KR20210062324A - Apparatus for Aerial Photo using 3-axis Gimbal and Control Method Using the Same - Google Patents

Apparatus for Aerial Photo using 3-axis Gimbal and Control Method Using the Same Download PDF

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KR20210062324A
KR20210062324A KR1020190150403A KR20190150403A KR20210062324A KR 20210062324 A KR20210062324 A KR 20210062324A KR 1020190150403 A KR1020190150403 A KR 1020190150403A KR 20190150403 A KR20190150403 A KR 20190150403A KR 20210062324 A KR20210062324 A KR 20210062324A
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    • B64C2201/127
    • B64C2201/146

Abstract

The present embodiments relate to an aerial photography device comprising an unmanned aerial vehicle flying in the air by radio control, and an environment photographing device attached to the unmanned aerial vehicle to photograph the surrounding environment. The environment photographing device includes: a multi-axis gimbal connected to the unmanned aerial vehicle and rotating about a directional axis to form a level; a photo shooting unit which is connected to the multi-axis gimbal and creates environmental information by capturing the surrounding environment during flight; and a control unit which controls the multi-axis gimbal according to the surrounding environment. Accordingly, it is possible to photograph without shaking while flying via the aerial photography device.

Description

3축 짐벌 구조를 이용한 공중 촬영 장치 및 이의 제어 방법{Apparatus for Aerial Photo using 3-axis Gimbal and Control Method Using the Same}Aerial photographing device using a 3-axis gimbal structure and its control method {Apparatus for Aerial Photo using 3-axis Gimbal and Control Method Using the Same}

본 발명은 공중 촬영 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 특히 3축 짐벌 구조를 이용한 공중 촬영 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an aerial photographing apparatus and a control method thereof, and more particularly, to an aerial photographing apparatus using a three-axis gimbal structure and a control method thereof.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The content described in this section merely provides background information on the present embodiment and does not constitute the prior art.

최근 한반도의 평균 기온 상승과 강우일수의 감소로 인한 가뭄 기간의 증가로 탈 수 있는 연료가 될 수 있는 임목의 다량 축적 등은 기상과 연료 측면에서 산불에 대한 위험이 과거보다 증가하고 있다. 실제로 다수의 지역에서 동시 다발적으로 대형 산불이 발생하고 있으며, 산림 및 재산 등이 피해를 받게 되는 문제가 있다.Due to the recent increase in average temperature on the Korean peninsula and the increase in drought periods due to a decrease in the number of rainy days, the risk of forest fires is increasing in terms of weather and fuel than in the past. In fact, large-scale forest fires are occurring simultaneously in a number of areas, and there is a problem that forests and property are damaged.

최근에는 화재 진압에 이용될 수 있는 무인 비행체가 제안되고 있다. 무인 비행체는 무인 비행이 가능하므로 산불 발생 현장에서 활용할 수 있게 된다면, 산불 발생 시 산불 확산을 통한 화선, 잔불 들을 탐지하는 것이 가능하다.Recently, unmanned aerial vehicles that can be used for fire suppression have been proposed. Unmanned aerial vehicles are capable of unmanned flight, so if they can be used in the field of wildfires, it is possible to detect fires and residual fires through the spread of wildfires in the event of a wildfire.

무인 비행체에 부착된 카메라는 무인 비행체가 비행함에 따라 선수동요, 횡동요 및 종동요가 불안정해지며, 이로 인해 무인 비행체를 통해 획득한 영상 또한 변형되어 실제 산불 발생 현장의 정확한 지형 또는 위치가 달라지게 되는 문제가 발생하기 때문에 이를 보상할 수 있는 구조가 필요하다.The camera attached to the unmanned aerial vehicle becomes unstable as the unmanned aerial vehicle flies, and the image acquired through the unmanned aerial vehicle is also deformed so that the exact topography or location of the actual forest fire occurrence is changed. Since a problem occurs, a structure that can compensate for this is required.

본 발명은 3축 짐벌 구조를 이용한 공중 촬영 장치 및 이의 제어 방법으로 무인 비행체에 3축 짐벌 구조를 이용하여 부착된 촬영 장치에 의해 무인 비행체의 비행 시에 영상 촬영부에서 촬영되는 영상의 왜곡을 제거하도록 운용하는데 발명의 주된 목적이 있다.The present invention is an aerial photographing device using a three-axis gimbal structure and a method of controlling the same, by using a three-axis gimbal structure attached to the unmanned aerial vehicle to eliminate distortion of the image captured by the image capture unit during the flight of the unmanned aerial vehicle. The main purpose of the invention is to operate so as to operate.

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Other objects not specified of the present invention may be additionally considered within a range that can be easily deduced from the following detailed description and effects thereof.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 무선 조종에 의해 공중에서 비행하는 무인 비행체 및 상기 무인 비행체에 부착되어 주변 환경을 촬영하고, 상기 무인 비행체에 연결되며, 수평을 형성하도록 방향축에 대해 회전하는 다축 짐벌, 상기 다축 짐벌에 연결되어 비행 시 주변 환경을 촬영하여 환경 정보를 생성하는 영상 촬영부 및 상기 주변 환경에 따라 상기 다축 짐벌을 제어하는 제어부를 포함하는 환경 촬영 장치를 포함하는 공중 촬영 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is attached to the unmanned aerial vehicle and the unmanned aerial vehicle flying in the air by radio control to photograph the surrounding environment, connected to the unmanned aerial vehicle, and rotated about the direction axis to form a horizontal An aerial photographing apparatus comprising a multi-axis gimbal that is connected to the multi-axis gimbal, an image photographing unit that is connected to the multi-axis gimbal and generates environmental information by photographing the surrounding environment during flight, and a controller that controls the multi-axis gimbal according to the surrounding environment Provides.

바람직하게는, 상기 다축 짐벌은 상기 무인 비행체와 상기 영상 촬영부를 연결하기 위해 다수 위치하는 짐벌 고정부 및 다수의 상기 짐벌 고정부의 사이를 연결하며, 회전을 통해 상기 영상 촬영부의 흔들림을 잡아주는 짐벌 구동부를 포함하고, 상기 짐벌 고정부는 상기 무인 비행체와 연결되어 고정되는 선수 동요(Yaw) 고정부, 상기 선수 동요(Yaw) 고정부와 연결되어 고정되는 종동요(Pitch) 고정부 및 상기 종동요(Pitch) 고정부와 연결되어 고정되며, 상기 영상 촬영부를 고정하는 횡동요(Roll) 고정부를 포함한다.Preferably, the multi-axis gimbal is a gimbal that connects a plurality of gimbal fixing units and a plurality of gimbal fixing units positioned to connect the unmanned aerial vehicle and the image capturing unit, and holds the shaking of the image capturing unit through rotation. Including a driving unit, wherein the gimbal fixing unit is connected to the unmanned aerial vehicle and fixed a bow agitation (Yaw) fixing part, a pitch fixed part connected to and fixed to the yaw fixed part, and the driven swing ( Pitch) is fixed by being connected to the fixing unit, and includes a roll fixing unit for fixing the image capturing unit.

바람직하게는, 상기 짐벌 구동부는 상기 무인 비행체와 연결되는 제1 축과 상기 제1 축에 수직인 제2 축 및 제3 축을 중심으로 구동하며, 상기 짐벌 구동부는 상기 선수 동요(Yaw) 고정부와 상기 종동요(Pitch) 고정부를 연결하며, 상기 제1 축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 선수 동요(Yaw) 구동부, 상기 종동요(Pitch) 고정부와 상기 횡동요(Roll) 고정부를 연결하며, 상기 제2 축을 기준으로 회전하는 종동요(Pitch) 구동부 및 상기 횡동요(Roll) 고정부와 상기 영상 촬영부를 연결하며, 상기 제3 축을 기준으로 회전하는 횡동요(Roll) 구동부를 포함한다.Preferably, the gimbal driving unit is driven around a first axis connected to the unmanned aerial vehicle and a second axis and a third axis perpendicular to the first axis, and the gimbal driving unit includes the yaw fixing unit The pitch fixing part is connected, and the yaw driving part rotatably coupled around the first axis, the pitch fixing part and the roll fixing part are connected, and , A pitch driving unit that rotates about the second axis, and a roll driving unit that connects the roll fixing unit and the image capture unit, and rotates about the third axis.

바람직하게는, 상기 제어부는 상기 무인 비행체의 비행 경로 및 비행 목표 자세에 따른 목표 각도를 설정하는 목표 각도 설정부, 상기 무인 비행체의 비행 시, 외부 환경의 영향에 의해 변화하는 상기 영상 촬영부의 변형 각도를 측정하는 각도 측정부, 상기 목표 각도와 상기 각도 측정부에서 측정된 변형 각도를 이용하여 상기 영상 촬영부를 상기 목표 자세로 제어하기 위한 제어 각도를 산출하는 제어 각도 산출부 및 상기 제어 각도를 기반으로 상기 다축 짐벌을 제어하는 짐벌 구동 제어부를 포함한다.Preferably, the control unit is a target angle setting unit for setting a target angle according to the flight path and the flight target posture of the unmanned aerial vehicle, and the deformation angle of the image photographing unit that changes due to the influence of external environment when the unmanned aerial vehicle is flying Based on the angle measurement unit for measuring, a control angle calculation unit for calculating a control angle for controlling the image capture unit to the target posture using the target angle and the deformation angle measured by the angle measurement unit, and the control angle And a gimbal driving control unit that controls the multi-axis gimbal.

바람직하게는, 상기 외부 환경의 영향은 상기 무인 비행체가 이동하는 이동 방향에 따른 풍향 및 상기 무인 비행체의 속도를 기반으로 추정하며, 상기 제어부는 상기 외부 환경의 영향의 변화에 따라 반복적으로 변형 각도를 측정하고, 상기 변형 각도를 이용하여 상기 제어 각도를 산출하여 상기 짐벌 구동 제어부를 통해 상기 다축 짐벌을 제어하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the influence of the external environment is estimated based on the wind direction according to the moving direction of the unmanned aerial vehicle and the speed of the unmanned aerial vehicle, and the control unit repeatedly adjusts the deformation angle according to the change of the influence of the external environment. It is characterized in that the multi-axis gimbal is controlled through the gimbal driving control unit by measuring and calculating the control angle using the deformation angle.

바람직하게는, 상기 목표 각도 설정부는 상기 영상 촬영부의 촬영 방향을 이용하여 목표 각도를 설정하며, 상기 영상 촬영부의 촬영 방향은 상기 영상 촬영부가 촬영하기 위한 목표물을 기준으로 설정되며, 상기 목표 각도 설정부는 상기 목표물의 위치가 변화함에 따라 상기 목표 각도를 변화하여 설정하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the target angle setting unit sets a target angle using a shooting direction of the image capturing unit, and the shooting direction of the image capturing unit is set based on a target to be photographed by the image capturing unit, and the target angle setting unit As the position of the target object changes, the target angle is changed and set.

바람직하게는, 상기 무인 비행체는 상기 영상 촬영부에서 생성된 환경 정보를 송신하고, 상기 무인 비행체를 제어하는 제어 신호를 수신하는 송수신부 및 상기 무인 비행체의 장거리 비행 시 상기 무인 비행체 또는 상기 환경 촬영 장치를 제어하기 위한 통신을 수행하는 컴퓨팅 장치를 더 포함하며, 상기 컴퓨팅 장치는 기지국을 통해 통신 거리에 제한이 없이 상기 무인 비행체에 통신을 전달하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the unmanned aerial vehicle transmits the environmental information generated by the image photographing unit and receives a control signal for controlling the unmanned aerial vehicle, and the unmanned aerial vehicle or the environment photographing device during long-distance flight of the unmanned aerial vehicle It further comprises a computing device for performing communication for controlling, wherein the computing device is characterized in that transmitting the communication to the unmanned aerial vehicle without limitation on a communication distance through the base station.

바람직하게는, 상기 송수신부는 기 설정된 거리 이내에서 상기 무인 비행체 제어 및 상기 환경 촬영 장치와 통신을 주고 받으며, 상기 컴퓨팅 장치는 상기 무인 비행체가 상기 기 설정된 거리를 벗어나는 경우 상기 기지국을 통해 상기 무인 비행체 제어 및 상기 환경 촬영 장치와 통신을 주고 받는 것을 특징으로 한다.Preferably, the transceiver unit controls the unmanned aerial vehicle and communicates with the environment photographing device within a preset distance, and the computing device controls the unmanned aerial vehicle through the base station when the unmanned aerial vehicle deviates from the preset distance. And communicating with the environment photographing device.

또한, 본 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 본 발명은 무선 조종에 의해 공중에서 비행하는 무인 비행체 및 상기 무인 비행체에 부착되어 주변 환경을 촬영하고, 상기 무인 비행체에 연결되며, 수평을 형성하도록 방향축에 대해 회전하는 다축 짐벌, 상기 다축 짐벌에 연결되어 비행 시 주변 환경을 촬영하여 환경 정보를 생성하는 영상 촬영부 및 상기 주변 환경에 따라 상기 다축 짐벌을 제어하는 제어부를 포함하는 환경 촬영 장치를 포함하는 공중 촬영 장치 및 상기 공중 촬영 장치를 통제하는 지상 통제부를 포함하는 공중 촬영 통제 시스템을 제공한다.In addition, according to another aspect of the present embodiment, the present invention is attached to the unmanned aerial vehicle and the unmanned aerial vehicle flying in the air by radio control to photograph the surrounding environment, connected to the unmanned aerial vehicle, and the direction axis to form a horizontal An environment photographing device including a multi-axis gimbal that rotates relative to, an image photographing unit that is connected to the multi-axis gimbal and generates environmental information by photographing the surrounding environment during flight, and a control unit that controls the multi-axis gimbal according to the surrounding environment. It provides an aerial photographing control system including an aerial photographing device and a ground control unit for controlling the aerial photographing device.

바람직하게는, 상기 공중 촬영 장치는 상기 영상 촬영부에서 생성된 환경 정보를 송신하고, 상기 공중 촬영 장치를 제어하는 제어 신호를 수신하는 송수신부 및 상기 무인 비행체의 장거리 비행 시 상기 무인 비행체 또는 상기 환경 촬영 장치를 제어하기 위한 통신을 수행하는 컴퓨팅 장치를 더 포함하고, 상기 컴퓨팅 장치는 기지국을 통해 통신 거리에 제한이 없이 상기 무인 비행체에 통신을 전달하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the aerial photographing device transmits the environmental information generated by the image photographing unit and receives a control signal for controlling the aerial photographing device, and the unmanned aerial vehicle or the environment during long-distance flight of the unmanned aerial vehicle It further comprises a computing device for performing communication for controlling the photographing device, wherein the computing device is characterized in that transmitting the communication to the unmanned aerial vehicle without limitation on a communication distance through the base station.

바람직하게는, 상기 지상 통제부는 상기 송수신부에서 송신된 환경 정보를 수신하는 정보 수신부 및 상기 공중 촬영 장치를 제어하는 제어 신호를 송신하는 제어 신호 송신부를 포함하며, 상기 지상 통제부는 상기 환경 정보를 이용하여 상기 무인 비행체가 이동하기 위한 목표 위치 및 상기 영상 촬영부가 촬영하기 위한 목표물을 설정하고, 상기 목표 위치 및 상기 목표물을 기반으로 상기 무인 비행체 및 상기 공중 촬영 장치를 제어하기 제어 신호로 송신하고, 상기 기지국을 통해 통신 거리에 제한이 없이 상기 컴퓨팅 장치에 의해 상기 무인 비행체 및 상기 공중 촬영 장치와 통신을 수행하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the ground control unit includes an information receiving unit for receiving environmental information transmitted from the transmitting and receiving unit and a control signal transmitting unit for transmitting a control signal for controlling the aerial photographing device, and the ground control unit uses the environment information By setting a target position for the unmanned aerial vehicle to move and a target for photographing by the image photographing unit, and transmitting as a control signal to control the unmanned aerial vehicle and the aerial photographing device based on the target position and the target, the It is characterized in that communication with the unmanned aerial vehicle and the aerial photographing device is performed by the computing device without limitation on a communication distance through a base station.

또한, 본 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 본 발명은 공중 촬영 장치의 제어 방법에 있어서, 목표 각도 설정부에서 무인 비행체의 비행 경로 및 비행 목표 자세에 따른 목표 각도를 설정하는 단계, 각도 측정부에서 상기 무인 비행체의 비행 시, 외부 환경의 영향에 의해 변화하는 상기 공중 촬영 장치의 영상 촬영부의 변형 각도를 측정하는 단계, 제어 각도 산출부에서 상기 목표 각도와 상기 각도 측정부에서 측정된 변형 각도를 이용하여 상기 영상 촬영부를 상기 목표 자세로 제어하기 위한 제어 각도를 산출하는 단계 및 짐벌 구동 제어부에서 상기 제어 각도를 이용하여 상기 공중 촬영 장치의 다축 짐벌을 제어하는 단계를 포함하는 공중 촬영 장치의 제어 방법을 제안한다.In addition, according to another aspect of the present embodiment, in the control method of the aerial photographing apparatus, the present invention comprises the steps of setting a target angle according to the flight path and the flight target posture of the unmanned aerial vehicle in the target angle setting unit, and When the unmanned aerial vehicle is in flight, measuring the deformation angle of the image photographing unit of the aerial photographing apparatus that changes due to the influence of the external environment, using the target angle and the deformation angle measured by the angle measuring unit in a control angle calculation unit And calculating a control angle for controlling the image photographing unit to the target posture, and controlling a multi-axis gimbal of the aerial photographing apparatus using the control angle in a gimbal driving control unit. Suggest.

바람직하게는, 상기 다축 짐벌은 상기 무인 비행체와 상기 영상 촬영부를 연결하기 위해 다수 위치하는 짐벌 고정부 및 다수의 상기 짐벌 고정부를 연결하며, 회전에 의해 상기 영상 촬영부의 흔들림을 잡아주는 짐벌 구동부를 포함하고, 상기 짐벌 구동부는 상기 무인 비행체와 연결되는 제1 축과 상기 제1 축에 수직인 제2 축 및 제3 축을 중심으로 구동하며, 상기 짐벌 구동부는 상기 제1 축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 선수 동요(Yaw) 구동부, 상기 제2 축을 기준으로 회전하는 종동요(Pitch) 구동부 및 상기 제3 축을 기준으로 회전하는 횡동요(Roll) 구동부를 포함하며, 상기 다축 짐벌을 제어하는 단계는 상기 제어 각도 산출부를 통해 산출된 제어 각도를 기반으로 상기 선수 동요(Yaw) 구동부, 상기 종동요(Pitch) 구동부 또는 상기 횡동요(Roll) 구동부를 제어하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the multi-axis gimbal connects a plurality of gimbal fixing units and a plurality of gimbal fixing units positioned to connect the unmanned aerial vehicle and the image capturing unit, and a gimbal driving unit that holds the shaking of the image capturing unit by rotation. Including, the gimbal driving unit is driven around a first axis connected to the unmanned aerial vehicle and a second axis and a third axis perpendicular to the first axis, and the gimbal driving unit is rotatably coupled around the first axis A yaw driving unit, a pitch driving unit rotating with respect to the second axis, and a roll driving unit rotating with respect to the third axis, wherein the controlling of the multi-axis gimbal includes the Based on a control angle calculated through a control angle calculation unit, the yaw driving unit, the pitch driving unit, or the roll driving unit are controlled.

바람직하게는, 상기 변형 각도를 측정하는 단계는 상기 외부 환경의 영향을 상기 무인 비행체가 이동하는 이동 방향에 따른 풍향 및 상기 무인 비행체의 속도를 기반으로 추정하며, 상기 공중 촬영 장치의 제어 방법은 상기 외부 환경의 영향의 변화에 따라 반복적으로 변형 각도를 측정하고 상기 변형 각도를 이용하여 상기 제어 각도를 산출하여 상기 짐벌 구동 제어부를 통해 상기 다축 짐벌을 제어하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the step of measuring the deformation angle estimates the influence of the external environment based on the wind direction according to the moving direction of the unmanned aerial vehicle and the speed of the unmanned aerial vehicle, and the control method of the aerial photographing apparatus comprises the The multi-axis gimbal is controlled through the gimbal driving control unit by repeatedly measuring a deformation angle according to a change in an influence of an external environment and calculating the control angle using the deformation angle.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 본 발명은 산불 발생 시 산불 확산을 통한 화선, 잔불 등의 실제 산불 발생 현장의 정확한 지형 또는 위치를 정확히 탐지할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, the present invention has the effect of accurately detecting the exact topography or location of an actual forest fire occurrence site such as a fire line or residual fire through the spread of a forest fire when a forest fire occurs.

또한, 본 발명의 실시예들에 의하면, 본 발명은 무인 비행체에 3축 짐벌을 탑재하여 난기류와 강풍에서 비행 시 흔들림이 없도록 사진 또는 영상을 촬영할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the embodiments of the present invention, the present invention has the effect of being able to take a picture or video so that there is no shaking when flying in turbulence and strong wind by mounting a 3-axis gimbal on the unmanned aerial vehicle.

여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if it is an effect not explicitly mentioned herein, the effect described in the following specification expected by the technical features of the present invention and the provisional effect thereof are treated as described in the specification of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 촬영 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 촬영 장치의 구성을 자세히 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 촬영 장치의 영상 촬영부를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 촬영 장치의 동작에 의한 형상을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 촬영 장치의 무인 비행체에 환경 촬영 장치가 부착된 형상을 나타내는 예시도이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 촬영 장치의 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이며, 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 촬영 통제 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 촬영 장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 촬영 장치의 제어 방법의 다축 짐벌 제어를 자세히 나타내는 흐름도이다.
1 is a view showing an aerial photographing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing in detail the configuration of an aerial photographing apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an image photographing unit of an aerial photographing apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing a shape of an aerial photographing apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is an exemplary view showing a shape of an environment photographing device attached to an unmanned aerial vehicle of an aerial photographing apparatus according to an embodiment of the present invention.
6A is a diagram illustrating a computing device of an aerial photographing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a block diagram illustrating an aerial photographing control system according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a method of controlling an aerial photographing apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating in detail multi-axis gimbal control of a method for controlling an aerial photographing apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments to be posted below, but may be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments make the posting of the present invention complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to the possessor, and the invention is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals refer to the same elements throughout the specification.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used with meanings that can be commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not interpreted ideally or excessively unless explicitly defined specifically.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "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.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention, and expressions in the singular include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof does not preclude in advance.

제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms including ordinal numbers such as second and first may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, the second element may be referred to as the first element, and similarly, the first element may be referred to as the second element. The term and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

본 발명은 3축 짐벌 구조를 이용한 공중 촬영 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an aerial photographing apparatus using a 3-axis gimbal structure and a control method thereof.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 촬영 장치를 나타내는 도면이다.1 is a view showing an aerial photographing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 3축 짐벌 구조를 이용한 공중 촬영 장치(30)는 환경 촬영 장치(10) 및 무인 비행체(20)를 포함한다. 공중 촬영 장치(30)는 도 1에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, an aerial photographing apparatus 30 using a three-axis gimbal structure according to an embodiment of the present invention includes an environment photographing apparatus 10 and an unmanned aerial vehicle 20. The aerial photographing apparatus 30 may omit some of the various components exemplarily illustrated in FIG. 1 or may additionally include other components.

3축 짐벌 구조를 이용한 공중 촬영 장치(30)는 제어 루프를 이용하여 다축 짐벌(100)을 제어하여 영상 촬영부(200)를 통해 영상을 획득할 수 있다.The aerial photographing apparatus 30 using the 3-axis gimbal structure may acquire an image through the image photographing unit 200 by controlling the multi-axis gimbal 100 using a control loop.

3축 짐벌 구조를 이용한 공중 촬영 장치(30)는 야간 산불 발생 시 산불 확산을 통한 화선, 잔불 등을 탐지할 수 있으며, 일반 무인 비행체에는 탑재가 어려운 3축 짐벌을 이용하여 난기류와 강풍에서 비행 시 흔들림 없이 사진 촬영할 수 있다.The aerial photographing device 30 using the 3-axis gimbal structure can detect caustics, residual fires, etc. through the spread of wildfires in the event of a wildfire at night, and when flying in turbulence and strong winds using a 3-axis gimbal that is difficult to mount on a general unmanned aerial vehicle. You can take pictures without shaking.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 3축 짐벌 구조를 이용한 공중 촬영 장치(30)는 고가의 무인 비행체용 LTE 통신 모듈 대신 컴퓨팅 장치를 장착하여 LTE를 통한 장거리 비행 제어가 가능하다. 여기서, 컴퓨팅 장치는 스마트폰일 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 장거리 비행 제어 시 사용하는 통신망은 LTE에 한정되는 것은 아니며, 다양한 통신망에 의해 장거리 비행을 제어할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the aerial photographing apparatus 30 using a 3-axis gimbal structure can control long-distance flight through LTE by mounting a computing device instead of an expensive LTE communication module for an unmanned aerial vehicle. Here, the computing device may be a smartphone, but is not limited thereto. In addition, the communication network used for long-distance flight control is not limited to LTE, and long-distance flight can be controlled by various communication networks.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 환경 촬영 장치(10)는 구체적으로 무인 비행체(20)의 하부에 장착되어, 촬영할 지형을 따라 주행 하면서 환경 정보를 획득하는 장치이다.According to an embodiment of the present invention, the environment photographing apparatus 10 is specifically mounted under the unmanned aerial vehicle 20 to obtain environmental information while driving along the terrain to be photographed.

3축 짐벌 구조를 이용한 공중 촬영 장치(30)는 난기류 또는 강풍의 영향으로 무인 비행체(20)에 부착된 환경 촬영 장치(10)의 영상 촬영부(200)의 선수동요, 횡동요 및 종동요가 불안정해지며 이로 인해 영상 촬영부(200)에서 획득한 영상 또한 변형되어 실제 환경과는 달라지게 되는 것을 보정할 수 있다.Aerial photographing device 30 using a 3-axis gimbal structure is a bow shake, horizontal shake, and vertical shake of the image photographing unit 200 of the environmental photographing device 10 attached to the unmanned aerial vehicle 20 due to the influence of turbulence or strong wind. It becomes unstable, and as a result, the image acquired by the image capturing unit 200 is also deformed, so that it may be corrected to be different from the actual environment.

이하에서는 도 2를 참조하여 공중 촬영 장치의 구성 요소에 대해 자세히 설명한다.Hereinafter, components of the aerial photographing apparatus will be described in detail with reference to FIG. 2.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 촬영 장치의 구성을 자세히 도시한 블록도이다.2 is a block diagram showing in detail the configuration of an aerial photographing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 공중 촬영 장치(30)는 환경 촬영 장치(10), 무인 비행체(20), 송수신부(400) 및 컴퓨팅 장치(500)를 포함한다. 공중 촬영 장치(30)는 도 2에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the aerial photographing device 30 includes an environmental photographing device 10, an unmanned aerial vehicle 20, a transmission/reception unit 400, and a computing device 500. The aerial photographing apparatus 30 may omit some of the various components exemplarily illustrated in FIG. 2 or may additionally include other components.

무인 비행체(20)는 무선 조종에 의해 공중에서 비행할 수 있다.The unmanned aerial vehicle 20 can fly in the air by radio control.

환경 촬영 장치(10)는 무인 비행체에 부착되어 주변 환경을 촬영할 수 있다. 환경 촬영 장치(10)는 다축 짐벌(100), 영상 촬영부(200) 및 제어부(300)를 포함하며, 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.The environment photographing device 10 may be attached to the unmanned aerial vehicle to photograph the surrounding environment. The environment photographing apparatus 10 includes a multi-axis gimbal 100, an image photographing unit 200, and a control unit 300, and some elements are omitted or other elements are additionally included among the various elements shown by way of example. Can include.

다축 짐벌(100)은 무인 비행체(20)에 연결되며, 수평을 형성하도록 방향축에 대해 회전할 수 있다.The multi-axis gimbal 100 is connected to the unmanned aerial vehicle 20 and can rotate about a directional axis to form a horizontal.

다축 짐벌(100)은 짐벌 고정부(110) 및 짐벌 구동부(120)를 포함할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 일부 구성요소를 추가로 더 포함할 수 있다.The multi-axis gimbal 100 may include the gimbal fixing unit 110 and the gimbal driving unit 120, but is not limited thereto and may further include some components.

짐벌 고정부(110)는 무인 비행체(20)와 영상 촬영부(200)를 연결하기 위해 다수 위치할 수 있다.The gimbal fixing unit 110 may be located in multiple locations to connect the unmanned aerial vehicle 20 and the image capturing unit 200.

짐벌 고정부(110)는 선수 동요(Yaw) 고정부(112), 종동요(Pitch) 고정부(114) 및 횡동요(Roll) 고정부(116)을 포함할 수 있다.The gimbal fixing part 110 may include a yaw fixing part 112, a pitch fixing part 114, and a roll fixing part 116.

선수 동요 고정부(112)는 상기 무인 비행체와 연결되어 고정될 수 있다.The bow swing fixing part 112 may be connected to and fixed to the unmanned aerial vehicle.

종동요 고정부(114)는 선수 동요 고정부(112)와 연결되어 고정될 수 있다.The driven swing fixing part 114 may be connected to and fixed with the bow swing fixing part 112.

횡동요 고정부(116)는 종동요 고정부(114)와 연결되어 고정되며, 영상 촬영부(200)를 고정할 수 있다.The horizontal swing fixing part 116 is connected to and fixed to the vertical swing fixing part 114 and may fix the image capturing part 200.

짐벌 구동부(120)는 다수의 짐벌 고정부(110)의 사이를 연결하며, 회전을 통해 영상 촬영부(100)의 흔들림을 잡아줄 수 있다.The gimbal driving unit 120 connects between the plurality of gimbal fixing units 110, and may prevent shaking of the image capturing unit 100 through rotation.

짐벌 구동부(120)는 무인 비행체(20)와 연결되는 제1 축과 제1 축에 수직인 제2 축 및 제3 축을 중심으로 구동할 수 있다.The gimbal driver 120 may be driven around a first axis connected to the unmanned aerial vehicle 20 and a second axis and a third axis perpendicular to the first axis.

짐벌 구동부(120)는 선수 동요(Yaw) 구동부(122), 종동요(Pitch) 구동부(124) 및 횡동요(Roll) 구동부(126)를 포함하며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 일부 구성요소를 추가로 더 포함할 수 있다.The gimbal driving unit 120 includes a yaw driving unit 122, a pitch driving unit 124 and a roll driving unit 126, but is not limited thereto, and some components are added. It may further include as.

선수 동요 구동부(122)는 선수 동요 고정부(112)와 종동요 고정부(114)를 연결하며, 제1 축을 중심으로 회전 가능하게 결합될 수 있다. The bow swing drive unit 122 connects the bow swing fixing portion 112 and the driven swing fixing portion 114, and may be rotatably coupled around a first axis.

종동요 구동부(124)는 종동요 고정부(114)와 횡동요 고정부(116)를 연결하며, 제2 축을 기준으로 회전할 수 있다.The vertical swing driving unit 124 connects the vertical swing fixing unit 114 and the horizontal swing fixing unit 116, and may rotate based on a second axis.

횡동요(Roll) 구동부(126)는 횡동요 고정부(116)와 영상 촬영부(200)를 연결하며, 제3 축을 기준으로 회전할 수 있다.The roll driving unit 126 connects the roll fixing unit 116 and the image capturing unit 200 and may rotate about a third axis.

제어부(300)는 주변 환경에 따라 다축 짐벌(100)을 제어할 수 있다.The controller 300 may control the multi-axis gimbal 100 according to the surrounding environment.

제어부(300)는 짐벌 구동 제어부(310), 목표 각도 설정부(320), 각도 측정부(330) 및 제어 각도 산출부(340)를 포함하며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 일부 구성요소를 추가로 더 포함할 수 있다.The control unit 300 includes a gimbal drive control unit 310, a target angle setting unit 320, an angle measurement unit 330, and a control angle calculation unit 340, but is not limited thereto, and some components are added. It may contain more.

짐벌 구동 제어부(310)는 다축 짐벌을 제어할 수 있다.The gimbal driving control unit 310 may control a multi-axis gimbal.

짐벌 구동 제어부(310)는 제어 각도 산출부(340)에서 산출된 제어 각도를 기반으로 선수 동요 구동부(122), 종동요 구동부(124) 또는 횡동요 구동부(126)를 제어할 수 있다.The gimbal driving control unit 310 may control the bow swing driving unit 122, the vertical swing driving unit 124, or the lateral swing driving unit 126 based on the control angle calculated by the control angle calculation unit 340.

목표 각도 설정부(320)는 무인 비행체(20)의 비행 경로 및 비행 목표 자세에 따른 목표 각도를 설정할 수 있다. 목표 각도 설정부(320)는 목표물의 위치가 변화함에 따라 목표 각도를 변화하여 설정할 수 있다.The target angle setting unit 320 may set a target angle according to the flight path and the flight target posture of the unmanned aerial vehicle 20. The target angle setting unit 320 may change and set the target angle as the position of the target object changes.

목표 각도 설정부(320)는 영상 촬영부(200)의 촬영 방향을 이용하여 목표 각도를 설정할 수 있다. 영상 촬영부(200)의 촬영 방향은 영상 촬영부(200)가 촬영하기 위한 목표물을 기준으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 영상 촬영부(200)의 촬영 방향은 아래 방향, 좌측 또는 우측 방향으로 무인 비행체(20)와 90도, 180도 또는 270도 각도를 형성하는 방향일 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The target angle setting unit 320 may set a target angle using the photographing direction of the image capturing unit 200. The photographing direction of the image photographing unit 200 may be set based on a target for photographing by the image photographing unit 200. For example, the photographing direction of the image photographing unit 200 may be a direction forming an angle of 90 degrees, 180 degrees, or 270 degrees with the unmanned aerial vehicle 20 in a downward direction, a left direction, or a right direction, and is limited thereto. no.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 영상 촬영부(200)의 촬영 방향은 영상 촬영부(200)를 통해 찍고자 하는 목표물을 기준으로 촬영 방향을 설정할 수 있다. 예를 들어, 영상 촬영부(200)는 무인 비행체(20)의 아래에 위치하는 제1 봉우리를 찍고자 하는 경우, 촬영 방향을 제1 봉우리를 기준으로 설정할 수 있으며, 무인 비행체(20)가 이동하거나, 외부 환경의 영향에 의해 영상 촬영부(200)가 흔들리는 경우에 상술한 촬영 방향을 기준으로 목표 각도를 재 설정하며, 각도 측정부(330)를 통해 각도를 측정하여 다축 짐벌(100)을 조절할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the photographing direction of the image photographing unit 200 may be set based on a target to be photographed through the image photographing unit 200. For example, when the image capture unit 200 wants to take a first peak located under the unmanned aerial vehicle 20, the photographing direction can be set based on the first peak, and the unmanned aerial vehicle 20 moves Or, when the image capture unit 200 is shaken by the influence of the external environment, the target angle is reset based on the above-described shooting direction, and the multi-axis gimbal 100 is measured by measuring the angle through the angle measurement unit 330. Can be adjusted.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 영상 촬영부(200)를 통해 찍고자 하는 목표물은 영상 촬영부(200)를 통해 생성한 환경 정보를 모니터링하여 지상 통제부(42)에서 목표물을 설정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the target to be photographed through the image capturing unit 200 may be set by the ground control unit 42 by monitoring environmental information generated through the image capturing unit 200.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 영상 촬영부(200)를 통해 찍고자 하는 목표물은 화염을 기준으로 설정하거나, 또는 온도에 따라 다르게 나타나는 화염의 색을 기준으로 설정할 수 있다. 예를 들어, 목표물은 화염을 기준으로 화염이 영상 촬영부(200)에서 촬영한 프레임에 꽉 차도록 설정하거나 화염과 주변 환경이 일정 비율을 유지하도록 촬영할 수 있게 설정할 수 있다. 또한, 목표물은 온도에 따라 다르게 나타나는 화염의 색을 기준으로 영상 촬영부(200)에서 촬영한 화염의 높은 온도 또는 낮은 온도를 나타내는 부분을 중심점으로 잡을 수 있다. 따라서, 목표 각도 설정부(320)는 상술한 목표물의 위치를 기준으로 목표 각도를 설정할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, a target to be photographed through the image photographing unit 200 may be set based on a flame, or may be set based on a color of a flame that appears differently depending on temperature. For example, the target may be set so that the flame fills the frame photographed by the image capturing unit 200 based on the flame, or the flame and the surrounding environment may be set to maintain a certain ratio. In addition, the target may take a portion representing a high temperature or a low temperature of the flame photographed by the image capturing unit 200 as a center point based on the color of the flame that appears differently depending on the temperature. Accordingly, the target angle setting unit 320 may set the target angle based on the position of the target object described above.

각도 측정부(330)는 무인 비행체(20)의 비행 시, 외부 환경의 영향에 의해 변화하는 영상 촬영부(200)의 변형 각도를 측정할 수 있다. 여기서, 외부 환경의 영향은 무인 비행체(20)가 이동하는 이동 방향에 따른 풍향 및 무인 비행체(20)의 속도를 기반으로 추정할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.When the unmanned aerial vehicle 20 is in flight, the angle measuring unit 330 may measure a deformation angle of the image capturing unit 200 that changes due to the influence of an external environment. Here, the influence of the external environment may be estimated based on the wind direction according to the moving direction in which the unmanned aerial vehicle 20 moves and the speed of the unmanned aerial vehicle 20, but is not limited thereto.

제어 각도 산출부(340)는 목표 각도 설정부(320)에서 설정된 목표 각도와 각도 측정부(330)에서 측정된 변형 각도를 이용하여 영상 촬영부(200)를 목표 자세로 제어하기 위한 제어 각도를 산출할 수 있다.The control angle calculation unit 340 uses the target angle set by the target angle setting unit 320 and the deformation angle measured by the angle measurement unit 330 to determine a control angle for controlling the image capture unit 200 to the target posture. Can be calculated.

제어부(300)는 외부 환경의 영향의 변화에 따라 반복적으로 변형 각도를 측정하고, 변형 각도를 이용하여 제어 각도를 산출하여 짐벌 구동 제어부(310)를 통해 다축 짐벌(200)을 제어할 수 있다.The controller 300 may control the multi-axis gimbal 200 through the gimbal driving controller 310 by repeatedly measuring the deformation angle according to the change of the influence of the external environment and calculating the control angle using the deformation angle.

무인 비행체(20)는 송수신부(400) 및 컴퓨팅 장치(500)를 더 포함할 수 있다.The unmanned aerial vehicle 20 may further include a transceiver 400 and a computing device 500.

송수신부(400)는 영상 촬영부에서 생성된 환경 정보를 송신하고, 무인 비행체(20)를 제어하는 제어 신호를 수신할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 송수신부(400)는 영상 촬영부(200)의 변형 각도를 더 송신할 수 있으며, 제어부(300)를 통해 산출한 값들을 추가적으로 더 송신할 수 있다.The transmission/reception unit 400 may transmit environmental information generated by the image capturing unit and receive a control signal for controlling the unmanned aerial vehicle 20. According to an embodiment of the present invention, the transceiving unit 400 may further transmit the deformation angle of the image capturing unit 200 and may additionally transmit values calculated through the control unit 300.

컴퓨팅 장치(500)는 무인 비행체(20)의 장거리 비행 시 무인 비행체(20) 또는 환경 촬영 장치(10)를 제어하기 위한 통신을 수행할 수 있다.The computing device 500 may perform communication for controlling the unmanned aerial vehicle 20 or the environment photographing device 10 during a long-distance flight of the unmanned aerial vehicle 20.

컴퓨팅 장치(500)는 기지국(44)을 통해 통신 거리에 제한이 없이 지상 통제부(40)에서 무인 비행체에 통신을 전달할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치(500)는 스마트폰일 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 기지국(44)을 통해 통신을 수행할 수 있는 장치일 수 있다.The computing device 500 may transmit communication from the ground control unit 40 to the unmanned aerial vehicle without any limitation on a communication distance through the base station 44. For example, the computing device 500 may be a smartphone, but is not limited thereto, and may be a device capable of performing communication through the base station 44.

송수신부(400)는 기 설정된 거리 이내에서 무인 비행체(20) 제어 및 환경 촬영 장치(10)와 통신을 주고 받을 수 있다.The transmission/reception unit 400 may exchange communication with the unmanned aerial vehicle 20 and the environment photographing device 10 within a preset distance.

컴퓨팅 장치(500)는 무인 비행체(20)가 기 설정된 거리를 벗어나는 경우 기지국(44)을 통해 무인 비행체(20) 제어 및 환경 촬영 장치(10)와 통신을 주고 받을 수 있다.When the unmanned aerial vehicle 20 is out of a preset distance, the computing device 500 may control the unmanned aerial vehicle 20 and communicate with the environment photographing device 10 through the base station 44.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 지상 통제부(40)는 공중 촬영 장치(30)가 기 설정한 거리 이내에 위치하는 경우, 송수신부(400)를 통해 통신을 수행하며, 기 설정한 거리를 벗어나는 경우, 기지국(44)을 통해 컴퓨팅 장치(500)와 통신을 수행할 수 있다. 기 설정한 거리는 신호의 세기를 기준으로 설정되며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention, when the aerial photographing device 30 is located within a preset distance, the ground control unit 40 performs communication through the transmission/reception unit 400, and In this case, communication with the computing device 500 may be performed through the base station 44. The preset distance is set based on the strength of the signal, and is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 지상 통제부(40)는 지상 통제부(40)와 송수신부(400) 또는 컴퓨팅 장치(500)가 주고 받는 신호의 세기를 측정하여 무인 비행체(20)가 지상 통제부(40)에서 멀어짐에 따라 송수신부(400)와의 신호의 세기가 컴퓨팅 장치(500)와의 신호의 세기보다 작아지는 경우 송수신부(400)를 통한 통신에서 컴퓨팅 장치(500)를 통한 통신으로 전환을 위한 알림을 송출할 수 있다. 지상 통제부(40)는 송출된 알림을 기반으로 수동으로 전환하거나, 무인 비행체(20)가 지상 통제부(40)에서 더 멀어질 경우, 컴퓨팅 장치(500)로 전환하여 기지국(44)을 통해 통신을 주고 받을 수 있다. 상술한 송수신부(400)에서 컴퓨팅 장치(500), 컴퓨팅 장치(500)에서 송수신부(400)로의 전환은 지상 통제부(40)와 공중 촬영 장치(30)간의 거리에 따른 신호의 세기를 기준으로 이루어질 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention, the ground control unit 40 measures the strength of the signal transmitted and received by the ground control unit 40 and the transmission/reception unit 400 or the computing device 500 so that the unmanned aerial vehicle 20 is When the strength of the signal with the transmitting and receiving unit 400 becomes smaller than the strength of the signal with the computing device 500 as the distance from the control unit 40 moves away from the communication through the transmitting and receiving unit 400, the communication through the computing device 500 is changed. You can send out a notification for conversion. The ground control unit 40 is manually switched based on the transmitted notification, or when the unmanned aerial vehicle 20 is further away from the ground control unit 40, it is switched to the computing device 500 and passed through the base station 44. You can send and receive communications. Switching from the above-described transmission/reception unit 400 to the computing device 500, and from the computing device 500 to the transmission/reception unit 400 is based on the strength of the signal according to the distance between the ground control unit 40 and the aerial photographing device 30. It may be made of, but is not necessarily limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 지상 통제부(40)는 지상 통제부(40)와 송수신부(400) 또는 컴퓨팅 장치(500)가 주고 받는 신호의 세기를 측정하여 무인 비행체(20)가 지상 통제부(40)에서 멀어짐에 따라 송수신부(400)와의 신호의 세기가 컴퓨팅 장치(500)와의 신호의 세기보다 작아지는 순간 송수신부(400)를 통한 통신에서 컴퓨팅 장치(500)를 통한 통신으로 전환을 위한 알림을 송출할 수 있다. 지상 통제부(40)는 송출된 알림을 기반으로 수동으로 통신 방식을 전환하거나, 송수신부(400)와의 신호의 세기가 컴퓨팅 장치(500)와의 신호의 세기보다 작아질 때 통신 방식을 전환할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the ground control unit 40 measures the strength of the signal transmitted and received by the ground control unit 40 and the transmission/reception unit 400 or the computing device 500 so that the unmanned aerial vehicle 20 is As the distance from the control unit 40 increases, the moment the strength of the signal with the transmission/reception unit 400 becomes smaller than the strength of the signal with the computing device 500 from communication through the transmission/reception unit 400 to communication through the computing device 500. You can send out a notification for conversion. The ground control unit 40 may manually switch the communication method based on the transmitted notification, or switch the communication method when the strength of the signal with the transmitting/receiving unit 400 becomes smaller than the strength of the signal with the computing device 500. have.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 공중 촬영 장치(30)는 송수신부(400)와 지상 통제부(40)간의 신호의 세기가 임계치 이하로 떨어질 경우에 송수신부(400)에서 컴퓨팅 장치(500)로 통신 방법을 전환할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the signal strength between the transmitting/receiving unit 400 and the ground control unit 40 falls below a threshold value, the aerial photographing device 30 is the computing device 500 in the transmitting/receiving unit 400. You can switch the communication method with.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 공중 촬영 장치(30)는 지상 통제부(40)로 송신하는 데이터의 크기에 따라 통신 방법을 전환할 수 있다. 예를 들어, 공중 촬영 장치(30)는 데이터의 크기가 기 설정된 크기 이하일 경우 송수신부(400)를 통해 데이터를 송신할 수 있으며, 데이터의 크기가 기 설정된 크기 이상일 경우, 컴퓨팅 장치(500)에 의해 기지국(44)을 통해 데이터를 송신할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the aerial photographing apparatus 30 may switch a communication method according to the size of data transmitted to the ground control unit 40. For example, the aerial photographing device 30 may transmit data through the transmission/reception unit 400 when the size of the data is less than or equal to a preset size, and when the size of the data is greater than or equal to the preset size, the computing device 500 Accordingly, data can be transmitted through the base station 44.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 공중 촬영 장치(30)는 무인 비행체(20)의 이동 경로를 다수의 구역으로 나눈 후, 상술한 구역에 위치하는 기지국(44)의 개수가 일정 개수 이상일 때 컴퓨팅 장치(500)를 통해 통신을 수행한다. 따라서, 공중 촬영 장치(30)는 구역에 따라 통신 방법을 송수신부(400) 또는 컴퓨팅 장치(500)로 설정할 수 있으며, 기지국(44)의 개수에 따라 통신 방법을 전환할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, after dividing the moving path of the unmanned aerial vehicle 20 into a plurality of zones, the aerial photographing apparatus 30 computes when the number of base stations 44 located in the above-described zone is more than a certain number. Communication is performed through the device 500. Accordingly, the aerial photographing apparatus 30 may set the communication method to the transmission/reception unit 400 or the computing device 500 according to the area, and may switch the communication method according to the number of base stations 44.

무인 비행체(20)가 지상 통제부(40)에서 더 멀어질 경우, 컴퓨팅 장치(500)로 전환하여 기지국(44)을 통해 통신을 주고 받을 수 있다. 상술한 송수신부(400)에서 컴퓨팅 장치(500), 컴퓨팅 장치(500)에서 송수신부(400)로의 전환은 지상 통제부(40)와 공중 촬영 장치(30)간의 거리에 따른 신호의 세기를 기준으로 이루어질 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.When the unmanned aerial vehicle 20 is further away from the ground control unit 40, it can be switched to the computing device 500 to exchange communication through the base station 44. Switching from the above-described transmission/reception unit 400 to the computing device 500, and from the computing device 500 to the transmission/reception unit 400 is based on the strength of the signal according to the distance between the ground control unit 40 and the aerial photographing device 30. It may be made of, but is not necessarily limited thereto.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 촬영 장치의 영상 촬영부를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating an image photographing unit of an aerial photographing apparatus according to an embodiment of the present invention.

다축 짐벌(100)은 무인 비행체(20)의 하부에 연결되어 영상 촬영부(200)가 촬영할 수 있도록 수평을 유지해줄 수 있으며, 영상 촬영부(200)와 연결되어, 영상 촬영부(200)의 수평 자세를 유지하게 하는 기구물이다.The multi-axis gimbal 100 may be connected to the lower portion of the unmanned aerial vehicle 20 to maintain the horizontal level so that the image photographing unit 200 can shoot, and connected to the image photographing unit 200, It is a device that maintains a horizontal posture.

특히, 다양한 실시예에 따른 다축 짐벌(100)은 초소형 사이즈이면서 경량으로 구성되어서, 다양한 사이즈의 무인 비행체(20)의 하부에 실장될 수 있다. 또한, 다양한 실시예에 따른 다축 짐벌(100)의 짐벌 구동부(120)는 3축을 따라 영상 촬영부(200)의 수평 유지를 정밀하게 제어할 수 있다.In particular, the multi-axis gimbal 100 according to various embodiments is configured to be ultra-small and lightweight, and thus may be mounted under the unmanned aerial vehicle 20 of various sizes. In addition, the gimbal driving unit 120 of the multi-axis gimbal 100 according to various embodiments may precisely control the horizontal maintenance of the image capturing unit 200 along three axes.

영상 촬영부(200)는 공중에서 지표면에 발생한 산불 확산을 통한 화선, 잔불 등을 탐지할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 영상 촬영부(200)는 열화상 카메라일 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 화선, 잔불 등을 탐지할 수 있는 장치일 수 있다.The image capturing unit 200 may detect caustics, residual fires, etc. through the spread of forest fires generated on the ground surface in the air. According to an embodiment of the present invention, the image capturing unit 200 may be a thermal imaging camera, and is not limited thereto, and may be a device capable of detecting a caustic line, a residual fire, and the like.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제어부(300)의 각도 측정부(330)에서 감지하는 외부 환경은 다수의 센서를 통해 측정될 수 있으며, 무인 비행체(20)에 위치하여, 바람의 영향으로 변형된 영상 촬영부(200)의 선수동요, 종동요 및 횡동요를 측정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the external environment detected by the angle measurement unit 330 of the control unit 300 can be measured through a plurality of sensors, and is located in the unmanned aerial vehicle 20, and is transformed by the influence of the wind. It is possible to measure the bow shake, vertical shake, and horizontal shake of the image photographing unit 200.

제어부(300)는 다수의 센서를 제어하고 센서에서 감지한 감지 신호를 처리한다. 구체적으로, 제어루프를 이용하여 3축의 짐벌 구동부(120)를 제어할 수 있다. 짐벌 구동부(120)는 제어부(300)로부터 받은 보상 명령에 의해 3 축 짐벌을 작동하여 무인 비행체(20)의 자세 변경에 따른 영상 촬영부(200)의 선수동요, 종동요 및 횡동요 보상하여 자세를 제어할 수 있다.The controller 300 controls a plurality of sensors and processes detection signals detected by the sensors. Specifically, the 3-axis gimbal driver 120 may be controlled using a control loop. The gimbal driving unit 120 operates the 3-axis gimbal according to the compensation command received from the control unit 300 to compensate for the forward, vertical and horizontal movement of the image photographing unit 200 according to the change of the posture of the unmanned aerial vehicle 20. Can be controlled.

무인 비행체(20)와 수중 탐지 장치(10)는 다축 짐벌(100)로 연결하여 선수동요, 횡동요, 종동요 시 3축의 방향으로 회전할 수 있도록 한다. 이에 따라, 영상 촬영부(200)는 무인 비행체(20)가 직진 주행 시 바람의 영향에도 흔들림 없이 전방을 주시하여 영상을 획득할 수 있다.The unmanned aerial vehicle 20 and the underwater detection device 10 are connected by a multi-axis gimbal 100 so that they can rotate in the direction of three axes during bow, lateral, and vertical. Accordingly, when the unmanned aerial vehicle 20 travels straight ahead, the image photographing unit 200 may acquire an image by looking ahead without shaking even under the influence of the wind.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 무인 비행체(20)의 운행 방향은 지형 촬영 방향과 같은 방향이며, 바람의 영향으로 무인 비행체(20)의 자세가 변경되어도 영상 촬영부(200)는 같은 자세를 유지하여 지형 촬영 방향은 항시 같은 방향을 유지할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the driving direction of the unmanned aerial vehicle 20 is the same direction as the terrain photographing direction, and even if the posture of the unmanned aerial vehicle 20 is changed due to wind, the image photographing unit 200 maintains the same posture. By maintaining it, the direction of photographing the terrain can always be in the same direction.

짐벌 구동부(120)는 제어부(300)로부터 받은 보상 명령에 의해 3축 짐벌을 작동하여 무인 비행체(20)의 자세 변경에 따른 영상 촬영부(200)의 선수동요, 종동요 및 횡동요 보상하여 자세를 제어함으로써 난기류, 강풍 등에도 무인 비행체(20)의 운용이 가능하며 영상 촬영부(200)로 획득한 영상의 왜곡을 보정할 수 있다.The gimbal driving unit 120 operates the 3-axis gimbal according to the compensation command received from the control unit 300 to compensate for the forward, vertical and horizontal movement of the image photographing unit 200 according to the change of the posture of the unmanned aerial vehicle 20. It is possible to operate the unmanned aerial vehicle 20 even in turbulence, strong winds, etc., and correct distortion of the image acquired by the image capturing unit 200.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 다축 짐벌(100)은 3축의 짐벌 구조를 포함하며, 무인 비행체(20)와 영상 촬영부(200)를 연결하여 고정하는 짐벌 고정부(110)와 제1 축과 상기 제1 축에 수직인 제2 축 및 제3 축을 중심으로 구동하는 짐벌 구동부(120)를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the multi-axis gimbal 100 includes a 3-axis gimbal structure, and a gimbal fixing unit 110 and a first axis that connect and fix the unmanned aerial vehicle 20 and the image capture unit 200 And a gimbal driver 120 driving around a second axis and a third axis perpendicular to the first axis.

짐벌 구동부(120)는 선수 동요 구동부(122), 종동요 구동부(124), 횡동요 구동부(126)를 포함한다. 여기서, 제1 축(A1), 제2 축(A2) 및 제 3축(A3)은 각각 선수 동요(Yaw)축, 종동요 (Pitch)축, 횡동요(Roll)축이다.The gimbal driving unit 120 includes a bow swing driving unit 122, a vertical swing driving unit 124, and a horizontal swing driving unit 126. Here, the first axis A1, the second axis A2, and the third axis A3 are respectively a yaw axis, a pitch axis, and a roll axis.

선수 동요(Yaw) 구동부(122)는 무인 비행체(20)에 제1 축(A1)인 선수 동요(Yaw)축을 중심으로 회전 가능하게 결합될 수 있다. 여기서, 선수 동요 구동부(122)는 선수 동요 고정부(112)를 통해 무인 비행체(20)와 결합되어 고정될 수 있다.The bow agitation (Yaw) driving unit 122 may be rotatably coupled to the unmanned aerial vehicle 20 about a bow agitation (Yaw) axis that is the first axis (A1). Here, the bow swing driving unit 122 may be coupled to and fixed with the unmanned aerial vehicle 20 through the bow swing fixing unit 112.

종동요(Pitch) 구동부(124)는 선수 동요(Yaw) 구동부(122)와 연결되어, 제1 축(A1)과 수직인 제2 축(A2)인 종동요(Pitch)축을 중심으로 회전 가능하게 결합될 수 있다. 여기서, 종동요 구동부(124)는 종동요 고정부(114)를 통해 선수 동요 구동부(122)와 연결될 수 있다. 종동요 고정부(114)는 선수 동요 구동부(122) 및 종동요 구동부(124)를 연결할 수 있다.The pitch drive unit 124 is connected to the yaw drive unit 122 to enable rotation around a pitch axis, which is a second axis A2 perpendicular to the first axis A1. Can be combined. Here, the driven swing driving unit 124 may be connected to the bow swing driving unit 122 through the driven swing fixing unit 114. The driven swing fixing unit 114 may connect the bow swing driving unit 122 and the driven swing driving unit 124.

횡동요(Roll) 구동부(126)는 종동요(Pitch) 구동부(124)와 연결되어, 제1 축(A1) 및 제2 축(A2)과 수직인 제 3축(A3)인 횡동요(Roll)축을 중심으로 회전 가능하게 결합될 수 있다. 여기서, 횡동요 구동부(126)는 횡동요 고정부(116)를 통해 종동요 구동부(124)와 연결될 수 있다. 횡동요 고정부(116)는 종동요 구동부(124) 및 영상 촬영부(200)를 연결할 수 있다.The roll driving unit 126 is connected to the pitch driving unit 124, and is a roll that is a third axis A3 perpendicular to the first axis A1 and the second axis A2. ) It can be coupled to be rotatable about the axis. Here, the horizontal swing driving unit 126 may be connected to the vertical swing driving unit 124 through the horizontal swing fixing unit 116. The horizontal swing fixing unit 116 may connect the vertical swing driving unit 124 and the image capturing unit 200.

여기서, 제1 축(A1), 제2 축(A2) 및 제 3축(A3)은 각각 선수 동요(Yaw)축, 종동요(Pitch)축, 횡동요(Roll)축이다.Here, the first axis A1, the second axis A2, and the third axis A3 are respectively a yaw axis, a pitch axis, and a roll axis.

짐벌 구동부(120)는 제어부(300)로부터 정밀하게 추정되어 피드백된 최종 위치 정보(위도, 경도, 고도 등) 및 자세 정보(전진방향(Roll축 방향), 전진방향의 우측방향(Pitch 축 방향), 중력 방향(Yaw 축 방향) 등의 회전각 정보)를 포함하는 제어 각도를 기초로 구동 신호를 전송 받아 해당 위치나 자세와 관련된 각도 정보를 수신하여 짐벌을 구동할 수 있다. 구동 신호는 컴퓨팅 장치(500)를 통해 네트워크 상의 통신에 의해 받을 수 있다.The gimbal driving unit 120 is precisely estimated and fed back from the control unit 300, final position information (latitude, longitude, altitude, etc.) and attitude information (forward direction (Roll axis direction), right direction in the advance direction (Pitch axis direction)) , It is possible to drive the gimbal by receiving a driving signal based on a control angle including rotation angle information such as gravity direction (Yaw axis direction) and receiving angle information related to a corresponding position or posture. The driving signal may be received by communication over a network through the computing device 500.

공중 촬영 장치(30)는 짐벌 구동부(120)가 제어부(300)로부터 받은 보상 명령에 의해 3축 짐벌을 작동하여 영상 촬영부(200)의 자세 변경에 따른 수중 탐지 장치의 선수동요, 종동요 및 횡동요 보상하여 자세를 제어함으로써 바람의 영향에도 영상 촬영부(200)의 운용이 가능하며 획득한 영상의 왜곡을 보정할 수 있다.The aerial photographing apparatus 30 operates the 3-axis gimbal according to the compensation command received from the control unit 300 by the gimbal driving unit 120 to move the head and follow the movement of the underwater detection device according to the change of the posture of the image capturing unit 200. By controlling the posture by compensating for lateral shaking, the image photographing unit 200 can be operated even under the influence of wind, and distortion of the acquired image can be corrected.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 촬영 장치의 동작에 의한 형상을 나타내는 도면이다.4 is a diagram showing a shape of an aerial photographing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4a는 무인 비행체(20)의 직진 주행 시를 나타낸 것이고, 도 4b는 바람에 의해 무인 비행체(20)의 자세 변경에 따른 영상 촬영부(200)의 선수동요, 종동요 및 횡동요를 보상하여 자세가 보정되는 경우를 나타낸 것이다.4A is a diagram illustrating a straight travel of the unmanned aerial vehicle 20, and FIG. 4B is a compensation for the bow, vertical and horizontal motion of the image photographing unit 200 according to the change of the posture of the unmanned aerial vehicle 20 by the wind. It shows the case where the posture is corrected.

도 4b의 경우 난기류, 강풍 등으로 인해 무인 비행체(20)가 흔들림에 따라 영상 촬영부(200)의 선수동요, 종동요 및 횡동요가 변하게 되어 영상 촬영부(200)에서 촬영된 영상이 왜곡될 수 있으므로 3축 짐벌로 자세를 보정하는 상황이다.In the case of FIG. 4B, as the unmanned aerial vehicle 20 shakes due to turbulence, strong wind, etc., the bow shake, vertical shake, and horizontal shake of the image photographing unit 200 change, so that the image photographed in the image photographing unit 200 is distorted. So it is a situation where the posture is corrected with a 3-axis gimbal.

도 4a에서, 무인 비행체(20)는 직진 주행을 하면서 영상 촬영부(200)로 산불 확산을 통한 화선, 잔불 등을 탐지한 영상을 획득한다. 이때는 외부 환경의 영향이 없기 때문에 3축 짐벌 구조를 이용한 공중 촬영 장치(30)의 직진 주행이 가능하다.In FIG. 4A, the unmanned aerial vehicle 20 acquires an image of detecting a fire line, a residual fire, etc. through the spread of a forest fire by the image capture unit 200 while driving straight ahead. At this time, since there is no influence from the external environment, the aerial photographing apparatus 30 using a 3-axis gimbal structure can be driven straight ahead.

도 4b는 3축 짐벌 구조를 이용한 공중 촬영 장치(30)가 주행하면서 영상을 획득하고 있는데 외부 환경에 의해 흔들리고 있다. 무인 비행체(20)와 함께 영상 촬영부(200)도 같은 방향으로 기울어지게 되어 촬영영상이 왜곡된다. 이때, 제어부(300)에서 제어 신호를 전송 받아 짐벌 구동부(120)가 영상 촬영부(200)의 자세를 보정하여 직진 주행을 수행할 때의 영상 촬영부(200)의 자세를 구현한다.4B is an aerial photographing apparatus 30 using a 3-axis gimbal structure while driving while acquiring an image, which is shaken by an external environment. The image photographing unit 200 together with the unmanned aerial vehicle 20 is also inclined in the same direction, thereby distorting the photographed image. At this time, by receiving a control signal from the control unit 300, the gimbal driver 120 corrects the posture of the image capturing unit 200 to implement the posture of the image capturing unit 200 when performing straight driving.

여기서, 운행 방향은 산불 촬영 방향과 같은 방향이며, 외부 환경의 영향으로 무인 비행체(20)의 자세가 변경되어도 영상 촬영부(200)는 같은 자세를 유지하여 촬영 방향은 항시 같은 방향을 유지할 수 있다.Here, the driving direction is the same direction as the wildfire photographing direction, and even if the posture of the unmanned aerial vehicle 20 is changed due to the external environment, the image photographing unit 200 maintains the same posture, so that the photographing direction can always maintain the same direction. .

짐벌 구동부(120)가 제어부(300)로부터 받은 보상 명령에 의해 3축 짐벌을 작동하여 무인 비행체(20) 및 영상 촬영부(200)의 자세 변경에 따른 영상 촬영부(200)의 선수동요, 종동요 및 횡동요 보상하여 자세를 제어함으로써 획득한 영상의 왜곡을 보정할 수 있다.The gimbal driving unit 120 operates the 3-axis gimbal according to the compensation command received from the control unit 300 to change the position of the unmanned aerial vehicle 20 and the image capturing unit 200. The distortion of the acquired image can be corrected by controlling the posture by compensating for agitation and lateral shaking.

자세를 의미하는 각도는 롤, 피치, 요(Roll, Pitch, Yaw)로 나타난다. 요는 z축 방향 회전을 의미하고, 롤은 좌우로 회전하는 것을 의미한다. 피치는 앞으로 쏠릴 때 기울어지는 방향을 의미한다. 즉, 중력방향을 기준으로 얼마나 기울어져 있는지를 나타내는 값이 롤과 피치이며, 롤과 피치를 측정하기 위해 사용하는 센서가 가속도 센서와 자이로 센서일 수 있다.The angle, which means posture, is represented by Roll, Pitch, and Yaw. The yaw means rotation in the z-axis direction, and the roll means rotation left and right. Pitch refers to the direction in which it is tilted when it is pulled forward. That is, values indicating how inclined relative to the direction of gravity are roll and pitch, and sensors used to measure roll and pitch may be an acceleration sensor and a gyro sensor.

Yaw의 회전축은 z축방향, 즉 중력방향과 같다. 따라서 가속도센서보다는 자이로 센서의 z축 값을 측정하여 이 값을 이용해 Yaw값을 계산하고 드리프트되는 오차를 보상하는 마그네토미터, 즉 지자기센서를 추가적으로 사용 하는 것이 바람직하다. 3축 지자기 센서를 적용해서 Yaw 방향을 측정할 수 있다.Yaw's axis of rotation is the same as the z-axis direction, that is, the direction of gravity. Therefore, it is preferable to additionally use a magnetometer, that is, a geomagnetic sensor, which measures the z-axis value of the gyro sensor rather than the acceleration sensor, calculates the Yaw value using this value, and compensates for drifted errors. Yaw direction can be measured by applying a 3-axis geomagnetic sensor.

각도 측정부(330)는 짐벌 구동부(120)의 자세 정보(전진방향(Roll축 방향), 전진방향의 우측방향(Pitch 축방향), 중력 방향(Yaw 축 방향) 등의 회전각 정보)를 이용하여 변형 각도를 측정할 수 있다.The angle measurement unit 330 uses the attitude information of the gimbal driving unit 120 (rotation angle information such as forward direction (Roll axis direction), forward direction right direction (Pitch axis direction), and gravity direction (Yaw axis direction)). This allows you to measure the angle of deformation.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 촬영 장치의 무인 비행체에 환경 촬영 장치가 부착된 형상을 나타내는 예시도이다.5 is an exemplary view showing a shape of an environment photographing device attached to an unmanned aerial vehicle of an aerial photographing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 무인 비행체(20)의 하부에 다축 짐벌(100) 및 영상 촬영부(200)가 부착되며, 그 옆에 제어부(300) 및 송수신부(400)가 부착되어 다축 짐벌(100)을 제어할 수 있다.5, a multi-axis gimbal 100 and an image capture unit 200 are attached to the lower part of the unmanned aerial vehicle 20, and a control unit 300 and a transmission/reception unit 400 are attached next to the multi-axis gimbal 100. ) Can be controlled.

송수신부(400)는 안테나를 통해 다축 심벌(100)을 제어하기 위한 신호 또는 영상 촬영부(200)에서 촬영된 환경 정보 등을 송수신할 수 있다.The transmission/reception unit 400 may transmit/receive a signal for controlling the multi-axis symbol 100 or environment information captured by the image capturing unit 200 through an antenna.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 송수신부(400)는 지상의 조종기 신호를 수신하여 수동으로 카메라 각도를 변경할 수 있으며, 영상 촬영부(200)에서 촬영된 환경 영상을 기반으로 카메라의 각도를 수동으로 변경할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the transmission/reception unit 400 may manually change the camera angle by receiving a remote controller signal on the ground, and manually adjust the camera angle based on the environment image captured by the image capture unit 200. Can be changed to.

송수신부(400)는 영상 촬영부(200)를 통해 촬영된 영상을 무선 신호로 변화하여 지상에서 화면을 볼 수 있도록 할 수 있다.The transceiving unit 400 may convert an image photographed through the image capturing unit 200 into a wireless signal so that the screen can be viewed from the ground.

공중 촬영 장치(30)는 전원 모듈(미도시)을 더 포함하여 전원 모듈에 의해 각 구성요소의 안정적인 작동을 위해 일정한 전원을 공급할 수 있다.The aerial photographing apparatus 30 may further include a power module (not shown) to supply constant power for stable operation of each component by the power module.

제어부(300)는 무인 비행체(20)의 흔들림을 감지하여 수평을 유지할 수 있게 컨트롤할 수 있으며, 짐벌 구동부(120)를 통해 영상 촬영부(200)의 흔들림을 잡아줄 수 있다.The control unit 300 may sense the shaking of the unmanned aerial vehicle 20 and control it to maintain the horizontal level, and the gimbal driving unit 120 may prevent the shaking of the image capturing unit 200.

도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 촬영 장치의 컴퓨팅 장치를 나타내는 도면이며, 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 촬영 통제 시스템을 나타내는 블록도이다.6A is a diagram illustrating a computing device of an aerial photographing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a block diagram illustrating an aerial photographing control system according to an embodiment of the present invention.

도 6a를 참조하면, 컴퓨팅 장치(500)는 무인 비행체(20)의 상단부에 위치할 수 있다. 무인 비행체(20)의 위치는 도시한 바에 한정하지 않으며, 기지국(44)을 통해 지상 통제부(42)와 통신을 주고 받을 수 있는 위치에 위치할 수 있다.Referring to FIG. 6A, the computing device 500 may be located at the upper end of the unmanned aerial vehicle 20. The location of the unmanned aerial vehicle 20 is not limited to the illustrated bar, and may be located at a location capable of communicating with the ground control unit 42 through the base station 44.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 컴퓨팅 장치(500)는 고가의 무인 비행체(20) LTE 통신 모듈 대신 장착하여 LTE를 통한 장거리 비행의 제어가 가능하게 할 수 있다. 컴퓨팅 장치(500)는 4G 이동통신 기술인 LTE를 통한 통신 뿐 아니라 3G, 5G 등과 같은 다양한 이동 통신 기술에 의해 무인 비행체(20)와 지상 통제부(42)간의 통신을 가능하게 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the computing device 500 may be mounted instead of the expensive unmanned aerial vehicle 20 LTE communication module to enable control of long-distance flight through LTE. The computing device 500 may enable communication between the unmanned aerial vehicle 20 and the ground control unit 42 through various mobile communication technologies such as 3G and 5G as well as communication through LTE, which is a 4G mobile communication technology.

도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 촬영 통제 시스템을 나타내는 블록도이다.6B is a block diagram showing an aerial photography control system according to an embodiment of the present invention.

공중 촬영 통제 시스템(40)은 도 6a에 도시한 무인 비행체(20)의 컴퓨팅 장치(500)를 통해 지상 통제부(42)와 통신을 할 수 있다. 이때, 통신 거리를 무제한으로 할 수 있도록 기지국(44)을 통해 통신을 주고 받을 수 있다.The aerial photography control system 40 may communicate with the ground control unit 42 through the computing device 500 of the unmanned aerial vehicle 20 shown in FIG. 6A. At this time, communication can be exchanged through the base station 44 so that the communication distance can be unlimited.

공중 촬영 통제 시스템(40)은 공중 촬영 장치(30)와 지상 통제부(42)를 포함할 수 있으며, 공중 촬영 장치(30)와 지상 통제부(42)의 통신을 위해 기지국(44)을 더 포함할 수 있다.The aerial photographing control system 40 may include an aerial photographing device 30 and a ground control unit 42, and further includes a base station 44 for communication between the aerial photographing device 30 and the ground control unit 42. Can include.

지상 통제부(42)는 공중 촬영 장치(30)를 통제할 수 있다.The ground control unit 42 may control the aerial photographing device 30.

공중 촬영 장치(30)는 무선 조종에 의해 공중에서 비행하는 무인 비행체(20) 및 무인 비행체(20)에 부착되어 주변 환경을 촬영하는 환경 촬영 장치(10)를 포함한다. 환경 촬영 장치(10)는 무인 비행체(20)에 연결되며, 수평을 형성하도록 방향축에 대해 회전하는 다축 짐벌(100), 다축 짐벌(100)에 연결되어 비행 시 주변 환경을 촬영하여 환경 정보를 생성하는 영상 촬영부(200) 및 주변 환경에 따른 다축 짐벌(100)을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.The aerial photographing apparatus 30 includes an unmanned aerial vehicle 20 flying in the air by radio control and an environmental photographing apparatus 10 attached to the unmanned aerial vehicle 20 to photograph the surrounding environment. The environment photographing device 10 is connected to the unmanned aerial vehicle 20, and is connected to the multi-axis gimbal 100 and the multi-axis gimbal 100 that rotates with respect to the direction axis to form a horizontal image to capture environmental information during flight. It may include a generating image capture unit 200 and a control unit for controlling the multi-axis gimbal 100 according to the surrounding environment.

공중 촬영 장치(30)는 영상 촬영부(200)에서 생성된 환경 정보 및 영상 촬영부(200)의 변형 각도를 송신하고, 공중 촬영 장치(30)를 제어하는 제어 신호를 수신하는 송수신부(400) 및 무인 비행체(20)의 장거리 비행 시 무인 비행체(20) 또는 환경 촬영 장치(10)를 제어하기 위한 통신을 수행하는 컴퓨팅 장치(500)를 더 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(500)는 기지국을 통해 통신 거리에 제한이 없이 무인 비행체(20)에 통신을 전달할 수 있다.The aerial photographing apparatus 30 transmits the environmental information generated by the image photographing unit 200 and the deformation angle of the image photographing unit 200, and receives a control signal for controlling the aerial photographing apparatus 30. ) And a computing device 500 for performing communication for controlling the unmanned aerial vehicle 20 or the environment photographing device 10 during long-distance flight of the unmanned aerial vehicle 20. The computing device 500 may transmit communication to the unmanned aerial vehicle 20 without limitation on a communication distance through the base station.

지상 통제부(42)는 송수신부(400)에서 송신된 환경 정보를 수신하는 정보 수신부 및 공중 촬영 장치(30)를 제어하는 제어 신호를 송신하는 제어 신호 송신부를 포함할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The ground control unit 42 may include an information receiving unit for receiving environmental information transmitted from the transmitting/receiving unit 400 and a control signal transmitting unit for transmitting a control signal for controlling the aerial photographing device 30, and is limited thereto. It is not.

지상 통제부(42)는 환경 정보를 이용하여 무인 비행체(20)가 이동하기 위한 목표 위치를 설정하고, 목표 위치로 공중 촬영 장치(30)를 제어하기 제어 신호로 송신할 수 있다.The ground control unit 42 may set a target position for the unmanned aerial vehicle 20 to move by using environmental information, and transmit a control signal to control the aerial photographing device 30 to the target position.

지상 통제부(42)는 기지국을 통해 통신 거리에 제한이 없이 컴퓨팅 장치(500)를 통해 공중 촬영 장치(30)와 통신을 수행할 수 있다.The ground control unit 42 may perform communication with the aerial photographing device 30 through the computing device 500 without any limitation on a communication distance through the base station.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 촬영 장치의 제어 방법을 나타내는 흐름도이다. 공중 촬영 장치의 제어 방법은 공중 촬영 장치(30)에 의하여 수행될 수 있으며, 공중 촬영 장치(30)가 수행하는 동작에 관한 상세한 설명과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.7 is a flowchart illustrating a method of controlling an aerial photographing apparatus according to an embodiment of the present invention. The method of controlling the aerial photographing apparatus may be performed by the aerial photographing apparatus 30, and detailed descriptions of operations performed by the aerial photographing apparatus 30 and overlapping descriptions will be omitted.

도 7을 참조하면, 공중 촬영 장치의 구동 방법은 송수신부에서 제어 신호를 수신하는 단계(S710), 다축 짐벌 구동 각도를 계산하는 단계(S720), 짐벌 구동부를 구동하는 단계(S730), 환경 정보를 생성하는 단계(S740), 메모리 카드에 저장하는 단계(S742), 환경 정보를 송신하는 단계(S744) 및 송수신부에서 환경 정보를 송출하는 단계(S750)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, the method of driving the aerial photographing apparatus includes receiving a control signal from the transmitting/receiving unit (S710), calculating a multi-axis gimbal driving angle (S720), driving the gimbal driver (S730), and environmental information. It may include generating (S740), storing in a memory card (S742), transmitting environmental information (S744), and transmitting environmental information from the transmitting/receiving unit (S750).

환경 정보를 생성하는 단계(S740)는 다축 짐벌 구동 각도를 계산하는 단계(S720)에서 계산된 구동 각도에 의해 짐벌 구동부를 구동하는 단계(S730)에서 짐벌 구동부를 구동하여 영상 촬영부가 평행을 유지하여 흔들림이 없는 환경 정보를 생성할 수 있다.In the step of generating environment information (S740), the image capture unit maintains parallel by driving the gimbal driving unit in the step (S730) of driving the gimbal driving unit according to the driving angle calculated in the step of calculating the multi-axis gimbal driving angle (S720). Environment information can be generated without shaking.

도 7에서는 각 단계를 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 7에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 7은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.In FIG. 7, it is described that each step is sequentially executed, but is not limited thereto. In other words, since it may be applicable to changing and executing the steps illustrated in FIG. 7 or executing one or more steps in parallel, FIG. 7 is not limited to a time-series order.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 촬영 장치의 제어 방법의 다축 짐벌 제어를 자세히 나타내는 흐름도이다. 공중 촬영 장치의 제어 방법의 다축 짐벌 제어는 공중 촬영 장치(30)에 의하여 수행될 수 있으며, 공중 촬영 장치(30)가 수행하는 동작에 관한 상세한 설명과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.8 is a flowchart illustrating in detail multi-axis gimbal control of a method for controlling an aerial photographing apparatus according to an embodiment of the present invention. Multi-axis gimbal control of the method for controlling the aerial photographing apparatus may be performed by the aerial photographing apparatus 30, and a detailed description of the operation performed by the aerial photographing apparatus 30 and a description redundantly will be omitted.

공중 촬영 장치의 제어 방법은 목표 각도 설정부에서 무인 비행체의 비행 경로 및 비행 목표 자세에 따른 목표 각도를 설정하는 단계(S810), 각도 측정부에서 무인 비행체의 비행 시, 외부 환경의 영향에 의해 변화하는 공중 촬영 장치의 영상 촬영부의 변형 각도를 측정하는 단계(S820), 제어 각도 산출부에서 목표 각도와 각도 측정부에서 측정된 변형 각도를 이용하여 영상 촬영부를 목표 자세로 제어하기 위한 제어 각도를 산출하는 단계(S830) 및 짐벌 구동 제어부에서 제어 각도를 이용하여 공중 촬영 장치의 다축 짐벌을 제어하는 단계(S840)를 포함할 수 있다.The control method of the aerial photographing device is the step of setting the target angle according to the flight path and the flight target posture of the unmanned aerial vehicle in the target angle setting unit (S810), and when the unmanned aerial vehicle is flying in the angle measuring section, it is changed by the influence of the external environment. Measuring the deformation angle of the image photographing unit of the aerial photographing apparatus (S820), calculating a control angle for controlling the image photographing unit to the target posture by using the target angle and the deformation angle measured by the angle measuring unit in the control angle calculation unit A step (S830) and a step (S840) of controlling the multi-axis gimbal of the aerial photographing apparatus using a control angle in the gimbal driving controller.

다축 짐벌은 무인 비행체와 영상 촬영부를 연결하기 위해 다수 위치하는 짐벌 고정부 및 다수의 짐벌 고정부를 연결하며, 회전에 의해 영상 촬영부의 흔들림을 잡아주는 짐벌 구동부를 포함할 수 있다. 짐벌 구동부는 선수 동요(Yaw) 고정부와 종동요(Pitch) 고정부를 연결하며, 제1 축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 선수 동요(Yaw) 구동부, 종동요(Pitch) 고정부와 횡동요(Roll) 고정부를 연결하며, 제2 축을 기준으로 회전하는 종동요(Pitch) 구동부 및 횡동요(Roll) 고정부와 영상 촬영부를 연결하며, 제3 축을 기준으로 회전하는 횡동요(Roll) 구동부를 포함할 수 있다.The multi-axis gimbal connects a plurality of gimbal fixing units and a plurality of gimbal fixing units positioned to connect the unmanned aerial vehicle and the image capturing unit, and may include a gimbal driving unit that holds the shaking of the image capturing unit by rotation. The gimbal drive part connects the yaw fixing part and the pitch fixing part, and the yaw driving part, which is rotatably coupled around the first axis, the pitch fixing part and the lateral swing ( Roll) connects the fixing part, connects the pitch driving part rotating about the 2nd axis and the roll fixing part and the image capture part, and the roll driving part that rotates about the 3rd axis Can include.

짐벌 구동 제어부에서 제어 각도를 이용하여 공중 촬영 장치의 다축 짐벌을 제어하는 단계(S740)는 제어 각도 산출부를 통해 산출된 제어 각도를 기반으로 선수 동요(Yaw) 구동부, 종동요(Pitch) 구동부 또는 횡동요(Roll) 구동부를 제어할 수 있다.In the step of controlling the multi-axis gimbal of the aerial photographing apparatus using the control angle in the gimbal driving control unit (S740), a yaw driving unit, a pitch driving unit, or a lateral gimbal is performed based on the control angle calculated through the control angle calculation unit. It is possible to control the roll drive.

각도 측정부에서 무인 비행체의 비행 시, 외부 환경의 영향에 의해 변화하는 공중 촬영 장치의 영상 촬영부의 변형 각도를 측정하는 단계(S820)는 외부 환경의 영향을 무인 비행체가 이동하는 이동 방향에 따른 풍향 및 무인 비행체의 속도를 기반으로 추정할 수 있다.The step of measuring the deformation angle of the image photographing unit of the aerial photographing device that changes due to the influence of the external environment when the unmanned aerial vehicle is flying in the angle measuring unit (S820) is the wind direction according to the moving direction in which the unmanned aerial vehicle moves. And it can be estimated based on the speed of the unmanned aerial vehicle.

공중 촬영 장치의 제어 방법은 외부 환경의 영향의 변화에 따라 반복적으로 변형 각도를 측정하고 변형 각도를 이용하여 제어 각도를 산출하여 짐벌 구동 제어부를 통해 상기 다축 짐벌을 제어할 수 있다.The control method of the aerial photographing apparatus may control the multi-axis gimbal through a gimbal driving controller by repeatedly measuring a deformation angle according to a change in an influence of an external environment and calculating a control angle using the deformation angle.

도 8에서는 각 단계를 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 8에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 8은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.In FIG. 8, it is described that each step is sequentially executed, but the present invention is not limited thereto. In other words, since the steps described in FIG. 8 may be changed and executed or one or more steps may be executed in parallel, FIG. 8 is not limited to a time-series order.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains can make various modifications, changes, and substitutions within the scope not departing from the essential characteristics of the present invention. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to describe, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings. . The scope of protection of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.

10: 환경 촬영 장치
20: 무인 비행체
30: 공중 촬영 장치
40: 공중 촬영 통제 시스템
10: environmental shooting device
20: unmanned aerial vehicle
30: aerial photography device
40: aerial shooting control system

Claims (14)

무선 조종에 의해 공중에서 비행하는 무인 비행체; 및
상기 무인 비행체에 부착되어 주변 환경을 촬영하고, 상기 무인 비행체에 연결되며, 수평을 형성하도록 방향축에 대해 회전하는 다축 짐벌, 상기 다축 짐벌에 연결되어 비행 시 주변 환경을 촬영하여 환경 정보를 생성하는 영상 촬영부 및 상기 주변 환경에 따라 상기 다축 짐벌을 제어하는 제어부를 포함하는 환경 촬영 장치를 포함하는 공중 촬영 장치.
Unmanned aerial vehicle flying in the air by radio control; And
Attached to the unmanned aerial vehicle to photograph the surrounding environment, connected to the unmanned aerial vehicle, a multi-axis gimbal that rotates about a direction axis to form a horizontal, and connected to the multi-axis gimbal to photograph the surrounding environment during flight to generate environmental information. An aerial photographing apparatus comprising an image photographing unit and a control unit for controlling the multi-axis gimbal according to the surrounding environment.
제1항에 있어서,
상기 다축 짐벌은,
상기 무인 비행체와 상기 영상 촬영부를 연결하기 위해 다수 위치하는 짐벌 고정부; 및
다수의 상기 짐벌 고정부 사이를 연결하며, 회전을 통해 상기 영상 촬영부의 흔들림을 잡아주는 짐벌 구동부를 포함하고,
상기 짐벌 고정부는,
상기 무인 비행체와 연결되어 고정되는 선수 동요(Yaw) 고정부;
상기 선수 동요(Yaw) 고정부와 연결되어 고정되는 종동요(Pitch) 고정부; 및
상기 종동요(Pitch) 고정부와 연결되어 고정되며, 상기 영상 촬영부를 고정하는 횡동요(Roll) 고정부를 포함하는 공중 촬영 장치.
The method of claim 1,
The multi-axis gimbal,
A gimbal fixing unit positioned in a plurality to connect the unmanned aerial vehicle and the image capturing unit; And
A gimbal driving unit that connects between a plurality of the gimbal fixing units and holds the shaking of the image capturing unit through rotation,
The gimbal fixing part,
A yaw fixed part connected to and fixed to the unmanned aerial vehicle;
A pitch fixing part connected to and fixed to the bow agitation (Yaw) fixing part; And
An aerial photographing apparatus comprising a roll fixing part connected to and fixed to the pitch fixing part and fixing the image photographing part.
제2항에 있어서,
상기 짐벌 구동부는 상기 무인 비행체와 연결되는 제1 축과 상기 제1 축에 수직인 제2 축 및 제3 축을 중심으로 구동하며,
상기 짐벌 구동부는,
상기 선수 동요(Yaw) 고정부와 상기 종동요(Pitch) 고정부를 연결하며, 상기 제1 축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 선수 동요(Yaw) 구동부;
상기 종동요(Pitch) 고정부와 상기 횡동요(Roll) 고정부를 연결하며, 상기 제2 축을 기준으로 회전하는 종동요(Pitch) 구동부; 및
상기 횡동요(Roll) 고정부와 상기 영상 촬영부를 연결하며, 상기 제3 축을 기준으로 회전하는 횡동요(Roll) 구동부를 포함하는 공중 촬영 장치.
The method of claim 2,
The gimbal driver is driven around a first axis connected to the unmanned aerial vehicle and a second axis and a third axis perpendicular to the first axis,
The gimbal drive unit,
A yaw driving unit connected to the yaw fixing part and the pitch fixing part and rotatably coupled around the first axis;
A pitch driving unit that connects the pitch fixing part and the roll fixing part and rotates about the second axis; And
An aerial photographing apparatus comprising a roll driving unit that connects the roll fixing unit and the image capturing unit and rotates about the third axis.
제2항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 무인 비행체의 비행 경로 및 비행 목표 자세에 따른 목표 각도를 설정하는 목표 각도 설정부;
상기 무인 비행체의 비행 시, 외부 환경의 영향에 의해 변화하는 상기 영상 촬영부의 변형 각도를 측정하는 각도 측정부;
상기 목표 각도와 상기 각도 측정부에서 측정된 변형 각도를 이용하여 상기 영상 촬영부를 상기 목표 자세로 제어하기 위한 제어 각도를 산출하는 제어 각도 산출부; 및
상기 제어 각도를 기반으로 상기 다축 짐벌을 제어하는 짐벌 구동 제어부를 포함하는 공중 촬영 장치.
The method of claim 2,
The control unit,
A target angle setting unit for setting a target angle according to the flight path and the flight target posture of the unmanned aerial vehicle;
When the unmanned aerial vehicle is in flight, an angle measuring unit that measures an angle of deformation of the image capturing unit that changes due to an influence of an external environment;
A control angle calculator configured to calculate a control angle for controlling the image capture unit to the target posture by using the target angle and the deformation angle measured by the angle measuring unit; And
Aerial photographing apparatus comprising a gimbal driving control unit for controlling the multi-axis gimbal based on the control angle.
제4항에 있어서,
상기 외부 환경의 영향은 상기 무인 비행체가 이동하는 이동 방향에 따른 풍향 및 상기 무인 비행체의 속도를 기반으로 추정하며,
상기 제어부는 상기 외부 환경의 영향의 변화에 따라 반복적으로 변형 각도를 측정하고, 상기 변형 각도를 이용하여 상기 제어 각도를 산출하여 상기 짐벌 구동 제어부를 통해 상기 다축 짐벌을 제어하는 것을 특징으로 하는 공중 촬영 장치.
The method of claim 4,
The influence of the external environment is estimated based on the wind direction according to the moving direction in which the unmanned aerial vehicle moves and the speed of the unmanned aerial vehicle,
The control unit repeatedly measures the deformation angle according to the change of the influence of the external environment, calculates the control angle using the deformation angle, and controls the multi-axis gimbal through the gimbal driving control unit. Device.
제4항에 있어서,
상기 목표 각도 설정부는 상기 영상 촬영부의 촬영 방향을 이용하여 상기 목표 각도를 설정하며,
상기 영상 촬영부의 촬영 방향은 상기 영상 촬영부가 촬영하기 위한 목표물을 기준으로 설정되며,
상기 목표 각도 설정부는 상기 목표물의 위치가 변화함에 따라 상기 목표 각도를 변화하여 설정하는 것을 특징으로 하는 공중 촬영 장치.
The method of claim 4,
The target angle setting unit sets the target angle using the photographing direction of the image capturing unit,
The photographing direction of the image photographing unit is set based on a target for photographing by the image photographing unit,
The aerial photographing apparatus, wherein the target angle setting unit changes and sets the target angle as the position of the target object changes.
제1항에 있어서,
상기 무인 비행체는,
상기 영상 촬영부에서 생성된 환경 정보를 송신하고, 상기 무인 비행체를 제어하는 제어 신호를 수신하는 송수신부; 및
상기 무인 비행체의 장거리 비행 시 상기 무인 비행체 또는 상기 환경 촬영 장치를 제어하기 위한 통신을 수행하는 컴퓨팅 장치를 더 포함하며,
상기 컴퓨팅 장치는 기지국을 통해 통신 거리에 제한이 없이 상기 무인 비행체에 통신을 전달하는 것을 특징으로 하는 공중 촬영 장치.
The method of claim 1,
The unmanned aerial vehicle,
A transmitting/receiving unit for transmitting the environment information generated by the image capturing unit and receiving a control signal for controlling the unmanned aerial vehicle; And
Further comprising a computing device for performing communication for controlling the unmanned aerial vehicle or the environment photographing device during a long-distance flight of the unmanned aerial vehicle,
The computing device is an aerial photographing apparatus, characterized in that transmitting the communication to the unmanned aerial vehicle without limitation on a communication distance through a base station.
제7항에 있어서,
상기 송수신부는 기 설정된 거리 이내에서 상기 무인 비행체 제어 및 상기 환경 촬영 장치와 통신을 주고 받으며,
상기 컴퓨팅 장치는 상기 무인 비행체가 상기 기 설정된 거리를 벗어나는 경우 상기 기지국을 통해 상기 무인 비행체 제어 및 상기 환경 촬영 장치와 통신을 주고 받는 것을 특징으로 하는 공중 촬영 장치.
The method of claim 7,
The transceiver unit communicates with the unmanned aerial vehicle control and the environment photographing device within a preset distance,
The computing device is an aerial photographing apparatus, characterized in that when the unmanned aerial vehicle deviates from the preset distance, the unmanned aerial vehicle control and communication with the environment photographing apparatus are exchanged through the base station.
무선 조종에 의해 공중에서 비행하는 무인 비행체 및 상기 무인 비행체에 부착되어 주변 환경을 촬영하고, 상기 무인 비행체에 연결되며, 수평을 형성하도록 방향축에 대해 회전하는 다축 짐벌, 상기 다축 짐벌에 연결되어 비행 시 주변 환경을 촬영하여 환경 정보를 생성하는 영상 촬영부 및 상기 주변 환경에 따라 상기 다축 짐벌을 제어하는 제어부를 포함하는 환경 촬영 장치를 포함하는 공중 촬영 장치; 및
상기 공중 촬영 장치를 통제하는 지상 통제부를 포함하는 공중 촬영 통제 시스템.
An unmanned aerial vehicle flying in the air by radio control and a multi-axis gimbal that is attached to the unmanned aerial vehicle to photograph the surrounding environment, is connected to the unmanned aerial vehicle, and rotates about a direction axis to form a horizontal, and is connected to the multi-axis gimbal to fly An aerial photographing apparatus including an environment photographing device including an image photographing unit for photographing a surrounding environment and generating environmental information, and a control unit for controlling the multi-axis gimbal according to the surrounding environment; And
Aerial shooting control system comprising a ground control unit for controlling the aerial shooting device.
제9항에 있어서,
상기 공중 촬영 장치는 상기 영상 촬영부에서 생성된 환경 정보를 송신하고, 상기 공중 촬영 장치를 제어하는 제어 신호를 수신하는 송수신부; 및
상기 무인 비행체의 장거리 비행 시 상기 무인 비행체 또는 상기 환경 촬영 장치를 제어하기 위한 통신을 수행하는 컴퓨팅 장치를 더 포함하고,
상기 컴퓨팅 장치는 기지국을 통해 통신 거리에 제한이 없이 상기 무인 비행체에 통신을 전달하는 것을 특징으로 하는 공중 촬영 통제 시스템.
The method of claim 9,
The aerial photographing apparatus includes: a transmission/reception unit that transmits environment information generated by the image photographing unit and receives a control signal for controlling the aerial photographing apparatus; And
Further comprising a computing device for performing communication for controlling the unmanned aerial vehicle or the environment photographing device during long-distance flight of the unmanned aerial vehicle,
The computing device is an aerial photographing control system, characterized in that transmitting the communication to the unmanned aerial vehicle without any limitation on a communication distance through a base station.
제10항에 있어서,
상기 지상 통제부는,
상기 송수신부에서 송신된 환경 정보를 수신하는 정보 수신부; 및
상기 무인 비행체 또는 상기 환경 촬영 장치를 제어하는 제어 신호를 송신하는 제어 신호 송신부를 포함하며,
상기 지상 통제부는,
상기 환경 정보를 이용하여 상기 무인 비행체가 이동하기 위한 목표 위치 및 상기 영상 촬영부가 촬영하기 위한 목표물을 설정하고, 상기 목표 위치 및 상기 목표물을 기반으로 상기 무인 비행체 및 상기 공중 촬영 장치를 제어하기 제어 신호로 송신하고,
상기 기지국을 통해 통신 거리에 제한이 없이 상기 컴퓨팅 장치에 의해 상기 무인 비행체 및 상기 공중 촬영 장치와 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 공중 촬영 통제 시스템.
The method of claim 10,
The ground control unit,
An information receiving unit for receiving environmental information transmitted from the transmitting and receiving unit; And
And a control signal transmission unit for transmitting a control signal for controlling the unmanned aerial vehicle or the environment photographing device,
The ground control unit,
A control signal for setting a target position for the unmanned aerial vehicle to move and a target for photographing by the image photographing unit using the environmental information, and controlling the unmanned aerial vehicle and the aerial photographing device based on the target position and the target And send to
An aerial photographing control system, characterized in that communication with the unmanned aerial vehicle and the aerial photographing apparatus is performed by the computing device without limitation on a communication distance through the base station.
공중 촬영 장치의 제어 방법에 있어서,
목표 각도 설정부에서 무인 비행체의 비행 경로 및 비행 목표 자세에 따른 목표 각도를 설정하는 단계;
각도 측정부에서 상기 무인 비행체의 비행 시, 외부 환경의 영향에 의해 변화하는 상기 공중 촬영 장치의 영상 촬영부의 변형 각도를 측정하는 단계;
제어 각도 산출부에서 상기 목표 각도와 상기 각도 측정부에서 측정된 변형 각도를 이용하여 상기 영상 촬영부를 상기 목표 자세로 제어하기 위한 제어 각도를 산출하는 단계; 및
짐벌 구동 제어부에서 상기 제어 각도를 이용하여 상기 공중 촬영 장치의 다축 짐벌을 제어하는 단계를 포함하는 공중 촬영 장치의 제어 방법.
In the control method of the aerial photographing apparatus,
Setting a target angle according to the flight path and the flight target posture of the unmanned aerial vehicle in the target angle setting unit;
Measuring a deformation angle of the image photographing unit of the aerial photographing apparatus that changes due to an influence of an external environment when the unmanned aerial vehicle is flying by an angle measuring unit;
Calculating a control angle for controlling the image capturing unit to the target posture by using the target angle and the deformation angle measured by the angle measuring unit by a control angle calculation unit; And
Controlling a multi-axis gimbal of the aerial photographing apparatus using the control angle by a gimbal driving control unit.
제12항에 있어서,
상기 다축 짐벌은 상기 무인 비행체와 상기 영상 촬영부를 연결하기 위해 다수 위치하는 짐벌 고정부 및 다수의 상기 짐벌 고정부를 연결하며, 회전에 의해 상기 영상 촬영부의 흔들림을 잡아주는 짐벌 구동부를 포함하고,
상기 짐벌 구동부는 상기 무인 비행체와 연결되는 제1 축과 상기 제1 축에 수직인 제2 축 및 제3 축을 중심으로 구동하며,
상기 짐벌 구동부는 상기 제1 축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 선수 동요(Yaw) 구동부, 상기 제2 축을 기준으로 회전하는 종동요(Pitch) 구동부 및 상기 제3 축을 기준으로 회전하는 횡동요(Roll) 구동부를 포함하며,
상기 다축 짐벌을 제어하는 단계는 상기 제어 각도 산출부를 통해 산출된 제어 각도를 기반으로 상기 선수 동요(Yaw) 구동부, 상기 종동요(Pitch) 구동부 또는 상기 횡동요(Roll) 구동부를 제어하는 것을 특징으로 하는 공중 촬영 장치의 제어 방법.
The method of claim 12,
The multi-axis gimbal includes a gimbal driver that connects a plurality of gimbal fixing units and a plurality of gimbal fixing units positioned to connect the unmanned aerial vehicle and the image capturing unit, and holds the shaking of the image capturing unit by rotation,
The gimbal driver is driven around a first axis connected to the unmanned aerial vehicle and a second axis and a third axis perpendicular to the first axis,
The gimbal driving unit is a yaw driving unit that is rotatably coupled about the first axis, a pitch driving unit that rotates about the second axis, and a roll that rotates about the third axis. It includes a driving part,
The controlling of the multi-axis gimbal comprises controlling the yaw driving unit, the pitch driving unit, or the roll driving unit based on the control angle calculated through the control angle calculation unit. How to control the aerial photographing device.
제13항에 있어서,
상기 변형 각도를 측정하는 단계는 상기 외부 환경의 영향을 상기 무인 비행체가 이동하는 이동 방향에 따른 풍향 및 상기 무인 비행체의 속도를 기반으로 추정하며,
상기 공중 촬영 장치의 제어 방법은 상기 외부 환경의 영향의 변화에 따라 반복적으로 변형 각도를 측정하고 상기 변형 각도를 이용하여 상기 제어 각도를 산출하여 상기 짐벌 구동 제어부를 통해 상기 다축 짐벌을 제어하는 것을 특징으로 하는 공중 촬영 장치의 제어 방법.
The method of claim 13,
In the measuring of the deformation angle, the influence of the external environment is estimated based on a wind direction according to a moving direction in which the unmanned aerial vehicle moves and a speed of the unmanned aerial vehicle,
The control method of the aerial photographing apparatus is characterized in that the multi-axis gimbal is controlled through the gimbal driving control unit by repeatedly measuring a deformation angle according to a change in the influence of the external environment and calculating the control angle using the deformation angle. The control method of the aerial photographing device to be carried out.
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