KR20090105290A - Ｇｐｓ 기반 자동 수평 안정화 디지털 수직 정사 항공 촬영자동 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항공 촬영부에 촬영 카메라의 수평유지 및 수직 정사 촬영을 위한 제 1, 제 2 수평제어 구동부 및 방향각 제어 구동부 등을 부착하고 제어 프로그램 및 컨트롤러를 통하여 다수의 구동부 등을 제어함으로써, 항공 촬영시 최적의 촬영 환경을 제공하는 GPS 기반 자동 수평 안정화 디지털 수직(垂直) 정사(正寫) 항공 촬영 자동 제어 시스템에 관하여 개시한다. 본 발명은 촬영 위치 벡터를 제공하는 GPS, 전반적인 촬영 환경을 관리하는 중앙 컴퓨터, 촬영부에 실질적인 수행 명령을 내리는 컨트롤러 및 카메라와 제 1 , 제 2 수평제어 구동부 및 방향각 제어 구동부 등이 부착되어 촬영을 수행하는 촬영부를 포함한다. 본 발명에 의하면, 항공 촬영시 발생하는 카메라의 흔들림으로 인한 수평, 수직, 고도, 속도의 변동값을 실시간으로 자동 피드백 제어하여 보다 정확한 디지털 수직 정사 항공 촬영 영상을 제공할 수 있다.

Description

ＧＰＳ 기반 자동 수평 안정화 디지털 수직 정사 항공 촬영 자동 제어 시스템{GPS Based Digital Orthogonal Metric Aerial Photograph Auto-Control System}

본 발명은 항공 촬영 자동 제어 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 항공 촬영부에 촬영 카메라의 수평 및 수직 정사 촬영을 위한 제 1, 제 2 수평제어 구동부 및 방향각 제어 구동부(예: 서보 모터(SERVO MOTOR)) 등을 부착하고 제어 프로그램 및 컨트롤러를 통하여 상기 다수의 구동부들을 제어함으로써, 항공 촬영시 최적의 촬영 환경을 제공하는 GPS 기반 자동 수평 안정화 디지털 수직(垂直) 정사(正寫) 항공 촬영 자동 제어 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 항공 촬영은 네비게이션, 인터넷 웹지도 작성뿐만 아니라 지도제작, 국토 설계 계획, 임업 분야 및 지리정보 분야 등에 그 사용이 더욱 다양화되고있다.

종래의 항공촬영은 아날로그 필름촬영 후 이를 디지털 이미지화 하는 단계를 거치는 등 촬영 이미지를 현상하기까지 많은 시간과 비용이 소요되었다. 예를 들어, 종래의 항공촬영에서의 디지털 이미지 획득 순서를 살펴보면, 아날로그 필름촬영-> 필름현상 -> 디지털 이미지 고해상도 스캔 -> 양화필름제작 등의 과정을 거쳐 디지털 이미지를 획득할 수 있었다.

그러나, 디지털 시대를 맞이하여 고해상의 디지털 항공사진 이미지 취득으로 바뀌면서 종래의 아날로그 필름촬영에서의 디지털 이미지화 단계를 대폭 간소화하여 촬영 즉시 디지털 촬영 이미지를 사용할 수 있게 되어 종래의 과다한 중간단계 소요비용 및 소요일수 등을 대폭 절감할 수 있게 되었다.

또한, 종래의 대형 포맷의 디지털 항공촬영기기는 고가의 외국산으로 이를 이용하여 광범위한 넓은 지역의 촬영에 투입되어 왔으나, 중소규모지역의 항공촬영시에는 이를 사용하는데 과다한 비용과 항공운항 요건 등으로 고가의 촬영기기를 적용하기 어려운 문제점이 있다.

상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 촬영 비용 절감, 정확한 수직 정사 이미지 획득, 촬영시의 자료 취득 및 촬영 절차의 간편화를 이룰 수 있는 중형포맷 항공사진측량용 GPS 기반 자동 수평 안정화 디지털 수직(垂直) 정사(正寫) 항공 촬영 자동 제어 시스템을 개발하여, 경항공기(세스나 및 경헬리콥터 4인승 등) 등에 장착되어 중, 소규모의 항공측량, 지리정보시스템 구축 등의 수직 항공사진 취득을 위한 소형, 경량화된 항공촬영 시스템을 제공하는데 그 목적이다.

또한, 본 발명은 촬영자 없이도 능동적으로 다양한 조건에서의 항공 촬영을 가능하게 하며, 항공기의 일정하지 않은 항공에 의하더라도 안정적인 촬영 환경을 유지하여 정확한 촬영 이미지 및 정보를 얻는데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 항공 촬영 자동 제어 시스템은, 촬영 위치 벡터를 제공하는 GPS; 상기 GPS로부터 촬영 위치 벡터를 수신하고, 항공 촬영에 대한 전반적인 환경 설정 및 데이터 저장 공간을 제공하는 중앙 컴퓨터; 상기 중앙 컴퓨터와 연결되어 촬영에 대한 실질적인 명령을 지시하는 컨트롤러; 및 상기 중앙 컴퓨터 및 상기 컨트롤러와 연결되고, 컨트롤러의 명령에 따라 촬영을 수행하는 촬영부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 중앙 컴퓨터는 항공 촬영에 대한 환경을 설정하는 환경 설정부, 상기 환경 설정부와 연결되어 설정된 환경에서 촬영 명령을 하는 촬영 제 어 명령부, 상기 촬영 제어 명령부와 연결되어 설정된 환경 값 및 촬영된 이미지와 정보를 수신하여 저장하는 저장부를 포함할 수 있다. 또한 상기 촬영된 이미지와 수신한 정보를 함께 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 컨트롤러는 상기 촬영 제어 명령부로부터 촬영 환경 설정 값과 상기 촬영부로부터 카메라의 제1 및 제2 기울기 값(X,Y축)을 수신하는 정보 수신부, 상기 정보 수신부로부터 환경 정보를 수신하여 상기 촬영부에 촬영 수행을 지시하는 수행 지시부를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 촬영부는 상기 컨트롤러의 명령에 따라 촬영을 수행하는 카메라, 상기 카메라의 제1 및 제2 기울기 값(X,Y축)을 감지하는 센싱부, 상기 센싱부에서 감지한 제1 및 제2 기울기 값(X,Y축)과 설정된 제1 및 제2 기울기 값(X,Y축)을 비교하여 상기 카메라가 수직을 유지하도록 편차 값을 추출하는 보정부, 상기 보정부에 의해 추출된 편차 값에 따라 상기 카메라의 제 1 기울기(X축) 값을 보정시키는 제 1 수평제어 구동부, 상기 보정부에 의해 추출된 편차 값에 따라 상기 카메라의 제 2 기울기(Y축) 값을 보정시키는 제 2 수평제어 구동부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 카메라의 촬영 방향을 설정된 값으로 유지시키는 방향각 제어 구동부, 상기 카메라의 고도를 환경 설정값으로 유지시키기 위하여 카메라 렌즈의 줌(Zoom)을 조절하는 줌 조절부, 상기 Auto Focusing time, Release time을 카메라에 입력하고 카메라 촬영 속도를 설정된 값으로 유지시키기 위하여 카메라 shutter time을 조절하는 카메라 시간 제어부, 상기 카메라의 촬영 수행시 발생하는 진동을 자동으로 억제하는 진동 제어부를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 본 발명은 상기 촬영부의 카메라와 연결되어 촬영 이미지 및정보를 바로 출력하는 모니터를 더 포함할 수도 있다.

본 발명에 따르면, 촬영 비용 절감, 정확한 수직 정사 이미지 획득, 촬영시의 자료 취득 및 촬영 절차의 간편화를 이룰 수 있는 중형포맷 항공사진측량이 가능하고, 경항공기(세스나 및 경헬리콥터 4인승 등) 등에 장착되어 중, 소규모의 항공측량, 지리정보시스템 구축 등의 수직 항공사진 취득을 위한 소형, 경량화된 항공촬영 시스템을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 촬영부를 중앙 컴퓨터 및 컨트롤러와 연결시킴으로써 항공 촬영시 디지털 영상의 취득을 중앙컴퓨터의 이미지 저장 공간이 허락하는 한 무한 연사촬영이 가능하며, 촬영자 없이도 능동적으로 다양한 환경을 설정하여 그 조건에서 자동 촬영이 가능하다.

또한, 본 발명은 중앙 컴퓨터와 GPS의 정보 송수신을 통하여 방향각을 설정된 값으로 유지시킬 뿐만 아니라 해당 영상에 대응하는 정확한 정보도 함께 획득할 수 있어 자료의 활용도를 높일 수 있다.

나아가, 본 발명은 촬영부에 설정된 환경 값과 실제 촬영된 환경 값을 비교하여 수평, 수직, 고도, 정방향 등을 자동으로 제어 가능하고, 촬영부의 진동을 억제하도록 방진장치를 구비함으로써 촬영 환경을 자동으로 설정된 값으로 제어할 수 있어 정확한 영상 이미지를 얻고 자료의 높은 신뢰성을 도모할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 항공 촬영 자동 제어 시스템을 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 항공 자동 제어 시스템의 상세한 구성도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 항공 촬영 자동 제어 시스템은 중앙 컴퓨터(100), 컨트롤러(200), 촬영부(300), 모니터(400) 및 GPS(500)를 포함하여 구성된다.

상기 중앙 컴퓨터(100)는, 상기 GPS(500)로부터 촬영 위치 벡터를 수신하며 촬영에 대한 전반적인 환경 설정 및 촬영 이미지와 촬영 정보들을 저장하도록 공간을 제공하는 역할을 한다.

구체적으로, 상기 중앙 컴퓨터(100)는 환경 설정부(110), 촬영 제어 명령부(120), 저장부(130) 및 표시부(140)를 포함하여 구성되는데, 이하 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.

상기 환경 설정부(110)는 항공 촬영을 하기 위하여 원하는 촬영 환경을 설정할 수 있는데, 이미지 저장 경로, 카메라의 Auto Focusing Time, Release Time, Shutter Time, 능동/수동 촬영 여부, 카메라의 기울기 값(X,Y축)과 그 허용 오차범위, 촬영 시작 여부 및 항공 촬영 경로 중 적어도 어느 하나를 설정할 수 있다.

여기서, Auto Focusing Time이란 촬영 대상의 초점을 감광면에 자동적으로 합치시키는데 소요되는 시간을 말하며, Release Time이란 흔들림 없이 셔터 버튼을 누르기 위해 소요되는 시간을 말한다.

그리고 Shutter Time이란 항공기의 이동 속도에 따라 연속 촬영의 시간 간격을 말하는 것으로 원하는 항공 촬영 이미지를 얻기 위해서는 약 80% 중복되어 연속 촬영할 수 있다. 예를 들면, 첫 번째 촬영 이미지의 80%는 두 번째 촬영 이미지에 중복되어 촬영되는 것이다. 이로써 최종적으로 정확한 연속적인 이미지를 얻을 수 있다. 그리고 오차 범위란 설정된 값과 실제 촬영 환경 값을 비교하여 미약한 차이는 보정없이 오차를 무시할 수 있는데 그 무시할 수 있는 정도의 한계를 말한다.

상기 촬영 제어 명령부(120)는 상기 환경 설정부(110)로부터 설정된 환경 정보를 수신하고 촬영에 대한 환경 판단을 하여 시스템 내 촬영에 대한 명령을 내린다. 그리고 상기 설정된 촬영 환경을 상기 저장부(130)로 전송할 수도 있다.

상기 저장부(130)는 설정된 환경 설정 정보를 상기 촬영 제어 명령부(120)로부터 수신하여 저장하며, 상기 촬영부(300)로부터 촬영된 이미지를 수신하여 상기 GPS(500)로부터 수신한 정보인 촬영 위도, 경도, 고도, 방향, 시간, 속도 및 후술할 센싱부로부터의 카메라의 좌우 전후로의 기울기 값(X,Y축) 중 적어도 어느 하나의 대응되는 촬영 정보와 함께 저장하는 역할을 한다. 즉 촬영된 이미지와 이에 해당하는 상기 위도, 경도, 고도, 방향, 시간, 속도 및 기울기 등의 값을 분류하여 얻을 수 있다. 여기서 GPS(500)로부터 중앙 컴퓨터(100)가 촬영 정보를 수신하는 통신은 직접 통신인 IEEE1394를 이용할 수 있다.

상기 중앙 컴퓨터(100)는 표시부(140)를 더 포함하며 상기 저장부(130)와 연결되어 저장부(130)가 수신한 촬영 이미지 및 촬영 이미지와 대응되는 촬영 정보들을 표시할 수 있다.

상기 컨트롤러(200)는 상기 중앙 컴퓨터(100)와 연결되어 이로부터 촬영 환경 정보를 수신하여 촬영부(300)에 실질적으로 촬영에 대한 명령을 지시하여 제어하는 역할을 한다. 여기서 상기 컨트롤러(200)는 중앙 컴퓨터(100)와 직렬 통신인 RS-232통신을 이용할 수 있다.

구체적으로, 상기 컨트롤러(200)는 정보 수신부(210) 및 수행 지시부(220)를 포함하여 구성되는데, 이하 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.

상기 정보 수신부(210)는 상기 중앙 컴퓨터(100)의 상기 촬영 제어 명령부(120)로부터 설정된 환경 정보를 수신하고, 상기 촬영부(300)로부터 센싱된 카메라 좌우 전후로의 기울기의 값(X,Y축 값)을 수신하여 상기 저장부(130)로 전송할 수 있다. 그리고 상기 수행 지시부(220)로 상기 수신한 환경 설정 정보를 송신할 수 있다.

상기 수행 지시부(220)는 상기 정보 수신부(210)로부터 환경 설정 정보를 수신하여 촬영부(300)로 실질적으로 카메라 촬영 명령을 내릴 수 있다.

다시 도 1을 참조하면, 상기 촬영부(300)는 중앙 컴퓨터(100) 및 상기 컨트롤러(200)와 연결되어 촬영 환경을 제어하고 컨트롤러(200)의 명령에 따라 촬영을 수행하는 역할을 한다.

구체적으로, 상기 촬영부(300)는 센싱부(310), 보정부(320), 제 1 수평제어 구동부(330), 제 2 수평제어 구동부(340), 방향각 제어 구동부(350), 줌(Zoom) 조절부(360), 카메라(370), 진동 제어부(380) 및 카메라 시간 제어부(390)를 포함하여 구성되는데, 이하 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.

상기 센싱부(310)는 상기 카메라(370) 외부에 부착되어 촬영 수행시의 카메라(370)의 좌우 전후로의 기울기 값(X,Y축)을 감지하는 역할을 한다. 이렇게 감지한 기울기 값은 상기 컨트롤러(200)의 정보 수신부(210)로 전송하여 중앙 컴퓨터(100)가 저장할 수 있도록 하며, 또한 상기 보정부(320)로도 전송하여 카메라의 기울기 값을 보정하도록 한다. 여기서 카메라(370)의 좌우 전후로의 기울기 값(X,Y축)이란 제 1 수평제어 구동부(330)의 회전 구동축을 X축으로, 제 2 수평제어 구동부(340)의 회전 구동축을 Y축으로 하였을 때 카메라(370)가 해당 축으로 기울어진 변화 정도를 나타내는 것이다. 예를 들어, 항공기의 진행방향을 Y축으로 하고, 상기 Y축과 수직인 방향을 X축으로 하였을 때 항공기가 진행방향인 Y축(즉, 전후), 또는 좌우방향인 X축으로 기울기 졌을 때를 Y축 또는 X축의 기울기 값이라 한다. 이하, 카메라(370)의 좌우 전후로의 기울기 값은 설명의 편의를 위하여 기울기 값(X, Y축)이라고 한다.

상기 보정부(320)는 상기 센싱부(310)와 상기 수행 지시부(220)로부터 수신한 정보들을 비교하는데, 상기 센싱부(310)에서 감지한 카메라(370)의 기울기 값(X,Y축)과 기 설정된 기울기 값(X,Y축)을 비교하여 상기 카메라(370)가 수평을 유지하도록 편차 값을 추출할 수 있다. 상기 비교에 의하여 편차값이 기 설정된 기울기 값(X,Y축)과 오차 범위 이상으로 차이가 발생할 경우, 설정된 기울기 값을 갖는 촬영 수행 환경이 유지되도록 촬영부(300)의 제 1 수평제어 구동부(330) 및 제 2 수평제어 구동부(340)를 제어하는 역할을 한다.

즉, 제 1 수평제어 구동부(330)는 상기 보정부(320)로부터 카메라(370)의 X축 기울기 값에 대한 편차 값을 수신하여 카메라(370)의 기울기 값을 기 설정된 값으로 유지시키는 역할을 한다. 즉, 항공촬영 중 항공기가 X축으로(좌우로) 기울어지면, 그 기울어진 만큼 카메라도 함께 기울어 지기 때문에 기울어진 편차값을 상기 보정부(320)에서 수신하여 기 설정된 값으로 보정되도록 제 1 수평제어 구동부(330)가 구동되는 것이다.

또한, 제 2 수평제어 구동부(340)는 상기 보정부(320)로부터 카메라(370)의 Y축 기울기 값에 대한 편차 값을 수신하여 카메라(370)의 기울기 값을 기 설정된 값으로 유지시키는 역할을 한다. 즉, 항공촬영 중 항공기가 Y축으로(전후로) 기울어지면, 그 기울어진 만큼 카메라도 함께 기울어 지기 때문에 기울어진 편차값을 상기 보정부(320)에서 수신하여 기 설정된 값으로 보정되도록 제 2 수평제어 구동부(340)가 구동되는 것이다.

상기 제 1 수평제어 구동부(330)와 제 2 수평제어 구동부(340)는 X,Y축 기울기 값을 보정함에 있어 동시에 구동될 수 있는데 제 1 수평제어 구동부(330)가 그 X축으로 기울어진 정도를 제어하고, 제 2 수평제어 구동부(340)가 그 Y축으로 기울어진 정도를 제어할 수 있다. 이 경우 항공기가 전후 좌우 어느 방향으로 기울기 값의 변화가 발생하여도 상기 제 1 및 제 2 수평제어 구동부(330, 340)로 해당 기울기 변화 값의 보정이 가능하다.

따라서, 카메라(370)는 항상 수평을 유지하면서 수직 정사 촬영으로 정확한 영상 이미지를 획득할 수 있다. 여기서, 제 1 및 제 2 수평제어 구동부(330, 340)는 AC 모터 또는 DC 스텝핑 모터 및 DC 서보 모터 등과 같은 DC 모터로 구성될 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 수평제어 구동부(330, 340)의 제어 과정에 대해서는 도 3에서 상세히 설명하기로 한다.

상기 방향각 제어 구동부(350)는 상기 중앙 컴퓨터(100)에서 설정된 촬영 방향 값과 상기 GPS(500)에서 수신된 항공기 방향 값을 비교하여 상기 카메라가 최초 설정된 방향을 유지하도록 할 수 있다. 즉 촬영 항로를 직선으로 정했을 때 그 직선 축으로부터 항공기가 벗어나면, 벗어난 방향에 대해 그와 반대로 카메라의 방향각을 제어함으로써 항공기의 직선 축 이탈이 발생해도 촬영 방향을 유지할 수 있는 것이다. 여기서, 방향각 제어 구동부(350)는 AC 모터 또는 DC 스텝핑 모터 및 DC 서보 모터 등과 같은 DC 모터로 구성될 수 있다. 방향각 제어 구동부(350)의 제어 과정에 대해서는 도 4에서 상세히 설명하기로 한다.

상기 줌(Zoom) 조절부(360)는 상기 중앙 컴퓨터(100)에서 설정된 촬영 고도 값과 상기 GPS(500)에서 수신된 항공기 고도 값을 비교하여 상기 카메라(370)가 설정된 고도를 유지하도록 할 수 있다. 예를 들면, 촬영하고자 하는 지역의 고도를 특정했을때 그 고도 값으로부터 항공기가 벗어나 상승 또는 하강한다면 그에 대해 그와 반대로 카메라 렌즈의 줌을 제어함으로써 항공기의 고도 이탈이 발생해도 촬 영 고도를 유지할 수 있는 것이다. 즉 항공기가 설정된 고도 보다 높이 진행을 하면 줌(Zoom) 조절부(360)에서 Zoom in을 하고, 설정된 고도 보다 낮게 진행을 하면 Zoom out을 함으로써 촬영 이미지의 고도를 일정하게 할 수 있다. 상기 줌(Zoom) 조절부(360)의 제어 과정에 대해서는 도 5에서 상세히 설명하기로 한다.

상기 카메라 시간 제어부(390)는 상기 중앙 컴퓨터(100)에서 설정된 촬영 속도 값과 상기 GPS(500)에서 수신된 항공기 속도 값을 비교하여 상기 카메라(370)가 설정된 촬영 속도를 유지하도록 할 수 있다. 연속 촬영하고자 하는 이미지의 중복도를 특정했을때 항공기가 설정된 속도를 이탈하여 진행하면 그에 따라 Shutter Time을 조절하여 항공기의 속도 변화에 의해서도 연속 촬영 이미지의 중복도를 유지할 수 있는 것이다.

예를 들어 중복도 80%를 특정하고, 항공기 속도를 100 km/h 라고 하고 Shutter Time을 8 sec로 설정하였는데, 항공기의 속도가 변하여 120 km/h로 진행을 하기 시작했다면 중복도 80%를 유지하기 위해 Shutter Time은 더 빠르게 6 sec로 제어되는 것이다. 또한, 카메라에서 촬영한 이미지를 중앙 컴퓨터(100)로 전송되는 시간을 감안하여 수동으로 Shutter Time을 설정할 수도 있다. 상기 카메라 시간 제어부(390)의 카메라 연속 촬영 제어 과정에 대해서는 도 6에서 상세히 설명하기로 한다.

상기 카메라(370)는 이미지 촬영을 수행하고, 촬영된 이미지를 상기 중앙 컴퓨터(100)의 저장부(130)로 전송하는 역할을 한다. 이미지 전송 경로는 중앙 컴퓨터(100)의 영상 데이터 입, 출력 포트(예,IEEE 1394)를 사용할 수 있다. 상기 카메 라(370)는 상기 줌(Zoom) 조절부(360), 카메라 시간 제어부(390)와 내부적으로 연결되어 카메라 렌즈의 Zoom이 조절되어 촬영 고도가 유지되며 촬영 영상의 중복도 또한 일정하게 유지할 수 있다. 그리고 상기 카메라(370)는 상기 제 1 및 제 2 수평제어 구동부(330, 340)와는 외부적으로 연결되어 카메라(370)의 X,Y축 기울기 값이 조절되어 항상 수평을 유지하면서 수직 정사 촬영을 수행할 수 있다. 나아가, 상기 카메라(370)는 상기 방향각 제어 구동부(350)와 외부적으로 연결되어 카메라(370)의 촬영 방향각을 일정하게 유지하면서 수직 정사 촬영을 수행할 수 있다.

상기 진동 제어부(380)는 카메라 촬영 수행시 항공기의 흔들림으로 인해 발생하는 진동을 억제하는 역할을 한다. 상기 진동 제어부(380)는 촬영부(300) 내측에 부착되며 상/하 방향 진동을 제어하는 상하 방진장치(미도시)와 카메라(370)를 감싸며 외부 공기 저항 및 좌/우 방향 진동을 제어하는 충격 흡수 방진장치(미도시)로 구성되어 카메라의 진동을 억제할 수 있다. 상기 상하 방진장치는 2개의 스프링으로 구성된 축으로 구성될 수 있다. 그리고 상기 충격 흡수 방진장치는 촬영부(300)의 외곽 지지축이 될수 있으며 상기 구동부들(330, 340, 350), 상하 방진장치, 카메라(370)를 고정시키는 역할을 할 수 있다.

상기 모니터(400)는 상기 촬영부(300)의 카메라(370)와 연결되어 촬영 이미지 및 촬영 정보를 출력하여 제공하는 역할을 한다. 상기 출력은 실시간으로 제공될 수도 있다.

상기 GPS(500)는 중궤도를 도는 24개의 인공위성에서 발신하는 마이크로파를 수신하여 항공기의 위치 벡터를 결정한다. 이러한 위치 벡터 정보를 획득하여 상기 중앙 컴퓨터(100)의 저장부(100)로 정보를 전송할 수 있다. 위치 벡터 정보는 위도, 경도, 고도, 방향, 시간, 속도 등이 될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 항공 촬영 자동 제어 시스템의 제 1 수평제어 구동부와 제 2 수평제어 구동부의 X축 및 Y축 기울기 값의 제어 과정을 설명한 순서도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제 1 수평제어 구동부(330)와 제 2 수평제어 구동부(340)의 X축 및 Y축 기울기 값 제어 과정은 기울기 값(A)을 설정하는 단계(S30), 센싱 값(B)을 수신하는 단계(S31), |B-A-C|의 값이 오차 범위 내인지를 판단하는 단계(S32), 오차 범위 밖일 경우 편차 값을 추출 연산하는 단계(S34), 상기 편차 값에 대한 보정을 명령하는 단계(S36), 제 1 수평제어 구동부(330)와 제 2 수평제어 구동부(340)를 구동시켜 기울기 값(X축, Y축)을 제어하는 단계(S38), 상기 과정을 통해 새로운 구동 값 (C)를 취득하는 단계(S39)를 포함한다.

구체적으로 살펴보면, 본 실시 형태의 방법은 중앙 컴퓨터(100)에 촬영부의 기울기 값(A)을 설정하는 단계(S30)로부터 시작되며 이때 모터 구동값(C)은 초기에는 0이므로 이때의 값은 0으로 한다. 기울기 값이 설정(S30)된 뒤 촬영부(300)의 센싱부(310)로부터 촬영 시의 실제 카메라 기울기를 감지한 센싱 값(B)을 수신하여(S31) 이를 오차 범위 내의 값인지를 판단하는 단계(S32)를 거친다. 일 예로 오 차 범위 내를 확인하는 것을 |B-A-C|의 값으로 판단할 수 있다.

그리고 상기 판단 단계(S32)에서 오차 범위 내라면 제 1 수평제어 구동부(330)와 제 2 수평제어 구동부(340)는 구동하지 않고 촬영을 하지만 오차 범위를 넘었다면 그 편차 값을 추출 연산하는 단계(S34)를 거친다. 그리고 상기 편차 값에 대한 보정 명령이 내려지는 단계(S36)를 거친다. 상기 보정 명령(S36)에 의해 제 1 수평제어 구동부(330)와 제 2 수평제어 구동부(340)는 편차값 만큼 구동되고(S38) 이에 기울기가 제어된 환경에서 촬영 대기 상태(α)로 된다. 그리고 구동된 값은 새로운 모터 구동 값(C)이 되어 오차 범위에 있는지 여부를 다시 판단(S32)받게 되는 것이다.

예를 들어, 오차 범위는 1도 라고 하고 상기 |B-A-C|의 값을 살펴보면, 설정된 기울기 값(A)과 초기 구동값(C)이 0도 일때 실제 센싱된 카메라 기울기 값(B)이 3도 라면 |B-A-C| 값은 3이 된다. 즉 오차 범위를 넘는 것이다. 이에 구동부(330, 340)가 구동되어 3도의 모터 구동을 수행하게 된다. 이후 다시 2도의 카메라 기울기 변화가 다시 생긴다면, 센싱 값은 항상 설정 값을 기준으로 판단하기 때문에 센싱 값(B)은 2도가 아닌 5도가 되고 앞서 C 값은 3도가 되어 |B-A-C| 값은 2도가 되는 판단 절차를 거치게 되는 것이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 항공 촬영 자동 제어 시스템의 방향각 제어 구동부의 방향 제어 과정을 설명한 순서도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 방향각 제어 구동부(350)의 방향 제어 과정은 방향 값(A)을 설정하는 단계(S10), GPS 값(B)을 수신하는 단계(S11), |B-A-C|의 값이 오차 범위 내인지를 판단하는 단계(S12), 오차 범위 밖일 경우 편차 값을 추출 연산하는 단계(S14), 상기 편차 값에 대한 보정을 명령하는 단계(S16), 방향각 제어 구동부를 구동시켜 방향을 제어하는 단계(S18), 상기 과정을 통해 새로운 구동 값 (C)를 취득하는 단계(S19)를 포함한다.

구체적으로 살펴보면, 본 실시 형태의 방법은 중앙 컴퓨터(100)에 방향 값(A)을 설정하는 단계(S10)로부터 시작되며 이때 모터 구동값(C)은 초기에는 0이므로 이때의 값은 0으로 한다. 방향 값이 설정(S10)된 뒤 GPS(500)로부터 촬영 시의 실제 항공기 방향을 감지한 GPS 값(B)을 수신하여(S11) 이를 오차 범위 내의 값인지를 판단하는 단계(S12)를 거친다. 일 예로 오차 범위 내를 확인하는 것을 |B-A-C|의 값으로 판단할 수 있다.

그리고 상기 판단 단계(S12)에서 오차 범위 내라면 방향각 제어 구동부(350)는 구동하지 않고 촬영을 하지만 오차 범위를 넘었다면 그 편차 값을 추출 연산하는 단계(S14)를 거친다. 그리고 상기 편차 값에 대한 보정 명령이 내려지는 단계(S16)를 거친다. 상기 보정 명령(S16)에 의해 방향각 제어 구동부(350)는 구동되고(S18) 이에 방향각이 제어된 환경에서 촬영 대기 상태(β)로 된다. 그리고 구동된 값은 새로운 구동값(C)이 되어 오차 범위에 있는지 여부를 다시 판단(S12)받게 되는 것이다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 항공 촬영 자동 제어 시스템의 줌(Zoom) 조절부의 고도 제어 과정을 설명한 순서도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 줌(Zoom) 조절부(360)의 고도 제어 과정은 고도 값(A)을 설정하는 단계(S50), GPS 값(B)을 수신하는 단계(S51), |B-A-C|의 값이 오차 범위 내인지를 판단하는 단계(S52), 오차 범위 밖일 경우 편차 값을 추출 연산하는 단계(S54), 상기 편차 값에 대한 보정을 명령하는 단계(S56), 줌 조절부(360)를 구동시켜 카메라 렌즈의 Zoom을 제어하는 단계(S58), 상기 과정을 통해 새로운 구동 값 (C)를 취득하는 단계(S59)를 포함한다.

구체적으로 살펴보면, 본 실시 형태의 방법은 중앙 컴퓨터(100)에 고도 값(A)을 설정하는 단계(S50)로부터 시작되며 이때 구동값(C)은 초기에는 0이므로 이때의 값은 0으로 한다. 고도 값이 설정(S50)된 뒤 GPS(500)로부터 촬영 시의 실제 항공기 고도를 감지한 GPS 값(B)을 수신하여(S51) 이를 오차 범위 내의 값인지를 판단하는 단계(S52)를 거친다. 일 예로 오차 범위 내를 확인하는 것을 |B-A-C|의 값으로 판단할 수 있다.

그리고 상기 판단 단계(S52)에서 오차 범위 내라면 줌 조절부(360)는 구동하지 않고 촬영을 하지만 오차 범위를 넘었다면 그 편차 값을 추출 연산하는 단계(S54)를 거친다. 그리고 상치 편차 값에 대한 보정 명령이 내려지는 단계(S56)를 거친다. 상기 보정 명령(S56)에 의해 줌 조절부(360)는 구동되고(S58) 이에 카메라 렌즈의 Zoom이 제어된 환경에서 촬영 대기 상태(Γ)로 된다. 그리고 구동된 값은 새로운 구동값(C)이 되어 오차 범위에 있는지 여부를 다시 판단(S52) 받게 되는 것이다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 항공 촬영 자동 제어 시스템의 카메라 시간 제어부의 카메라 연속 촬영 제어 과정을 설명한 순서도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 카메라 시간 제어부의 카메라 연속 촬영 제어 과정은 속도 값(A) 및 Shutter Time 값(D)을 설정하는 단계(S70), GPS 값(B)을 수신하는 단계(S71), |(A*D)/(B*C)|의 값이 오차 범위 내인지를 판단하는 단계(S72), 오차 범위 밖일 경우 편차 값을 추출 연산하는 단계(S74), 상기 편차 값에 대한 보정을 명령하는 단계(S76), 카메라 시간 제어부를 구동시켜 연속 촬영 중복도를 제어하는 단계(S78), 상기 과정을 통해 새로운 구동 값 (C)를 취득하는 단계(S79)를 포함한다.

구체적으로 살펴보면, 본 실시 형태의 방법은 중앙 컴퓨터(100)에 속도 값(A) 및 Shutter Time 값(D)을 설정하는 단계(S70)로부터 시작되며 이때 구동 값(C)은 초기에는 0이므로 이때의 값은 0으로 한다. 속도 값(A) 및 Shutter Time 값(D)이 설정(S70)된 뒤 GPS(500)로부터 촬영시의 실제 항공기 속도를 감지한 GPS 값(B)을 수신하여(S71) 이를 오차 범위 내의 값인지를 판단하는 단계(S72)를 거친다. 일 예로 오차 범위 내를 확인하는 것을 |(A*D)/(B*C)|의 값으로 판단할 수 있다.

그리고 상기 판단 단계(S72)에서 오차 범위 내라면 카메라 시간 제어부(390)는 구동하지 않고 촬영을 하지만 오차 범위를 넘었다면 그 편차 값을 연산하는 단계(S74)를 거친다. 그리고 상치 편차 값에 대한 보정 명령이 내려지는 단계(S76)를 거친다. 상기 보정 명령(S76)에 의해 카메라 시간 제어부(390)는 구동되고(S78) 이에 Shutter Time이 변경되어 중복도가 제어된 환경에서 촬영이 이루어진다. 이때, 촬영 시점에서 앞서 도 3 내지 도 5에서 제어된 기울기 값 및 방향각 그리고, 줌 조절값도 모두 제어되어 최종적으로 촬영이 이루어진다. 그리고 구동된 값은 새로운 구동 값(C)이 되어 오차 범위에 있는지 여부를 다시 판단(S72)받게 되는 것이다.

여기서 오차 범위가 1/1.5라고 하고 상기 |(A*D)/(B*C)|의 값을 살펴보면, (A)*(D) 값과 (B)*(C)은 같아야 오차가 없는 것인데, 설정된 속도 값(A)이 10m/sec이고 설정된 Shtter Time(D)이 4sec일때 GPS(500)로부터 수신한 실제 항공기의 속도 값(B)이20m/sec이면 아직 카메라 시간 제어부가 구동되지 않은 Shtter Time(C=D)이 4sec이기 때문에 오차는 1/1.5를 넘는 것이다. 이에 카메라 시간 제어부가 구동되어 Shtter Time을 2sec(C)로 변경하는 구동 값(C)을 수행하게 된다. 이후 다시 항공기의 속도가 4m/sec로 속도가 다시 변화면, 항공기 속도 값은 항상 0을 기준으로 판단하기 때문에 GPS값(B)은 4m/sec가 되고 앞서 (C)값은 2sec가 되어 다시 구동되는 절차를 거치는 것이다.

본 발명의 구체적인 실시형태를 설명했으나 이는 예시에 불과하며 본 발명이 이에 제한되지 않음은 당업자에게 명백할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 항공 촬영 자동 제어 시스템을 개략적으로 도시한 구성도.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 항공 자동 제어 시스템의 상세한 구성도.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 항공 촬영 자동 제어 시스템의 제 1 수평제어 구동부와 제 2 수평제어 구동부의 기울기 값 제어 과정을 설명한 순서도.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 항공 촬영 자동 제어 시스템의 방향각 제어 구동부의 방향각 제어 과정을 설명한 순서도.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 항공 촬영 자동 제어 시스템의 줌(Zoom) 조절부의 고도 제어 과정을 설명한 순서도.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 항공 촬영 자동 제어 시스템의 카메라 시간 제어부의 카메라 연속 촬영 제어 과정을 설명한 순서도.

Claims (14)

1. 촬영 위치 벡터를 제공하는 GPS;

   상기 GPS로부터 촬영 위치 벡터를 수신하고, 항공 촬영에 대한 전반적인 환경 설정 및 데이터 저장 공간을 제공하는 중앙 컴퓨터;

   상기 중앙 컴퓨터와 연결되어 촬영에 대한 실질적인 명령을 지시하는 컨트롤러; 및

   상기 중앙 컴퓨터 및 상기 컨트롤러와 연결되고, 상기 컨트롤러의 명령에 따라 촬영을 수행하는 촬영부를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공 촬영 자동 제어 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙 컴퓨터는,

   항공 촬영에 대한 환경을 설정하는 환경 설정부;

   상기 환경 설정부와 연결되어, 설정된 환경에서 촬영 명령을 수행하는 촬영 제어 명령부; 및

   상기 촬영 제어 명령부와 연결되어, 설정된 환경 값 및 촬영된 이미지와 실제 촬영 정보를 저장하는 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공 촬영 자동 제어 시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 환경 설정부는,

   이미지 저장 경로, 카메라의 Auto Focusing time, Release time, shutter time, 능동/수동 촬영 여부, 카메라의 제1 및 제2 기울기(X,Y축) 값의 허용 오차범위, 촬영 시작 여부 및 항공 촬영의 경로 중 적어도 어느 하나를 설정하는 것을 특징으로 하는 항공 촬영 자동 제어 시스템.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 저장부는,

   상기 촬영부로부터 수신한 촬영 이미지를 GPS로부터 수신한 정보인 위도, 경도, 고도, 방향각, 시간, 속도 및 카메라의 제1 및 제2 기울기(X,Y축) 값 중 적어도 어느 하나의 값과 함께 저장하는 것을 특징으로 하는 항공 촬영 자동 제어 시스템.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 중앙 컴퓨터는,

   상기 촬영된 이미지와 수신한 정보를 표시하는 표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 항공 촬영 자동 제어 시스템.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 컨트롤러는,

   상기 촬영 제어 명령부로부터 촬영 환경 설정 값과 상기 촬영부로부터 카메라 기울기 값을 수신하는 정보 수신부; 및

   상기 정보 수신부로부터 환경 정보를 수신하여 상기 촬영부에 촬영 수행을 지시하는 수행 지시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공 촬영 자동 제어 시스템.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 촬영부는,

   상기 컨트롤러의 명령에 따라 촬영을 수행하는 카메라;

   상기 카메라의 제 1 기울기(X축) 및 제 2 기울기(Y축) 값을 감지하는 센싱부;

   상기 센싱부에서 감지한 제 1 기울기(X축) 및 제 2 기울기(Y축) 값과 기 설정된 제 1 기울기(X축) 및 제 2 기울기(Y축) 값을 비교하여 상기 카메라가 수평을 유지하도록 제 1 기울기(X축) 및 제 2 기울기(Y축)의 편차 값을 추출하는 보정부;

   상기 보정부에 의해 추출된 제 1 기울기(X축)의 편차값에 따라 상기 카메라의 제 1 기울기(X축) 값을 보정시키는 제 1 수평제어 구동부; 및

   상기 보정부에 의해 추출된 제 2 기울기(Y축)의 편차 값에 따라 상기 카메라의 제 2 기울기(Y축) 값을 보정시키는 제 2 수평제어 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공 촬영 자동 제어 시스템.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 카메라는,

   촬영된 이미지를 상기 중앙 컴퓨터의 저장부로 전송하는 것을 특징으로 하는 항공 촬영 자동 제어 시스템.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 촬영부는,

   상기 카메라의 촬영 방향을 설정된 값으로 유지시키는 방향각 제어 구동부를 더 포함하며,

   상기 중앙 컴퓨터는 기 설정된 촬영 방향 값과 상기 GPS에서 수신한 항공기 방향 값을 비교하여 상기 카메라가 설정된 방향을 유지하도록 상기 방향각 제어 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 항공 촬영 자동 제어 시스템.
10. 제 7 항에 있어서, 상기 촬영부는,

    상기 카메라의 고도를 설정된 값으로 유지시키기 위하여 카메라 렌즈의 줌(Zoom) 을 조절하는 줌 조절부를 더 포함하며,

    상기 중앙 컴퓨터는 기 설정된 고도 값과 상기 GPS에서 수신한 항공기 고도 값을 비교하여 상기 카메라가 설정된 고도에서 촬영할 수 있도록 상기 줌 조절부를 제어하는 것을 특징으로 하는 항공 촬영 자동 제어 시스템.
11. 제 7 항에 있어서, 상기 촬영부는,

    상기 Auto Focusing time, Release time을 카메라에 입력하고, 카메라 촬영 속도를 설정된 값으로 유지시키기 위하여 카메라 shutter time을 조절하는 카메라 시간 제어부를 더 포함하며,

    상기 중앙 컴퓨터는 기 설정된 촬영 속도 값과 상기 GPS에서 수신한 항공기 속도 값을 비교하여 상기 카메라가 설정된 속도에서 촬영할 수 있도록 상기 카메라 시간 제어부를 제어하는 것을 특징으로 하는 항공 촬영 자동 제어 시스템.
12. 제 7 항에 있어서, 상기 촬영부는,

    상기 카메라의 촬영 수행시 발생하는 진동을 자동으로 억제하는 진동 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 항공 촬영 자동 제어 시스템.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 진동 제어부는,

    상기 촬영부 내측에 부착되며, 상/하방향 진동을 제어하는 상하 방진장치; 및

    상기 카메라를 감싸며 외부 공기 저항 및 좌/우방향 진동을 제어하는 충격 흡수 방진장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공 촬영 자동 제어 시스템.
14. 제 1 항에 있어서,

    상기 촬영부의 카메라와 연결되어 촬영 이미지 및 촬영 정보를 실시간으로 출력하는 모니터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 항공 촬영 자동 제어 시스템.

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