KR20130009893A - 무인항공기 도킹 및 자동회수시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 평상시에는 고고도로 운용되어 촬영 및 감시를 하여 상대방의 요격을 회피하는 장점을 가지면서도 지상의 공격목표가 발견될 시, 기지에서의 추가적인 저고도용 무인항공기의 출격 없이, 저고도 및 고고도용 복합체 무인항공기에서 저고도용 무인항공기를 즉시 발진시켜 즉각적으로 대상에 대한 타격 임무를 수행하여 상대방의 대피시간을 줄여 공격능력을 극대화하는 장점을 가지고, 정찰과 감시 및 공격임무를 완수한 저고도용 무인항공기가 무사히 고고도용 무인항공기에 도킹(docking)이 가능하게 하여 자동 회수되도록 생존능력을 극대화하여 비용절감 장점이 있고, 추가적인 발진이 가능하도록 하여 작전능력을 극대화할 수 있는 장점이 있다. 일예로서 해상에 위치한 항공모함을 공격할 시 연속적인 타격공격이 필요한데, 이때 1차 공격 후 자동 회수된 저고도용 무인항공기가 상대방의 유인항공기의 추격 및 대공포나 미사일 요격이 힘든 고도에 위치한 고고도용 무인항공기에 도킹함으로써 다시 추가적인 정밀타격을 준비 및 지속할 수 있는 효과도 있다.

Description

무인항공기 도킹 및 자동회수시스템{Auto-docking system for Complex Unmanned Aeriel Vehicle}

무인항공기는 비행고도에 의해 초저고도(5,000ft이하), 저고도(5,000~20,000ft), 중고도(20,000~45,000ft) 및 고고도(45,000ft이상)로 분류하는데, 2007년 말 기준 미군이 운용중인 무인항공기는 전술 및 전략급의 중대형 무인항공기가 15종 528대이고,소형 무인항공기가 6종 3,437대이나 이 중에서 대표적인 무인항공기 몇 종류만 소개하면, 먼저 MQ-1프레데터(Predator)는 General Atomics사가 제작한 무인항공기로 동체길이 8.1m,날개 폭 14.8m의 정찰기로 920킬로미터의 작전반경을 가지고, 8,000m이하의 중고도에서 최대 200킬로그램의 탑재체를 싣고, 24시간 이상 비행이 가능하고 전자광학(EO), 적외선감지기(IR) 및 SAR(Synthetic Aperture Radar)를 이용하여 정찰 및 표적획득 임무를 수행한다. 2001년, 미 공군은 다중 임무를 수행할 수 있도록 RQ-1에서 MQ-1으로 성능을 개선하여 Predator무인항공기에 헬파이어 미사일(Hellfire missile)을 장착함으로써 무인항공기가 목표물을 발견한 후에 신속한 공격을 할 수 있는 능력을 가지게 되었다. 최근에는 확장버전으로서 무장능력을 증대시킨 MQ-9 Predator B(일명 Reaper)를 개발하여 운용하고 있으며 Predator시리즈는 2015년까지 약 300대에 도달할 것으로 예상된다. 또한 RQ-2 파이오니어(Pioneer)라는 무인항공기는 표적획득, 정찰 및 전투 피해 평가 능력을 제공해 줄 수 있는 저가 무인항공기의 필요성에 의해 이스라엘 IAI사와 미국의 AAI사가 공동으로 개발하여 1986년부터 해군, 해병대 및 육군에 배치하였다. Pioneer무인항공기는 동체길이 4.3m, 날개폭 5.2m의 정찰기로 160킬로미터의 행동반경을 가지고 4.5킬로미터 이하의 고도에서 45킬로그램의 탑재체를 싣고 5시간 동안 비행할 수 있는 능력을 가지며 전자광학, 적외선감지기를 이용하여 주야간 정찰 활동이 가능하다.

마지막으로 고고도 무인항공기인 RQ-4 글로벌 호크(Global Hawk)는 동체길이 13.5m, 날개길이 35.4m로 15~20킬로미터의 고도에서 시속 635킬로미터의 속도로 22,220킬로미터까지 비행이 가능하며 900킬로그램의 탑재체를 싣고 32시간 이상을 비행할 수 있고 EO 및 IR 감지기와 MTI(Moving Target Indicator)능력을 가진 SAR를 탑재하여 주야간 전천 후 정찰임무를 수행할 수 있다. 한편, Northrop Grumman사는 성능이 향상된 RQ-4B Global Hawk무인항공기를 개발 중에 있는데, 이 무인항공기의 비행체는 RQ-4A에 비해 동체길이가 14.5m,날개길이가 40m로 증가되어 탑재중량이 1,360킬로그램으로 460킬로그램이나 증가되었고, 최대 이륙중량은 14,640킬로그램으로 약 3,000킬로그램이 늘어났다(김도엽, AWAM을 이용한 대대급 무인항공기의 운용효과 분석 및 제고에 관한 연구, 박사학위논문, 건국대 벤처전문기술학과, 2010).

좀 더 상세히 고고도용 무인항공기인 글로벌호크에 대해서 살펴본다. 한번 이륙하면 32시간 작전이 가능한 무인정찰기 글로벌호크의 능력은 첩보위성이상의 수준이라고 전해진다. 개발 기간만 20년을 투입해 걸린 RQ-4 글로벌호크 무인정찰기는 날개 39.9m, 길이 14.5m, 높이 4.7m 무게 14.628t의 대형 무인정찰기다. 악천후와 탁월풍(일정기간 동안 출현빈도가 가장 높은 바람)의 영향을 받지 않는 고도 19.8킬로미터 이상에서 32시간 동안 비행해 미사일과 대공포 등 요격 위협에서 벗어나서 운용할 수 있다. 또 3000킬로미터에 달하는 광범위한 지역에서 정밀한 감시와 활동이 가능하고 임무 설정 후 자동으로 이륙, 임무 비행, 착륙이 이뤄지고, 지상 조종사가 전투 중 즉각적인 감시 요구에 대응해 원하는 곳으로 투입된다. 여기에 탑재된 고감도 센서는 날씨에 상관없이 주야 감시 활동을 수행할 수 있다. 글로벌호크의 정보수집은 탑재한 통합센서장치(ISS)를 통해 획득한다. 이는 항공용 슈퍼컴퓨터와 맞먹는 공통 신호 프로세서를 통해 작동되는 전천후 합성 개구 레이더(SAR, Synthetic Aperture Radar), 이동표적 지시기(GMTI, ground moving target indicator), 고해상도 전자광학센서(EO, Electo-Optic) 디지털 카메라, 3세대 적외선 센서(IR, Infrared)로 구성된다. 노드룹 그루먼의 글로벌 호크 국제사업부 관계자는 글로벌호크는 타 기종들에 비해 탑재량이 가장 높은 고고도 정찰 능력을 가졌다며 U-2 정찰기의 경우 한 기체에 1가지 종류 센서만 탑재해서 SAR, EO, IR 등을 함께 탑재한 글로벌호크와는 비교가 안 된다고 설명했다. 또 그는 글로벌호크는 현재 평균 임무 성공률은 92.1%를 기록하고 있다며 리비아 작전의 경우 무려 100%의 완벽한 임무를 수행했다고 전했다. 고고도 무인정찰기는 2011년 3월 한국의 김관진 국방장관이 국방개혁 307 계획을 발표하면서 전력화 필요성이 제기됐다. 글로벌 호크는 미국 군수품 중 수출이 가장 엄격히 통제되는 카테고리 1에 속해 그동안 한국 등지 수출에 난색을 표명해왔다(세계일보 2012년 12월 27일자, 순정우 객원기자).

따라서 본 발명은 이상과 같은, 저고도 및 고고도용 복합체 무인 항공기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고고도용으로 운용할 시에는 장시간 작전지역을 촬영 및 감시하고, 촬영 및 감시 중 타격할 대상이 발견되면, 즉시 저고도용 무인항공기를 발진시켜 저고도로 목표물까지 원격비행을 한 뒤, 목표물 앞에서 근거리 정밀타격을 하고, 임무를 마친 저고도용 무인항공기가 다시 고고도용 무인항공기로 도킹(docking)이 가능하도록 자동 회수되는 무인항공기 및 무인항공기시스템에 관한 것이다.

무인항공기(UAV:Unmanned Aeriel Vehicle) 또는 무인항공기시스템(UAS : Unmanned Aircraft System)이란 일반적으로 조종사가 탑승하지 않은 상태에서 지상에서의 원격조정에 의해 또는 사전에 입력된 프로그램에 따라 또는 비행체 스스로 주위환경을 인식하고 판단하여 자율적으로 비행하는 비행체, 또는 이러한 기능의 일부나 전부를 가진 비행체계를 말한다. 한국은 국방과학연구소가 1980년대 제트추진형 기만용 무인기인 솔개를 시작으로 1988년 한국항공우주산업과 서울대가 공동으로 도요새를 개발하였으며, 2000년 국방과학연구소가 군단 무인항공기 탐색 개발을 시작하였다. 이후 한국항공우주산업과 육군 군단에서 운용 중인 송골매의 개발을 완료함으로써 한국은 현재 독자개발 무인기를 운용한 세계 10개국의 반열에 오르게 되었다.

무인항공기의 활용분야는 세부적으로 보면 군수분야에서는 실시간 정찰(지역, 선, 점표적의 정찰), 포병 화력유도, 전투 피해 평가, 해상 및 해안 감시, 지뢰 탐지, 전자전 수행(기만, 공격, 방어), 적 레이더 교란 및 파괴, 무인 공중 전투, 무인 폭격, 해안 상륙 작전 지원, 항공기동로 개척 등이 활용되고 있다. 또한 민수분야에서는 국경순찰, 지형 및 시설물 공중촬영, 산불 및 산림 감시, 해안 및 선박 감시, 범죄 색출 및 추적, 방제 및 방역, 기상 자료 수집, 재해예방, 통신 중계, 환경 감시, 재난 구조 등에 활용되고 있다. 이처럼 무인항공기는 최소의 비용으로 인명피해 없이 소기의 목적을 달성할 수 있다는 장점으로 민과 군 및 관의 다양한 분야에서 활용되고 있다.

한편 무인항공기는 상기와 같은 활용분야에 있어 적진에서 작전을 수행하는 도중 일반적으로 저고도로 비행하는 경우(미국 프레데터형)는 상대방의 요격 공격에 매우 취약한 문제점을 가지고 있다. 또한 고고도로 비행하는 경우(미국 글로벌호크형)는 상대방의 요격공격에 대해 저고도로 비행하는 것보다 안전하여 장시간 촬영 및 감시는 가능하지만, 지상의 공격목표가 발견될 시 직접적이고 즉각적인 타격이 힘든 실정이며, 현재 미군은 평상시에는 고고도용인 글로벌호크를 운용하여 촬영 및 감시를 진행하다가 지상의 공격목표가 발견되면, 추가적으로 기지에서 저고도용 프레데터를 출격시켜 목표에 대한 공격을 진행한다.

이에 본 발명자는 평상시에는 고고도로 운용되어 촬영 및 감시를 하다가도, 지상의 공격목표가 발견될 시 즉각적으로 대상에 대한 정밀타격 임무를 수행하고, 임무를 마친 저고도용 무인항공기가 무사히 고고도용 무인항공기에 도킹(docking)이 가능하게 하여 자동 회수되도록 생존능력을 극대화 할 수 있는 저고도 및 고고도용 복합체 무인항공기 도킹 및 자동회수시스템을 개발하기에 이른 것이다.

관련 선행기술로는 무인 비행기 조종 시스템 및 그 방법(한국 등록특허번호 10-0999556), 제트엔진을 이용한 전자전 무인 항공기(한국 등록특허 10-1188294)가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 평상시에는 고고도로 운용되어 촬영 및 감시를 하다가도 지상의 공격목표가 발견될 시, 기지에서의 추가적인 저고도용 무인항공기의 출격 없이, 저고도 및 고고도용 복합체 무인항공기에서 저고도용 무인항공기를 발진시켜 즉각적으로 대상에 대한 정밀타격 임무를 수행하고, 임무를 마친 저고도용 무인항공기가 무사히 고고도용 무인항공기에 도킹(docking)이 가능하게 하여 자동 회수되도록 생존능력을 극대화 할 수 있고, 추가적인 발진이 가능하도록 하여 작전능력을 극대화할 수 있는 저고도 및 고고도용 복합체 무인항공기 도킹 및 자동회수시스템을 제공하고자 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 무인항공기 도킹 및 자동회수시스템은 저고도 및 고고도용 복합체 무인항공기에서, 고고도용 무인항공기 하방의 저고도용 무인항공기용의 수용부 좌우측에 각기 적외선신호를 발생하는 수단을 구비하고, 저고도용 무인항공기의 회전수단에 장착된 적외선 수신센서의 회전에 의해 사방을 감지함으로써, 저고도용 무인항공기가 정확하고 신속하게 고고도용 무인항공기 수용부에 결합 및 도킹되도록 함과 아울러 시스템을 구현하기 위한 촬영과 감시 및 공격임무를 완수한 저고도용 무인항공기의 생존능력과 추가적인 발진을 위한 작전능력을 극대화하도록 한 무인항공기 도킹 및 자동회수시스템 및 복귀방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 도킹명령은 상기 무인항공기 도킹 및 자동회수시스템의 지상에 위치한 관리자가 중앙제어장치를 통해 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 무인항공기 도킹 및 자동회수시스템에서 통신은 무선 혹은 GPS위성 및 통신용 위성의 인공위성통신망을 사용하는 것이 바람직하다.

따라서 본 발명은 지금까지 설명된 바와 같이, 평상시에는 고고도로 운용되어 촬영 및 감시를 하여 상대방의 요격을 회피하는 장점을 가지면서도 지상의 공격목표가 발견될 시, 기지에서의 추가적인 저고도용 무인항공기의 출격 없이, 저고도 및 고고도용 복합체 무인항공기에서 저고도용 무인항공기를 즉시 발진시켜 즉각적으로 대상에 대한 타격 임무를 수행하여 상대방의 대피시간을 줄여 공격능력을 극대화하는 장점을 가지고, 촬영과 감시 및 공격임무를 완수한 저고도용 무인항공기가 무사히 고고도용 무인항공기에 도킹(docking)이 가능하게 하여 자동 회수되도록 생존능력을 극대화하여 비용절감 장점이 있고, 추가적인 발진이 가능하도록 하여 작전능력을 극대화할 수 있는 장점이 있다. 일예로서 해상에 위치한 항공모함을 공격할 시 연속적인 타격공격이 필요한데, 이때 1차 공격 후 자동 회수된 저고도용 무인항공기가 상대방의 유인항공기의 추격 및 대공포나 미사일 요격이 힘든 고도에 위치한 고고도용 무인항공기에 도킹함으로써 다시 추가적인 정밀타격을 준비 및 지속할 수 있는 효과도 있다.

이상에서 본 발명은 바람직한 실시 예들을 참조하여 설명되었지만 여기에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 당업자라면 자명하게 도출 가능한 많은 변형 예들을 포괄하도록 의도된 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어져야 한다.

도 1은 일반적인 저고도 및 고고도용 복합체 무인항공기 및 무인항공기시스템의 개요도
도 2는 도 1에 보인 저고도 및 고고도용 복합체 무인항공기 및 무인항공기시스템에서, 일반적인 저고도용 및 고고도용 무인항공기의 블록도
도 3은 도 1에 보인 저고도 및 고고도용 복합체 무인항공기 및 무인항공기시스템에서, 일반적인 저고도용 및 고고도용 무인항공기의 지상에 위치한 관리자 사용의 중앙제어장치를 나타낸 블록도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 저고도용 및 고고도용 무인항공기의 도킹 및 자동회수방법을 수행하는 무인항공기 도킹 및 자동회수시스템에 대한 구성을 보인 블록도
도 5는 본 발명의 무인항공기 도킹 및 자동회수시스템에 대한 구성을 보인 개략도
도 6은 본 발명의 무인항공기 도킹 및 자동회수시스템에 대한 동작흐름도
도 7은 본 발명의 무인항공기 도킹 및 자동회수시스템에 대한 개요도

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 무인항공기 도킹 및 자동회수시스템을 상세하게 설명한다.

본 발명은 무인항공기 도킹 및 자동회수시스템에 관한 것으로, 저고도 및 고고도용 복합체 무인항공기에서, 특히 고고도용 무인항공기의 하방의 수용부 좌우측에 각기 적외선신호를 발생하는 수단을 구비하고, 저고도용 무인항공기의 회전수단에 장착된 적외선 수신센서의 회전에 의해 사방을 감지함으로써, 저고도용 무인항공기가 정확하고 신속하게 고고도용 무인항공기 수용부에 결합 및 도킹되도록 함과 아울러 시스템을 구현하기 위한 촬영과 감시 및 공격임무를 완수한 저고도용 무인항공기의 생존능력과 추가적인 발진을 위한 작전능력을 극대화하도록 한 무인항공기 도킹 및 자동회수시스템 및 복귀방법에 관한 것이다.

도 1은 저고도 및 고고도용 복합체 무인항공기(500), GPS위성 및 통신용 위성의 인공위성통신망(300), 통신중계센터(400), 관리자(200), 중앙제어장치(201)로 구성된 일반적인 저고도 및 고고도용 복합체 무인항공기 및 무인항공기시스템의 개요도이고, 도 2는 도 1에 보인 일반적인 저고도 및 고고도용 복합체 무인항공기 및 무인항공기시스템에서, 저고도용 및 고고도용 무인항공기의 블록도이며, 도 3은 도 1에 보인 일반적인 저고도 및 고고도용 복합체 무인항공기 및 무인항공기시스템에서, 저고도용 및 고고도용 무인항공기의 지상에 위치한 관리자 사용의 중앙제어장치를 나타낸 블록도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시례에 따른 도 1에 보인 일반적인 저고도 및 고고도용 복합체 무인항공기 및 무인항공기시스템에서, 저고도용 무인항공기가 임무를 수행하고, 완료한 뒤 고고도용 무인항공기의 수용부로의 복귀하는 것을 나타낸 무인항공기 도킹 및 자동회수시스템에 대한 개요도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도 1에 보인 일반적인 저고도 및 고고도용 복합체 무인항공기 및 무인항공기시스템에서, 저고도용 및 고고도용 무인항공기의 도킹 및 자동회수방법을 수행하는 무인항공기 도킹 및 자동회수시스템에 대한 구성을 보인 블록도로서, 저고도용 무인항공기(20)와 상기 저고도용 무인항공기가 결합하는 수용부(11)를 갖춘 고고도용 무인항공기(10)로 이루어져 있다.

상기 저고도용 무인항공기(20)와 고고도용 무인항공기(10)는 타격부(60), 감시부(40), 카메라(13), 송/수신부(90), 저장부(80), 구동부(50), 연료부(100), 제어부(70)로 구성되어있으며, 상기 저고도용 무인항공기(20)에는 상기 고고도용 무인항공기(10)와의 통신을 수행하기 위한 적외선센서 (104) 및 적외선 통신모듈(103)이 부착되어 있다. 한편, 고고도용 무인항공기(10)에도 상기 저고도용 무인항공기(20)과의 통신을 수행하기 위해 적외선센서 (122) 및 적외선 통신모듈(121)이 부착되며, 이하 이와 같이 구성된 무인항공기 도킹 및 자동회수시스템의 동작을 설명한다.

먼저, 상기 저고도용 무인항공기(20)의 적외선센서(104)로부터 나오는 신호는 결합(COMBINE) 통신 프로토콜의 시작을 상기 고고도용 무인항공기(10)에 전달하는 START 신호와, 상기 저고도용 무인항공기(20)내의 결합의 온 상태를 전달하는 COUPLER 신호와, 결합 통신 프로토콜의 종료를 전달하는 COMPLETE 신호 및 상기 저고도용 무인항공기(20)로의 다른 에러 발생으로 결합을 종료할 때 사용하는 END 신호이다.

그리고, 상기 고고도용 무인항공기(10)의 적외선 센서(122)로부터 나오는 신호는, 상기 고고도용 무인항공기(10)의 결합 가능 상태를 전달하는 C_REQ 신호와, 결합 시작을 나타내는 결합(COMBINE) 신호, 및 상기 고고도용 무인항공기(10) 내부의 에러를 상기 저고도용 무인항공기(20)에 전달하기 위해 발생되는 FAULT 신호이다.

이상과 같은 신호들의 교환에 의해 이루어지는 통신 과정은 다음과 같다. 먼저, 결합 위치로 상기 저고도용 무인항공기(20)가 이동한 후, START 신호를 발생하고, 상기 고고도용 무인항공기(10)의 적외선센서(122)는 START 신호를 감지하여 C_REQ 신호를 상기 저고도용 무인항공기(20)에 전송한다. 이에 따라, 상기 저고도용 무인항공기(20)은 C_REQ 신호를 감지하여, 상기 고고도용 무인항공기(10)의 수용부(11)에 접촉하고, 결합가능 상태에서 COUPLER 신호를 보낸다. 그러면, 상기 고고도용 무인항공기(10)는 결합(COMBINE)신호를 발생하고 결합을 시작한다. 이후, 결합이 종료되면, 상기 저고도용 무인항공기(20)에서 COMPLETE 신호가 발생되고, 이 신호를 전달받은 상기 고고도용 무인항공기(10)에서는 발생되고 있는 결합(COMBINE)신호가 오프된다. 그러면, 상기 저고도용 무인항공기(20)의 COUPLER 신호도 종료된다.

만약, 결합을 수행하는 도중에, 상기 저고도용 무인항공기(20)으로부터 END 신호가 발생되거나, 또는 상기 고고도용 무인항공기(10)으로부터 FAULT 신호가 발생되면, C_REQ 신호가 오프되고, 결합이 종료된다.

이하 보다 구체적으로 상술하면, 상기 고고도용 무인항공기(10)의 수용부(11) 좌우측에 위치하고, 소정 각도로 제1, 제2 적외선신호를 출력하여 상기 저고도용 무인항공기(20)를 원거리로부터 상기 고고도용 무인항공기(10) 수용부(11)로 인도하는 제1, 제2 적외선 발생수단을 구비하는 상기 고고도용 무인항공기(10)와; 상기 저고도용 무인항공기(20) 본체의 회전가능한 장치에 부착되어, 상기 제1, 제2 적외선 발생수단에서 출력되는 제1, 제2 적외선신호를 수신하는 다수의 적외선 수신수단과, 상기 다수의 적외선 수신수단에서 수신되는 제1, 제2 적외선 신호의 광량을 각기 기설정된 적외선 광량과 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 상기 고고도용 무인항공기(10)의 방향 및 각도를 인식하는 고성능 컴퓨터를 구비하는 제어부를 갖춘 상기 저고도용 무인항공기(20)을 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상기 고고도용 무인항공기(10)의 수용부(11) 좌우측에 위치하여, 상기 저고도용 무인항공기(20)를 원거리로부터 상기 고고도용 무인항공기(10) 수용부(11)로 인도하는 제1,제2 적외선 발생수단이 부착되는 무인항공기 도킹 및 자동회수시스템에 있어서, 저고도 및 고고도용 복합체 무인항공기(500)에서 발진한 상기 저고도용 무인항공기(20)가 작전지역을 이동하면서, 관리자에 의해 명령된 촬영과 감시 및 공격 작업을 진행하면서, 촬영과 감시 및 공격 임무의 종료 또는 상기 고고도용 무인항공기(10)의 수용부로의 결합모드인지를 판단하는 단계와; 상기 판단결과, 촬영과 감시 및 공격 임무가 종료되거나 상기 고고도용 무인항공기(10)의 수용부로의 결합모드이면, 상기 저고도용 무인항공기(20)의 본체에 부착된 회전가능한 장치인 회전판(25)을 소정 각도만큼 회전하면서, 상기 고고도용 무인항공기(10)의 제1,제2 적외선신호를 수신하여 상기 고고도용 무인항공기(10)의 방향 및 상기 고고도용 무인항공기(10)와의 각도를 검지하는 단계와; 상기 단계에서 검지된 상기 고고도용 무인항공기(10)의 방향 및 상기 고고도용 무인항공기(10)와의 각도에 따라, 상기 고고도용 무인항공기(10)로 이동하면서, 상기 고고도용 무인항공기(10)에서 발생되는 제1,제2 적외선신호의 경계점(303)을 인식하면 이동을 정지하는 단계와; 상기 제1,제2 적외선신호의 경계점(303)에서 도킹모드로 전환한 후, 그 경계점(303)에서 수직으로 이동하여 상기 고고도용 무인항공기(10)의 수용부(11)에 결합 및 도킹하는 단계로 수행함을 특징으로 한다.

도 5는 본 발명의 무인항공기 도킹 및 자동회수시스템에 대한 구성을 보인 개략도로서, 이에 도시한 바와 같이 상기 고고도용 무인항공기(10)의 수용부(11) 좌우측에 위치하고, 소정 각도로 제1,제2 적외선신호를 출력하여 상기 저고도용 무인항공기(20)를 원거리로부터 상기 고고도용 무인항공기(10) 수용부로 인도하는 제1,제2 적외선 발생수단(301,302)을 구비하는 상기 고고도용 무인항공기(10)와; 상기 저고도용 무인항공기(20) 본체의 회전 가능한 장치인 회전판(25)에 부착되어, 상기 제1,제2 적외선 발생수단(301,302)에서 출력되는 제1,제2 적외선신호를 수신하는 적외선 수신수단(101,102)과, 상기 적외선 수신수단(101,102)에서 각기 출력되는 적외선 수신신호의 광량을 분석하여, 상기 고고도용 무인항공기(10)가 위치한 방향과 각도를 인지하는 제어부를 갖춘 저고도용 무인항공기(20)로 구성한다.

도 6은 본 발명 저고도용 무인항공기(20)의 자동결합방법에 대한 동작 흐름도로서, 이에 도시한 바와 같이 저고도용 무인항공기(20)가 작전지역을 이동하면서, 관리자(200)에 의해 명령된 촬영과 감시 및 공격 작업을 진행하면서, 촬영과 감시 및 공격 임무의 종료 또는 상기 고고도용 무인항공기(10)의 수용부(11)로의 결합모드인지를 판단하는 단계(S10~S30)와; 상기 판단결과, 촬영과 감시 및 공격 임무가 종료되거나 상기 고고도용 무인항공기(10)의 수용부(11)로의 결합모드이면, 상기 저고도용 무인항공기(20)의 본체에 부착된 회전판(25)을 소정 각도만큼 회전하면서, 상기 고고도용 무인항공기(10)의 제1,제2 적외선신호를 수신하여 상기 고고도용 무인항공기(10)의 방향 및 상기 고고도용 무인항공기(10)와의 각도를 검지하는 단계(S40,S50)와; 상기 단계에서 검지된 상기 고고도용 무인항공기(10)의 방향 및 상기 고고도용 무인항공기(10)와의 각도에 따라, 상기 고고도용 무인항공기(10)로 이동하면서, 상기 고고도용 무인항공기(10)에서 발생되는 제1,제2 적외선신호의 경계점(303)을 인식하면 이동을 정지하는 단계(S60,S70)와; 상기 제1,제2 적외선신호의 경계점(303)에서 도킹모드로 전환한 후, 그 경계점(303)에서 수직으로 이동하여 상기 고고도용 무인항공기(10)의 수용부(11)에 결합 및 도킹하는 단계(S80,S90)로 이루어지며, 이와 같은 본 발명의 동작을 설명한다.

먼저, 저고도용 무인항공기(20)는 관리자(200)의 명령에 의해 촬영과 감시 및 공격 작업을 위해 고고도용 무인항공기(10)에서 발진하여 작전지역으로 이동한다(S10).

이렇게 촬영과 감시 및 공격 작업을 진행하면서, 상기 저고도용 무인항공기(20)는 촬영과 감시 및 공격 임무가 종료되면 결합모드로 전환하여 상기 고고도용 무인항공기(10)로 복귀하기 위한 모드로 전환하거나, 또는 관리자(200)의 명령에 의한 촬영과 감시 및 공격 작업이 종료되면 상기 고고도용 무인항공기(10)로 복귀하기 위한 모드로 전환한다(S20).

이에 따라, 상기 저고도용 무인항공기(20)는 회전판(25)에 부착된 적외선 수신수단(201,202)을 소정각도 만큼 회전하면서, 상기 고고도용 무인항공기(10)의 수용부(11) 좌우측에 위치한 제1,제2 적외선 발생수단(301,302)으로부터 출력되는 제1,제2 적외선신호를 수신하고, 상기 저고도용 무인항공기(20)의 고성능 컴퓨터가 구비된 제어부는, 상기 제1,제2 적외선신호에 의해, 상기 고고도용 무인항공기(10)의 방향과 상기 고고도용 무인항공기(10)와의 각도를 검지한다.

여기서, 상기 적외선 수신수단(101,102)은, 회전가능한 장치인 회전판(25)에 1개 부착되면, 회전가능한 장치에 1개 부착되어, 360도 회전하여 적외선신호를 수신하고, 회전 가능한 장치인 회전판에 2개 부착되면, 각기 180도 회전하여 적외선신호를 수신하며, 회전가능한 장치인 회전판에 3개 부착되면, 각기 120도 회전하여 적외선신호를 수신하고, 회전가능한 장치인 회전판에 4개 부착되면, 각기 90도 회전하여 적외선신호를 수신한다.

이후, 상기 저고도용 무인항공기(20)는, 검지된 상기 고고도용 무인항공기(10)의 방향 및 상기 고고도용 무인항공기(10)와의 각도에 따라, 상기 고고도용 무인항공기(10)로 이동하면서, 상기 고고도용 무인항공기(10)에서 발생되는 제1,제2 적외선신호의 경계점(303)을 인식하면 이동을 정지하고, 그 제1,제2 적외선신호의 경계점(303)에서 상기 저고도용 무인항공기(20)는 도킹모드로 전환한 후, 상기 제1,제2 적외선신호의 경계점(303)에서 수직으로 이동하여 상기 고고도용 무인항공기(10)의 수용부(11)에 결합 및 도킹한다.

보다 상세하게, 도 6을 참조하여 상세히 설명하면, 우선, 저고도용 무인항공기(20)는 관리자(200)의 명령에 의해 촬영과 감시 및 공격 작업을 위해 고고도용 무인항공기(10)에서 발진하여 작전지역으로 이동하고(S10), 동시에 촬영과 감시 및 공격 작업을 진행하면서, 상기 저고도용 무인항공기(20)의 촬영과 감시 및 공격 임무가 종료되면 결합모드로 전환하여 상기 고고도용 무인항공기(10)로 복귀하기 위한 모드로 전환하거나, 또는 관리자(200)의 명령에 의한 촬영과 감시 및 공격 작업이 종료되면 상기 고고도용 무인항공기(10)로 복귀하기 위한 모드로 전환한다(S20,S30). 그 다음, 상기 저고도용 무인항공기(20)의 본체에 부착된 회전판(25)의 제1,제2 적외선 수신수단 (101,102)을 소정 각도만큼 회전하면서, 상기 고고도용 무인항공기(10)의 제1,제2 적외선신호를 수신하여 상기 고고도용 무인항공기(10)의 방향 및 상기 고고도용 무인항공기(10)와의 각도를 검지한다(S40,S50). 그 다음, 상기에서 검지된 상기 고고도용 무인항공기(10)의 방향 및 상기 고고도용 무인항공기(10)와의 각도에 따라, 상기 고고도용 무인항공기(10)로 이동하면서(S60), 상기 고고도용 무인항공기(10)에서 발생되는 제1,제2 적외선신호의 경계점(303)을 인식하면 이동을 정지한후(S70), 그 상기 제1,제2 적외선신호의 경계점(303)에서 도킹모드로 전환한 후(S80), 그 경계점(303)에서 수직으로 이동하여 상기 고고도용 무인항공기(10)의 수용부(11)에 결합 및 도킹한다(S90).

다시 말해서, 본 발명은, 상기 저고도용 무인항공기(20)의 본체에 부착된 회전수단인 회전판(25)에 하나 또는 그 이상의 적외선 수신장치(101,102)를 장착하여, 그 적외선 수신수단 (101,102)을 소정 각도만큼 회전하면서, 상기 고고도용 무인항공기(10)의 수용부(11) 좌우측에 위치한 제1,제2 적외선발생수단(301,302)에서 발생하는 적외선신호를 수신하여 상기 저고도용 무인항공기(20)와 상기 고고도용 무인항공기(10) 사이의 방향 및 각도를 검지함으로써, 저고도용 무인항공기(20)를 고고도용 무인항공기(10)의 수용부(11)에 결합 및 도킹시킨다.

한편 상기 도킹명령은 상기 무인항공기 도킹 및 자동회수시스템의 지상에 위치한 관리자가 중앙제어장치를 통해 하는 것이 바람직하다. 또한 상기 무인항공기 도킹 및 자동회수시스템에서 통신은 무선 혹은 GPS위성 및 통신용 위성의 인공위성통신망을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 본 발명의 상세한 설명에서 행해진 구체적인 실시 양태 또는 실시 예는 어디까지나 본 발명의 기술 내용을 명확하게 하기 위한 것으로 이러한 구체적 실시 예에 한정해서 협의로 해석해서는 안되며, 본 발명의 정신과 다음에 기재된 특허 청구의 범위 내에서 여러 가지 변경 실시가 가능한 것이다.

저고도 및 고고도용 복합체 무인항공기(500)
육상의 관리자(200)
중앙제어장치(201)
통신중계센터(400)
인공위성통신망(300)
고고도용 무인항공기(10)
저고도용 무인항공기(20)
감시부(40)
카메라(13)
구동부(50)
타격부(60)
제어부(70)
저장부(80)
송/수신부(90)
연료부(100)
중앙처리장치(CPU)(51)
롬(ROM)(52)
램(RAM)(53)
표시장치(54)
입력장치(55)
기억장치 및 드라이버(56)
통신장치(57)
수용부(11)
제1,제2 적외선 발생수단(301,302)
제1,제2 적외선 수신수단(101,102)
회전판(25)
경계점(303)
저고도용 무인항공기 적외선 통신모듈(103)
저고도용 무인항공기 적외선 센서(104)
고고도용 무인항공기 적외선 통신모듈(121)
고고도용 무인항공기 적외선 센서(122)

Claims (2)

1. 저고도 및 고고도용 복합체 무인항공기에서, 특히 고고도용 무인항공기의 하방의 수용부 좌우측에 각기 적외선신호를 발생하는 수단을 구비하고, 저고도용 무인항공기의 회전수단에 장착된 적외선 수신센서의 회전에 의해 사방을 감지함으로써, 저고도용 무인항공기가 정확하고 신속하게 고고도용 무인항공기의 수용부에 결합 및 도킹되도록 함과 아울러 시스템을 구현하기 위한 촬영과 감시 및 공격임무를 완수한 저고도용 무인항공기의 생존능력과 추가적인 발진을 위한 작전능력을 극대화하도록 한 무인항공기 도킹 및 자동회수시스템 및 복귀방법에 있어서,
   저고도용 무인항공기가 작전지역을 이동하면서, 관리자에 의해 명령된 촬영과 감시 및 공격 작업을 진행하면서, 촬영과 감시 및 공격 임무의 종료 또는 상기 고고도용 무인항공기의 수용부로의 결합모드인지를 판단하는 단계와; 상기 판단결과, 촬영과 감시 및 공격 임무가 종료되거나 상기 고고도용 무인항공기의 수용부로의 결합모드이면, 상기 저고도용 무인항공기의 본체에 부착된 회전수단인 회전판을 소정 각도만큼 회전하면서, 상기 고고도용 무인항공기의 제1,제2 적외선신호를 수신하여 상기 고고도용 무인항공기의 방향 및 상기 고고도용 무인항공기와의 각도를 검지하는 단계와; 상기 단계에서 검지된 상기 고고도용 무인항공기의 방향 및 상기 고고도용 무인항공기와의 각도에 따라, 상기 고고도용 무인항공기로 이동하면서, 상기 고고도용 무인항공기에서 발생되는 제1,제2 적외선신호의 경계점을 인식하면 이동을 정지하는 단계와; 상기 제1,제2 적외선신호의 경계점에서 도킹모드로 전환한 후, 그 경계점에서 수직으로 이동하여 상기 고고도용 무인항공기(10)의 수용부에 결합 및 도킹하는 단계;로 수행하는 것을 특징으로 하는 무인항공기 도킹 및 자동회수시스템 및 복귀방법
2. 고고도용 무인항공기의 수용부 좌우측에 위치하고, 소정 각도로 제1,제2 적외선신호를 출력하여 저고도용 무인항공기를 원거리로부터 상기 고고도용 무인항공기 수용부로 인도하는 제1,제2 적외선 발생수단을 구비하는 고고도용 무인항공기와; 저고도용 무인항공기 본체의 회전가능한 장치인 회전판에 부착되어, 상기 제1,제2 적외선 발생수단에서 출력되는 제1,제2 적외선신호를 수신하는 다수의 적외선 수신수단과, 상기 다수의 적외선 수신수단에서 수신되는 제1,제2 적외선 신호의 광량을 각기 기설정된 적외선 광량과 비교하고, 그 비교결과에 근거하여 상기 고고도용 무인항공기의 방향 및 각도를 인식하여 고고도용 무인항공기의 수용부에 결합 및 도킹하는 저고도용 무인항공기를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 무인항공기 도킹 및 자동회수시스템

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