KR20210062324A - Apparatus for Aerial Photo using 3-axis Gimbal and Control Method Using the Same - Google Patents
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- B64C2201/127—
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- B64C2201/146—
Abstract
Description
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
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
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
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
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
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
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
무인 비행체(20)는 무선 조종에 의해 공중에서 비행할 수 있다.The unmanned
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
다축 짐벌(100)은 무인 비행체(20)에 연결되며, 수평을 형성하도록 방향축에 대해 회전할 수 있다.The
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
짐벌 고정부(110)는 무인 비행체(20)와 영상 촬영부(200)를 연결하기 위해 다수 위치할 수 있다.The
짐벌 고정부(110)는 선수 동요(Yaw) 고정부(112), 종동요(Pitch) 고정부(114) 및 횡동요(Roll) 고정부(116)을 포함할 수 있다.The
선수 동요 고정부(112)는 상기 무인 비행체와 연결되어 고정될 수 있다.The bow
종동요 고정부(114)는 선수 동요 고정부(112)와 연결되어 고정될 수 있다.The driven
횡동요 고정부(116)는 종동요 고정부(114)와 연결되어 고정되며, 영상 촬영부(200)를 고정할 수 있다.The horizontal
짐벌 구동부(120)는 다수의 짐벌 고정부(110)의 사이를 연결하며, 회전을 통해 영상 촬영부(100)의 흔들림을 잡아줄 수 있다.The
짐벌 구동부(120)는 무인 비행체(20)와 연결되는 제1 축과 제1 축에 수직인 제2 축 및 제3 축을 중심으로 구동할 수 있다.The
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
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
종동요 구동부(124)는 종동요 고정부(114)와 횡동요 고정부(116)를 연결하며, 제2 축을 기준으로 회전할 수 있다.The vertical
횡동요(Roll) 구동부(126)는 횡동요 고정부(116)와 영상 촬영부(200)를 연결하며, 제3 축을 기준으로 회전할 수 있다.The
제어부(300)는 주변 환경에 따라 다축 짐벌(100)을 제어할 수 있다.The
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
짐벌 구동 제어부(310)는 다축 짐벌을 제어할 수 있다.The 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
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
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
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
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
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
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
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
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
무인 비행체(20)는 송수신부(400) 및 컴퓨팅 장치(500)를 더 포함할 수 있다.The unmanned
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/
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
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
송수신부(400)는 기 설정된 거리 이내에서 무인 비행체(20) 제어 및 환경 촬영 장치(10)와 통신을 주고 받을 수 있다.The transmission/
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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)
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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/
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/
송수신부(400)는 영상 촬영부(200)를 통해 촬영된 영상을 무선 신호로 변화하여 지상에서 화면을 볼 수 있도록 할 수 있다.The
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
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
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
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
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
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
지상 통제부(42)는 공중 촬영 장치(30)를 통제할 수 있다.The ground control unit 42 may control the aerial photographing
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
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
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
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
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
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
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
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 시스템10: environmental shooting device
20: unmanned aerial vehicle
30: aerial photography device
40: aerial shooting control system
Claims (14)
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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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KR102489495B1 (en) * | 2022-07-21 | 2023-01-18 | 국방과학연구소 | Operating method for electronic apparatus for acquiring image information and electronic apparatus supporting thereof |
KR102624503B1 (en) * | 2023-06-30 | 2024-01-12 | 주식회사 네스앤텍 | Method of correcting angle error of gimbal mounted on drone |
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JP2018073173A (en) * | 2016-10-31 | 2018-05-10 | 株式会社エンルートM’s | Work system, and method and program of the same |
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2019
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