KR20210155322A - 라이다 센서를 포함하는 지형 비행 장치 - Google Patents

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Abstract

본 실시예들은 지형 비행 장치에 있어서, 주변의 지형 또는 물체를 감지하여 라이다 데이터를 생성하는 회전형 라이다 센서, 지형 비행 장치의 위치정보, 지형 비행 장치의 자세 정보 또는 속도 데이터를 적어도 하나 포함하는 비행 데이터를 수집하고, 이동 위치 정보를 수신하여 비행을 제어하는 비행 제어부 및 라이다 데이터를 기반으로 지형 정보를 생성하고, 지형 정보 및 비행 데이터를 이용하여 이동 위치 정보를 산출하는 정보 생성부를 포함하는 지형 비행 장치를 제안한다.

Description

라이다 센서를 포함하는 지형 비행 장치{Apparatus for Terrain flight including lidar sensor}
본 발명은 지형 비행 장치에 관한 것으로, 특히 라이다 센서를 포함하는 지형 비행 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
무인 비행체(UAV: Unmanned Aerial Vehicle)는 일정한 임무를 수행하기 위하여 조종사가 탑승하지 않고 지상에서 원격으로 조종하거나 사전에 입력된 임무 프로그램으로 비행체가 주위환경을 인식하고 판단하여 스스로 비행하는 비행체를 말한다.
무인 비행체는 주변의 장애물이나 지형 등을 확인하고 이에 기초하여 주행 경로를 설정하는 기술이 전제가 되야 한다. 따라서 주변의 장애물이나 지형 등의 확인을 위한 라이다 센서(LIDAR Sensor: Light Detection And Ranging Sensor)가 제공되고 있으며, 이러한 라이다 장치는 레이저를 목표물을 향하여 조사하고, 목표물로부터 반사된 광을 수신함으로써, 사물까지의 거리, 방향, 속도, 온도, 물질 분포 및 농도 특성 등을 감지할 수 있다.
특히, 무인 비행체가 기울어진 상황에서 라이다 센서가 주변의 장애물을 검출하는 경우나 또는 라이다 장치의 회전 속도가 불균일할 경우 주변 장애물의 정확한 위치의 검출이 어렵다는 문제가 있다.
본 발명의 실시예들은 무인 비행체에 구비된 라이다 센서를 이용하여 지형 정보 및 회피 정보를 획득하여 주변의 장애물이나 지형 등을 정확하게 파악하여 무인 비행체의 이동을 제어하는데 발명의 주된 목적이 있다.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, 본 발명은 지형 비행 장치에 있어서, 주변의 지형 또는 물체를 감지하여 라이다 데이터를 생성하는 회전형 라이다 센서, 상기 지형 비행 장치의 위치정보, 상기 지형 비행 장치의 자세 정보 또는 속도 데이터를 적어도 하나 포함하는 비행 데이터를 수집하고, 이동 위치 정보를 수신하여 비행을 제어하는 비행 제어부 및 상기 라이다 데이터를 기반으로 지형 정보를 생성하고, 상기 지형 정보 및 상기 비행 데이터를 이용하여 상기 이동 위치 정보를 산출하는 정보 생성부를 포함하는 지형 비행 장치를 제안한다.
바람직하게는, 상기 회전형 라이다 센서는 상기 지형 비행 장치와 수직인 지표면까지의 고도를 나타내는 제1 거리 및 상기 지형 비행 장치와 수직인 지표면을 기준으로 일정 각도만큼 회전하여 상기 지형 또는 물체까지의 거리를 나타내는 제2 거리를 감지하여 상기 라이다 데이터를 생성하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 정보 생성부는 상기 라이다 데이터 및 상기 비행 데이터를 이용하여 지형 정보를 생성하는 지형 정보 생성부를 포함하고, 상기 지형 정보 생성부는 상기 지형 또는 물체의 위치에서 상기 일정 각도에 따른 지표면까지의 거리를 나타내는 제3 거리를 산출하고, 상기 제1 거리, 상기 제2 거리 및 상기 제3 거리를 이용하여 상기 일정 각도에서 감지한 상기 지형 또는 물체의 고도를 나타내는 제4 거리를 산출하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 지형 정보 생성부는 상기 제2 거리, 상기 비행 데이터 및 상기 지형 비행 장치의 가속도 값에 의한 보정값을 이용하여 상기 일정 각도를 계산하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 지형 정보 생성부는 상기 지형 비행 장치의 위치 정보를 기준으로 상기 제1 거리, 상기 제2 거리, 상기 제3 거리 및 상기 제4 거리를 통해 확인된 상기 지형 또는 물체의 위치와 미리 저장된 지형 데이터를 비교하여 상기 지형 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 정보 생성부는 상기 지형 비행 장치의 위치정보, 상기 일정 각도 및 상기 지형 정보를 이용하여 상기 지형 비행 장치가 상기 주변의 지형 또는 물체를 회피하여 이동하기 위한 상기 이동 위치 정보를 생성하는 이동 정보 생성부를 더 포함하고, 상기 비행 제어부는 상기 이동 위치 정보를 기반으로 상기 지형 비행 장치가 이동하는 위치, 각도 및 높이 정보를 적어도 하나 포함하여 상기 지형 비행 장치의 비행을 제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 비행 제어부는 상기 이동 위치 정보에 따른 이동 경로를 재설정하고, 상기 이동 경로를 기반으로 상기 지형 비행 장치의 현재 위치에서 상기 이동 경로까지의 상기 지형 비행 장치의 자세 및 속도를 제어하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 이동 경로는 상기 지형 비행 장치가 상기 주변의 지형 또는 물체를 인식한 시점부터 상기 주변의 지형 또는 물체 회피하여 이동한 시점까지의 경로인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 정보 생성부는 상기 회전형 라이다 센서에서 생성된 라이다 데이터를 분석하여 지형 또는 물체의 형태 정보를 생성하고, 상기 비행 제어부는 상기 지형 또는 물체의 형태 정보 및 상기 지형 또는 물체의 크기를 기반으로 상기 지형 비행 장치의 회피 여부를 결정할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 지형 정보 및 회피 정보를 획득하여 주변의 장애물이나 지형 등을 정확하게 파악하는 효과를 제공할 수 있다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지형 비행 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지형 비행 장치를 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지형 비행 장치에 의한 지형 비행 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지형 비행 장치에 의한 지형 비행 방법의 지형 정보 생성을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지형 비행 장치에 의한 지형 비행 방법의 지형 비행 장치 회피 비행 위치 생성 및 전송을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 장애물의 고도 및 각도를 계산하기 위한 예시도이다.
도 7은 도 2의 회전형 라이다 센서의 세부 구조를 나타내는 구조도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 센서 세부 구조를 나타내는 구조도이다.
이하, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하고, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항들 중의 어느 항을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명은 라이다 센서를 활용한 지형 비행 장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지형 비행 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 지형 비행 장치(10)는 비행 제어부(100), 정보 생성부(200) 및 회전형 라이다 센서(300)를 포함한다. 지형 비행 장치(10)는 도 1에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.
지형 비행 장치(10)는 드론, 무인 비행체 등으로 구현될 수 있으며, 무선 조종에 의해 공중에서 비행하는 장치로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
비행 제어부(100)는 지형 비행 장치(10)의 위치정보, 지형 비행 장치(10)의 자세 정보 또는 속도 데이터를 적어도 하나 포함하는 비행 데이터를 수집하고, 이동 위치 정보를 수신하여 비행을 제어할 수 있다.
비행 제어부(100)는 이동 위치 정보에 따른 이동 경로를 재설정하고, 이동 경로를 기반으로 지형 비행 장치(10)의 현재 위치에서 이동 경로까지의 지형 비행 장치(10)의 자세 및 속도를 제어할 수 있다.
이동 경로는 지형 또는 물체와의 충돌 없이 최소 거리로 근접하게 회피하여 주행하기 위한 경로로 설정될 수 있다. 또한, 이동 경로는 지형 비행 장치(10)가 상하 또는 좌우로 이동하여 장애물을 회피하는 경로이며, 이동에 제한을 두지 않을 수 있다.
이동 경로는 지형 비행 장치(10)가 주변의 지형 또는 물체를 인식한 시점부터 주변의 지형 또는 물체 회피하여 이동한 시점까지의 경로일 수 있다. 여기서, 주변의 지형 또는 물체는 지형 비행 장치(10)가 이동하기 위한 진로를 방해하는 장애물로서, 객체 등으로 구현될 수 있으며 이동을 방해하는 모든 것으로 구현될 수 있다.
회전형 라이다 센서(300)는 주변의 지형 또는 물체를 감지하여 라이다 데이터를 생성할 수 있다.
회전형 라이다 센서(300)는 지형 비행 장치(10)와 수직인 지표면까지의 고도를 나타내는 제1 거리 및 지형 비행 장치(10)와 수직인 지표면을 기준으로 일정 각도만큼 회전하여 지형 또는 물체까지의 거리를 나타내는 제2 거리를 감지하여 라이다 데이터를 생성할 수 있다. 구체적으로 제2 거리는 라이다 센서(300)의 일정 각도에 따라 측정된 거리일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 회전형 라이다 센서(300)는 지형 비행 장치(10)가 이동하지 않는 경우, 지형 비행 장치(10)와 수직인 지표면까지의 고도를 나타내는 제1 거리 및 지형 비행 장치(10)와 수직인 지표면을 기준으로 일정 각도만큼 회전하여 지형 또는 물체까지의 거리를 나타내는 제2 거리를 감지하여 라이다 데이터를 생성할 수 있다. 여기서, 제2 거리는 지형 비행 장치(10)와 수직인 지표면을 기준으로 일정 각도만큼 지속적으로 조절한 후 각도에 따른 거리를 복수 측정할 수 있다.
정보 생성부(200)는 회전형 라이다 센서(300)에서 생성된 라이다 데이터를 기반으로 지형 정보를 생성하고, 지형 정보 및 비행 데이터를 이용하여 이동 위치 정보를 산출할 수 있다.
정보 생성부(200)는 지형 정보 생성부(210) 및 이동 정보 생성부(220)를 포함한다.
지형 정보 생성부(210)는 라이다 데이터 및 비행 데이터를 이용하여 지형 정보를 생성할 수 있다.
지형 정보 생성부(210)는 기 설정된 각도에서 감지한 지형 또는 물체의 위치에서 일정 각도에 따른 지표면까지의 거리를 나타내는 제3 거리를 산출하고, 제1 거리, 제2 거리 및 제3 거리를 이용하여 일정 각도에서 감지한 상기 지형 또는 물체의 고도를 나타내는 제4 거리를 산출할 수 있다.
지형 정보 생성부(210)는 제2 거리, 지형 비행 장치(10)의 위치정보 지형 비행 장치(10)의 자세 정보 또는 속도 데이터를 적어도 하나 포함하는 비행 데이터 및 지형 비행 장치의 가속도 값에 의한 보정값을 이용하여 일정 각도를 계산할 수 있다.
지형 정보 생성부(210)는 지형 비행 장치(10)의 위치 정보를 기준으로 제1 거리, 제2 거리, 제3 거리 및 제4 거리를 통해 확인된 지형 또는 물체의 위치와 미리 저장된 지형 데이터를 비교하여 지형 정보를 생성할 수 있다.
여기서, 지형 정보는 회전형 라이다 센서(300)에서 생성된 라이다 데이터를 분석하여 지형 또는 물체의 형태 정보를 생성하여 지형 또는 물체의 형태를 나타낼 수 있다.
이동 정보 생성부(220)는 일정 각도 및 지형 정보를 이용하여 지형 비행 장치(10)가 주변의 지형 또는 물체를 회피하여 이동하기 위한 이동 위치 정보를 생성할 수 있다.
비행 제어부(100)는 이동 위치 정보를 기반으로 지형 비행 장치(10)가 이동하는 위치, 각도 및 높이 정보를 적어도 하나 포함하여 지형 비행 장치(10)의 비행을 제어할 수 있다. 여기서, 이동 위치 정보는 공간에 표시되는 좌표(X축, Y축, Z축)에 따른 이동 거리, 각도 높이를 포함하여 생성될 수 있다.
정보 생성부(200)는 회전형 라이다 센서에서 생성된 라이다 데이터를 분석하여 흙, 나무, 돌 또는 풀을 포함하는 지형 또는 물체의 형태 정보를 생성할 수 있다.
비행 제어부(100)는 지형 또는 물체의 형태 정보를 기반으로 지형 비행 장치의 회피 여부를 결정할 수 있다. 여기서, 회피 여부는 지형 또는 물체의 강도에 따라 결정될 수 있다. 물체의 강도는 회전형 라이다 센서(300)의 반사 강도에 따라 결정될 수 있으며, 이를 통해 물질의 조합을 예측하여 형태 정보를 예측할 수 있다.
일반적으로, 지형 또는 물체는 지형 비행 장치(10)가 부딪치는 경우, 비행에 문제를 일으킬 수 있기 때문에 지형 비행 장치(10)의 안전한 주행을 위하여 반드시 고려되어야 한다. 또한, 지형 또는 물체가 지형 비행 장치(10)에 손상을 주지 않을 정도인 경우, 회피하지 않고 통과하도록 구현될 수 있으며, 이를 통해 비행을 위한 동력 손실을 방지할 수 있다.
도 2은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지형 비행 장치를 나타내는 예시도이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 지형 비행 장치(10)는 상단에 비행 제어부(100) 및 정보 생성부(200)를 포함할 수 있으며, 하단에 회전형 레이다 센서(300)가 형성될 수 있다. 여기서, 비행 제어부(100), 정보 생성부(200) 및 회전형 레이다 센서(300)의 부착 위치는 도시한 바에 한정되는 것은 아니며, 필요에 의해 부착 위치를 용이하게 변경할 수 있다.
도 2를 참조하면, 회전형 레이다 센서(300)는 지형 비행 장치(10)의 하단에 부착되는 것으로 도시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
회전형 라이다 센서(300)는 지형 비행 장치(10)에 부착된 판 하단에 부착되고, 회전체에 구비될 수 있으며, 회전체에 의해 목표하는 방향의 지형 또는 물체를 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 회전형 라이다 센서(300)는 다축 짐벌에 연결되어 방향축에 대해 회전할 수 있다. 예를 들어, 회전형 라이다 센서(300)는 3축 짐벌에 연결될 수 있으며, 롤, 피치, 요(Roll, Pitch, Yaw)로 형성된 자세를 의미하는 각도를 통해 회전할 수 있다.
구체적으로, 회전형 라이다 센서(300)는 수직 방향의 지표면을 바라보는 각도를 기준으로 일정 각도 이동하여 주변의 지형 또는 물체까지의 거리를 측정하도록 구현될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 지형 비행 장치(10)는 회전형 라이다 센서(300)와 수직인 지표면을 기준으로 일정 각도만큼 회전하여 제2 거리를 감지할 수 있다. 여기서, 일정 각도는 수직인 지표면을 기준으로 5 ° 내지 20°간격으로 각도를 늘려나가도록 설정될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지형 비행 방법을 나타내는 흐름도이다. 지형 비행 방법은 지형 비행 장치(10)에 의하여 수행될 수 있으며, 지형 비행 장치(10)가 수행하는 동작에 관한 상세한 설명과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
지형 비행 방법은 라이다 데이터를 수집하는 단계(S310), 드론 비행 데이터를 수집하는 단계(S320), 드론 비행 자세를 고려한 지형정보 생성하는 단계(S330), 드론의 비행속도를 고려한 드론 회피 정보를 생성하는 단계(S340) 및 드론 회피 정보를 비행 제어부로 전달하는 단계(S350)를 포함한다.
라이다 데이터를 수집하는 단계(S310)는 초당 7200회전 이상의 라이다 센서 데이터를 수집할 수 있다. 여기서, 초당 7200회전 이상은 실시예를 설명하기 위해 정의된 것으로, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
드론 비행 데이터를 수집하는 단계(S320)는 비행 제어부에서 MAVLink 프로토콜을 통하여 지형 비행 장치(10) 위치정보, 지형 비행 장치(10) 자세 정보, 속도 등의 비행 데이터를 수집할 수 있다.
여기서, MAVLink 프로토콜은 드론의 통신을 위한 매우 경량의 메세징 프로토콜로서, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
드론 비행 자세를 고려한 지형정보 생성하는 단계(S330)는 드론 자세 정보로부터 회전형 레이다 센서(300)와 지표면과의 각도를 계산하여 지형정보 생성할 수 있다. 여기서, 드론 자세 정보는 드론 비행 데이터를 수집하는 단계(S320)에서 수집된 자세 정보일 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 외부 통신에 의해 드론 자세 정보를 전달받을 수 있다.
구체적으로, 드론 비행 자세를 고려한 지형정보 생성하는 단계(S330)는 지형 정보를 지표면까지의 고도를 나타내는 제1 거리, 지표면까지의 고도를 기준으로 일정 각도만큼 회전한 회전형 라이다 센서(300)를 통해 지형 또는 물체까지의 거리를 나타내는 제2 거리, 지형 또는 물체의 위치에서 상기 일정 각도에 따른 지표면까지의 거리를 나타내는 제3 거리 및 제1 거리, 제2 거리 및 제3 거리를 이용하여 일정 각도에서 감지한 지형 또는 물체의 고도를 나타내는 제4 거리와 미리 저장된 지형 데이터를 비교하여 생성할 수 있다.
드론의 비행속도를 고려한 드론 회피 정보를 생성하는 단계(S340)는 드론의 현재 속도와 위치정보와 지형정보를 비교하여 드론의 이동 위치 정보를 계산할 수 있다.
드론의 비행속도를 고려한 드론 회피 정보를 생성하는 단계(S340)는 드론의 위치정보 및 지형 정보를 이용하여 드론이 이동하는 위치, 각도 및 높이 정보를 적어도 하나 포함하는 이동 위치 정보를 생성할 수 있다.
드론 회피 정보를 비행 제어부로 전달하는 단계(S350)는 비행 제어부로 MAVLink 프로토콜을 통하여 이동할 위치정보를 전달할 수 있다.
상술한 과정에 따라, 드론은 위치정보를 기반으로 지형을 피해 이동할 수 있으며, 주변 장애물 또는 지형의 정확한 검출을 하여 이동 시 주변 장애물 또는 지형에 의해 발생할 수 있는 사고를 방지할 수 있다.
도 3에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 3에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능하다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지형 비행 방법의 지형 정보 생성을 나타내는 흐름도이다. 지형 비행 방법의 지형 정보 생성은 지형 비행 장치(10)에 의하여 수행될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
지형 비행 방법의 지형 정보 생성은 드론과 지표면과의 각도(pitch) 및 고도(h)를 확인하는 단계(S410), 각도(pitch)값을 라이다에서 이용할 수 있도록 degree 형태로 전환하는 단계(S420), 각도에 따른 거리에서 장애물 고도를 계산하는 단계(S430) 및 지형정보를 완성하는 단계(S440)를 포함한다.
드론과 지표면과의 각도(pitch) 및 고도(h)를 확인하는 단계(S410)는 드론의 현재 위치에서 바로 아래에 위치하는 지표면과의 각도 및 고도를 확인할 수 있다. 고도는 드론과 지표면과의 일자 거리이다. 이때, 하단에 장애물이 형성된 경우 지표면의 기준은 장애물일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 드론과 지표면과의 고도는 드론의 가장 하단에서 지표면까지의 거리일 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 드론의 가장 상단에서 지표면까지의 거리 또는 회전형 레이다 장치(300)의 위치에서 지표면까지의 거리일 수 있으며 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
각도(Pitch)값을 라이다에서 이용할 수 있도록 도(degree) 형태로 전환하는 단계(S420)는 산출된 각도(Pitch)값을 자나 수량을 계산하는 단위 또는 매긴 눈을 나타내는 도(degree) 형태로 전환할 수 있다. 여기서, 도는 각도의 단위 중 하나로, 각의 한 회전을 360 등분한 것을 1도라고 할 수 있다.
각도에 따른 거리에서 장애물 고도를 계산하는 단계(S430)는 수학식 1을 이용하여 각도에 따른 거리에서의 장애물 고도를 계산할 수 있다. 각도에 따른 거리에서의 장애물 고도의 계산은 [수학식 1]과 같이 구할 수 있다.
Figure pat00001
상술한 [수학식 1]에서, d는 라이다 센서로 지형 또는 물체를 감지한 거리를 나타내고, d'는 장애물이 없을 때의 드론까지의 거리와 d값의 차이를 나타내고, h는 드론의 고도를 나타내고, h'는 장애물의 고도를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, h는 제1 거리, d는 제2 거리, d'는 제3 거리, h'는 제4 거리를 나타낼 수 있다.
구체적으로, 라이다 센서로 지형 또는 물체를 감지한 거리와 장애물이 없을 때의 드론까지의 거리와 d값의 차이의 비는 드론의 고도와 장애물의 고도 차이와 장애물의 고도의 비와 대응되며, 서로 비례한다. 이에 제2 거리와 제3 거리의 비는 제1 거리에서 제4거리의 차이와 제4 거리의 비와 대응될 수 있으며, 상술한 수학식 1을 참조하여 장애물의 고도를 나타내는 제4 거리를 산출할 수 있다.
각도에 따른 거리에서 장애물 고도를 계산하는 단계(S430)는 수학식 1을 참고하여 장애물의 고도를 계산할 수 있다. 또한, 각도에 따른 거리에서 장애물 고도를 계산하는 단계(S430)는 정보 생성부(200)의 지형 정보 생성부(210)를 통해 계산될 수 있다.
지형정보를 완성하는 단계(S440)는 [수학식 1]을 통해 계산된 장애물의 고도, 드론에서 라이다 센서까지의 거리, 장애물이 없을 때의 드론까지의 거리 및 드론의 고도를 기반으로 지형정보를 완성할 수 있다.
상술한 수학식 1을 기반으로 장애물의 고도를 계산하는 예시는 도 6의 (a)를 참고하여 확인할 수 있다. 도 6의 (a)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 장애물의 고도를 계산하기 위한 예시도이다.
도 4에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 4에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능하다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지형 비행 방법의 지형 비행 장치 회피 비행 위치 생성 및 전송을 나타내는 흐름도이다. 지형 비행 방법의 지형 비행 장치 회피 비행 위치 생성 및 전송은 지형 비행 장치(10)에 의하여 수행될 수 있으며, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
지형 비행 방법의 지형 비행 장치 회피 비행 위치 생성 및 전송은 드론과 진행 방향 확인하여 이용할 지형 정보를 확인하는 단계(S510), 드론의 현재속도(v)값을 확인하여 지형정보에서 회피할 장애물의 위치 및 높이를 확인하는 단계(S520) 및 드론이 이동하여야 할 위치 및 높이 정보를 전송하는 단계(S530)를 포함한다.
드론과 진행 방향 확인하여 이용할 지형 정보를 확인하는 단계(S510)는 드론이 진행 방향을 기반으로 진행 방향에 위치하는 지형 정보를 확인할 수 있다. 여기서, 한번 확인된 지형 정보는 저장하여 다시 이동 시에 활용할 수 있다. 드론의 진행 방향은 전진을 0도에서 90도로, 후진을 90도에서 180도로 설정할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
드론의 현재속도(v)값을 확인하여 지형정보에서 회피할 장애물의 위치 및 높이를 확인하는 단계(S520)는 수학식 2를 이용하여 지형정보에서 회피할 장애물의 위치 및 높이에 따른 회피할 장애물의 각도를 계산할 수 있다. 지형정보에서 회피할 장애물의 위치 및 높이에 따른 회피할 장애물의 각도의 계산은 [수학식 2]와 같이 구할 수 있다.
Figure pat00002
상술한 [수학식 2]에서, d는 라이다 센서로 지형 또는 물체를 감지한 거리를 나타내고, v는 드론의 속도를 나타내고, β는 드론 지형 비행 장치(10)의 가속도 값에 의한 보정값을 나타낸다.
드론의 현재속도(v)값을 확인하여 지형정보에서 회피할 장애물의 위치 및 높이를 확인하는 단계(S520)는 도 2를 참조하여 회피할 장애물의 각도를 계산할 수 있다.
상술한 수학식 2를 기반으로 장애물의 고도를 계산하는 예시는 도 6의 (b)를 참고하여 확인할 수 있다. 도 6의 (b)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 각도를 계산하기 위한 예시도이다.
도 5에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나 이는 예시적으로 설명한 것에 불과하고, 이 분야의 기술자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 5에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 또는 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하거나 다른 과정을 추가하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 지형 정보 생성부(210)는 라이다 데이터 및 비행 데이터를 이용하여 지형 정보를 생성한다. 지형 정보는 지형 비행 장치(10)를 기준으로 현재 위치에서 지형 비행 장치(10)와 주변의 지형 또는 물체와의 거리를 통해 형태 및 크기를 포함하여 생성될 수 있다. 이때, 생성된 지형 정보는 지형 비행 장치(10)의 위치에 표시되어 지형 지도를 생성할 수 있다. 이때, 생성된 지형 지도는 기 저장된 지형 지도와 비교할 수 있다. 여기서, 정보 생성부(200)는 생성된 지형 지도와 기 저장된 지형 지도를 비교하여 중복되는 영역을 제거하여 생성할 수 있다. 이때, 중복되는 영역은 기 저장된 지형 지도에서 생성된 지형 지도를 제거하고, 생성된 지형 지도에서 기 저장된 지형 지도를 제거하여 생성할 수 있으며, 기 저장된 지형 지도에서 지형 또는 물체가 생겨나거나, 사라진 부분을 표시하여 주변 화경의 변화를 파악할 수 있다.
지형 비행 장치(10)는 비행 전 설정된 이동 위치 정보에 따른 이동 경로와 주변의 지형 또는 물체를 감지하여 수행된 회피 비행에 따른 변환된 이동 경로를 서로 비교할 수 있다. 이때, 이동 경로간의 비교는 지형 비행 장치(10)가 이동하는 동안 지속적으로 수행될 수 있으며, 더 이동하는 경로 값을 계산한다. 구체적으로, 지형 비행 장치(10)는 더 이동하는 경로 값에 따라 더 소비되는 연료 값을 계산하고, 이동 위치 정보에 따른 이동 위치를 완주할 수 있는지 여부를 판단하여 이동할 수 없는 경우, 이동 경로를 재설정할 수 있다.
도 7은 도 2의 회전형 라이다 센서의 세부 구조를 나타내는 구조도이다.
도 7에 도시된 회전형 라이다 센서(300)는 지지부(310), 본체(320) 및 회전형 송수신부(330)를 포함한다.
지지부(310)는 회전형 라이다 센서(300)를 지형 비행 장치(10)의 프레임에 고정하기 하기 위한 구성이다.
본체(320)는 라이다 신호 처리부(322) 및 회전 구동부(324)를 포함한다.
라이다 신호 처리부(322)는 회전형 송수신부(330)를 통해서 획득된 라이다 신호에 대한 신호처리를 통해, 지면 방향의 객체들에 대한 2차원 또는 3차원 라이다 영상을 획득한다. 회전형 송수신부(330)는 제1 송수신부(331, 332)와 제2 송수신부(333, 334)를 포함한다. 제1 송수신부는 제1 송광부(331), 제1 수광부(332)를 포함한다. 제2 송수신부는 제2 송광부(334)와, 제2 수광부(333)를 포함한다. 바람직하게는, 제2 송수신부는 지면 방향의 객체까지와의 거리를 계산할 수 있도록, 제2 송광부(334) 및 제2 수광부(333)가 이루는 면은 회전 구동부(324)의 회전축과 실질적으로 수직으로 구현될 수 있다. 제1 송수신부는 회전축과 비스듬한 방향의 객체 거리를 측정할 수 있도록, 제1 송광부(331) 및 제2 수광부(333)가 이루는 면은 회전축과 일정한 각도(5도 ~ 20도)를 이루도록 구성된다.
또한, 제1 송광부(331)와 제2 송광부(334)에서 조사되는 광 신호는 서로 다른 파장 내지는 서로 다르게 변조된 것이 바람직하다. 제1 송광부(331)에서 송출되는 광 신호가 이루는 광 조사 영역과, 제1 수광부(332)에서 수신 가능한 광 수신 영역은 적어도 일부 교차해야 한다. 여기서, 교차된 영역은 제1 교차영역(342)이다. 마찬가지로, 제2 송광부(334)와 제2 수광부(333)도 본래의 시야 각에 따라 제2 교차영역(344)를 갖는다. 특히, 제1 수광부(332)와 제2 수광부(333)의 광 수신 영역은 이종 교차 영역(346)에서 적어도 일부 교차하도록 배치되는 것이 더욱 바람직하다. 이종 교차 영역이 존재하므로, 제1 수광부(331)는 제2 송광부(334)에서 송출되어 객체로부터 반사되어 입사되는 신호를 적어도 일부 수신할 수 있고, 제2 수광부(333)는 제1 송광부(331)에서 생성되어 객체로부터 반사되어 입사되는 신호를 수신할 수 있다. 입사되는 광 신호는 파장 또는 변조방식이 다르기 때문에 각각의 수광부는 해당 신호를 서로 구별할 수 있다.
본 구조의 회전형 라이다의 경우, 제1 수광부(332)와 제2 수광부(333)에서 수신되는 신호의 세기가 다를 수 있는데, 이는 해당 지점에서 지형 비행 장치(10)의 아래에 있는 객체가 수직방향의 구조를 갖는 것을 알 수 있다. 신호의 세기가 다르게 관측되는 영역은 객체의 경계로서, 예를 들어 건물의 측면일 수도 있고, 도로의 경계, 농작물이 존재하는 영역의 경계, 수목이 존재하는 영역의 경계일 수 있다. 이를 통해, 관측 대상물의 수직적 변화, 수직 방향의 경계적 특성을 파악할 수 있다.
또한, 제1 송수신부(331, 332)와 제2 송수신부(333, 334)는 어레이 구조로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 8는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 센서 세부 구조를 나타내는 구조도이다. 도 8에 도시된 센서는, 회전형 라이다 센서(300')와 영상 획득부(400')를 포함한다. 회전형 라이다 센서(300')는 지지부(310'), 본체(320') 및 회전형 송수신부(330')를 포함한다. 본체(320')는 라이다 신호 처리부(322') 및 회전 구동부(324')를 포함하며, 공통된 사항에 대한 설명은 이하 생략한다.
앞선 도 7과 비교 할 때, 도 8의 회전형 라이다 센서(300')는 제1 송수신부(331', 332') 및 제2 송수신부(333', 334')의 전면이 이루는 각도가 서로 다르게 마련된다. 즉, 제1 송광부(331')와 제1 수광부(332')가 이루는 전면과, 제2 송광부(334')와 제2 수광부(333')가 지지부 방향과 이루는 각도가 서로 다르다. 제1 송수신부(331', 332') 및 제2 송수신부(333', 334')는 어레이 구조로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
송광부와 수광부는 각각 제1 교차영역(342')와 제2 교차영역(344')을 갖도록 배치되어야 하고, 제1 수광부(332')와 제2 수광부(333')는 이종 교차 영역(346')에서는 교차하도록 배치되는 것이 바람직하다. 이를 통해, 회전 구동부(324')가 위치하는 중심점을 기준으로 하여 객체까지의 거리는 물론, 좀더 넓은 시야각 확보가 가능하다.
영상 획득부(400')는 렌즈(410'), 이미지센서(420') 및 영상 처리부(430')를 포함한다. 이미지센서(420')는 렌즈를 통해 입사되는 가시광 정보로부터 영상을 생성한다. 영상 처리부(430')는 지형 비행 장치(10)의 하방에 위치하는 지형지물에 대한 가시광 영상을 분석한다. 영상 처리부(430')는 가시광 영상 분석을 통해, 지형지물간의 경계, 현재의 지형 비행 장치(10)의 위치를 파악할 수 있다. 또한, 영상 처리부(430')는 라이다 영상과 가시광 영상에 따른 깊이 값에 따른 합성 영상을 더욱 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 지형 비행 장치(10)는 렌즈를 통해 입사되는 가시광 정보로부터 생성된 영상과 회전형 라이다 센서(300)를 통해 획득한 지형 정보를 통해 생성된 지형 지도에 따른 영상을 입력 영상으로 입력할 수 있다. 여기서, 회전형 라이다 센서(300')를 통해 획득한 영상은 지형 비행 장치(10)의 위치에서 물체와의 거리를 확인하고, 각 물체의 윤곽을 확인할 수 있으며, 영상 획득부(400')를 통해 획득한 영상은 지형 비행 장치(10)의 위치에서 물체의 전체적인 형태를 확인할 수 있다. 지형 비행 장치(10)는 입력 영상을 컨볼루션 연산하여 필터링하는 입력 레지듀얼 블록(Resblock)을 이용하여 영상 개선을 위한 다수의 특징 맵을 추출하고, 추출된 다수의 특징 맵을 서로 결합하여 통합 특징 맵을 생성하며, 통합 특징 맵을 컨볼루션 연산하여 필터링하는 출력 레지듀얼 블록을 블록을 이용하여 특징 맵을 생성하고 생성된 특징 맵을 통해 왜곡이 개선된 출력 영상을 생성하는 영상 개선부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 따라서, 영상 개선부는 회전형 라이다 센서(300') 및 영상 획득부(400')를 통해 획득한 각각의 영상을 입력 영상으로 하여 상술한 과정을 통해 영상의 왜곡을 개선한 출력 영상을 생성할 수 있다.여기서, 영상의 왜곡 개선은 초점 개선, 노출 개선, 대조비 개선, 거리 개선 등을 포함할 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 특히, 거리 개선은 회전형 라이다 센서(300')를 통해 획득한 영상을 기반으로 이루어질 수 있으며, 이는 회전형 라이다 센서(300')가 객체까지의 거리를 더 정확하게 산출할 수 있기 때문이다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 회전형 라이다 센서(300')와 지형 비행 장치(10)의 바디 사이에는 수직 방향 짐볼(미도시)을 더 포함할 수 있다. 수직 방향 짐볼 구조를 통해, 회전형 라이다 센서(300')에 포함된 2개의 송수신부들 중에서 하나의 송수신부는 수직 하방을 향하게 함으로써 수직 방향의 거리를 용이하게 획득하도록 구현할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 지형 비행 장치(10)는 비행 방향을 기준으로 하여 전방 또는 전방의 상방을 향하고 있는 영상 획득부(400')를 더 포함할 수 있다. 지형 비행 장치(10)에 포함되는 프로세서(메인 프로세서 또는 영상 처리 프로세서)는 계속적으로 획득되는 영상프레임들 중 서로 인접한 영상프레임에서 공통적으로 존재하는 랜드마크를 검출할 수 있다. 특히, 랜드마크에 포함된 지표면 기준 수직 방향의 특징점들을 검출할 수 있다. 예를 들어 제1시점의 영상프레임에서 랜드마크의 수직 방향 특징점들(예를 들어 에지 특징점들 등)과, 제1 시점과 인접한 제2 시점의 영상프레임에서 랜드마크의 수직 방향 특징점들을 결정할 수 있다. 프로세서는 제1 시점과 제2 시점 사이에 자신이 이동한 비행거리와, 상기 제1 시점, 제2 시점에서 획득된 수직 방향 특징점들을 이용하여, 수직 방향 특징점들이 이루는 수직 방향 벡터와 수직을 이루는 수평 방향 벡터를 산출할 수 있다. 프로세서는 여기서 산출된 수평 방향 벡터를 이용하여, 수평 방향 벡터의 방향으로 비행을 하기 위한 비행 제어 신호를 생성할 수 있다. 이에 따라 지형 비행 장치(10)는 지평선과 평행한 방향으로 비행을 할 수 있는데, 이는 지형 비행 장치(10)의 고도 변경에 따른 에너지 소모를 줄이는 효과가 있다. 또한, 프로세서는 기 획득되어 메모리에 저장된 해당 지역의 해발고도 정보와, 실제 비행에서 관측된 수직 하방까지의 거리 정보를 더욱 활용하여 경로를 결정할 수 있다. 이 경우, 현재의 비행 방향에 따라 비행을 계속 할 경우 충돌 등 위험 가능성이 있는 지형 지물과의 충돌 가능성 예측에 대한 연산을 줄여, 복잡한 연산에 따른 전력 소모를 더욱 줄일 수 있는 장점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
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.
10: 지형 비행 장치
100: 비행 제어부
200: 정보 생성부
300: 회전형 라이다 센서

Claims (10)

  1. 지형 비행 장치에 있어서,
    주변의 지형 또는 물체를 감지하여 라이다 데이터를 생성하는 회전형 라이다 센서;
    상기 지형 비행 장치의 위치정보, 상기 지형 비행 장치의 자세 정보 또는 속도 데이터를 적어도 하나 포함하는 비행 데이터를 수집하고, 이동 위치 정보를 수신하여 비행을 제어하는 비행 제어부; 및
    상기 라이다 데이터를 기반으로 지형 정보를 생성하고, 상기 지형 정보 및 상기 비행 데이터를 이용하여 상기 이동 위치 정보를 산출하는 정보 생성부를 포함하는 지형 비행 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 회전형 라이다 센서는,
    상기 지형 비행 장치와 수직인 지표면까지의 고도를 나타내는 제1 거리; 및
    상기 지형 비행 장치와 수직인 지표면을 기준으로 일정 각도만큼 회전하여 상기 지형 또는 물체까지의 거리를 나타내는 제2 거리를 감지하여 상기 라이다 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 지형 비행 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 정보 생성부는,
    상기 라이다 데이터 및 상기 비행 데이터를 이용하여 지형 정보를 생성하는 지형 정보 생성부를 포함하고,
    상기 지형 정보 생성부는,
    상기 지형 또는 물체의 위치에서 상기 일정 각도에 따른 지표면까지의 거리를 나타내는 제3 거리를 산출하고,
    상기 제1 거리, 상기 제2 거리 및 상기 제3 거리를 이용하여 상기 일정 각도에서 감지한 상기 지형 또는 물체의 고도를 나타내는 제4 거리를 산출하는 것을 특징으로 하는 지형 비행 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 지형 정보 생성부는,
    상기 제2 거리, 상기 비행 데이터 및 상기 지형 비행 장치의 가속도 값에 의한 보정값을 이용하여 상기 일정 각도를 계산하는 것을 특징으로 하는 지형 비행 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 지형 정보 생성부는,
    상기 지형 비행 장치의 위치 정보를 기준으로 상기 제1 거리, 상기 제2 거리, 상기 제3 거리 및 상기 제4 거리를 통해 확인된 상기 지형 또는 물체의 위치와 미리 저장된 지형 데이터를 비교하여 상기 지형 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 지형 비행 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 정보 생성부는,
    상기 지형 비행 장치의 위치정보, 상기 일정 각도 및 상기 지형 정보를 이용하여 상기 지형 비행 장치가 상기 주변의 지형 또는 물체를 회피하여 이동하기 위한 상기 이동 위치 정보를 생성하는 이동 정보 생성부를 더 포함하고,
    상기 비행 제어부는 상기 이동 위치 정보를 기반으로 상기 지형 비행 장치가 이동하는 위치, 각도 및 높이 정보를 적어도 하나 포함하여 상기 지형 비행 장치의 비행을 제어하는 것을 특징으로 하는 지형 비행 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 비행 제어부는,
    상기 이동 위치 정보에 따른 이동 경로를 재설정하고, 상기 이동 경로를 기반으로 상기 지형 비행 장치의 현재 위치에서 상기 이동 경로까지의 상기 지형 비행 장치의 자세 및 속도를 제어하고,
    상기 이동 경로는 상기 지형 또는 물체와의 충돌 없이 최소 거리로 근접하게 회피하여 주행하기 위한 경로로 설정되는 것을 특징으로 하는 지형 비행 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 이동 경로는,
    상기 지형 비행 장치가 상기 주변의 지형 또는 물체를 인식한 시점부터 상기 주변의 지형 또는 물체 회피하여 이동한 시점까지의 경로인 것을 특징으로 하는 지형 비행 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 정보 생성부는,
    상기 회전형 라이다 센서에서 생성된 라이다 데이터를 분석하여 지형 또는 물체의 형태 정보를 생성하고,
    상기 비행 제어부는 상기 지형 또는 물체의 형태 정보 및 상기 지형 또는 물체의 크기를 기반으로 상기 지형 비행 장치의 회피 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 지형 비행 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 회전형 라이다 센서는,
    제1 송광부 및 상기 제1 송광부로부터 송출되어 반사되는 신호를 수신하는 제1 수광부를 포함하는 제1 송수신부; 및
    제2 송광부 및 상기 제2 송광부로부터 송출되어 반사되는 신호를 수신하는 제2 수솽부를 포함하는 제2 송수신부를 포함하며,
    상기 제1 송광부 및 상기 제1 수광부가 지향하는 방향과, 상기 제2 송광부 및 상기 제2 수광부가 지향하는 방향은 서로 다른 각도를 이루며, 상기 제1 수광부의 광 수신 영역과 상기 제2 수광부의 광 수신 영역은 적어도 이종 교차 영역에서 서로 교차하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 지형 비행 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20230122695A (ko) * 2022-02-15 2023-08-22 한국해양대학교 산학협력단 듀얼라이다센서를 구비한 택배용 무인비행장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160291136A1 (en) * 2015-03-31 2016-10-06 Amazon Technologies, Inc. Modular LIDAR System
KR20170083379A (ko) * 2016-01-08 2017-07-18 한화테크윈 주식회사 라이다 시스템을 포함하는 비행체
KR20170126637A (ko) * 2016-05-10 2017-11-20 팅크웨어(주) 무인 비행체 항로 구축 방법 및 시스템
KR20200105012A (ko) * 2019-02-28 2020-09-07 주식회사 켐에쎈 라이다 기반 자율 충돌회피 기능을 포함하는 드론 및 그 제어 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160291136A1 (en) * 2015-03-31 2016-10-06 Amazon Technologies, Inc. Modular LIDAR System
KR20170083379A (ko) * 2016-01-08 2017-07-18 한화테크윈 주식회사 라이다 시스템을 포함하는 비행체
KR20170126637A (ko) * 2016-05-10 2017-11-20 팅크웨어(주) 무인 비행체 항로 구축 방법 및 시스템
KR20200105012A (ko) * 2019-02-28 2020-09-07 주식회사 켐에쎈 라이다 기반 자율 충돌회피 기능을 포함하는 드론 및 그 제어 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230122695A (ko) * 2022-02-15 2023-08-22 한국해양대학교 산학협력단 듀얼라이다센서를 구비한 택배용 무인비행장치

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