KR20170019523A - 폭발물 탑재형 무인비행체 및 무인비행체 제어 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폭발물을 탑재하여 단독 또는 그룹으로 비행하여 목표 지점을 폭파할 수 있도록 하는 폭발물 탑재형 무인비행체 및 무인비행체 제어 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 폭발물 탑재형 무인비행체는 폭발물을 탑재하여 목표 지점을 공격하는 무인비행체에 있어서, 상기 무인비행체(100)의 비행 환경 및 폭발물(105)의 폭파 목표 좌표 정보를 설정하는 설정부(120)와; 상기 폭파 목표 좌표에 대한 비행 경로를 탐색하고, 비행 중 전방 센싱을 통해 장애물을 파악하여 회피할 수 있도록 하는 센서부(130)와; 지상의 통합제어센터(300)와 통신을 수행하여 제어 신호를 수신하는 통신부(140)와; 무인비행체(100)의 회전 날개(102)에 동력을 공급하여 무인비행체(100)의 비행 동작을 제어하는 동력부(150)와; 폭파 목표 좌표에 도달하는 경우 무인비행체(100)에 탑재된 폭발물(105)을 기폭시켜 폭파하는 기폭부(160)와; 상기 설정부(120)를 통하여 설정된 비행 환경에 따라 비행 알고리즘을 실행하여, 무인비행체(100)의 비행 동작을 제어하는 MCU(110);를 포함하여 이루어져, 단독 또는 그룹으로 비행하여 목표 지점을 폭파함으로써 인적 손실 없이 효과적으로 목표 지점을 공격할 수 있도록 제공된다.
본 발명에 따른 폭발물 탑재형 무인비행체는 폭발물을 탑재하여 목표 지점을 공격하는 무인비행체에 있어서, 상기 무인비행체(100)의 비행 환경 및 폭발물(105)의 폭파 목표 좌표 정보를 설정하는 설정부(120)와; 상기 폭파 목표 좌표에 대한 비행 경로를 탐색하고, 비행 중 전방 센싱을 통해 장애물을 파악하여 회피할 수 있도록 하는 센서부(130)와; 지상의 통합제어센터(300)와 통신을 수행하여 제어 신호를 수신하는 통신부(140)와; 무인비행체(100)의 회전 날개(102)에 동력을 공급하여 무인비행체(100)의 비행 동작을 제어하는 동력부(150)와; 폭파 목표 좌표에 도달하는 경우 무인비행체(100)에 탑재된 폭발물(105)을 기폭시켜 폭파하는 기폭부(160)와; 상기 설정부(120)를 통하여 설정된 비행 환경에 따라 비행 알고리즘을 실행하여, 무인비행체(100)의 비행 동작을 제어하는 MCU(110);를 포함하여 이루어져, 단독 또는 그룹으로 비행하여 목표 지점을 폭파함으로써 인적 손실 없이 효과적으로 목표 지점을 공격할 수 있도록 제공된다.
Description
본 발명은 무인비행체 및 무인비행체 제어 시스템에 관한 것으로, 특히 폭발물을 탑재하여 단독 또는 그룹으로 비행하여 목표 지점을 폭파할 수 있도록 하는 폭발물 탑재형 무인비행체 및 무인비행체 제어 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 무인비행체(UAV: Unmanned Aerial Vehicle)는 조종사가 탑승하지 않고, 지상에서 무선통신을 통해서 비행조종명령을 전송함으로써 비행임무를 수행하는 항공기의 형태이다. 이러한 무인비행체는 군사적인 목적으로 운용할 경우에 조종사의 손실 없이 안전하게 임무를 수행할 수 있다는 측면 외에도 현대와 미래전에서 나타나는 핵심적인 양상으로서의 네트워크 중심전(NCW: Network Centric Warfare) 체계에 있어서 "Sensor"로서의 감시정찰 임무와 "Shooter"로서의 화력 임무를 동시에 수행할 수 있는 무기체계라는 측면에서 그 가치와 활용도가 매우 높게 평가되고 있다.
이러한 무인비행체는 아프카니스탄전과 이라크전을 통해서 그 효용성이 입증되었으며, 과거 주로 정찰 임무에 국한되어 있던 무인기의 역할이 향후에는 정밀지상공격, 공중전투, 통신중계 및 전자전 등 다양한 군사적 목적의 임무를 수행할 수 있는 형태로 발전되어 그 역할이 계속 확대될 것으로 예상된다. 특히 최근에는 단독 무인비행체 운용에서 벗어나 그룹이나 편대의 무인비행체를 운용할 수 있는 기술이 대두되고 있다.
이렇게 그룹의 비행체를 운용하는 방법의 특허로 "비행 편대 내에서 표적 이관 및 공격방법(특허등록 제1221991호: 이하 선행기술 1이라 칭한다.)"가 등록된 바 있다. 이러한 선행기술 1은 무장무인기가 이웃한 무장무인기 또는 편대에 표적된 정보를 전달하여 표적을 공유하는 것을 특징으로 한다. 하지만, 선행기술 1은 최상위 무장무인기의 기능 불량 시 이웃한 무장무인기에 대한 제어의 설명과, 최상위 무장무인기와 차상위 무장무인기의 링크가 안될 경우, 차상위 무장무인기를 어떻게 운용할지에 설명이 없는 문제점이 있다.
또한, 특허 등록된 "무인기 제어 시스템 및 방법(특허등록 제1473739호: 이하 선행기술 2라 한다.)"은 제 1무인기가 제어부로부터 명령어를 전달받고, 제 1무인가가 다수의 무인기에 명령어를 전달받도록 해, 하나의 제어부를 이용하여 다수의 무인기를 효과적으로 제어할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다. 하지만, 선행기술 2 역시 제 1무인기와 차상위 무인기의 링크가 안될 경우, 차상위 무장기를 어떻게 운용할지에 설명이 없는 문제점이 있다.
이렇듯 상술한 선행기술 1, 2에 기재된 다수의 무인기를 효과적으로 운용할 수 있는 기술 이외에, 최상위 무장무인기의 기능 불량 시 차상위 무장무인기가 이를 대체할 수 있도록 하여 그룹 비행체의 운용을 보다 효과적으로 운용할 수 있도록 한 기술이 시급한 실정이다.
본 발명은 종래 무인비행체 운용에서 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 무인비행체의 그룹 비행 시 무인비행체 간에 비행 순위를 선정하되, 최상위 무인비행체의 기능 불량 시 차상위 무인비행차가 최상위를 점하고 다수의 하위 무인비행체는 서열 순차에 의한 위치를 재설정할 수 있도록 하여 복수의 무인비행체를 효율적으로 운용할 수 있는 폭발물 탑재형 무인비행체 및 무인비행체 제어 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 무인비행체가 폭파 목표 좌표를 탐색하지 못하거나 오작동에 의해 목표 좌표에서의 폭파가 이루어지지 않을 경우, 폭발물을 폭파시켜 자폭하거나 지정된 위치로 귀환하도록 하여 기체 손실 및 탈취나 오폭을 방지할 수 있도록 하는 폭발물 탑재형 무인비행체 및 무인비행체 제어 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 폭발물 탑재형 무인비행체는 폭발물을 탑재하여 목표 지점을 공격하는 무인비행체에 있어서, 무인비행체의 비행 환경 및 폭발물의 폭파 목표 좌표 정보를 설정하는 설정부와; 상기 폭파 목표 좌표에 대한 비행 경로를 탐색하고, 비행 중 전방 센싱을 통해 장애물을 파악하여 회피할 수 있도록 하는 센서부와; 지상의 통합제어센터와 통신을 수행하여 제어 신호를 수신하는 통신부와; 무인비행체의 회전 날개에 동력을 공급하여 무인비행체의 비행 동작을 제어하는 동력부와; 폭파 목표 좌표에 도달하는 경우 무인비행체에 탑재된 폭발물을 기폭시켜 폭파하는 기폭부와; 상기 설정부를 통하여 설정된 비행 환경에 따라 비행 알고리즘을 실행하여, 무인비행체의 비행 동작을 제어하는 MCU;를 포함하여 이루어진다.
상기 MCU는 무인비행체의 비행 목적에 따라, 상기 설정부를 통하여 목표 지점을 관측하기 위한 관측 비행 모드 또는 목표 지점을 공격하기 위한 공격 비행 모드와, 단독 비행 모드 또는 그룹 비행 모드를 포함하는 비행 모드를 설정하고, 설정된 비행 모드가 그룹 비행 모드인 경우, 그룹으로 설정되는 무인비행체 간의 비행 순위를 설정하고, 설정된 비행 순위에 따라 그룹 간의 비행 위치를 지정하여 그룹 비행이 이루어질 수 있도록 하게 된다.
여기에서, 상기 그룹 비행 모드에 따른 무인비행체 간의 비행 순위가 설정되면, 상위 무인비행체의 MCU는 통신부를 통하여 하위 무인비행체와 통신을 수행하여 하위 무인비행체의 동작을 제어하게 된다.
또한, 상기 무인비행체의 MCU는 통신부를 통하여 그룹으로 설정된 다른 무인단말기와 통신을 수행하여 비행 위치를 확인하며, 상위 또는 하위 무인단말기와의 통신이 단절되는 경우 비행 순위를 재설정하되, 최상위 무인비행체의 통신이 두절되거나 오류가 발생하는 경우, 차상위 무인비행체가 최상위 무인비행체로 순위가 재설정되며, 다른 무인비행체는 단계별로 상위 무인비행체로 순위가 변경되어 재설정된다.
한편, 상기 기폭부에는 무인비행체에 탑재된 폭발물을 잠금 또는 해제하는 Lock 모듈과, 상기 Lock 모듈을 통하여 잠금 해제된 폭발물에 기폭 신호를 인가하여 폭발물을 폭발시키는 기폭 모듈이 구비된다.
상기 무인비행체의 MCU는 폭파 목표 좌표를 탐색하지 못하거나 오작동에 의해 목표 좌표에서의 폭파가 이루어지지 않을 경우, 폭발물을 폭파시켜 자폭하거나 지정된 위치로 귀환하도록 무인비행체의 동작을 제어하게 된다.
또한, 상기 무인비행체의 MCU는 통신부를 통하여 통신이 설정되는 통합제어센터로부터 비행 환경 설정 신호 및 비행 제어 신호를 전송받아 무인비행체의 비행 동작을 제어할 수 있다.
한편, 상기 무인비행체에 제어 신호를 전송하는 지상의 통합제어센터에는, 상기 무인비행체 정보를 데이터베이스에 등록하여 관리하는 무인비행체 관리모듈과, 상기 무인비행체의 비행 모드를 설정하는 비행 모드 설정모듈과, 상기 비행 모드가 그룹 비행 모드인 경우 무인비행체 간의 비행 순위를 설정하는 비행 순위 설정모듈과, 상기 무인비행체의 폭파 목표 좌표를 설정하는 목표 설정모듈과, 상기 무인비행체의 비행 경로를 추적하는 비행 추적모듈과, 상기 무인비행체가 목표 폭발 좌표에 도달하는 경우 무인비행체의 기폭부에 폭파 신호를 인가하는 기폭 제어모듈과, 상기 무인비행체의 임무 실패시 무인비행체의 기폭부에 자폭 신호를 전송하는 자폭 제어모듈과, 상기 무인비행체의 임무 실패시 지정된 위치로의 귀환 신호를 전송하는 복귀 제어모듈을 포함하는 무인비행체 제어부가 구비된다.
본 발명에 따르면, 폭발물이 탑재된 무인비행체를 단독 또는 그룹으로 비행시켜 목표 지점을 폭파하고, 무인비행체의 용도에 따라 관측용 또는 공격용으로 운용함으로써 인적 손실 없이 효과적으로 목표 지점을 공격할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 무인비행체의 그룹 비행 시 비행 순위를 설정하되, 최상위 무인비행체의 기능 불량 시 차상위 무인비행체를 최상위를 설정하고 하위 무인비행체는 서열 순차에 의한 상위 위치로 재설정함으로써 다수의 무인비행체를 효율적으로 운용할 수 있는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 본 발명은 무인비행체가 폭파 목표 좌표를 탐색하지 못하거나 오작동에 의해 목표 좌표에서의 폭파가 이루어지지 않을 경우, 폭발물을 폭파시켜 자폭하거나 지정된 위치로 귀환하도록 하여 기체 손실 및 탈취나 오폭을 방지할 수 있도록 하는 효과가 있다,
도 1은 본 발명에 따른 무인비행체 제어 시스템의 전체적인 운영 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 공격용 무인비행체의 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 무인비행체의 블록 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 지상의 통합제어센터의 블록 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 무인비행체가 목표 좌표를 폭파하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 공격용 무인비행체의 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 무인비행체의 블록 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 지상의 통합제어센터의 블록 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 무인비행체가 목표 좌표를 폭파하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체 제어 시스템의 전체적인 운영 개념도를 나타낸 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무인비행체 제어 시스템은 무인으로 비행하여 목표 지점을 폭파하는 공격용 무인비행체(100)와, 무인으로 비행하여 목표 지점을 관측하는 관측용 무인비행체(100')와, 지상에서 공격용 무인비행체(100) 및 관측용 무인비행체(100')와 통신을 수행하여 무인비행체(100)(100')의 비행 동작을 제어하는 통합제어센터(300)를 포함하여 이루어진다.
상기 공격용 무인비행체(100)는 폭발물을 탑재하고 무인으로 비행하여 목표 지점에서 폭발물을 폭발시켜 공격하는 비행체로서, 이 공격용 무인비행체(100)는 목표에 따라 단독으로 운용되거나 그룹으로 운용될 수 있다. 상기 공격용 무인비행체(100)는 그룹으로 운용되는 경우, 무인비행체 간에 비행 순위가 설정되어 상위 무인비행체가 하위 무인비행체에 폭발물 폭파와 같은 동작을 지시하게 된다.
상기 관측용 무인비행체(100')는 관측 장비, 예를 들면 전파, 광학, 영상 기기 등을 장착하고 무인으로 비행하여 목표 지점에 대한 정보를 수집하는 비행체로서, 이 관측용 무인비행체(100') 또한 단독 또는 그룹으로 운용될 수 있으며, 그룹 운용시 비행 순위가 설정된 상위 무인비행체가 하위 무인비행체에 비행 동작을 지시하게 된다.
상기 공격용 무인비행체(100)와 관측용 무인비행체(100')는 무인비행체의 용도에 따라 구분한 것으로서, 용도에 따라 탑재되는 장비를 제외하고 기본적인 구성 및 동작이 동일 내지 유사하게 이루어지게 되므로, 이하에서 모두를 지칭하는 경우 무선비행체(100)로 총칭하기로 한다. 한편, 상기 공격용 무인비행체(100)와 관측용 무인비행체(100') 간에도 통신이 설정되어 상호 연계 운용될 수 있다.
상기 통합제어센터(300)는 지상에 설치되어 공격용 무인비행체(100) 및 관측용 무인비행체(100')의 동작을 제어하는 시스템으로서, 이 통합제어센터(300)는 공격용 무인비행체(100) 및 관측용 무인비행체(100')와 무선 통신을 수행하여 무인비행체(100))의 동작을 지시하고 무인비행체(100)의 비행 동작을 모니터링하여 제어하게 된다. 본 발명의 실시예에서 상기 통합제어센터(300)는 무인비행체(100)의 폭파 목표 좌표 전송, 무인비행체(100)의 비행 모드 및 비행 순위 설정, 무인비행체(100)에 탑재된 폭발물의 폭발 지시, 폭파 실패시 자폭 또는 지정된 위치로의 귀환 등의 명령을 무인비행체(100)에 전송하게 된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 공격용 무인비행체의 사시도를 나타낸 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공격용 무인비행체(100)에는 일반적인 무인비행체와 마찬가지로, 무인비행체(100)의 비행을 위해 몸체(101) 양측에 회전 날개(102)가 설치되고, 터보 추진을 위해 몸체(101) 후방에 터보 추진 날개(103)가 설치되며, 목표 지점의 폭파를 위해 몸체(101) 하부에 폭발물(105)이 설치된다.
상기 회전 날개(102) 및 추진 날개(103)는 몸체(101)에 설치되는 전원부로부터 전원을 공급받아 동작하며, 몸체(101) 하부에 설치되는 폭발물(105)은 암수 잠금 구조로 이루어진 잠금 장치에 의해 몸체(101) 하부에 고정 설치된다. 상기 몸체(101) 하부에 설치되는 폭발물(105)은 평상시 Lock 상태를 유지하며, 폭발 기능 수행시 Lock 해제 신호에 함께 기폭 신호가 순차적으로 인가되도록 함으로써 2중 안전 구조로 이루어진다.
한편, 관측용 무인비행체(100')의 경우, 폭발물(105) 대신 관측 장비가 설치되어 목표 지점에 대한 정보를 수집할 수 있도록 하는데, 필요에 따라 관측 장비 및 폭발물(105) 모두 설치되어 관측 및 공격 기능을 모두 수행할 수 있도록 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명이 실시예에 따른 무인비행체의 블록 구성도를 나타낸 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무인비행체(100)는 무인비행체의 동작 환경을 설정하는 설정부(120)와, 비행 경로를 탐색하고 전방 장애물을 감지하는 센서부(130)와, 통합제어센터(300) 및 다른 무인비행체와 통신을 수행하는 통신부(140)와, 무인비행체(100)의 회전 날개(102) 및 터보 추진 날개(103)에 동력을 공급하는 동력부(150)와, 탑재된 폭발물(105)을 기폭시켜 폭파하는 기폭부(160)와, 비행 알고리즘이 탑재된 메모리(170)와, 상기 각 구성부의 동작을 제어하여 무인비행체(100)의 비행 동작을 제어하는 MCU(Micro Controller Unit)(110)와, 상기 각 구성부에 전원을 공급하는 전원부(180)를 포함하여 이루어진다.
상기 설정부(120)는 무인비행체(100)의 비행 동작 및 폭발물(105)의 폭파 목표 좌표를 설정하게 되는데, 이 설정부(120)는 비행 알고리즘을 실행하는 MCU(110)의 제어에 의해 무인비행체(100)의 동작 환경을 설정하게 된다. 본 발명의 실시예에서 상기 설정부(120)는 폭파 목표 좌표를 직접 XYZ 좌표로 설정하거나, 지상의 통합제어센터(300)로부터 목표 좌표를 전송받아 설정하게 된다. 또한, 비행 모드, 즉 비행 목적이 목표 지점을 관측하기 위한 관측 비행 모드인지 또는 목표 지점을 공격하기 위한 공격 비행 모드인지를 설정하고, 단독으로 비행하는 단독 비행 모드인지 그룹으로 비행하는 그룹 비행 모드인지를 설정하게 된다. 만약, 비행 모드가 그룹 비행 모드인 경우, 그룹으로 설정되는 무인비행체(100) 간의 비행 순위를 설정하게 되는데, 이렇게 무인비행체(100) 간의 비행 순위가 설정되면, 이후 MCU(110)는 설정된 비행 순위에 따라 그룹 간의 비행 위치를 지정하여 그룹 비행이 이루어질 수 있도록 제어하게 된다. 이러한 비행 모드의 설정 또한 설정부(120)를 통하여 설정되거나 지상의 통합제어센터(300)로부터 비행 모드 정보를 전송받아 설정하게 된다.
상기 센서부(130)는 무인비행체(100)의 몸체(101) 전방에 설치되어 전방을 탐색하게 되는데, 이 센서부(130)는 전방에 대한 탐색을 통하여 목표 좌표에 도달할 수 있는 최적의 경로를 추적하게 되고, 추적 경로 상에 장애물이 발견되는 경우 이를 회피하여 경로를 재설정함으로써 목표 좌표에 무인비행체(100)가 안전하게 도달할 수 있도록 제어하게 된다.
상기 통신부(140)는 지상의 통합제어센터(300) 및 다른 무인비행체(100)와 무선 통신을 수행하게 되는데, 이 통신부(140)는 지상의 통합제어센터(300)로부터 비행 및 폭발물 폭발과 관련된 제어 신호를 전송받아 MCU(110)에 전송하고, 그룹으로 설정된 다른 무인비행체(100)와 무선 통신을 수행함으로써 MCU(110)에서 비행 위치를 파악할 수 있도록 제공하게 된다.
상기 동력부(150)는 무인비행체(100)의 회전 날개(102) 및 터보 추진 날개(103)에 동력을 공급하여 무인비행체(100)의 비행 동작을 제어하게 되는데, 이 동력부(150)에는 무인비행체(100)의 몸체(101) 양측에 설치된 회전 날개(102)에 동력을 제공하는 주 회전모듈(151)과, 몸체(101) 후방에 설치된 가속을 위한 터보 추진 날개(103)에 동력을 제공하는 터보 추진모듈(152)이 구비된다. 상기 주 회전모듈(151) 및 터보 추진모듈(152)은 전원부(180)의 전원을 회전 날개(102) 및 추진 날개(103)에 제공하여 목표 좌표로의 비행이 가능하도록 제어하게 된다.
상기 기폭부(160)는 목표 지점을 폭파하기 위하여 무인비행체(100)에 탑재된 폭발물(105)을 기폭시켜 폭파하게 되는데, 이 기폭부(160)에는 무인비행체(100)에 탑재된 폭발물(105)을 잠금 장치를 통하여 잠금 또는 해제하는 Lock 모듈(161)과, 상기 Lock 모듈(161)을 통하여 잠금 해제된 폭발물(105)에 기폭 신호를 인가하여 폭발물(105)을 폭발시키는 기폭 모듈(162)이 구비된다. 본 발명의 실시예에서 기폭부(160)는 안전을 위하여 평소 Lock 상태를 유지시키며, 기폭 기능 수행시에는 Lock 해제 신호와 기폭 신호를 2중으로 인가하여 폭발시킴으로써 안정성을 극대화할 수 있도록 한다.
상기 메모리(170)에는 무인비행체(100)의 비행 알고리즘이 탑재되어 MCU(110)에 의해 실행됨으로써, 무인비행체(100)가 목표 좌표로 이동하여 폭발물(105)을 폭파시킬 수 있도록 운용된다. 상기 MCU(110)는 비행 알고리즘을 실행하여, 설정부(120)릍 통하여 무인비행체(100)를 폭파 목표 좌표 및 비행 모드를 설정하고, 비행 모드에 따라 무인비행체(100)를 목표 좌표로 이동시키게 되며, 목표 좌표에 도달하는 경우 폭발물(105)을 폭파시켜 목표 지점을 폭파하도록 제어하게 된다. 상기 과정에서 MCU(110)는 비행 모드가 그룹 모드인 경우, 그룹으로 설정되는 무인비행체(100) 간의 비행 순위를 설정하고, 설정된 비행 순위에 따라 그룹 간의 비행 위치를 지정하여 그룹 비행이 이루어질 수 있도록 제어하게 된다. 본 발명의 실시예에서 상기 그룹 비행 모드에 따라 무인비행체(100) 간의 비행 순위가 설정되면, 상위 무인비행체(100)의 MCU(110)는 통신부(140)를 통하여 하위 무인비행체(100)와 통신을 수행하면서 하위 무인비행체(100)에 동작을 제어하게 된다. 또한, MCU(110)는 통신부(140)를 통하여 그룹으로 설정된 다른 무인비행체와 통신을 수행하여 비행 위치를 확인하게 되는데, 상위 또는 하위 무인단말기와의 통신이 단절되는 경우 비행 순위를 재조정하여 그룹 비행이 지속적으로 이루어질 수 있도록 비행 동작을 제어하게 된다. 특히, 본 발명에서는 무인비행체 간의 통신에 따른 위치 확인 시, 최상위 무인비행체의 통신이 두절되거나 오류가 발생하는 경우, 차상위 무인비행체가 최상위 무인비행체로 재설정되며, 다른 무인비행체는 단계별로 상위 무인비행체로 순위가 변경되어 재설정되어 비행 편대가 유지될 수 있도록 하였다. 또한, 그룹으로 설정된 복수의 무인비행체(100)가 목표 좌표에 도달하여 폭발물(105)을 폭발시키는 경우, 대상에 따라 폭발물(105)의 폭발이 동시에 이루어지거나, 무인비행체(100) 간에 순차적으로 이루질 수 있도록 함으로써 효과적인 공격이 가능하도록 하였다. 한편, 상기 MCU(110)는 폭파 목표 좌표를 탐색하지 못하거나 오작동에 의해 목표 좌표에서의 폭파가 이루어지지 않을 경우, 폭발물(105)을 폭파시켜 자폭하거나 지정된 위치로 귀환하도록 무인비행체(100)의 동작을 제어하게 되는데, 이러한 MCU(110)의 동작은 비행 알고리즘에 따라 자체적으로 진행될 수 있고, 지상에 위치한 통합제어센터(300)의 제어 명령에 따라 진행될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 지상의 통합제어센터의 블록 구성도를 나타낸 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 통합제어센터(300)는 통합제어센터(300)의 동작 환경을 설정하는 설정부(120)와, 통합제어센터(300)를 통하여 처리되는 데이터를 화면에 표출하는 표시부(330)와, 무인비행체(100)와 통신을 설정하여 데이터를 송수신하는 통신부(140)와, 상기 통신부(140)를 통하여 연결된 무인비행체(100)의 비행 동작을 제어하는 무인비행체 제어부(350)와, 통합제어센터(300)를 통하여 처리되는 데이터를 저장하는 데이터베이스(360)와, 상기 각 구성부의 동작을 제어하는 증앙제어부(310)를 포함하여 이루어진다.
상기 설정부(120)는 사용자로부터 조작 데이터를 입력받아 통합제어센터(300)의 동작 환경을 설정하는 데이터 입력장치이고, 표시부(330)는 통합제어센터(300)에 의해 처리되는 데이터를 화면에 표시하는 출력장치이다. 또한, 상기 통신부(140)는 무인비행체(100) 등의 외부 장치와 통신을 설정하여 데이터를 송수신하는 통신 장치이다.
상기 무인비행체 제어부(350)는 통신부(140)를 통하여 연결된 무인비행체(100)에 비행 제어 신호를 전송하고 무인비행체(100)의 비행 정보를 수신하여 모니터링 하는 프로그램으로서, 이 무인비행체 제어부(350)에는 무인비행체(100)를 관리하는 무인비행체 관리모듈(151), 무인비행체(100)의 비행 모드를 설정하는 비행 모드 설정모듈(352), 그룹 비행 모드의 경우 무인비행체 사이의 비행 순위를 설정하는 비행 순위 설정모듈(353), 폭파 목표 좌표를 설정하는 목표 설정모듈(354), 무인비행체(100)의 비행 경로를 추적하는 비행 추적모듈(355), 무인비행체(100)에 탑재된 폭발물(105)을 폭발시키는 기폭 제어모듈(356), 무인비행체(100)를 자폭시키는 자폭 제어모듈(357), 무인비행체(100)를 복귀시키는 복귀 제어모듈(358)이 구비된다.
상기 무인비행체 제어부(350)에 구비된 각 제어모듈들은 원격으로 무인비행체(100)의 동작을 설정하고 제어하는 프로그램 모듈로서, 상기 무인비행체 관리모듈(351)은 통신망을 통하여 통신이 설정되는 무인비행체 정보를 데이터베이스(360)에 등록하여 관리하는 프로그램 모듈이고, 비행 모드 설정모듈(352)은 무인비행체(100)의 비행 모드, 즉 관측 비행 모드 또는 공격 비행 모드인지, 단독 비행 모드 또는 그룹 비행 모드인지를 설정하는 프로그램 모듈이다. 또한, 상기 비행 순위 설정모듈(353)은 비행 모드가 그룹 비행 모드인 경우 무인비행체(100) 간의 비행 순위를 설정하는 프로그램 모듈이고, 목표 설정모듈(354)은 무인비행체(100)의 폭파 목표 좌표를 설정하는 프로그램 모듈이며, 비행 추적모듈(355)은 무인비행체(100)와의 통신을 통해 무인비행체(100)의 추적하여 모니터링하는 프로그램 모듈이다. 상기 기폭 제어모듈(356)은 무인비행체(100)가 폭발 목표 좌표에 도달하는 경우 무인비행체(100)의 기폭부(160)에 폭파 신호를 인가하는 프로그램 모듈이고, 자폭 제어모듈(357)은 무인비행체(100)의 임무 실패시 무인비행체(100)의 기폭부(160)에 폭파 신호를 전송하여 무인비행체(100)를 자폭시키는 프로그램 모듈이며, 복귀 제어모듈(358)은 무인비행체(100)의 임무 실패시 지정된 위치로의 귀환을 명령하는 프로그램 모듈이다.
상기의 구성으로 이루어진 통합제어센터(300)는 지상에 설치되어 무인비행체(100)의 동작을 설정하고 제어함으로써 무인비행체(100)를 운용 및 관리하게 된다.
이하, 상기의 구성으로 이루어진 무인비행체 제어 시스템을 통하여 무인비행체가 목표 좌표를 공격하는 과정에 대하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체가 목표 좌표를 폭파하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
단계 S110, S120 : 먼저, 무인비행체(100)에 전원이 공급되어 턴온되면(S110), 무인비행체(100)의 비행 모드 및 공격 목표 좌표가 설정된다(S120). 이러한 무인비행체(100)의 비행 모드, 즉 공격 비행 모드 또는 관측 비행 모드, 단독 비행 모드 또는 그룹 비행 모드 설정 및 공격 목표 좌표 설정은 설정부(120)를 통하여 직접 이루어지거나 통신부(140)를 통하여 연결된 통합제어센터(300)의 설정에 따라 이루어질 수 있다.
단계 S130, S131 : 비행 모드가 그룹 비행 모드로 설정되게 되면, 각 무인비행체(100) 간의 비행 순위가 설정되게 되는데(S130), 비행 순위가 설정되는 각 무인비행체(100)는 그룹으로 설정된 다른 무인비행체(100)와 통신을 수행하여 자신의 비행 서열 및 위치를 확인하게 되는데, 만약 다른 무인비행체(100)와의 통신이 끊어지는 경우 비행 서열 및 위치를 갱신하여 재설정하게 된다(S131). 즉, 본 발명에서는 상위 무인비행체(100)에서 하위 무인비행체(100)의 동작을 제어하는 방식으로 운영되기 때문에, 만약 최상위 무인비행체(100)의 고장이나 오류 등에 의해 정상적인 기동이 이루어지지 않게 되면, 차상위 무인비행체(100)가 최상위 무인비행체(100)로 인식되어 비행 순위가 재설정되며, 이에 따라 잔여 무인비행체(100) 또는 단별계로 상위 비행체로 인식되어 비행 순위가 재설정됨으로써 비행 서열 및 위치가 갱신되게 된다.
단계 S140, S150, S160 : 비행 모드 및 공격 목표 좌표가 설정되게 되면, 무인비행체(100)의 주 회전 날개(102)에 동력이 공급되어 비행이 시작되며(S140), 이에 따라 무인비행체(100)의 센서부(130)는 전방 센싱하면서(S150), 목표 좌표까지의 최적 경로를 탐색하여 비행하게 된다(S160).
단계 S161, S162, S163 : 만약, 무인비행체(100)가 비행 도중 목표 좌표까지의 최적 경로를 탐색하지 못하게 되면(S160), 무인비행체(100)가 잘못된 지점을 공격하는 것을 방지하기 위해 무인비행체(100)에 자폭 신호를 전송하여(S161), 무인비행체(100)를 자폭시키거나(S162), 귀환 신호를 전송하여 지정된 좌표로 무인비행체(100)가 귀환할 수 있도록 제어하게 된다(S163). 이러한 무인비행체(100)의 자폭 또는 귀환 신호는 무인비행체(100)에 구비된 MCU(110)가 비행 알고리즘에 따라 자체적으로 발생시키거나, 원격의 통합제어센터(300)에 의해 발생되어 해당 무인비행체(100)로 전송될 수 있다.
단계 S170, S180, S190, S200, S210 : 목표 좌표까지의 최적 경로가 탐색되어 무인비행체(100)의 비행이 정상적으로 이루어지게 되면, 잠금 상태에 있는 무인비행체(100)의 기폭부(160)에 Lock 해제 신호를 전달하여 폭발물(105)의 잠금 상태를 해제하고(S170), 목표 좌표에 대한 기폭 신호가 확인되면(S180), 터보 추진 날개(103)에 동력을 공급하여 터보 추진 비행을 수행하여(S190), 목표 좌표에 도달하게 되면(S200), 폭발물(105)에 기폭 전압을 인가하여 폭발시킴으로써 목표 좌표에 대한 공격을 종료시키게 된다(S210).
이와 같이, 본 발명에 따른 무인비행체(100)는 무인으로 목표 좌표까지 단독 또는 그룹으로 비행한 후 목표 좌표에 도달하는 경우 폭발물(105)을 폭발시켜 목표 지점에 대해 공격을 수행할 수 있게 된다. 또한, 이러한 무인비행체(100)가 용도에 따라 공격용 또는 관측용으로 운용될 수 있으며, 공격용과 관측용이 혼용되어 운용될 수도 있으므로 군사 목적으로 다양하게 활용될 수 있다.
이러한 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구 범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
100 : 무인비행체 101 : 무인비행체 몸체
102 : 회전 날개 103 : 터보 추진 날개
105 : 폭발물 110 : MCU
120 : 설정부 130 : 센서부
140 : 통신부 150 : 동력부
151 : 주 회전모듈 152 : 터보 추진모듈
160 : 기폭부 161 : Lock 모듈
162 : 기폭 모듈 170 : 메모리
180 : 전원부 300 : 통합제어센터
310 : 중앙제어부 320 : 설정부
330 : 표시부 340 : 통신부
350 : 무인비행체 제어부 351 : 무인비행체 관리모듈
352 : 비행 모드 설정모듈 353 : 비행 순위 설정모듈
354 : 목표 설정모듈 355 : 비행 추적모듈
356 : 기폭 제어모듈 357 : 자폭 제어모듈
358 : 복귀 제어모듈 360 : 데이터베이스
102 : 회전 날개 103 : 터보 추진 날개
105 : 폭발물 110 : MCU
120 : 설정부 130 : 센서부
140 : 통신부 150 : 동력부
151 : 주 회전모듈 152 : 터보 추진모듈
160 : 기폭부 161 : Lock 모듈
162 : 기폭 모듈 170 : 메모리
180 : 전원부 300 : 통합제어센터
310 : 중앙제어부 320 : 설정부
330 : 표시부 340 : 통신부
350 : 무인비행체 제어부 351 : 무인비행체 관리모듈
352 : 비행 모드 설정모듈 353 : 비행 순위 설정모듈
354 : 목표 설정모듈 355 : 비행 추적모듈
356 : 기폭 제어모듈 357 : 자폭 제어모듈
358 : 복귀 제어모듈 360 : 데이터베이스
Claims (8)
- 폭발물을 탑재하여 목표 지점을 공격하는 무인비행체에 있어서,
상기 무인비행체(100)의 비행 환경 및 폭발물(105)의 폭파 목표 좌표 정보를 설정하는 설정부(120)와;
상기 폭파 목표 좌표에 대한 비행 경로를 탐색하고, 비행 중 전방 센싱을 통해 장애물을 파악하여 회피할 수 있도록 하는 센서부(130)와;
지상의 통합제어센터(300)와 통신을 수행하여 제어 신호를 수신하는 통신부(140)와;
무인비행체(100)의 회전 날개(102)에 동력을 공급하여 무인비행체(100)의 비행 동작을 제어하는 동력부(150)와;
폭파 목표 좌표에 도달하는 경우 무인비행체(100)에 탑재된 폭발물(105)을 기폭시켜 폭파하는 기폭부(160)와;
상기 설정부(120)를 통하여 설정된 비행 환경에 따라 비행 알고리즘을 실행하여, 무인비행체(100)의 비행 동작을 제어하는 MCU(110);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 폭발물 탑재형 무인비행체.
- 제 1항에 있어서,
상기 MCU(110)는 무인비행체(100)의 비행 목적에 따라, 상기 설정부(120)를 통하여 목표 지점을 관측하기 위한 관측 비행 모드 또는 목표 지점을 공격하기 위한 공격 비행 모드와, 단독 비행 모드 또는 그룹 비행 모드를 포함하는 비행 모드를 설정하고,
상기 설정된 비행 모드가 그룹 비행 모드인 경우, 그룹으로 설정되는 무인비행체(100) 간의 비행 순위를 설정하고, 설정된 비행 순위에 따라 그룹 간의 비행 위치를 지정하여 그룹 비행이 이루어질 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 폭발물 탑재형 무인비행체.
- 제 2항에 있어서,
상기 그룹 비행 모드에 따른 무인비행체(100) 간의 비행 순위가 설정되면, 상위 무인비행체(100)의 MCU(110)는 통신부(140)를 통하여 하위 무인비행체(100)와 통신을 수행하여 하위 무인비행체(100)의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 폭발물 탑재형 무인비행체.
- 제 3항에 있어서,
상기 무인비행체(100)의 MCU(110)는 통신부(140)를 통하여 그룹으로 설정된 다른 무인단말기와 통신을 수행하여 비행 위치를 확인하며, 상위 또는 하위 무인단말기와의 통신이 단절되는 경우 비행 순위를 재설정하되,
최상위 무인비행체(100)의 통신이 두절되거나 오류가 발생하는 경우, 차상위 무인비행체(100)가 최상위 무인비행체(100)로 순위가 재설정되며, 다른 무인비행체(100)는 단계별로 상위 무인비행체(100)로 순위가 변경되어 재설정되는 것을 특징으로 하는 폭발물 탑재형 무인비행체.
- 제 1항에 있어서,
상기 기폭부(160)에는 무인비행체(100)에 탑재된 폭발물(105)을 잠금 또는 해제하는 Lock 모듈(161)과, 상기 Lock 모듈(161)을 통하여 잠금 해제된 폭발물(105)에 기폭 신호를 인가하여 폭발물(105)을 폭발시키는 기폭 모듈(162)이 구비된 것을 특징으로 하는 폭발물 탑재형 무인비행체.
- 제 1항에 있어서,
상기 무인비행체(100)의 MCU(110)는 폭파 목표 좌표를 탐색하지 못하거나 오작동에 의해 목표 좌표에서의 폭파가 이루어지지 않을 경우, 폭발물(105)을 폭파시켜 자폭하거나 지정된 위치로 귀환하도록 무인비행체(100)의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 폭발물 탑재형 무인비행체.
- 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 무인비행체(100)의 MCU(110)는 통신부(140)를 통하여 통신이 설정되는 통합제어센터(300)로부터 비행 환경 설정 신호 및 비행 제어 신호를 전송받아 무인비행체(100)의 비행 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 폭발물 탑재형 무인비행체.
- 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 무인비행체(100)에 제어 신호를 전송하는 지상의 통합제어센터(300)에는,
상기 무인비행체 정보를 데이터베이스(360)에 등록하여 관리하는 무인비행체 관리모듈(351)과,
상기 무인비행체(100)의 비행 모드를 설정하는 비행 모드 설정모듈(352)과,
상기 비행 모드가 그룹 비행 모드인 경우 무인비행체(100) 간의 비행 순위를 설정하는 비행 순위 설정모듈(353)과,
상기 무인비행체(100)의 폭파 목표 좌표를 설정하는 목표 설정모듈(354)과,
상기 무인비행체(100)의 비행 경로를 추적하는 비행 추적모듈(355)과,
상기 무인비행체(100)가 목표 폭발 좌표에 도달하는 경우 무인비행체(100)의 기폭부(160)에 폭파 신호를 인가하는 기폭 제어모듈(356)과,
상기 무인비행체(100)의 임무 실패시 무인비행체(100)의 기폭부(160)에 자폭 신호를 전송하는 자폭 제어모듈(357)과,
상기 무인비행체(100)의 임무 실패시 지정된 위치로의 귀환 신호를 전송하는 복귀 제어모듈(358)을 포함하는 무인비행체 제어부가 구비된 것을 특징으로 하는 무인비행체 제어 시스템.
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