KR102600816B1 - Drone station and method for battery charging and data transmission usong this station - Google Patents

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Abstract

본 발명은 드론 착륙 스테이션 및 이를 이용한 드론의 충전 및 데이터 전송방법에 관한 것으로, 상기 착륙 스테이션은 착륙좌표로 이동한 드론이 카메라를 통해 착륙지점을 확인할 수 있도록 착륙대의 일측에 표시되는 착륙지점 표식부; 상기 착륙지점 표식부에서 일정거리 이격된 착륙대의 타측에 표시되어 상기 착륙지점 표식부 상공에서 기 설정된 높이까지 하강한 드론이 수평비행 후 충전/이륙 위치를 인식할 수 있도록 하는 충전 및 이륙지점 표식부; 상기 착륙대에 하단부가 고정되고 상단부가 착륙대의 상면으로 일정 높이 유지되게 설치되어 상기 충전 및 이륙지점 표식부의 상부에 위치한 드론이 수직 상승하여 드론측의 제1충전커넥터가 접속되도록 지상을 향하는 제2충전커넥터가 구비되는 제2충전커넥터 지지대; 상기 제2충전커넥터에 제1충전커넥터가 접속된 상태에서 제2충전커넥터를 수직 하강시켜 상기 충전 및 이륙지점 표식부에 드론을 착륙시키도록 제2충전커넥터 지지대에 구비되는 승강수단; 상기 충전 및 이륙지점 표식부에 착륙한 드론의 배터리 충전전원과 필요한 데이터 전송이 이루어지도록 상기 제2충전커넥터에 연결 설치되는 전원공급 및 데이터 전송 케이블; 상기 드론의 배터리 충전/데이터 전송 제어와, 드론의 착륙/이륙제어 및 수신 데이터의 저장/관리와, 인터넷망으로 연결된 원격관리서버와 통신이 가능한 지상통제장치;를 포함하여 이루어진다.The present invention relates to a drone landing station and a method for charging and transmitting data to a drone using the same. The landing station includes a landing point marker displayed on one side of the landing zone so that a drone that has moved to landing coordinates can confirm the landing point through a camera. ; A charging and takeoff point marker that is displayed on the other side of the landing pad spaced a certain distance away from the landing point marker and allows the drone, which has descended from the sky above the landing point marker to a preset height, to recognize the charging/takeoff position after horizontal flight. ; The lower end is fixed to the landing pad and the upper portion is installed to be maintained at a certain height on the upper surface of the landing pad, so that the drone located on the top of the charging and takeoff point marker rises vertically and the first charging connector on the drone side is connected to the second charging device facing the ground. A second charging connector support provided with a connector; Elevating means provided on the second charging connector support to vertically lower the second charging connector while the first charging connector is connected to the second charging connector to land the drone on the charging and takeoff point marker; A power supply and data transmission cable connected to the second charging connector to transmit necessary data and battery charging power of the drone that has landed on the charging and takeoff point marker; It includes battery charging/data transmission control of the drone, landing/takeoff control of the drone and storage/management of received data, and a ground control device capable of communicating with a remote management server connected to an Internet network.

Description

드론 착륙 스테이션 및 이를 이용한 드론의 충전 및 데이터 전송방법{Drone station and method for battery charging and data transmission usong this station}Drone landing station and method for charging and data transmission of drone using the same {Drone station and method for battery charging and data transmission usong this station}

본 발명은 드론 착륙 스테이션 및 이를 이용한 드론의 충전 및 데이터 전송방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 일정한 임무를 수행한 드론이 착륙할 수 있는 공간을 제공하고, 착륙 후 배터리의 충전과 임무 수행에 필요한 각종 데이터 전송이 원격으로 가능하도록 구성되는 드론 착륙 스테이션 및 이를 이용한 드론의 충전 및 데이터 전송방법에 관한 것이다.The present invention relates to a drone landing station and a method for charging and transmitting data to a drone using the same. More specifically, it provides a space for a drone that has completed a certain mission to land, and provides a space for the drone to land after landing and to charge the battery and perform the mission. This relates to a drone landing station configured to enable various data transmission remotely and a method of charging and transmitting data for a drone using the same.

드론은 다양한 산업분야에서 그 이용이 점차적으로 증가되고 있다.The use of drones is gradually increasing in various industrial fields.

특히, 농촌 인구의 감소와 더불어 고령화에 따라 일손이 부족한 농업분야, 임업분야 및 어업분야 등에서 기계화 및 무인화가 더욱 가속화되고 있는 상황에서 드론의 활용분야가 점차적으로 증가하고 있다.In particular, the use of drones is gradually increasing as mechanization and unmanned technology are accelerating in agricultural, forestry, and fishing fields where labor is scarce due to aging and a decline in the rural population.

농업분야의 경우, 대규모의 논 및 밭 작물을 경작하는 과정에서 경작물의 생산량을 높이기 위해 수시로 다양한 목적의 방제작업이 필요로 하게 되는데, 이러한 농업분야에서 농약방제를 위해 작업자가 직접 농약을 분무하기 보다는 농약방제용 드론을 이용하여 작업자 혼자서 많은 경작지를 신속하게 방제할 수 있게 되었다.In the agricultural field, in the process of cultivating large-scale rice fields and field crops, pest control work for various purposes is required from time to time to increase the production of cultivated products. In this agricultural field, rather than having workers directly spray pesticides, workers are required to control pesticides. Using drones for pesticide control, workers can quickly control large areas of farmland alone.

또한, 임업분야나 어업분야 등에서도 산림을 가꾸거나 가두리 양식장 등에 병해충을 방제하는 용도로 방제용드론이 이용되기도 한다.In addition, in the forestry and fishing fields, control drones are also used to control pests and diseases in forests or cage fish farms.

또한, 공장이나 태양광 발전시설 등에서 시설감시나 고장감시 등의 목적으로 드론에 다양한 장비를 추가하여 광범위한 지역에 대해 신속한 감시임무를 수행할 수 있게 되어 부족한 인력을 대체할 수 있을 뿐만 아니라 효율적인 감시임무 수행을 통해 작업의 효율성을 높이고 작업자의 안전사고 예방 등에 기여를 하고 있다.In addition, by adding various equipment to drones for the purpose of facility monitoring or malfunction monitoring in factories or solar power facilities, etc., rapid surveillance missions can be performed over a wide area, which not only replaces insufficient manpower but also provides efficient surveillance missions. Through this practice, we are contributing to improving work efficiency and preventing worker safety accidents.

이렇게 다양한 목적으로 운영되는 드론은 각종 전자장비와 통신장비, 촬영장비, 기타 작업장치 등이 탑재되어 본체에 장착된 배터리로부터 필요한 전력을 공급받게 된다.Drones operated for various purposes are equipped with various electronic equipment, communication equipment, filming equipment, and other work equipment, and receive the necessary power from batteries mounted on the main body.

따라서, 드론의 임무 수행능력은 비행시간에 비례하게 되고, 배터리의 한계로 인해 그 임무수행 범위가 제한적일 수 밖에 없으며, 드론의 비행에 필요한 날개의 회전과 각부의 기능을 수행하기 위해 수시로 배터리를 교체작업하거나 방전된 배터리를 충전해야 하는 번거로움이 발생되기 마련이다.Therefore, the drone's mission performance ability is proportional to the flight time, and due to the limitations of the battery, the mission performance range is inevitably limited, and the battery must be replaced from time to time to rotate the wings and perform the functions of each part necessary for the drone's flight. The inconvenience of having to work or recharge a discharged battery is bound to arise.

특히, 원격으로 제어되는 드론의 경우 배터리 충전 및 교체를 위해 작업영역에서 벗어나 원격지의 관리자가 위치한 장소까지 복귀하는 경우, 배터리의 이용 효율성이 더욱 떨어지고, 작업효율성이 저하될 수 밖에 없는 실정이다.In particular, in the case of remotely controlled drones, when leaving the work area and returning to a location where a remote manager is located to charge or replace the battery, the efficiency of battery use is further reduced and work efficiency is inevitably reduced.

종래의 경우, 드론의 배터리 교체나 충전을 위해서는 관리자가 직접 수행할 수 밖에 없어 드론을 이용한 작업 수행시 관리자가 반드시 대기하고 있어야 하는 어려움이 있었다.In the conventional case, the manager had to perform the replacement or charging of the drone's battery directly, so there was a difficulty in that the manager had to be on standby when performing work using the drone.

물론, 이러한 종래의 드론 운영에 있어서 발생되는 배터리의 교체 또는 충전을 좀 더 효율적으로 수행하기 위한 방법으로 다양한 형태의 충전방식이 제안되고 있기는 하지만, 대부분 추상적이나 현실적 운영이 어려운 실시예를 제공하는 경우가 대부분이었다.Of course, various types of charging methods have been proposed as a way to more efficiently replace or charge the batteries generated in the operation of such conventional drones, but most of them provide embodiments that are abstract but difficult to operate in reality. In most cases it was.

- 특허등록 제10-1655874호(등록일: 2016.09.02)- Patent Registration No. 10-1655874 (Registration Date: 2016.09.02) - 특허등록 제10-1707114호(등록일: 2017.02.09)- Patent Registration No. 10-1707114 (Registration Date: 2017.02.09) - 특허등록 제10-1973842호(등록일: 2019.04.23)- Patent Registration No. 10-1973842 (Registration Date: 2019.04.23)

본 발명은 드론이 임무를 수행하는 주변 지역에 설치되어 드론의 안전한 착륙을 유도하고, 착륙 후 신속한 충전 및 데이터 전송이 가능하도록 구성되어 드론의 운영 효율성을 높일 수 있도록 하는 드론 착륙 스테이션 및 이를 이용한 드론의 충전 및 데이터 전송방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.The present invention is a drone landing station installed in the surrounding area where the drone performs its mission to induce a safe landing of the drone and to enable rapid charging and data transmission after landing to increase the operational efficiency of the drone, and a drone using the same. The purpose is to provide a charging and data transmission method.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 드론 착륙 스테이션은 착륙좌표로 이동한 드론이 본체부에 장착된 카메라를 통해 착륙지점을 확인할 수 있도록 착륙대의 일측에 표시되는 착륙지점 표식부; 상기 착륙지점 표식부에서 일정거리 이격된 착륙대의 타측에 표시되어 상기 착륙지점 표식부 상공에서 기 설정된 높이까지 하강한 드론이 수평비행 후 충전/이륙 위치를 인식할 수 있도록 하는 충전 및 이륙지점 표식부; 상기 착륙대에 하단부가 고정되고 상단부가 착륙대의 상면으로부터 일정 높이 유지되게 설치되어 상기 충전 및 이륙지점 표식부의 상부에 위치한 드론이 수직 상승하여 드론측 제1충전커넥터가 자연스럽게 접속되도록 지상을 향하는 제2충전커넥터가 구비되는 제2충전커넥터 지지대; 상기 제2충전커넥터에 제1충전커넥터가 접속된 상태에서 제2충전커넥터를 수직 하강시켜 착륙대의 충전 및 이륙지점 표식부 상면으로 드론을 착륙시키도록 제2충전커넥터 지지대에 구비되는 승강수단; 상기 충전 및 이륙지점 표식부에 착륙한 드론의 배터리 충전용 전원공급과 드론 비행제어용 데이터 전송이 이루어지도록 상기 제2충전커넥터 지지대를 거쳐 제2충전커넥터로 연결 설치되는 전원공급 및 데이터 전송 케이블; 상기 전원공급 및 데이터 전송 케이블을 통해 드론의 배터리 충전 및 데이터 전송 제어와, 드론의 착륙 및 이륙신호의 송수신 및 드론과의 데이터 송수신제어 및 드론에서 수신한 데이터의 저장 및 관리와, 인터넷망과 연결되어 원격지의 관리서버를 통해 원격제어가 가능한 지상통제장치(GCS: Ground Control Station);를 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above-described object, the drone landing station according to the present invention includes a landing point marker displayed on one side of the landing zone so that the drone that has moved to the landing coordinates can confirm the landing point through a camera mounted on the main body; A charging and takeoff point marker that is displayed on the other side of the landing pad spaced a certain distance away from the landing point marker and allows the drone, which has descended from the sky above the landing point marker to a preset height, to recognize the charging/takeoff position after horizontal flight. ; The lower end is fixed to the landing pad and the upper portion is installed to be maintained at a certain height from the upper surface of the landing pad, so that the drone located at the top of the charging and takeoff point marker rises vertically and the first charging connector on the drone side is naturally connected to the second charging device facing the ground. A second charging connector support provided with a connector; Elevating means provided on the second charging connector support to vertically lower the second charging connector while the first charging connector is connected to the second charging connector to land the drone on the upper surface of the charging and takeoff point marking portion of the landing pad; A power supply and data transmission cable connected to the second charging connector through the second charging connector support to supply power for battery charging of the drone that lands on the charging and takeoff point marker and transmit data for drone flight control; Through the power supply and data transmission cable, the drone's battery charging and data transmission control, the transmission and reception of the drone's landing and takeoff signals and data transmission and reception control with the drone, the storage and management of the data received from the drone, and connection to the Internet network. It includes a ground control station (GCS) that can be remotely controlled through a remote management server.

특히, 상기 착륙지점 표식부 상공에서 기 설정된 높이까지 하강한 드론이 상기 충전 및 이륙지점 표식부를 향해 수평 비행할 수 있도록 착륙지점 표식부와 충전 및 이륙지점 표식부 사이에 수평이동 안내 표식부가 더 구비되고, 상기 제2충전커넥터 승강수단은 드론 측 제1충전커넥터와 착륙대의 제2충전커넥터가 정상적인 접속상태가 유지된 경우 하강하여 드론을 착륙지점 표식부 상면에 착륙시키고, 드론의 배터리 충전 및 데이터 전송이 완료되어 이륙신호가 발생된 경우 제2충전커넥터를 상승시키도록 구성되는 것이 바람직하다.In particular, a horizontal movement guide marker is further provided between the landing point marker and the charging and takeoff point marker so that the drone, which has descended from the sky above the landing point marker to a preset height, can fly horizontally toward the charging and takeoff point marker. The second charging connector elevating means descends when the first charging connector on the drone side and the second charging connector on the landing stand are maintained in a normal connection state, lands the drone on the upper surface of the landing point marker, and charges and data the drone's battery. It is preferable that the second charging connector is raised when transmission is completed and a takeoff signal is generated.

또한, 상기 제2충전커넥터 지지대는 상기 착륙대에 일단이 고정되어 착륙대 상방으로 일정 높이 유지되도록 설치되는 수직지지대와, 상기 수직지지대에 일단이 고정되고 타단이 상기 수직지지대에 직각방향으로 배치되어 그 말단 하부로 제2충전커넥터가 설치되는 일정 길이의 가로지지대로 구성되되, 상기 수직지지대와 가로지지대 중 어느 하나는 상기 지상통제장치에서 드론의 착륙신호가 발생된 경우 상기 제2충전커넥터가 상기 충전 및 이륙지점 표식부의 상방에 위치되도록 하고, 드론의 이륙신호가 발생된 경우 충전 및 이륙지점 표식부 상방에서 어느 일측 방향으로 회전되어 드론의 수직 이륙이 용이하도록 회동 가능한 구조로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.In addition, the second charging connector support has one end fixed to the landing pad and installed to be maintained at a certain height above the landing pad, and one end fixed to the vertical support and the other end disposed at a right angle to the vertical support. It consists of a horizontal support of a certain length on which a second charging connector is installed at the bottom, and when a landing signal of a drone is generated from the ground control device, one of the vertical support and the horizontal support is configured to connect the second charging connector to the charging and It is more desirable to have a structure that can be positioned above the take-off point marker, and when a take-off signal of the drone is generated, it can be rotated in either direction above the charging and take-off point marker to facilitate vertical take-off of the drone.

또한, 상기 제1충전커넥터와 제2충전커넥터는 반구형 형상으로 이루어져 제1충전커넥터가 제2충전커넥터의 내측으로 진입되어 내외측면이 상호 밀착 가능한 구조로 이루어지되, 상기 제1충전커넥터는 반구형의 외주면에 원형 띠 모양의 충전 및 데이터 수신단자가 복수개 구성되고, 상기 제2충전커넥터는 반구형의 내주면에 상기 제1충전커넥터의 충전 및 데이터 수신단자와 각각 접속되어 전원공급 및 데이터 전송이 가능한 복수개의 원형 띠 모양의 충전 및 데이터 송신단자가 구비된 구조로 이루어져 드론의 상승 비행과 함께 제1 및 제2충전커넥터의 접속이 자연스럽게 이루어질 수 있도록 구성된다.In addition, the first charging connector and the second charging connector are formed in a hemispherical shape so that the first charging connector enters the inside of the second charging connector and the inner and outer sides are in close contact with each other, and the first charging connector has a hemispherical shape. A plurality of circular band-shaped charging and data receiving terminals are formed on the outer circumferential surface, and the second charging connector is connected to the charging and data receiving terminal of the first charging connector on a hemispherical inner peripheral surface, so as to enable power supply and data transmission. It is structured with a circular band-shaped charging and data transmission terminal so that the first and second charging connectors can be connected naturally as the drone ascends.

이와 더불어, 상기 제1충전커넥터의 상면 중심부에는 제1충전커넥터가 제2충전커넥터 내측으로 진입 후 제1충전커넥터 및 제2충전커넥터에 각각 구비되는 충전 및 데이터 송수신 단자가 자연스럽게 접속되도록 유도하여 드론을 제2충전커넥터에 고정시키기 위한 영구자석이 구비되고, 상기 제1충전커넥터의 영구자석이 접속되는 제2충전커넥터의 내주면 중심부에는 오목한 영구자석 삽입홈이 형성되고, 상기 삽입홈의 내측에는 상기 지상통제장치의 제어신호에 따라 인가되는 전원에 의해 상기 영구자석이 띠는 자성에 반대되는 자력이 발생되는 전자석이 구비되며, 상기 전자석의 외측면에는 전자석의 자력이 발생되지 않을 경우 영구자석이 접착될 수 있는 금속판이 더 구비된 구성으로 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, at the center of the upper surface of the first charging connector, the charging and data transmission and reception terminals provided on the first charging connector and the second charging connector are naturally connected after the first charging connector enters the second charging connector, thereby allowing the drone A permanent magnet is provided for fixing the device to the second charging connector, and a concave permanent magnet insertion groove is formed at the center of the inner peripheral surface of the second charging connector to which the permanent magnet of the first charging connector is connected, and the inside of the insertion groove is formed as described above. An electromagnet is provided that generates a magnetic force opposing the magnetism of the permanent magnet by power applied according to a control signal from the ground control device, and a permanent magnet is attached to the outer surface of the electromagnet when the magnetic force of the electromagnet is not generated. It is desirable to have a configuration further provided with a metal plate.

또한, 상기 제2충전커넥터에 구비되는 복수개의 충전 및 데이터 송신단자는 일정 높이 돌출된 상태에서 제1충전커넥터의 충전 및 데이터 수신단자의 정합 접속시 내측으로 밀려나는 복수개의 스프링 핀 단자로 이루어지고, 상기 복수개의 스프링 핀 단자 각각에는 제1충전커넥터의 정합 접속시 드론의 배터리 전압을 감지하여 지상통제장치로 신호를 보내는 전압감지센서가 구비되며, 상기 복수개의 전압감지센서 중 어느 하나 이상의 전압감지센서에서 드론 배터리의 전압이 감지되지 않을 경우 상기 지상통제장치는 상기 제1충전커넥터와 제2충전커넥터가 부정합상태로 접속된 것으로 판단하여 비행중인 드론을 하강 후 다시 상승시키는 시퀀스명령을 박복 수행하여 제1충전커넥터와 제2충전커넥터의 정합상태 유도를 제어하도록 구성된다.In addition, the plurality of charging and data transmission terminals provided in the second charging connector are made of a plurality of spring pin terminals that protrude at a certain height and are pushed inward when the charging and data receiving terminal of the first charging connector is mated, Each of the plurality of spring pin terminals is provided with a voltage detection sensor that detects the battery voltage of the drone when the first charging connector is mated and sends a signal to the ground control device, and at least one voltage detection sensor among the plurality of voltage detection sensors If the voltage of the drone battery is not detected, the ground control device determines that the first charging connector and the second charging connector are connected in a mismatched state and repeats the sequence command to lower the flying drone and then raise it again. It is configured to control the matching state induction of the first charging connector and the second charging connector.

그리고, 상기 착륙대의 충전 및 이륙지점 표식부에는 제2충전커넥터가 하강하여 드론이 안착되는 것을 감지하여 지상통제장치로 신호를 보내는 드론 착륙 감지센서가 더 구비되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the charging and takeoff point marking portion of the landing zone is further equipped with a drone landing detection sensor that detects when the second charging connector descends and the drone lands and sends a signal to the ground control device.

한편, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 드론 착륙스테이션을 이용한 충전 및 데이터 전송방법은 본체부의 상부에 제1충전커넥터가 구비된 드론이 배터리 충전이 필요하거나 상호 통신상태가 유지되고 있는 지상통제장치의 복귀명령으로 착륙대가 설치된 착륙좌표로 이동하는 단계; 착륙좌표로 이동한 드론이 착륙대의 상공에서 착륙대의 일측에 표시된 착륙지점 표식부를 확인하고 기 설정된 고도로 하강하는 단계; 착륙지점 표식부의 상공으로 하강한 드론이 수평 비행을 하여 착륙대의 타측에 표시된 충전지점 표식부를 찾아 충전지점 표식부의 상공에 위치한 후 착륙대의 일측에서 일정 높이로 설치된 제2충전커넥터 지지대에 메달린 제2충전커넥터 하방으로 상승하는 단계; 착륙지점 표식부의 상방으로 드론이 상승하여 본체부의 상부에 구비된 제1충전넥터가 제2충전커넥터 내부로 진입된 후 제2충전커넥터에 구비된 전자석과 제1충전커넥터에 구비된 영구자석이 자력에 의해 접착되면서 제1 및 제2충전커넥터가 정합되는 제1 및 제2충전커넥터 접속단계; 제1 및 제2충전커넥터가 정합상태로 접속된 경우 지상통제장치의 신호로 드론의 비행이 정지되고 제2충전커넥터가 착륙대 상면으로 하강하면서 착륙지점 표식부 상면에 드론을 안착시키는 단계; 드론이 착륙지점 표식부에 안착된 것을 감지한 지상통제장치의 제어신호에 따라 제2충전커넥터 및 제1충전커넥터를 통해 드론의 배터리가 충전되면서 필요한 데이터 전송이 이루어지는 충전 및 데이터 전송단계; 드론의 충전 및 데이터 전송이 완료된 후 드론의 이륙 대기상태가 유지되는 이륙 대기단계;를 포함하여 이루어진다.Meanwhile, in order to achieve the above-described object, the charging and data transmission method using a drone landing station according to an embodiment of the present invention requires a drone equipped with a first charging connector at the top of the main body to charge the battery or maintain mutual communication status. Moving to the landing coordinates where the landing pad is installed in response to a return command from the ground control device; A step where the drone, which has moved to the landing coordinates, checks the landing point marker displayed on one side of the landing zone from the sky above the landing zone and descends to a preset altitude; The drone descends into the sky above the landing point marker, flies horizontally, finds the charging point marker marked on the other side of the landing zone, and locates itself above the charging point marker, then hangs on the second charging connector support installed at a certain height on one side of the landing zone. Step of rising downward to the charging connector; The drone rises above the landing point marker, and the first charging connector provided on the upper part of the main body enters the second charging connector, and then the electromagnet provided in the second charging connector and the permanent magnet provided in the first charging connector generate magnetic force. A first and second charging connector connecting step in which the first and second charging connectors are matched while being bonded by; When the first and second charging connectors are connected in a matching state, the flight of the drone is stopped by a signal from the ground control device, and the second charging connector is lowered to the upper surface of the landing pad, landing the drone on the upper surface of the landing point marker; A charging and data transmission step in which the drone's battery is charged through the second charging connector and the first charging connector according to a control signal from the ground control device that detects that the drone has landed on the landing point marker, and necessary data is transmitted; It includes a take-off standby step in which the drone is maintained in a standby state for takeoff after the drone's charging and data transmission are completed.

또한, 상기 제1 및 제2충전커넥터 접속단계는, 드론의 상승 후 제1충전커넥터의 수신단자가 제2충전커넥터의 송신단자에 제대로 접속이 되었지의 여부를 제1충전커넥터측에 구비된 센서를 통해 지상통제장치에서 파악하는 제1 및 제2충전커넥터 접속 확인단계와, 상기 제1 및 제2충전커넥터 접속 확인단계에서 제1충전커넥터의 수신단자가 제2충전커넥터의 송신단자에 제대로 접속이 이루어지지 않은 경우 드론이 제2충전커넥터 하방으로 하강 및 다시 상승하는 단계가 반복되면서 제1충전커넥터와 제2충전커넥터의 접속상태를 정합시키는 제1 및 제2충전커넥터 정합 유도단계;를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 이륙 대기단계에서 드론의 이륙신호가 발생되는 경우, 드론의 수직 비행을 위해 상기 제2충전커넥터가 제1충전커넥터에서 분리되면서 본래 위치까지 상승한 후 제2충전커넥터 지지대가 일정각도 회동이 이루어지는 제2충전커넥터 분리 및 회동단계; 더 수행되도록 구성되는 것이 더욱 바람직하다.In addition, in the first and second charging connector connection steps, a sensor provided on the first charging connector determines whether the receiving terminal of the first charging connector is properly connected to the transmitting terminal of the second charging connector after the drone rises. In the first and second charging connector connection confirmation step identified by the ground control device through the first and second charging connector connection confirmation step, the receiving terminal of the first charging connector is properly connected to the transmitting terminal of the second charging connector. If this is not achieved, the first and second charging connector matching induction step of matching the connection status of the first charging connector and the second charging connector while repeating the step of the drone descending to the bottom of the second charging connector and rising again; includes; It is desirable to do so, and when a take-off signal of the drone is generated in the take-off standby stage, the second charging connector is separated from the first charging connector and rises to its original position for vertical flight of the drone, and then the second charging connector support is kept constant. A second charging connector separation and rotation step in which angle rotation is performed; It is more desirable to be configured to perform further.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 드론 착륙 스테이션은 드론이 작업하는 일정 범위의 중간부에 설치해놓고 무인으로 드론의 배터리 충전 및 데이터 송수신이 가능하여 드론을 활용한 작업을 용이하게 할 수 있도록 한다.The drone landing station according to the embodiment of the present invention described above is installed in the middle of a certain range where the drone works, and can charge the drone's battery and transmit and receive data unmanned, making it easy to work using the drone.

특히, 관리자가 직접 드론 작업이 이루어지고 있는 지역에 방문하지 않고 원격으로 드론의 비행 제어 및 작업내용의 지사가 가능하므로 드론을 다양한 환경에서 활용할 수 있도록 하는 장점을 제공할 수 있다.In particular, it can provide the advantage of allowing drones to be used in a variety of environments because managers can control the drone's flight and monitor work details remotely without having to directly visit the area where drone work is being performed.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 드론 착륙 스테이션의 전체 구성도,
도 2는 드론측 제1충전커넥터와 착륙 스테이션에 구비되는 제2충전커넥터의 발췌 단면도,
도 3 내지 도 5는 비행중인 드론이 착륙 스테이션으로 복귀하여 착륙하는 과정에 대한 개략적인 모식도,
도 6은 착륙 스테이션에 착륙된 드론이 충전 및 데이터 전송이 완료된 후 이륙하기 전에 제2충전커넥터 지지대가 착륙대 외측으로 회전된 상태도,
도 7은 지상통제장치의 주요부 구성 블록도,
도 8은 본 발명에 따른 드론 착륙 스테이션을 이용한 드론의 착륙과 충전 및 이륙과정에 대한 플로우차트이다.
1 is an overall configuration diagram of a drone landing station according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is an excerpt cross-sectional view of the first charging connector on the drone side and the second charging connector provided at the landing station;
Figures 3 to 5 are schematic diagrams of the process in which a flying drone returns to the landing station and lands;
Figure 6 shows a state in which the second charging connector support is rotated to the outside of the landing pad before the drone landed at the landing station takes off after charging and data transmission are completed;
Figure 7 is a block diagram of the main components of the ground control device;
Figure 8 is a flow chart of the landing, charging, and takeoff processes of a drone using a drone landing station according to the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 드론 착륙 스테이션은 드론이 작업 중 또는 작업을 수행하는 과정에서 배터리의 충전이 필요하거나 작업에 필요한 데이터의 송수신이 필요할 경우, 드론이 수행하는 작업영역의 중간 지점에 착륙대를 설치하여 드론의 안전한 착륙을 유도하고, 착륙된 드론의 방전된 배터리 충전과, 드론 비행이나 작업 내용에 대한 데이터를 송수신할 수 있도록 구성되며, 원격으로 드론을 제어할 수 있도록 하여 드론의 활용 편의성을 증대시킬 수 있도록 구성된다.The drone landing station according to an embodiment of the present invention provides a landing pad at the midpoint of the work area performed by the drone when the drone needs to charge the battery or transmit and receive data required for the work while working or performing work. It is installed to induce a safe landing of the drone, charge the discharged battery of the landed drone, and transmit and receive data about the drone's flight or work. It also allows the drone to be controlled remotely, increasing the convenience of using the drone. It is designed to increase.

이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 드론 착륙 스테이션은 비행하는 드론과 무선 통신으로 정보를 송수신할 수 있을 뿐만 아니라 충전상태에서 필요한 데이터의 송수신이 가능하도록 구성된다.To this end, the drone landing station according to an embodiment of the present invention is configured to not only transmit and receive information through wireless communication with a flying drone, but also transmit and receive necessary data in a charging state.

또한, 작업을 수행하는 드론은 본체부 하부에 카메라가 구비되고, 본체부의 상부에는 착륙스테이션에 착륙된 상태에서 배터리의 충전과 데이어 송수신이 가능한 제1충전커넥터가 구비된다.In addition, the drone that performs the work is equipped with a camera at the bottom of the main body, and a first charging connector is provided at the top of the main body that allows charging the battery and transmitting and receiving data while landing on the landing station.

그리고, 드론의 본체부 내측에는 통상 드론의 비행과 기체상태를 모니터링하는 FC와, 착륙 스테이션 측에 구비된 지상통제장치(GCS: Ground Control Station)와 무선 통신이 이루어질 수 있는 통신유닛(CCU: Communication Control Unit)과, 배터리의 충방전 관리와 데이터 송수신을 담당하는 전자제어유닛(ECU: Electric Control Unit) 등이 포함된 구성으로 이루어진다.Also, inside the main body of the drone is a FC that monitors the drone's flight and aircraft status, and a communication unit (CCU: Communication) that can communicate wirelessly with the Ground Control Station (GCS) installed at the landing station. It consists of a control unit) and an electronic control unit (ECU: Electric Control Unit), which is responsible for battery charging and discharging management and data transmission and reception.

한편, 상기 드론의 착륙에 필요한 착륙 스테이션은 드론이 착륙좌표로 이동한 후 본체부에 장착된 카메라를 통해 착륙지점을 확인할 수 있도록 착륙대의 일측에 표시되는 착륙지점 표식부와, 상기 착륙지점 표식부에서 일정거리 이격된 착륙대의 타측 상면에는 상기 착륙지점 표식부 상공에서 기 설정된 높이까지 하강한 드론이 수평비행으로 이동하여 충전시 안착되는 충전/이륙 위치를 표시하는 충전 및 이륙지점 표식부가 마련된다.Meanwhile, the landing station required for the landing of the drone includes a landing point marker displayed on one side of the landing pad so that the landing point can be confirmed through a camera mounted on the main body after the drone moves to the landing coordinates, and the landing point marker. On the upper surface of the other side of the landing pad, which is spaced a certain distance from the above, a charging and takeoff point marker is provided to indicate the charging/takeoff position where the drone, which has descended from the sky above the landing point marker to a preset height, moves in horizontal flight and settles when charging.

또한, 상기 충전 및 이륙지점 표식부의 일측에서 착륙대에 하단부가 고정되고 상단부가 착륙대의 상면으로부터 일정 높이 유지되게 설치되어 상기 충전 및 이륙지점 표식부의 상부에 위치한 드론이 수직 상승하여 드론의 본체부 상부에 구비된 제1충전커넥터가 자연스럽게 접속되도록 지상을 향하는 제2충전커넥터가 구비되는 제2충전커넥터 지지대가 구비되고, 상기 제2충전커넥터에 제1충전커넥터가 접속된 상태에서 제2충전커넥터를 수직 하강시켜 착륙대의 충전 및 이륙지점 표식부 상면으로 드론을 착륙시키도록 제2충전커넥터 지지대에 제2충전커넥터 승강수단이 더 구비된 구성으로 이루어진다.In addition, on one side of the charging and takeoff point marker, the lower end is fixed to the landing pad and the upper portion is installed to be maintained at a certain height from the upper surface of the landing pad, so that the drone located on the top of the charging and takeoff point marker rises vertically and is placed on the upper part of the main body of the drone. A second charging connector support is provided with a second charging connector facing the ground so that the provided first charging connector is naturally connected, and the second charging connector is vertically connected with the first charging connector connected to the second charging connector. The second charging connector supporter is further provided with a second charging connector elevating means to descend and land the drone on the upper surface of the charging and takeoff point marker of the landing pad.

이와 더불어, 상기 충전 및 이륙지점 표식부에 착륙한 드론의 배터리 충전용 전원공급과 드론 비행제어용 데이터 전송이 이루어지도록 상기 제2충전커넥터 지지대를 거쳐 제2충전커넥터에 연결되는 전원공급 및 데이터 전송 케이블이 구비되고, 상기 전원공급 및 데이터 전송 케이블을 통해 드론의 배터리 충전 및 데이터 전송 제어와, 드론의 착륙 및 이륙신호의 송수신 및 드론과의 데이터 송수신제어, 드론에서 수신한 데이터의 저장 및 관리와, 인터넷망과 연결되어 원격지의 관리서버를 통해 원격제어가 가능한 지상통제장치(GCS: Ground Control Station)가 착륙대의 일측에 설치된 구성을 포함한다.In addition, a power supply and data transmission cable connected to the second charging connector through the second charging connector support to provide power for battery charging of the drone that lands at the charging and takeoff point marker and transmit data for drone flight control. This is provided, and the battery charging and data transmission control of the drone through the power supply and data transmission cable, transmission and reception of landing and takeoff signals of the drone and data transmission and reception control with the drone, storage and management of data received from the drone, It includes a Ground Control Station (GCS) installed on one side of the landing pad that is connected to the Internet and can be remotely controlled through a remote management server.

한편, 상기 착륙지점 표식부 상공에서 기 설정된 높이까지 하강한 드론이 상기 충전 및 이륙지점 표식부를 향해 수평 비행할 수 있도록 착륙지점 표식부와 충전 및 이륙지점 표식부 사이에 수평이동 안내 표식부가 더 구비되고, 상기 제2충전커넥터 승강수단은 드론 측 제1충전커넥터와 착륙대의 제2충전커넥터가 정상적인 접속상태가 유지된 경우 하강하여 드론을 충전 및 이륙지점 표식부 상면에 착륙시키고, 드론의 배터리 충전 및 데이터 전송이 완료되어 이륙신호가 발생된 경우 제2충전커넥터를 상승시키도록 구성된다.Meanwhile, a horizontal movement guide marker is further provided between the landing point marker and the charging and takeoff point marker so that the drone, which has descended from the sky above the landing point marker to a preset height, can fly horizontally toward the charging and takeoff point marker. The second charging connector elevating means descends when the first charging connector on the drone side and the second charging connector on the landing stand are maintained in a normal connection state to charge the drone and land on the upper surface of the takeoff point marker, and charge the battery of the drone. And it is configured to raise the second charging connector when data transmission is completed and a takeoff signal is generated.

그리고, 상기 제2충전커넥터 지지대는 상기 착륙대에 일단이 고정되어 착륙대 상방으로 일정 높이 유지되도록 설치되는 수직지지대와, 상기 수직지지대에 일단이 고정되고 타단이 상기 수직지지대에 직각방향으로 배치되어 그 말단 하부로 제2충전커넥터가 설치되는 일정 길이의 가로지지대로 구성되되, 상기 수직지지대와 가로지지대 중 어느 하나는 상기 지상통제장치에서 드론의 착륙신호가 발생된 경우 상기 제2충전커넥터가 상기 충전 및 이륙지점 표식부의 상방에 위치되고, 드론의 이륙신호가 발생된 경우 충전 및 이륙지점 표식부 상방에서 어느 일측 방향으로 회전되어 드론의 수직 이륙이 용이하도록 회동 가능한 구조로 이루어지는 것이 더욱 바람직하다.In addition, the second charging connector support includes a vertical support having one end fixed to the landing pad and installed to be maintained at a certain height above the landing pad, and one end fixed to the vertical support and the other end disposed at a right angle to the vertical support. It consists of a horizontal support of a certain length on which a second charging connector is installed at the bottom, and when a landing signal of a drone is generated from the ground control device, one of the vertical support and the horizontal support is configured to connect the second charging connector to the charging and It is more preferable to have a structure that is located above the take-off point marker, and when a take-off signal of the drone is generated, it is rotated in either direction above the take-off point marker for charging and can be rotated to facilitate vertical take-off of the drone.

또한, 상기 제1충전커넥터와 제2충전커넥터는 상호 중첩이 가능하도록 반구형 형상으로 이루어져 제1충전커넥터가 제2충전커넥터의 내측으로 진입되어 내외측면이 상호 밀착 가능한 구조로 이루어지되, 상기 제1충전커넥터는 반구형의 외주면에 원형 띠 모양의 충전 및 데이터 수신단자가 복수개 구성되고, 상기 제2충전커넥터는 반구형의 내주면에 상기 제1충전커넥터의 충전 및 데이터 수신단자와 각각 접속되어 전원공급 및 데이터 전송이 가능한 복수개의 원형 띠 모양의 충전 및 데이터 송신단자가 구비된 구조로 이루어져 드론이 제2충전커넥터 하부에서 상승하는 과정 중에 자연스럽게 제1충전커넥터가 제2충전커넥터에 접속되도록 구성된다.In addition, the first charging connector and the second charging connector are formed in a hemispherical shape so that they can overlap each other, so that the first charging connector enters the inside of the second charging connector and the inner and outer sides are in close contact with each other. The charging connector is composed of a plurality of circular band-shaped charging and data receiving terminals on the hemispherical outer peripheral surface, and the second charging connector is connected to the charging and data receiving terminal of the first charging connector on the hemispherical inner peripheral surface to supply power and data. It has a structure equipped with a plurality of circular band-shaped charging and data transmission terminals capable of transmission, so that the first charging connector is naturally connected to the second charging connector during the process of the drone rising from the bottom of the second charging connector.

상기 제1충전커넥터가 구비된 드론이 제2충전커넥터 내측에 바르게 고정될 수 있도록 상기 제1충전커넥터의 상면 중심부에는 제1충전커넥터가 제2충전커넥터 내측으로 진입 후 제1충전커넥터 및 제2충전커넥터에 각각 구비되는 충전 및 데이터 송수신 단자가 자연스럽게 접속되도록 유도하여 드론을 제2충전커넥터에 고정시키기 위한 영구자석이 구비되고, 상기 제1충전커넥터의 영구자석이 접속되는 제2충전커넥터의 내주면 중심부에는 오목한 영구자석 삽입홈이 형성되고, 상기 삽입홈의 내측에는 상기 지상통제장치의 제어신호에 따라 인가되는 전원에 의해 상기 영구자석이 띠는 자성에 반대되는 자력이 발생되는 전자석이 구비되며, 상기 전자석의 외측면에는 전자석의 자력이 발생되지 않을 경우 영구자석이 접착될 수 있는 금속판이 더 구비된 구성으로 이루어지는 것이 바람직하다.So that the drone equipped with the first charging connector can be properly fixed inside the second charging connector, the first charging connector enters the inside of the second charging connector at the center of the upper surface of the first charging connector, and then connects the first charging connector and the second charging connector. A permanent magnet is provided to secure the drone to the second charging connector by encouraging the charging and data transmission/reception terminals provided in each charging connector to be naturally connected, and an inner peripheral surface of the second charging connector to which the permanent magnet of the first charging connector is connected. A concave permanent magnet insertion groove is formed in the center, and an electromagnet is provided inside the insertion groove to generate a magnetic force opposing the magnetism of the permanent magnet by power applied according to a control signal from the ground control device, It is preferable that the outer surface of the electromagnet is further provided with a metal plate to which a permanent magnet can be attached when the electromagnet's magnetic force is not generated.

그리고, 상기 제2충전커넥터에 구비되는 복수개의 충전 및 데이터 송신단자는 일정 높이 돌출된 상태에서 제1충전커넥터의 충전 및 데이터 수신단자의 정합 접속시 내측으로 밀려나는 복수개의 스프링 핀 단자로 구성되고, 상기 복수개의 스프링 핀 단자 각각에는 제1충전커넥터의 정합 접속시 드론의 배터리 전압을 감지하여 지상통제장치로 신호를 보내는 전압감지센서가 구비되며, 상기 복수개의 전압감지센서 중 어느 하나 이상의 전압감지센서에서 드론 배터리의 전압이 감지되지 않을 경우 상기 지상통제장치는 상기 제1충전커넥터와 제2충전커넥터가 부정합상태로 접속된 것으로 판단하여 비행중인 드론을 하강 후 다시 상승시키는 시퀀스명령을 수행하여 제1충전커넥터와 제2충전커넥터의 정합 접속상태를 유도하도록 구성되는 것이 바람직하다.In addition, the plurality of charging and data transmission terminals provided in the second charging connector are composed of a plurality of spring pin terminals that protrude at a certain height and are pushed inward when the charging and data receiving terminal of the first charging connector is mated, Each of the plurality of spring pin terminals is provided with a voltage detection sensor that detects the battery voltage of the drone when the first charging connector is mated and sends a signal to the ground control device, and at least one voltage detection sensor among the plurality of voltage detection sensors If the voltage of the drone battery is not detected, the ground control device determines that the first charging connector and the second charging connector are connected in a mismatched state, and executes a sequence command to lower the flying drone and then raise it again to the first charging connector. It is desirable to be configured to induce a matched connection state between the charging connector and the second charging connector.

또한, 상기 착륙대의 충전 및 이륙지점 표식부에는 제2충전커넥터가 하강하여 드론이 안착되는 것을 감지하여 지상통제장치로 신호를 보내는 드론 착륙 감지센서가 더 구비된 구성으로 이루어질 수 있다.In addition, the charging and takeoff point marking portion of the landing pad may be further equipped with a drone landing detection sensor that detects the second charging connector descending and the drone is landed and sends a signal to the ground control device.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 드론 착륙 스테이션을 이용한 드론의 충전 및 데이터 전송방법은 본체부의 상부에 제1충전커넥터가 구비된 드론이 배터리 충전이 필요하거나 상호 통신상태가 유지되고 있는 지상통제장치의 복귀명령으로 착륙대가 설치된 착륙좌표로 이동하는 단계; 착륙좌표로 이동한 드론이 착륙대의 상공에서 착륙대의 일측에 표시된 착륙지점 표식부를 확인하고 기 설정된 고도로 하강하는 단계; 착륙지점 표식부의 상공으로 하강한 드론이 수평 비행을 하여 착륙대의 타측에 표시된 충전지점 표식부를 찾아 충전지점 표식부의 상공에 위치한 후 착륙대의 일측에서 일정 높이로 설치된 제2충전커넥터 지지대에 메달린 제2충전커넥터 하방으로 상승하는 단계; 착륙지점 표식부의 상방으로 드론이 상승하여 본체부의 상부에 구비된 제1충전넥터가 제2충전커넥터 내부로 진입된 후 제2충전커넥터에 구비된 전자석과 제1충전커넥터에 구비된 영구자석이 자력에 의해 접착되면서 제1 및 제2충전커넥터가 정합되는 제1 및 제2충전커넥터 접속단계; 제1 및 제2충전커넥터가 정합상태로 접속된 경우 지상통제장치의 신호로 드론의 비행이 정지되고 제2충전커넥터가 착륙대 상면으로 하강하면서 착륙지점 표식부 상면에 드론을 안착시키는 단계; 드론이 착륙지점 표식부에 안착된 것을 감지한 지상통제장치의 제어신호에 따라 제2충전커넥터 및 제1충전커넥터를 통해 드론의 배터리가 충전되면서 필요한 데이터 전송이 이루어지는 충전 및 데이터 전송단계; 드론의 충전 및 데이터 전송이 완료된 후 드론의 이륙 대기상태가 유지되는 이륙 대기단계;를 포함하여 이루어진다.Meanwhile, the method of charging and data transmission of a drone using a drone landing station according to an embodiment of the present invention requires a drone equipped with a first charging connector on the upper part of the main body to be connected to a ground control device that requires battery charging or maintains mutual communication status. Moving to the landing coordinates where the landing pad is installed according to a return command; A step where the drone, which has moved to the landing coordinates, checks the landing point marker displayed on one side of the landing zone from the sky above the landing zone and descends to a preset altitude; The drone descends into the sky above the landing point marker, flies horizontally, finds the charging point marker marked on the other side of the landing zone, and locates itself above the charging point marker, then hangs on the second charging connector support installed at a certain height on one side of the landing zone. Step of rising downward to the charging connector; The drone rises above the landing point marker, and the first charging connector provided on the upper part of the main body enters the second charging connector, and then the electromagnet provided in the second charging connector and the permanent magnet provided in the first charging connector generate magnetic force. A first and second charging connector connecting step in which the first and second charging connectors are matched while being bonded by; When the first and second charging connectors are connected in a matching state, the flight of the drone is stopped by a signal from the ground control device, and the second charging connector is lowered to the upper surface of the landing pad, landing the drone on the upper surface of the landing point marker; A charging and data transmission step in which the drone's battery is charged through the second charging connector and the first charging connector according to a control signal from the ground control device that detects that the drone has landed on the landing point marker, and necessary data is transmitted; It includes a take-off standby step in which the drone is maintained in a standby state for takeoff after the drone's charging and data transmission are completed.

특히, 상기 제1 및 제2충전커넥터 접속단계는 드론의 상승 후 제1충전커넥터의 수신단자가 제2충전커넥터의 송신단자에 제대로 접속이 되었지의 여부를 제1충전커넥터측에 구비된 센서를 통해 지상통제장치에서 파악하는 제1 및 제2충전커넥터 접속 확인단계와, 상기 제1 및 제2충전커넥터 접속 확인단계에서 제1충전커넥터의 수신단자가 제2충전커넥터의 송신단자에 제대로 접속이 이루어지지 않은 경우 드론이 제2충전커넥터 하방으로 하강 및 다시 상승하는 단계가 반복되면서 제1충전커넥터와 제2충전커넥터의 접속상태를 정합시키는 제1 및 제2충전커넥터 정합 유도단계;를 포함하여 이루어지고, 상기 이륙 대기단계에서 드론의 이륙신호가 발생되는 경우, 드론의 수직 비행을 위해 상기 제2충전커넥터가 제1충전커넥터에서 분리되면서 본래 위치까지 상승한 후 제2충전커넥터 지지대가 일정각도 회동이 이루어지는 제2충전커넥터 분리 및 회동단계가 더 수행되도록 구성되는 것이 바람직하다.In particular, the first and second charging connector connection steps use a sensor provided on the first charging connector to determine whether the receiving terminal of the first charging connector is properly connected to the transmitting terminal of the second charging connector after the drone rises. In the first and second charging connector connection confirmation step identified by the ground control device, and the first and second charging connector connection confirmation step, the receiving terminal of the first charging connector is properly connected to the transmitting terminal of the second charging connector. If this is not done, the first and second charging connector matching induction step of matching the connection status of the first charging connector and the second charging connector while repeating the steps of the drone descending below the second charging connector and rising again; When the drone's takeoff signal is generated in the takeoff standby stage, the second charging connector is separated from the first charging connector and rises to its original position for vertical flight of the drone, and then the second charging connector support rotates at a certain angle. It is preferable that the second charging connector separation and rotation steps are further performed.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서 어떤 부분이 다른 구성요소를 ‘포함’한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.Meanwhile, when a part is said to 'include' other components in the detailed description of the present invention, this means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary. .

또한, 상세한 설명 가운데에서 ‘~부’, ‘~수단’ 등의 용어는 적어도 하나 이상의기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어와 소프트웨어가 결합된 형태로 구현될 수도 있다.Additionally, in the detailed description, terms such as ‘~unit’ and ‘~means’ refer to a unit that processes at least one function or operation, and this may be implemented as a combination of hardware and software.

또한, 상세한 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 ‘연결’되어 있다고 할 때, 이는 ‘직접적인 연결’ 뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자나 부품, 장치 등을 사이에 두고 ‘간접적으로 연결’되어 있는 경우를 포함하는 의미로 사용된다.In addition, when a part is said to be 'connected' to another part in the detailed description, this includes not only 'direct connection' but also 'indirect connection' with other elements, parts, devices, etc. in between. It is used to mean.

그리고, 본 발명의 상세한 설명에서 이용되는 장치 및 용어는 당업계에서 일반적으로 널리 사용되거나 당업계의 통상의 지식을 가진 자의 수준에서 공지된 기술로부터 용이하게 안출할 수 있는 기술구성에 대한 구체적인 설명은 가급적 생략하고 본 발명의 특징부 위주로 설명한다.In addition, the devices and terms used in the detailed description of the present invention are generally widely used in the art, or a detailed description of the technical configuration that can be easily derived from techniques known to those skilled in the art is provided. The description will be omitted as much as possible and focus on the features of the present invention.

이하, 명세서에 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 드론 착륙 스테이션의 바람직한 실시예에 대해 자세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the drone landing station according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings attached to the specification.

도 1은 본 발명의 드론 착륙 스테이션(200)의 전체 구성을 개략적으로 도시하고 있다.Figure 1 schematically shows the overall configuration of the drone landing station 200 of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 드론 착륙 스테이션을 운영하기 위해 비행하는 드론의 본체 상부에 제1충전커넥터가 구비된다.As shown in FIG. 1, a first charging connector is provided on the upper part of the main body of a flying drone to operate a drone landing station according to an embodiment of the present invention.

또한, 지상에는 드론이 설정된 착륙좌표로 복귀한 후 안전하게 착륙할 수 있도록 일정 크기의 착륙대(210)가 마련되며, 상기 착륙대(210)의 일측 상면에는 일정 높이의 고도에서 드론측 카메라로 착륙지점을 식별하여 하강할 수 있도록 착륙지점 표식부(220)가 일정 크기와 모양으로 표시되어 있다.In addition, a landing pad 210 of a certain size is provided on the ground so that the drone can land safely after returning to the set landing coordinates. The landing point 210 is provided on one side of the landing pad 210 with a camera on the drone side at a certain altitude. The landing point marker 220 is marked with a certain size and shape to enable identification and descent.

그리고, 상기 착륙지점 표식부(220)에서 일정거리 이격된 착륙대(210)의 타측 상면에는 상기 착륙지점 표식부(220) 상공에서 기 설정된 높이까지 하강한 드론이 수평비행으로 이동하여 착륙대 상면으로 착륙하여 충전 및 충전 후 이륙이 이루어지는 충전/이륙 위치를 인식할 수 있는 충전 및 이륙지점 표식부(230)가 표시된 구성으로 이루어진다.And, on the upper surface of the other side of the landing zone 210, which is spaced a certain distance away from the landing point marking portion 220, a drone that descends from the sky above the landing point marking portion 220 to a preset height moves in horizontal flight and lands on the upper surface of the landing zone. Thus, it is configured to display a charging and takeoff point marker 230 that can recognize the charging/takeoff location where charging and takeoff are performed.

이와 더불어, 상기 충전 및 이륙지점 표식부(230)의 일측에는 착륙대(210)에 하단부가 고정되고 상단부가 착륙대(210)의 상면으로부터 일정 높이 유지되게 설치된 상태에서 상기 충전 및 이륙지점 표식부(230)의 상부에 제2충전커넥터(250)가 위치되는 제2충전커넥터 지지대(240)가 설치된 구성으로 이루어진다.In addition, on one side of the charging and takeoff point marking unit 230, the lower end is fixed to the landing pad 210 and the upper end is installed to be maintained at a certain height from the upper surface of the landing pad 210. ) is configured to have a second charging connector support 240 installed on top of the second charging connector 250.

상기 제2충전커넥터(250)는 충전 및 이륙지점 표식부(230)의 상부로 수평이동한 드론이 수직 상승하는 과정 중에 드론의 본체 상부에 구비된 제1충전커넥터(110)가 자연스럽게 접속되도록 지상을 향하도록 설치된다.The second charging connector 250 is connected to the ground so that the first charging connector 110 provided on the upper part of the drone body is naturally connected during the vertical rise of the drone that has moved horizontally to the top of the charging and takeoff point marker 230. It is installed facing.

그리고, 상기 제2충전커넥터(250)에 제1충전커넥터(110)가 접속된 상태에서 제2충전커넥터(250)를 수직 하강시켜 착륙대(210)의 충전 및 이륙지점 표식부(230) 상면에 드론(100)을 착륙시키도록 제2충전커넥터 지지대(240)에는 제2충전커넥터 승강수단(260)이 구비된다.Then, with the first charging connector 110 connected to the second charging connector 250, the second charging connector 250 is vertically lowered to the upper surface of the charging and takeoff point marking portion 230 of the landing pad 210. In order to land the drone 100, the second charging connector support 240 is provided with a second charging connector elevating means 260.

또한, 상기 충전 및 이륙지점 표식부(230)에 착륙한 드론(100)의 배터리 충전용 전원공급과 드론 비행제어용 데이터 전송이 이루어지도록 상기 제2충전커넥터 지지대(240)를 거쳐 제2충전커넥터(250)로 전원공급 및 데이터전송 케이블(265)이 연결 설치된다.In addition, a second charging connector ( The power supply and data transmission cable 265 is connected and installed to 250).

또한, 상기 전원공급 및 데이터전송 케이블(265)을 통해 드론의 배터리 충전 및 데이터 전송 제어와, 드론의 착륙 및 이륙신호의 송수신 및 드론과의 데이터 송수신제어 및 드론에서 수신한 데이터의 저장 및 관리와, 인터넷망과 연결되어 원격 관리서버(280)를 통해 원격제어가 가능하도록 상기 착륙대(210)의 일측으로 지상통제장치(GCS: Ground Control Station,270);가 더 구비된 구성으로 이루어진다.In addition, through the power supply and data transmission cable 265, control of battery charging and data transmission of the drone, transmission and reception of landing and takeoff signals of the drone, control of transmission and reception of data to and from the drone, and storage and management of data received from the drone. , a ground control station (GCS: 270) is further provided on one side of the landing pad 210 to enable remote control through a remote management server 280 by being connected to an Internet network.

그리고, 상기 착륙지점 표식부(220)와 충전 및 이륙지점 표식부(230) 사이에는 착륙지점 표식부(220) 상공에서 기 설정된 높이까지 하강한 드론이 충전 및 이륙지점 표식부(230)를 향해 바르게 수평 비행할 수 있도록 수평이동 안내 표식부(222)가 더 구비되는 것이 바람직하다.In addition, between the landing point marker 220 and the charging and takeoff point marker 230, a drone that descends from the sky above the landing point marker 220 to a preset height heads toward the charging and takeoff point marker 230. It is desirable to further provide a horizontal movement guide indicator 222 to enable correct horizontal flight.

그리고, 상기 제2충전커넥터 승강수단(260)은 드론 측 제1충전커넥터(110)와 상기 제2충전커넥터 지지대(240)에 구비된 제2충전커넥터(250)가 정상적인 접속상태가 유지된 경우 제2충전커넥터(250)를 수직으로 하강시켜 드론이 착륙지점 표식부(230) 상면에 착륙되도록 하여 드론의 배터리 충전 및 데이터 전송이 이루어질 수 있도록 하며, 드론의 배터리 충전과 데이터전송이 완료되어 지상통제장치(270)로부터 이륙신호가 발생된 경우 제2충전커넥터(250)를 원래 위치로 상승시킬 수 있도록 구성된다.In addition, the second charging connector lifting means 260 is operated when the first charging connector 110 on the drone side and the second charging connector 250 provided on the second charging connector support 240 are maintained in a normal connection state. The second charging connector (250) is lowered vertically so that the drone lands on the upper surface of the landing point marker (230) so that the drone's battery can be charged and data transmitted. After the drone's battery charging and data transmission are completed, the drone is placed on the ground. It is configured to raise the second charging connector 250 to its original position when a takeoff signal is generated from the control device 270.

상기 제2충전커넥터 승강수단(260)이 하강 또는 상승하는 동안 제2충전커넥터(250)에 연결된 충전 및 데이터전송 케이블(265) 역시 제2충전케넥터(250)와 동일하게 신축 조절되는 구조로 이루어진다.While the second charging connector elevating means 260 is lowered or raised, the charging and data transmission cable 265 connected to the second charging connector 250 is also flexible and adjustable in the same manner as the second charging connector 250. It comes true.

또한, 상기 제2충전커넥터 승강수단(260)은 호이스트 릴 구조로 이루어져 제2충전커넥터(250)의 자중에 의해 제2충전커넥터(250)의 하강이 이루어지도록 하고, 제2충전커넥터(250)의 상승시에만 별도의 권취모터(도시생략)에 의해 회전이 이루어져 제2충전커넥터(250)를 상승시킬 수 있도록 구성되며, 신축 조절되는 충전 및 데이터전송 케이블(265)이나 회전하는 릴의 구조로 제2충전커넥터(250)가 상하 이동되는 기술구성은 당업자가 공지된 기술을 이용해 용이하게 구현 가능하므로 본 발명에서는 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.In addition, the second charging connector elevating means 260 is composed of a hoist reel structure so that the second charging connector 250 is lowered by its own weight, and the second charging connector 250 is lowered. It is configured to raise the second charging connector 250 by rotating it by a separate winding motor (not shown) only when it rises, and is made of an elastically adjustable charging and data transmission cable 265 or a rotating reel structure. 2The technical configuration in which the charging connector 250 moves up and down can be easily implemented by a person skilled in the art using known techniques, so detailed description thereof will be omitted in the present invention.

그리고, 도면에는 다양한 구조로 설치 가능한 제2충전커넥터 지지대(240)의 일 실시예가 도시되어 있다.Also, the drawing shows an embodiment of the second charging connector support 240 that can be installed in various structures.

도면에 도시된 제2충전커넥터 지지대(240)의 일 실시예는 상기 착륙대(210)에 일단이 고정되어 착륙대(210) 상방으로 일정 높이 유지되게 설치되는 수직지지대(242)와, 상기 수직지지대(242)에 일단이 고정되고 타단이 상기 수직지지대(242)에 직각방향으로 배치되어 그 말단 하부로 제2충전커넥터(250)가 설치되는 일정 길이의 가로지지대(244)로 구성된다.One embodiment of the second charging connector support 240 shown in the drawing includes a vertical support 242, one end of which is fixed to the landing pad 210 and installed to be maintained at a certain height above the landing pad 210, and the vertical support ( It consists of a horizontal support 244 of a certain length, one end of which is fixed to the vertical support 242 and the other end disposed at a right angle to the vertical support 242, and a second charging connector 250 is installed below the end.

이와 같이 제2충전커넥터 지지대(240)가 수직지지대(242)와 가로지지대(244)로 구성되는 경우, 수직지지대(242)와 가로지지대(244) 중 어느 하나는 상기 지상통제장치(270)에서 드론의 착륙신호가 발생된 경우 상기 제2충전커넥터(250)가 상기 충전 및 이륙지점 표식부(230)의 상방에 위치되도록 하고, 드론의 이륙신호가 발생된 경우 충전 및 이륙지점 표식부(230) 상방에서 어느 일측 방향으로 회전되어 드론의 수직 이륙이 용이하도록 회동 가능한 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.In this way, when the second charging connector support 240 is composed of a vertical support 242 and a horizontal support 244, one of the vertical support 242 and the horizontal support 244 is used in the ground control device 270. When a drone landing signal is generated, the second charging connector 250 is positioned above the charging and takeoff point marker 230, and when a drone takeoff signal is generated, the charging and takeoff point marker 230 ) It is desirable to have a structure that can be rotated from above in one direction to facilitate vertical takeoff of the drone.

도면에 도시된 일 실시예의 경우, 수직지지대(242)의 하단측에 소정의 회동수단(245)이 구비되어 드론의 이륙신호 발생시 수직지지대(242)의 회전을 통해 충전 및 이륙지점 표식부(230)의 상방에 위치하고 있는 제2충전커넥터(250)의 위치 전환을 통해 충전 및 이륙지점 표식부(230)에서 드론이 수직 이륙하는데 지장이 없도록 구성된다.In the case of one embodiment shown in the drawing, a predetermined rotation means 245 is provided on the lower side of the vertical support 242, so that when a takeoff signal of the drone is generated, the vertical support 242 rotates to charge and take off point marker 230. ) is configured so that there is no hindrance to the drone's vertical takeoff from the charging and takeoff point marker 230 by changing the position of the second charging connector 250 located above.

물론, 상기 제2충전커넥터 지지대(240)가 착륙대 외측으로 회동된 상태에서 드론 착륙신호가 발생된 경우에는 상기 회동수단(245)이 드론의 이륙시와 반대방향으로 회전되어 착륙대(210)의 내측으로 제2충전커넥터 지지대(240)를 회전시켜 제2충전커넥터(250)가 충전 및 이륙지점 표식부(230)의 상방에 위치하도록 자동 회동되는 구조로 이루어진다.Of course, if a drone landing signal is generated while the second charging connector support 240 is rotated to the outside of the landing pad, the rotation means 245 is rotated in the opposite direction to that when the drone takes off and is placed inside the landing pad 210. It has a structure in which the second charging connector support 240 is automatically rotated so that the second charging connector 250 is positioned above the charging and takeoff point marking portion 230.

한편, 도 2에는 본 발명의 일 특징부인 드론측 제1충전커넥터(110)와 제2충전커넥터 지지대(240)에 메달리는 제2충전커넥터(250)의 단면 형상을 발췌 도시하고 있다.Meanwhile, Figure 2 shows an excerpt of the cross-sectional shape of the first charging connector 110 on the drone side and the second charging connector 250 hanging on the second charging connector support 240, which is a feature of the present invention.

도면에 도시된 일 실시예의 경우, 상기 제1충전커넥터(110)와 제2충전커넥터(250)는 상호 동일한 반구형 형상으로 이루어져 제1충전커넥터(110)가 제2충전커넥터(250)의 내측으로 진입되어 내외측면이 상호 밀착 가능한 구조와 크기로 이루어진다.In the case of one embodiment shown in the drawing, the first charging connector 110 and the second charging connector 250 are made up of the same hemispherical shape, so that the first charging connector 110 is connected to the inside of the second charging connector 250. It has a structure and size that allow the inner and outer sides to adhere to each other.

즉, 상대적으로 크기가 작은 제1충전커넥터(110)는 반구형의 외주면에 원형 띠 모양의 충전 및 데이터 수신단자(112)가 복수개 구성되고, 상기 제1충전커넥터(110)의 상면 중심부에는 제1충전커넥터(110)가 제2충전커넥터(250) 내측으로 진입 후 제1충전커넥터(110)의 외주면에 구비된 충전 및 데이터 수신단자(112)가 제2충전커넥터(250)의 충전 및 데이터 송신단자(252)와 자연스럽게 접속되도록 유도하는 영구자석(114)이 구비된다.That is, the relatively small first charging connector 110 has a plurality of circular band-shaped charging and data receiving terminals 112 on the hemispherical outer peripheral surface, and the first charging connector 110 has a first charging and data receiving terminal 112 at the center of the upper surface of the first charging connector 110. After the charging connector 110 enters the inside of the second charging connector 250, the charging and data receiving terminal 112 provided on the outer circumferential surface of the first charging connector 110 performs charging and data transmission of the second charging connector 250. A permanent magnet 114 is provided to induce natural connection with the terminal 252.

한편, 상기 제2충전커넥터(250)는 제1충전커넥터(110)보다 다소 큰 반구형의 내주면에 제1충전커넥터(110)의 충전 및 데이터 수신단자(112)가 접속되는 복수개의 원형 띠 모양의 충전 및 데이터 접속부(252)가 마련되고, 상기 충전 및 데이터 접속부(252)에는 외부로 출몰 가능한 충전/데이터 송신단자(253)가 일정간격으로 복수개 구비된 구성으로 이루어진다.Meanwhile, the second charging connector 250 has a hemispherical inner peripheral surface that is slightly larger than the first charging connector 110, and has a plurality of circular band-shaped structures to which the charging and data receiving terminals 112 of the first charging connector 110 are connected. A charging and data connection unit 252 is provided, and the charging and data connection unit 252 is configured to include a plurality of charging/data transmission terminals 253 that can appear to the outside at regular intervals.

그리고, 상기 제1충전커넥터(110)의 영구자석(114)이 접속되는 제2충전커넥터(250)의 내측 상면 중심부에는 오목한 영구자석 삽입홈(255)이 형성되고, 상기 영구자석 삽입홈(255)의 내측에는 상기 지상통제장치(270)의 제어신호에 따라 인가되는 전원에 의해 상기 영구자석(114)이 띠는 자성에 반대되는 자력이 발생되는 전자석(256)이 구비되며, 상기 전자석(256)의 외측면에는 전자석(256)의 자력이 발생되지 않을 경우 영구자석(114)의 자력에 의해 제1충전커넥터(110)가 제2충전커넥터(250)측에 접착될 수 있도록 금속판(257)이 더 구비된 구성으로 이루어진다.In addition, a concave permanent magnet insertion groove 255 is formed in the center of the inner upper surface of the second charging connector 250 to which the permanent magnet 114 of the first charging connector 110 is connected, and the permanent magnet insertion groove 255 ) is provided on the inside of the electromagnet 256, which generates a magnetic force opposing the magnetism of the permanent magnet 114 by the power applied according to the control signal of the ground control device 270, and the electromagnet 256 ) On the outer surface of the electromagnet 256 is a metal plate 257 so that the first charging connector 110 can be attached to the second charging connector 250 by the magnetic force of the permanent magnet 114 when the magnetic force of the electromagnet 256 is not generated. It consists of a further equipped configuration.

또한, 상기 제2충전커넥터(250)에 구비되는 복수개의 충전 및 데이터 송신단자(253)는 일부 확대도에 도시된 바와 같이 충전 및 데이터 접속부(252)의 표면에서 외측으로 일정 높이 돌출된 상태에서 제1충전커넥터(110)의 충전 및 데이터 수신단자(112)의 정합 접속시 내측으로 밀려 들어가는 출몰 가능한 스프링 핀 단자 구조로 이루어진다.In addition, the plurality of charging and data transmission terminals 253 provided in the second charging connector 250 protrude outward from the surface of the charging and data connection unit 252 at a certain height, as shown in the partially enlarged view. It has a spring pin terminal structure that can be pushed inward and retracted when the charging and data receiving terminal 112 of the first charging connector 110 is mated and connected.

그리고, 상기 스프링 핀 단자 구조의 충전 및 데이터 수신단자(112)의 각각에는 제1충전커넥터(110)의 정합 접속시 드론의 배터리 전압을 감지하여 지상통제장치(270)로 신호를 보내 제1충전커넥터(110)와 제2충전커넥터(250)가 바르게 정합되었는지 여부를 판단할 수 있도록 하는 전압감지센서(254)가 더 구비된 구성으로 이루어진다.In addition, each of the charging and data receiving terminals 112 of the spring pin terminal structure detects the battery voltage of the drone when the first charging connector 110 is mated and sends a signal to the ground control device 270 to perform the first charging. It is configured to further include a voltage detection sensor 254 that can determine whether the connector 110 and the second charging connector 250 are correctly matched.

즉, 상기 복수개의 전압감지센서(254) 중 어느 하나 이상의 전압감지센서(254)에서 드론 배터리의 전압이 감지되지 않을 경우 상기 지상통제장치(270)는 상기 제1충전커넥터(110)와 제2충전커넥터(250)가 부정합상태로 접속된 것으로 판단하여 비행중인 드론이 하강 후 다시 상승되도록 하는 시퀀스명령을 수행할 수 있도록 하여 제1충전커넥터(110)와 제2충전커넥터(250)의 정합상태 유도를 제어하도록 구성된다.That is, when the voltage of the drone battery is not detected by any one or more voltage detection sensors 254 among the plurality of voltage detection sensors 254, the ground control device 270 connects the first charging connector 110 and the second charging connector 254. It is determined that the charging connector 250 is connected in a mismatched state, so that a sequence command that causes the flying drone to descend and then ascend again is performed, so that the first charging connector 110 and the second charging connector 250 are aligned. It is configured to control induction.

한편, 도 3 내지 도 5는 원격지에서 복귀하여 착륙 스테이션(210)에 드론이 착륙되는 과정을 간략한 모식도로 도시하고 있다.Meanwhile, Figures 3 to 5 show a simplified schematic diagram of the process of a drone returning from a remote location and landing at the landing station 210.

도 3은 원격지의 작업영역에서 드론의 배터리 충전이 필요한 경우 상기 지상통제장치의 복귀명령 또는 기 설정된 배터리 잔량여부의 자가진단에 따라 착륙지점으로 복귀하여 착륙대(210)의 착륙지점 표식부(220) 상공에서 호버링 상태가 유지되고 있는 모습을 도시하고 있다.Figure 3 shows that when the drone's battery needs to be recharged in a remote work area, it returns to the landing point according to the return command from the ground control device or self-diagnosis of the remaining battery level, and the landing point marking unit 220 of the landing platform 210 is returned to the landing point. It shows the hovering state being maintained in the sky.

착륙좌표를 통해 착륙대 근처로 복귀한 드론은 착륙대의 일측에 표시된 착륙지점 표식부(220)를 카메라를 통해 확인한 후에 도 4에 도시된 바와 같이 기 설정된 높이까지 수직 하강을 한 후 상기 착륙지점 표식부(220)에서 일정거리 이격 표시된 충전 및 이륙지점 표식부(230)의 상공으로 수평 비행을 한다.The drone, which returns to the vicinity of the landing zone through the landing coordinates, checks the landing point marker 220 displayed on one side of the landing zone through a camera, descends vertically to a preset height as shown in FIG. 4, and then touches the landing point marker 220. It flies horizontally over the charging and takeoff point marker 230, which is indicated at a certain distance from (220).

드론이 수평 비행을 하는 과정에서 착륙지점 표식부(220)와 충전 및 이륙지점 표식부(230) 사이에 표시된 수평이동 안내 표식부(232)를 카메라로 확인하면서 수평 비행을 하게 되며, 충전 및 이륙지점 표식부(230) 상공에 위치한 드론은 다시 수직으로 일정높이 상승하면서 본체의 상부에 구비된 제1충전커넥터(110)가 반구형의 제2충전커넥터(250)의 내측으로 진입하도록 하여 제1충전커넥터(110)의 외주면에 구비된 충전/데이터 수신단자(112)가 제2충전커넥터(250)의 내주면에 형성된 충전/데이터 접속단자(253)에 접속되게 된다.In the process of horizontal flight, the drone flies horizontally while checking the horizontal movement guide marker 232 displayed between the landing point marker 220 and the charging and takeoff point marker 230 with a camera, and charges and takes off. The drone located above the point marker 230 rises vertically again to a certain height and allows the first charging connector 110 provided on the upper part of the main body to enter the inside of the hemispherical second charging connector 250 to perform first charging. The charging/data receiving terminal 112 provided on the outer peripheral surface of the connector 110 is connected to the charging/data connection terminal 253 formed on the inner peripheral surface of the second charging connector 250.

착륙대의 일측에 구비된 제2충전커넥터 지지대(240)는 드론의 착륙신호를 수신한 지상통제장치의 제어신호에 따라 드론이 착륙좌표로 이동하는 과정에 미리 착륙대 상부로 이동되어 제2충전커넥턱가 충전 및 이륙지점 표식부(230)의 상공에 위치하도록 회전 이동된 상태가 유지된다.The second charging connector support 240 provided on one side of the landing zone is moved to the upper part of the landing zone in advance during the process of moving the drone to the landing coordinate according to the control signal from the ground control device that received the landing signal of the drone, and is moved to the second charging connector. The rotating state is maintained so as to be located above the charging and takeoff point marker 230.

상기 드론이 착륙지점 표식부(220) 상공에서 하강하는 높이는 제2충전커넥터 지지대(240)에 메달린 제2충전커넥터(250)의 높이보다 낮은 위치로 하강한 후에 수평이동한 후에 수직 상승하면서 제1충전커넥터(110)와 제2충전커넥터(250)가 상호 접속할 수 있도록 한다.The height at which the drone descends from the sky above the landing point marker 220 is lowered to a position lower than the height of the second charging connector 250 hung on the second charging connector support 240, moves horizontally, and then rises vertically. The first charging connector 110 and the second charging connector 250 are connected to each other.

드론의 제1충전커넥터(110)가 제2충전커넥터(250)에 접속되는 과정에서 제1충전커넥터(110)측의 충전 및 데이터 수신단자(112)와 제2충전커넥터(250)측의 충전 및 데이터 송신단자(253)가 정합상태가 유지되지 않을 경우 드론은 제2충전커넥터(250) 하방으로 하강과 상승하는 동작을 반복하면서 충전 및 데이터 수신단자(112)와 충전 및 데이터 송신단자(253)가 상호 정합상태가 유지될 수 있도록 한다.In the process of connecting the first charging connector 110 of the drone to the second charging connector 250, charging on the first charging connector 110 side and charging on the data receiving terminal 112 and the second charging connector 250 are performed. And if the data transmission terminal 253 is not maintained in a matching state, the drone repeats the downward and upward movement of the second charging connector 250 and connects the charging and data reception terminal 112 and the charging and data transmission terminal 253. ) ensures that the mutual matching state is maintained.

즉, 드론의 제1충전커넥터(110)의 충전 및 데이터 수신단자(112)가 제2충전커넥터(250)의 충전 및 데이터 송신단자(253)에 제대로 접속이 이루어질 경우, 충전 및 데이터 송신단자(253)측에 구비된 전압감지센서(254)가 드론측 배터리의 전압을 검축하여 지상통제장치로 신호를 보내도록 구성되기 때문에, 만약 복수의 전압감지센서(254)에서 드론의 배터리 전압이 감지되지 않을 경우, 상기 지상통제장치는 드론측으로 설정된 높이만큼 하강과 상승을 반복하도록 신호를 보내게 된다.That is, when the charging and data receiving terminal 112 of the first charging connector 110 of the drone is properly connected to the charging and data transmitting terminal 253 of the second charging connector 250, the charging and data transmitting terminal ( Since the voltage detection sensor 254 provided on the side 253) is configured to detect the voltage of the battery on the drone side and send a signal to the ground control device, if the battery voltage of the drone is not detected by the plurality of voltage detection sensors 254 If not, the ground control device sends a signal to the drone to repeat descent and ascent to the set height.

따라서, 제1충전커넥터(110)와 제2충전커넥터(250)의 정합상태가 유지될 경우, 드론의 회전모터는 정지하고, 제2충전커넥터 지지대(240)에 구비된 승강수단이 동작되면서 제2충전커넥터(250)가 하강하여 착륙대의 충전 및 이륙지점 표식부(230)의 상면에 드론이 안착되도록 한다.Therefore, when the matching state of the first charging connector 110 and the second charging connector 250 is maintained, the rotation motor of the drone stops, and the elevating means provided on the second charging connector support 240 operates to 2The charging connector 250 is lowered so that the drone is seated on the upper surface of the charging and takeoff point marker 230 of the landing pad.

충전 및 이륙지점 표식부(230)의 상면에 드론이 안착되었는지 여부는 충전 및 이륙지점 표식부(230)에 구비된 드론착륙 감지센서(270)를 통해 지상통제장치(280)에 의해 파악한 후에 승강수단(260)의 하강을 정지시키게 되며, 착륙지점 표식부(220)에 드론이 안착된 상태가 도 5에 도시되어 있다.Whether or not the drone has landed on the upper surface of the charging and takeoff point marking unit 230 is determined by the ground control device 280 through the drone landing detection sensor 270 provided on the charging and takeoff point marking unit 230, and then is lifted. The descent of the means 260 is stopped, and the state in which the drone is seated on the landing point marker 220 is shown in FIG. 5.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 착륙지점 표식부(220)에 드론이 안착된 상태에서 드론의 상부측 제1충전커넥터(110)와 제2충전커넥터(250)는 상호 접속된 상태가 유지되고, 지상통제장치의 제어에 따라 배터리 충전에 필요한 전원공급과, 드론의 비행제어 또는 작업 내용에 대한 데이터 전송이 이루어지게 되며, 배터리의 충전 및 데이터 전송이 완료된 경우, 도 5에 도시된 상태로 대기상태가 유지된다.That is, as shown in FIG. 5, with the drone seated on the landing point marker 220, the first charging connector 110 and the second charging connector 250 on the upper side of the drone remain connected to each other. According to the control of the ground control device, power supply required for battery charging and data transmission of drone flight control or work contents are performed. When battery charging and data transmission are completed, the state shown in FIG. The standby state is maintained.

상기 복수의 충전 및 데이터 수신단자(112) 및 충전 및 데이터 송신단자(253)는 전원공급용과 데이터 전송용이 구분되어 있어 전원공급과 데이터 전송이 동시에 이루어질 수 있도록 구성된다.The plurality of charging and data receiving terminals 112 and charging and data transmitting terminals 253 are divided into power supply and data transmission purposes, so that power supply and data transmission can be performed simultaneously.

충전 및 데이터 전송이 완료된 후 대기상태에서 드론의 이륙명령이 내려질 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 제2충전커넥터 지지대(240)에 메달린 제2충전커넥터(250)는 제1충전커넥터(110)에서 분리된 후 승강수단으로 동작으로 상승된 후, 회동수단의 동작으로 제2충전커넥터 지지대(240) 전체가 회전하거나 또는 제2충전커넥터(250)가 메달린 가로지지대만 착륙대 외측으로 회전되어 드론이 수직 이륙하는데 지장이 없도록 한다.When the drone is commanded to take off in the standby state after charging and data transmission are completed, the second charging connector 250 attached to the second charging connector support 240, as shown in FIG. 6, is connected to the first charging connector ( After being separated from 110) and raised by the lifting means, the entire second charging connector support 240 is rotated by the operation of the rotating means, or only the horizontal support on which the second charging connector 250 is hung is rotated to the outside of the landing pad. This ensures that there is no problem with the drone taking off vertically.

물론, 상술한 바와 같이 착륙대(210)의 외측으로 회전 이동된 제2충전커넥터 지지대(240)는 드론의 복귀명령 또는 드론측으로부터 착륙신호가 수신된 경우 지상통제장치(280)의 제어를 통해 착륙대(210)의 상부로 회전이동하여 제2충전커넥터(250)가 충전 및 이륙지점 표식부(230) 상공에 위치되도록 하여 착륙대(210)로 복귀한 드론이 상술한 과정을 통해 제1 및 제2충전커넥터(110,250)의 접속과, 충전 및 이륙지점 표식부(230)의 상면으로 안착 후 배터리의 충전과 데이터의 전송이 이루어지도록 한다.Of course, as described above, the second charging connector support 240 rotated to the outside of the landing pad 210 is controlled by the ground control device 280 when the drone's return command or landing signal is received from the drone side. The drone returns to the landing pad 210 by rotating to the upper part of 210 so that the second charging connector 250 is positioned above the charging and takeoff point marker 230, and then connects the first and second charging connectors 250 through the above-described process. After the charging connectors 110 and 250 are connected and seated on the upper surface of the charging and takeoff point marker 230, battery charging and data transmission are performed.

그리고, 도 7에는 상술한 지상통제장치(280)의 주요부 구성이 간단한 블록도로 도시되어 있다.And, in Figure 7, the main configuration of the above-described ground control device 280 is shown in a simple block diagram.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 지상통제장치(280)는 지상에서 드론의 비행 및 작업에 필요한 제어를 원격으로 제어 가능하도록 구성되고, 또한 인터넷망을 통해 관리자가 원격관리서버로 원격제어가 가능하도록 구성된다.As shown in FIG. 7, the ground control device 280 is configured to remotely control the control required for the flight and operation of the drone on the ground, and can also be remotely controlled by the administrator with a remote management server through the Internet network. It is configured to do so.

상기 지상통제장치(280)에는 드론비행 제어부(281), 드론 이/착륙제어부(282), 충전/데이터 관리부(283), 드론 착륙감지부(284), 전원공급관리부(285), 제2충전커넥터 지지대(240)의 회동관리부(286), 제1/제2충전커넥터 접속관리부(287), 원격제어관리부(288) 및 중앙처리부(280a)가 포함된 구성으로 이루어진다.The ground control device 280 includes a drone flight control unit 281, a drone takeoff/landing control unit 282, a charging/data management unit 283, a drone landing detection unit 284, a power supply management unit 285, and a second charger. It consists of a rotation management unit 286 of the connector support 240, a first/second charging connector connection management unit 287, a remote control management unit 288, and a central processing unit 280a.

상기 드론비행 제어부(281)는 드론이 작업할 영역까지 이동하거나 복귀하는 비행경로를 관리 및 제어하게 되고, 드론 이/착륙제어부(282)는 드론의 이륙과 착륙대로 복귀하여 착륙하는 과정을 제어하게 된다.The drone flight control unit 281 manages and controls the flight path by which the drone moves to or returns to the work area, and the drone takeoff/landing control unit 282 controls the process of the drone taking off and returning to the landing pad and landing. do.

또한, 충전/데이터 관리부(283)는 비행중인 드론의 배터리 잔량을 원격으로 감시하여 일정기준 이하로 떨어질 경우 드론이 착륙대로 복귀할 수 있도록 충전신호를 발생시키고, 드론의 비행 및 작업정보에 대한 데이터의 송수신을 담당하게 되며, 상기 드론 착륙감지부(284)는 충전 및 이륙지점 표식부(230)에 구비된 드론 착륙감지센서(270)에서 감지되어 송신된 신호를 바탕으로 드론이 안전하게 착륙되었는지의 여부를 파악할 수 있도록 구성된다.In addition, the charging/data management unit 283 remotely monitors the remaining battery capacity of the drone in flight, generates a charging signal so that the drone can return to the landing zone if it falls below a certain standard, and collects data about the drone's flight and work information. It is responsible for transmitting and receiving, and the drone landing detection unit 284 determines whether the drone has landed safely based on the signal detected and transmitted from the drone landing detection sensor 270 provided in the charging and takeoff point marking unit 230. It is structured so that you can determine whether it is.

또한, 상기 전원공급관리부(285)는 드론의 안전한 착륙 후 배터리 충전에 필요한 전원공급을 제어하게 되고, 상기 회동관리부(286)는 착륙/이륙 신호발생시 제2충전커넥터 지지대(240)를 착륙대로 회전시키거나 착륙대 외측으로 회전되도록 하여 드론의 착륙과 이륙이 원활하게 이루어질 수 있도록 제어하게 된다.In addition, the power supply management unit 285 controls the power supply required for battery charging after the drone safely lands, and the rotation management unit 286 rotates the second charging connector support 240 to the landing pad when a landing/takeoff signal is generated. It is controlled to ensure smooth landing and takeoff of the drone by allowing it to be rotated to the outside of the landing pad.

또한, 상기 제1/제2충전커넥터 접속관리부(287)는 착륙대로 복귀한 드론이 충전 및 이륙지점 표식부(230) 상부로 이동한 후 상승하여 제1충전커넥터(110)가 제2충전커넥터(250)에 제대로 접속되도록 제어하게 되고, 상기 원격제어관리부(288)는 원격관리서에서 수신된 제어명령을 통해 비행중이거나 충전중인 드론을 원격으로 제어할 수 있도록 구성된다.In addition, the first/second charging connector connection management unit 287 allows the drone that has returned to the landing zone to move to the upper part of the charging and takeoff point marking unit 230 and then rise, so that the first charging connector 110 connects to the second charging connector. It is controlled to properly connect to (250), and the remote control management unit 288 is configured to remotely control the drone in flight or charging through control commands received from the remote management office.

상기 지상통제장치(280)에 구비된 각각의 구성은 중앙처리부(280a)를 통해 설정된 매뉴얼에 따라 드론의 배터리 충전 및 데이터 전송과 드론의 비행제어를 할 수 있도록 구성된다.Each component provided in the ground control device 280 is configured to charge the battery of the drone, transmit data, and control the flight of the drone according to the manual set through the central processing unit 280a.

도 8에 도시된 지상통제장치(280)의 주요부 구성은 본 발명과 관련된 드론의 착륙과 이륙 및 배터리의 충전과 데이터 전송에 필요한 일부 구성만을 도시한 것으로, 통신유닛을 포함한 기타 다른 제어부의 구성이 더 추가될 수 있음은 당연하다.The main configuration of the ground control device 280 shown in FIG. 8 shows only some configurations necessary for landing and takeoff of the drone related to the present invention, charging the battery, and transmitting data, and the configuration of other control parts including the communication unit is It is natural that more can be added.

한편, 도 8에는 상술한 본 발명의 실시예에 따른 드론 착륙 스테이션을 이용한 드론의 착륙, 배터리 충전 및 데이터 전송, 이륙 과정에 대한 플로우차트가 도시되어 있다.Meanwhile, Figure 8 shows a flowchart of the drone landing, battery charging, data transmission, and takeoff processes using the drone landing station according to the above-described embodiment of the present invention.

도 8을 참고하면서 본 발명의 실시예에 드론의 충전 및 데이터 전송방법과, 드론의 착륙 및 이륙하는 전체 과정에 대해서 설명한다.Referring to FIG. 8, the drone charging and data transmission method and the overall process of landing and taking off of the drone in an embodiment of the present invention will be described.

드론이 비행 중 배터리 충전이 필요한 경우, 드론의 ECU의 제어나 지상통제장치의 제어로 복귀신호가 발생한 경우, 기 설정된 착륙좌표로 이동하게 된다(S10).If the drone needs to charge its battery during flight and a return signal is generated under the control of the drone's ECU or the ground control device, it moves to the preset landing coordinates (S10).

착륙좌표를 통해 착륙대 상공으로 복귀한 드론은 착륙대의 일측에 표시된 착륙지점 표식부를 확인하고 기 설정된 고도로 하강하게 된다(S20).The drone, which returns to the sky above the landing pad through the landing coordinates, checks the landing point marker displayed on one side of the landing pad and descends to the preset altitude (S20).

착륙지점 표식부의 상공에 일정 높이로 하강한 드론은 수평안내 표식부를 따라 수평 비행을 하여 착륙대의 타측에 표시된 충전지점 표식부를 찾아 충전지점 표식부의 중심부 상공으로 이동한 후, 착륙대의 일측에서 일정 높이로 설치된 제2충전커넥터 지지대에 메달린 제2충전커넥터가 설치된 상방으로 상승하게 된다(S30).The drone, which descends to a certain height above the landing point marker, flies horizontally along the horizontal guidance marker, finds the charging point marker displayed on the other side of the landing zone, moves to the sky above the center of the charging point marker, and then flies to a certain height on one side of the landing zone. The second charging connector hanging on the installed second charging connector support rises upward (S30).

그 다음, 착륙지점 표식부의 상방으로 드론이 상승하면서 본체부의 상부에 구비된 제1충전넥터가 제2충전커넥터 내부로 진입하면서 제2충전커넥터에 제1충전커넥터가 접속되는 제1 및 제2충전커넥터 접속단계(S40)가 수행된다.Then, as the drone rises above the landing point marker, the first charging connector provided at the top of the main body enters the inside of the second charging connector, and the first and second charging connectors are connected to the second charging connector. A connector connection step (S40) is performed.

이때, 제2충전커넥터의 내면 중심부에 구비된 전자석은 드론의 착륙신호가 발생된 경우 전원공급이 이루어져 일정한 자력을 띠고 있는 상태가 되며, 드론의 제1충전커넥터의 상면에 구비된 영구자석이 근접함에 따라 발생된 자력으로 영구자석을 전자석에 달라붙게 한다.At this time, the electromagnet provided at the inner center of the second charging connector is supplied with power when the drone's landing signal is generated and is in a state of constant magnetic force, and the permanent magnet provided on the upper surface of the first charging connector of the drone is in close proximity. The magnetic force generated as a result causes the permanent magnet to stick to the electromagnet.

따라서, 제1충전커넥터가 제2충전커넥터의 내측으로 진입하는 과정에 제1충전커넥터측의 충전 및 데이터 수신단자와 제2충전커넥터의 충전 및 데이터 송신단자가 바르게 접속되도록 유도하는 역할을 하면서 드론을 제2충전커넥터에 고정시키는 역할을 하게 된다.Therefore, in the process of the first charging connector entering the inside of the second charging connector, it plays a role in guiding the charging and data receiving terminal of the first charging connector and the charging and data transmitting terminal of the second charging connector to be properly connected, thereby It serves to secure it to the second charging connector.

제1충전커넥터가 제2충전커넥터에 정합된 경우, 드론의 제1충전커넥터의 충전 및 데이터 수신단자에는 배터리의 전원이 인가되어 전류가 흐르게 되고, 충전 및 데이터 수신단자에 접속된 충전 및 데이터 송신단자측에 구비된 전압감지센서에서 배터리의 전압을 감지하여 지상통제장치로 신호를 보내고, 지상통제장치에서는 전압감지센서에서 수신된 신호를 토대로 드론측 제1충전커넥터와 제2충전커넥터가 바르게 접속되었는지 여부를 판단하는 충전커넥터 접속 확인단계가 수행된다(S50).When the first charging connector is matched to the second charging connector, the power of the battery is applied to the charging and data receiving terminal of the drone's first charging connector and current flows, and the charging and data receiving terminal connected to the charging and data receiving terminal is transmitted. The voltage detection sensor provided on the terminal side detects the voltage of the battery and sends a signal to the ground control device, and the ground control device correctly connects the first charging connector and the second charging connector on the drone side based on the signal received from the voltage detection sensor. A charging connector connection confirmation step is performed to determine whether the charging connector is connected (S50).

즉, 상기 충전커넥터 접속확인 단계는 드론측 제1충전커넥터의 충전 및 데이터 수신단자가 제2충전커넥터의 충전 및 데이터 송신단자에 제대로 접속이 되면 제2충전커넥터 및 전압감지센서로 전류가 흐르게 되어 전압감지센서에서 배터리의 전압을 감지할 수 있게 되고, 전압감지센서에 감지된 전압감지신호는 지상통제장치로 전송되어 감지된 배터리의 전압상태에 따라 제1충전커넥터와 제2충전커넥터의 정합 접속상태를 파악하게 된다.In other words, in the charging connector connection confirmation step, when the charging and data receiving terminal of the first charging connector on the drone side is properly connected to the charging and data transmitting terminal of the second charging connector, current flows to the second charging connector and the voltage detection sensor. The voltage of the battery can be detected by the voltage detection sensor, and the voltage detection signal detected by the voltage detection sensor is transmitted to the ground control device to connect the first charging connector and the second charging connector according to the detected voltage status of the battery. You will understand the status.

따라서, 지상통제장치에서 복수의 전압감지센서로부터 파악된 배터리 전압 중 어느 하나라도 이상이 있을 경우, 지상통제장치에서 드론으로 하강/상승비행을 수행하도록 하는 제어명령을 송출하여 드론이 제2충전커넥터의 하방에서 하강/상승하는 동작을 수행하도록 하여(S501) 제1충전커넥터가 제2충전커넥터에 바르게 접속되도록 유도하게 된다.Therefore, if any one of the battery voltages detected by the plurality of voltage detection sensors in the ground control device is abnormal, the ground control device transmits a control command to the drone to perform a descent/ascent flight, and the drone connects to the second charging connector. By performing a descending/rising operation at the bottom (S501), the first charging connector is guided to be properly connected to the second charging connector.

따라서, 제1충전커넥터와 제2충전커넥터가 바르게 정합된 것으로 판단될 경우, 지상통제장치에서 드론측으로 신호를 보내 드론의 비행을 멈추도록 제어하고, 제2충전커넥터에 연결된 승강수단이 동작되어 제2충전커넥터가 하강됨으로써 드론이 충전 및 이륙지점 표식부의 상면에 안착되게 된다(S60).Therefore, when it is determined that the first charging connector and the second charging connector are correctly matched, the ground control device sends a signal to the drone to control the drone to stop flying, and the elevating means connected to the second charging connector is operated to operate the drone. 2As the charging connector is lowered, the drone is seated on the upper surface of the charging and takeoff point marker (S60).

드론이 착륙지점 표식부에 안착된 것을 착륙지점 표식부에 구비된 드론착륙 감지센서를 통해 감지한 지상통제장치는 제2충전커넥터측으로 충전용 전원 및 필요한 데이터를 전송하여 드론의 배터리 충전과 필요한 데이터 전송이 이루어지게 된다(S70).The ground control device detects that the drone has landed on the landing point marker through the drone landing detection sensor provided on the landing point marker, and transmits charging power and necessary data to the second charging connector to charge the drone's battery and necessary data. Transmission takes place (S70).

드론의 충전 및 데이터 전송이 완료된 후, 착륙지점 표식부에 착륙된 드론은 다음 비행을 위해 대기상태를 유지하게 된다(S80).After the drone's charging and data transmission are completed, the drone that lands on the landing point marker remains in a standby state for the next flight (S80).

대기상태가 유지되는 동안 이륙신호가 발생되는 경우, 드론측 제1충전커넥터에 접속된 제2충전커넥터는 승강수단으로 동작으로 제1충전커넥터에서 분리되면서 최초 위치로 상승하게 되고, 제2충전커넥터의 상승이 완료되면 제2충전커넥터 지지대에 구비된 회동수단에 회전동작 신호가 전달되며, 회동수단은 수신된 제어신호에 따라 제2충전커넥터 지지대를 착륙대의 외측으로 회전시켜 드론의 수직 이륙에 지장이 없도록 한다(S90).When a takeoff signal is generated while the standby state is maintained, the second charging connector connected to the first charging connector on the drone side operates as a lifting means and is separated from the first charging connector to rise to the initial position, and the second charging connector When the ascent is completed, a rotation operation signal is transmitted to the rotation means provided on the second charging connector support, and the rotation means rotates the second charging connector support to the outside of the landing pad according to the received control signal, preventing the vertical takeoff of the drone. Make sure there is no (S90).

착륙대의 외측으로 제2충전커넥터 지지대가 회전된 후, 드론은 비행을 시작하여 설정된 프로그램의 명령에 따라 작업영역으로 비행하여 필요한 작업을 수행하게 되며, 비행 중 배터리 충전신호가 발생될 경우 상술한 과정을 반복하면서 배터리 충전과 데이터 송수신을 받을 수 있게 된다.After the second charging connector support is rotated to the outside of the landing pad, the drone starts flight and flies to the work area according to the commands of the set program to perform the necessary work. If a battery charging signal is generated during flight, the above-mentioned process is performed. By repeating this, you can charge the battery and send and receive data.

이상, 도면에 도시된 일 실시예 위주로 본 발명의 드론 착륙 스테이션 및 이를 이용한 배터리 충전 및 데이터 전송방법에 대해 설명하였으나, 당업자는 본 발명의 동일한 기술적 사상의 범위 이내에서 간단한 설계변경을 통해 다양한 변형예를 구현할 수 있을 것이다.Above, the drone landing station of the present invention and the battery charging and data transmission method using the same have been described focusing on one embodiment shown in the drawing, but those skilled in the art can make various modifications through simple design changes within the scope of the same technical idea of the present invention. will be able to implement.

100 : 드론 110 : 제1충전커넥터
112 : 충전/데이터 수신단자 114 : 영구자석
200 : 착륙 스테이션 210 : 착륙대
220 : 착륙지점 표식부 222 : 수평이동 안내 표식부
230 : 충전 및 이륙지점 표식부 240 : 제2충전커넥터 지지대
242 : 수직지지대 244 : 가로지지대
245 : 회동수단 250 : 제2충전커넥터
252 : 충전/데이터 접속부 253 : 충전/데이터 송신단자
254 : 전압감지센서 255 : 영구자석 삽입홈
256 : 전자석 257 : 금속판
260 : 승강수단
265 : 전원공급/데이터전송 케이블 270 : 드론착륙 감지센서
280 : 지상통제장치(GCS: Ground Control Station)
281 : 드론 비행 제어부 282 : 드론 이/착륙 제어부
283 : 드론 배터리 관리부 284 : 드론착륙 감지부
285 : 전원공급 관리부 286 : 지지대 회동관리부
287 : 제1/제2충전커넥터 접속관리부 288 : 원격제어 관리부
300 : 원격관리서버
100: Drone 110: First charging connector
112: Charging/data receiving terminal 114: Permanent magnet
200: landing station 210: landing pad
220: Landing point marker 222: Horizontal movement guide marker
230: Charging and takeoff point marker 240: Second charging connector support
242: vertical support 244: horizontal support
245: Rotating means 250: Second charging connector
252: Charging/data connection unit 253: Charging/data transmission terminal
254: voltage detection sensor 255: permanent magnet insertion groove
256: electromagnet 257: metal plate
260: Elevating means
265: Power supply/data transmission cable 270: Drone landing detection sensor
280: Ground Control Station (GCS)
281: Drone flight control unit 282: Drone takeoff/landing control unit
283: Drone battery management unit 284: Drone landing detection unit
285: Power supply management unit 286: Support rotation management unit
287: 1st/2nd charging connector connection management unit 288: remote control management unit
300: Remote management server

Claims (9)

드론이 비행 중 충전 요청신호가 발생되거나 지상통제장치의 복귀명령으로 착륙좌표로 이동한 후 착륙할 수 있는 착륙대를 제공하는 착륙 스테이션에 있어서,
착륙좌표로 이동한 드론이 본체에 장착된 카메라를 통해 착륙지점을 확인할 수 있도록 착륙대의 일측에 표시되는 착륙지점 표식부;
상기 착륙지점 표식부에서 일정거리 이격된 착륙대의 타측에 표시되어 상기 착륙지점 표식부의 상공에서 기 설정된 높이까지 하강한 드론이 수평비행 후 충전/이륙 위치를 인식할 수 있도록 하는 충전 및 이륙지점 표식부;
상기 착륙대에 하단부가 고정되고 상단부가 착륙대의 상면으로부터 일정 높이 유지되게 설치되어 상기 충전 및 이륙지점 표식부의 상부에 위치한 드론이 수직 상승하여 드론측 제1충전커넥터가 자연스럽게 접속되도록 지상을 향하는 제2충전커넥터가 구비되는 제2충전커넥터 지지대;
상기 제2충전커넥터에 제1충전커넥터가 접속된 상태에서 제2충전커넥터를 수직 하강시켜 착륙대의 충전 및 이륙지점 표식부 상면으로 드론을 착륙시키도록 제2충전커넥터 지지대에 구비되는 승강수단;
상기 충전 및 이륙지점 표식부에 착륙한 드론의 배터리 충전용 전원공급과 드론 비행제어용 데이터 전송이 이루어지도록 상기 제2충전커넥터 지지대를 거쳐 제2충전커넥터로 연결 설치되는 전원공급 및 데이터 전송 케이블;
상기 전원공급 및 데이터 전송 케이블을 통해 드론의 배터리 충전/데이터 전송 제어와, 드론의 착륙/이륙 제어 및 수신한 데이터의 저장/관리와, 인터넷망과 연결되어 원격지의 관리서버를 통해 드론의 원격제어가 가능하도록 하는 지상통제장치(GCS: Ground Control Station);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 드론 착륙 스테이션.
In a landing station that provides a landing pad where a drone can land after a charging request signal is generated during flight or a return command from the ground control device moves to the landing coordinates,
A landing point marker displayed on one side of the landing pad so that the drone, which has moved to the landing coordinates, can check the landing point through a camera mounted on the main body;
A charging and takeoff point marker that is displayed on the other side of the landing pad spaced a certain distance away from the landing point marker and allows the drone, which has descended from the sky of the landing point marker to a preset height, to recognize the charging/takeoff position after horizontal flight. ;
The lower end is fixed to the landing pad and the upper portion is installed to be maintained at a certain height from the upper surface of the landing pad, so that the drone located at the top of the charging and takeoff point marker rises vertically and the first charging connector on the drone side is naturally connected to the second charging device facing the ground. A second charging connector support provided with a connector;
Elevating means provided on the second charging connector support to vertically lower the second charging connector while the first charging connector is connected to the second charging connector to land the drone on the upper surface of the charging and takeoff point marking portion of the landing pad;
A power supply and data transmission cable connected to the second charging connector through the second charging connector support to supply power for battery charging of the drone that lands on the charging and takeoff point marker and transmit data for drone flight control;
Through the power supply and data transmission cable, drone battery charging/data transmission control, drone landing/takeoff control and storage/management of received data, and remote control of the drone through a remote management server connected to the Internet network. A drone landing station characterized in that it includes a ground control station (GCS: Ground Control Station) that enables.
제1항에 있어서,
상기 착륙지점 표식부 상공에서 기 설정된 높이까지 하강한 드론이 상기 충전 및 이륙지점 표식부를 향해 수평 비행할 수 있도록 착륙지점 표식부와 충전 및 이륙지점 표식부 사이에 수평이동 안내 표식부가 더 구비되고,
상기 제2충전커넥터 승강수단은 드론 측 제1충전커넥터와 착륙대의 제2충전커넥터가 정상적인 접속상태가 유지된 경우 하강하여 드론을 충전 및 이륙지점 표식부 상면에 착륙시키고, 드론의 배터리 충전 및 데이터 전송이 완료되어 이륙신호가 발생된 경우 제2충전커넥터를 상승시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 드론 착륙 스테이션.
According to paragraph 1,
A horizontal movement guide marker is further provided between the landing point marker and the charging and takeoff point marker so that the drone, which has descended from the sky above the landing point marker to a preset height, can fly horizontally toward the charging and takeoff point marker,
The second charging connector elevating means descends when the first charging connector on the drone side and the second charging connector on the landing stand are maintained in a normal connection state to charge the drone and land on the upper surface of the takeoff point marker, charging the drone's battery and data. A drone landing station configured to raise the second charging connector when transmission is completed and a takeoff signal is generated.
제2항에 있어서,
상기 제2충전커넥터 지지대는,
상기 착륙대에 일단이 고정되어 착륙대 상방으로 일정 높이 유지되도록 설치되는 수직지지대와, 상기 수직지지대에 일단이 고정되고 타단이 상기 수직지지대에 직각방향으로 배치되어 그 말단 하부로 제2충전커넥터가 설치되는 일정 길이의 가로지지대로 구성되되,
상기 수직지지대와 가로지지대 중 어느 하나는 상기 지상통제장치에서 드론의 착륙신호가 발생된 경우 상기 제2충전커넥터가 상기 충전 및 이륙지점 표식부의 상방에 위치되도록 하고, 드론의 이륙신호가 발생된 경우 충전 및 이륙지점 표식부 상방에서 어느 일측 방향으로 회전되어 드론의 수직 이륙이 용이하도록 회동 가능한 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 드론 착륙 스테이션.
According to paragraph 2,
The second charging connector support,
A vertical support having one end fixed to the landing pad and installed to be maintained at a certain height above the landing pad, one end fixed to the vertical support and the other end disposed at a right angle to the vertical support, and a second charging connector installed below the end. It is composed of horizontal supports of a certain length,
One of the vertical support and the horizontal support ensures that the second charging connector is located above the charging and takeoff point marker when a drone landing signal is generated from the ground control device, and when a drone takeoff signal is generated. A drone landing station characterized in that it has a rotatable structure that rotates in one direction from above the charging and takeoff point marker to facilitate vertical takeoff of the drone.
제1항에 있어서,
상기 제1충전커넥터와 제2충전커넥터는 반구형 형상으로 이루어져 제1충전커넥터가 제2충전커넥터의 내측으로 진입되어 내외측면이 상호 밀착 가능한 구조로 이루어지되,
상기 제1충전커넥터는 반구형의 외주면에 원형 띠 모양의 충전 및 데이터 수신단자가 복수개 구성되고,
상기 제2충전커넥터는 반구형의 내주면에 상기 제1충전커넥터의 충전 및 데이터 수신단자와 각각 접속되어 전원공급 및 데이터 전송이 가능한 복수개의 원형 띠 모양의 충전 및 데이터 송신단자가 구비된 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 드론 착륙 스테이션.
According to paragraph 1,
The first charging connector and the second charging connector have a hemispherical shape, so that the first charging connector enters the inside of the second charging connector, and the inner and outer sides are in close contact with each other,
The first charging connector has a plurality of circular band-shaped charging and data receiving terminals on a hemispherical outer peripheral surface,
The second charging connector is characterized by a structure in which a plurality of circular band-shaped charging and data transmitting terminals are connected to the charging and data receiving terminals of the first charging connector on the hemispherical inner peripheral surface and are capable of supplying power and transmitting data. Drone landing station.
제4항에 있어서,
상기 제1충전커넥터의 상면 중심부에는 제1충전커넥터가 제2충전커넥터 내측으로 진입 후 제1충전커넥터 및 제2충전커넥터에 각각 구비되는 충전 및 데이터 송수신 단자가 자연스럽게 접속되도록 유도하여 드론을 제2충전커넥터에 고정시키기 위한 영구자석이 구비되고,
상기 제1충전커넥터의 영구자석이 접속되는 제2충전커넥터의 내주면 중심부에는 오목한 영구자석 삽입홈이 형성되고, 상기 삽입홈의 내측에는 상기 지상통제장치의 제어신호에 따라 인가되는 전원에 의해 상기 영구자석이 띠는 자성에 반대되는 자력이 발생되는 전자석이 구비되며,
상기 전자석의 외측면에는 전자석의 자력이 발생되지 않을 경우 영구자석이 접착될 수 있는 금속판이 더 구비된 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 드론 착륙 스테이션.
According to paragraph 4,
At the center of the upper surface of the first charging connector, the first charging connector enters the inside of the second charging connector, and then the charging and data transmission and reception terminals provided in each of the first charging connector and the second charging connector are naturally connected, thereby connecting the drone to the second charging connector. A permanent magnet is provided for fixing to the charging connector,
A concave permanent magnet insertion groove is formed in the center of the inner peripheral surface of the second charging connector to which the permanent magnet of the first charging connector is connected, and the permanent magnet insertion groove is formed inside the insertion groove by power applied according to a control signal from the ground control device. An electromagnet is provided that generates a magnetic force that opposes the magnetism,
A drone landing station, characterized in that the outer surface of the electromagnet is further provided with a metal plate to which a permanent magnet can be attached when the magnetic force of the electromagnet is not generated.
제5항에 있어서,
상기 제2충전커넥터에 구비되는 복수개의 충전 및 데이터 송신단자는 일정 높이 돌출된 상태에서 제1충전커넥터의 충전 및 데이터 수신단자의 정합 접속시 내측으로 밀려나는 복수개의 스프링 핀 단자로 이루어지고,
상기 복수개의 스프링 핀 단자 각각에는 제1충전커넥터의 정합 접속시 드론의 배터리 전압을 감지하여 지상통제장치로 신호를 보내는 전압감지센서가 구비되며,
상기 복수개의 전압감지센서 중 어느 하나 이상의 전압감지센서에서 드론 배터리의 전압이 감지되지 않을 경우 상기 지상통제장치는 상기 제1충전커넥터와 제2충전커넥터가 부정합상태로 접속된 것으로 판단하여 비행중인 드론을 하강 후 다시 상승시키는 시퀀스명령을 수행하여 제1충전커넥터와 제2충전커넥터의 정합상태 유도를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 드론 착륙 스테이션.
According to clause 5,
The plurality of charging and data transmission terminals provided in the second charging connector are made of a plurality of spring pin terminals that protrude at a certain height and are pushed inward when the charging and data receiving terminal of the first charging connector is mated,
Each of the plurality of spring pin terminals is equipped with a voltage detection sensor that detects the battery voltage of the drone when the first charging connector is mated and sends a signal to the ground control device,
If the voltage of the drone battery is not detected by any one or more of the plurality of voltage detection sensors, the ground control device determines that the first charging connector and the second charging connector are connected in a mismatched state and detects the drone in flight. A drone landing station characterized in that it is configured to control the induction of the matching state of the first charging connector and the second charging connector by performing a sequence command to lower and then raise again.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 착륙대의 충전 및 이륙지점 표식부에는 제2충전커넥터가 하강하여 드론이 안착되는 것을 감지하여 지상통제장치로 신호를 보내는 드론 착륙 감지센서가 더 구비된 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 드론 착륙 스테이션.
According to any one of claims 1 to 6,
A drone landing station, characterized in that the charging and takeoff point marking portion of the landing zone is further equipped with a drone landing detection sensor that detects that the second charging connector is lowered and the drone is landed and sends a signal to the ground control device.
본체부의 상부에 제1충전커넥터가 구비된 드론이 배터리 충전이 필요하거나 상호 통신상태가 유지되고 있는 지상통제장치의 복귀명령으로 착륙대가 설치된 착륙좌표로 이동하는 단계;
착륙좌표로 이동한 드론이 착륙대의 상공에서 착륙대의 일측에 표시된 착륙지점 표식부를 확인하고 기 설정된 고도로 하강하는 단계;
착륙지점 표식부의 상공으로 하강한 드론이 수평 비행을 하여 착륙대의 타측에 표시된 충전지점 표식부를 찾아 충전지점 표식부의 상공에 위치한 후 착륙대의 일측에서 일정 높이로 설치된 제2충전커넥터 지지대에 메달린 제2충전커넥터 하방으로 상승하는 단계;
상기 제2충전커넥터 하방으로 드론이 상승하여 본체부의 상부에 구비된 제1충전커넥터가 제2충전커넥터 내부로 진입된 후 제2충전커넥터에 구비된 전자석과 제1충전커넥터에 구비된 영구자석이 자력에 의해 접착되면서 제1 및 제2충전커넥터가 정합되는 제1 및 제2충전커넥터 접속단계;
제1 및 제2충전커넥터가 정합상태로 접속된 경우 지상통제장치의 신호로 드론의 비행이 정지되고 제2충전커넥터가 착륙대 상면으로 하강하면서 상기 충전 및 이륙지점 표식부 상면에 드론을 안착시키는 단계;
드론이 상기 충전 및 이륙지점 표식부에 안착된 것을 감지한 지상통제장치의 제어신호에 따라 제2충전커넥터 및 제1충전커넥터를 통해 드론의 배터리가 충전되면서 필요한 데이터 전송이 이루어지는 충전 및 데이터 전송단계;
드론의 충전 및 데이터 전송이 완료된 후 드론의 이륙 대기상태가 유지되는 이륙 대기단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 드론의 충전 및 데이터 전송방법.
A drone equipped with a first charging connector on the top of the main body moves to the landing coordinates where the landing pad is installed in response to a return command from a ground control device that requires battery charging or is in communication with each other;
A step where the drone, which has moved to the landing coordinates, checks the landing point marker displayed on one side of the landing zone from the sky above the landing zone and descends to a preset altitude;
The drone descends into the sky above the landing point marker, flies horizontally, finds the charging point marker marked on the other side of the landing zone, and locates itself above the charging point marker, then hangs on the second charging connector support installed at a certain height on one side of the landing zone. Step of rising downward to the charging connector;
The drone rises below the second charging connector, and the first charging connector provided on the upper part of the main body enters the inside of the second charging connector, and then the electromagnet provided in the second charging connector and the permanent magnet provided in the first charging connector A first and second charging connector connecting step in which the first and second charging connectors are matched while being bonded by magnetic force;
When the first and second charging connectors are connected in a matching state, the flight of the drone is stopped by a signal from the ground control device, and the second charging connector is lowered to the upper surface of the landing pad, landing the drone on the upper surface of the charging and takeoff point marker. ;
A charging and data transmission step in which the drone's battery is charged through the second charging connector and the first charging connector according to a control signal from the ground control device that detects that the drone is seated on the charging and takeoff point marker, and necessary data is transmitted. ;
A drone charging and data transmission method comprising a take-off standby step in which the drone is maintained in a standby state for takeoff after the drone charging and data transmission are completed.
제8항에 있어서,
상기 제1 및 제2충전커넥터 접속단계 이후에,
제1충전커넥터의 충전 및 데이터 수신단자(112)와 제2충전커넥터의 충전 및 데이터 송신단자(253)가 제대로 접속이 되었지의 여부를 충전 및 데이터 송신단자(253)측에 구비된 전압감지센서를 통해 드론측 배터리의 전압을 감지하여 제1 및 제2충전커넥터의 정합 접속을 확인하는 충전커넥터 접속확인단계가 더 수행되고,
상기 충전커넥터 접속확인 단계에서 제1충전커넥터측의 충전 및 데이터 수신단자(112)와 제2충전커넥터측의 충전 및 데이터 송신단자(253)가 제대로 접속이 이루어지지 않은 경우, 지상통제장치에서 드론측으로 하강/상승 동작을 반복되면서 제1충전커넥터와 제2충전커넥터의 정합 접속을 유도하는 충전커넥터 정합 유도단계가 더 수행되도록 구성되며,
상기 이륙 대기단계 이후에 드론의 이륙신호가 발생되는 경우, 드론의 수직 비행을 위해 상기 제2충전커넥터가 제1충전커넥터에서 분리되면서 본래 위치까지 상승한 후 제2충전커넥터 지지대가 일정각도 회동되는 제2충전커넥터 분리 및 지지대 회동단계;가 더 수행되는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 드론의 충전 및 데이터 전송방법.
According to clause 8,
After the first and second charging connector connection steps,
A voltage detection sensor provided on the charging and data transmission terminal 253 determines whether the charging and data receiving terminal 112 of the first charging connector and the charging and data transmitting terminal 253 of the second charging connector are properly connected. A charging connector connection confirmation step is further performed to check the matching connection of the first and second charging connectors by detecting the voltage of the battery on the drone side,
If the charging and data receiving terminal 112 on the first charging connector side and the charging and data transmitting terminal 253 on the second charging connector side are not properly connected in the charging connector connection confirmation step, the ground control device It is configured to further perform a charging connector matching induction step to induce matching connection between the first charging connector and the second charging connector while repeating the downward/rising motion to the side,
When a take-off signal of the drone is generated after the take-off standby stage, the second charging connector is separated from the first charging connector and rises to its original position for vertical flight of the drone, and then the second charging connector support is rotated at a certain angle. 2. A method of charging and transmitting data for a drone, characterized in that it further comprises the steps of separating the charging connector and rotating the support.
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