KR20190084896A - 음성을 이용한 짐벌 및 드론 장치를 포함하는 드론 제어 시스템 및 군집 드론 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 드론 제어 시스템을 개시한다. 보다 상세하게는, 본 발명은 1인 촬영 작업에 특화된 짐벌을 드론 장치 및 드론을 음성에 의해 제어하는 드론 제어 시스템 및 무선조종 장치에 의한 군집 드론 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 무선조종 장치에 드론 장치의 비행제어를 위해 탑재되는 조종스틱과는 별도로 사용자의 음성을 인식하고, 이에 기초하여 드론 장치의 짐벌을 제어하는 마이크로폰 및 제어수단을 실장함으로써, 1인이 드론 장치, 카메라 및 복수의 드론을 용이하게 제어할 수 있는 효과가 있다.

Description

음성을 이용한 짐벌 및 드론 장치를 포함하는 드론 제어 시스템 및 군집 드론 제어 방법{SYSTEM FOR CONTROLLING DRONE INCULDING GIMBAL AND DRONE DEVICE USING VOICE AND METHOD FOR CONTROLLING GROUP DRONE}

본 발명은 드론 제어 시스템에 관한 것으로, 1인 촬영 작업에 특화된 짐벌을 포함하는 드론 장치 및 드론을 음성에 의해 제어하는 드론 제어 시스템 및 무선조종 장치에 의한 군집 드론 제어 방법에 관한 것이다.

최근, 개인 또는 회사에서 운용 가능한 무인 비행체, 즉 드론 장치(drone)의 활용이 증가하는 추세에 있다. 일반적으로, 드론 장치는 사람이 직접 탑승하지 않고 무선 전파의 콘트롤 신호에 의해 비행하는 비행기나 헬리콥터 모양과 같은 비행체를 의미한다.

특히, 최근에 등장한 드론 장치는 단순히 비행하는 것에 그치지 않고 내장된 카메라를 이용하여 공중에서 피사체를 촬영하여 영상을 획득하는 기능을 포함하고 있다. 이러한 드론 장치를 이용하면, 촬영장 등에서는 지미집 카메라를 대체할 수 있으며, 사람이 직접 다가갈 수 없는 장소에 대한 영상을 용이하게 획득할 수 있다.

도 1은 종래의 드론 제어 시스템을 예시한 도면으로서, 도 1을 참조하면, 일반적으로 드론 장치(10)는 무선조종 장치(20)의 제어에 따라 사용자가 의도한 장소 또는 피사체를 촬영할 수 있다. 이를 위해 드론 장치(10)는 무선통신수단, 비행수단 및 전원공급수단 등을 탑재하고 있고, 특히 카메라(13)를 탑재하고 있어 사용자에 의한 무선조종 장치(20)의 제어에 의해 비행시 일정구역을 촬영하여 영상을 무선조종 장치(20)에 전송할 수 있고, 그에 탑재된 디스플레이수단(28)을 통해 표시하게 된다. 카메라(13)는 짐벌(15)과 같은 방향 제어가 가능한 고정수단에 의해 드론 장치(10)의 몸체에 고정되어 있다.

이러한 드론 장치(10)를 이용하여 영상 촬영시, 짐벌(15)은 드론 장치(10)의 비행방향과는 별도로 카메라의 촬영방향을 가변함으로써 사용자가 의도한 장소 또는 피사체를 촬영하게 되는데, 사용자(usr)의 두 엄지 손가락은 무선조종 장치(20)의 제1 조종스틱(22)을 조작하여 드론 장치(10)의 비행경로를 제어함에 따라, 결국 사용자는 제1 조종스틱(22)과 동시에, 양손의 검지 손가락을 이용하여 무선조종 장치(20)에 탑재된 제2 조종스틱(24)을 조작함으로써 짐벌(15)을 제어할 수 밖에 없게 된다.

이때, 드론 장치(10)의 기본적인 조작을 감안하면, 제1 조종스틱(22)을 조작하는 엄지 손가락을 제외한 나머지 손가락은 일차적으로 무선조종 장치(20)를 파지하는 역할을 수행하고, 그 외 검지 손가락은 드론 장치(10)의 조종모드 변경, 통신 등 기본 조종 수행 및 위급상항 발생에 대응해야 하며, 이러한 상황에서 검지 손가락이 제2 조종스틱(24)의 조작에 집중되면 능숙한 사용자라 하더라도 짐벌(15) 제어와 비행 제어를 동시에 원활하게 하는 데는 한계가 있으며, 기본 비행 조종에 악영향을 끼치게 된다.

따라서, 사용자가 의도한 품질이 아닌 낮은 수준의 촬영 결과물을 얻게되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 극복하기 위해, 방송 전용 촬영용 드론 장치에는 드론 조종자 및 드론에 부착된 짐벌 조종 및 촬영자의 2인 1조 형태로 운영하는 방식이 제안되었으나, 이는 별도의 2개의 무선조종 장치가 요구되고, 혼자서 드론을 운영하는 개인에게는 적합하지 않은 방식이다.

또한, 둘 이상의 드론을 동시에 제어하는 군집 비행에서 사용자가 직접 조종하는 마스터 드론 이외에 일부 타 슬레이브 드론의 경로 및 배치를 변경해야 하는 상황에서 조종스틱이 마스터 드론에만 고정됨에 따라, 별도의 마스터 드론을 제어할 수 있는 수단이 존재하지 않는다는 한계가 있다.

공개특허공보 제10-2017-0055213호(공개일자: 2017.05.19.) 등록특허공보 제10-1574601호(공고일자: 2015.12.04.)

본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 짐벌을 이용하여 카메라를 탑재한 드론 장치에 있어서, 1인이 드론 장치의 비행제어뿐만 아니라 카메라의 촬영각도 및 촬영방향을 용이하게 제어할 수 있도록 하는 음성을 이용한 짐벌 및 드론 장치를 제어하는 드론 제어 시스템 및 무선조종 장치에 의한 군집 드론 제어 방법을 제공하는 데 과제가 있다.

또한, 본 발명은 비행중인 드론 장치를 이용하여 고정된 장소 또는 피사체에 대하여 일정한 시점의 영상을 획득할 수 있도록 카메라를 제어하는 음성을 이용한 짐벌 및 드론 장치를 포함하는 드론 제어 시스템 및 군집 드론 제어 방법을 제공하는 데 과제가 있다.

전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론 제어 시스템은, 임의의 일 방향으로 촬영하는 카메라가 장착된 짐벌이 탑재되는 마스터 드론 장치, 상기 마스터 드론 장치와 군집을 이루며, 상기 마스터 드론 장치에 의해 항로가 결정되는 하나 이상의 슬레이브 드론 장치, 사용자의 조작 및 음성에 대응하여, 각각 상기 마스터 드론 장치에 대한 하나 이상의 제1 제어신호 및 상기 짐벌의 거치상태를 제어하는 제2 제어신호를 생성하는 무선조종 장치를 포함하고, 상기 제2 제어신호는 상기 사용자의 음성에 대응하여 상기 마스터 드론 장치를 기준으로 하여 상기 슬레이브 드론 장치의 배치를 결정하는 신호일 수 있다.

상기 무선조종 장치는, 상기 드론 장치와 무선 통신망을 통해 데이터를 송수신하는 통신부, 상기 사용자의 조작을 입력받는 제1 조종부, 상기 사용자의 음성을 감지하는 제2 조종부, 상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 표시하는 디스플레이부, 상기 제1 조종부에 입력된 사용자의 조작에 따라 상기 드론 장치의 비행경로를 결정하고, 결정된 비행경로에 따른 상기 제1 제어신호를 생성하는 비행 제어부, 상기 제2 조종부가 감지한 사용자의 음성에 따라 상기 제2 제어신호를 생성하여 상기 카메라의 촬영방향 또는 촬영각도를 변경하는 짐벌 제어부 및 상기 제2 제어신호에 포함된 슬레이브 드론 장치에 할당된 식별음을 추출하고, 기 정의된 슬레이브 제어 명령어에 따라 상기 슬레이브 드론 장치의 현재 배치를 변경하는 군집 제어부를 포함할 수 있다.

상기 군집 제어부는, 상기 마스터 드론 장치 및 슬레이브 드론 장치에 탑재된 위치 식별 수단이 제공하는 위치 정보의 센싱 처리를 통해 현재 위치 정보를 판단하는 포함하는 위치 식별부, 목적지 정보와 현재 위치 정보에 대응하여 복수의 드론 장치간 위치에 따라 일정간격이 유지되는 군집항로를 산출하는 항로 산출부 및 상기 마스터 드론 장치의 비행경로에 대응하여 상기 슬레이브 드론 장치의 항로를 결정하되, 상기 현재 위치 정보에 따른 지형정보를 참조하여 최적 경로를 탐색하는 항로 결정부를 포함할 수 있다.

상기 위치 식별부는, 상기 제2 조종부가 감지한 사용자의 음성에 따라, 해당 슬레이브 드론 장치를 식별하고, 마스터 드론 장치를 기준으로 식별된 슬레이브 드론 장치의 현재 배치를 식별할 수 있다.

상기 짐벌은, 상기 카메라와 결합되고, 전방에 대한 상기 카메라의 촬영방향을 상방향 또는 하방향으로 전환하는 피칭 구조물, 상기 피칭 구조물과 결합되고, 전방에 대한 상기 카메라의 촬영각도를 시계방향 또는 반시계방향으로 전환하는 롤링 구조물 및 상기 롤링 구조물 및 상기 드론 장치의 몸체 사이에 결합되고, 전방에 대한 상기 카메라의 촬영방향을 좌방향 또는 우방향으로 전환하는 요잉 구조물을 포함하고, 군집 비행시, 일정 주기로 피칭, 롤링 및 요잉 구동을 통해 둘 이상의 슬레이브 드론 장치를 교번하여 촬영할 수 있다.

상기 짐벌 제어부는, 상기 마스터 드론 장치의 비행경로가 피사체와 일정한 거리를 유지하는 경로로 설정되면, 촬영중 카메라의 촬영방향이 상기 피사체에 고정되도록 상기 짐벌의 피칭 구동, 롤링 구동 및 요잉 구동에 대응하는 제어 명령어의 조합을 실시간으로 보정하는 제1 추적부 및 상기 군집 비행시, 촬영중 카메라의 촬영방향이 상기 슬레이브 드론 장치를 일정 주기로 교번하여 촬영하도록 상기 짐벌의 피칭 구동, 롤링 구동 및 요잉 구동에 대응하는 제어 명령어의 조합을 실시간으로 보정하는 제2 추적부를 포함할 수 있다.

상기 마스터 드론 및 슬레이브 드론은, 상기 짐벌의 하부면에 전개 튜브부를 장착하고, 상기 제2 제어신호에 대응하여 상기 하부면으로부터 전개 튜브부를 분리시켜 하방으로 투하할 수 있다.

상기 마스터 드론 및 슬레이브 드론은, 상기 짐벌의 하부면에 전개 튜브부를 장착하고, 상기 제2 제어신호에 대응하여, 현재 위치에서 수직 낙하하여 상기 전개 튜브부가 수중에서 전개되도록 할 수 있다.

또한, 전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 양태의 실시예에 따른 무선조종 장치에 의한 드론 제어 방법은, 사용자의 조작에 따라, 마스터 드론 장치의 비행경로를 결정하고, 결정된 비행경로에 따른 제1 제어신호를 생성하는 단계, 사용자의 음성을 감지하고, 감지된 음성에 따라 상기 드론 장치에 탑재된 카메라의 촬영방향 또는 촬영각도를 변경하는 제2 제어신호를 생성하는 단계, 무선 통신망을 통해 상기 마스터 드론 장치 및 하나 이상의 슬레이브 드론 장치에 상기 제1 및 제2 제어신호를 전송하는 단계를 포함하고, 상기 제2 제어신호는 상기 사용자의 음성에 대응하여 상기 마스터 드론 장치를 기준으로 하여 상기 슬레이브 드론 장치의 배치를 결정하는 신호일 수 있다.

상기 제2 제어신호를 생성하는 단계는, 감지된 사용자의 음성의 파형을 분석하여 사용자가 의도한 지시사항을 식별하는 단계, 식별된 지시사항과, 기 정의된 짐벌 또는 상기 슬레이브 드론 장치의 제어 명령어를 매핑하는 단계 및 매핑된 제어 명령어에 기초하여 상기 제2 제어신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제어 명령어를 매핑하는 단계는, 상기 지시사항에 따라, 상기 마스터 드론 장치를 기준으로 하여 배치를 변경하는 제어 명령어를 매핑하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 슬레이브 드론 장치의 비행경로가 상기 마스터 드론 장치와 일정한 거리를 유지하는 경로로 설정되면, 상기 제어 명령어를 매핑하는 단계는, 촬영중 카메라의 촬영방향이 상기 슬레이브 드론 장치를 일정 주기로 교번하여 촬영하도록 상기 짐벌의 피칭 구동, 롤링 구동 및 요잉 구동에 대응하는 제어 명령어의 조합을 실시간으로 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

도 1은 종래의 드론 제어 시스템을 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템의 무선조종 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템의 무선조종 장치에 포함되는 짐벌 제어부의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템의 무선조종 장치에 포함되는 군집 제어부의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템의 마스터 드론 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템의 마스터 드론 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템의 드론 장치에 실장되는 짐벌의 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템의 무선조종 장치에 의한 드론 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템을 인명 구조에 적용하는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템의 군집 구동에 따른 조난 구조에 적용하는 일 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템의 군집 구동에서 각 슬레이브 드론 장치를 독립적으로 제어하는 방식을 나타낸 도면이다.

설명에 앞서, 본 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "구비" 또는 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 명세서에서 "실시예"라는 용어는 예시, 사례 또는 도해의 역할을 하는 것을 의미하나, 발명의 대상은 그러한 예에 의해 제한되지 않는다. 그리고, "포함하는", "구비하는", "갖는" 및 다른 유사한 용어가 사용되고 있으나, 청구범위에서 사용되는 경우 임의의 추가적인 또는 다른 구성요소를 배제하지 않는 개방적인 전환어(Transition word)로서 "포함하는(Comprising)"이라는 용어와 유사한 방식으로 포괄적으로 사용된다.

또한, 본 명세서의 전반에 걸쳐 기재된 "...부(unit), "...장치(device)" 및 "...시스템(system)" 등의 용어는 하나 또는 둘 이상의 기능이 조합된 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어, 소프트웨어 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

본 명세서에 설명된 다양한 기법은 하드웨어 또는 소프트웨어와 함께 구현될 수 있거나, 적합한 경우에 이들 모두의 조합과 함께 구현될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "부", "모듈", "장치" 및 "시스템" 등의 용어는 마찬가지로 컴퓨터 관련 엔티티(Entity), 즉 하드웨어, 하드웨어 및 소프트웨어의 조합, 소프트웨어 또는 실행 시의 소프트웨어와 등가로 취급할 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용자 단말에서 실행되는 어플리케이션 프로그램은 "부" 단위로 구성될 수 있고, 읽기, 쓰기 및 지우기가 가능한 형태로 하나의 물리적 메모리에 기록되거나, 둘 이상의 메모리 또는 기록매체 사이에 분산되어 기록될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 음성을 이용한 짐벌 및 드론 장치를 포함하는 드론 제어 시스템 및 군집 드론 제어 방법을 설명한다. 이하의 설명에서, 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템은 무선조종 장치에 의해 직접 제어되는 마스터 드론 장치와, 마스터 드론 장치를 기준으로 하여 동일 경로로 비행하는 하나 이상의 슬레이브 드론 장치를 동시에 비행 제어하는 군집 비행 시스템에 적용될 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템의 무선조종 장치의 구조를 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템의 무선조종 장치(100)는 드론 장치와 무선 통신망을 통해 데이터를 송수신하는 통신부(110), 사용자의 조작을 입력받는 제1 조종부(120), 사용자의 음성을 감지하는 제2 조종부(130) 및 카메라에 의해 촬영된 영상을 표시하는 디스플레이부(140), 제1 조종부(120)에 입력된 사용자의 조작에 따라 마스터 드론 장치의 비행경로를 결정하고, 결정된 비행경로에 따른 제1 제어신호를 생성하는 비행 제어부(160), 제2 조종부가 감지한 사용자의 음성에 따라 제2 제어신호를 생성하여 카메라의 촬영방향 또는 촬영각도를 변경하는 짐벌 제어부(170) 및 상기 제2 제어신호에 포함된 슬레이브 드론 장치에 할당된 식별음을 추출하고, 기 정의된 슬레이브 제어 명령어에 따라 슬레이브 드론 장치의 항로를 변경하는 군집 제어부(180)를 포함할 수 있다.

통신부(110)는 무선 통신망을 통해 마스터 드론 장치와 연결되어 데이터 통신을 수행할 수 있다. 특히, 통신부(110)는 마스터 드론 장치에 소정의 주파수에 따른 제어신호를 무선 전송함으로써 마스터 드론 장치를 제어할 수 있도록 하고, 카메라로부터 촬영된 피사체에 영상을 수신하여 디스플레이부(140)를 통해 수신할 수 있도록 한다.

제1 조종부(120)는 사용자의 조작을 입력 받을 수 있다. 이러한 제1 조종부(120)는 소정의 방향 및 높이를 지정하는 둘 이상의 스틱 및 버튼을 포함할 수 있고, 제1 조종부(120)에 의한 입력은 마스터 드론 장치의 비행을 제어하는 제1 제어신호에 반영될 수 있다.

제2 조종부(130)는 사용자의 음성을 감지할 수 있다. 이러한 제2 조종부(130)는 마이크로폰 등으로 구현될 수 있고, 무선조종 장치의 몸체 내 실장될 수 있다. 특히, 제2 조종부(130)가 제1 조종부(120)와 같이 물리적 스틱이나 버튼이 아닌 마이크로폰으로 구현됨에 따라, 사용자는 마스터 드론 장치의 운행 중, 제1 조종부(120)에서 손을 떼지 않고 제어를 수행할 수 있다.

본 발명의 실시예에서 음성제어에 해당하는 지시대상은 마스터 드론 장치에 탑재되는 카메라와 결합되는 짐벌 및 군집 운행을 구현하는 슬레이브 드론 장치일 수 있고, 제2 조종부(130)에 통해 감지된 음성은 짐벌의 거치상태를 제어하거나, 슬레이브 드론 장치의 배치변경을 위한 제2 제어신호에 반영될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서, 전술한 제2 조종부(130)는 무선조종 장치(100)의 구성부로 탑재되는 것이 아닌, 블루투스 또는 기타 근거리 통신망을 통해 연결되는 스마트폰과 같은 모바일 컴퓨팅 장치에 의해 별도의 장치로 구현될 수 있다.

디스플레이부(140)는 마스터 드론 장치에 탑재된 카메라에 의해 촬영되는 영상을 실시간으로 표시할 수 있다. 이러한 디스플레이부(140)는 LCD 또는 OLED 등의 박형의 디스플레이모듈로 구현될 수 있다. 사용자는 현재 자신이 조종하는 마스터 드론 장치가 의도한 장소 또는 피사체를 적절하게 촬영하고 있는지 실시간으로 영상을 확인할 수 있다.

비행 제어부(160)는 무선조종 장치(100)의 각 구성부를 제어할 수 있다. 비행 제어부(160)는 드론 장치와 통신을 수행하기 위해 통신부(110)를 제어할 수 있고, 제1 조종부(120)에 입력되는 사용자 조작에 기초하여 제1 제어신호를 생성함으로써, 드론 장치를 사용자의 의도에 따라 해당 위치로 비행하도록 한다.

짐벌 제어부(170)는 제2 조종부(130)를 통해 감지된 사용자의 음성에 기초하여 제1 제어신호를 생성하고 통신부(110)를 통해 드론 장치로 전송함으로써, 마스터 드론 장치에 탑재된 짐벌의 거치상태를 제어하여 카메라의 촬영방향 및 촬영각도를 전환할 수 있고, 정지영상 또는 동영상을 촬영하도록 카메라 구동을 제어할 수 있다.

군집 제어부(180)는 전술한 사용자의 음성에 의한 상기 제2 제어신호에 슬레이브 드론 장치에 할당된 소정의 식별음을 추출하고, 기 정의된 슬레이브 제어 명령어에 따라 각 슬레이브 드론 장치 중, 하나 이상의 현재 배치를 변경할 수 있다.

이러한 짐벌 제어부(170) 및 군집 제어부(180)의 구조에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.

특히, 전술한 비행 제어부(160), 짐벌 제어부(170) 및 군집 제어부(180)는 MCU 등에 의해 실행 가능한 프로그램 형태로 구현되어 무선조종 장치(100)에 탑재되는 롬, 메모리 및 기록매체 등에 저장될 수 있고, 상기 MCU에 의해 실행되어 전술한 기능을 구현할 수 있다.

전술한 구조에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 무선조종 장치는 제1 조종부를 통해 마스터 드론 장치의 비행경로를 제어하는 동시에, 사용자가 음성으로 마스터 드론 장치에 실장된 짐벌의 거치상태를 제어함으로써, 사용자 혼자서도 드론 장치의 비행제어와 카메라의 촬영제어를 용이하게 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 무선조종 장치는 군집 비행하는 드론 장치들에 대하여 마스터 드론 장치를 제외한 하나 이상의 슬레이브 드론 장치에 대하여 그 비행 위치를 음성으로 변경하여 다양한 형태의 군집 비행을 구현할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 전술한 본 발명의 무선조종 장치에 탑재되는 짐벌 제어부의 구조를 상세히 설명한다.

도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템의 무선조종 장치에 포함되는 짐벌 제어부의 구조를 나타낸 도면이고, 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템의 무선조종 장치에 포함되는 군집 제어부의 구조를 나타낸 도면이다.

도 3a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선조종 장치의 짐벌 제어부(170)는 감지된 사용자의 음성의 파형을 분석하여 사용자가 의도한 지시사항을 식별하는 분석부(171), 분석부(171)에 의해 식별된 지시사항과, 기 정의된 짐벌의 제어 명령어를 매핑하는 매핑부(173), 매핑된 제어 명령어에 기초하여 제2 제어신호를 생성하는 신호 생성부(175), 마스터 드론 장치의 비행경로가 상기 피사체와 일정한 거리를 유지하는 경로로 설정되면, 촬영중 카메라의 촬영방향이 피사체에 고정되도록 상기 짐벌의 피칭 구동, 롤링 구동 및 요잉 구동에 대응하는 제어 명령어의 조합을 실시간으로 보정하는 제1 추적부(177) 및 군집 비행시, 촬영 중 카메라의 촬영방향이 슬레이브 드론 장치를 일정 주기로 교번하여 촬영하도록 짐벌의 피칭 구동, 롤링 구동 및 요잉 구동에 대응하는 제어 명령어의 조합을 실시간으로 보정하는 제2 추적부(178)를 포함할 수 있다.

분석부(171)는 무선조종 장치의 제2 조종부(130)부터 사용자의 음성이 감지되면, 그 음성 파형을 분석하여 어떠한 지시사항이 입력되었는지 식별할 수 있다.

매핑부(173)는 소정개의 지시상황에 대응하는 제어 명령어가 설정되어 있고, 분석부(171)에 의해 지시사항이 식별되면, 각 지시사항에 대응하는 제어 명령어를 매핑하여 신호 생성부(175)에 알려줄 수 있다.

일예로서, 매핑부(173)에는, 사용자의 지시사항으로 'Up', 'Down', 'Left', 'Right', 'Clock(or Clockwise)' 및 'Counter(or Counterclockwise)'가 미리 정의되어 있고, 각각에 대응하는 제어 명령어가 정의되어 있다. 매핑부(173)는 분석부(171)에 의해 'Up' 또는 'Down' 음성이 식별되면, 피칭(pitching) 구동으로서, 카메라를 중심으로 한 X축, Y축 및 Z축 중, Y축을 중심으로 하여 카메라의 촬영방향을 상방향 또는 하방향으로 제어하는 피칭 제어 명령어(1731)에 매핑하여 신호 생성부(175)에 출력할 수 있다.

또한, 매핑부(173)는 'Left' 또는 'Right' 음성이 식별되면, 요잉(Yawing) 구동으로서, Z축을 중심으로 하여 카메라의 촬영방향을 좌방향 또는 우방향으로 제어하는 요잉 제어 명령어(1733)에 매핑하여 출력할 수 있다.

또한, 매핑부(173)는 'Clock(or Clockwise)' 또는 'Counter(or Counterclockwise)' 음성이 식별되면, 롤링(Rolling) 구동으로서, X축을 중심으로 하여 카메라의 촬영각도를 시계방향 또는 반시계방향으로 제어하는 롤링 제어 명령어(1735)에 매핑하여 출력할 수 있다.

또한, 매핑부(173)는 'Set Position' 또는 'Release' 음성이 식별되면, 드론 장치의 비행 궤도에 따라 더 역동적인 촬영을 위해 짐벌의 움직임을 일시적으로 고정 혹은, 재작동하는 움직임을 기타 제어 명령어(미도시)에 매핑하여 출력할 수 있다.

그리고, 매핑부(173)에는 전술한 카메라의 촬영방향 및 촬영각도를 제외한, 기타 카메라 촬영과 관련된 기능, 줌-인, 줌-아웃 기능, 카메라 배율 조종기능, 정지영상 또는 동영상 촬영선택기능 및 셔터(shutter) 발생기능 등과 관련된 지시사항 및 제어 명령어가 더 설정될 수 있고, 이는 짐벌의 제어신호가 아닌, 카메라에 대한 제어신호로서, 제2 제어신호에 포함되어 카메라에 드론 장치 및 카메라에 전송될 수 있다.

일 예로서, 매핑부(173)는 'Zoon-in' 또는 'Zoom-out' 음성이 식별되면, 카메라 제어 구동(1737)으로서, 카메라의 렌즈를 줌-인 또는 줌-아웃하는 제어 명령어를 신호 생성부(175)에 출력할 수 있다.

신호 생성부(175)는 매핑부(173)로부터 매핑된 제어 명령어에 따라, 사용자의 음성에 기초한 제2 제어신호를 생성하고, 마스터 및 슬레이브 드론 장치로의 전송을 위해 통신부(110)에 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 짐벌 제어부(170)는 드론 장치의 비행경로가 피사체와 일정한 거리를 유지하는 경로로 설정되면, 촬영중 카메라의 촬영방향이 그 피사체에 고정되도록 짐벌의 피칭 구동, 롤링 구동 및 요잉 구동에 대응하는 제어 명령어의 조합을 실시간으로 보정하는 제1 추적부(177)를 포함할 수 있다.

상세하게는, 본 발명의 드론 제어 시스템에 포함되는 마스터 드론 장치에는 적외선 센서와 같은 피사체와의 거리식별수단이 탑재될 수 있고, 사용자가 특정 피사체에 대하여 드론의 비행경로와는 독립적으로 특정 피사체를 고정적으로 촬영하고자 하는 경우, 제1 추적부(177)는 비행 제어부(160)의 비행경로 설정을 참조하여 영상 내 특정 피사체가 고정적으로 촬영될 수 있도록 비행경로에 대응하여 실시간으로 피칭 구동, 롤링 구동 및 요잉 구동에 대응하는 제어 명령어를 보정할 수 있다.

일 예로서, 제1 추적부(177)는 비행경로에 따라, 마스터 드론 장치의 현재 위치 및 그로부터 피사체와의 거리를 판단하고, 비행경로에 대응하여 변경되는 촬영방향 및 각도를 보정하여 이전 프레임과 동일한 영상이 이후에도 촬영되도록 제어 명령어를 보정하게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 짐벌 제어부(170)는 군집 제어부(180)의 요청에 따라, 마스터 드론 장치의 주변을 비행하는 하나 이상의 슬레이브 드론 장치에 대하여 일정주기로 각 슬레이브 드론 장치를 교번하여 촬영할 수 있도록 카메라의 촬영방향을 슬레이브 드론 장치를 향하도록 짐벌의 피칭 구동, 롤링 구동 및 요잉 구동에 대응하는 제어 명령어의 조합을 실시간으로 보정하는 제2 추적부(178)를 더 포함할 수 있다.

군집 제어부(180)는 각 슬레이브 드론 장치의 현재 배치를 짐벌 제어부(170)에 실시간으로 제공할 수 있다. 마스터 드론 장치에 탑재된 적외선 센서는 피사체뿐만 아니라, 인접한 슬레이브 드론 장치와의 거리도 센싱할 수 있으며, 비행 중, 바람 및 기타 예상치 않은 장애물에 의해 슬레이브 드론 장치의 센싱이 정상적으로 수행되지 않을 경우, 제2 추적부(179)는 군집 제어부(180)의 비행 경로 설정을 참조하여 영상 내 슬레이브 드론 장치들이 교번하여 촬영될 수 있도록 실시간으로 피칭 구동, 롤링 구동 및 요잉 구동에 대응하는 제어 명령어를 보정할 수 있다.

전술한 구조에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 무선조종 장치의 짐벌 제어부는 사용자의 음성을 인식하여 그에 포함된 사용자의 의도를 분석하고, 분석결과에 적합한 제어 명령을 매핑하여 제2 제어신호로서 마스터 드론 장치에 전송할 수 있고, 이에 따라 사용자의 양손이 아닌 음성으로 마스터 드론 장치를 이용한 공중에서의 피사체 촬영 임무를 수행할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 무선조종 장치의 짐벌 제어부는 군집 비행시 슬레이브 드론 장치를 촬영하여 예상치 못한 상황에서 인접 비행중인 슬레이브 드론 장치를 추적 촬영할 수 있다.

도 3b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선조종 장치의 군집 제어부(180)는, 마스터 드론 장치 및 슬레이브 드론 장치에 탑재된 위치 식별 수단이 제공하는 위치 정보의 센싱 처리를 통해 현재 위치 정보를 판단하는 포함하는 위치 식별부(181), 목적지 정보와 현재 위치 정보에 대응하여 복수의 드론 장치간 위치에 따라 일정간격이 유지되는 군집항로를 산출하는 항로 산출부(183) 및 마스터 드론 장치의 비행경로에 대응하여 슬레이브 드론 장치의 항로를 결정하되, 상기 현재 위치 정보에 따른 지형정보를 참조하여 최적 경로를 탐색하는 항로 결정부(185)를 포함할 수 있다.

위치 식별부(181)는 마스터 드론 장치 및 슬레이브 드론 장치에 탑재된 GPS 모듈 등의 위치좌표 식별수단에 의해 식별된 각 드론 장치의 위치를 실시간으로 수신하고, 그 위치 정보의 센싱 처리(1811)를 통해 각 드론 장치의 현재 위치 정보를 판단할 수 있다.

또한, 위치 식별부(181)는 무선 조종 장치(100)의 제2 조종부에 입력된 사용자의 음성에서 '2호기' 또는 'Bravo' 등이 포함된 것을 음성감지(1812)를 통해 감지하고, 그에 해당하는 슬레이브 드론 장치에 대한 포지션(1813) 식별을 통해 현재 위치를 판단할 수 있다.

항로 산출부(183)는 군집 운행에서 미리 입력된 목적지 정보(1832) 및 위치 식별부(181)에 의해 판단된 마스터 및 슬레이브 드론의 현재 위치 정보(1834)에 따라, 군집의 항로를 산출할 수 있다.

항로 결정부(185)는 무선 조종 장치에 탑재되는 전자지도에 포함되는 지형정보(1852)를 참조하여 항로 산출부(183)에 의해 산출된 군집 항로상에 존재하는 지형 및 지물을 매핑하여 해당 코스상에서 최단경로를 산출하고, 최단경로 상에 우회정보 등을 반영하여 최적경로를 탐색하여 상기 군집 항로를 보정할 수 있다.

전술한 구조에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 무선조종 장치의 군집 제어부는 사용자의 음성을 인식하여 마스터 드론 장치가 아닌, 각 슬레이브 드론 장치의 현재 비행 배치를 변경할 수 있다.

분석결과에 적합한 제어 명령을 매핑하여 제2 제어신호로서 마스터 드론 장치에 전송할 수 있고, 이에 따라 사용자의 양손이 아닌 음성으로 마스터 드론 장치를 이용한 공중에서의 피사체 촬영 임무를 수행할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템에 포함되는 드론 장치의 구조를 설명한다.

도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템의 마스터 드론 장치의 구조를 나타낸 도면이고, 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템의 슬레이브 드론 장치의 구조를 나타낸 도면이다.

도 4a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 마스터 드론 장치(200)는 무선 통신망을 통해 무선조종 장치와 연결되는 통신부(210)와, GPS 신호에 대응하여 현재 드론 장치(200)의 위치에 대한 위치신호를 생성하는 GPS부(220)와, 비행을 위한 구동력을 발생시키는 구동부(230)와, 피사체를 촬영하는 카메라(240)와, 수신한 제어신호에 대응하여 구동부(230)를 제어하여 비행을 수행하도록 하는 드론 제어부(250)와, 피사체간 거리를 감지하는 센서부(260)와, 마스터 드론 장치(200)에 전원을 공급하는 전원부(290)를 포함할 수 있다.

통신부(210)는 무선 통신망을 통해 무선조종 장치와 연결되어 통신을 수행할 수 있다. 이에 따라, 통신부(210)는 무선조종 장치로부터 송출되는 제1 제어신호 및 제2 제어신호를 수신하고, 카메라로부터 촬영된 피사체에 대한 원 영상을 전송할 수 있다.

GPS부(220)는 GPS 위성으로부터 송출되는 신호에 따라 마스터 드론 장치(200)의 현재 위치에 대한 위치정보를 산출하고, 이를 통신부(210)를 통해 실시간으로 무선조종 장치에 전송함으로써, 무선조종 장치가 마스터 드론 장치(200) 및 피사체의 위치를 실시간으로 판단할 수 있도록 한다.

구동부(230)는 회전에 따른 구동력을 발생시키는 소정의 모터로 구현될 수 있고, 구동력에 따라 마스터 드론 장치(200)를 추진시키며, 상승 및 하강, 방향전환 등을 수행할 수 있다. 이러한 구동부(230)는 드론의 종류에 따라 둘 이상이 탑재될 수 있다.

카메라(240)는 마스터 드론 장치(200)에 탑재되어 일 방향을 촬영하여 영상을 획득할 수 있다. 특히, 카메라(240)는 특정 장소 또는 피사체를 촬영하고, 이를 통신부(210)를 통해 무선조종 장치에 전송할 수 있다.

드론 제어부(250)는 마스터 드론 장치(200)의 전반적인 구동을 제어할 수 있다. 이러한 드론 제어부(250)는 통신부(210)가 수신한 제1 제어신호에 대응하여 구동부(230)를 제어함으로써 설정된 비행경로로 마스터 드론 장치(200)가 비행할 수 있도록 한다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어부(250)는 통신부(210)를 통해 수신한 제2 제어신호에 대응하여 후술하는 짐벌(270)의 거치상태를 변경함으로써, 카메라(240)의 촬영방향 및 각도를 변경할 수 있다.

센서부(260)는 자이로 센서, 적외선 센서, 가속센서 등을 포함하는 개념으로써, GPS부(220)에 의한 위치신호와 더불어 마스터 드론 장치(200)의 현재 위치를 감지하는 데 활용될 수 있다. 특히, 센서부(260)의 적외선 센서는 일 방향으로 적외선 빔을 조사하여 둘 이상의 투사점간의 거리를 측정함으로써 피사체와의 거리를 계산하여 드론 장치(200)뿐만 아니라, 피사체의 위치를 산출할 수 있고, 그 산출결과를 무선조종 장치에 전송함으로써, 고정된 피사체를 촬영하기 위한 카메라 제어에 반영할 수 있다.

짐벌(270)은 카메라(240)와 결합하여 마스터 드론 장치(200)에 카메라(240)를 고정하는 역할을 한다. 본 발명의 실시예에 따른 짐벌(270)은 3축 짐벌로써 피칭(pitching) 구동, 롤링(rolling) 구동 및 요잉(yawing) 구동함으로써 결합된 카메라(240)의 거치상태를 전환할 수 있다. 이러한 짐벌(270)의 기계적 구조에 대한 설명은 후술하도록 한다.

군집 관리부(280)는 센서부(260)에 의해 감지되는 인접한 슬레이브 드론 장치의 비행 위치가 기 설정된 범위를 벗어났는지 여부를 지속적으로 검출하고, 그 검출 결과를 드론 제어부(250)에 제공할 수 있다.

전원부(290)는 마스터 드론 장치(200)의 구동을 위한 전원을 공급하는 것으로, 반복충전이 가능한 배터리로 구현될 수 있다.

전술한 구조에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 마스터 드론 장치는 무선조종 장치에서 전송된 제어신호에 따라 비행 구동하고, 카메라를 통해 소정의 피사체를 촬영할 수 있고, 특히 제2 제어신호에 대응하여 카메라가 장착된 짐벌의 거치상태를 변경함으로써 원하는 영상을 촬영할 수 있다.

또한, 도 4b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 슬레이브 드론 장치(201)는 무선 통신망을 통해 무선조종 장치와 연결되는 통신부(211)와, GPS 신호에 대응하여 슬레이브 드론 장치(201)의 위치에 대한 위치신호를 생성하는 GPS부(221)와, 비행을 위한 구동력을 발생시키는 구동부(231)와, 수신한 제어신호에 대응하여 구동부(231)를 제어하여 비행을 수행하도록 하는 드론 제어부(251)와, 마스터 드론 장치와의 감지하는 센서부(261)와, 슬레이브 드론 장치(200)에 전원을 공급하는 전원부(291)를 포함할 수 있다.

이하의 설명에서, 전술한 마스터 드론 장치와 동일 또는 유사한 기능을 갖는 구성부의 상세한 설명은 생략하도록 한다.

통신부(211)는 무선 통신망을 통해 무선조종 장치 또는 마스터 드론 장치 연결되어 통신을 수행할 수 있다. 이에 따라, 통신부(210)는 무선조종 장치 또는 마스터 드론 장치로부터 송출되는 제1 및 제2 제어신호를 수신할 수 있다.

GPS부(221)는 GPS 위성으로부터 송출되는 신호에 따라 슬레이브 드론 장치(201)의 현재 위치에 대한 위치정보를 산출하고, 이를 통신부(210)를 통해 실시간으로 무선조종 장치에 전송함으로써 무선조종 장치가 현재위치를 실시간으로 판단할 수 있도록 한다.

구동부(231)는 회전에 따른 구동력을 발생시켜 슬레이브 드론 장치(201)가 비행할 수 있도록 한다.

드론 제어부(251)는 슬레이브 드론 장치(201)의 전반적인 구동을 제어할 수 있다. 이러한 드론 제어부(250)는 통신부(211)가 수신한 제1 제어신호에 대응하여 구동부(231)를 제어함으로써 설정된 비행경로로 슬레이브 드론 장치(201)가 비행하도록 제어할 수 있다.

특히, 드론 제어부(251)는 센서부(261)에 의한 마스터 드론 장치와의 거리를 통해 현재 자신의 배치가 항로 및 설정된 배치에 부합한 상태로 목적지까지 현재 배치를 유지할 수 있도록 지속적으로 관리할 수 있다.

센서부(261)는 자이로 센서, 적외선 센서 및 가속센서 등을 포함하는 개념으로써, GPS부(221)에 의한 위치신호와 더불어 마스터 드론 장치와의 거리를 통해 현재 위치를 감지하는 데 활용될 수 있다.

마스터 추적부(281)는 전술한 센서부(261)의 감지결과에 따라 현재 비행 위치가 정상 경로인지 지속적으로 마스터 드론 장치를 추적할 수 있고, 그 추적결과를 드론 제어부(250)에 제공할 수 있다.

전원부(291)는 슬레이브 드론 장치(201)의 구동을 위한 전원을 공급할 수 있다.

전술한 구조에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 슬레이브 드론 장치는 무선조종 장치로부터 전송된 제어신호 또는 마스터 드론 장치와의 거리에 따라 비행하고, 제2 제어신호에 대응하여 현재 비행 배치를 변경함으로써 사용자가 원하는 배치로 군집 비행을 유도할 수 있다.

한편, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 마스터 드론 장치(200) 및 슬레이브 드론 장치(201)는 하부면으로 인명 구조 구동시 조난자에게 투하하기 위한 전개 튜브부(300)를 더 탑재할 수 있다.

전개 튜브부(300)는 소정량의 가스가 충진된 가스 공급수단 및 내부로의 가스주입에 따라 팽창하는 튜브 부재를 포함할 수 있고, 상기 가스 공급수단의 입구상에 체결된 잠금수단은 하부면의 결합에 따라 투하시 중력에 의해 개구되는 구조 또는, 마스터 드론 장치(200) 및 슬레이브 드론 장치(201)의 수상 낙하에 의해 스며드는 물에 의해 녹아 내려 개구되는 구조 등이 적용될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 마스터 드론 장치에 실장되고 카메라와 결합하는 짐벌의 구조를 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템의 드론 장치에 실장되는 짐벌의 구조를 나타낸 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 드론 장치에 실장되는 짐벌(270)은 카메라(240)와 결합되고, 전방에 대한 카메라(240)의 촬영방향을 상방향 또는 하방향으로 전환하는 피칭 구조물(271, 272), 피칭 구조물(271, 272)와 결합되고, 전방에 대한 카메라(240)의 촬영각도를 시계방향 또는 반시계방향으로 전환하는 롤링 구조물(273, 274)와, 롤링 구조물(273, 274) 및 드론 장치의 몸체 사이에 결합되고, 전방에 대한 카메라의 촬영방향을 좌방향 또는 우방향으로 전환하는 요잉 구조물(275, 276)을 포함할 수 있다.

피칭 구조물(271, 272)는 카메라(240)가 결합 및 고정되는 제1 지지수단(271) 및 제1 지지수단(271)과 회전가능 하도록 연결되는 제1 회전수단(272)을 포함할 수 있다. 이러한 피칭 구조물(271, 272)는 제2 제어신호의 피칭 제어 명령어에 대응하여 Y축을 중심으로 회전 구동함에 따라 카메라의 촬영방향을 상방향 또는 하방향으로 가변이 가능하도록 카메라를 거치하게 된다.

롤링 구조물(273, 274)는 제1 회전수단(272)이 결합되는 제2 지지수단(273) 및 제2 회전수단(274)을 포함할 수 있다. 이러한 롤링 구조물(273, 274)는 제2 제어신호의 롤링 제어 명령어에 대응하여 X축을 중심으로 회전 구동함에 따라, 피칭 구조물(271, 272)를 회전시켜 카메라의 촬영방향을 시계방향 또는 시계반대방향으로 가변하게 된다.

요잉 구조물(275, 276)은 제2 지지수단(273)이 결합되는 제3 지지수단(275) 및 제3 회전수단(276)을 포함할 수 있다. 이러한 요잉 구조물(275, 276)은 제2 제어신호의 요잉 제어 명령어에 대응하여 Z축을 중심으로 회전 구동함에 따라, 피칭 구조물(271, 272) 및 롤링 구조물(273, 274)을 함께 회전시켜 카메라의 촬영방향을 좌방향 또는 우방향으로 가변하게 된다.

또한, 도시되어 있지는 않지만, 짐벌(270)은 각 구조물을 구동하기 위한 소정의 엑츄에이터(미도시)와 결합될 수 있고, 각 구조물과 결합된 엑츄에이터에 해당하는 제2 제어신호가 입력됨에 따라 구조물을 구동하게 된다.

전술한 구조에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 드론 장치에 실장되는 짐벌을 통해 카메라의 촬영방향 및 촬영각도를 자유롭게 제어할 수 있으며, 이에 드론 장치의 비행경로와는 별도로 원하는 시점에서 피사체에 대한 영상을 획득할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 무선조종 장치에 의한 드론 제어 방법을 설명한다. 이하의 설명에서 각 단계의 실행주체는 별도의 기재가 없더라도 무선조종 장치 및 이를 구성하는 구성부이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템의 무선조종 장치에 의한 드론 제어 방법을 나타낸 도면이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선조종 장치에 의한 드론 제어 방법은, 사용자의 조작에 따라 드론 장치의 비행경로를 결정하고, 결정된 비행경로에 따른 제1 제어신호를 생성하는 단계(S100)와, 사용자의 음성을 감지하고, 감지된 음성에 따라 드론 장치에 탑재된 카메라의 촬영방향 또는 촬영각도를 변경하는 제2 제어신호를 생성하는 단계(S110)와, 무선 통신망을 통해 드론 장치에 제1 제어신호 및 제2 제어신호를 전송하는 단계(S120)를 포함할 수 있고, 특히 상기 제2 제어신호는 상기 사용자의 음성에 대응하여 상기 마스터 드론 장치를 기준으로 하여 상기 슬레이브 드론 장치의 배치를 결정할 수 있다.

사용자의 조작에 따라 드론 장치의 비행경로를 결정하고, 결정된 비행경로에 따른 제1 제어신호를 생성하는 단계(S100)는 사용자가 무선조종 장치의 제1 조종부를 조작함에 따라, 무선조종 장치가 이에 대응하는 제1 제어신호를 생성하는 단계이다.

다음으로, 사용자의 음성을 감지하고, 감지된 음성에 따라 드론 장치에 탑재된 카메라의 촬영방향 또는 촬영각도를 변경하는 제2 제어신호를 생성하는 단계(S110)는, 사용자가 음성으로 카메라의 제어를 지시하면, 무선조종 장치가 그 음성을 감지 및 분석하여 해당 지시사항에 대응하는 제어 명령어를 매핑하고, 매핑결과를 포함하는 제2 제어신호를 생성하는 단계이다.

여기서, S110 단계는, 짐벌 제어부에 의해 수행될 수 있고, 짐벌 제어부의 분석부가 감지된 사용자의 음성의 파형을 분석하여 사용자가 의도한 지시사항을 식별하는 단계와, 매핑부가 식별된 지시사항 및 기 정의된 짐벌의 제어 명령어를 매핑하되, 구체적으로 지시사항에 따라, 짐벌의 피칭(pitching) 구동, 롤링(rolling) 구동 및 요잉(yawing) 구동에 각각 대응하는 제어 명령어를 매핑하는 단계와, 신호 생성부가 매핑된 제어 명령어에 기초하여 상기 제2 제어신호를 생성하는 단계로 세분될 수 있다.

이어서, 무선 통신망을 통해 드론 장치에 제1 제어신호 및 제2 제어신호를 전송하는 단계(S120)는 무선조종 장치가 통신부를 통해 생성한 제어신호들을 드론 장치에 전송하는 단계이다. 이에 따라, 드론 장치는 제1 제어신호에 정의된 비행경로에 따라 비행을 수행하게 되며, 제2 제어신호에 따라 카메라를 제어하여 의도한 형태로 피사체를 촬영할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 방법에서, 드론 장치의 비행경로가 상기 피사체와 일정한 거리를 유지하는 경로로 설정되면, S110 단계에서, 짐벌 제어부의 추적부가 촬영중 카메라의 촬영방향이 상기 피사체에 고정되도록 짐벌에 대한 피칭 구동, 롤링 구동 및 요잉 구동의 조합을 실시간으로 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

전술한 단계에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 짐벌을 무선조종 장치로부터 전송되는 제2 제어신호에 대응하여 피칭 동작, 롤링 동작 및 요잉 구동하여 사용자가 의도한 방향 및 각도로 피사체를 촬영할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 제2 제어신호는 군집 비행에서 각 슬레이브 드론 장치를 특정 및 특정된 슬레이브 드론 장치의 현재 배치를 사용자의 의도에 따라 변경할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템을 이용한 피사체를 촬영하는 일 예를 통해 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템을 이용한 드론 장치의 비행 방법 및 피사체를 촬영하는 방법을 예시한 도면이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템은 피사체(obj)를 촬영하는 카메라(240)가 장착된 짐벌을 포함하는 드론 장치(200) 및 사용자의 행위에 따라 드론 장치에 대한 하나 이상의 제어신호를 생성하고, 무선 통신망을 통해 드론 장치에 제어신호를 전송하는 무선조종 장치(100)를 포함하고, 제어신호는 무선조종 장치(100)가 감지한 사용자의 음성에 대응하여 생성된 짐벌의 거치상태를 제어하는 제2 제어신호를 포함할 수 있다.

드론 장치(200)의 카메라(240)의 촬영방향이 피사체(obj)를 향한다고 가정하고, 좌표를 드론 장치(200)의 중심으로 X축, Y축 및 Z축으로 구분한다고 할 때, 사용자가 피사체(obj)의 상부 또는 하부를 촬영하고자 하면, 'UP' 또는 'Down'을 음성으로 지시함으로써 Y축을 기준으로 하여 짐벌을 피칭 구동할 수 있다.

또한, 사용자가 피사체(obj)의 좌측 또는 우측을 촬영하고자 하면, 'Left' 또는 'Right'을 음성으로 지시하여 Z축을 기준으로 짐벌을 요잉 구동할 수 있고, 피사체(obj)에 대한 촬영각도를 변경하고자 하면 'Clock(or Clockwise)' 또는 'Counter(or Counterclockwise)'을 음성으로 지시하여 X축을 기준으로 짐벌을 롤링 구동할 수 있다.

한편, 드론 장치(200)가 피사체(obj)의 주변을 선회 이동하거나, 특정 비행경로(path)로 비행하는 경우, 드론 장치(200)와 피사체(obj)간의 거리(d)가 변경될 수 있으며, 이에 실시간으로 영상 내 피사체(obj)의 등장 여부가 변경될 수 있다. 이때, 사용자는 영상의 초점이 해당 피사체(obj)에 고정되도록 설정할 수 있으며, 무선조종 장치(100)의 짐벌 제어부는 드론 장치(200)의 위치변화에 따라 실시간으로 카메라(240)의 촬영방향 및 촬영각도가 피사체(obj)에 고정되도록 제2 제어신호를 보정할 수 있다.

전술한 단계에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 방법은 사용자의 조종스틱 조작과는 별도로 사용자의 음성을 입력받아 이를 분석하고 해당하는 제어 명령어와 매핑하여 제2 제어신호를 생성하여 드론 장치를 제어할 수 있고, 짐벌 거치상태를 실시간으로 보정하여 피사체에 고정된 영상을 획득할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템을 인명 구조에 적용하는 일 예를 통해 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.

도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템을 인명 구조에 적용한 예를 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템은 드론 장치(200)의 하부면, 즉, 짐벌 구조물의 하부면으로 소정량의 가스가 충진된 가스 공급수단을 포함하는 전개 튜브부(300)를 탑재하고, 조난자 발생시 인근의 사용자가 무선조종 장치(100)를 통해 짐벌에 결합된 카메라의 촬영방향을 피사체인 조난자에게 고정되도록 설정 및 비행 구동함으로써, 인명 구조를 구현할 수 있다.

상세하게는, 사용자는 드론 장치(200)가 GPS 좌표상으로 조난자의 상부에 대응하도록 비행제어 하고, 드론 장치(200)가 전개 튜브부(300)의 투하 제어신호를 전송함으로써, 조난자가 투하되는 전개 튜브부(300)를 붙잡아 육지로 이동하거나, 구조대가 도착하기까지 버틸 수 있도록 한다.

또한, 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템은 하나의 드론 장치를 마스터로 설정하고, 다른 하나 이상의 드론 장치를 슬레이브로 설정하여 군집 비행을 구현할 수 있다.

이중, 마스터 드론 장치(200.M)에는 짐벌에 고정된 카메라(240) 및 전개 튜브부(300)가 탑재됨에 따라, 카메라(240)에 의해 유동하는 조난자를 추적하고, 마스터 드론 장치(200.M)를 기준으로 군집 비행하는 복수의 슬레이브 드론 장치(200.S1 ~ 200.S4)를 통해 다수의 전개 튜브부(300 ~ 304)를 조난자 근처에 제공함으로써, 조난자가 적어도 하나의 전개 튜브부(300 ~ 304)를 붙잡을 수 있도록 함과 아울러, 다수의 조난자에게도 효율적으로 다수의 전개 튜브부(300 ~ 304)를 제공할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 군집 운행에서는 사용자의 음성을 이용한 슬레이브 드론 장치(200.S1 ~ 200.S4)의 개별 제어를 통해, 태풍 등 악천우 상황에서 어느 하나의 슬레이브 드론 장치(200.S1)가 드랍(drop) 되더라도 나머지 어느 하나의 슬레이브 드론 장치(200.S4)가 조난자에게 도달 수 있도록 제어함으로써 구조 성공률을 비약적으로 향상시킬 수 있다.

또한, 전술한 예에서 전개 튜브부(300 ~ 304)의 가스 주입 방식에 따라, 전개 튜브부(300 ~ 304)를 투하하는 것이 아닌, 마스터 드론 장치(200.M) 및 슬레이브 드론 장치(200.S1 ~ 200.S4)의 일부 또는 전부를 수상에 낙하시켜 전개 튜브부(300 ~ 304)를 팽창시킴으로써 조난자를 구조하는 방식도 적용될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 드론 장치에 자동 전개 튜브를 탑재하고, 이를 인명 구조에 적용하면, 구조자가 직접 튜브를 가지고 조난자에게 접근할 필요가 없으며, 인명 구조로 인한 사고를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 마스터 드론 및 복수의 슬레이브 드론 장치를 준비하여 군집 비행을 구현함으로써, 복수개의 자동 전개 튜브를 동시에 운송할 수 있고, 동시에 복수의 조난자들에게 전개식 튜브를 제공할 수 있어, 인명구조의 성공률을 극대화하고 다수의 인명구조에 매우 용이하다는 장점이 있다.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템의 군집 구동에서 각 슬레이브 드론 장치를 독립적으로 제어하는 방식을 나타낸 도면이다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템은 마스터 드론 장치(200.M) 및 이를 기준으로 군집 비행하는 복수의 슬레이브 드론 장치(200.S1 ~ 200.S4)를 이용할 수 있다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 드론 제어 시스템은 사용자의 음성에 따른 제2 제어신호를 각 슬레이브 드론 장치(200.S1 ~ 200.S4)에 전송함으로써, 모든 드론 장치가 동시에 경로를 설정 또는 전환하는 형태가 아닌, 어느 하나의 슬레이브 드론 장치(200.S1 ~ 200.S4)의 현재 배치를 개별적으로 제어할 수 있는 특징이 있다.

사용자는 음성을 통해 슬레이브 드론 장치(200.S1 ~ 200.S4) 중, 어느 하나를 특정할 수 있고, 마스터 드론 장치(200.M)를 기준으로 어느 하나의 슬레이브 드론 장치(200.S3)와의 거리(d)를 조절할 수 있다.

또한, 사용자는 어느 하나의 슬레이브 드론 장치(200.S1)의 비행 고도(h)를 조정할 수 있다.

또한, 사용자는 어느 하나의 슬레이브 드론 장치(200.S4)를 군집으로부터 이탈(o)시키거나, 이탈된 슬레이브 드론 장치(200.S4)가 랜딩하도록 개별적으로 제어할 수 있다.

전술한 방식으로 개별 제어된 슬레이브 드론 장치(200.S1, 200.S3, 200.S4)의 현재 배치는 실시간으로 각 드론 장치의 항로에 반영되어, 마스터 드론 장치(200.M) 및 나머지 하나의 슬레이브 드론 장치(200.S2)가 기 설정된 목적지로 비행하도록 유지할 수 있다.

상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서, 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.

100 : 무선조종 장치 110 : 통신부
120 : 제1 조종부 130 : 제2 조종부
140 : 디스플레이부 160 : 비행 제어부
170 : 짐벌 제어부 180 : 군집 제어부

Claims (12)

1. 임의의 일 방향으로 촬영하는 카메라가 장착된 짐벌이 탑재되는 마스터 드론 장치;
   상기 마스터 드론 장치와 군집을 이루며, 상기 마스터 드론 장치에 의해 항로가 결정되는 하나 이상의 슬레이브 드론 장치;
   사용자의 조작 및 음성에 대응하여, 각각 상기 마스터 드론 장치에 대한 하나 이상의 제1 제어신호 및 상기 짐벌의 거치상태를 제어하는 제2 제어신호를 생성하는 무선조종 장치를 포함하고,
   상기 제2 제어신호는,
   상기 사용자의 음성에 대응하여 상기 마스터 드론 장치를 기준으로 하여 상기 슬레이브 드론 장치의 배치를 결정하는 신호인 드론 제어 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 무선조종 장치는,
   상기 드론 장치와 무선 통신망을 통해 데이터를 송수신하는 통신부;
   상기 사용자의 조작을 입력받는 제1 조종부;
   상기 사용자의 음성을 감지하는 제2 조종부;
   상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 표시하는 디스플레이부;
   상기 제1 조종부에 입력된 사용자의 조작에 따라 상기 드론 장치의 비행경로를 결정하고, 결정된 비행경로에 따른 상기 제1 제어신호를 생성하는 비행 제어부;
   상기 제2 조종부가 감지한 사용자의 음성에 따라 상기 제2 제어신호를 생성하여 상기 카메라의 촬영방향 또는 촬영각도를 변경하는 짐벌 제어부; 및
   상기 제2 제어신호에 포함된 슬레이브 드론 장치에 할당된 식별음을 추출하고, 기 정의된 슬레이브 제어 명령어에 따라 상기 슬레이브 드론 장치의 현재 배치를 변경하는 군집 제어부
   를 포함하는 드론 제어 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 군집 제어부는,
   상기 마스터 드론 장치 및 슬레이브 드론 장치에 탑재된 위치 식별 수단이 제공하는 위치 정보의 센싱 처리를 통해 현재 위치 정보를 판단하는 포함하는 위치 식별부;
   목적지 정보와 현재 위치 정보에 대응하여 복수의 드론 장치간 위치에 따라 일정간격이 유지되는 군집항로를 산출하는 항로 산출부; 및
   상기 마스터 드론 장치의 비행경로에 대응하여 상기 슬레이브 드론 장치의 항로를 결정하되, 상기 현재 위치 정보에 따른 지형정보를 참조하여 최적 경로를 탐색하는 항로 결정부
   를 포함하는 드론 제어 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 위치 식별부는,
   상기 제2 조종부가 감지한 사용자의 음성에 따라, 해당 슬레이브 드론 장치를 식별하고, 마스터 드론 장치를 기준으로 식별된 슬레이브 드론 장치의 현재 배치를 식별하는 드론 제어 시스템.
5. 제 2 항에 있어서,
   상기 짐벌은,
   상기 카메라와 결합되고, 전방에 대한 상기 카메라의 촬영방향을 상방향 또는 하방향으로 전환하는 피칭 구조물, 상기 피칭 구조물과 결합되고, 전방에 대한 상기 카메라의 촬영각도를 시계방향 또는 반시계방향으로 전환하는 롤링 구조물 및 상기 롤링 구조물 및 상기 드론 장치의 몸체 사이에 결합되고, 전방에 대한 상기 카메라의 촬영방향을 좌방향 또는 우방향으로 전환하는 요잉 구조물을 포함하고,
   군집 비행시, 일정 주기로 피칭, 롤링 및 요잉 구동을 통해 둘 이상의 슬레이브 드론 장치를 교번하여 촬영하는 드론 제어 시스템.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 짐벌 제어부는,
   상기 마스터 드론 장치의 비행경로가 피사체와 일정한 거리를 유지하는 경로로 설정되면, 촬영중 카메라의 촬영방향이 상기 피사체에 고정되도록 상기 짐벌의 피칭 구동, 롤링 구동 및 요잉 구동에 대응하는 제어 명령어의 조합을 실시간으로 보정하는 제1 추적부; 및
   상기 군집 비행시, 촬영중 카메라의 촬영방향이 상기 슬레이브 드론 장치를 일정 주기로 교번하여 촬영하도록 상기 짐벌의 피칭 구동, 롤링 구동 및 요잉 구동에 대응하는 제어 명령어의 조합을 실시간으로 보정하는 제2 추적부
   를 포함하는 드론 제어 시스템.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 마스터 드론 및 슬레이브 드론은, 상기 짐벌의 하부면에 전개 튜브부를 장착하고,
   상기 제2 제어신호에 대응하여 상기 하부면으로부터 상기 전개 튜브부를 분리시켜 하방으로 투하하는 드론 제어 시스템.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 마스터 드론 및 슬레이브 드론은, 상기 짐벌의 하부면에 전개 튜브부를 장착하고,
   상기 제2 제어신호에 대응하여, 현재 위치에서 수직 낙하하여 상기 전개 튜브부가 수중에서 전개되도록 하는 드론 제어 시스템.
9. 무선조종 장치에 의한 드론 제어 방법으로서,
   사용자의 조작에 따라, 마스터 드론 장치의 비행경로를 결정하고, 결정된 비행경로에 따른 제1 제어신호를 생성하는 단계;
   사용자의 음성을 감지하고, 감지된 음성에 따라 상기 드론 장치에 탑재된 카메라의 촬영방향 또는 촬영각도를 변경하는 제2 제어신호를 생성하는 단계; 및
   무선 통신망을 통해 상기 마스터 드론 장치 및 하나 이상의 슬레이브 드론 장치에 상기 제1 및 제2 제어신호를 전송하는 단계를 포함하고,
   상기 제2 제어신호는,
   상기 사용자의 음성에 대응하여 상기 마스터 드론 장치를 기준으로 하여 상기 슬레이브 드론 장치의 배치를 결정하는 신호인 무선조종 장치에 의한 드론 제어 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2 제어신호를 생성하는 단계는,
    감지된 사용자의 음성의 파형을 분석하여 사용자가 의도한 지시사항을 식별하는 단계;
    식별된 지시사항과, 기 정의된 짐벌 또는 상기 슬레이브 드론 장치의 제어 명령어를 매핑하는 단계; 및
    매핑된 제어 명령어에 기초하여 상기 제2 제어신호를 생성하는 단계
    를 포함하는 무선조종 장치에 의한 드론 제어 방법.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어 명령어를 매핑하는 단계는,
    상기 지시사항에 따라, 상기 마스터 드론 장치를 기준으로 하여 배치를 변경하는 제어 명령어를 매핑하는 단계
    를 포함하는 무선조종 장치에 의한 드론 제어 방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 슬레이브 드론 장치의 비행경로가 상기 마스터 드론 장치와 일정한 거리를 유지하는 경로로 설정되면, 상기 제어 명령어를 매핑하는 단계는,
    촬영중 카메라의 촬영방향이 상기 슬레이브 드론 장치를 일정 주기로 교번하여 촬영하도록 상기 짐벌의 피칭 구동, 롤링 구동 및 요잉 구동에 대응하는 제어 명령어의 조합을 실시간으로 보정하는 단계
    를 더 포함하는 무선조종 장치에 의한 드론 제어 방법.

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