KR20210079002A - 비전 트래킹 및 음파 트래킹 모듈을 적용한 드론 - Google Patents

Abstract

비전 트래킹 및 음파 트래킹 모듈을 적용한 드론은 카메라를 이용하여 꿀벌과 말벌의 비교를 통하여 말벌만 추적하고, 말벌이 내는 고유 주파수를 지향성 마이크를 이용하여 방향 탐지 및 트래킹을 수행하며, 말벌에 살충 스프레이의 지향성 분사를 통해 말벌만 퇴치하여 말벌집을 안전하게 제거할 수 있다.
본 발명은 말벌집을 근접으로 접근하여 액체를 분사하여 말벌이 출구로 나오지 못하게 함으로써 말벌집을 안전하게 제거할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 인명피해 뿐만 아니라 소방 인원의 업무량이 감소시킬 수 있으며, 말벌로 인한 양한봉 농가의 피해를 현저하게 줄일 수 있어 벌꿀의 생산량 증가에 따른 농가 매출 증대되는 효과가 있다.

Description

비전 트래킹 및 음파 트래킹 모듈을 적용한 드론{Drone for Developing Vision Tracking and Tracking Module}

본 발명은 드론에 관한 것으로서, 특히 카메라를 이용하여 꿀벌과 말벌의 비교를 통하여 말벌만 추적하고, 말벌이 내는 고유 주파수를 지향성 마이크를 이용하여 방향 탐지 및 트래킹을 수행하며, 말벌에 살충 스프레이의 지향성 분사를 통해 말벌만 퇴치하여 말벌집을 안전하게 제거하는 비전 트래킹 및 음파 트래킹 모듈을 적용한 드론에 관한 것이다.

등검은말벌은 벌통을 공격하는 장수말벌들과는 달리 집에 돌아오는 꿀벌을 공격해 사냥하고, 개체 수가 많으며 한 마리가 왔다 가면 수백 마리가 접근해서 꿀벌을 사냥하므로 꿀벌의 개체 수가 기하급수적으로 줄어 꿀도 모이지 않고 양봉 농가에 치명적인 피해를 준다.

농촌진흥청에서 등검은말벌 퇴치 방법을 개발 중이지만 등검은말벌은 길이가 2 내지 3cm 정도로서 다른 말벌들과 달리 가슴, 등판 모두와 머리 뒷가장자리가 검은빛을 띤다.

여왕벌은 땅속이나 나뭇잎 아래에서 겨울을 난 후 4 내지 5월 온도가 상승하면 둥지를 짓기 시작한다. 애벌레는 성충이 사냥한 꿀벌을 비롯해 땅벌, 파리, 호박벌 등 곤충이나 거미를 포식한다.

등검은말벌의 주 먹이원은 85%가 꿀벌이고 집단은 최대 1,000 내지 12,000마리로 불어 우리나라 말벌 가운데 가장 큰 규모이고 지상에서 10m 높이의 나뭇가지, 바위 밑, 도심 건물 등 다양한 장소에 벌집을 지음 떡갈나무, 미루나무, 아카시아와 침엽수 등을 선호하고 꿀벌이 벌통에 내려앉는 순간 강력한 침을 쏘아 죽임 꿀벌 10개 봉 군이 등검은말벌의 공격을 받아 폐사하는 데 1주일 정도 걸리고 2 내지 3주면 50개 봉 군이 피해를 보는 실정이다.

농가 주변 말벌집은 발견이 비교적 용이하여 119에 신고 시 소방서에서 출동하여 소방수가 직접 제거하지만, 이 역시 어렵게 제거하고 있고 더욱이 숲이 우거진 말벌집은 나뭇잎이 무성하여 사람이 유관으로 구분 불가능할 뿐 아니라 접근 불가하여 최근 낙상으로 인해 사망 등 인사사고로 인명 피해 뿐만 아니라 농가소득에도 막대한 영향을 주고 있는 상황으로 새로운 기술 또는 방식이 시급하게 개발되어야 하는 실정이다.

한국 등록특허번호 제10-2056523호

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 카메라를 이용하여 꿀벌과 말벌의 비교를 통하여 말벌만 추적하고, 말벌이 내는 고유 주파수를 지향성 마이크를 이용하여 방향 탐지 및 트래킹을 수행하며, 말벌에 살충 스프레이의 지향성 분사를 통해 말벌만 퇴치하여 말벌집을 안전하게 제거하는 비전 트래킹 및 음파 트래킹 모듈을 적용한 드론을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 비전 트래킹 및 음파 트래킹 모듈을 적용한 드론은,

드론몸체;

상기 드론몸체의 일측에 형성되어 카메라를 이용한 비전으로 꿀벌과 말벌의 비교를 통하여 말벌만 추적하는 비전 시스템;

상기 드론몸체의 일측에 형성되어 상기 말벌이 내는 고유 주파수를 지향성 마이크를 이용하여 방향 탐지 및 트래킹을 수행하는 음향 시스템; 및

상기 드론몸체의 하단 일측에 형성되어 상기 말벌에 살충 스프레이의 지향성 분사를 위한 지향성 분사장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

전술한 구성에 의하여, 본 발명은 말벌집을 근접으로 접근하여 액체를 분사하여 말벌이 출구로 나오지 못하게 함으로써 말벌집을 안전하게 제거할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 인명피해 뿐만 아니라 소방 인원의 업무량이 감소시킬 수 있으며, 말벌로 인한 양한봉 농가의 피해를 현저하게 줄일 수 있어 벌꿀의 생산량 증가에 따른 농가 매출 증대되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비전 트래킹 및 음파 트래킹 모듈을 적용한 드론의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.

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

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비전 트래킹 및 음파 트래킹 모듈을 적용한 드론의 내부 구성을 간략하게 나타낸 블록도이다.

본 발명의 실시예에 따른 비전 트래킹 및 음파 트래킹 모듈을 적용한 드론은 카메라, 지향성 마이크, 비전 시스템, 음파 시스템, 모터, 메인 컨트롤러, 분사장치, 통신모듈을 포함하며, 드론은 지상 관제국 간의 데이터 송수신을 수행한다.

드론은 지향성 스프레이 분사 방식을 적용하여 말벌을 추적하여 말벌집을 발견한 후 스프레이 지향성 분사 기구를 통해 고압 분사 장치를 이용하여 액체를 직접적으로 분사하는 방식이다.

기존의 블레이드를 이용한 말벌집 제거 방식이나 화영 방사식과 같이 드론의 파손 위험이나 화재 발생의 위험성이 전혀 없고 비전과 음파 추적 장치를 이용하여 말벌을 추적한 후 말벌집을 발견하여 분사하기 때문에 운용자의 부담을 덜 수 있도록 개발된다.

말벌을 발견시 비전 트레킹과 음파 분석을 통하여 확인되면 말벌외의 다른 동, 식물들의 피해를 최소화하기 위하여 지향성 분사 기구를 통해 말벌 및 말벌 집에만 집중적으로 분사하는 방식을 적용한다.

비전 시스템은 카메라를 통하여 촬영된 이미지를 이용하여 이미지 내의 명암, 채도, 색상값을 비교할 기준 데이터 값과 비교하여 물체를 인식 및 분석한다.

이러한 비전 기술 특성상 기준데이터의 값이 정확하며 최대한 많은 데이터를 비교해야 정확한 결과가 나오기 때문에 비전기술에 머신러닝 기술을 접목하여 수집된 데이터와 기준데이터를 비교하는 알고리즘을 데이터가 수집 될수록 새로운 알고리즘으로 변경하면 좀 더 정확한 데이터 분석 결과를 도출할 수 있다.

비전 시스템은 꿀벌과 말벌의 색 비교를 통해 말벌만 추적할 수 있도록 머신 러닝 기술을 적용한 방식으로 비전 기술 특성상 컬러 값의 차이가 명확해야 인식률이 증가하기 때문에 컬러 값이 비슷한 경우 사전 데이터를 최대한 많이 수집후 축적하는 머신 러닝 기술을 적용한다.

적용 말벌의 특징인 검정-노랑 줄무늬 패턴을 카메라로 촬영하여 줄무늬 간격, 개수, 크기등을 비교 말벌은 평균적으로 검정 줄무늬 4개 노랑줄무늬 4개를 가지고 있기 때문에 이를 이용하면 촬영된 이미지에서 꽃등애, 꿀벌, 말벌을 추출이 가능하다.

비전 시스템은 채도값을 조절하여 말벌의 색상을 구별하여 말벌을 구별해야 한다.

음파 시스템은 마이크를 통하여 들어온 음파(가청주파수 및 초저주파, 초음파까지 약 0 내지 50KHz)를 분석하여 데이터를 추출하는 기술이고, 말벌이 내는 고유주파수를 지향성 마이크를 이용하여 말벌과 꿀벌 주파수를 비교하여 말벌을 추적한다.

음파 시스템은 비전 트레킹 만으로는 데이터가 부족하기 때문에 말벌이 내는 고유 주파수를 지향성 마이크를 이용하여 음파 수집 후 FFT(Fast Furrier Transform)을 이용하여 말벌이 내는 고유 주파수 와 비교하여 차등 값만큼 방향을 트레킹 하게 개발한 것으로서 임베디드 시스템(MCU ATMemga328)을 이용하여 개발한다.

음파 시스템은 마이크를 통하여 들어온 음파 신호를 분석하여 검출하려는 신호와 동일한지 판별하여 내부 지향성 콘덴서 마이크를 이용하여 최대한 노이즈를 억제하며 전방의 소리를 입력받으나 마이크가 드론에 부착되어있어서 드론의 소리가 노이즈가되어 같이 입력되면 이러한 노이즈를 제거하기 위하여 노이즈 캔슬링 기술을 적용하였다.

이는 메인 마이크와 보조 마이크의 두 가지 입력을 통해 원본신호(지향성 메인마이크)에서 노이즈(내부 보조마이크)를 위상 반전 및 OP AMP를 이용한 차동 증폭을 통하여 블레이드 노이즈를 제거하며 노이즈가 제거된 신호에서 BPF를 통해 필요한 주파수 대역(200Hz 내지 500Hz)의 신호만 입력받는다. 입력된 신호는 임베디드 시스템에서 FFT를 통하여 주파수 분포로 변환되며 변환된 주파수를 이용하여 말벌 신호가 검출된다.

이상에서 본 발명의 실시예는 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

100: 드론

Claims (1)

1. 드론몸체;
   상기 드론몸체의 일측에 형성되어 카메라를 이용한 비전으로 꿀벌과 말벌의 비교를 통하여 말벌만 추적하는 비전 시스템;
   상기 드론몸체의 일측에 형성되어 상기 말벌이 내는 고유 주파수를 지향성 마이크를 이용하여 방향 탐지 및 트래킹을 수행하는 음향 시스템; 및
   상기 드론몸체의 하단 일측에 형성되어 상기 말벌에 살충 스프레이의 지향성 분사를 위한 지향성 분사장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 비전 트래킹 및 음파 트래킹 모듈을 적용한 드론.

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