KR102573312B1 - 무인 비행체 편대 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 복수의 무인 비행체의 편대 제어를 수행하는 무인 비행체 편대 제어 시스템으로서, 상기 무인 비행체의 상기 위치 데이터 및 상기 거리 데이터를 수신하고 상기 무인 비행체의 편대에 속한 다른 무인 비행체에 제공하는 데이터 처리부; 상기 위치 데이터 및 상기 거리 데이터를 선택적으로 이용하여 상기 무인 비행체의 편대를 정렬하는 편대 정렬부; 및 상기 무인 비행체의 상기 위치 데이터를 기초로 하여 편대 정렬 불일치에 의한 전체 편대 오차값을 계산하고, 상기 편대 오차값과 기 설정된 허용 임계값을 비교하여 상기 무인 비행체의 편대 오차 발생 여부를 판단하는 편대 오차 판단부를 포함하고, 상기 편대 정렬부는, 상기 편대 오차가 발생한 것으로 판단 시, 상기 무인 비행체의 상기 위치 데이터를 기반으로 상기 무인 비행체를 재정렬하고, 상기 무인 비행체의 위치 데이터 기반 편대 제어 및 상기 무인 비행체의 거리 데이터 기반 편대 제어를 결합하여, 상기 무인 비행체가 두 개의 상기 거리 데이터를 이용하여 편대 형태를 일정하게 유지하도록 정렬하는 것인 무인 비행체 편대 제어 시스템을 제공한다.

Description

무인 비행체 편대 제어 시스템 및 그 방법{UNMANNED AERIAL VEHICLE FORMATION FLIGHT CONTROL SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 발명은 무인 비행체 편대 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무인 비행체의 위치 데이터 및 거리 데이터를 기반으로 무인 비행체의 편대를 정렬하고, 편대 오차를 최소화할 수 있는 무인 비행체 편대 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 무인 비행체(Unmanned aerial vehicle)의 활용 분야가 확장되면서 전 세계적으로 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 무인 비행체는 인간이 탑승하여 조종하지 않고, 원격 조종 또는 자동 조종을 통해 비행하는 비행체이다. 초기의 무인 비행체는 군사용으로 개발되어 정찰 및 폭격기로 사용되었지만, 최근에는 농업용, 촬영용, 레저용, 배송용 및 재난대처용 등의 목적으로 광범위하게 사용되고 있다.
또한, 무인 비행체가IT 기술과 융합하게 되면서, 복수의 무인 비행체가 편대(Formation)을 형성하여 보다 복잡한 목적을 수행하고 있다.
특히, 국내/외의 농경 재배 면적과 농작지의 규모가 커지는 추세에, 농업용 무인 비행체의 편대 비행 기술 수요가 증가하고 있다. 이 때, 농업용 무인 비행체는 농약 살포를 위한 노즐이 배치되어, 방제 작업을 수행할 수 있다. 따라서, 농업용 무인 비행체는 정확한 편대를 이루어, 각 무인 비행체의 노즐이 중첩되지 않고 효율적으로 농작지에 농약을 살포할 필요가 있다.
한편, 종래 기술로의 하나로서, 복수의 무인 비행체에 위치 기반 센서를 배치하고, 각 무인 비행체의 위치 좌표를 획득하여 편대 비행을 제어하는 방법이 개시되어 있다.
도1은 종래 기술에 따른 위치 좌표를 이용하여 농업용 무인 비행체를 편대 제어하는 예를 도시하는 도면이다.
도1을 참조하면, 종래 기술의 무인 비행체 편대 제어 시스템은 복수의 무인 비행체(D1, D2, D3)의 위치 데이터에 기반하여 편대 형태를 결정했다. 예를 들어 위치 데이터는 인공 위성에서 보내는 신호를 수신해 현재 위치를 계산하는GPS(global positioning system)의 좌표일 수 있다.
각 무인 비행체는 실시간으로 GPS 좌표를 무인 비행체 편대 제어 시스템으로 제공했다. 무인 비행체 편대 제어 시스템은 GPS 좌표를 확인하고, 무인 비행체가 위치해야 하는 위치 데이터를 각 무인 비행체로 제공했다. 이 때, 무인 비행체가 위치해야 하는 위치 데이터는 기 등록되거나 실시간으로 입력되는 무인 비행체의 편대 형태를 기초로 하여 결정된다.
따라서, 농업용 무인 비행체의 편대 비행(A1)에서 각 농업용 무인 비행체는 제공된 위치 데이터를 기초로 편대 비행하여, 방제 중첩 구역(10) 및 방제 되지 않는 구역(20)이 발생하지 않는다. 농업용 무인 비행체의 편대 비행(A1)에서 농업용 무인 비행체는 이상적으로 편대를 구성하여 비행함으로써, 농작지를 효율적으로 관리할 수 있었다.
그러나, GPS 좌표를 이용한 무인 비행체 편대 비행은 통상적으로 안정화 구간에서도 최소 ±1m의 오차가 발생된다는 문제점이 존재한다. 또한, 편대를 구성하는 무인 비행체의 수가 많아질수록, 각 무인 비행체의 GPS 좌표 오차가 누적되어 지수적으로 증가되어 더 큰 오차를 유발할 수 있다.
이러한 종래 기술에 따르면, GPS 좌표를 기반으로 한 무인 비행체 편대 제어 시스템은 GPS 좌표 오차가 발생한 농업용 무인 비행체의 편대 비행(A2)이 수행될 수밖에 없다. 따라서, 복수의 무인 비행체(D1, D2, D3)의 위치 좌표는GPS 좌표 오차값(err1) 만큼 이동되어 무인 비행체의 편대 제어가 정확하게 수행되지 않는다.
그리고, 종래 기술은GPS 좌표 오차값(err1) 만큼 이동한 비행체(D1)의 위치 좌표((- (t), ) 와 GPS 좌표 오차값(err1) 만큼 이동한 무인 비행체(D2)의 위치 좌표 (((t), )에 의한 방제 중첩 구역(10)이 발생된다.
또한, GPS 좌표 오차값(err1) 만큼 이동한 무인 비행체(D1)의 위치 좌표((- (t), ) 와 GPS 좌표 오차값(err1) 만큼 이동한 무인 비행체(D3)의 위치 좌표( ( (t), )에 의한 방제 되지 않는 구역(20)이 발생된다는 문제가 있다.
이러한 경우, GPS 좌표 오차로 발생한 방제 중첩 구역(10)의 농작물은 기준치보다 초과된 방제로 인해 폐기 처리되거나 추가 적인 세척 작업이 진행돼야 한다는 번거로움이 존재한다.
그리고, GPS 좌표 오차로 발생한 방제 되지 않는 구역(20)의 농작물은 방제가 제대로 수행되지 않아 해충으로 인한 농작물의 품질이 저하될 수 있다. 농작지 소유주는 방제가 효율적으로 진행되지 않는 것으로 인한 방대한 비용 및 시간이 소요되어 금전적으로 피해가 발생할 수 있다.
따라서, 편대를 구성하는 복수의 무인 비행체의GPS 좌표 오차 누적 문제를 해결하여 편대 정렬의 정밀도를 향상시킬 수 있는 무인 비행체의 편대 제어 시스템의 개발이 필요하다
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무인 비행체의 위치 데이터 및 거리 데이터를 기반으로 무인 비행체의 편대를 정렬하고, 편대 오차를 최소화할 수 있는 무인 비행체 편대 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 구성이 간단하면서도 적은 비용으로 자동으로 무인 비행체의 편대를 정렬하고, 편대 오차를 최소화할 수 있는 무인 비행체 편대 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무인 비행체의 위치 데이터를 기반으로 편대 오차 발생 여부를 실시간으로 판단할 수 있는 무인 비행체 편대 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 편대 오차가 발생할 시 무인 비행체를 자동으로 편대 재정렬함으로써, 보다 정확하게 편대를 유지할 수 있는 무인 비행체 편대 제어 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 실시예는, 복수의 무인 비행체의 편대 제어를 수행하는 무인 비행체 편대 제어 시스템으로서, 상기 무인 비행체의 상기 위치 데이터 및 상기 거리 데이터를 수신하고 상기 무인 비행체의 편대에 속한 다른 무인 비행체에 제공하는 데이터 처리부; 상기 위치 데이터 및 상기 거리 데이터를 선택적으로 이용하여 상기 무인 비행체의 편대를 정렬하는 편대 정렬부; 및 상기 무인 비행체의 상기 위치 데이터를 기초로 하여 편대 정렬 불일치에 의한 전체 편대 오차값을 계산하고, 상기 편대 오차값과 기 설정된 허용 임계값을 비교하여 상기 무인 비행체의 편대 오차 발생 여부를 판단하는 편대 오차 판단부를 포함하고, 상기 편대 정렬부는, 상기 편대 오차가 발생한 것으로 판단 시, 상기 무인 비행체의 상기 위치 데이터를 기반으로 상기 무인 비행체를 재정렬하고,
상기 무인 비행체의 위치 데이터 기반 편대 제어 및 상기 무인 비행체의 거리 데이터 기반 편대 제어를 결합하여, 상기 무인 비행체가 두 개의 상기 거리 데이터를 이용하여 편대 형태를 일정하게 유지하도록 정렬하는 것인 무인 비행체 제어 시스템을 제공하는 것이다.
상기 복수의 무인 비행체는 편대 정렬을 위한 비행 경로 및 편대 형태 정보를 보유한 리더 무인 비행체; 및 상기 리더 무인 비행체를 중심으로 편대 비행하는 복수의 팔로워 무인 비행체;를 포함할 수 있다.
상기 편대 정렬부는, 초기에 상기 무인 비행체의 위치 데이터 기반 편대 제어로 상기 무인 비행체를 편대 정렬하고, 이후 상기 무인 비행체의 편대 제어 방식을 상기 무인 비행체의 거리 데이터기반 편대 제어로 변경하여 상기 무인 비행체가 편대 형태를 유지하도록 정렬할 수 있다.
또한, 상기 편대 정렬부는 상기 편대 오차 판단부가 상기 편대 오차가 발생했다고 판단한 경우, 상기 무인 비행체의 편대 제어 방식을 거리 데이터 기반에서 위치 데이터 기반 편대 제어 방식으로 변경하여 상기 무인 비행체를 재정렬할 수 있다.
상기 편대 오차 판단부는, 특정 시점에서 측정된 상기 무인 비행체의 위치 데이터와 상기 무인 비행체의 상기 특정 시점에서 이상적인 위치 데이터의 차를 기초로 상기 전체 편대 오차값을 계산하고, 상기 전체 편대 오차값이 상기 허용 임계값을 초과하면 상기 편대 오차가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
상기 팔로워 무인 비행체의 위치 데이터, 상기 팔로워 무인 비행체와 상기 리더 무인 비행간 거리 데이터 및 상기 팔로워 무인 비행체와 상기 리더 무인 비행체간 각도를 기초로 하여 상기 리더 무인 비행체의 예측 위치 데이터를 계산하고, 상기 리더 무인 비행체의 위치 데이터를 상기 예측 위치 데이터로 보정하는 리더 무인 비행체 위치 데이터 보정부를 더 포함할 수 있다.
복수의 무인 비행체가 포함된 무인 비행체의 편대를 제어하는 방법으로서, a) 위치 데이터를 기초로 한 상기 무인 비행체의 위치 데이터 기반 편대 제어로 상기 무인 비행체 편대를 정렬하는 단계; b) 위치 데이터 기반으로 정렬된 무인 비행체 편대를 상기 복수의 무인 비행체 사이의 거리 데이터를 기초로 한 상기 무인 비행체의 거리 데이터 기반 편대 제어로 상기 무인 비행체가 편대 형태를 유지하도록 정렬하는 단계; c) 상기 무인 비행체의 편대의 편대 정렬 불일치에 의한 편대 오차 발생 여부를 판단하는 단계; 및 d)상기 편대 오차가 발생한 것으로 판단한 경우, 상기 무인 비행체의 위치 데이터 기반 편대 제어로 상기 무인 비행체를 재정렬하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 c) 단계는 특정 시점에서 상기 무인 비행체의 위치 데이터와 상기 특정 시점에서 상기 무인 비행체의 이상적인 위치 데이터의 차를 기초로 전체 편대 오차값을 계산하는 단계; 및 상기 전체 편대 오차값이 상기 기 설정된 허용 임계값을 초과하는 경우, 상기 편대 오차가 발생한 것으로 판단하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 d)단계 이후, 상기 무인 비행체의 편대 제어 방식을 상기 무인 비행체의 위치 데이터 기반 편대 제어에서 상기 무인 비행체의 거리 데이터 기반 편대 제어로 변경하여 상기 무인 비행체의 비행을 제어하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 복수의 무인 비행체는 편대 정렬을 위한 비행 경로 및 편대 형태 정보를 포함하는 리더 무인 비행체 및 상기 리더 무인 비행체를 중심으로 편대 비행하는 복수의 팔로워 무인 비행체를 포함하고, 상기 팔로워 무인 비행체의 위치 데이터, 상기 팔로워 무인 비행체와 상기 리더 무인 비행체간 거리 데이터 및 상기 팔로워 무인 비행체와 상기 리더 무인 비행체의 각도를 계산하고, 이를 기초로 리더 무인 비행체의 예측 위치 데이터를 계산하는 단계; 및 상기 리더 무인 비행체의 위치 데이터를 예측 위치 데이터로 보정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 편대 제어 시스템은 무인 비행체의 위치 데이터를 기반으로 편대 정렬을 한 후, 무인 비행체의 거리 데이터를 기반으로 편대 형태를 일정하게 유지하도록 제어함으로써, 종래와 같이 위치 데이터 기반 편대 제어에서 발생할 수 있는 편대 오차 누적을 최소화할 수 있다.
이에 따르면, 편대 제어 시스템은 무인 비행체의 위치 데이터 기반 편대 제어 및 무인 비행체의 거리 데이터 기반 편대 제어를 상황에 따라 선택함으로써 편대를 보다 정확하게 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 편대 제어 시스템은 무인 비행체의 편대 오차 발생 여부를 실시간으로 판단하고, 편대 오차가 발생한 것으로 판단 시 자동으로 편대를 재정렬할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 편대 제어 시스템은 무인 비행체의 예측 위치 데이터를 계산함으로써, 무인 비행체의 위치 데이터를 자동으로 보정할 수 있다. 따라서, 사용자는 별도의 관리 인력 없이 무인 비행체의 편대를 효율적으로 제어하고 관리할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 편대 제어 시스템은 비교적 간단한 구성으로 무인 비행체의 편대 오차 발생 여부 판단 및 편대 재정렬 등을 자동으로 제어할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도1은 종래 기술에 따른 위치 좌표를 이용하여 농업용 무인 비행체를 편대 제어하는 예를 도시하는 도면이다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행체 편대 제어 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행체 편대 제어 시스템을 무인 비행체의 위치 데이터 및 거리 데이터를 기반으로 편대 정렬을 제어하기 위해 필요한 구성 간의 연결 관계를 도시한 블록도이다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행체 편대 제어 시스템을 리더 무인 비행체의 위치 데이터를 보정하는데 필요한 구성 간의 연결 관계를 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 편대 제어 시스템을 통해 무인 비행체의 편대 정렬을 제어하는 과정을 도시하는 흐름도이다.
도6은 본 발명의 실시예에 따른 편대 오차 발생 여부를 판단하는 과정을 도시하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행체의 편대 오차값을 계산하는 예를 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 리더 무인 비행체의 위치 데이터를 보정하는 과정을 도시하는 흐름도이다.
도9는 본 발명에 따른 리더 무인 비행체의 예측 위치 데이터를 계산하는 예를 도시하는 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "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.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행체 편대 제어 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도2를 참조하면, 무인 비행체(100)는 리더 무인 비행체(110) 및 팔로워 무인 비행체(120)를 포함할 수 있다.
본 발명에 실시예에 있어서, 무인 비행체(100)는 본인의 위치 데이터를 측정하기 위한 위치 측정 센서 및 다른 무인 비행체와의 거리 데이터를 획득하기 위한 거리 측정 센서 등을 포함할 수 있다.
또한, 무인 비행체(100)는 측정한 위치 데이터 및 거리 데이터 등을 다른 무인 비행체와 송수신하기 위한 통신 장치를 포함할 수 있다. 이 때, 무인 비행체(100)는 통신 장치로써 블루투스, Wi-Fi, 5G, LTE, NB-IoT 또는 LoRA 등을 포함하여, 실시간으로 편대 제어 시스템(200)과 위치 데이터 및 거리 데이터를 주고받을 수 있다.
먼저, 리더 무인 비행체(110)는 무인 비행체(100)의 편대 정렬을 위한 비행 경로 및 편대 형태 등이 저장되어 독립적으로 임무를 수행할 수 있다.
또한, 리더 무인 비행체(110)는 위치 측정 센서로 획득한 위치 데이터를 기반으로 편대 비행을 수행할 수 있다. 그리고, 리더 무인 비행체(110)는 인접한 팔로워 무인 비행체(120)와 거리 데이터를 거리 측정 센서로 측정할 수 있다. 리더 무인 비행체(110)는 측정한 위치 데이터 및 거리 데이터를 편대 제어 시스템(200)을 통해 팔로워 무인 비행체(110)와 공유할 수 있다.
후술하겠지만, 편대 제어 시스템(200)은 리더 무인 비행체(110)에 저장된 비행 경로 및 편대 형태 등을 기초로 하여, 무인 비행체(100)의 편대를 제어할 수 있다. 즉, 무인 비행체(100)는 리더 무인 비행체(110)에 기 저장된 비행 경로 및 편대 형태 등을 이용하여 자동으로 비행하거나 실시간으로 원격 조종되어 비행할 수 있다.
한편, 팔로워 무인 비행체(120)는 복수로 구성될 수 있다. 또한, 팔로워 무인 비행체(120)는 리더 무인 비행체(110)를 중심으로 편대 비행할 수 있다.
마찬가지로, 팔로워 무인 비행체(120)는 위치 측정 센서로 위치 데이터를 측정할 수 있다. 또한, 팔로워 무인 비행체(120)는 거리 측정 센서를 이용하여 인접한 위치에 있는 리더 무인 비행체(110)간의 거리 데이터 및 인접한 위치에 있는 팔로워 무인 비행체(120)간의 거리 데이터를 획득할 수 있다. 팔로워 무인 비행체(120)는 편대 제어 시스템(200)을 통해 위치 데이터 및 거리 데이터를 공유할 수 있다.
또한, 팔로워 무인 비행체(120)는 거리 데이터를 기초로 하여 위치 제어를 수행할 수 있다. 즉, 팔로워 무인 비행체(120)는 거리 데이터를 이용하여 인접한 리더 무인 비행체(110) 및 팔로워 무인 비행체(120)와 일정하게 거리를 유지함으로써 편대 형태를 유지할 수 있다.
편대 제어 시스템(200)은 리더 무인 비행체(110) 및 팔로워 무인 비행체(120)로부터 거리 데이터 및 위치 데이터 등을 수신할 수 있다. 또한, 편대 제어 시스템(200)은 거리 데이터 및 위치 데이터 등을 리더 무인 비행체(110) 및 팔로워 무인 비행체(120)로 제공할 수 있다. 즉, 리더 무인 비행체(110) 및 팔로워 무인 비행체(120)는 편대 제어 시스템(200)을 통해 거리 데이터 및 위치 데이터 등을 공유할 수 있다.
또한, 편대 제어 시스템(200)은 리더 무인 비행체(110)에 저장된 초기 위치 데이터와 편대 정렬을 위한 비행 경로 및 편대 형태 등을 수신하고, 이를 기반으로 하여 무인 비행체(100)를 정렬할 수 있다. 편대 제어 시스템(200)은 위치 데이터를 기반으로 리더 무인 비행체(110) 및 팔로워 무인 비행체(120)를 편대 형태로 배치할 수 있다.
그리고, 편대 제어 시스템(200)은 거리 데이터를 기반으로 팔로워 무인 비행체(120)가 편대 형태를 유지하도록 설정할 수 있다. 즉, 편대 제어 시스템(200)은 위치 데이터를 기반으로 리더 무인 비행체(110) 및 팔로워 무인 비행체(120)를 편대 형태로 정렬시키고, 거리 데이터를 기반으로 팔로워 무인 비행체(120)가 편대 형태를 유지하도록 제어할 수 있다.
또한, 편대 제어 시스템(200)은 실시간으로 무인 비행체(100)의 편대 오차 발생 여부를 판단할 수 있다. 편대 오차는 무인 비행체(100) 편대 형태의 전체 방향이 틀어지는 편대 정렬 불일치로 인해 발생할 수 있다. 편대 제어 시스템(200)은 무인 비행체(100)의 편대 오차가 발생한 것으로 판단한 경우, 무인 비행체(100)의 위치 데이터를 기반으로 재정렬할 수 있다.
편대 제어 시스템(200)은 무인 비행체(100)를 구성하는 리더 무인 비행체(110) 및 팔로워 무인 비행체(120)의 시간에 따른 위치 데이터를 수신하고, 수신한 위치 데이터와 해당 시점에서의 이상적인 위치 데이터를 비교하여 편대 오차값을 계산할 수 있다.
편대 제어 시스템은 리더 무인 비행체(110)의 편대 오차값 및 팔로워 무인 비행체(120)의 편대 오차값을 모두 합하고, 이를 스칼라화하여 전체 편대 오차값을 계산할 수 있다.
또한, 편대 제어 시스템(200)은 전체 편대 오차값과 기 설정된 허용 임계값을 비교하여 편대 오차 발생 여부를 판단할 수 있다. 편대 제어 시스템(200)은 편대 오차가 발생한 것으로 판단 시, 리더 무인 비행체(110) 및 팔로워 무인 비행체(120)를 위치 데이터 기반으로 재정렬할 수 있다. 즉, 편대 제어 시스템(200)은 편대 오차가 발생한 것으로 판단하는 경우, 거리 데이터 기반으로 편대를 제어하던 것을 위치 데이터 기반으로 편대를 제어하는 것으로 스위칭할 수 있다.
또한, 편대 제어 시스템(200)은 리더 무인 비행체(110) 및 팔로워 무인 비행체(120)를 위치 데이터 기반으로 재정렬한 후, 다시 거리 데이터 기반으로 편대 제어를 하도록 스위칭할 수 있다.
그리고, 편대 제어 시스템(200)은 각 팔로워 무인 비행체(120)에 따른 리더 무인 비행체(110)의 예측 위치값을 계산하고, 이를 기초로 리더 무인 비행체(110)의 예측 위치 데이터를 계산하여 리더 무인 비행체(110)의 위치 데이터를 보정할 수 있다.
이하, 편대 제어 시스템(200)의 구체적인 동작으로 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행체 편대 제어 시스템을 무인 비행체의 위치 데이터 및 거리 데이터를 기반으로 편대 정렬을 제어하기 위해 필요한 구성 간의 연결 관계를 도시한 블록도이다.
도3에 도시된 바와 같이, 편대 제어 시스템(200)은 데이터 처리부(210), 편대 오차 판단부(220) 및 편대 정렬부(230)를 포함할 수 있다.
먼저, 데이터 처리부(210)는 위치 데이터 처리부(211) 및 거리 데이터 처리부(212)를 포함할 수 있다.
위치 데이터 처리부(211)는 무인 비행체(100)로부터 무인 비행체에 포함된 리더 무인 비행체 및 팔로워 무인 비행체의 위치 데이터를 수신할 수 있다. 상기 위치 데이터는 GPS 정보와 같은 절대 좌표로 표현되는 위치 데이터를 의미한다. 위치 데이터 처리부(211)는 수신한 위치 데이터를 무인 비행체(100)로 제공함으로써, 리더 무인 비행체 및 팔로워 무인 비행체는 위치 데이터를 공유할 수 있다.
또한, 거리 데이터 처리부(212)는 무인 비행체(100)로부터 무인 비행체에 포함된 리더 무인 비행체 및 팔로워 무인 비행체의 거리 데이터를 수신할 수 있다. 거리 데이터는 무인 비행체 각각에 부착된 거리 센서를 이용하여 무인 비행체 상호간의 거리를 측정한 데이터이다.
거리 데이터 처리부(212)는 수신한 거리 데이터를 무인 비행체(100)로 제공함으로써, 리더 무인 비행체 및 팔로워 무인 비행체는 거리 데이터를 공유할 수 있다. 이로써, 팔로워 무인 비행체는 리더 무인 비행체의 거리 데이터 및 다른 팔로워 무인 비행체의 거리 데이터를 거리 데이터 처리부(212)로부터 수신함으로써, 거리 데이터를 기반으로 편대 형태를 일정하게 유지할 수 있다.
거리 데이터 기반 무인 비행체(100) 편대 제어는 통상적으로 최대 ±0.1m의 편대 오차가 발생한다. 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행체(100)는 위치 데이터를 기반으로 초기 위치가 설정된 후, 거리 데이터를 이용하여 편대 형태를 유지할 수 있기 때문에 위치 데이터 기반 편대 제어보다 편대 오차를 최소화할 수 있다.
한편, 거리 데이터를 이용하여 편대 형태를 유지할 때, 각각의 무인 비행체 사이의 거리가 유지되더라도 편대 형태의 전체 방향이 틀어지는 편대 정렬의 불일치에 의해 편대 오차가 발생할 수 있다. 이를 위하여, 편대 오차가 발생하였는지를 판단하고 이를 다시 정렬해줄 필요가 존재한다.
편대 오차 판단부(220)는 위치 데이터 처리부(210)로부터 무인 비행체(100)의 위치 데이터를 실시간으로 수신할 수 있다. 편대 오차 판단부(220)는 위치 데이터를 기초로 하여 편대 오차 발생 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 편대 오차 판단부(220)는 실시간으로 수신한 무인 비행체(100)의 위치 데이터와 해당 시점에서 이상적인 무인 비행체(100)의 위치 데이터를 이용하여 편대 오차값을 계산할 수 있다. 예를 들어, 편대 오차 판단부(220)는 무인 비행체(100)에 포함된 리더 무인 비행체 및 팔로워 무인 비행체의 실시간으로 측정된 위치 데이터와 해당 시점에서의 각 리더 무인 비행체 및 팔로워 무인 비행체의 이상적인 위치 데이터의 차를 편대 오차값으로 계산할 수 있다. 이 때, 편대 오차값은 각 리더 무인 비행체 및 팔로워 무인 비행체별로 도출될 수 있다.
그리고, 편대 오차 판단부(220)는 계산된 편대 오차값을 모두 합하고, 이를 스칼라화 하여 전체 편대 오차값으로 계산할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에서 계산된 편대 오차값은 무인 비행체의 이상적인 위치 데이터와 비교하여 편대 전체 위치가 얼마나 오차가 발생하였는지를 수치화하여 표현하게 된다.
구체적인 편대 오차의 판단 및 편대 오차값의 계산은 이후 도 7을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
따라서, 편대 오차 판단부(220)는 전체 편대 오차값과 기 설정된 허용 임계값을 비교하여 편대 오차 발생 여부를 판단할 수 있다. 편대 오차 판단부(220)는 전체 편대 오차값이 허용 임계값을 초과하는 경우, 편대 오차가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
따라서, 편대 오차값은 실시간으로 측정되는 무인 비행체(100)의 편대 형태와 이상적인 무인 비행체(100)의 편대 형태의 차이를 확인할 수 있는 지표가 될 수 있다.
편대 정렬부(230)는 무인 비행체(100)에 저장된 편대 정렬을 위한 비행 경로 및 편대 형태 등을 수신할 수 있다. 또한, 편대 정렬부(230)는 위치 데이터 처리부(211)로부터 무인 비행체(100)의 초기 위치 데이터를 수신할 수 있다.
편대 정렬부(230)는 수신한 초기 위치 데이터, 비행 경로 및 편대 형태 등을 기반으로 무인 비행체(100)를 정렬할 수 있다. 후술하겠지만, 편대 정렬부(230)는 초기 위치 데이터를 기초로 하여 무인 비행체(100)를 정렬한 후, 무인 비행체(100)가 거리 데이터 기반으로 편대 형태를 유지하도록 설정할 수 있다.
이 때, 리더 무인 비행체는 위치 데이터를 기반으로 비행을 하고, 팔로워 무인 비행체는 리더 무인 비행체(110)를 중심으로 거리 데이터 기반 비행을 수행할 수 있다. 팔로워 무인 비행체는 위치 데이터를 기반으로 편대 형태로 정렬된 후, 거리 데이터 기반으로 편대 형태를 유지하는 것이기 때문에, 인접한 리더 무인 비행체와 거리 데이터 또는 인접한 팔로워 무인 비행체와 거리 데이터 중 두 개의 거리 데이터만을 이용해도 일정하게 편대 형태를 유지할 수 있다.
나아가, 리더 무인 비행체 및 팔로워 무인 비행체가 동일한 고도에서 비행할 시, 팔로워 무인 비행체는 3차원에서도 인접한 리더 무인 비행체와 거리 데이터 또는 인접한 팔로워 무인 비행체와 거리 데이터 중 두 개의 거리 데이터만을 이용하여 편대 형태를 유지할 수 있다.
또한, 편대 정렬부(230)는 편대 오차 판단부(230)가 편대가 발생한 것으로 판단한 경우, 무인 비행체(100)의 위치 데이터를 기반으로 무인 비행체(100)의 편대를 재정렬할 수 있다.
즉, 편대 정렬부(230)는 편대 오차가 발생 시, 거리 데이터 기반으로 제어되던 무인 비행체(100)가 위치 데이터 기반으로 제어되도록 스위칭할 수 있다.
또한, 편대 정렬부(230)는 무인 비행체(100)를 위치 데이터 기반으로 재정렬한 후, 다시 무인 비행체(100)를 거리 데이터 기반으로 제어하도록 스위칭할 수 있다.
도4는 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행체 편대 제어 시스템을 리더 무인 비행체의 위치 데이터를 보정하는데 필요한 구성 간의 연결 관계를 도시한 블록도이다.
편대 제어 시스템(200)는 리더 무인 비행체 위치 데이터 보정부(240)를 더 포함할 수 있다. 거리 데이터를 기초로 편대 제어를 하는 경우, 편대 오차는 최대 ±0.1m로 매우 작다. 따라서, 거리 데이터 기반 편대 오차를 배제하면, 리더 무인 비행체(110)의 위치 데이터 기반 편대 오차만 편대 비행에 관여할 수 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 편대 제어 시스템(200)은 리더 무인 비행체(110)의 위치 데이터 오차를 보정함으로써 비행 중 편대 오차를 최소화할 수 있다.
먼저, 위치 데이터 처리부(211)는 팔로워 무인 비행체(120)로부터 위치 데이터를 수신할 수 있다.
또한, 거리 데이터 처리부(211)는 팔로워 무인 비행체(120)로부터 팔로워 무인 비행체(120)와 리더 무인 비행체(110)간 거리 데이터를 수신할 수 있다.
리더 무인 비행체 위치 데이터 보정부(240)는 위치 데이터 및 거리 데이터를 수신하고, 위치 데이터 및 거리 데이터를 기초로 리더 무인 비행체의 예측 위치 데이터를 계산할 수 있다.
일 예로, 리더 무인 비행체 위치 데이터 보정부(240)는 복수의 팔로워 무인 비행체(120)로부터 위치 데이터 및 거리 데이터를 수신할 수 있다. 위치 데이터는 실시간으로 측정되는 복수의 팔로워 무인 비행체(120)의 위치 좌표를 포함할 수 있다. 또한, 거리 데이터는 실시간으로 측정되는 복수의 팔로워 무인 비행체(120)와 리더 무인 비행체(110)간의 거리를 포함할 수 있다.
또한, 리더 무인 비행체 위치 데이터 보정부(240)는 팔로워 무인 비행체(120)의 위치 데이터 및 팔로워 무인 비행체(120)와 리더 무인 비행체(110)간의 거리 데이터로 각 팔로워 무인 비행체(120)와 리더 무인 비행체(110)간의 각도를 계산할 수 있다.
리더 무인 비행체 위치 데이터 보정부(240)는 팔로워 무인 비행체(120)의 위치 데이터, 팔로워 무인 비행체(120)와 리더 무인 비행체(110)간의 거리 데이터 및 팔로워 무인 비행체(120)와 리더 무인 비행체(110)간의 각도를 이용하여 각 팔로워 무인 비행체(120)의 리더 무인 비행체(110) 예측 위치 값을 계산할 수 있다.
또한, 리더 무인 비행체 위치 데이터 보정부(240)는 각 팔로워 무인 비행체(120)의 리더 무인 비행체(110) 예측 위치값의 평균을 계산하고, 이를 리더 무인 비행체(110)의 예측 위치 데이터로 결정할 수 있다.
또한, 리더 무인 비행체 위치 데이터 보정부(240)는 리더 무인 비행체(110)의 위치 데이터를 리더 무인 비행체(110)의 예측 위치 데이터로 보정할 수 있다.
따라서, 리더 무인 비행체 위치 데이터 보정부(240)는 실시간으로 리더 무인 비행체(110)의 위치 데이터를 보정함으로써, 리더 무인 비행체(110)가 외부 환경으로 인해 발생하는 위치 데이터 오차를 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 편대 제어 시스템을 통해 무인 비행체의 편대 정렬을 제어하는 과정을 도시하는 흐름도이다.
단계(S110)에서, 편대 제어 시스템은 리더 무인 비행체로부터 초기 위치 데이터, 비행 경로 및 편대 형태 등을 수신할 수 있다. 리더 무인 비행체는 초기 위치 데이터와 편대 정렬을 위한 비행 경로 및 편대 형태 등이 미리 저장되거나 원격 조종을 통해 실시간으로 입력될 수 있다.
단계(S120)에서, 편대 제어 시스템은 리더 무인 비행체의 초기 위치 데이터를 기초로 하여 팔로워 무인 비행체의 위치 데이터를 설정할 수 있다. 편대 제어 시스템은 팔로워 무인 비행체의 위치 데이터를 리더 무인 비행체의 초기 위치 데이터를 참조하여 이상적인 편대 형태를 이루도록 위치 데이터를 설정할 수 있다. 즉, 편대 제어 시스템은 팔로워 무인 비행체를 리더 무인 비행체의 초기 위치 데이터를 기준으로 설정함으로써, 팔로워 무인 비행체와 리더 무인 비행체가 동일한 방향을 바라보도록 편대 방향을 설정할 수 있다.
단계(S130)에서, 편대 제어 시스템은 리더 무인 비행체 및 팔로워 무인 비행체를 편대 형태로 정렬시킬 수 있다. 편대 제어 시스템은 리더 무인 비행체로부터 수신한 편대 형태로 리더 무인 비행체 및 팔로워 무인 비행체의 위치를 정렬시킬 수 있다. 편대 제어 시스템은 편대 형태의 위치 데이터를 리더 무인 비행체 및 팔로워 무인 비행체에 제공함으로써, 각 리더 무인 비행체 및 팔로워 무인 비행체의 위치 데이터를 편대 형태의 위치 데이터로 설정할 수 있다.
단계(S140)에서, 편대 제어 시스템은 리더 무인 비행체의 거리 데이터 및 팔로워 무인 비행체의 거리 데이터를 기초로 하여 리더 무인 비행체 및 팔로워 무인 비행체의 편대 비행을 제어할 수 있다.
편대 제어 시스템은 리더 무인 비행체 및 팔로워 무인 비행체로 거리 데이터를 제공함으로써 리더 무인 비행체 및 팔로워 무인 비행체는 거리 데이터를 공유할 수 있다. 따라서, 팔로워 무인 비행체는 수신한 거리 데이터를 기반으로 인접한 리더 무인 비행체 및 인접한 팔로워 무인 비행체와 일정 거리를 유지하며 편대 비행할 수 있다.
즉, 편대 제어 시스템은 단계(130)에서 리더 무인 비행체 및 팔로워 무인 비행체의 위치 데이터를 설정하고, 본 단계에서 팔로워 무인 비행체가 거리 데이터를 기반으로 편대 비행하도록 제어할 수 있다.
또한, 팔로워 무인 비행체는 위치 데이터를 기반으로 편대 형태로 정렬하고, 거리 데이터 기반으로 편대 형태를 유지하는 것이기 때문에, 인접한 리더 무인 비행체와 거리 데이터 및 인접한 팔로워 무인 비행체와 거리 데이터 중 두개의 거리 데이터만으로 편대 형태를 일정하게 유지할 수 있다.
편대 제어 시스템은 리더 무인 비행체 및 팔로워 무인 비행체의 위치 데이터를 설정하고 거리 데이터를 기반으로 편대 제어를 함으로써, 리더 무인 비행체 및 팔로워 무인 비행체는 편대 비행을 위한 일정한 거리를 유지하면서 유일한 편대 모형으로 비행할 수 있다.
한편, 단계(S110) 내지 단계(S140)에 의해 편대 정렬된 무인 비행체들은 비행 도중 편대 오차가 발생할 수 있다. 예를 들어, 농약 살포 등을 위해 편대 전체가 유턴을 하는 경우에는 무인 비행체 사이의 거리는 유지되지만, 이상적인 편대 형태와 방향이 틀어지는 경우가 발생할 수 있다.
단계(150)에서, 편대 제어 시스템은 리더 무인 비행체 및 팔로워 무인 비행체의 편대 오차 발생 여부를 판단하게 된다.
편대 제어 시스템은 실시간으로 리더 무인 비행체의 위치 데이터 및 팔로워 무인 비행체의 위치 데이터를 수신하여 편대 오차 발생 여부를 판단할 수 있다.
편대 제어 시스템은 실시간으로 수신한 리더 무인 비행체의 위치 데이터 및 팔로워 무인 비행체의 위치 데이터와 해당 시점에서 이상적인 리더 무인 비행체의 위치 데이터 및 팔로워 무인 비행체의 위치 데이터를 기초로 하여 편대 오차값을 계산할 수 있다. 편대 오차값은 해당 시점의 위치 데이터로 생성된 편대 형태와 이상적인 편대 형태의 비교를 통해 계산된다.
또한, 편대 제어 시스템은 편대를 구성하는 리더 무인 비행체의 편대 오차값과 팔로워 무인 비행체의 편대 오차값을 모두 합하여 전체 편대 오차값을 계산할 수 있다. 편대 제어 시스템은 전체 편대 오차값과 기 설정된 허용 임계값을 비교하여 편대 오차 발생 여부를 판단할 수 있다.
단계(160)에서, 편대 제어 시스템은 편대 오차가 발생한 것으로 판단 시, 편대를 위치 데이터 기반으로 재정렬할 수 있다.
편대 제어 시스템은 편대 오차가 발생한 것으로 판단하는 경우, 해당 편대를 구성하는 리더 무인 비행체 및 팔로워 무인 비행체의 위치 데이터를 기반으로 편대를 재정렬할 수 있다. 즉, 편대 제어 시스템은 리더 무인 비행체 및 팔로워 무인 비행체의 시프팅된 위치 데이터를 기 등록된 편대 형태로 재설정할 수 있다. 즉, 편대 제어 시스템은 편대 오차 발생 시, 거리 데이터 기반으로 무인 비행체의 편대를 제어하던 것을 위치 데이터 기반 편대 제어로 스위칭할 수 있다.
또한, 편대 제어 시스템은 무인 비행체를 위치 데이터 기반으로 재정렬한 후, 다시 거리 기반 데이터 편대 제어로 스위칭 할 수 있다. 이로써, 편대 제어 시스템은 보다 정밀하게 무인 비행체가 편대 정렬되도록 제어할 수 있다.
단계(S170)에서, 편대 제어 시스템은 리더 무인 비행체의 예측 위치 데이터를 계산할 수 있다.
편대 제어 시스템은 팔로워 무인 비행체의 위치 데이터, 팔로워 무인 비행체와 리더 무인 비행체간 거리 데이터 및 팔로워 무인 비행체와 리더 무인 비행체간 각도를 기초로 리더 무인 비행체의 예측 위치값을 계산할 수 있다. 이 때, 편대 제어 시스템은 편대를 구성하는 팔로워 무인 비행체별로 리더 무인 비행체의 예측 위치값을 계산할 수 있다.
그리고, 편대 제어 시스템은 편대를 구성하는 각 팔로워 무인 비행체의 리더 무인 비행체 예측 위치값의 평균을 계산하고, 이를 리더 무인 비행체의 예측 위치 데이터로 결정할 수 있다.
또한, 편대 제어 시스템은 리더 무인 비행체의 예측 위치 데이터를 리더 무인 비행체로 제공함으로써, 리더 무인 비행체의 위치 데이터를 보정하여 편대 형태를 유지시킬 수 있다.
도6은 본 발명의 실시예에 따른 편대 오차 발생 여부를 판단하는 과정을 도시하는 흐름도이다.
단계(151)에서, 편대 제어 시스템은 리더 무인 비행체의 위치 데이터 및 팔로워 무인 비행체의 위치 데이터와 이상적인 리더 무인 비행체의 위치 데이터 및 팔로워 무인 비행체의 위치 데이터를 기초로 편대 오차값을 계산할 수 있다.
예를 들어, 편대 제어 시스템은 실시간으로 수신한 각 리더 무인 비행체의 위치 데이터와 이상적인 리더 무인 비행체의 위치 데이터의 차를 리더 무인 비행체의 편대 오차값으로 계산할 수 있다. 마찬가지로, 편대를 구성하는 각 팔로워 무인 비행체의 위치 데이터와 이상적인 팔로워 무인 비행체의 위치 데이터의 차를 각 팔로워 무인 비행체의 편대 오차값으로 계산할 수 있다.
이상적인 리더 무인 비행체 및 팔로워 무인 비행체의 위치 데이터는 해당 팔로워 무인 비행체의 기 설정된 편대 형태 및 비행 경로를 기반으로 도출할 수 있다.
또한, 편대 제어 시스템은 각 리더 무인 비행체의 편대 오차값 및 팔로워 무인 비행체의 편대 오차값을 모두 합하고, 이를 스칼라 값으로 일반화하여 전체 편대 오차값을 계산할 수 있다.
단계(S152)에서, 편대 제어 시스템은 전체 편대 오차값과 기 설정된 허용 임계값을 비교하여 편대 오차 발생 여부를 판단할 수 있다. 편대 제어 시스템은 전체 편대 오차값이 허용 임계값을 초과하는 경우 편대 오차가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행체의 편대 오차값을 계산하는 예를 도시하는 도면이다.
도7을 참조하면, 리더 무인 비행체(111)와 팔로워 무인 비행체(121, 122)가 편대를 형성할 수 있다. 이 때, 편대 제어 시스템은 리더 무인 비행체(111) 및 팔로워 무인 비행체(121, 1222)의 이상적인 위치 데이터를 기 등록된 비행 경로 및 편대 형태를 기반으로 도출할 수 있다. 또한, 편대 제어 시스템은 각 리더 무인 비행체(111) 및 팔로워 무인 비행체(121, 122)의 측정된 위치 데이터를 수신할 수 있다.
또한, 편대 제어 시스템은 각 리더 무인 비행체(111) 및 팔로워 무인 비행체(121, 122)의 이상적인 위치 데이터와 측정된 위치 데이터를 비교하여 편대 오차값을 계산할 수 있다.
도7에 도시된 바와 같이, 편대 제어 시스템은 시간(t)에서 리더 무인 비행체(111)의 이상적인 위치 데이터를 (, )로 표현할 수 있다. 또한, 편대 제어 시스템은 시간(t)에서 각 팔로워 무인 비행체(121) 및 팔로워 무인 비행체(122)의 이상적인 위치 데이터를 (, ) 및 (, )로 표현할 수 있다.
또한, 편대 제어 시스템은 리더 무인 비행체(111)의 시간(t)에서 측정된 위치 데이터를 (, )로 표현할 수 있다. 마찬가지로 편대 제어 시스템은 팔로워 무인 비행체(121)의 시간(t)에서 측정된 위치 데이터를 (, )로 표현하고, 팔로워 무인 비행체(122)의 시간(t)에서 측정된 위치 데이터를 (, ) 로 표현할 수 있다.
편대 제어 시스템은 리더 무인 비행체의 시간(t)에서 이상적인 위치 데이터((, ))와 시간(t)에서 측정된 위치 데이터 (, ))의 차를 편대 오차값으로 계산할 수 있다.
마찬가지로 각 팔로워 무인 비행체(121) 및 팔로워 무인 비행체(122)의 시간 (t)에서 이상적인 위치 데이터와 시간(t)에서 측정된 위치 데이터의 차를 팔로워 무인 비행체(121, 122)별 편대 오차값으로 계산할 수 있다.
편대 제어 시스템은 각 리더 무인 비행체(111)의 위치 데이터 차와 팔로워 무인 비행체(122)의 편대 오차값을 모두 합하고, 이를 스칼라화하여 전체 편대 오차값을 계산할 수 있다.
편대 제어 시스템은 전체 편대 오차값을 기 설정된 허용 임계값과 비교할 수 있다. 편대 제어 시스템은 전체 편대 오차값이 허용 임계값을 초과하면 편대 오차가 발생했다고 판단할 수 있다.
또한, 편대 제어 시스템은 편대 오차가 발생했다고 판단하는 경우, 각 리더 무인 비행체(111) 및 팔로워 무인 비행체(121, 122)의 위치 데이터를 기 등록한 편대 형태로 재설정할 수 있다.
따라서, 편대 제어 시스템은 리더 무인 비행체(111) 및 팔로워 무인 비행체(121, 122)의 위치 데이터를 기반으로 편대 오차를 보정함으로써, 리더 무인 비행체(111) 및 팔로워 무인 비행체(121, 122)를 편대 형태로 재정렬할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 리더 무인 비행체의 위치 데이터를 보정하는 과정을 도시하는 흐름도이다.
단계(171)에서, 편대 제어 시스템은 편대를 구성하는 팔로워 무인 비행체별로 리더 무인 비행체의 예측 위치값을 계산할 수 있다.
편대 제어 시스템은 팔로워 무인 비행체로부터 팔로워 무인 비행체의 위치 데이터 및 팔로워 무인 비행체와 리더 무인 비행체간의 거리 데이터를 수신할 수 있다.
또한, 편대 제어 시스템은 기 등록된 편대 형태를 기초로 하여 리더 무인 비행체와 팔로워 무인 비행체간 각도를 계산할 수 있다.
편대 제어 시스템은 팔로워 무인 비행체의 위치 데이터, 팔로워 무인 비행체와 리더 무인 비행체간의 거리 데이터 및 팔로워 무인 비행체와 리더 무인 비행체간의 각도를 이용하여 리더 무인 비행체 예측 위치값을 계산할 수 있다. 또한, 편대 제어 시스템은 편대를 구성하는 모든 팔로워 무인 비행체의 리더 무인 비행체 예측 위치값을 계산할 수 있다.
단계(S172)에서 편대 제어 시스템은 리더 무인 비행체 예측 위치 데이터를 리더 무인 비행체의 위치 데이터로 보정할 수 있다.
편대 제어 시스템은 팔로워 무인 비행체별 리더 무인 비행체 예측 위치값의 평균을 계산하고, 이를 리더 무인 비행체의 예측 위치 데이터로 결정할 수 있다.
또한, 편대 제어 시스템은 리더 무인 비행체의 예측 위치 데이터를 리더 무인 비행체의 위치 데이터로 보정할 수 있다.
도9는 본 발명에 따른 리더 무인 비행체의 예측 위치 데이터를 계산하는 예를 도시하는 도면이다.
도9를 참조하면, 리더 무인 비행체(111) 및 팔로워 무인 비행체(121, 122, 123, 124)가 편대를 구성할 수 있다. 편대 제어 시스템은 팔로워 무인 비행체(121, 122, 123, 124)별로 리더 무인 비행체(111)의 예측 위치값을 계산할 있다.
예를 들어, 편대 제어 시스템은 팔로워 무인 비행체(121)로부터 팔로워 무인 비행체(122)의 위치 데이터((, )) 및 팔로워 무인 비행체(121)와 리더 무인 비행체(111)간의 거리 데이터(를 수신할 수 있다.
또한, 편대 제어 시스템은 기 등록된 편대 형태를 기반으로 팔로워 무인 비행체(121)와 리더 무인 비행체(111)간의 각도()를 구할 수 있다.
마찬가지로, 편대 제어 시스템은 팔로워 무인 비행체(122)의 위치 데이터((, )), 팔로워 무인 비행체(122)와 리더 무인 비행체(111)간의 거리 데이터( 및 팔로워 무인 비행체(122)와 리더 무인 비행체(111)간의 각도(를 구할 수 있다. 또한, 편대 제어 시스템은 팔로워 무인 비행체(123)의 위치 데이터((, )), 팔로워 무인 비행체(123)와 리더 무인 비행체(111)간의 거리 데이터( 및 팔로워 무입 비행체(123 )와 리더 무인 비행체간의 각도(를 구할 수 있다. 편대 제어 시스템은 팔로워 무인 비행체(124)의 위치 데이터((, )), 팔로워 무인 비행체(124)와 리더 무인 비행체(111)간의 거리 데이터( 및 팔로워 무인 비행체(124)와 리더 무인 비행체(111)간의 각도(를 구할 수 있다.
편대 제어 시스템은 각 팔로워 무인 비행체(121, 122, 123, 124)의 위치 데이터, 팔로워 무인 비행체(121, 122, 123, 124)와 리더 무인 비행체(111)의 거리 데이터 및 팔로워 무인 비행체(121, 122, 123, 124)와 리더 무인 비행체(111)의 각도로 리더 무인 비행체(111)의 예측 위치값을 계산할 수 있다.
편대 제어 시스템은 팔로워 무인 비행체(121)의 리더 무인 무인 비행체(111)의 예측 위치값 를 , )으로 계산할 수 있다.
마찬가지로, 편대 제어 시스템은 팔로워 무인 비행체(122, 123, 124)별 리더 무인 비행체(111)의 예측 위치값 , 및 를 , ), , ) 및 , )으로 계산할 수 있다.
또한, 편대 제어 시스템은 팔로워 무인 비행체(121, 122, 123, 124)별 리더 무인 비행체(111)의 예측 위치값 , 및 의 x좌표 평균과 y좌표 평균으로 리더 무인 비행체(111)의 위치 데이터를 보정할 수 있다.
편대 제어 시스템은 리더 무인 비행체의 위치 데이터를 +()+(), ()+()+()+())로 계산할 수 있다. 즉, 편대 제어 시스템은 리더 무인 비행체의 위치 데이터를 식 을 기초로 하여 계산할 수 있다.
따라서 편대 제어 시스템은 리더 무인 비행체의 위치 데이터를 실시간으로 보정함으로써, 편대 오차를 최소화할 수 있다.
아울러, 리더 무인 비행체를 높은 정밀도를 가진 고가의 GPS 장비를 탑재하지 않고서도, 더 정확한 위치 데이터를 가지고 제어할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변경이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에 서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100. 무인 비행체
110. 리더 무인 비행체
120. 팔로워 무인 비행체
200. 편대 제어 시스템

Claims (10)

  1. 복수의 무인 비행체의 편대 제어를 수행하는 무인 비행체 편대 제어 시스템으로서,
    상기 무인 비행체의 위치 데이터 및 거리 데이터를 수신하고 상기 무인 비행체의 편대에 속한 다른 무인 비행체에 제공하는 데이터 처리부;
    상기 위치 데이터 및 상기 거리 데이터를 선택적으로 이용하여 상기 무인 비행체의 편대를 정렬하는 편대 정렬부; 및
    상기 무인 비행체의 상기 위치 데이터를 기초로 하여 편대 전체 방향이 틀어지는 편대 정렬 불일치에 의한 전체 편대 오차값을 계산하고, 상기 전체 편대 오차값과 기 설정된 허용 임계값을 비교하여 상기 무인 비행체의 상기 편대 정렬 불일치에 의한 편대 오차 발생 여부를 판단하는 편대 오차 판단부를 포함하고,
    상기 편대 정렬부는, 초기에 상기 무인 비행체의 위치 데이터 기반 편대 제어로 상기 무인 비행체를 편대 정렬하고,
    이후 상기 무인 비행체의 편대 제어 방식을 상기 무인 비행체의 거리 데이터기반 편대 제어로 변경하여 상기 무인 비행체가 상기 편대 형태를 유지하도록 정렬하며,
    상기 편대 정렬 불일치에 의한 상기 편대 오차가 발생한 것으로 판단 시, 상기 무인 비행체의 상기 위치 데이터를 기반으로 상기 무인 비행체를 재정렬하는 것인 무인 비행체 편대 제어 시스템.

  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 무인 비행체는 편대 정렬을 위한 비행 경로 및 편대 형태 정보를 보유한 리더 무인 비행체; 및
    상기 리더 무인 비행체를 중심으로 편대 비행하는 복수의 팔로워 무인 비행체;를 포함하는 것인 무인 비행체 편대 제어 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 편대 정렬부는
    상기 편대 오차 판단부가 상기 편대 오차가 발생했다고 판단한 경우, 상기 무인 비행체의 편대 제어 방식을 거리 데이터 기반에서 위치 데이터 기반 편대 제어 방식으로 변경하여 상기 무인 비행체를 재정렬하는 것인 무인 비행체 편대 제어 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 편대 오차 판단부는, 특정 시점에서 측정된 상기 무인 비행체의 위치 데이터와 상기 무인 비행체의 상기 특정 시점에서 이상적인 위치 데이터의 차를 기초로 상기 전체 편대 오차값을 계산하고,
    상기 전체 편대 오차값이 상기 허용 임계값을 초과하면 상기 편대 정렬 불일치에 의한 상기 편대 오차가 발생한 것으로 판단하는 것인 무인 비행체 편대 제어 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 팔로워 무인 비행체의 위치 데이터, 상기 팔로워 무인 비행체와 상기 리더 무인 비행간 거리 데이터 및 상기 팔로워 무인 비행체와 상기 리더 무인 비행체간 각도를 기초로 하여 상기 리더 무인 비행체의 예측 위치 데이터를 계산하고,
    상기 리더 무인 비행체의 위치 데이터를 상기 예측 위치 데이터로 보정하는 리더 무인 비행체 위치 데이터 보정부를 더 포함하는 무인 비행체 편대 제어 시스템.
  7. 복수의 무인 비행체가 포함된 무인 비행체의 편대를 제어하는 방법으로서,
    a) 위치 데이터를 기초로한 상기 무인 비행체의 위치 데이터 기반 편대 제어로 상기 무인 비행체 편대를 정렬하는 단계;
    b) 위치 데이터 기반으로 정렬된 상기 무인 비행체 편대를 상기 복수의 무인 비행체 사이의 거리 데이터를 기초로한 상기 무인 비행체의 거리 데이터 기반 편대 제어로 변경하여, 상기 무인 비행체가 편대 형태를 유지하도록 정렬하는 단계;
    c) 상기 무인 비행체의 편대의 편대 전체 방향이 틀어지는 편대 정렬 불일치에 의한 편대 오차 발생 여부를 판단하는 단계; 및
    d) 상기 편대 정렬 불일치에 의한 상기 편대 오차가 발생한 것으로 판단한 경우, 상기 무인 비행체의 위치 데이터 기반 편대 제어로 상기 무인 비행체를 재정렬하는 단계;를 포함하며,
    상기 c) 단계는,
    특정 시점에서 상기 무인 비행체의 위치 데이터와 상기 특정 시점에서 상기 무인 비행체의 이상적인 위치 데이터의 차를 기초로 전체 편대 오차값을 계산하는 단계; 및
    상기 전체 편대 오차값이 기 설정된 허용 임계값을 초과하는 경우, 상기 편대 정렬 불일치에 의한 상기 편대 오차가 발생한 것으로 판단하는 단계;를 포함하는 것인 무인 비행체 편대 제어 방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 d)단계 이후,
    상기 무인 비행체의 편대 제어 방식을 상기 무인 비행체의 위치 데이터 기반 편대 제어에서 상기 무인 비행체의 거리 데이터 기반 편대 제어로 변경하여 상기 무인 비행체의 비행을 제어하는 단계;를 더 포함하는 무인 비행체 편대 제어 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 무인 비행체는 편대 정렬을 위한 비행 경로 및 편대 형태 정보를 포함하는 리더 무인 비행체 및
    상기 리더 무인 비행체를 중심으로 편대 비행하는 복수의 팔로워 무인 비행체를 포함하고,
    상기 팔로워 무인 비행체의 위치 데이터, 상기 팔로워 무인 비행체와 상기 리더 무인 비행체간 거리 데이터 및 상기 팔로워 무인 비행체와 상기 리더 무인 비행체의 각도를 계산하고, 이를 기초로 리더 무인 비행체의 예측 위치 데이터를 계산하는 단계; 및
    상기 리더 무인 비행체의 위치 데이터를 예측 위치 데이터로 보정하는 단계;를 더 포함하는 것인 무인 비행체 편대 제어 방법.
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