KR102616784B1 - 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 시스템 및 방법 - Google Patents

교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102616784B1
KR102616784B1 KR1020220180904A KR20220180904A KR102616784B1 KR 102616784 B1 KR102616784 B1 KR 102616784B1 KR 1020220180904 A KR1020220180904 A KR 1020220180904A KR 20220180904 A KR20220180904 A KR 20220180904A KR 102616784 B1 KR102616784 B1 KR 102616784B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bridge
drone
plane
representative
coordinates
Prior art date
Application number
KR1020220180904A
Other languages
English (en)
Inventor
김태훈
윤준희
김지은
Original Assignee
한국건설기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국건설기술연구원 filed Critical 한국건설기술연구원
Priority to KR1020220180904A priority Critical patent/KR102616784B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102616784B1 publication Critical patent/KR102616784B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B64C39/024—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use of the remote controlled vehicle type, i.e. RPV
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls
    • B64U2201/10—UAVs characterised by their flight controls autonomous, i.e. by navigating independently from ground or air stations, e.g. by using inertial navigation systems [INS]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Bridges Or Land Bridges (AREA)

Abstract

본 발명은 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 교량 하부의 점검을 위해 운용되는 드론의 이동 경로를 생성하는 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Description

교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 시스템 및 방법{Drone movement path generation system and method for bridge inspection}
본 발명은 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 교량 하부의 점검을 위해 운용되는 드론의 이동 경로를 생성하는 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 시스템 및 방법에 관한 것이다.
시설물 유지관리 분야에서 육안으로 관리가 힘들거나 광범위한 지역에 걸친 인프라의 운영관리를 위해 최근 드론의 활용성 및 필요성이 증가하는 추세이다.
그러나 교량 하부, 터널 안 등 GPS 신호가 없는 구역에서는 드론의 자율비행이 위험한 상황으로 이를 해결할 수 있는 시스템이 필요한 상황이다.
등록특허 10-2458270, 등록일자 2022년 10월 19일, '비가시권 비행 UAV의 VR 기반 모니터링 장치 및 방법' 등록특허 10-2099137, 등록일자 2020년 04월 03일, 유무인비행체를 위한 3D 공중도로 안내 서비스 제공 장치 및 방법'
본 발명은 이와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 교량 하부의 점검을 위해 운용되는 드론의 이동 경로를 생성하는 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 시스템은 점검대상인 교량 하부의 도면(CAD) 데이터를 입력하는 사용자 단말기; 및 상기 사용자 단말기로부터 입력 받은 상기 교량 하부의 도면 데이터를 이용하여, 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로를 생성하고, 이를 사용자 단말기로 전송해주는 경로 생성 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다
또한, 상기 경로 생성 장치는, 상기 교량 하부의 도면 데이터를 이용하여 교량의 제1 내지 4의 대표좌표( , , , )를 선정하는 대표좌표 선정부; 상기 제1 내지 4의 대표좌표를 이용하여 교량의 교축분할 평면( )을 산출하는 교축분할 평면 계산부; 상기 제1 내지 4의 대표좌표를 이용하여 드론의 수직이동 평면( , )을 산출하는 드론 수직이동 평면 계산부; 미리 정해진 설정에 따라 상기 드론과 교량 간의 안전 이격거리( )를 결정하는 안전 이격거리 결정부; 상기 드론의 수직이동 평면 및 안전 이격거리( )를 이용하여, 상기 드론이 점검을 위해 교량 하부를 직선 이동할 직선수를 산출하는 직선수 산출부; 및 상기 직선수와 드론의 수직이동 평면 간의 교점을 산출하고, 산출된 교점을 연결하여 상기 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로를 생성하고 이를 상기 사용자 단말기로 전송해주는 경로 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 대표좌표 선정부는, 제1대표좌표( )의 x 및 y 좌표는 교량 상판에서 교축방향(교량길이방향)과 수직인 직선의 중점이자 교량 한 경간의 시작지점이며, z 좌표는 교량 상판의 맨 윗부분에 위치하도록 하며, 제2대표좌표( )의 x 및 y 좌표는 제1대표좌표( )와 동일하며, z 좌표는 제1대표좌표( )에서 지구중심 방향으로 교각과 지면(혹은 수면)이 맞닿는 평면과의 교차점에 위치하도록 하며, 제3대표좌표( )의 x 및 y 좌표는 교량 상판에서 교축방향(교량길이방향)과 수직인 직선의 중점이자 교량 한 경간의 끝지점이며, z 좌표는 교량 상판의 맨 윗부분에 위치하도록 하며, 제4대표좌표( )의 x 및 y 좌표는 제3대표좌표( )와 동일하며, z 좌표는 제3대표좌표( )에서 지구중심 방향으로 교각과 지면(혹은 수면)이 맞닿는 평면과의 교차점에 위치하도록 선정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 교축분할 평면 계산부는, 교축분할 평면( )을 최소제곱법을 통해 결정하되, 하기의 수학식 1을 통해 산출하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
또한, 상기 드론 수직이동 평면 계산부는, 드론 수직이동 평면( , )을 교량의 제1 내지 4의 대표좌표를 교축의 수직방향으로 임의의 안전거리( ) 만큼 이동한 점을 이용하여 결정하되, 하기의 수학식 2를 통해 산출하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 2]
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 방법은 사용자 단말기가 점검대상인 교량 하부의 도면(CAD) 데이터를 입력하는 A 단계; 및 경로 생성 장치가 상기 사용자 단말기로부터 입력 받은 상기 교량 하부의 도면 데이터를 이용하여, 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로를 생성하고, 이를 사용자 단말기로 전송해주는 B 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 B 단계는, 대표좌표 선정부가 상기 교량 하부의 도면 데이터를 이용하여 교량의 제1 내지 4의 대표좌표( , , , )를 선정하는 단계; 교축분할 평면 계산부가 상기 제1 내지 4의 대표좌표를 이용하여 교량의 교축분할 평면( )을 산출하는 단계; 드론 수직이동 평면 계산부가 상기 제1 내지 4의 대표좌표를 이용하여 드론의 수직이동 평면( , )을 산출하는 단계; 안전 이격거리 결정부가 미리 정해진 설정에 따라 상기 드론과 교량 간의 안전 이격거리( )를 결정하는 단계; 직선수 산출부가 상기 드론의 수직이동 평면 및 안전 이격거리( )를 이용하여, 상기 드론이 점검을 위해 교량 하부를 직선 이동할 직선수를 산출하는 단계; 및 경로 생성부가 상기 직선수와 드론의 수직이동 평면 간의 교점을 산출하고, 산출된 교점을 연결하여 상기 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로를 생성하고 이를 상기 사용자 단말기로 전송해주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 대표좌표 선정부는, 제1대표좌표( )의 x 및 y 좌표는 교량 상판에서 교축방향(교량길이방향)과 수직인 직선의 중점이자 교량 한 경간의 시작지점이며, z 좌표는 교량 상판의 맨 윗부분에 위치하도록 하며, 제2대표좌표( )의 x 및 y 좌표는 제1대표좌표( )와 동일하며, z 좌표는 제1대표좌표( )에서 지구중심 방향으로 교각과 지면(혹은 수면)이 맞닿는 평면과의 교차점에 위치하도록 하며, 제3대표좌표( )의 x 및 y 좌표는 교량 상판에서 교축방향(교량길이방향)과 수직인 직선의 중점이자 교량 한 경간의 끝지점이며, z 좌표는 교량 상판의 맨 윗부분에 위치하도록 하며, 제4대표좌표( )의 x 및 y 좌표는 제3대표좌표( )와 동일하며, z 좌표는 제3대표좌표( )에서 지구중심 방향으로 교각과 지면(혹은 수면)이 맞닿는 평면과의 교차점에 위치하도록 선정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 교축분할 평면 계산부는, 교축분할 평면( )을 최소제곱법을 통해 결정하되, 하기의 수학식 1을 통해 산출하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
또한, 상기 드론 수직이동 평면 계산부는, 드론 수직이동 평면( , )을 교량의 제1 내지 4의 대표좌표를 교축의 수직방향으로 임의의 안전거리( ) 만큼 이동한 점을 이용하여 결정하되, 하기의 수학식 2를 통해 산출하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 2]
한편, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 시스템은 점검대상인 교량 하부의 3차원 모델 데이터를 입력하는 3차원 모델 서버; 및 상기 3차원 모델 서버로부터 입력 받은 상기 교량 하부의 3차원 모델 데이터를 이용하여, 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로를 생성하고, 이를 사용자 단말기로 전송해주는 경로 생성 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 경로 생성 장치는, 상기 교량 하부의 3차원 모델 데이터를 이용하여 교량의 제1 내지 4의 대표좌표( , , , )를 선정하는 대표좌표 선정부; 상기 제1 내지 4의 대표좌표를 이용하여 교량의 교축분할 평면( )을 산출하는 교축분할 평면 계산부; 상기 제1 내지 4의 대표좌표를 이용하여 드론의 수직이동 평면( , )을 산출하는 드론 수직이동 평면 계산부; 미리 정해진 설정에 따라 상기 드론과 교량 간의 안전 이격거리( )를 결정하는 안전 이격거리 결정부; 상기 드론의 수직이동 평면 및 안전 이격거리( )를 이용하여, 상기 드론이 점검을 위해 교량 하부를 직선 이동할 직선수를 산출하는 직선수 산출부; 및 상기 직선수와 드론의 수직이동 평면 간의 교점을 산출하고, 산출된 교점을 연결하여 상기 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로를 생성하고 이를 사용자 단말기로 전송해주는 경로 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 시스템 및 방법은 교량 하부를 점검하는 드론의 이동 경로를 생성해줌으로써, 수동 조종에 의한 시야 거리 확보 문제 및 수동비행으로 인한 원근감의 착각으로 인한 충돌 등의 위험을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 드론의 이동 경로 생성 시스템의 블록구성도
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 드론의 이동 경로 생성 방법의 순서도
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 경로 생성 장치의 이동 경로 생성 방법 순서도
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 교량의 대표좌표 선정 예시도
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 교량의 교측분할 평면 산출 예시도
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 드론의 수직이동 평면 산출 예시도
도 7은 본 발명의 제1실시예에 따른 드론과 교량 간의 안전 이격거리 결정 예시도
도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 직선수 산출 예시도
도 9는 본 발명의 제1실시예에 따른 드론의 이동 경로 생성 예시도
도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 드론의 이동 경로 생성 시스템의 블록구성도
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
본 명세서에서 제1구성요소가 제2구성요소 상(ON)에서 동작 또는 실행된다고 언급될 때, 제1구성요소는 제2구성요소가 동작 또는 실행되는 환경에서 동작 또는 실행되거나 또는 제2구성요소와 직접 또는 간접적으로 상호 작용을 통해서 동작 또는 실행되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
어떤 구성요소, 장치, 또는 시스템이 프로그램 또는 소프트웨어로 이루어진 구성요소를 포함한다고 언급되는 경우, 명시적인 언급이 없더라도, 그 구성요소, 장치, 또는 시스템은 그 프로그램 또는 소프트웨어가 실행 또는 동작하는데 필요한 하드웨어(예를 들면, 메모리, CPU 등)나 다른 프로그램 또는 소프트웨어(예를 들면 운영체제나 하드웨어를 구동하는데 필요한 드라이버 등)를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 어떤 구성요소가 구현됨에 있어서 특별한 언급이 없다면, 그 구성요소는 소프트웨어, 하드웨어, 또는 소프트웨어 및 하드웨어 어떤 형태로도 구현될 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 '부', '장치' 등의 용어는 하드웨어 및 해당 하드웨어에 의해 구동되거나 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적, 구조적 결합을 지칭하는 것으로 의도될 수 있다. 예를 들어, 여기서 하드웨어는 CPU 또는 다른 프로세서(processor)를 포함하는 데이터 처리 기기일 수 있다. 또한, 하드웨어에 의해 구동되는 소프트웨어는 실행중인 프로세스, 객체(object), 실행파일(executable), 실행 스레드(thread of execution), 프로그램(program) 등을 지칭할 수 있다.
또한, 상기 용어들은 소정의 코드와 상기 소정의 코드가 수행되기 위한 하드웨어 리소스의 논리적인 단위를 의미할 수 있으며, 반드시 물리적으로 연결된 코드를 의미하거나, 한 종류의 하드웨어를 의미하는 것이 아님은 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가에게는 용이하게 추론될 수 있다.
이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용(제1,2실시예)에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
먼저 도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 드론의 이동 경로 시스템의 블록구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제1실시예에 따른 본 발명에 따른 드론의 이동 경로 생성 시스템은 점검대상인 교량 하부의 도면(CAD) 데이터를 입력하는 사용자 단말기(100) 및 상기 사용자 단말기(100)로부터 입력 받은 상기 교량 하부의 도면 데이터를 이용하여, 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로를 생성하고, 이를 사용자 단말기로 전송해주는 경로 생성 장치(200)를 포함한다.
또한 상기 경로 생성 장치(200)는, 상기 교량 하부의 도면 데이터를 이용하여 교량의 제1 내지 4의 대표좌표( , , , )를 선정하는 대표좌표 선정부(210)와 상기 제1 내지 4의 대표좌표를 이용하여 교량의 교축분할 평면( )을 산출하는 교축분할 평면 계산부(220)와 상기 제1 내지 4의 대표좌표를 이용하여 드론의 수직이동 평면( , )을 산출하는 드론 수직이동 평면 계산부(230)와 미리 정해진 설정에 따라 상기 드론과 교량 간의 안전 이격거리( )를 결정하는 안전 이격거리 결정부(240)와 상기 드론의 수직이동 평면 및 안전 이격거리( )를 이용하여, 상기 드론이 점검을 위해 교량 하부를 직선 이동할 직선수를 산출하는 직선수 산출부(250) 및 상기 직선수와 드론의 수직이동 평면 간의 교점을 산출하고, 산출된 교점을 연결하여 상기 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로를 생성하고 이를 상기 사용자 단말기로 전송해주는 경로 생성부(260)를 더 포함한다.
상기와 같이 구성되는 제1실시예에 따른 드론의 이동 경로 생성 시스템을 드론의 이동 경로 생성 방법은 도 2와 같다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 드론의 이동 경로 생성 방법은 사용자 단말기(100)가 점검대상인 교량 하부의 도면(CAD) 데이터를 입력하는 단계(S100) 및 경로 생성 장치(200)가 상기 사용자 단말기(100)로부터 입력 받은 상기 교량 하부의 도면 데이터를 이용하여, 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로를 생성하고, 이를 사용자 단말기(100)로 전송해주는 단계(S200)로 이루어진다.
상기 단계(S200)에 대해 좀 더 상세히 살펴보면, 도 3과 같다. 도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 경로 생성 장치의 이동 경로 생성 방법 순서도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 단계(S200)는 먼저 대표좌표 선정부(210)가 상기 교량 하부의 도면 데이터를 이용하여 교량의 제1 내지 4의 대표좌표( , , , )를 선정하는 단계(S210)를 포함한다.
상기 단계(S210)에서, 상기 대표좌표 선정부(210)는 제1대표좌표( )의 x 및 y 좌표는 교량 상판에서 교축방향(교량길이방향)과 수직인 직선의 중점이자 교량 한 경간의 시작지점이며, z 좌표는 교량 상판의 맨 윗부분에 위치하도록 하며, 제2대표좌표( )의 x 및 y 좌표는 제1대표좌표( )와 동일하며, z 좌표는 제1대표좌표( )에서 지구중심 방향으로 교각과 지면(혹은 수면)이 맞닿는 평면과의 교차점에 위치하도록 하며, 제3대표좌표( )의 x 및 y 좌표는 교량 상판에서 교축방향(교량길이방향)과 수직인 직선의 중점이자 교량 한 경간의 끝지점이며, z 좌표는 교량 상판의 맨 윗부분에 위치하도록 하며, 제4대표좌표( )의 x 및 y 좌표는 제3대표좌표( )와 동일하며, z 좌표는 제3대표좌표( )에서 지구중심 방향으로 교각과 지면(혹은 수면)이 맞닿는 평면과의 교차점에 위치하도록 선정하며, 이는 도 4와 같다. 도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 교량의 대표좌표 선정 예시도이다.
다음으로 상기 단계(S200)는 교축분할 평면 계산부(220)가 상기 제1 내지 4의 대표좌표를 이용하여 교량의 교축분할 평면( )을 산출하는 단계(S220)를 포함한다.
상기 단계(S220)에서, 상기 교축분할 평면 계산부(220)는 교축분할 평면( )을 최소제곱법을 통해 결정하되, 하기의 수학식 1을 통해 산출하며, 이는 도 5와 같다. 도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 교량의 교측분할 평면 산출 예시도이다.
[수학식 1]
다음으로 상기 단계(S200)는 드론 수직이동 평면 계산부(230)가 상기 제1 내지 4의 대표좌표를 이용하여 드론의 수직이동 평면( , )을 산출하는 단계(S230)를 포함한다.
상기 단계(S230)에서, 상기 드론 수직이동 평면 계산부(230)는 드론 수직이동 평면( , )을 교량의 제1 내지 4의 대표좌표를 교축의 수직방향으로 임의의 안전거리( ) 만큼 이동한 점을 이용하여 결정하되, 하기의 수학식 2를 통해 산출하며, 이는 도 6과 같다. 도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 드론의 수직이동 평면 산출 예시도이다.
[수학식 2]
이때, 상기 임의의 안전거리( )는 드론의 성능과 교량 하부 점검을 위해 취득하고자 하는 영상의 해상도를 고려할 수 있다.
다음으로 상기 단계(S200)는 안전 이격거리 결정부(240)가 미리 정해진 설정에 따라 상기 드론과 교량 간의 안전 이격거리( )를 결정하는 단계(S240)를 포함한다.
상기 단계(S240)에서, 상기 안전 이격거리 결정부(240)는 상기 안전 이격거리( )를 결정함에 있어서, 드론의 성능과 교량 하부 점검을 위해 취득하고자 하는 영상의 해상도를 고려할 수 있다.
다음으로 상기 단계(S200)는 직선수 산출부(250)가 상기 드론의 수직이동 평면 및 안전 이격거리( )를 이용하여, 상기 드론이 점검을 위해 교량 하부를 직선 이동할 직선수를 산출하는 단계(S250)를 포함한다.
상기 단계(S250)에서, 상기 직선수 산출부(250)는 직선수를 산출함에 있어 방향 벡터는 드론 수직이동 평면( , )의 법선벡터와 교량 상판 및 교각과의 안전 이격거리( )를 이용하여 결정하며, 직선 간의 간격은 드론의 진행방향의 센서 화각을 고려하여 취득 영상이 중복 촬영되도록 결정하며, 이는 도 8과 같다. 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 직선수 산출 예시도이다.
마지막으로 상기 단계(S200)는 경로 생성부(260)가 상기 직선수와 드론의 수직이동 평면 간의 교점을 산출하고, 산출된 교점을 연결하여 상기 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로를 생성하고 이를 상기 사용자 단말기로 전송해주는 단계(S260)를 포함한다.
상기 단계(S260)에서, 상기 경로 생성부(260)는 도 9와 같이 먼저 상기 직선수와 드론의 수직이동 평면 간의 교점을 산출하여, 을 산출한다.
다음으로, 산출된 교점을 연결하여 상기 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로를 생성하는데, 일예로 에서 드론이 교량 점검을 시작하면 다음 지점은 을 연결하고, 다음 지점은 나머지 중에서 최단거리에 있는 지점을 연결하는 방식으로 드론의 이동 경로를 생성할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 드론의 이동 경로는 제1실시예와 다르게 3차원 모델 데이터를 이용하여 생성될 수 있는데, 이에 대한 실시예는 도 10과 같다. 도 10은 본 발명의 제2실시예에 따른 드론의 이동 경로 생성 시스템의 블록구성도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 경로 생성 장치(200)는 3차원 모델 서버(300)로부터 입력 받은 교량 하부의 3차원 모델 데이터를 이용하여, 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로를 생성하고, 이를 사용자 단말기(100)로 전송해줄 수 있다.
상기 제1,2실시예의 각 구성요소(100, 200, 또는 300)는 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 프로세서는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit), DSP(Digital Signal Processor), PLD(Programmable Logic Device), FPGA(Field Programmable Gate Array), CPU(Central Processing unit), GPU(Graphic Processing Unit), 마이크로컨트롤러(microcontroller) 및/또는 마이크로프로세서(microprocessor) 등으로 구현될 수 있다. 각 구성요소(100, 200, 또는 300)는 메모리를 더 포함할 수 있다. 메모리는 플래시 메모리(flash memory), 하드디스크(hard disk), SSD(Solid State Disk), RAM(Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable Read Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), EPROM(Erasable and Programmable ROM) 및/또는 eMMC(embedded multimedia card) 등과 같은 저장매체를 포함할 수 있다.
또한 각 구성요소(100, 200, 또는 300)는 네트워크를 통해 연결될 수 있는데, 여기서, 네트워크는, 복수의 단말 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호 간에 정보 교환이 가능한 연결 구조를 의미하는 것으로, 이러한 네트워크의 일 예에는 근거리 통신망(LAN: Local Area Network), 광역 통신망(WAN: Wide Area Network), 인터넷(WWW: World Wide Web), 유무선 데이터 통신망, 전화망, 유무선 텔레비전 통신망 등을 포함한다. 무선 데이터 통신망의 일례에는 3G, 4G, 5G, 3GPP(3rd Generation Partnership Project), 5GPP(5th Generation Partnership Project), LTE(Long Term Evolution), WIMAX(World Interoperability for Microwave Access), 와이파이(Wi-Fi), 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network), RF(Radio Frequency), 블루투스(Bluetooth) 네트워크, NFC(Near-Field Communication) 네트워크, 위성 방송 네트워크, 아날로그 방송 네트워크, DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 네트워크 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.
따라서, 상기한 바와 같이 본 발명에 따른 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 시스템 및 방법은 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 시스템 및 방법은 교량 하부를 점검하는 드론의 이동 경로를 생성해줌으로써, 수동 조종에 의한 시야 거리 확보 문제 및 수동비행으로 인한 원근감의 착각으로 인한 충돌 등의 위험을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽어지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다.
한편, 이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 사용자 단말기
200 : 경로 생성 장치
210 : 대표좌표 선정부
220 : 교축분할 평면 계산부
230 : 드론 수직이동 평면 계산부
240 : 안전 이격거리 결정부
250 : 직선수 산출부
260 : 경로 생성부
300 : 3차원 모델 서버

Claims (12)

  1. 점검대상인 교량 하부의 도면(CAD) 데이터를 입력하는 사용자 단말기; 및
    상기 사용자 단말기로부터 입력 받은 상기 교량 하부의 도면 데이터를 이용하여, 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로를 생성하고, 이를 사용자 단말기로 전송해주는 경로 생성 장치;
    를 포함하되,
    상기 경로 생성 장치는,
    상기 교량 하부의 도면 데이터를 이용하여 교량의 제1 내지 4의 대표좌표( , , , )를 선정하는 대표좌표 선정부;
    상기 제1 내지 4의 대표좌표를 이용하여 교량의 교축분할 평면( )을 산출하는 교축분할 평면 계산부;
    상기 제1 내지 4의 대표좌표를 이용하여 드론의 수직이동 평면( , )을 산출하는 드론 수직이동 평면 계산부;
    미리 정해진 설정에 따라 상기 드론과 교량 간의 안전 이격거리( )를 결정하는 안전 이격거리 결정부;
    상기 드론의 수직이동 평면 및 안전 이격거리( )를 이용하여, 상기 드론이 점검을 위해 교량 하부를 직선 이동할 직선수를 산출하는 직선수 산출부; 및
    상기 직선수와 드론의 수직이동 평면 간의 교점을 산출하고, 산출된 교점을 연결하여 상기 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로를 생성하고 이를 상기 사용자 단말기로 전송해주는 경로 생성부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 대표좌표 선정부는,
    제1대표좌표( )의 x 및 y 좌표는 교량 상판에서 교축방향(교량길이방향)과 수직인 직선의 중점이자 교량 한 경간의 시작지점이며, z 좌표는 교량 상판의 맨 윗부분에 위치하도록 하며,
    제2대표좌표( )의 x 및 y 좌표는 제1대표좌표( )와 동일하며, z 좌표는 제1대표좌표( )에서 지구중심 방향으로 교각과 지면(혹은 수면)이 맞닿는 평면과의 교차점에 위치하도록 하며,
    제3대표좌표( )의 x 및 y 좌표는 교량 상판에서 교축방향(교량길이방향)과 수직인 직선의 중점이자 교량 한 경간의 끝지점이며, z 좌표는 교량 상판의 맨 윗부분에 위치하도록 하며,
    제4대표좌표( )의 x 및 y 좌표는 제3대표좌표( )와 동일하며, z 좌표는 제3대표좌표( )에서 지구중심 방향으로 교각과 지면(혹은 수면)이 맞닿는 평면과의 교차점에 위치하도록 선정하는 것을 특징으로 하는 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 교축분할 평면 계산부는,
    교축분할 평면( )을 최소제곱법을 통해 결정하되, 하기의 수학식 1을 통해 산출하는 것을 특징으로 하는 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 시스템.
    [수학식 1]

  5. 제1항에 있어서,
    상기 드론 수직이동 평면 계산부는,
    드론 수직이동 평면( , )을 교량의 제1 내지 4의 대표좌표를 교축의 수직방향으로 임의의 안전거리( ) 만큼 이동한 점을 이용하여 결정하되, 하기의 수학식 2를 통해 산출하는 것을 특징으로 하는 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 시스템.
    [수학식 2]


  6. 사용자 단말기가 점검대상인 교량 하부의 도면(CAD) 데이터를 입력하는 A 단계; 및
    경로 생성 장치가 상기 사용자 단말기로부터 입력 받은 상기 교량 하부의 도면 데이터를 이용하여, 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로를 생성하고, 이를 사용자 단말기로 전송해주는 B 단계;
    를 포함하되,
    상기 B 단계는,
    대표좌표 선정부가 상기 교량 하부의 도면 데이터를 이용하여 교량의 제1 내지 4의 대표좌표( , , , )를 선정하는 단계;
    교축분할 평면 계산부가 상기 제1 내지 4의 대표좌표를 이용하여 교량의 교축분할 평면( )을 산출하는 단계;
    드론 수직이동 평면 계산부가 상기 제1 내지 4의 대표좌표를 이용하여 드론의 수직이동 평면( , )을 산출하는 단계;
    안전 이격거리 결정부가 미리 정해진 설정에 따라 상기 드론과 교량 간의 안전 이격거리( )를 결정하는 단계;
    직선수 산출부가 상기 드론의 수직이동 평면 및 안전 이격거리( )를 이용하여, 상기 드론이 점검을 위해 교량 하부를 직선 이동할 직선수를 산출하는 단계; 및
    경로 생성부가 상기 직선수와 드론의 수직이동 평면 간의 교점을 산출하고, 산출된 교점을 연결하여 상기 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로를 생성하고 이를 상기 사용자 단말기로 전송해주는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 방법.
  7. 삭제
  8. 제6항에 있어서,
    상기 대표좌표 선정부는,
    제1대표좌표( )의 x 및 y 좌표는 교량 상판에서 교축방향(교량길이방향)과 수직인 직선의 중점이자 교량 한 경간의 시작지점이며, z 좌표는 교량 상판의 맨 윗부분에 위치하도록 하며,
    제2대표좌표( )의 x 및 y 좌표는 제1대표좌표( )와 동일하며, z 좌표는 제1대표좌표( )에서 지구중심 방향으로 교각과 지면(혹은 수면)이 맞닿는 평면과의 교차점에 위치하도록 하며,
    제3대표좌표( )의 x 및 y 좌표는 교량 상판에서 교축방향(교량길이방향)과 수직인 직선의 중점이자 교량 한 경간의 끝지점이며, z 좌표는 교량 상판의 맨 윗부분에 위치하도록 하며,
    제4대표좌표( )의 x 및 y 좌표는 제3대표좌표( )와 동일하며, z 좌표는 제3대표좌표( )에서 지구중심 방향으로 교각과 지면(혹은 수면)이 맞닿는 평면과의 교차점에 위치하도록 선정하는 것을 특징으로 하는 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 교축분할 평면 계산부는,
    교축분할 평면( )을 최소제곱법을 통해 결정하되, 하기의 수학식 1을 통해 산출하는 것을 특징으로 하는 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 방법.
    [수학식 1]

  10. 제6항에 있어서,
    상기 드론 수직이동 평면 계산부는,
    드론 수직이동 평면( , )을 교량의 제1 내지 4의 대표좌표를 교축의 수직방향으로 임의의 안전거리( ) 만큼 이동한 점을 이용하여 결정하되, 하기의 수학식 2를 통해 산출하는 것을 특징으로 하는 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 방법.
    [수학식 2]


  11. 점검대상인 교량 하부의 3차원 모델 데이터를 입력하는 3차원 모델 서버; 및
    상기 3차원 모델 서버로부터 입력 받은 상기 교량 하부의 3차원 모델 데이터를 이용하여, 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로를 생성하고, 이를 사용자 단말기로 전송해주는 경로 생성 장치;
    를 포함하되,
    상기 경로 생성 장치는,
    상기 교량 하부의 3차원 모델 데이터를 이용하여 교량의 제1 내지 4의 대표좌표( , , , )를 선정하는 대표좌표 선정부;
    상기 제1 내지 4의 대표좌표를 이용하여 교량의 교축분할 평면( )을 산출하는 교축분할 평면 계산부;
    상기 제1 내지 4의 대표좌표를 이용하여 드론의 수직이동 평면( , )을 산출하는 드론 수직이동 평면 계산부;
    미리 정해진 설정에 따라 상기 드론과 교량 간의 안전 이격거리( )를 결정하는 안전 이격거리 결정부;
    상기 드론의 수직이동 평면 및 안전 이격거리( )를 이용하여, 상기 드론이 점검을 위해 교량 하부를 직선 이동할 직선수를 산출하는 직선수 산출부; 및
    상기 직선수와 드론의 수직이동 평면 간의 교점을 산출하고, 산출된 교점을 연결하여 상기 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로를 생성하고 이를 사용자 단말기로 전송해주는 경로 생성부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 시스템.
  12. 삭제
KR1020220180904A 2022-12-21 2022-12-21 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 시스템 및 방법 KR102616784B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220180904A KR102616784B1 (ko) 2022-12-21 2022-12-21 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 시스템 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220180904A KR102616784B1 (ko) 2022-12-21 2022-12-21 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 시스템 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102616784B1 true KR102616784B1 (ko) 2023-12-27

Family

ID=89377582

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220180904A KR102616784B1 (ko) 2022-12-21 2022-12-21 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 시스템 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102616784B1 (ko)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102099137B1 (ko) 2019-12-20 2020-04-09 한국건설기술연구원 유무인비행체를 위한 3d 공중도로 안내 서비스 제공 장치 및 방법
KR102105568B1 (ko) * 2018-11-29 2020-04-28 김노아 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법 및 이를 이용한 구조물 진단시스템
KR20200082568A (ko) * 2018-12-31 2020-07-08 주식회사 진흥테크 드론의 비행경로 생성 및 시설안전관리를 위한 자동화 설계 시스템
KR102162055B1 (ko) * 2019-12-20 2020-10-06 한국전자기술연구원 무인기용 지능형 가속처리장치
KR20220064129A (ko) * 2020-11-11 2022-05-18 현대건설주식회사 Bim 데이터를 이용한 로봇의 자율주행 방법 및 이를 수행하기 위한 로봇
KR102399998B1 (ko) * 2021-01-25 2022-05-19 한국도로공사 교량 하면 영상취득장치 및 방법
KR102413637B1 (ko) * 2021-10-18 2022-06-28 (주)레인보우테크 교량 영상 데이터를 이용하여 교량을 유지 보수하는 방법 및 시스템
KR102443435B1 (ko) * 2021-09-07 2022-09-15 경남도립거창대학산학협력단 구조물의 크랙 두께 계측을 위한 라이다 센서가 적용된 무인 비행체
KR20220126956A (ko) * 2021-03-10 2022-09-19 한국도로공사 3차원 디지털 모델 및 영상맵핑을 이용한 교량유지관리방법

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102105568B1 (ko) * 2018-11-29 2020-04-28 김노아 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법 및 이를 이용한 구조물 진단시스템
KR20200082568A (ko) * 2018-12-31 2020-07-08 주식회사 진흥테크 드론의 비행경로 생성 및 시설안전관리를 위한 자동화 설계 시스템
KR102099137B1 (ko) 2019-12-20 2020-04-09 한국건설기술연구원 유무인비행체를 위한 3d 공중도로 안내 서비스 제공 장치 및 방법
KR102162055B1 (ko) * 2019-12-20 2020-10-06 한국전자기술연구원 무인기용 지능형 가속처리장치
KR20220064129A (ko) * 2020-11-11 2022-05-18 현대건설주식회사 Bim 데이터를 이용한 로봇의 자율주행 방법 및 이를 수행하기 위한 로봇
KR102399998B1 (ko) * 2021-01-25 2022-05-19 한국도로공사 교량 하면 영상취득장치 및 방법
KR20220126956A (ko) * 2021-03-10 2022-09-19 한국도로공사 3차원 디지털 모델 및 영상맵핑을 이용한 교량유지관리방법
KR102443435B1 (ko) * 2021-09-07 2022-09-15 경남도립거창대학산학협력단 구조물의 크랙 두께 계측을 위한 라이다 센서가 적용된 무인 비행체
KR102413637B1 (ko) * 2021-10-18 2022-06-28 (주)레인보우테크 교량 영상 데이터를 이용하여 교량을 유지 보수하는 방법 및 시스템

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
'3D point cloud map building for autonomous bridge inspection using UAV', KAIST Urban Robotics Lab, 2019.11.19., URL:https://www.youtube.com/watch?v=Ak9HHolHp-8 *
등록특허 10-2458270, 등록일자 2022년 10월 19일, '비가시권 비행 UAV의 VR 기반 모니터링 장치 및 방법'

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11884293B2 (en) Operator assistance for autonomous vehicles
US11693409B2 (en) Systems and methods for a scenario tagger for autonomous vehicles
US8082102B2 (en) Computing flight plans for UAVs while routing around obstacles having spatial and temporal dimensions
US11713975B2 (en) Routing graph management in autonomous vehicle routing
WO2020136822A1 (ja) 空域管理システム、空域管理方法及びプログラム
JPWO2018155700A1 (ja) 飛行管理システム
US20210114622A1 (en) Movement control
US20200200553A1 (en) Routing autonomous vehicles using temporal data
US11084496B2 (en) Utilizing qualitative models to provide transparent decisions for autonomous vehicles
CN104952285B (zh) 用于飞机场表面移动模型的自动生成的系统和方法
US20200240800A1 (en) Routing multiple autonomous vehicles using local and general route planning
JP7376992B2 (ja) 情報処理装置、情報処理方法、及び、プログラム
KR102616784B1 (ko) 교량 점검을 위한 드론의 이동 경로 생성 시스템 및 방법
KR102061006B1 (ko) 드론 물류 기지의 입지를 선정하는 방법 및 장치
CN116661479B (zh) 建筑巡检路径规划方法、设备和可读存储介质
US20240086828A1 (en) Aerial vehicle delivery of items
EP4071742A1 (en) Controlling aerial vehicles to travel along air corridors based on trained air corridor models
KR102012362B1 (ko) 무인비행체의 안전 운항을 위한 디지털 무빙 맵 생성 방법 및 장치
JP2023029358A (ja) 自動管制システム、自動管制方法、及び自動管制装置
CN114942639A (zh) 一种移动机器人自适应路径规划方法及装置
US20210095977A1 (en) Revising self-driving vehicle routes in response to obstructions
CN112578817A (zh) 无人机的控制方法、装置、存储介质和电子设备
Schwalb et al. Improving redundancy and safety of UTM by leveraging multiple UASS
US12033522B2 (en) Controlling aerial vehicles to travel along air corridors based on trained air corridor models
KR20240025753A (ko) 항로 내 영역에 공유 잠금을 설정하는 방법 및 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant