자율 비행 경로 생성부(130)는 깊이 카메라(150)로부터 수신한 제2 깊이 이미지를 제3 2D 라이다 센서 데이터로 변환할 수 있다.
그리고 자율 비행 경로 생성부(130)는 변환한 제3 2D 라이다 센서 데이터를 이용하여 제3 2D SLAM 기반 맵을 생성할 수 있다.
또한, 모니터링부(140)는 자율 비행 경로 생성부(130)로부터 제3 2D SLAM 기반 맵을 수신할 수 있다.
그리고 모니터링부(140)는 자율 비행 경로 생성부(130)로부터 수신한 제3 2D SLAM 기반 맵을 출력할 수 있다.
또한, 자율 비행 경로 생성부(130)는 깊이 카메라(150)로부터 수신한 제3 깊이 이미지를 수신할 수 있다.
그리고 자율 비행 경로 생성부(130)는 깊이 카메라(150)로부터 수신한 제3 깊이 이미지를 제2 포인트 클라우드 데이터로 변환할 수 있다.
또한, 자율 비행 경로 생성부(130)는 변환한 제2 포인트 클라우드 데이터를 이용하여 제4 자율 비행 경로를 생성할 수 있다.
그리고 자율 비행 경로 생성부(130)는 제어부(110)로 제4 자율 비행 경로에 대응하는 제4 드론 제어 메시지를 송신할 수 있다.
또한, 자율 비행 경로 생성부(130)는 변환한 제2 포인트 클라우드 데이터를 이용하여 포인트 클라우드 기반 3D 맵을 생성할 수 있다.
그리고 모니터링부(140)는 자율 비행 경로 생성부(130)로부터 포인트 클라우드 기반 3D 맵을 수신할 수 있다.
그리고 모니터링부(140)는 자율 비행 경로 생성부(130)로부터 수신한 포인트 클라우드 기반 3D 맵을 출력할 수 있다.
또한, 추적 카메라(160)는 외부 환경을 촬영할 수 있고, 촬영 결과, 영상 정보를 생성할 수 있고, 생성한 영상 정보를 자율 비행 경로 생성부(130)로 송신할 수 있다.
그리고 IMU 센서(170)는 IMU(inertial measurement unit: 관성측정저항장치)로서, IMU 센서 데이터를 생성할 수 있고, 생성한 IMU 센서 데이터를 자율 비행 경로 생성부(130)로 송신할 수 있다.
여기서, IMU 센서 데이터는 드론의 가속도, 각속도를 포함할 수 있고, 드론의 가속도, 각속도 등을 통해 계산되는 드론의 롤, 피치, 요 데이터를 포함할 수 있다.
또한, 자율 비행 경로 생성부(130)는 수신한 영상 정보 및 IMU 센서 데이터를 이용하여 오도메트리(Odometry) 데이터를 생성할 수 있다.
여기서 오도메트리 데이터는 드론의 움직임, 현재 비행 자세 등을 포함할 수 있다.
그리고 자율 비행 경로 생성부(130)는 제1 포인트 클라우드 데이터 및 제2 포인트 클라우드 데이터 중 적어도 하나와 오도메트리 데이터를 이용하여 제5 자율 비행 경로를 생성할 수 있다.
또한, 자율 비행 경로 생성부(130)는 제어부(110)로 제5 자율 비행 경로에 대응하는 제5 드론 제어 메시지를 송신할 수 있다.
즉, 자율 비행 경로 생성부(130)는 영상 정보 및 IMU 센서 데이터를 이용함으로써, 보다 정밀한 자율 비행 경로 생성 및 이에 대응하는 드론의 포지셔닝을 설정할 수 있다.
또한, 라이다 센서(130), 깊이 카메라(150) 등을 통해 생성되는 자율 비행 경로 및 이에 대응하는 드론 제어 메시지가 놓칠 수 있는 물체의 움직임 등을 고려하여 추가적인 자율 비행 경로 및 이에 대응하는 드론 제어 메시지를 생성할 수 있는 효과가 있다.
그리고 제어부(110)는 자율 비행 경로 생성부(130)로부터 수신한 제1 드론 제어 메시지, 제2 드론 제어 메시지, 제3 드론 제어 메시지, 제4 드론 제어 메시지 및 제5드론 제어 메시지 중 적어도 하나를 드론으로 송신할 수 있다.
여기서, 제어부(110)는 기 설정된 자율 비행 경로 생성 가이드 기준을 반영하여, 제1 드론 제어 메시지, 제2 드론 제어 메시지, 제3 드론 제어 메시지, 제4 드론 제어 메시지 및 제5 드론 제어 메시지 중 하나를 선택할 수 있다.
그리고 제어부(110)는 선택한 제1 드론 제어 메시지, 제2 드론 제어 메시지, 제3 드론 제어 메시지, 제4 드론 제어 메시지 및 제5 드론 제어 메시지 중 하나를 드론으로 송신할 수 있다.
여기서, 자율 비행 경로 생성 가이드 기준은 드론의 움직임을 최소화 또는 최대화하거나, 드론의 이동 시간 최소화 또는 최대화를 할 수 있는 경로 등 다양한 기준으로 설정될 수 있다.
또한, 저장부(미도시)는 자율 비행 경로 생성부(130)가 생성한 제1 2D SLAM 기반 맵, 제2 2D SLAM 기반 맵, 제3 2D SLAM 기반 맵 및 포인트 클라우드 기반 3D 맵을 저장할 수 있다.
그리고 저장부(미도시)는 제1 자율 비행 경로, 제2 자율 비행 경로, 제3 자율 비행 경로, 제4 자율 비행 경로 및 제5 자율 비행 경로를 저장할 수 있다.,
또한, 저장부(미도시)는 제1 드론 제어 메시지, 제2 드론 제어 메시지, 제3 드론 제어 메시지, 제4 드론 제어 메시지 및 제5 드론 제어 메시지를 저장할 수 있다.
그리고 제어부(110)는 동일한 지역에서 기 수신하였던 제1 드론 제어 메시지, 제2 드론 제어 메시지, 제3 드론 제어 메시지, 제4 드론 제어 메시지 및 제5 드론 제어 메시지와 새로 수신한 제1 드론 제어 메시지, 제2 드론 제어 메시지, 제3 드론 제어 메시지, 제4 드론 제어 메시지 및 제5 드론 제어 메시지를 비교할 수 있다.
비교 결과, 상이한 부분이 있는 경우, 제어부(110)는 자율 비행 경로 생성부(130)로 자율 비행 경로 재설정 요청을 송신할 수 있다.
그리고 자율 비행 경로 생성부(130)는 수신한 자율 비행 경로 재설정 요청에 대응하여, 신규 자율 비행 경로를 생성할 수 있다.
여기서, 신규 자율 비행 경로는 상술한 제1 자율 비행 경로, 제2 자율 비행 경로, 제3 자율 비행 경로, 제4 자율 비행 경로 및 제5 자율 비행 경로를 생성하는 과정과 동일한 과정을 수행함으로써 생성할 수 있다.
또한, 비교 결과, 상이한 부분이 없는 경우, 제어부(110)는 기존에 선택하였던 제1 드론 제어 메시지, 제2 드론 제어 메시지, 제3 드론 제어 메시지, 제4 드론 제어 메시지 및 제5 드론 제어 메시지 중 하나를 선택할 수 있다.
그리고 제어부(110)는 선택한 제1 드론 제어 메시지, 제2 드론 제어 메시지, 제3 드론 제어 메시지, 제4 드론 제어 메시지 및 제5 드론 제어 메시지 중 하나를 드론으로 송신할 수 있다.
이를 통해 드론이 위치한 실내 지역에서 특별한 움직임이나 변화가 없는 경우에는 기존에 사용하였던 자율 비행 경로를 사용할 수 있고, 변화가 있는 경우에는 새롭게 자율 비행 경로를 생성하도록 제어함으로써, 효율적인 자율 비행이 이뤄지도록 할 수 있다.
그리고 상이한 부분이 있다면, 과거에 생성한 자율 비행 경로가 효율적인지 신규 생성한 자율 비행 경로가 효율적인지 판단함으로써, 시스템 개선에 도움이 될 수 있다.
또한, 라이다 센서(120), 깊이 카메라(150) 및 추적 카메라(160) 등 다양한 구성을 통해 확인되는 결과를 이용하여, 목표지점 장애물 회피를 위한 드론의 자율 비행 경로를 손쉽고 정밀하게 생성할 수 있다.
그리고 라이다 센서(120), 깊이 카메라(150) 및 추적 카메라(160) 중 적어도 어느 하나가 외부 환경에서 돌발적인 움직임을 발견한 것으로 판단한 경우, 외부 환경에서 돌발적인 움직임을 발견하였다고 판단한 라이다 센서(120), 깊이 카메라(150) 및 추적 카메라(160) 중 적어도 어느 하나는 외부 환경에 대한 생성 정보를 모니터링부(140)로 송신할 수 있다.
또한, 라이다 센서(120), 깊이 카메라(150) 및 추적 카메라(160) 중 적어도 어느 하나가 외부 환경에서 돌발적인 움직임을 발견한 것으로 판단한 경우, 제어부(110)는 드론이 제자리 비행을 하도록 제어할 수 있다.
이는 드론이 추가 움직임을 갖지 않고, 제자리 비행을 함으로써, 관리자가 해당 상황을 명확히 파악할 수 있도록 만들 수 있고, 문제가 확대되거나 드론이 해당 움직임이 발생한 물체와 충돌하는 상황을 방지하도록 만들 수 있다.
여기서, 외부 환경에서 돌발적인 움직임은 사람이 갑자기 움직이거나, 실내에 설치된 구조물이 움직이거나 하는 등의 움직임을 의미할 수 있다.
그리고 외부 환경에 대한 생성 정보는 라이다 센서(120)가 생성한 외부 환경에 대한 라이다 센서 데이터, 깊이 카메라(150)가 생성한 외부 환경에 대한 깊이 이미지 및 추적 카메라(160)가 외부 환경을 촬영하여 생성한 영상 정보를 포함할 수 있다.
또한, 모니터링부(140)는 라이다 센서(120), 깊이 카메라(150) 및 추적 카메라(160) 중 적어도 어느 하나로부터 수신한 외부 환경에 대한 생성 정보를 출력할 수 있다.
이를 통해 실내에서 갑작스럽게 발생한 구조물의 붕괴, 움직임, 사람의 움직임 등에 대하여 관리자는 손쉽게 확인할 수 있다.
또한, 라이다 센서(120), 깊이 카메라(150) 및 추적 카메라(160) 중 적어도 어느 하나가 외부 환경에서 돌발적인 움직임을 발견한 것으로 판단하였지만, 실제로 돌발적인 움직임이 발생하지 않은 것으로 모니터링부(140)의 출력 결과 확인되는 경우, 해당 구성의 오작동을 관리자가 파악할 수 있는바, 드론의 구성에 대한 관리 편의성을 향상시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예인 실내 자율 비행 드론 제어 방법의 개략적인 흐름을 나타내기 위한 도면이다.
도 2를 참고하면, 자율 비행 경로 생성부(130)는 라이다 센서(120)로부터 제1 2D 라이다 센서 데이터를 수신할 수 있다.(S230)
그리고 자율 비행 경로 생성부(130)는 라이다 센서(120)로부터 수신한 제1 2D 라이다 센서 데이터를 이용하여, 제1 2D SLAM 기반 맵을 생성할 수 있다.(S231)
또한, 자율 비행 경로 생성부(130)는 생성한 제1 2D SLAM 기반 맵을 기반으로 제1 자율 비행 경로를 생성할 수 있다.(S232)
그리고 모니터링부(140)는 자율 비행 경로 생성부(130)로부터 제1 2D SLAM 기반 맵을 수신할 수 있다.
또한, 모니터링부(140)는 수신한 제1 2D SLAM 기반 맵을 출력할 수 있다.
그리고 자율 비행 경로부는 제어부(110)로 제1 자율 비행 경로에 대응하는 제1 드론 제어 메시지를 송신할 수 있다.(S233)
또한, 자율 비행 경로 생성부(130)는 깊이 카메라(150)로부터 제1 깊이 이미지를 수신할 수 있다.
그리고 자율 비행 경로 생성부(130)는 깊이 카메라(150)로부터 수신한 제1 깊이 이미지를 제2 2D 라이다 센서 데이터로 변환할 수 있다.
또한, 자율 비행 경로 생성부(130)는 변환한 제2 2D 라이다 센서 데이터를 이용하여 제2 2D SLAM 기반 맵을 생성할 수 있다.
그리고 자율 비행 경로 생성부(130)는 생성한 제2 2D SLAM 기반 맵을 기반으로 제2 자율 비행 경로를 생성할 수 있다.
또한, 자율 비행 경로 생성부(130)는 제어부(110)로 제2 자율 비행 경로에 대응하는 제2 드론 제어 메시지를 송신할 수 있다.
그리고 자율 비행 경로 생성부(130)는 깊이 카메라(150)로부터 제2 깊이 이미지를 수신할 수 있다.
또한, 자율 비행 경로 생성부(130)는 수신한 제2 깊이 이미지를 제1 포인트 클라우드 데이터로 변환할 수 있다.
그리고 자율 비행 경로 생성부(130)는 변환한 제1 포인트 클라우드 데이터를 이용하여 제3 자율 비행 경로를 생성할 수 있다.
또한, 자율 비행 경로 생성부(130)는 제어부(110)로 제3 자율 비행 경로에 대응하는 제3 드론 제어 메시지를 송신할 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 실내 자율 비행 드론 제어 시스템 및 그 방법의 구성 및 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
본 실시 예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 실내 자율 비행 드론 제어 시스템 110: 제어부
120: 라이다 센서 130: 자율 비행 경로 생성부
140: 모니터링부 150: 깊이 카메라
160: 추적 카메라 170: IMU 센서
120: 라이다 센서 130: 자율 비행 경로 생성부
140: 모니터링부 150: 깊이 카메라
160: 추적 카메라 170: IMU 센서
Claims (8)
- 드론의 비행을 제어하는 제어부;
라이다 센서;
상기 라이다 센서로부터 제1 2D 라이다 센서 데이터를 수신하고, 수신한 상기 제1 2D 라이다 센서 데이터를 이용하여, 제1 2D SLAM 기반 맵을 생성하고, 생성한 상기 제1 2D SLAM 기반 맵을 기반으로 제1 자율 비행 경로를 생성하며, 상기 제어부로 상기 제1 자율 비행 경로에 대응하는 제1 드론 제어 메시지를 송신하는 자율 비행 경로 생성부;및
깊이 카메라;
를 포함하고,
상기 자율 비행 경로 생성부는
상기 깊이 카메라로부터 제1 깊이 이미지를 수신하고, 수신한 상기 제1 깊이 이미지를 제2 2D 라이다 센서 데이터로 변환하며, 변환한 상기 제2 2D 라이다 센서 데이터를 이용하여 제2 2D SLAM 기반 맵을 생성하고, 생성한 상기 제2 2D SLAM 기반 맵을 기반으로 제2 자율 비행 경로를 생성하며, 상기 제어부로 상기 제2 자율 비행 경로에 대응하는 제2 드론 제어 메시지를 송신하는 실내 자율 비행 드론 제어 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 자율 비행 경로 생성부로부터 상기 제1 2D SLAM 기반 맵을 수신하여 출력하는 모니터링부;
를 더 포함하는 실내 자율 비행 드론 제어 시스템. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 자율 비행 경로 생성부는
상기 깊이 카메라로부터 제2 깊이 이미지를 수신하고, 수신한 상기 제2 깊이 이미지를 제1 포인트 클라우드 데이터로 변환하며, 변환한 상기 제1 포인트 클라우드 데이터를 이용하여 제3 자율 비행 경로를 생성하고, 상기 제어부로 상기 제3 자율 비행 경로에 대응하는 제3 드론 제어 메시지를 송신하는 실내 자율 비행 드론 제어 시스템. - 자율 비행 경로 생성부가 라이다 센서로부터 제1 2D 라이다 센서 데이터를 수신하는 단계;
상기 자율 비행 경로 생성부가 수신한 상기 제1 2D 라이다 센서 데이터를 이용하여, 제1 2D SLAM 기반 맵을 생성하는 단계;
상기 자율 비행 경로 생성부가 생성한 상기 제1 2D SLAM 기반 맵을 기반으로 제1 자율 비행 경로를 생성하는 단계;및
상기 자율 비행 경로부가 제어부로 상기 제1 자율 비행 경로에 대응하는 제1 드론 제어 메시지를 송신하는 단계;
를 포함하되,
상기 자율 비행 경로부가 제어부로 상기 제1 자율 비행 경로에 대응하는 제1 드론 제어 메시지를 송신하는 단계는
상기 자율 비행 경로 생성부가 깊이 카메라로부터 제1 깊이 이미지를 수신하는 단계;
상기 자율 비행 경로 생성부가 수신한 상기 제1 깊이 이미지를 제2 2D 라이다 센서 데이터로 변환하는 단계;
상기 자율 비행 경로 생성부가 변환한 상기 제2 2D 라이다 센서 데이터를 이용하여 제2 2D SLAM 기반 맵을 생성하는 단계;
상기 자율 비행 경로 생성부가 생성한 상기 제2 2D SLAM 기반 맵을 기반으로 제2 자율 비행 경로를 생성하는 단계;및
상기 자율 비행 경로 생성부가 상기 제어부로 상기 제2 자율 비행 경로에 대응하는 제2 드론 제어 메시지를 송신하는 단계;
를 포함하는 실내 자율 비행 드론 제어 방법. - 제5항에 있어서,
상기 자율 비행 경로 생성부가 생성한 상기 제1 2D SLAM 기반 맵을 기반으로 제1 자율 비행 경로를 생성하는 단계는
모니터링부가 상기 자율 비행 경로 생성부로부터 상기 제1 2D SLAM 기반 맵을 수신하는 단계;및
상기 모니터링부가 수신한 상기 제1 2D SLAM 기반 맵을 출력하는 단계;
를 포함하는 실내 자율 비행 드론 제어 방법. - 삭제
- 제5항에 있어서,
상기 자율 비행 경로 생성부가 상기 제어부로 상기 제2 자율 비행 경로에 대응하는 제2 드론 제어 메시지를 송신하는 단계는
상기 자율 비행 경로 생성부가 상기 깊이 카메라로부터 제2 깊이 이미지를 수신하는 단계;
상기 자율 비행 경로 생성부가 수신한 상기 제2 깊이 이미지를 제1 포인트 클라우드 데이터로 변환하는 단계;
상기 자율 비행 경로 생성부가 변환한 상기 제1 포인트 클라우드 데이터를 이용하여 제3 자율 비행 경로를 생성하는 단계;및
상기 자율 비행 경로 생성부가 상기 제어부로 상기 제3 자율 비행 경로에 대응하는 제3 드론 제어 메시지를 송신하는 단계;
를 포함하는 실내 자율 비행 드론 제어 방법.
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