KR20190075432A - 무인 비행체를 위한 충전 스테이션 및 이를 포함하는 시스템 - Google Patents

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Abstract

전기동력을 사용하는 무인 비행체에 전력을 공급할 수 있는 충전 스테이션이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 무인 비행체가 충전을 위하여 안착하기 위한 착륙면이 형성되어 있는 착륙 플랫폼 바디, 상기 무인 비행체의 비행 위치를 인식하는 위치 인식 시스템, 인식된 상기 무인 비행체가 상기 착륙면에 안착하도록 상기 무인 비행체를 유도하기 위한 착륙유도 시스템 및 상기 착륙면에 안착한 상기 무인 비행체에 전력을 공급하기 위한 충전 시스템을 포함하는 무인 비행체를 위한 충전 스테이션이 제공된다.

Description

무인 비행체를 위한 충전 스테이션 및 이를 포함하는 시스템{Charging station for unmanned aerial vehicles and system including the same}
본 발명은 전기동력을 사용하는 무인 비행체에 전력을 공급할 수 있는 충전 스테이션에 관한 것이다.
일반적으로 무인 비행체(UAV: unmanned aerial vehicle)는 조종사의 탑승 없이 자율비행을 하거나 원격 조정을 통해 비행하는 비행체를 의미하며, 최근에는 드론(drone)이라는 명칭으로 칭해지는 경우가 많다. 이러한 무인 비행체는 소형화, 경량화가 가능하며, 사람의 접근이 어려운 곳의 정보 수집과 정찰을 위한 정찰용으로 널리 이용된다. 종전에는 무인 비행체는 주로 군사적인 용도로 개발되고 있었으나, 최근에는 민간 부분에서도 그 사용이 확산되는 추세이다.
그러나 무인 비행체는 배터리의 한계로 인하여 활동범위가 제한적이고, 이는 무인 비행체의 역할 확대 및 이에 따른 보다 다양한 분야로의 사용 확산을 막는 요인이 되고 있다.
즉, 전기동력을 사용하는 무인비행체는 출발지에서 충전형 배터리(Rechargeable Battery)에 충전을 하거나, 충전된 배터리를 탑재하여 전기에너지를 저장한 후 비행을 하게 된다. 그러나 비행 도중에 재충전을 하지 못하는 경우 비행이 멈출 수 있으므로 저장된 전기에너지가 고갈되기 전에 출발지로 복귀하여 전기 에너지를 재공급 받아야 하므로 한번의 충전으로 비행할 수 있는 비행거리가 제한된다.
무인비행체가 화물의 배송 및 긴급구조, 재난대응 등의 다양한 용도로 활용되기 위해서는 이러한 비행거리의 제약이라는 문제가 해결되어야 하며 이를 위해서는 비행 목적지로 이동하는 중간에 재충전을 할 수 있는 수단이 제공되어야 한다.
본 발명은 무인비행체에게 충전할 수 있는 수단을 제공하는 것으로, 출발지에 설치되어 인간이 개입하지 않고 편리하게 충전을 할 수 있으며, 중간지 및 목적지에 설치되어 출발지로 회귀하지 않고도 재충전을 하여 비행거리의 제한 없이 비행할 수 있는 수단을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 무인 비행체가 충전을 위하여 착륙하고자 할 때, 충전 장소로 정확하게 안착할 수 있도록 하는 기술적 사상을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 충전을 필요로 하는 다수의 무인 비행체가 존재하는 경우 각 무인 비행체에게 우선순위를 부여할 수 있는 기술적 사상을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 무인 비행체가 충전을 위하여 안착하기 위한 착륙면이 형성되어 있는 착륙 플랫폼 바디, 상기 무인 비행체의 비행 위치를 인식하는 위치 인식 시스템, 인식된 상기 무인 비행체가 상기 착륙면에 안착하도록 상기 무인 비행체를 유도하기 위한 착륙유도 시스템 및 상기 착륙면에 안착한 상기 무인 비행체에 전력을 공급하기 위한 충전 시스템을 포함하는 무인 비행체를 위한 충전 스테이션이 제공된다.
일 실시예에서, 상기 충전 시스템은, 상기 착륙면에 형성되며, 자기 유도 방식을 통하여 상기 무인 비행체에 무선으로 전력을 공급하는 충전반을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 충전 시스템은, 전자석을 통해 상기 착륙면에 안착한 상기 무인 비행기의 이탈을 방지하는 전자석 고정 장치를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 위치 인식 시스템은, 적어도 하나의 카메라를 포함하는 촬영장치 및 상기 촬영 장치에 의해 촬영되는 영상에 기초하여 상기 무인 비행체의 비행 위치를 판단하는 위치 판단모듈을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 촬영장치는, 오클루전 문제(occlusion problem)를 해결하기 위하여 3 이상의 카메라를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 촬영장치는, 오클루전 문제의 해결 및 및 장애 내구성을 위하여 4 이상의 카메라를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 적어도 하나의 카메라 각각은 반구형의 전방향 시야를 가지는 전천 카메라(All Sky Camera)인 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 착륙 유도 시스템은, 상기 착륙면 또는 상기 착륙 플랫폼의 외곽에 형성되는 복수의 발광체 및 상기 무인 비행체의 비행 위치에 기초하여 상기 복수의 발광체 각각의 동작을 제어하는 발광체 제어모듈을 포함하되, 상기 무인 비행체는 상기 복수의 발광체로부터 발산되는 광을 감지하여 착륙 위치를 판단할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수의 발광체는 서로 다른 색상의 광을 발산하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 착륙 유도 시스템은, 상기 착륙면 또는 상기 착륙 플랫폼의 위치 정보를 상기 무인비행체에 제공하는 위치정보 제공모듈을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 착륙 유도 시스템은, 상기 무인 비행체의 비행 위치에 기초하여 상기 무인 비행체를 상기 착륙면으로 유도하는 유도모듈을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 무인 비행체를 위한 충전 스테이션은 관제 시스템을 더 포함하되, 상기 관제 시스템은, 상기 착륙 플랫폼에 착륙하고자 하는 복수의 무인 비행체와 통신하기 위한 통신모듈 및 상기 복수의 무인 비행체 각각의 착륙 우선순위를 결정하는 우선순위결정모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 무인 비행체 및 충전 스테이션을 포함하는 시스템으로서, 상기 충전 스테이션은, 상기 무인 비행체가 충전을 위하여 안착하기 위한 착륙면을 포함하는 착륙 플랫폼, 상기 무인 비행체의 비행 위치를 인식하는 위치 인식 시스템, 인식된 상기 무인 비행체가 상기 착륙면에 안착하도록 상기 무인 비행체를 유도하기 위한 착륙유도 시스템 및 상기 착륙면에 안착한 상기 무인 비행체에 전력을 공급하기 위한 충전 시스템을 포함하고, 상기 착륙 유도 시스템은, 상기 착륙면 또는 상기 착륙 플랫폼의 외곽에 형성되는 복수의 발광체 및 상기 무인 비행체의 비행 위치에 기초하여 상기 복수의 발광체 각각의 동작을 제어하는 발광체 제어모듈을 포함하고, 상기 무인 비행체는, 상기 무인 비행체는 상기 복수의 발광체로부터 발산되는 광을 감지하여 착륙 위치를 판단하는 시스템이 제공될 수 있다.
기존의 무인 비행체 운영 방법에서는 일정시간 비행 후 출발지로 회귀하여 재충전을 하도록 되어 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 스테이션은 무인비행체가 목적지로 이동하는 중간에 설치되어 출발지로 회귀하지 않고도 재충전을 하여 장거리의 비행을 할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한 무인 비행체가 충전을 위하여 착륙하고자 할 때, 충전 장소로 정확하게 안착할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한 충전을 필요로 하는 다수의 무인 비행체가 존재하는 경우 각 무인 비행체에게 우선순위를 부여함으로써 인간의 개입 없이 자동적/효율적으로 충전 스테이션을 운영할 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체를 위한 충전 스테이션의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 착륙 플랫폼 바디의 일 예를 도시한 도면이다.
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 위치 인식 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 3b는 착륙 플랫폼 바디의 주변에 설치되는 촬영 장치의 일 예를 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 착륙 유도 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 4b는 착륙 플랫폼 바디에 4개의 발광체가 형성되어 있는 예를 도시한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 시스템의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 5b는 착륙 플랫폼 바디에 형성되어 있는 충전반 및 전자석 고정장치의 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 관제 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에 있어서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 '전송'하는 경우에는 상기 구성요소는 상기 다른 구성요소로 직접 상기 데이터를 전송할 수도 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 상기 데이터를 상기 다른 구성요소로 전송할 수도 있는 것을 의미한다. 반대로 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 '직접 전송'하는 경우에는 상기 구성요소에서 다른 구성요소를 통하지 않고 상기 다른 구성요소로 상기 데이터가 전송되는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체를 위한 충전 스테이션(이하, '충전 스테이션'이라고 함)의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 충전 스테이션(10)은 무인 비행체(20)가 착륙하여 충전할 수 있는 수단을 제공할 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 착륙 플랫폼(100) 및 제어 시스템(200)으로 구성될 수 있다.
상기 충전 스테이션(10)은 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위해 필요한 하드웨어 리소스(resource) 및/또는 소프트웨어를 구비할 수 있으며, 반드시 하나의 물리적인 구성요소를 의미하거나 하나의 장치를 의미하는 것은 아니다. 즉, 상기 충전 스테이션(10)은 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위해 구비되는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 논리적인 결합을 의미할 수 있으며, 필요한 경우에는 서로 이격된 장치에 설치되어 각각의 기능을 수행함으로써 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 논리적인 구성들의 집합으로 구현될 수도 있다. 또한, 상기 충전 스테이션(10)은 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 각각의 기능 또는 역할별로 구현되는 구성들의 집합을 의미할 수도 있다.
착륙 플랫폼(100)은 각종 물리적 장치로 구성될 수 있으며, 제어 시스템(200)은 상기 착륙 플랫폼(100)에 포함된 각종 물리적 구성으로부터 본 발명의 기술적 사상을 구현하는데 필요한 각종 정보를 획득하고 상기 착륙 플랫폼(100)에 포함된 각종 물리적 구성을 제어할 수 있다.
일 실시예에서 상기 제어 시스템(200)은 상기 착륙 플랫폼(100)과 분리되어 상기 착륙 플랫폼(100)에 포함되어 있는 각종 구성과 통신하는 형태로 구현될 수 있으며, 실시예에 따라서는 상기 제어 시스템(200)은 상기 착륙 플랫폼(100)과 결합되어 있는 형태로 구현될 수도 있다.
일 실시예에서, 상기 제어 시스템(200)은 서버 등의 컴퓨텅 시스템일 수 있다. 이 경우 상기 제어 시스템(200)은 하드웨어 및 소프트웨어의 결합의 형태일 수 있다.
다른 일 실시예에서, 상기 착륙 플랫폼(100)은 컴퓨팅 장치를 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 제어 시스템(200)은 상기 착륙 플랫폼에 포함된 컴퓨팅 장치를 통해 수행되는 소프트웨어의 형태일 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 착륙 플랫폼은 착륙 플랫폼 바디(110), 위치 인식 시스템(20)을 구성하는 장치 파트(120), 착륙 유도 시스템(30)을 구성하는 장치 파트(130), 충전 시스템(40)을 구성하는 장치 파트(140)를 포함할 수 있다.
상기 제어 시스템(200)은 관제 시스템(210), 상기 위치 인식 시스템(20)을 구성하는 제어 파트(220), 상기 착륙 유도 시스템(30)을 구성하는 제어 파트(230), 상기 충전 시스템(40)을 구성하는 제어 파트(240)를 포함할 수 있다.
상기 착륙 플랫폼 바디(110)에는 무인 비행체가 충전을 위하여 안착하기 위한 착륙면이 형성되어 있을 수 있다.
도 2는 착륙 플랫폼 바디(110)의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 착륙 플랫폼 바디(110)는 지상으로 돌출된 기둥의 형태일 수 있으며, 상기 착륙 플랫폼 바디(110)의 상단에는 무인 비행체가 충전을 위하여 안착하기 위한 착륙면(111)이 형성되어 있을 수 있다.
한편 도 2에 도시된 바와 같이, 착륙 플랫폼 바디(110)의 상단 영역은 높이에 따라 가상의 영역으로 구분될 수 있다. 대기 영역(1)은 무인비행체가 충전소에 착륙하기 직전에 최종적으로 대기하는 공간으로서, 무인비행체는 충전소에 착륙하기 전에 먼저 이 영역에 진입하여 착륙 및 충전에 관한 최종 승인을 받을 수 있다.
착륙 및 충전 승인이 허가된 무인비행체는 접근영역(2)을 통해 충전소에 접근할 수 있으며, 최종적으로 무인비행체가 충전소에 착륙하면 충전영역(3)에 머무르면서 충전 스테이션(10)에서 전력을 공급받을 수 있다.
충전이 완료되면 무인비행체는 다시 접근영역(2)과 대기영역(1)을 순차적으로 통과해 이륙할 수 있다. 도 2에 도시된 대기영역(1), 접근영역(2), 충전영역(3)은 하나의 실시 예로서 본 발명은 예시된 형상으로 한정되지 아니하며 구현에 따라 하나 이상의 다수의 대기영역과 접근영역을 구비할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 위치 인식 시스템(20)은 상기 무인 비행체의 비행 위치를 인식할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 위치 인식 시스템(20)은 위치 인식 카메라를 통해 무인 비행체를 탐지하고 위치를 인식할 수 있는데, 도 3a는 이러한 위치 인식 시스템(20)의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 3a를 참조하면 상기 위치 인식 시스템(20)은 상기 착륙 플랫폼(100)에 구비되는 장치 파트(120)로서, 촬영 장치를 포함할 수 있으며, 상기 제어 시스템(200)에 포함되는 제어 파트(220)로서 위치 판단모듈(221)을 포함할 수 있다.
또한 본 명세서에서 모듈이라 함은, 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적, 구조적 결합을 의미할 수 있다. 예컨대, 상기 모듈은 소정의 코드와 상기 소정의 코드가 수행되기 위한 하드웨어 리소스(resourece)의 논리적인 단위를 의미할 수 있으며, 반드시 물리적으로 연결된 코드를 의미하거나, 한 종류의 하드웨어를 의미하는 것은 아님은 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가에게는 용이하게 추론될 수 있을 것이다.
상기 촬영 장치(120)는 복수의 카메라를 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 촬영 장치(120)는, 도 3a에 도시된 바와 같이, 제1카메라(121-1) 내지 제4카메라(121-4)를 포함할 수 있다. 이와 달리 구현 예에 따라서는 상기 촬영 장치(120)는 2개의 카메라만을 포함할 수도 있으며, 3개의 카메라만을 포함할 수도 있다. 또는 5 이상의 카메라를 포함할 수도 있다.
한편, 상기 촬영 장치(120)에 포함된 카메라(예를 들어, 제1카메라(121-1) 내지 제4카메라(121-4))는 모두 반구형의 전방향 시야를 가지는 전천 카메라(All Sky Camera)일 수 있다.
상기 위치 판단 모듈(221)은 상기 촬영 장치(120)에 의해 촬영되는 영상에 기초하여 무인 비행체의 비행 위치를 판단할 수 있다.
상기 위치 인식 시스템(20)은 상기 촬영 장치(120)에 포함된 카메라 중 두 개의 카메라를 쌍으로 작동하여 영상을 촬영한 후, 스테레오 영상 기법으로 무인비행체의 거리와 방향을 판정할 수 있다. 스테레오 영상을 얻기 위해 사용되는 카메라의 쌍은 4개의 카메라(121-1 내지 121-4) 중에서 임의의 2개의 카메라를 사용할 수 있으며 동일한 시야에 대해 중복되는 스테레오 영상을 취득하므로 일부 카메라의 고장이나 이상동작에 대비할 수 있도록 하며, 다른 무인비행체에 의해 일부 무인비행체가 가려지는 경우, 그 가려지는 무인비행체에 대해 다수의 스테레오 영상 중에서 해당 무인비행체를 볼 수 있는 카메라들로 스테레오 영상을 취득하여 그 위치를 인식할 수 있다.
즉, 상기 촬영 장치(10)가 2개의 카메라를 포함하더라도 2개의 카메라를 통하여 상기 착륙 플랫폼 바디(110) 주변을 비행하는 무인 비행체의 위치를 판단할 수 있다. 다만, 2개의 카메라만을 이용하는 경우, 무인 비행체가 다른 무인 비행체에 가려지는 오클루전 문제(occlusion problem)를 해결할 수 없으므로 이를 해결하기 위하여 상기 촬영 장치(10)는 3 이상의 카메라를 포함할 수 있다.
또한, 상기 촬영 장치(10)가 3개의 카메라만을 포함하는 경우, 어느 하나의 카메라가 작동하지 않는 경우 상술한 오클루전 문제가 발생할 수 있으므로 장애 내구성을 위하여 상기 촬영 장치(10)는 4 이상의 카메라를 포함할 수 있다.
이하에서는 상기 촬영 장치(10)가 4개의 카메라를 포함하는 실시예에 대하여 설명하지만 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되지는 않는다.
한편, 상기 촬영 장치(10)에 포함된 각각의 카메라(121-1 내지 121-4)는 상기 착륙 플랫폼 바디(110)의 주변에 위치할 수 있다. 도 3b는 상기 착륙 플랫폼 바디(110)의 주변에 설치되는 촬영 장치(10)의 일 예를 도시한 도면이다. 도 3b에서 착륙 플랫폼 바디(110)는 점선으로 도시되어 있다.
도 3b를 참조하면 상기 착륙 플랫폼 바디(110)의 외곽에 일정한 각도 및/도는 간격으로 카메라(121-1 내지 121-4)가 형성될 수 있다. 각각의 카메라(121-1 내지 121-4)는 착륙 플랫폼 바디(110)의 높이에서 천정을 향하도록 형성될 수 있으며, 상술한 바와 같이, 반구형의 전방향 시야를 가지는 전천 카메라일 수 있다.
다시 도 1을 참조하면 상기 착륙 유도 시스템(30)은 인식된 상기 무인 비행체가 상기 착륙면에 안착하도록 상기 무인 비행체를 유도하기 위한 시스템일 수 있다.
상기 착륙 유도 시스템(30)의 제1 실시예에서, 상기 착륙 유도 시스템(30)은 상기 착륙 플랫폼 바디(110)에 형성되어 있는 착륙면(111)의 위치 정보(예를 들면, 위도, 경도, 고도 등)를 무인 비행체에 제공할 수 있다. 그러면 무인 비행체는 제공받은 위치 정보를 기초로 상기 착륙면(111)에 안착할 수 있다.
상기 착륙 유도 시스템(30)의 제 2 실시예에서 상기 착륙 유도 시스템(30)은 무인 비헹체의 위치 정보에 기초하여 무인 비행체와 착륙면(111)간의 상대적인 위치 관계를 판단하고 무인 비행체가 착륙면(111)에 무사히 안착하도록 상기 무인 비행체를 제어할 수도 있다. 예를 들어, 상기 착륙 유도 시스템(30)은 무인 비행체에 어떤 방향으로 어느 정도 이동해야 하는지에 관한 정보(예를 들어, 회전 각도, 이동 거리 등)를 제공할 수 있다.
상기 착륙 유도 시스템(30)의 제3 실시예에서, 상기 착륙 유도 시스템(30)은 착륙을 유도하기 위한 발광체(유도등)를 이용할 수도 있다. 이 경우 무인 비행체는 상기 착륙 유도 시스템(30)에 의해 제어되는 발광체로부터 발산되는 광의 상태를 인지하여 정확한 착륙 위치를 판단할 수 있다.
실시예에 따라서는 상술한 제1실시예 내지 제3실시예 중 적어도 일부가 복합적으로 적용될 수도 있다. 예를 들어, 상기 착륙 유도 시스템(30)은 무인 비행체에 상기 착륙면(111)의 위치 정보를 제공하여 무인 비행체가 상기 착륙면(111)의 근처로 접근하도록 유도한 뒤, 정확한 착륙을 위하여 무인 비행체를 제어하거나 무인 비행체가 착륙면(111)의 위치를 정확히 파악할 수 있도록 발광체를 제어할 수도 있다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 착륙 유도 시스템(30)의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 4a를 참조하면 상기 착륙 유도 시스템(30)은 상기 착륙 플랫폼(100)에 구비되는 장치 파트(130)로서, 발광체를 포함할 수 있으며, 상기 제어 시스템(200)에 포함되는 제어 파트(230)로서 위치정보 제공모듈(231), 유도모듈(232), 발광체 제어모듈(233)을 포함할 수 있다.
상기 상기 착륙 유도 시스템(30)에 포함되는 발광체는 복수일 수 있다. 예를 들어 도 4a에 도시된 바와 같이 상기 착륙 유도 시스템(30)은 제1발광체(131-1) 내지 제4발광체(131-4)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 각각의 발광체는 서로 다른 색상의 광을 발산할 수 있다.
도 4b는 착륙 플랫폼 바디(110)에 4개의 발광체가 형성되어 있는 예를 도시한 도면이다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 각각의 발광체(131-1 내지 131-4)는 착륙 플랫폼 바디(110)의 착륙면(111) 상에 형성될 수 있다. 구현 예에 따라 각각 동/서/남/북 방향을 향하도록 형성될 수 있다.
다시 도 4a를 참조하면, 상기 발광체 제어모듈(133)은 무인 비행체의 비행 위치에 기초하여 상기 복수의 발광체(131-1 내지 131-4) 각각의 동작을 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 발광체 제어모듈(133)은 무인비행체가 접근영역(2)을 완전히 벗어난 경우에는 4개의 발광체가 모두 꺼지도록 하고, 정확한 위치에 있는 경우에는 4개의 발광체가 모두 켜지도록 하며, 어느 한 방향으로 치우친 경우에는 그 방향의 발광체가 켜지도록 제어할 수 있다, 예를 들어, 무인 비행체가 동쪽으로 치우친 경우에는 발광체(131-2)만을 켜도록 하고, 동-북 방향으로 치우친 경우에는 발광체(131-1)와 발광체(131-2)가 켜도록 제어할 수 있다, 그러면, 무인비행체는 발광체의 발광 상태를 감지하여 스스로 현재의 위치를 인식하고 정확한 착륙면(111) 위치에 착륙할 수 있다.
또는 상기 발광체 제어모듈(133)은 무인 비행체의 위치에 따라 각각의 발광체가 발산하는 광의 밝기를 조절함으로써, 착륙면의 정확한 위치를 무인 비행체가 인지하도록 할 수 있다.
한편, 상기 위치 정보 제공모듈(131)은 착륙면(111)의 위치 정보(예를 들면, 위도, 경도, 고도 등)를 무인 비행체에 제공함로써, 무인 비행체가 제공받은 위치 정보를 기초로 상기 착륙면(111)에 접근/안착하도록 할 수 있다.
한편 상기 유도모듈(232) 무인 비헹체의 위치 정보에 기초하여 무인 비행체와 착륙면(111)간의 상대적인 위치 관계를 판단하고 무인 비행체가 착륙면(111)에 무사히 안착하도록 상기 무인 비행체를 제어할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 충전 시스템(40)은 착륙면(1110)에 안착한 상기 무인 비행체에 전력을 공급할 수 있다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전 시스템(40)의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 5a를 참조하면, 상기 충전 시스템(40) 상기 착륙 플랫폼(100)에 구비되는 장치 파트(140)로서, 충전반(141), 전자석 고정장치(142)를 포함할 수 있으며, 상기 제어 시스템(200)에 포함되는 제어 파트(240)로서 충전 장치 제어모듈(241)을 포함할 수 있다.
도 5b는 착륙 플랫폼(100)에 형성되어 있는 충전반(141) 및 전자석 고정장치(142)의 예를 도시한 도면이다.
도 5b에 도시된 바와 같이, 충전반(141)은 상기 착륙면(111)에 형성되며, 자기 유도 방식을 통하여 상기 착륙면(111)에 안착한 무인 비행체에 무선으로 전력을 공급할 수 있다.
한편, 전자석 고정 장치(142)는 전자석을 통해 상기 착륙면(111)에 안착한 무인 비행기의 이탈을 방지할 수 있다.
상기 충전 장치 제어모듈(241)은 상기 충전반(141) 및/또는 상기 전자석 고정장치(241)의 동작을 제어할 수 있다.
충전 시스템(40)의 또 다른 실시 예로서는 착륙면(111)에 컨베이어벨트 형상의 이동형 충전반을 구비하여 이동형 충전반의 일방에서 무인비행체가 접근한 후 이동형 충전반을 따라 자동적으로 이동하면서 전력을 공급받아 충전하고, 이동형 충전반의 다른 일방에서 이륙하도록 할 수 있다. 이러한 실시예를 통해 다수의 무인비행체에게 전기에너지를 신속하게 제공할 수 있다.
충전 시스템(40)의 또 다른 실시 예로서는 무인비행체의 배터리를 탈거하고 충전된 배터리를 부착시키는 배터리 탈착수단을 구비하고 착륙한 무인비행체의 배터리를 자동적으로 교환해줄 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 관제 시스템(210)은 상기 착륙 플랫폼(100) 및/또는 상기 제어 시스템(200)을 제어하고, 무인 비행체(20)와 통신을 수행하며 무인 비행체를 통제하거나 충전에 대한 과금을 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 관제 시스템(210)의 개략적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6을 참조하면, 상기 관제 시스템(210)은 통신모듈(211), 우선순위 결정모듈(212), 과금모듈(213), 제어모듈(214)을 포함할 수 있다.
상기 제어모듈(214)은 상기 착륙 플랫폼(100)에 포함된 각각의 구성요소의 기능 및/또는 리소스를 제어할 수 있다. 또한 상기 제어모듈(214)은 상기 제어 시스템(200)에 포함된 각각의 구성요소의 기능 및/또는 리소스를 제어할 수도 있다. 또한 필요에 따라 상기 제어모듈(214)은 무인 비행체(20)의 기능 및/또는 리소스를 제어할 수도 있다.
상기 통신모듈(211)은 무인 비행체(20)와 무선통신을 수행하며 본 발명의 기술적 사상을 구현하는데 필요한 각종 정보, 데이터, 신호 등을 송수신할 수 있다. 상기 통신모듈(211)은 공지된 다양한 무선 통신 수단을 통하여 무인 비행체(20)와 무선통신을 수행할 수 있다.
상기 착륙 플랫폼(100)에 형성된 착륙면에 착륙하고자 하는 복수의 무인 비행체가 존재하는 경우 상기 통신모듈(211)은 상기 복수의 무인 비행체 각각과 통신할 수 있다.
상기 우선순위 결정모듈(212)은 무인 비행체(20)의 착륙 우선순위를 결정할 수 있다.
즉, 상기 착륙 플랫폼(100)에 형성된 착륙면에 착륙하고자 하는 다수의 무인 비행체가 존재하는 경우, 상기 우선순위 결정모듈(212)은 소정의 판단 기준에 따라 상기 복수의 무인 비행체 각각의 착륙 우선순위를 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 우선순위 결정모듈(212)은 상기 위치 인식 시스템(20)에 의해 인지된 순서대로 우선순위를 부여할 수 있다.
또는 상기 우선순위 결정모듈(212)은 복수의 무인 비행체 각각으로부터 잔여 전력량 정보를 수신하고 잔여 전력량이 적은 무인 비행체에 높은 우선순위를 부여할 수도 있다.
또는 상기 우선순위 결정모듈(212)은 각 무인 비행체에 미리 지정된 등급을 고려하여 우선순위를 결정할 수도 있다. 예를 들어 각 무인 비행체는 신속처리등급, 일반등급 등으로 구분될 수 있으며, 상기 우선순위 결정모듈(212)은 신속처리등급으로 미리 지정된 무인 비행체에 높은 우선선위를 부여할 수 있다.
상기 과금모듈(213)은 무인 비행체(20)에 충전이 완료된 경우, 충전에 대한 과금을 수행할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (13)

  1. 무인 비행체가 충전을 위하여 안착하기 위한 착륙면이 형성되어 있는 착륙 플랫폼 바디;
    상기 무인 비행체의 비행 위치를 인식하는 위치 인식 시스템;
    인식된 상기 무인 비행체가 상기 착륙면에 안착하도록 상기 무인 비행체를 유도하기 위한 착륙유도 시스템; 및
    상기 착륙면에 안착한 상기 무인 비행체에 전력을 공급하기 위한 충전 시스템을 포함하는 무인 비행체를 위한 충전 스테이션.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 충전 시스템은,
    상기 착륙면에 형성되며, 자기 유도 방식을 통하여 상기 무인 비행체에 무선으로 전력을 공급하는 충전반을 포함하는 무인 비행체를 위한 충전 스테이션.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 충전 시스템은,
    전자석을 통해 상기 착륙면에 안착한 상기 무인 비행기의 이탈을 방지하는 전자석 고정 장치를 더 포함하는 무인 비행체를 위한 충전 스테이션.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 위치 인식 시스템은,
    적어도 하나의 카메라를 포함하는 촬영장치; 및
    상기 촬영 장치에 의해 촬영되는 영상에 기초하여 상기 무인 비행체의 비행 위치를 판단하는 위치 판단모듈을 포함하는 무인 비행체를 위한 충전 스테이션.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 촬영장치는,
    오클루전 문제(occlusion problem)를 해결하기 위하여 3 이상의 카메라를 포함하는 무인 비행체를 위한 충전 스테이션.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 촬영장치는,
    오클루전 문제의 해결 및 및 장애 내구성을 위하여 4 이상의 카메라를 포함하는 무인 비행체를 위한 충전 스테이션.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 카메라 각각은 반구형의 전방향 시야를 가지는 전천 카메라(All Sky Camera)인 것을 특징으로 하는 무인 비행체를 위한 충전 스테이션.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 착륙 유도 시스템은,
    상기 착륙면 또는 상기 착륙 플랫폼의 외곽에 형성되는 복수의 발광체; 및
    상기 무인 비행체의 비행 위치에 기초하여 상기 복수의 발광체 각각의 동작을 제어하는 발광체 제어모듈을 포함하되,
    상기 무인 비행체는 상기 복수의 발광체로부터 발산되는 광을 감지하여 착륙 위치를 판단하는 무인 비행체를 위한 충전 스테이션.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복수의 발광체는 서로 다른 색상의 광을 발산하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체를 위한 충전 스테이션.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 착륙 유도 시스템은,
    상기 착륙면 또는 상기 착륙 플랫폼의 위치 정보를 상기 무인비행체에 제공하는 위치정보 제공모듈을 포함하는 무인 비행체를 위한 충전 스테이션.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 착륙 유도 시스템은,
    상기 무인 비행체의 비행 위치에 기초하여 상기 무인 비행체를 상기 착륙면으로 유도하는 유도모듈을 포함하는 무인 비행체를 위한 충전 스테이션.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 무인 비행체를 위한 충전 스테이션은 관제 시스템을 더 포함하되,
    상기 관제 시스템은,
    상기 착륙 플랫폼에 착륙하고자 하는 복수의 무인 비행체와 통신하기 위한 통신모듈; 및
    상기 복수의 무인 비행체 각각의 착륙 우선순위를 결정하는 우선순위결정모듈을 포함하는 무인 비행체를 위한 충전 스테이션.
  13. 무인 비행체 및 충전 스테이션을 포함하는 시스템으로서,
    상기 충전 스테이션은,
    상기 무인 비행체가 충전을 위하여 안착하기 위한 착륙면을 포함하는 착륙 플랫폼;
    상기 무인 비행체의 비행 위치를 인식하는 위치 인식 시스템;
    인식된 상기 무인 비행체가 상기 착륙면에 안착하도록 상기 무인 비행체를 유도하기 위한 착륙유도 시스템; 및
    상기 착륙면에 안착한 상기 무인 비행체에 전력을 공급하기 위한 충전 시스템을 포함하고,
    상기 착륙 유도 시스템은,
    상기 착륙면 또는 상기 착륙 플랫폼의 외곽에 형성되는 복수의 발광체; 및
    상기 무인 비행체의 비행 위치에 기초하여 상기 복수의 발광체 각각의 동작을 제어하는 발광체 제어모듈을 포함하고,
    상기 무인 비행체는,
    상기 무인 비행체는 상기 복수의 발광체로부터 발산되는 광을 감지하여 착륙 위치를 판단하는 시스템.
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