KR20110080775A - 고도 측정 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20110080775A
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Abstract

별도의 고도계 없이 비행체의 고도를 측정할 수 있는 고도 측정 장치 및 방법이 개시된다. 상기 고도 측정 장치는 수직이착륙기에 구비되고, 지상에 원형으로 형성되는 원형 마크의 이미지를 수집하는 카메라 유닛 및 상기 카메라 유닛에서 수집된 상기 이미지로부터 상기 수직이착륙기의 고도를 연산하는 연산유닛을 포함한다. 따라서, 별도의 고도계를 이용하지 않고 단순히 지상의 원형마크와 같은 구조물을 통하여 고도를 측정할 수 있는 이점이 있으며, 이에 따라 저비용 구조로 고도 측정 장치를 구비할 수 있는 효과가 있다.

Description

고도 측정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR HEIGHT MEASUREMENT}
본 발명은 수직이착륙기의 고도 측정 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 별도의 고도계와 같은 고가의 장비를 생략하면서도 용이하게 수직이착륙기의 고도를 계산할 수 있는 고도 측정 장치에 관한 것이다.
종래 고도를 측정하는 방법으로는 GPS (Global Positioning System)의 수신데이터를 이용하는 방법 또는 기압형 고도 센서를 이용하여 고도를 측정하는 방식, 전자파를 이용하는 방식 등이 있다.
이 중 GPS를 이용한 방법은 고도 정보를 제공은 하나 고가의 GPS수신기가 아니거나 고도가 낮은 경우 오차가 심해지는 문제점을 안고 있고 동적환경 하에서 오차가 크고, 가시 위성수에 제한을 받는다. 이러한 단점을 보완하고 정밀도를 높이기 위한 기술로서 DGPS (Differential Global Positioning System)방식이 있으나 GPS 기준국을 따로 설치해야 하는 비용적인 측면과 기준국과의 일정 범위가 제한되어지기 때문에 공간적 제한을 갖는 단점이 있다.
다른 한가지의 방법인 기압형 고도 센서를 이용한 방법은 센서 자체가 외부환경 및 노이즈에 매우 민감하고 그에 따라 데이터의 변화폭이 매우 크며 낮은 고도에서 오차가 많이 생겨 정확도를 신뢰할 수 없는 문제가 생기고, 대기압은 지역, 온도, 바람 등 주위 환경에 따라 수시로 변하고 불특정 하므로 기압형 고도 센서를 단독으로 쓸 경우 ± 10 m 이상의 일반적인 오차의 범위를 갖게 되므로 정확한 고도를 측정하기에는 많은 어려움이 있다.
또한, 지상에서 가까운 거리에서 주로 사용하는 전파고도계를 사용하여 고도를 측정하는 경우에는 레이더 파를 쏘고 되돌아 오는 시간으로 거리를 계산하여 정확하기는 하나 고가의 장비이다. 따라서 고도 측정에 있어서 정밀도를 향상시키면서도 비용을 절감하려는 노력이 있어 왔다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 별도의 고도계를 이용하지 않고 단순한 구조 변경을 통하여 고도를 측정할 수 있는 고도 측정 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 지상에서 근접한 높이, 즉 100 m 이하 저고도에서도 오차 범위를 줄여 정확한 고도를 측정할 수 있는 고도 측정 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 대기압 변화, 고도 변화 및 온도 변화 등 외부의 환경 변화와 관계없이 고도를 측정할 수 있는 고도 측정 장치를 제공함에 있다.
상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 고도 측정 장치는 수직이착륙기에 구비되고, 지상에 원형으로 형성되는 원형 마크의 이미지를 수집하는 카메라 유닛 및 상기 카메라 유닛에서 수집된 상기 이미지로부터 상기 수직이착륙기의 고도를 연산하는 연산유닛을 포함한다.
이 때, 상기 연산유닛은 상기 원형 마크의 실제 지름(D), 원형 마크와 이착륙지점까지의 거리(R), 상기 이미지의 가로축 지름 길이(x), 상기 이미지의 세로축 지름 길이(y), 상기 수직이착륙기의 피치(pitch)각, 롤(roll)각 및 요(yaw)각으로부터 상기 고도를 연산하도록 구비되는 것이 바람직하며, 또한, 상기 카메라 유닛은 적어도 480 x 640 이상의 해상도를 가지도록 구비되는 것이 더욱 바람직하다.
그리고, 상기 고도측정 장치는 고도를 측정하는 고도계를 더 포함하고, 상기 고도계는 GPS, DGPS, 전파고도계 또는 기압형 고도 센서 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 연산유닛에서 연산된 상기 고도와 상기 고도계에서 측정된 고도를 비교하여 보정하도록 함으로써 상대적으로 정확도 높은 고도를 연산하도록 하는 것도 가능하다.
또한, 상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 수직이착륙기의 고도를 연산하는 고도 측정 장치에 있어서, 지상의 착륙지점과 일정거리 이격된 기 설정된 형상의 마크 형상을 이미지로 수집하는 카메라유닛을 구비하여 원래의 마크 형상과 비교하여 연산하므로써 상기 수직이착륙기의 고도를 계산하도록 구비된다.
또한, 상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 고도 측정 방법은 지상의 원형 마크의 이미지를 수집하는 단계, 상기 이미지로부터 상기 이미지의 가로축 지름 길이(x), 상기 이미지의 세로축 지름 길이(y)를 측정하는 단계 및 상기 원형 마크의 실제 지름(D), 원형 마크와 이착륙지점까지의 거리(R), 상기 이미지의 가로축 지름 길이(x), 상기 이미지의 세로축 지름 길이(y), 상기 수직이착륙기의 피치(pitch)각, 롤(roll)각 및 요(yaw)각으로부터 상기 고도를 연산하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 고도 측정 방법은 상기 고도 연산 단계에서 측정된 고도를 상기 비행체에 구비된 GPS, DGPS, 전파고도계 또는 기압형 고도 센서 중 적어도 하나에서 측정된 고도와 비교하여 보정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 별도의 고도계를 이용하지 않고 단순히 지상의 원형마크와 같은 구조물을 통하여 고도를 측정할 수 있는 이점이 있으며, 이에 따라 저비용 구조로 고도 측정 장치를 구비할 수 있는 효과가 있다.
또한, 지상에서 근접한 높이, 즉 100 m 이하 저고도에서도 오차 범위를 줄여 정확한 고도를 측정할 수 있는 이점이 있다.
또한, 지상의 원형마크에 대한 이미지를 수집하는 카메라 유닛에 의해 고도를 측정하게 되므로, 대기압 변화, 고도 변화 및 온도 변화 등 외부의 환경 변화와 관계없이 고도를 측정할 수 있는 효과가 있다.
도 1는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고도 측정 장치의 원형마크를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 원형마크와 착륙지점을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고도 측정 장치에서 수집된 원형 마크 이미지의 예시를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고도 측정 장치에서 고도를 측정하는 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
도 5는 비행체의 피치각이 0이 아닌 경우를 도시한 도면이다.
도 6은 비행체의 롤각이 0 이 아닐 때를 도시한 도면이다.
도 7은 비행체의 피치각 및 요각이 0 이 아닐 경우를 도시한 도면이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 이하 설명에서는 구성 및 기능이 거의 동일하여 동일하게 취급될 수 있는 요소는 동일한 참조번호로 특정될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고도 측정 장치를 도 1내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고도 측정 장치의 원형마크를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 원형마크와 착륙지점을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고도 측정 장치에서 수집된 원형 마크 이미지의 예시를 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고도 측정 장치에서 고도를 측정하는 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.
이에 도시된 바와 같이, 상기 고도 측정 장치는 지상의 원형마크(10)에서 이미지를 수집하는 카메라 유닛(20) 및 연산유닛(미도시)을 포함한다.
상기 원형마크(10)는 일반적인 활주로에 구비된 이착륙지점(1)에서 일정간격 이격되어 원형으로 구비된다. 이 때, 상기 원형마크(10)의 지름을 D, 상기 이착륙지점(1)과 상기 원형마크 중심(11)까지의 거리를 R이라 한다. 여기서, 상기 원형마크(10)의 지름은 10 m로 구비되나 이에 한정되거나 제한되는 것은 아니며, 약 100~200 m 거리에서 상기 원형마크(10)의 이미지를 후술하는 상기 카메라 유닛(20)에서 명확하게 수집할 수 있을 정도이면 자유롭게 변경 가능함은 물론이다.
상기 카메라 유닛(20)은 수직이착륙기에 구비되되, 상기 수직이착륙기의 정면 방향(F)을 주시하도록 배치되고, 상기 원형마크(10)의 이미지를 수집하도록 일반적으로 상용되는 카메라 또는 CCD센서로 구비되는 것이 가능하며, 좀 더 상세하게는 상기 원형마크(10)의 이미지를 수집하도록 적어도 480 x 640의 해상도 이상인 흑백 카메라로 구비되는 것이 바람직하나 이에 한정되거나 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 컬러 카메라나 적외선 카메라로 구비되는 것도 가능함은 물론이다.
이 때, 본 실시예에서는 상기 수직이착륙기에 상기 카메라 유닛(20)이 설치되는 것으로 제시하였지만, 이에 한정되거나 제한되는 것은 아니며, 비행체 전체에 대해 적용 가능함은 누구에게나 이해 가능할 것이다.
다만, 상기 고도 측정 장치를 구성함에 있어서 비용을 절감할 수 있도록 하기 위하여 최소 해상도를 가지는 흑백 카메라로 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 야간에 상기 카메라 유닛(20)에서 상기 원형마크(10)의 이미지를 수집하기 위해서는 상기 원형마크(10)를 야광 페인트로 처리하는 것이 바람직하다.
상기 연산유닛은 상기 카메라 유닛(20)에서 수집된 상기 이미지로부터 상기 수직이착륙기의 고도를 연산하도록 일반적으로 상용되는 마이크로 프로세서로 구비된다.
여기서, 상기 고도 측정 장치에서 측정되는 고도 측정 방법을 좀 더 상세히 설명하면, 먼저, 상기 수직이착륙기에 구비된 상기 카메라 유닛(20)에서 상기 원형마크(10)에 대한 이미지를 수집한다.
이에 따라 수집된 상기 원형마크(10)의 이미지는 도 3에 도시된 바와 같다. 다음, 상기 원형마크(10)의 실제 지름(D), 상기 원형마크(10)와 상기 이착륙지점(1)까지의 거리(R)는 주어진 변수이며, 상기 이미지의 가로축 지름 길이(x), 상기 이미지의 세로축 지름 길이(y)는 상기 이미지로부터 추출할 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 원형마크(10)에 대한 이미지는 상기 수직이착륙기의 고도, 상기 수직이착륙기의 자세 등에 따라 변형되어 수집된다.
이 때, 도 4를 참조하면, 수직이착륙기의 고도, 상기 수직이착륙기의 피치(pitch)각에 따른 개략적인 위치를 판단할 수 있다. 여기서, 피치각이라 함은 기수가 상하로 움직일 때 지표면에 대한 각도를 말하며, 요(yaw)각이라 함은 기수를 좌우로 움직이는 경우 이동 전의 동체 중심선에 대한 각도를 말하고, 롤(roll)각이라 함은 비행기에서는 동체를 축으로 주익이 기운 정도를 나타내는 것을 칭한다.
여기서, 도 4에서는 상기 피치각이 0인 경우를 상정하여 도시하였다. 여기서, 지표면과 상기 카메라 유닛(20)의 시선방향 간에 생기는 각도(θ), 상기 이착륙지점(1)과 상기 원형마크(10)까지의 거리(GR (Ground Range)), 상기 원형마크(10)와 상기 카메라까지의 거리(SR (Slant Range))를 알면, 상기 원형 마크의 실제 지름(D), 원형 마크와 이착륙지점까지의 거리(R), 상기 이미지의 가로축 지름 길이(x), 상기 이미지의 세로축 지름 길이(y), 상기 비행체의 피치(pitch)각, 롤(roll)각 및 요(yaw)각으로부터 상기 수직 이착륙기의 고도를 계산할 수 있다.
여기서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고도 측정 장치에서의 고도 측정 방법을 피치각, 롤각 및 요각의 변화에 따라 예시를 들어 설명하면 다음과 같다.
먼저, 피치각, 롤각 및 요각이 모두 0인 경우를 설명하면 다음과 같다. 상기 원형마크(10)가 위치한 방향으로 비행체가 영상을 촬영하면 지상의 상기 원형마크(10)는 원형의 모양이 도 3에서 보는 바와 같이 타원형으로 보이게 되고 x와 y의 비율은 그대로가 아니라 영상시선과 지상평면이 이루는 각도에 따라 다르게 보이게 된다. 또한, 도 4에서 보는 바와 같이, 이 타원의 x 와 y 거리의 비를 계산하면 수학식 1처럼 비행체와 지상의 각 θ를, 그리고 이미 알고 있는 지상거리 GR을 가지고 수학식 2처럼 고도 h를 계산할 수 있다. 이 때, 그 y/x 비인 θ = tan- 1(y/x)를 가지고 계산 시 아래 수학식 1과 같이 나타난다.
Figure pat00001
Figure pat00002
이다.
여기서, 상기 x, y는 상기 카메라 유닛(20)에서 수집한 이미지에서 측정하는 길이로 예컨대 실제 상기 원형마크(10)의 지름이 10 m라도 사진에서의 x, y는 1 cm도 되고 5 cm도 될 수 있다는 것은 누구나 이해할 수 있을 것이다.
예를 들면, D = 10 m, R = 100 m, pitch각 = 0 °, roll각 = 0 °, yaw각 = 0 °시 영상의 y = 0.5 cm, x = 1 cm 경우에는 y/x = 0.5이고, θ = tan-1(y/x) = 26.57 °이며, 이에 따라 h = GR*y/x = 100*0.5 = 50 m로 고도는 50 m로 측정된다.
다음, 피치각이 0이 아니고, 롤각과 요각이 0인 경우에 고도를 측정하는 방법을 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 이 때, 상기 피치각, 롤각 및 요각은 비행체에서 제공된다. 도 5는 비행체의 피치각이 0이 아닌 경우를 도시한 도면이다.
이에 도시된 바와 같이 y의 값 대신에 수학식 3의 y를 대입하여 수학식 4, 5에 나타난 것과 같이 각각 θ, h를 계산한다.
Figure pat00003
이며, 수학식 1 및 2에서 계산된 y 대신에 수학식 3의 y를 대입하면 아래와 같다.
Figure pat00004
Figure pat00005
이며, 예를 들면 D = 10 m, R = 100 m, pitch각 = +10 °, roll각 = 0 °, yaw각 = 0 °시 영상의 y' = 0.5 cm, x = 1 cm 경우에 y = y'cos(α) = 0.5*cos(10) = 0.4924 cm이고, y/x = 0.4924/1 = 0.4924으로 계산되며, θ = tan-1(y/x) = 26.22 °이므로, h = GR*y/x = 100*0.4924 = 49.24 m으로 계산될 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 고도 측정 장치에서 상기 피치각(α) 및 상기 θ의 크기에 따라 일부 오차가 발생할 수 있으나, 일반적으로 수직이착륙기의 경우 상기 피치각(α)이 매우 작게 나타나 오차는 무시할 수 있을 것으로 사료되며, 바람직하게는, 상기 θ와 상기 피치각은 작아질수록 정확도를 높일 수 있다. 즉, 상기 θ와 상기 피치각이 상대적으로 작아지는 경우에 상기 y'은 상기 카메라 유닛(200)에서 상기 원형 마크(10)의 외측 테두리를 잇는 선과 대략 접하는 길이를 가지게 되어 정확도를 높일 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이, 고도 측정의 정확도를 향상시키기 위하여 상기 고도 측정 장치를 기존의 고도계와 보완토록 하여 사용하는 방법을 사용하는 것도 가능함은 물론이다. 다음, 피치각과 롤각이 0도가 아니고, 요각이 0도인 경우를 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 6은 비행체의 롤각이 0 이 아닐 때를 도시한 도면이다.
이 때, x의 값 대신에 수학식 6의 x를 대입하여 수학식 7, 8에 나타난 것과 같이 각각 θ, h를 계산한다. 오른쪽으로 roll인지, 왼쪽으로 roll인지는 중요하지 않고 어느 쪽으로 계산하여도 상관없다.
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
이며, 예를 들면, D = 10 m, R = 100 m, pitch각 = +10 °, roll각 = +5 °, yaw각 = 0 °시 영상의 y' = 0.5 cm, x' = 1 cm 경우에 y = y'cos(α) = 0.5*cos(10) = 0.4924 cm으로 계산되고, x = x'cos(β) = 1*cos(5) = 0.9962 cm으로 계산되며, 이에 따라, y/x = 0.4924/0.9962 = 0.4943이고, θ = tan-1(y/x) = 26.30 °이며, 따라서, h = GR*y/x = 100*0.4943 = 49.43 m으로 고도가 측정된다.
다음, 피치각, 롤각 및 요각이 모두 0이 아닌 경우를 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 7은 비행체의 피치각, 롤각 및 요각이 0 이 아닐 경우를 도시한 도면이다.
이에 도시된 바와 같이, y의 값 대신에 수학식 9의 y를 대입하여 수학식 10, 11에 나타난 것과 같이 각각 θ, h를 계산한다.
Figure pat00009
Figure pat00010
Figure pat00011
이며, 여기서, y'는 도 5에서와 같이 피치각이 0이 아닐 때 상기 이미지에서 측정하는 길이를 말한다. 여기서, 예를 들어 설명하면, D = 10 m, R = 100 m, pitch각 = +10 °, roll각 = +5 °, yaw각 = +5 °이고, 상기 이미지의 y'' = 0.5 cm, x' = 1 cm 경우에 y = y''cos(δ)cos(α) = 0.5*cos(5)cos(10) = 0.4905 cm이고, x = x'cos(β) = 1*cos(5) = 0.9962 cm이며, y/x = 0.4905/0.9962 = 0.4924이고, θ = tan-1(y/x) = 26.22 °로 계산되고, 이에 따라 h = GR*y/x = 100*0.4924 = 49.24 m으로 고도가 계산된다.
따라서, 별도의 고도계를 이용하지 않고 지상에 어떠한 보조장비도 필요 없고 지상에는 사전에 설정된 임의의 형태의 원형마크 모양만이 필요하며, 비행체에는 영상정보를 획득하기 위한 카메라만 있으면 지상의 원형마크와 같은 구조물을 통하여 고도를 측정할 수 있는 이점이 있으며, 이에 따라 저비용 구조로 고도 측정 장치를 구비할 수 있는 효과가 있다.
또한, 지상에서 근접한 높이, 즉 100 m 이하 저고도에서도 오차 범위를 줄여 정확한 고도를 측정할 수 있는 이점이 있다.
또한, 지상의 원형마크에 대한 이미지를 수집하는 카메라 유닛에 의해 고도를 측정하게 되므로, 대기압 변화, 고도 변화 및 온도 변화 등 외부의 환경 변화와 관계없이 고도를 측정할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 실시예에서는 상기 고도 측정 장치만으로 상기 수직이착륙기 또는 비행체의 고도를 측정하는 것으로 제시하였으나, 이에 한정되거나 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 일반적으로 항공기에서 고도를 측정하기 위하여 사용하는 기존의 고도계, 예컨대 전파고도계, 기압형 고도 센서, GPS 또는 DPGS와 같은 기기의 정확도를 높이기 위한 오차 보정에 상기 고도 측정 장치에서 측정된 고도 데이터를 이용하여 보다 정확한 고도를 측정하는 방법이 사용될 수 있음은 누구에게나 이해될 수 있을 것이다.
다시 말하면, 상기 고도 측정 장치가 고도를 측정하는 고도계(미도시)로서 상술한 GPS, DGPS, 전파고도계 또는 기압형 고도 센서 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 연산유닛에서 연산된 상기 고도와 상기 고도계에서 측정된 고도를 비교하여 보정하도록 하는 것도 가능하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 원형마크 20: 카메라유닛

Claims (7)

  1. 수직이착륙기에 구비되고, 지상에 원형으로 형성되는 원형 마크의 이미지를 수집하는 카메라 유닛; 및
    상기 카메라 유닛에서 수집된 상기 이미지로부터 상기 수직이착륙기의 고도를 연산하는 연산유닛;
    을 포함하는 고도 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연산유닛은
    상기 원형 마크의 실제 지름(D), 원형 마크와 이착륙지점까지의 거리(R), 상기 이미지의 가로축 지름 길이(x), 상기 이미지의 세로축 지름 길이(y), 상기 수직이착륙기의 피치(pitch)각, 롤(roll)각 및 요(yaw)각으로부터 상기 고도를 연산하도록 구비되는 고도 측정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 카메라 유닛은 적어도 480 x 640 이상의 해상도를 가지도록 구비되는 고도 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고도측정 장치는 고도를 측정하는 고도계를 더 포함하고, 상기 고도계는 GPS, DGPS, 전파고도계 또는 기압형 고도 센서 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 연산유닛에서 연산된 상기 고도와 상기 고도계에서 측정된 고도를 비교하여 보정하는 고도 측정 장치.
  5. 수직이착륙기의 고도를 연산하는 고도 측정 장치에 있어서, 지상의 착륙지점과 일정거리 이격된 기 설정된 형상의 마크 형상을 이미지로 수집하는 카메라유닛을 구비하여 원래의 마크 형상과 비교하여 연산하므로써 상기 수직이착륙기의 고도를 계산하는 고도 측정 장치.
  6. 비행체에서 지상의 원형 마크의 이미지를 수집하는 단계;
    상기 이미지로부터 상기 이미지의 가로축 지름 길이(x), 상기 이미지의 세로축 지름 길이(y)를 측정하는 단계; 및
    상기 원형 마크의 실제 지름(D), 원형 마크와 이착륙지점까지의 거리(R), 상기 이미지의 가로축 지름 길이(x), 상기 이미지의 세로축 지름 길이(y), 상기 비행체의 피치(pitch)각, 롤(roll)각 및 요(yaw)각으로부터 상기 고도를 연산하는 단계;
    를 포함하는 고도 측정 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 고도 연산 단계에서 측정된 고도를 상기 비행체에 구비된 GPS, DGPS, 전파고도계 또는 기압형 고도 센서 중 적어도 하나에서 측정된 고도와 비교하여 보정하는 단계를 더 포함하는 고도 측정 방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101335503B1 (ko) * 2013-03-26 2013-12-02 국방과학연구소 전파고도계 성능분석장치 및 이의 운영알고리즘
KR20160027450A (ko) * 2014-08-29 2016-03-10 인하대학교 산학협력단 위치 측정을 위한 원기둥 마커, 원기둥 마커를 이용한 위치 인식 장치 및 방법
KR20180132397A (ko) * 2017-06-02 2018-12-12 (주)키스코이앤엠 자동 고도 유지가 가능한 드론 및 드론 제어 방법

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2963119B1 (fr) * 2010-07-20 2015-05-01 Airbus Operations Sas Procede et dispositif de recalage d'une altitude cible pour une descente d'urgence d'un aeronef
US9541387B2 (en) 2014-02-07 2017-01-10 Goodrich Corporation Passive altimeter
US10061328B2 (en) 2015-08-12 2018-08-28 Qualcomm Incorporated Autonomous landing and control
CN106598063B (zh) * 2015-10-14 2021-10-26 松下电器（美国）知识产权公司 无人飞行器及飞行控制方法
WO2018027451A1 (zh) * 2016-08-08 2018-02-15 深圳市道通智能航空技术有限公司 一种飞行定位的方法及装置
JP7026272B1 (ja) 2021-03-31 2022-02-25 綜合警備保障株式会社 飛行体ユニットおよび点検システム

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6288914A (ja) * 1985-10-16 1987-04-23 Nec Corp 高度計測装置
JPH10160798A (ja) * 1996-11-28 1998-06-19 Ando Electric Co Ltd Ｉｃの試験方法
JP3850541B2 (ja) * 1998-02-18 2006-11-29 富士重工業株式会社 高度計測装置
JP2000085694A (ja) * 1998-09-08 2000-03-28 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 着陸支援センサ装置及び、これを用いた垂直離着陸機の着陸支援システム
KR100369252B1 (ko) 2000-05-09 2003-01-24 삼성에스디에스 주식회사 소프트웨어 테스트 시스템 및 그 방법
JP4253239B2 (ja) * 2003-10-07 2009-04-08 富士重工業株式会社 画像認識を用いた航法装置
US7642929B1 (en) * 2007-04-19 2010-01-05 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Helicopter brown-out landing
US7692571B2 (en) * 2007-06-29 2010-04-06 Trex Enterprises Corp. Millimeter wave imager with visible or infrared overlay for brownout assist
KR20100002564A (ko) 2008-06-30 2010-01-07 주식회사 큐에이엔씨 보조 접근 기술 기반 소프트웨어 테스트 자동화 시스템 및방법
KR101008259B1 (ko) * 2008-09-03 2011-01-13 한국항공우주연구원 영상신호를 이용한 항공기의 자동착륙 시스템 및 그 제어방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101335503B1 (ko) * 2013-03-26 2013-12-02 국방과학연구소 전파고도계 성능분석장치 및 이의 운영알고리즘
KR20160027450A (ko) * 2014-08-29 2016-03-10 인하대학교 산학협력단 위치 측정을 위한 원기둥 마커, 원기둥 마커를 이용한 위치 인식 장치 및 방법
KR20180132397A (ko) * 2017-06-02 2018-12-12 (주)키스코이앤엠 자동 고도 유지가 가능한 드론 및 드론 제어 방법

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