KR20200142133A - 360도 촬영기능과 gps 보호기능을 갖춘 스텔스 드론 - Google Patents

360도 촬영기능과 gps 보호기능을 갖춘 스텔스 드론 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이더에 탐지되지 않도록 스텔스 기능을 제공하고, 복수의 카메라를 이용하여 360°영상 촬영이 가능하며, GPS 기만신호나 재밍신호와 같은 방해전파로부터 GPS 안테나의 보호가 가능한 360도 촬영기능과 GPS 보호기능을 갖춘 스텔스 드론에 관한 것이다.

Description

360도 촬영기능과 GPS 보호기능을 갖춘 스텔스 드론{STEALTH DRON HAVING 360 DEGREE PHOTOGRAPHING AND GPS PROTECTING}
본 발명은 레이더에 탐지되지 않도록 스텔스 기능을 제공하고, 복수의 카메라를 이용하여 360°영상 촬영이 가능하며, GPS 기만신호나 재밍신호와 같은 방해전파로부터 GPS 안테나의 보호가 가능한 360도 촬영기능과 GPS 보호기능을 갖춘 스텔스 드론에 관한 것이다.
최근 IT 기술과 비행 동체에 대한 경량화 기술이 발전하면서 원격 조종기를 이용한 조종자의 제어가 필요한 타입은 물론, 제어가 필요하지 않은 타입의 각종 드론(Drone)에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
20세기 초반에 등장한 드론은 최초 군사용 무인항공기로 개발되었으며, 현재는 군사용 이외에 산업용, 레저용, 방송용 및 배송용 등과 같이 다양한 분야에서 사용되고 있으며, 점차 그 영역을 확장하고 있다.
한편, 드론은 자체에서 위치를 파악해서 항로를 유지하도록 GPS(Global Positioning System)를 이용하는데, 80년대 대한민국 국적 여객기가 소련항공에서 격추되어 수백명이 사망한원인은 GPS의 위치정보 오류에 기인한다.
수백명을 탑승한 여객기의 GPS에서 오작동이 나서 타국 영공을 침범하면 격추의 위험이 있고, GPS 위치정보를 악의적으로 조작하여 거짓 위치신호를 발송하여 드론을 납치하는 GPS 기만(deception) 신호나 그 외 GPS 자체를 무력화시키는 재밍(jamming) 신호의 위험에 노출된다.
이에, 4차 산업혁명 시대에 앞서 GPS 기만신호와 GPS 재밍신호를 방지하는 기술을 탑재한 드론을 제공하여 전파공격에 대항하는 보안 기능이 필요하며, 그에 더해 전파 공격으로부터 회피가 가능한 스텔스 기능과 360°영상 촬영 카메라 기술을 제공하는 드론 기술이 필요하다.
대한민국 등록특허 제10-1779938호 대한민국 등록특허 제10-1762494호 대한민국 공개특허 제2016-0103238호
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 레이더에 탐지되지 않도록 스텔스 기능을 제공하고, 복수의 카메라를 이용하여 360°영상 촬영이 가능하며, GPS 기만신호나 재밍신호와 같은 방해전파로부터 GPS 안테나의 보호가 가능한 360도 촬영기능과 GPS 보호기능을 갖춘 스텔스 드론를 제공하고자 한다.
이를 위해, 본 발명에 따른 360도 촬영기능과 GPS 보호기능을 갖춘 스텔스 드론은 레이더 전파에 포착되지 않도록 스텔스 기능을 갖는 드론 몸체와; 상기 드론 몸체에 설치되며 드론을 비행시키도록 프로펠러 및 상기 프로펠러를 구동시키는 모터를 구비하는 비행 로터와; 상기 드론 몸체에 설치되며 GPS 위성으로부터 절대좌표 정보가 포함된 GPS 신호를 수신하는 GPS 안테나와; 상기 GPS 신호에 포함된 좌표정보를 이용하여 비행 속도, 방향 및 자세를 제어하는 비행 제어부와; GPS 기만신호 및 재밍신호를 포함하는 GPS 방해전파신호를 차단하도록 상기 GPS 안테나에 설치된 안테나 쉴드와; 상기 드론 몸체의 상방, 하방, 전방 및 후방을 각각 촬영하는 탑 카메라, 바텀 카메라, 전방 카메라 및 후방 카메라로 360°촬영을 하는 영상 촬영부; 및 상기 영상 촬영부에서 촬영된 영상을 압축 코딩하여 지상의 단말기로 전송하는 영상 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 드론 몸체는 상기 스텔스 기능을 제공하도록 다수의 편평면 및 샤프 에지(sharp edge)를 포함하여 전파원으로부터 드론 몸체로 송출된 레이더 전파를 상기 전파원이 존재하는 방향과 다른 방향으로 반사시키는 표면을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 드론 몸체는 상기 스텔스 기능을 제공하도록 전파원으로부터 드론 몸체로 송출된 레이더 전파를 흡수하는 탄소섬유 재질로 이루어져 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 안테나 쉴드는 상기 GPS 안테나의 주변부를 둘러싸도록 설치되어 방해전파신호를 차단하되, 위성궤도에서 송출되는 GPS 신호를 수신하도록 상부가 개방되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 안테나 쉴드는 상기 GPS 안테나의 측부를 연속하여 둘러싸는 쉴드 몸체; 및 상기 쉴드 몸체에 다수개 관통 형성되며, 상기 방해전파신호의 파장 길이보다 작은 크기를 갖는 쉴드 홀(shield hole);을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 드론 몸체에 설치되어 상기 드론 몸체의 자세를 검출하는 자세 센서 및 상기 드론 몸체의 현재 고도를 측정하는 고도 센서를 더 포함하되, 상기 영상 촬영부에서 촬영된 영상은 상기 자세 센서 및 고도 센서 중 어느 하나 이상의 검출값과 함께 타 단말기로 전송되는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명은 드론 몸체에 스텔스 기능을 부가하여 레이더망에 잡히지 않으므로 GPS 기만신호나 재밍신호의 목표물이 되는 것을 최소화한다. 또한, 복수개의 카메라를 이용하여 360°영상 촬영이 가능하므로 파노라마 기능을 이용하여 감시, 검측 및 영상 기록 등을 가능하게 하며, 안테나 쉴드에 의해 지상의 방해전파로부터 GPS 안테나를 보호하여 악의적 오작동나 납치 등을 방지한다.
도 1은 본 발명에 따른 360도 촬영기능과 GPS 보호기능을 갖춘 스텔스 드론을 나타낸 도이다.
도 2는 일반적인 드론 격추용 기술들을 나열한 예시도이다.
도 3은 일반적인 시간적 기법에 따른 항재밍(역소거) 기술을 나타낸 개념도이다.
도 4는 일반적인 공간적 기법에 따른 항재밍(필터링) 기술을 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 안테나 쉴드를 나타낸 도이다.
도 6은 상기 도 5의 적용 예시도이다.
도 7은 본 발명의 안테나 쉴드에 의한 전파 수신 영역을 나타낸 방위도이다.
도 8은 본 발명의 안테나 쉴드에 의해 차단되는 방해전파 파형도이다.
도 9는 본 발명의 안테나 쉴드를 나타낸 다른 예이다.
도 10은 본 발명의 영상 촬영부를 나타낸 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 360도 촬영기능과 GPS 보호기능을 갖춘 스텔스 드론에 대해 상세히 설명한다.
도 1과 같이, 본 발명에 따른 360도 촬영기능과 GPS 보호기능을 갖춘 스텔스 드론(이하, '스텔스 드론' 이라함)은 드론 몸체(110), 비행 로터(120), GPS 안테나(130), 비행 제어부(140), 안테나 쉴드(150), 영상 촬영부(160) 및 영상 처리부(170)를 포함한다.
이때, 드론 몸체(110)는 비행체인 드론(drone)의 동체(fuselage)를 구성하는 것으로, 비행 중인 드론이 레이더망에 포착되지 않도록 스텔스(stealth) 기능을 포함한다. 예컨대, 지상에서 악의적으로 기만신호나 재밍신호를 송출하려는 공격자의 레이더 포착을 방해한다.
도시된 바와 같이 스텔스 기능은 드론 몸체(110)의 표면에 다수의 편평면(FL) 및 샤프 에지(sharp edge)(ED)를 형성한 타입이 구현될 수 있다. 따라서, 지상이나 공중에서 송출된 레이더 전파의 반사 각도를 왜곡하여 스텔스 기능을 구현한다.
예컨대, 드론 몸체(110)의 외형을 구성하는 평면(FL)과 평면(FL) 사이의 경계를 기준으로 각 평면이 꺽이게 하여, 샤프 에지(ED)를 기준으로 연접한 평면이 일정 각도로 굽어진 형상을 한 개소 이상 구비하여 레이다 전파가 송신측(전파원)과 다른 방향으로 반사되게 한다.
따라서, 레이다 시스템으로부터 송출된 전파가 드론 몸체(110)에서 반사된 후, 그 전파의 경로가 왜곡됨에 따라 레이더로 회귀(즉, 레이더에서 수신)하지 못하고 공기중으로 분산된다.
다른 예로, 스텔스 기능을 제공하기 위해, 드론 몸체(110)는 전파원으로부터 드론 몸체(110)로 송출된 레이더 신호를 흡수하는 탄소섬유 재질로 구성된다. 이러한 경우 드론 몸체(110)는 상술한 샤프 에지(ED) 대신 둥근 외표면으로 구성할 수 있다.
이때, 드론 몸체(110)의 형상 및 재질은 공기역학적 효율을 극대화하여 측풍이나 상대풍 등의 풍력, 강수나 공기 중 습기는 물론 지상의 환경에서도 견딜 수 있는 방수 성능을 제공하며, 그 밖에 오물, 화재(열) 등의 극한 환경에 저항력을 갖추도록 설계한다.
따라서, 극한 환경에 노출되는 상업용이나 군용으로도 적용이 가능하다. 드론의 크기는 소형 드론의 경우 비행시 소음이 적고 시야 확보가 어려워 스텔스 군용에 적합하나 바람에 대한 저항력이 약하여 비행 경로가 쉽게 이탈되는 문제가 있으므로 소형을 지향하면서도 바람 저항력을 고려한 적정 크기로 설계된다.
다음, 비행 로터(rotor)(120)는 드론 몸체(110)에 설치되어 드론을 비행시키는 것으로, 하나 또는 다수개 구비된다. 통상적으로 비행 로터(120)를 다수개 구비하는 경우에는 2개 내지 6개를 드론 몸체(110)의 각 방향에 균등 설치한다.
도 1과 같이, 일 예로써 비행 로터(120)는 안정적인 비행이 가능하면서도 충분한 출력을 제공하도록 4개 구비된다. 각 비행 로터(120)는 드론 몸체(110)의 전방 좌우측 및 후방 좌우측에서 각각 외측으로 돌출된 연결로드(121)에 설치된다.
또한, 연결로드(121)의 단부에 설치된 비행 로터(120)는 회전시 양력을 제공하는 프로펠러(122) 및 상기 프로펠러를 구동시키는 모터를 구비한다. 모터는 프로펠러의 회전축에 결합되며 자체에 탑재된 배터리에 의해 구동된다.
특히, 본 발명의 비행 로터(120)는 연결로드(121)의 단부에 구비된 회동기어를 통해 설치됨에 따라, 연결로드(121)를 기준으로 틸팅(tilting) 가능하게 조립된다. 틸팅 각도는 일 예로 전방을 기준으로 상하 45°이내의 범위로 조절된다.
GPS 안테나(130)는 드론의 현재 위치 정보를 수신받는 것으로, 드론 몸체(110)에 설치되며 GPS 위성(SA)으로부터 절대좌표 정보가 포함된 GPS 신호를 수신한다. 수신신 신호는 후술할 비행 제어부(140)로 제공된다.
이러한 GPS 안테나(130)는 일 예로 드론 몸체(110)의 후방측 상단부에 설치되며, 일 예로 마이크로스트립 패치 안테나를 비롯하여 드론에 적합한 다양한 타입의 것이 적용될 수 있다.
비행 제어부(140)는 이상과 같은 GPS 신호에 포함된 좌표정보를 이용하여 비행 속도, 방향 및 자세를 제어한다. 비행 제어부(140)에서 GPS 신호를 이용하는 경우는 주로 자동비행시 유용하다.
이러한 비행 제어부(140)는 도시 생략된 수신 안테나를 통해 지상의 원격 조종기로부터 비행 명령 신호를 수신하는 경우에는 수동 제어도 가능하며, 자동 이착륙, 고도 유지, 목표 지점 도달 등 드론의 비행에 필요한 여러 명령을 실행한다.
안테나 쉴드(150)는 이상에서 설명한 바와 같이 드론 몸체(110)에 설치된 GPS 안테나(130)를 보호하기 위한 것으로, GPS 기만신호나 재밍신호와 같은 방해전파신호를 차단하도록 GPS 안테나(130)에 설치된다.
도 2와 같이, 비행 드론은 지상에 고정식으로 설치되는 AUDS cannon과 같은 'Radio jammer', 특정 구역의 바운더리 내에 필드 장막을 설치하는 'Geofencing', 이동식 차량에 탑재된 'Drone cannon' 혹은 'Anti-drone ray gun' 등 지상의 다양한 방해장치의 공격에 노출된다.
종래에는 도 3과 같이 항재밍을 위해 드론 자체에서 방해전파의 주파수를 탐지하여 이와 동일한 주파수를 생성하고, 생성된 주파수 신호의 위상을 방해전파의 180°로 반전(phase shift)시켜 방해전파를 역소거 하였다.
그러나, 위와 같은 능동형 전파신호 송출에 기반한 위상반전 소거방식 (Phase inversion cancellation) 기술은 방해전파의 탐지 및 방해전파를 압도하는 전파 생성을 위해 전력 소모가 심하다.
또한, 방해전파의 근원지를 향하도록 역소거 안테나(전파 대항 안테나)의 방향을 바꾸는데 사용되는 서보 모터 구동 전력 등이 소모되고, 방해전파에 대응하는데 필요한 시간 지연이 발생된다.
예컨대, 방해전파 탐지, 동일 주파수 생성, 방해전파보다 높은 대항신호 생성 및 방해전파의 송출 방향으로 역소거 안테나를 구동하는 등의 작업에 소요되는 시간 지연이 발생하므로, 방해전파 공격에 즉각적인 대항이 불가능하다.
또한, 적군, 범죄집단, 테러집단이 인위적으로 방해전파 주파수를 변경할 경우 그 변경 주파수에 대처하기 어렵고, 이에 대항할 수 있는 멀티 채널(Multi-Channel) 체계가 갖춰지지 않을 경우 속수무책으로 당할 수 밖에 없다.
또한, 위 기술에 동원되는 시스템의 크기와 중량 및 이에 따른 비행효율문제가 발생한다. 즉, 상기 방해전파 탐지, 동일 주파수 생성, 방해전파보다 높은 대항신호 생성 및 방해전파의 송출 방향으로 역소거 안테나 탑재 및 그 구동을 가능하게 하는 기구, 장치, 전자회로 및 배터리로 인해 그 크기와 중량이 상당하다.
더불어 위와 같은 방어(대항) 장치를 탑제하기 위한 드론의 크기 역시 함께 커지며, 방어 장치의 하중에 견디기 위해 비행중인 드론이 소모하는 전력이 추가로 발생하며, 그로 인한 발열문제 및 비행속도 저하 등의 부수적인 문제 역시 발생한다.
다른 예로, 상기 시간적 기법의 하나인 항재밍 역소거 방식 대신 도 4와 같이 공간적 기법을 이용한 방해전파에 대항하는 기술은 GPS 수신 안테나를 여러개 배열하여 그 중 방해전파는 필터링(전파 차단)하고, 정상적인 GPS 신호만을 수신하는 기술도 제안되고 있다.
그러나, 위와 같이 공간적으로 여러개의 GPS 안테나(130)를 배열하여 방해전파에 대응하는 경우에는 다수의 GPS 안테나(130)를 구동시키기 위한 전력이 소모되고, 다수의 GPS 안테나(130) 탑재에 따른 하중 및 크기 증가를 비롯하여 필터 구동 등의 전자회로가 증가되는 문제가 발생한다.
이에, 본 발명은 GPS 방해전파를 차단하도록 GPS 안테나(130)에 설치되는 안테나 쉴드(150)를 포함한다. 안테나 쉴드(150)는 기구적 장치로써 하중 변화가 거의 없고, 각종 전자 회로나 추가의 전력소모가 없으며 GPS 안테나(130)에서의 방해전파 수신을 원천적으로 차단한다. 따라서, 종래의 항재밍과 같은 시간적 기법이나, 다수의 수신 안테나 어레이를 이용하는 공간적 기법과 차별화된다.
구체적으로, 안테나 쉴드(150)는 GPS 안테나(130)의 상측 방향을 제외한 그 둘레(즉, 측방향) 전체에 걸쳐 설치된다. 즉, GPS 안테나(130)의 주변부를 둘러싸도록 설치되어 방해전파신호를 차단하되, 드론 보다 고도가 높은 위성궤도에서 송출되는 GPS 신호는 수신이 가능하도록 상부는 개방된다.
도 5의 (a)와 같이 안테나 쉴드(150)는 일 예로 상부가 개방된 원통형상의 쉴드 몸체(151)로 구성되고, 하단 테두리에는 드론 몸체(110)에 고정되는 플랜지(151a)를 구비한다.
이러한 안테나 쉴드(150)는 방해전파를 차단하거나 반사하는 재질(혹은 구조)로 이루어지며, 도 5의 (b)와 같이 안테나 쉴드(150)를 GPS 안테나(130)의 상부에서부터 끼워 내측에 GPS 안테나(130)가 위치하도록 조립된다.
도 6에는 안테나 쉴드(150)가 장착된 상태가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 지상에서 비행중인 드론을 향해 방해전파(예: 재밍신호)를 쏘는 경우, 방해전파는 안테나 쉴드(150)의 상측 개구부다 낮은 위치이기 때문에 안테나 쉴드(150)의 상측 개구는 전파 경로에 노출되지 않는다.
따라서, GPS 안테나(130)는 지상에서 공격자로부터 송출된 방해전파는 원천적으로 차단되고, 위성 궤도상에서 지표를 향해 송출하는 GPS 위성(SA)으로부터의 위성 신호만 안테나 쉴드(150)의 상측 개구를 통해 수신하게 된다.
도 7에는 안테나 쉴드(150)에서의 전파 수신 각도가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 안테나 쉴드(150)의 수평선을 기준으로 그 상측의 0°부터 180°의 범위는 GPS 안테나(130)의 신호를 수신하는 전파 수신 영역에 해당한다.
반면, 비행중인 드론의 하측 즉, 지상에서 방해전파가 송출되는 전파 경로인 180°부터 0°(360°)의 범위는 재밍신호 등 방해전파가 안테나 쉴드(150)에 부딪힌 후 왜곡 반사되는 전파 차단 영역에 해당한다. 따라서, 방해전파로부터 GPS 안테나(130)를 원천적으로 보호한다.
특히, 전파의 직진성을 고려하면 실제로는 안테나 쉴드(150)의 상측 개구로부터 직상방인 90°방향에서 최대 전파 수신 특성을 가지며, 그 주변의 90±45°범위에서 GPS 신호의 수신이 원활하므로, 지상의 드론 격추용 무기 등에서 송출되는 방해전파 차단 특성은 더욱 향상됨을 알 수 있다.
다만, 도 5 및 도 6에서 살펴본 바와 같이, 안테나 쉴드(150)는 GPS 안테나(130)의 측부를 연속하여 둘러싸는 쉴드 몸체(151) 및 상기 쉴드 몸체(151)에 다수개 관통 형성되며 방해전파신호의 파장 길이보다 작은 크기를 갖는 쉴드 홀(152)(shield hole)을 포함하는 것이 바람직하다.
전자파간섭신호(EMI) 차폐나 전자레인지의 극초단파(Microwave)를 필터링하는 메쉬(Mesh) 망 형태의 금속판을 사용하여 쉴드 몸체(151)를 구성하면, 그에 형성된 작은 쉴드 홀(152)이 방해전파의 파장보다 작기 때문에 각종 GPS 교란신호들을 차단할 수 있다.
도 8과 같이 재밍신호와 같은 GPS 교란 신호(즉, 방해전파)는 전파 진행 방향에 대해 직교하는 횡파(transverse wave)에 해당하는 것으로 GPS 신호 교란이 가능한 길이의 파장(λ)을 갖는다.
따라서, 쉴드 몸체(151)에 방해전파 대역의 파장보다 직경이 작은 쉴드 홀(152)을 금속판으로 구성된 쉴드 몸체(151)의 전방향에 분산하여 형성하면, 방해전파가 통과하지 못하고 공기중으로 반사시키고, 일부 흡수되는 전파도 왜곡되므로 GPS 교란신호를 완벽하게 차단하게 된다.
이때, 쉴드 몸체(151)에 형성된 쉴드 홀(152)은 도시된 바와 같이 그 구멍 형상이 원형인 것이 바람직하지만, 그 외 전파 차단 효과에 유리하다면 삼각형, 사각형, 별 모양 등 다양한 다각 형상도 적용이 가능할 것이다.
또한, 도 9의 (a)와 같이 안테나 쉴드(150)는 2개의 실린더 형상 몸체(151-B, 151-T)를 상하에 적층시킨 구조로하여 그 중 상측에 배치된 몸체(151-T)의 상부를 개방하여 GPS 신호를 수신할 수도 있다. 또한, 도 9의 (b)와 같이 공기저항을 최소화한 유선형(예: 타원형) 몸체(151-S) 구조로 할 수도 있다.
물론, 도 9의 (c)와 같이 쉴드 몸체(151-B)의 상부에 상측으로 갈수로 개구 면적이 넓어지는 혼(horn)(151-H)을 구비하여 지상에서 방해전파를 더욱 확실히 차단하면서도, 위성 궤도의 GPS 신호의 수집 특성을 더욱 향상시킬 수도 있다.
한편, 영상 촬영부(160)는 360°파노라마 촬영 기능을 제공하는 것으로, 드론 몸체(110)의 상방, 하방, 전방 및 후방을 각각 촬영하는 탑 카메라(160-T), 바텀 카메라(160-B), 전방 카메라(160-F) 및 후방 카메라(160-R)를 포함하여 360°촬영을 가능하게 한다.
이를 위해 탑 카메라(160-T)는 드론 몸체(110)의 상부에 설치된 상태에서 그 상방을 촬영하고, 유사하게 바텀 카메라(160-B), 전방 카메라(160-F) 및 후방 카메라(160-R)는 각각 드론 몸체(110)의 하부, 전방 및 후방에 설치되어 하방, 전방 및 후방을 촬영한다.
이때, 탑 카메라(160-T), 바텀 카메라(160-B), 전방 카메라(160-F) 및 후방 카메라(160-R)는 지면에 대해 수직한 방향으로 360°전방위 촬영이 가능하도록 각각 90°이상의 광 시야각을 갖는 것이 적용된다.
또한, 4개의 카메라는 모두 밝은 환경에 적합한 일반 전자광학 카메라(EO Camera)/고해상도(HD) 옵션, 빛이 없는 야간이나 실내(경기장, 교각 등)에서 작동하는 고광도 카메라(High Lux Camera) 및 사물을 발열상태로 파악하는 열화상 카메라(IR Camera / InfraRed Thermal Camera) 중 어느 하나가 적용될 수 있다.
물론, 4개의 카메라는 각각 일반 전자광학 카메라, 고광도 카메라 및 열화상 카메라 중 어느 하나를 선택하여 적용할 수 있다. 나아가, 4개의 카메라는 각각 일반 전자광학 카메라, 고광도 카메라 및 열화상 카메라를 포함하는 세트(set)로 구성될 수도 있다. 예컨대, 탑 카메라(160-T)는 3개의 카메라부(혹은 영상센서)를 포함한 세트로 구성되며 나머지 다른 방향의 카메라 역시 마찬가지이다.
다음, 영상 처리부(170)는 상술한 바와 같이 영상 촬영부(160)를 구성하는 탑 카메라(160-T), 바텀 카메라(160-B), 전방 카메라(160-F) 및 후방 카메라(160-R)로 중 어느 하나 이상으로부터 촬영된 영상을 압축 코딩하여 지상의 단말기로 전송한다.
이러한 영상 처리부(170)는 후술할 도 10과 같이 비행 제어부(140)과 함께 드론 몸체(110) 내부에 탑재된 하나의 마이콤(MICOM)에 탑재된 프로그램으로 구현되거나, 도 1에서 살펴본 바와 같이 기판 상에 각각의 칩셋을 통해 칩-온-보드 타입으로 구현될 수도 있다.
한편, 영상 촬영부(160)에서 촬영된 영상은 드론에 탑재된 통신장치(163), 즉 송출안테나를 통해 지상 단말기로 실시간 전송이 가능함은 물론 드론이 지상에 착륙한 이후 USB와 같은 이동식 디스크를 이용하여 전송될 수도 있다.
특히, 드론에는 비행에 필요한 각종 센서가 장착되어 있다. 예컨대, 드론 몸체(110)의 자세를 검출하는 자세 센서(도 10의 '161' 참조) 및 드론의 현재 고도를 검출하는 고도 센서(도 10의 '162' 참조)를 포함하고 있다.
이러한 센서 검출 신호는 위에서 이미 설명한 비행 제어부(140)로 제공되고, 일 예로 비행 제어부(140)는 설정된 목적지로 비행시 검출된 센서 신호와 함께 GPS 신호를 이용하여 자동 비행이 이루어지게 한다.
또한, 드론은 설정된 목적지를 향한 자동 비행이나 이착륙 이외에, 각종 시설물의 검사나 확인을 목적으로 하거나 다큐멘터리나 예능을 비롯한 방송용이나 개인용을 위한 공중 촬영 기능을 제공한다.
도 9와 같이, 본 발명은 촬영시 다양한 부가정보의 제공 및 정밀한 주변환경 분석을 위해, 드론 몸체(110)에 설치되어 드론 몸체(110)의 자세를 검출하는 자세 센서(161) 및 드론 몸체(110)의 현재 고도를 측정하는 고도 센서(162)를 더 포함한다. 자세 센서(161)는 일 예로 하나 또는 다수개의 자이로센서가 사용될 수 있다.
또한, 탑 카메라(160-T), 바텀 카메라(160-B), 전방 카메라(160-F) 및 후방 카메라(160-R)를 포함한 영상 촬영부(160)에서 촬영된 영상은 자세 센서(161) 및 고도 센서(162) 중 어느 하나 이상의 검출값과 함께 타 단말기(예: 지상의 원격 조종기)로 전송된다.
따라서, 고광도(high lux)이면서 드론의 전·후·상·하를 모두 커버하는 360°파노라마 영상을 실시간으로 전송하는 기능을 제공함으로써, 복잡한 실내 구조, 교각(특히 내측 음영구역), 풍력 발전기, 실내외 스테디움을 정밀하게 파악하는 파노라마 정보를 제공할 수 있게 한다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
110: 드론 몸체
120: 비행 로터
121: 연결로드
122: 프로펠러
130: GPS 안테나
140: 비행 제어부
150: 안테나 쉴드
151: 쉴드 몸체
152: 쉴드 홀
160: 영상 촬영부
170: 영상 처리부

Claims (6)

  1. 레이더 전파에 포착되지 않도록 스텔스 기능을 갖는 드론 몸체(110)와;
    상기 드론 몸체(110)에 설치되며 드론을 비행시키도록 프로펠러 및 상기 프로펠러를 구동시키는 모터를 구비하는 비행 로터(120)와;
    상기 드론 몸체(110)에 설치되며 GPS 위성(SA)으로부터 절대좌표 정보가 포함된 GPS 신호를 수신하는 GPS 안테나(130)와;
    상기 GPS 신호에 포함된 좌표정보를 이용하여 비행 속도, 방향 및 자세를 제어하는 비행 제어부(140)와;
    GPS 기만신호 및 재밍신호를 포함하는 GPS 방해전파신호를 차단하도록 상기 GPS 안테나(130)에 설치된 안테나 쉴드(150)와;
    상기 드론 몸체(110)의 상방, 하방, 전방 및 후방을 각각 촬영하는 탑 카메라(160-T), 바텀 카메라(160-B), 전방 카메라(160-F) 및 후방 카메라(160-R)로 360°촬영을 하는 영상 촬영부(160); 및
    상기 영상 촬영부(160)에서 촬영된 영상을 압축 코딩하여 지상의 단말기로 전송하는 영상 처리부(170);를 포함하는 것을 특징으로 하는 360도 촬영기능과 GPS 보호기능을 갖춘 스텔스 드론.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 드론 몸체(110)는,
    상기 스텔스 기능을 제공하도록 다수의 편평면(FL) 및 샤프 에지(sharp edge)(ED)를 포함하여 전파원으로부터 드론 몸체(110)로 송출된 레이더 전파를 상기 전파원이 존재하는 방향과 다른 방향으로 반사시키는 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 360도 촬영기능과 GPS 보호기능을 갖춘 스텔스 드론.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 드론 몸체(110)는,
    상기 스텔스 기능을 제공하도록 전파원으로부터 드론 몸체(110)로 송출된 레이더 전파를 흡수하는 탄소섬유 재질로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 360도 촬영기능과 GPS 보호기능을 갖춘 스텔스 드론.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 쉴드(150)는,
    상기 GPS 안테나(130)의 주변부를 둘러싸도록 설치되어 방해전파신호를 차단하되, 위성궤도에서 송출되는 GPS 신호를 수신하도록 상부가 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 360도 촬영기능과 GPS 보호기능을 갖춘 스텔스 드론.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 안테나 쉴드(150)는,
    상기 GPS 안테나(130)의 측부를 연속하여 둘러싸는 쉴드 몸체(151); 및
    상기 쉴드 몸체(151)에 다수개 관통 형성되며, 상기 방해전파신호의 파장 길이보다 작은 크기를 갖는 쉴드 홀(shield hole)(152);을 포함하는 것을 특징으로 하는 360도 촬영기능과 GPS 보호기능을 갖춘 스텔스 드론.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 드론 몸체(110)에 설치되어 상기 드론 몸체(110)의 자세를 검출하는 자세 센서(161) 및 상기 드론 몸체(110)의 현재 고도를 측정하는 고도 센서(162)를 더 포함하되,
    상기 영상 촬영부(160)에서 촬영된 영상은 상기 자세 센서(161) 및 고도 센서(162) 중 어느 하나 이상의 검출값과 함께 타 단말기로 전송되는 것을 특징으로 하는 360도 촬영기능과 GPS 보호기능을 갖춘 스텔스 드론.
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