KR20160086467A - 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법 - Google Patents

무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20160086467A
KR20160086467A KR1020150003354A KR20150003354A KR20160086467A KR 20160086467 A KR20160086467 A KR 20160086467A KR 1020150003354 A KR1020150003354 A KR 1020150003354A KR 20150003354 A KR20150003354 A KR 20150003354A KR 20160086467 A KR20160086467 A KR 20160086467A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
camera
zoom
control
uav
flight
Prior art date
Application number
KR1020150003354A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101740312B1 (ko
Inventor
문정호
전다형
최윤한
Original Assignee
주식회사 대한항공
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 주식회사 대한항공 filed Critical 주식회사 대한항공
Priority to KR1020150003354A priority Critical patent/KR101740312B1/ko
Priority to US15/542,417 priority patent/US10656650B2/en
Priority to PCT/KR2016/000217 priority patent/WO2016111595A1/ko
Publication of KR20160086467A publication Critical patent/KR20160086467A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101740312B1 publication Critical patent/KR101740312B1/ko
Priority to IL253375A priority patent/IL253375B/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/0094—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot involving pointing a payload, e.g. camera, weapon, sensor, towards a fixed or moving target
    • 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
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D47/00—Equipment not otherwise provided for
    • B64D47/08—Arrangements of cameras
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot
    • G05D1/12—Target-seeking control
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/0047—Navigation or guidance aids for a single aircraft
    • G08G5/0069—Navigation or guidance aids for a single aircraft specially adapted for an unmanned aircraft
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
    • H04N23/69—Control of means for changing angle of the field of view, e.g. optical zoom objectives or electronic zooming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/50—Aeroplanes, Helicopters
    • B60Y2200/51—Aeroplanes
    • B64C2201/127—
    • B64C2201/146—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B64U2101/30—UAVs specially adapted for particular uses or applications for imaging, photography or videography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls
    • 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]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls
    • B64U2201/20—Remote controls

Abstract

본 발명에 따른 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법은 (a) 카메라 조종부의 줌 조종부로 짐벌 카메라의 줌을 조종하여, 해당 카메라 조종신호로 무인 항공기의 고도와 속도를 제어함으로써 무인항공기의 종축을 제어하는 단계; 및 (b) 카메라 조종부의 각도 조종부로 짐벌 카메라의 각도를 조종하여, 무인 항공기의 횡축을 제어하는 단계;를 포함하여, 일반적인 무인항공기의 시스템 구성을 유지한채로 소프트웨어 수정만으로 적용이 가능하며, 카메라 조종기만으로 무인항공기의 임무비행을 수행할 수 있는 장점이 있으며 카메라를 이용해 특정 목표물을 지속적으로 추종할 경우 자동으로 속도, 고도, 비행경로 등을 제어하므로 편리하고 추종성능이 좋아지는 효과가 있다.

Description

무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법{INDUCTION CONTROL METHOD USING CAMERA CONTROL INFORMATION OF UNMANNED AIR VEHICLE}
본 발명은 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카메라 조종기만으로 무인항공기의 임무비행을 수행할 수 있고, 카메라를 이용해 특정 목표물을 지속적으로 추종할 경우 자동으로 속도, 고도, 비행경로 등을 제어할 수 있는 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법에 관한 것이다.
종래의 무인항공기는 탑재카메라를 조종하는 감지기 조종사와 무인항공기의 비행을 조종하는 내부조종사로 구성되어 임무 비행을 위해 각각의 역할을 수행한다.
따라서 비행기 조종명령(항로점, 고도명령, 속도명령)은 내부조종사가 생성하며 카메라 구동과 정찰에 필요한 조이스틱 명령은 감지기 조종사가 생성하다. 이렇게 각각 생성된 명령은 무선데이터링크를 통해 탑재 비행제어컴퓨터와 탑재카메라에 전송된다.
이러한 구성은 정찰 임무에 비효율적이며 카메라로 특정 목표물을 지속적으로 추종할 경우 추종성능이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 카메라 조종기만으로 무인항공기의 임무비행을 수행할 수 있고, 카메라를 이용해 특정 목표물을 지속적으로 추종할 경우 자동으로 속도, 고도, 비행경로 등을 제어할 수 있는 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법의 제공을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법은 (a) 카메라 조종부의 줌 조종부로 짐벌 카메라의 줌을 조종하여, 해당 카메라 조종신호로 무인 항공기의 고도와 속도를 제어함으로써 무인항공기의 종축을 제어하는 단계; 및 (b) 카메라 조종부의 각도 조종부로 짐벌 카메라의 각도를 조종하여, 무인 항공기의 횡축을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법은 (a-1) 카메라 조종부의 줌 조종부가 짐벌 카메라의 줌을 제어하는 줌 명령신호를 생성하는 단계; (a-2) 무인 항공기의 비행제어 컴퓨터가 명령신호에 포함된 줌과 광학줌의 크기를 비교하는 단계; (a-3) 무인 항공기의 비행제어 컴퓨터가 명령신호에 포함된 줌과 디지털줌의 크기를 비교하는 단계; (a-4) 비행제어 컴퓨터가 디지털 줌이 작은 경우 줌에 스케일 값을 곱한 고도명령 신호를 계산하고 동시에 속도명령 신호를 계산하는 단계; 및 (a-5) 비행제어 컴퓨터가 고도명령 신호에 포함된 고도와 고도 제한값의 크기를 비교하여, 고도가 고도 제한값 보다 큰 경우 고도 감소를 명하고, 고도 제한값 보다 크지 않은 경우 현고도 명령을 유지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더욱 바람직하게, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법은 (b-1) 카메라 조종부의 각도 조종부가 생성한 카메라 조종신호를 무선통신을 통해 무인 항공기로 송신하는 단계; (b-2) 비행제어 컴퓨터가 수신한 카메라 조종신호를 짐벌 카메라에 전달하여 짐벌 카메라를 제어하는 단계; (b-3) 비행제어 컴퓨터가 짐벌 카메라의 각도 정보와, 무인 항공기에 탑재된 항법장비가 측정한 비행자세 및 위치 데이터를 이용하여 짐벌 카메라의 가운데가 바라보는 중앙점(목표점)을 계산하는 단계; (b-4) 비행제어 컴퓨터가 목표물과 중앙점 사이에 발생한 오프셋을 계산하는 단계; 및 (b-5) 비행제어 컴퓨터가 오프셋 계산 결과를 이용하여 새로운 항로점을 유도제어로직에 입력하여 무인 항공기의 가상 항로점을 지속적으로 추종하는 하도록 하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로한다.
본 발명은 일반적인 무인항공기의 시스템 구성을 유지한채로 소프트웨어 수정만으로 적용이 가능하며, 카메라 조종기만으로 무인항공기의 임무비행을 수행할 수 있는 장점이 있으며 카메라를 이용해 특정 목표물을 지속적으로 추종할 경우 자동으로 속도, 고도, 비행경로 등을 제어하므로 편리하고 추종성능이 좋아지는 효과가 있다.
도1은 본 발명에 따른 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도 제어 시스템 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도 제어방법의 흐름도,
도 3은 본 발명에 따른 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도 제어방법의 종축 제어 흐름도,
도 4는 본 발명에 따른 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도 제어방법의 횡축 제어 흐름도,
도 5은 목표물과 중앙점 사이에 발생하는 오프셋을 도시한 도면,
도 6은 항공기와 표적간의 기하학적인 관계도 및
도 7은 자세 제한 값을 계산식을 설명하기 위한 도면 이다
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도1은 본 발명에 따른 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도 제어 시스템 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도 제어 시스템은 각도 조종부(110)와 줌 조종부(120)를 포함하는 카메라 조종부(100), 지상통제 장비(200) 및, 비행제어 컴퓨터(310), 조종면(320), 짐벌 카메라(330), 엔진(340), 및 항법장비(350)를 포함하는 무인 항공기(300)를 포함한다.
상술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도 제어 시스템에 의한 제어방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 카메라 조종부(100)의 줌 조종부(120)로 상기 짐벌 카메라(330)의 줌을 조종하여, 해당 카메라 조종신호로 무인항공기의 고도와 속도를 제어함으로써 무인항공기의 종축을 제어하는 단계(S100); 및 상기 카메라 조종부(100)의 각도 조종부(110)로 상기 짐벌 카메라(330)의 각도를 조종하여, 무인항공기의 횡축을 제어하는 단계(S200);를 포함한다.
상술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도 제어 시스템에 의한 무인 항공기의 종축 제어방법인 상기 S100단계에 대하여 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.
상기 카메라 조종부(100)의 줌 조종부(120)를 조작하여 상기 짐벌 카메라(330)의 줌을 제어하는 줌 명령신호 생성단계를 수행한다(S110).
상기 비행제어 컴퓨터(310)는 상기 명령신호에 포함된 줌이 광학줌 보다 큰지 판단하고(S120), 상기 S120단계에서 줌이 광학줌 보다 큰 경우 상기 줌이 디지털줌 보다 큰지 판단하고(S130), 상기 상기 S130단계에서 줌이 디지털줌 보다 큰 경우 상기 줌에 스케일 값을 곱한 고도명령 신호를 계산하고(S140) 동시에 속도명령 신호를 계산하는 단계를 수행한다(S140-1).
상기 비행제어 컴퓨터(310)는 상기 S120단계에서 줌이 광학줌 보다 크지 않은 경우 상기 광학줌을 명령하는 단계를 수행한다(S120`).
또한, 상기 비행제어 컴퓨터(310)는 상기 S130단계에서 줌이 디지털 줌보다 크지 않은 경우 상기 디지털줌을 명령하는 단계를 수행한다(S130`).
한편, 상기 `S140`단계 이후에 상기 비행제어 컴퓨터(310)는 상기 고도명령 신호에 포함된 고도가 고도 제한값 보다 큰지 판단하고(S150), 고도가 고도 제한값 보다 큰 경우 고도 감소를 명하는 단계를 수행한다(S160).
상기 S150 단계에서 고도가 고도 제한값 보다 크지않은 경우 현고도 명령을 유지하는 단계를 수행한다(S150`).
한편, 상기 S140-1단계 이후에 속도 제한값과의 비교를 통해 속도 증가명령을 내리거나 속도 감소명령을 내리는 단계를 수행한다(S140-2)
상술한 구성을 갖는 본 발명에 따른 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도 제어 시스템에 의한 횡축 제어방법인 상기 S200단계에 대하여 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
참고로, 도 4는 본 발명에 따른 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도 제어 시스템에 의한 횡축 제어방법의 흐름도 이다.
도 4에 도시된 바와 같이 상기 카메라 조종부(100)의 각도 조종부(110)와 줌 조종부(120)을 통해 각각 무인비행기의 횡축제어를 위한 카메라 조종신호와, 무인비행기의 종축제어를 위한 카메라 조종신호를 생성하는 단계를 수행한다(S210).
상기 카메라 조종부(100)가 생성한 카메라 조종신호를 지상의 지상통제장비(200)가 무선통신을 통해 상기 무인 항공기(300)로 송신하는 단계를 수행한다(S220).
상기 무인 항공기(300)의 비행제어 컴퓨터(310)는 수신한 상기 카메라 조종신호를 상기 짐벌 카메라(330)에 전달함으로써 상기 짐벌 카메라(330)의 제어를 수행한다(S230).
이때, 상기 비행제어 컴퓨터(310)는 상기 짐벌 카메라(330) 줌에 따라 상기 짐벌 카메라(330)의 FOV(Field Of View)가 변화되면 그 값을 항공기 자세 제한 값으로 반영함으로써, 항공기 기동시 표적이 카메라의 시선각을 벗어나지 않고, 상기 FOV 내로 들어올 수 있도록 오토파일러 자세를 제한한다.
즉, 상기 비행제어 컴퓨터(310)는 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 항공기 자세 제한 값(φlimit)을 상기 짐벌 카메라(330)와 타켓간의 각도(φTarget)에서 카메라 FOV 각도(φFOV)값을 뺌으로써 계산한다.
상기 비행제어 컴퓨터(310)는 상기 짐벌 카메라(330)의 제어에 따라 상기 짐벌 카메라(330)가 출력하는 카메라 짐벌 각도 정보와, 상기 무인 항공기(300)의 비행에 따라 상기 무인 항공기(300)에 탑재된 상기 항법장비(350)가 측정한 비행자세 및 위치 데이터를 이용하여 상기 짐벌 카메라(330)의 가운데가 바라보는 중앙점(목표점)을 계산하는 단계를 수행한다(S240).
상기 S240단계에서 중앙점 또는 목표점 계산은 아래의 수학식을 통해 이루어진다.
Figure pat00001
상기 수학식에서
Figure pat00002
는 짐벌 벡터이고
Figure pat00003
는 짐벌의 중심으로부터 목표점까지의 거리이고,
Figure pat00004
는 무인기 무게중심의 위치이며,
Figure pat00005
는 무인기 무게중심으로부터 짐벌의 위치이다.
상기 [수학식 1]에 대하여 항공기와 표적간의 기하학적인 관계도인 도 6을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
기하학적인 관계로부터 관성좌표계에서의 표적의 위치(
Figure pat00006
)는 항공기 무게중심의 위치 벡터(
Figure pat00007
)에서 항공기의 무게중심으로부터 짐벌까지의 벡터(
Figure pat00008
)의 합으로 구성된다.
그 중에서 항공기 무게중심으로부터 표적까지의 벡터는 상대 거리 벡터를 이용하여 짐벌에서 표적까지의 벡터를 항공기 무게중심에서 기준좌표로 변화하고, 다시 지구중심 좌표로 변환할 수 있다.
참고로 좌표는 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 3가지가 있는데, 첫번째는 지구 중심을 기준으로 표현한 관성좌표계(Inertial Frame)가 있고, 두번째로는 무인기의 무게중심(Center of Gravity)을 기준으로 나타낸 동체좌표계(Body Frame)이 있으며, 마지막 세번째로 임무장비를 중심으로 나타낸 짐벌 좌표계(Gimbal Frame)가 있다.
이때, 무게중심으로부터 지구중심좌료로 변경하는 관계식은 아래의 [수학식 2]와 같으며, 계산식을 간단히 표시하기 위해 Sine은 대문자 S로 Cosine은 대문자 C로 표시하였다.
즉,
Figure pat00009
는 cos(θ)를 의미하고,
Figure pat00010
는 sin(ψ)를 의미한다.
Figure pat00011
상기 수학식에서 θ는 피치 자세(도)이고, φ는 롤 자세(도)이며, ψ는 헤딩(도)이다.
위와 유사하게 짐벌로부터 무게중심으로 변환하는 관계식은 아래의 [수학식 3]과 같다.
Figure pat00012
가장 중요한 정보는 상기 짐벌 카메라(330)와 목표물과의 거리(Rt)인데, 상술한 바와 같은 벡터 관계식의 전개를 통해 상기 거리(Rt)를 계산하면 다음과 같다.
상기 [수학식 1]은 [수학식 2]와 [수학식 3]의 대입을 통해 아래와 같이 전개된다.
Figure pat00013
Figure pat00014
Figure pat00015
상기 [수학식 3]에서 세번째 행의 Zt가 0이되는 Rt를 계산하면 즉,
Figure pat00016
Figure pat00017
이 된다.
이후 상기 Rt를 상기 [수학식 1]에 대입하여 표적위치를 계산하게 된다.
상기 S240단계에서 상기 짐벌 카메라(330)의 중앙점(목표점) 계산이 완료되면, 도 5에 도시된 바와 같이 목표물과 상기 중앙점 사이에 발생하는 오프셋을 상기 비행제어 컴퓨터(310)가 계산하는 단계를 수행한다(S250).
즉, 상기 비행제어 컴퓨터(310)는 상기 중앙점과 상기 목표물 사이에 발생하는 동쪽 오프셋 및 북쪽 오프셋을 계산한다.
이후, 상기 비행제어 컴퓨터(310)는 상기 S250단계에서의 오프셋 계산 결과를 이용하여 새로운 항로점을 유도제어로직에 입력하여 무인 항공기(300)가 가상의 항로점을 지속적으로 추종하도록 하는 단계를 수행한다(S260).
무인항공기가 가상의 항로점을 지속적으로 추종하도록 하는 상기 S260단계를 보다 구체적으로 설명하면, 상기 비행제어 컴퓨터(310)는 상기 무인 항공기(300)와 목표물간의 상대거리와 유도결심거리의 크기를 비교하는 단계(S261)를 수행하고, 상기 상대거리 보다 상기 유도결심거리가 큰 경우 선회 유도제어 단계(S262)를 수행하고, 이후 상대거리와 선회결심거리의 크기를 비교하는 단계(S263)를 수행하여, 상기 상대거리 보다 상기 선회결심거리가 큰 경우 선회 유도제어 단계(S262)를 반복 수행한다.
상기 S261단계와 상기 S263단계에서 상대거리가 유도결심거리와 선회결심거리보다 큰 경우, 상기 비행제어 컴퓨터(310)는 상기 `S240`단계 이후의 과정을 반복 수행하여 항로점 유도제어를 수행하도록 하는 단계를 수행한다(S270).
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 하기에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100 : 카메라 조종부
110 : 각도 조종부
120 : 줌 조종부
200 : 지상통제 장비
300 : 무인항공기
310 : 비행제어 컴퓨터
320 : 조종면
330 : 짐벌 카메라
340 : 엔진
350 : 항법장비

Claims (10)

  1. 무인 항공기 유도 제어 시스템의 카메라를 이용해 특정 목표물을 지속적으로 추종하여 자동으로 속도, 고도, 비행경로를 제어할 수 있는 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법에 있어서,
    (a) 카메라 조종부(100)의 줌 조종부(120)로 짐벌 카메라(330)의 줌을 조종하여, 해당 카메라 조종신호로 무인 항공기(300)의 고도와 속도를 제어함으로써 무인항공기의 종축을 제어하는 단계; 및
    (b) 상기 카메라 조종부(100)의 각도 조종부(110)로 상기 짐벌 카메라(330)의 각도를 조종하여, 무인 항공기의 횡축을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (a)단계는
    (a-1) 상기 카메라 조종부(100)의 줌 조종부(120)가 상기 짐벌 카메라(330)의 줌을 제어하는 줌 명령신호를 생성하는 단계;
    (a-2) 상기 무인 항공기(300)의 비행제어 컴퓨터(310)가 상기 명령신호에 포함된 줌과 광학줌의 크기를 비교하는 단계;
    (a-3) 상기 무인 항공기(300)의 비행제어 컴퓨터(310)가 상기 명령신호에 포함된 줌과 디지털줌의 크기를 비교하는 단계;
    (a-4) 상기 비행제어 컴퓨터(310)가 상기 (a-3)단계에서 상기 디지털 줌이 작은 경우 상기 줌에 스케일 값을 곱한 고도명령 신호를 계산하고 동시에 속도명령 신호를 계산하는 단계; 및
    (a-5) 상기 비행제어 컴퓨터(310)가 상기 고도명령 신호에 포함된 고도와 고도 제한값의 크기를 비교하여, 고도가 고도 제한값 보다 큰 경우 고도 감소를 명하고, 고도 제한값 보다 크지 않은 경우 현고도 명령을 유지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 비행제어 컴퓨터(310)가 상기 줌이 광학줌 보다 크지 않은 경우 상기 광학줌을 명령하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 비행제어 컴퓨터(310)가 상기 줌이 디지털줌 보다 크지 않은 경우 상기 디지털줌을 명령하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 (b)단계는
    (b-1) 상기 카메라 조종부(100)의 각도 조종부(110)가 생성한 카메라 조종신호를 무선통신을 통해 상기 무인 항공기(300)로 송신하는 단계;
    (b-2) 상기 비행제어 컴퓨터(310)가 수신한 상기 카메라 조종신호를 상기 짐벌 카메라(330)에 전달하여 상기 짐벌 카메라(330)를 제어하는 단계;
    (b-3) 상기 비행제어 컴퓨터(310)가 상기 짐벌 카메라(330)의 각도 정보와, 상기 무인 항공기(300)에 탑재된 항법장비(350)가 측정한 비행자세 및 위치 데이터를 이용하여 상기 짐벌 카메라(330)의 가운데가 바라보는 중앙점(목표점)을 계산하는 단계;
    (b-4) 상기 비행제어 컴퓨터(310)가 상기 목표물과 상기 중앙점 사이에 발생한 오프셋을 계산하는 단계; 및
    (b-5) 상기 비행제어 컴퓨터(310)는 상기 오프셋 계산 결과를 이용하여 새로운 항로점을 유도제어로직에 입력하여 상기 무인 항공기의 가상 항로점을 지속적으로 추종하는 하도록 하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 (b-5)단계는
    (b-5-1) 상기 비행제어 컴퓨터(310)가 상기 무인 항공기(300)와 목표물간의 상대거리와 유도결심거리의 크기를 비교하는 단계;
    (b-5-2) 상기 비행제어 컴퓨터(310)가 상기 상대거리 보다 상기 유도결심거리가 큰 경우 선회 유도제어 단계; 및
    (b-5-3) 상기 비행제어 컴퓨터(310)가 상대거리와 선회결심거리의 크기를 비교하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 비행제어 컴퓨터(310)가
    상기 상대거리 보다 상기 선회결심거리가 큰 경우 선회 유도를 제어하는 상기 (b-5-2) 단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 비행제어 컴퓨터(310)가
    상기 상대거리가 상기 선회결심거리 보다 큰 경우 상기 (b-3)단계 이후 단계를 반복 수행하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 (b-3)단계에서
    상기 비행제어 컴퓨터(310)는
    아래의 수학식을 통해 상기 짐벌 카메라(330)의 가운데가 바라보는 중앙점(목표점)을 계산하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법.
    Figure pat00018

    상기 수학식에서
    Figure pat00019
    는 짐벌 벡터
    Figure pat00020
    는 짐벌의 중심으로부터 목표점까지의 거리
    Figure pat00021
    는 무인기 무게중심의 위치
    Figure pat00022
    는 무인기 무게중심으로부터 짐벌의 위치.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 비행제어 컴퓨터(310)가
    상기 짐벌 카메라(330) 줌에 따라 상기 짐벌 카메라(330)의 FOV(Field Of View)가 변화되면 그 값을 항공기 자세 제한 값으로 반영하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법.
KR1020150003354A 2015-01-09 2015-01-09 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법 KR101740312B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150003354A KR101740312B1 (ko) 2015-01-09 2015-01-09 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법
US15/542,417 US10656650B2 (en) 2015-01-09 2016-01-11 Method for guiding and controlling drone using information for controlling camera of drone
PCT/KR2016/000217 WO2016111595A1 (ko) 2015-01-09 2016-01-11 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법
IL253375A IL253375B (en) 2015-01-09 2017-07-09 A method for guiding and controlling an unmanned aerial vehicle using information to control its camera

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150003354A KR101740312B1 (ko) 2015-01-09 2015-01-09 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160086467A true KR20160086467A (ko) 2016-07-20
KR101740312B1 KR101740312B1 (ko) 2017-06-09

Family

ID=56356206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150003354A KR101740312B1 (ko) 2015-01-09 2015-01-09 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10656650B2 (ko)
KR (1) KR101740312B1 (ko)
IL (1) IL253375B (ko)
WO (1) WO2016111595A1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102021595B1 (ko) * 2019-03-04 2019-09-16 엘아이지넥스원 주식회사 유도무기 중계 유도 시스템 및 방법
KR102077596B1 (ko) * 2019-05-08 2020-04-07 주식회사 한화 빔 경로 변경 장치, 이를 포함하는 레이저 무기 시스템 및 레이저 무기 시스템의 동작 방법
CN111045435A (zh) * 2019-12-27 2020-04-21 西安羚控电子科技有限公司 一种复合式固定翼无人机编队控制方法
KR20220068149A (ko) * 2020-11-18 2022-05-25 에스케이씨 주식회사 비행모듈 및 이를 제어하는 방법

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10281930B2 (en) * 2016-07-25 2019-05-07 Qualcomm Incorporated Gimbaled universal drone controller
US10642271B1 (en) * 2016-08-26 2020-05-05 Amazon Technologies, Inc. Vehicle guidance camera with zoom lens
WO2018073879A1 (ja) 2016-10-17 2018-04-26 エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッド 飛行経路生成方法、飛行経路生成システム、飛行体、プログラム、及び記録媒体
WO2019000273A1 (zh) * 2017-06-28 2019-01-03 深圳市大疆创新科技有限公司 一种控制无人机的方法、设备、系统及存储介质
CN111385459A (zh) * 2018-12-28 2020-07-07 南京婆娑航空科技有限公司 一种无人机云台自动控制与对焦、测光方法
CN109799842B (zh) * 2019-01-28 2020-07-31 南京航空航天大学 一种多无人机序列飞行控制方法
US20220185472A1 (en) * 2019-03-27 2022-06-16 Sony Group Corporation Information processing apparatus and method, and program
US11507115B2 (en) 2019-10-09 2022-11-22 Wing Aviation Llc Contingent use of commanded speed in lieu of sensed airspeed to inform flight control decisions

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5566087A (en) * 1994-12-19 1996-10-15 Versatron Corporation Gimbal control system using a trackball
US7343232B2 (en) * 2003-06-20 2008-03-11 Geneva Aerospace Vehicle control system including related methods and components
JP2006027448A (ja) * 2004-07-16 2006-02-02 Chugoku Electric Power Co Inc:The 無人飛行体を利用した空撮方法及びその装置
JP4532318B2 (ja) * 2005-03-25 2010-08-25 ヤマハ発動機株式会社 無人ヘリコプタ
US8581981B2 (en) * 2006-04-28 2013-11-12 Southwest Research Institute Optical imaging system for unmanned aerial vehicle
KR101021799B1 (ko) * 2008-11-12 2011-03-17 주식회사 대한항공 무인항공기 자동회수 유도 제어 방법
US20100228406A1 (en) * 2009-03-03 2010-09-09 Honeywell International Inc. UAV Flight Control Method And System
KR101083128B1 (ko) 2010-05-28 2011-11-11 한국항공우주산업 주식회사 영상기반 무인항공기 비행시험 시스템 및 방법
KR101183645B1 (ko) * 2010-08-12 2012-09-17 건국대학교 산학협력단 카메라를 이용한 항공기 자세 측정 시스템 및 그 방법
JP5352603B2 (ja) * 2011-02-14 2013-11-27 日本航空電子工業株式会社 カメラスタビライザ
US9758239B2 (en) * 2011-04-14 2017-09-12 Hexagon Technology Center Gmbh System and method for controlling an unmanned air vehicle
US20130192451A1 (en) * 2011-06-20 2013-08-01 Steven Gregory Scott Anti-sniper targeting and detection system
US11401045B2 (en) * 2011-08-29 2022-08-02 Aerovironment, Inc. Camera ball turret having high bandwidth data transmission to external image processor
US9156551B2 (en) * 2011-08-29 2015-10-13 Aerovironment, Inc. Tilt-ball turret with gimbal lock avoidance
US8959555B2 (en) * 2012-07-03 2015-02-17 Lawrence Maxwell Monari Instrumented sports paraphernalia system
CN103921933A (zh) * 2013-01-10 2014-07-16 深圳市大疆创新科技有限公司 飞行器变形结构及微型飞行器
JP6334576B2 (ja) * 2013-03-15 2018-05-30 フリーフライ システムズ インコーポレイテッド 能動的に安定化させたカメラのポインティング制御を可能にするための方法及びシステム
US9070289B2 (en) * 2013-05-10 2015-06-30 Palo Alto Research Incorporated System and method for detecting, tracking and estimating the speed of vehicles from a mobile platform
US9025825B2 (en) * 2013-05-10 2015-05-05 Palo Alto Research Center Incorporated System and method for visual motion based object segmentation and tracking
JP6179000B2 (ja) * 2014-10-27 2017-08-16 エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッドＳｚ Ｄｊｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ 飛行情報を提供する方法、プログラム及び端末
EP3476735B1 (en) * 2015-07-10 2020-06-03 SZ DJI Technology Co., Ltd. Systems and methods for gimbal simulation
WO2017071143A1 (en) * 2015-10-30 2017-05-04 SZ DJI Technology Co., Ltd. Systems and methods for uav path planning and control
CN107209854A (zh) * 2015-09-15 2017-09-26 深圳市大疆创新科技有限公司 用于支持顺畅的目标跟随的系统和方法
US9862489B1 (en) * 2016-02-07 2018-01-09 Lee Weinstein Method and apparatus for drone detection and disablement
CN115220475A (zh) * 2015-12-09 2022-10-21 深圳市大疆创新科技有限公司 用于uav飞行控制的系统和方法
CN112367513B (zh) * 2016-05-06 2022-06-17 深圳市大疆创新科技有限公司 导航系统和用于感测环境的方法
US11203425B2 (en) * 2016-06-30 2021-12-21 Skydio, Inc. Unmanned aerial vehicle inspection system
US10724505B2 (en) * 2016-11-30 2020-07-28 Dji Technology, Inc. Aerial inspection in a movable object environment
US11295458B2 (en) * 2016-12-01 2022-04-05 Skydio, Inc. Object tracking by an unmanned aerial vehicle using visual sensors
WO2018134796A1 (en) * 2017-01-23 2018-07-26 Hangzhou Zero Zero Technology Co., Ltd. System and method for omni-directional obstacle avoidance in aerial systems
US20190250601A1 (en) * 2018-02-13 2019-08-15 Skydio, Inc. Aircraft flight user interface

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102021595B1 (ko) * 2019-03-04 2019-09-16 엘아이지넥스원 주식회사 유도무기 중계 유도 시스템 및 방법
KR102077596B1 (ko) * 2019-05-08 2020-04-07 주식회사 한화 빔 경로 변경 장치, 이를 포함하는 레이저 무기 시스템 및 레이저 무기 시스템의 동작 방법
CN111045435A (zh) * 2019-12-27 2020-04-21 西安羚控电子科技有限公司 一种复合式固定翼无人机编队控制方法
KR20220068149A (ko) * 2020-11-18 2022-05-25 에스케이씨 주식회사 비행모듈 및 이를 제어하는 방법

Also Published As

Publication number Publication date
US20180032077A1 (en) 2018-02-01
KR101740312B1 (ko) 2017-06-09
WO2016111595A1 (ko) 2016-07-14
IL253375B (en) 2021-01-31
IL253375A0 (en) 2017-09-28
US10656650B2 (en) 2020-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101740312B1 (ko) 무인 항공기의 카메라 조종정보를 이용한 무인 항공기 유도제어 방법
US10657832B2 (en) Method and apparatus for target relative guidance
KR102089067B1 (ko) 다중 드론 시스템 및 그것의 동작 방법
RU2145725C1 (ru) Система управления с перенастройкой координат
CN107515617B (zh) 一种固定翼无人机航线平滑切换控制方法
US20130325222A1 (en) Automatic recovery method for an unmanned aerial vehicle
US8686326B1 (en) Optical-flow techniques for improved terminal homing and control
US10474152B2 (en) Path-based flight maneuvering system
CN108205328B (zh) 建立供交通工具遵循的与目标相邻的飞行图式的系统和方法
CN105468014A (zh) 一种单自驾仪一体化的飞行器系统及其二维云台控制方法
US11853082B1 (en) Control of vehicle movement by application of geometric algebra and state and error estimation
CN112789672A (zh) 控制和导航系统、姿态优化、映射和定位技术
CN105549620B (zh) 飞行器遥控棒及控制飞行器飞行的方法
Richardson et al. Automated vision‐based recovery of a rotary wing unmanned aerial vehicle onto a moving platform
US11906639B2 (en) Low-light and no-light aerial navigation
WO2018214121A1 (en) Method and apparatus for controlling unmanned aerial vehicle
US20220382298A1 (en) Aircraft position control system, aircraft, and aircraft position control method
Modali et al. Sliding mode-based guidance for UAV landing on a stationary or moving ground vehicle
Moraes et al. Autonomous Quadrotor for accurate positioning
KR101725649B1 (ko) 무인 비행체 및 그 무인 비행체 조종을 위한 원격 조종기
KR20190128425A (ko) 원통좌표계 기반 무인이동체 조종 방법, 이를 구현하기 위한 프로그램이 저장된 기록매체 및 이를 구현하기 위해 매체에 저장된 컴퓨터프로그램
Kannan et al. Vision-based tracking of uncooperative targets
El-Kalubi et al. Vision-based real time guidance of UAV
Dougherty et al. Monocular estimation of ground orientation for autonomous landing of a quadrotor
Watanabe et al. Non-cooperative ground vehicle tracking and interception by multi-RPA collaboration

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant