KR20220014179A - Gps 신호의 수신불능 상황에서의 대응을 위한 자동 비행 장치 - Google Patents

Gps 신호의 수신불능 상황에서의 대응을 위한 자동 비행 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20220014179A
KR20220014179A KR1020200093945A KR20200093945A KR20220014179A KR 20220014179 A KR20220014179 A KR 20220014179A KR 1020200093945 A KR1020200093945 A KR 1020200093945A KR 20200093945 A KR20200093945 A KR 20200093945A KR 20220014179 A KR20220014179 A KR 20220014179A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
unmanned aerial
aerial vehicle
flight
reception
gps signal
Prior art date
Application number
KR1020200093945A
Other languages
English (en)
Inventor
김상한
Original Assignee
유콘시스템 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 유콘시스템 주식회사 filed Critical 유콘시스템 주식회사
Priority to KR1020200093945A priority Critical patent/KR20220014179A/ko
Publication of KR20220014179A publication Critical patent/KR20220014179A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/0055—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots with safety arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B64C39/024—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use of the remote controlled vehicle type, i.e. RPV
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D45/00—Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • G01S19/01—Satellite radio beacon positioning systems transmitting time-stamped messages, e.g. GPS [Global Positioning System], GLONASS [Global Orbiting Navigation Satellite System] or GALILEO
    • G01S19/015—Arrangements for jamming, spoofing or other methods of denial of service of such systems
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/0011—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots associated with a remote control arrangement
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
    • G05D1/0808—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft
    • G05D1/0816—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for aircraft to ensure stability
    • B64C2201/145—
    • B64C2201/146—
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls
    • B64U2201/10—UAVs characterised by their flight controls autonomous, i.e. by navigating independently from ground or air stations, e.g. by using inertial navigation systems [INS]
    • B64U2201/104—UAVs characterised by their flight controls autonomous, i.e. by navigating independently from ground or air stations, e.g. by using inertial navigation systems [INS] using satellite radio beacon positioning systems, e.g. GPS
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls
    • B64U2201/20—Remote controls
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S2201/00—Indexing scheme relating to beacons or beacon systems transmitting signals capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters
    • G01S2201/01—Indexing scheme relating to beacons or beacon systems transmitting signals capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters adapted for specific applications or environments
    • G01S2201/06—Aircraft navigation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 GPS 신호의 수신에 장애가 발생한 상황에서 마지막으로 수집된 위치 정보와 기설정된 다수의 안전지역 각각에 대한 좌표 정보를 이용하여 최단거리인 안전지역으로 무인 비행체를 자율 비행시킨 후 안전하게 착륙시킬 수 있는 자동 비행 장치에 관한 것이다.
본 발명에 의한 GPS 신호의 수신불능 상황에서의 대응을 위한 자동 비행 장치는 위성으로부터 전송되는 GPS 신호를 수신하여 위치 정보를 수집하는 GPS 모듈, 조종장비와 양방향 통신하며 무선제어 신호를 수신하고, 위치 정보 등의 정보를 전송하는 통신부, GPS 신호의 수신에 장애가 발생하면, 마지막으로 수집된 위치 정보와 기설정된 다수의 안전지역 각각에 대한 좌표 정보를 이용하여 최단거리인 안전지역까지의 직선거리를 계산하고, 무인 비행체의 헤딩값을 이용하여 선택된 안전지역으로의 직선비행을 위한 방향전환 각도를 계산하며, 안전지역으로의 비행시간을 측정하고, 측정된 비행시간을 이용하여 이동거리를 계산하는 계산부 및, GPS 신호 또는 무선제어 신호를 이용하여 무인 비행체를 자동 제어하거나 수동 제어하되, GPS 신호의 수신에 장애가 발생하는 경우에는 계산부에 의해 계산된 방향전환 각도와 직선거리를 기반으로 무인 비행체를 제어하여 비행 방향을 전환시키고, 전환 후 등속 전진비행시키는 비행 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

GPS 신호의 수신불능 상황에서의 대응을 위한 자동 비행 장치{Automatic flight device for responding to situations when GPS signals cannot be received}
본 발명은 GPS 신호를 수신할 수 없는 상황에서 비행중인 무인 비행체를 안전지역으로 자율 비행시킬 수 있는 장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 GPS 신호의 수신에 장애가 발생한 상황에서 마지막으로 수집된 위치 정보와 기설정된 다수의 안전지역 각각에 대한 좌표 정보를 이용하여 최단거리인 안전지역으로 무인 비행체를 자율 비행시킨 후 안전하게 착륙시킬 수 있는 자동 비행 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 드론으로 통칭되는 무인 비행체의 비행을 위한 제어 방식으로는 사용자의 직접 제어에 의한 수동 제어 방식과 GPS 신호를 이용하는 자동 제어 방식이 있으나, 사용자의 시야를 벗어난 장거리 비행의 경우에는 제어 방식의 선택에 관계없이 GPS 신호의 이용이 필수적이다.
따라서, GPS 모듈에 손상이 발생하거나 기상악화 또는 해킹시도 등을 원인으로 하여 GPS 신호의 수신에 장애가 발생하는 경우에는 장거리 비행 중인 무인 비행체가 실종되거나 추락할 수 있으며, 이러한 이유로 GPS 신호의 수신에 장애가 발생한 무인 비행체의 보호를 위한 방안이 반드시 필요한 실정이다.
이와 같이, 비행 중 문제가 발생한 무인 비행체의 보호를 위한 종래의 발명으로는 대한민국 등록특허공보 제10-1818232호의 “비상 제어 장치, 이를 구비한 드론 및 이를 구비한 드론의 제어방법” 및 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0047038호의 “드론의 GPS 수신 신호 이상시 LoRa를 이용한 드론 위치정보 획득 시스템 및 그 방법” 등의 발명이 제안되어 공개된 바 있다.
우선, 상기 대한민국 등록특허공보 제10-1818232호에는 드론의 비행을 제어하는 주 비행 제어 컴퓨터에 고장이 발생한 경우에 드론의 자세를 추정하고 그에 따른 제어 신호를 생성함과 동시에 주 비행 제어 컴퓨터를 리셋시킴으로써 고장이 발생한 드론을 안전하게 보호할 수 있는 장치 및 방법에 관한 발명이 제안되었다.
또한, 상기 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0047038호에는 GPS의 수신 장애, 고장, 재밍 등의 상황을 대비하여 드론에 LoRa 단말을 추가 장착하도록 구성되고, 그 LoRa 단말을 이용하여 GPS 신호의 수신에 장애가 발생한 상황에서도 드론의 위치 정보를 안정적으로 확보할 수 있도록 하는 기술에 관한 발명이 제안되었다.
그러나 상기와 같은 종래의 발명들이 제시하고 있는 기술들은 비행중인 무인 비행체의 GPS 신호의 수신에 장애가 발생하는 문제에는 대응할 수 없는 것이거나 별도의 LoRa 기지국을 설치하여 통신망을 구축하여야 하는 등 일반적인 무인 비행체의 사용 환경에 적용될 수 있는 것이 아니며, 비행중인 무인 비행체의 고도와 비행거리 등을 고려하였을 때 그 실효성 또한 의심된다.
따라서, 상기와 같은 문제점들을 모두 해결하여, GPS 신호의 수신에 장애가 발생한 상황에서도 비행중인 무인 비행체를 안전하게 보호할 수 있도록 하는 장치 등에 관한 기술의 제안이 요구되는 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1818232호(2018. 01. 08.) 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0047038호(2018. 05. 10.)
본 발명에 의한 GPS 신호의 수신불능 상황에서의 대응을 위한 자동 비행 장치는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 장치에 관한 기술로써,
GPS 모듈에 손상이 발생하거나 기상악화 또는 해킹시도 등을 원인으로 하여 장거리 비행 중인 무인 비행체의 GPS 신호의 수신에 장애가 발생하는 경우에는 그 무인 비행체가 실종되거나 추락하는 문제가 발생할 수 있고,
비행 중 문제가 발생한 무인 비행체의 보호를 위한 목적으로 제안된 종래의 발명들은 비행중인 무인 비행체의 GPS 신호의 수신에 장애가 발생하는 문제에는 대응할 수 없는 것이거나 일반적인 무인 비행체의 사용 환경에 적용될 수 있는 것이 아니기 때문에, 이에 대한 해결책을 제시하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 실현하고자,
GPS 신호를 이용하여 목적지를 향해 자동으로 비행 가능한 무인 비행체에 있어서,
위성으로부터 전송되는 GPS 신호를 수신하여 위치 정보를 수집하는 GPS 모듈; 조종장비와 양방향 통신하며 무선제어 신호를 수신하고, 위치 정보 등의 정보를 전송하는 통신부; GPS 신호의 수신에 장애가 발생하면, 마지막으로 수집된 위치 정보와 기설정된 다수의 안전지역 각각에 대한 좌표 정보를 이용하여 최단거리인 안전지역까지의 직선거리를 계산하고, 상기 무인 비행체의 헤딩값(a)을 이용하여 선택된 안전지역으로의 직선비행을 위한 방향전환 각도를 계산하며, 안전지역으로의 비행시간을 측정하고, 측정된 비행시간을 이용하여 이동거리를 계산하는 계산부; 및, GPS 신호 또는 무선제어 신호를 이용하여 상기 무인 비행체를 자동 제어하거나 수동 제어하되, GPS 신호의 수신에 장애가 발생하는 경우에는 상기 계산부에 의해 계산된 방향전환 각도와 직선거리를 기반으로 상기 무인 비행체를 제어하여 비행방향을 전환시키고, 전환 후 등속 전진비행시키는 비행 제어부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 GPS 신호의 수신불능 상황에서의 대응을 위한 자동 비행 장치를 제시한다.
본 발명에 의한 GPS 신호의 수신불능 상황에서의 대응을 위한 자동 비행 장치는,
GPS 모듈을 통해 수신되는 GPS 신호와 통신부를 통해 수신되는 무선제어 신호를 이용한 비행 제어부의 제어에 의하여 무인 비행체가 정상적으로 비행할 수 있도록 하되,
GPS 신호의 수신에 장애가 발생하는 경우에는 마지막으로 수집된 위치 정보와 기설정된 다수의 안전지역 각각에 대한 좌표 정보 그리고 무인 비행체의 헤딩값을 이용한 계산부의 계산에 의하여 그 무인 비행체가 안전지역을 향해 안전하게 자율 비행하고 착륙할 수 있도록 하는 효과가 발생한다.
도 1은 본 발명에 의한 GPS 신호의 수신불능 상황에서의 대응을 위한 자동 비행 장치의 기본 구성도.
도 2a는 본 발명의 무인 비행체가 자동 제어 방식으로 비행할 때 이용하는 GPS 신호의 흐름도.
도 2b는 본 발명의 무인 비행체가 수동 제어 방식으로 비행할 때 이용하는 GPS 신호와 무선제어 신호의 흐름도.
도 3은 GPS 신호와 무선제어 신호의 수신 장애 발생의 여부에 따른 본 발명의 다양한 실시예를 나타낸 예시도.
도 4는 GPS 신호의 수신에 장애가 발생하되, 무선제어 신호의 수신에는 장애가 발생하지 않은 상태에서의 실시예를 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명에 의한 GPS 신호의 수신불능 상황에서의 대응을 위한 자동 비행 장치에 장애물의 회피를 위한 목적으로 장애물 감지부 및 분석부가 부가된 상태의 구성도.
본 발명은 GPS 신호를 수신할 수 없는 상황에서 비행중인 무인 비행체(100)를 안전지역으로 자율 비행시킬 수 있는 장치에 관한 것이며,
도 1에 도시된 바와 같이,
GPS 신호를 이용하여 목적지를 향해 자동으로 비행 가능한 무인 비행체(100)에 있어서, 위성으로부터 전송되는 GPS 신호를 수신하여 위치 정보를 수집하는 GPS 모듈(110); 조종장비(200)와 양방향 통신하며 무선제어 신호를 수신하고, 위치 정보 등의 정보를 전송하는 통신부(120); GPS 신호의 수신에 장애가 발생하면, 마지막으로 수집된 위치 정보와 기설정된 다수의 안전지역 각각에 대한 좌표 정보를 이용하여 최단거리인 안전지역까지의 직선거리를 계산하고, 상기 무인 비행체(100)의 헤딩값(a)을 이용하여 선택된 안전지역으로의 직선비행을 위한 방향전환 각도를 계산하며, 안전지역으로의 비행시간을 측정하고, 측정된 비행시간을 이용하여 이동거리를 계산하는 계산부(130); 및, GPS 신호 또는 무선제어 신호를 이용하여 상기 무인 비행체(100)를 자동 제어하거나 수동 제어하되, GPS 신호의 수신에 장애가 발생하는 경우에는 상기 계산부(130)에 의해 계산된 방향전환 각도와 직선거리를 기반으로 상기 무인 비행체(100)를 제어하여 비행 방향을 전환시키고, 전환 후 등속 전진비행시키는 비행 제어부(140); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 GPS 신호의 수신불능 상황에서의 대응을 위한 자동 비행 장치에 관한 것이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하고자 한다.
우선, 본 발명은 회전익형 비행체, 고정익형 비행체 그리고 이착륙시에는 회전익을 이용하나 이동을 위한 비행중에는 고정익을 이용하는 복합형 비행체 중 비행에 다수의 회전익을 이용하는 회전익형 비행체에 이용되는 것이다.
이와 같이, 회전익형 비행체로 구성되는 상기 무인 비행체(100)에는 GPS 모듈(110), 통신 기기, 자력계, 가속도 센서, 자이로 센서 등의 비행에 필요한 각종 장치들이 반드시 구비되어야 하며, 자력계를 이용하여 비행 방향인 헤딩값을 감지하는 헤딩 센서가 구비될 수 있고, 그 외에도 비행 또는 임무의 수행에 필요한 비전 센서 등의 각종 장치들이 구비될 수 있다.
구체적으로, 상기 GPS 모듈(110)은 위성으로부터 전송되는 GPS 신호를 수신하여 위치 정보를 수집하는 공지의 장치로써, GPS 신호를 이용하여 목적지를 향해 자동으로 비행중이거나 조종장비(200)로부터 전송되는 무선제어 신호를 이용하여 수동으로 비행중인 무인 비행체(100)의 위치 정보를 실시간으로 수집한다.
이때, 상기 GPS 모듈(110)을 통해 수집되는 위치 정보는 수집된 즉시 별도의 저장 장치 등에 저장될 수 있으며, 도 2a에 도시된 바와 같이 자동 제어방식에 의한 무인 비행체(100)의 비행에 이용될 수 있고, 외부의 조종장비(200)로 전송되어 수동 제어방식에 의한 무인 비행체(100)의 비행에 이용될 수 있으며, 무인 비행체(100)의 비행경로를 기록하거나 추적하기 위한 용도로 이용될 수 있다.
또한, 상기 통신부(120)는 장거리 무선통신을 위해 사용되는 공지의 통신 기기이며, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 사용자에 의해 직접 제어되는 외부의 조종장비(200)와 양방향 통신하며 그 조종장비(200)로부터 전송되는 무선제어 신호를 수신하고, 상기 GPS 모듈(110)에서 수집된 위치 정보 등의 정보를 조종장비(200)로 전송한다.
이때, 상기 통신부(120)를 통해 조종장비(200)로 전송되는 정보는 위치 정보에 더하여 비전 센서를 통해 생성되는 영상 정보로 구성될 가능성이 상당하나, 무인 비행체(100)의 사용 목적에 따라 온습도 센서를 통해 측정되는 온습도 정보, 미세먼지 센서를 통해 측정되는 미세먼저 농도 정보 등의 정보가 포함될 수 있다.
이와 같이, 상기 GPS 모듈(110)과 상기 통신부(120)는 비행체에 있어 일반적으로 사용되는 장치들이며, GPS 모듈(110)과 통신부(120)가 모두 정상적으로 작동하는 경우에는 무인 비행체(100)가 목적지를 향해 자동 제어방식 또는 수동 제어방식으로 비행할 수 있고, 단순 비행에 더하여 촬영, 측정 등의 임무를 수행할 수 있다.
그러나 상기 GPS 모듈(110)에 손상이 발생하거나 기상악화 또는 해킹시도 등을 원인으로 하여 GPS 신호의 수신에 장애가 발생하는 경우에는 무인 비행체(100)가 목적지를 향해 비행하고 임무를 수행하는 등의 목적 달성에 있어 심각한 문제가 발생할 가능성이 상당하므로, 본 발명은 GPS 신호의 수신에 장애가 발생하는 경우를 대비한 방안인 계산부(130)와 비행 제어부(140)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 상기 계산부(130)는 GPS 신호의 수신에 장애가 발생하여 추락의 위험에 직면한 상기 무인 비행체(100)의 자율 비행을 위한 계산을 수행하는 연산장치이다.
즉, 상기 계산부(130)는 GPS 신호와 무선제어 신호의 정상 수신에 따른 무인 비행체(100)의 비행중에는 작동하지 않거나 작동하더라도 계산에 의한 결과가 이용되지 않도록 구성된다.
그러나 상기 계산부(130)는 상기 GPS 모듈(110)에 손상이 발생하거나 기상악화 또는 해킹시도 등을 원인으로 하여 GPS 신호의 수신에 장애가 발생하는 경우에는 도 3에 도시되 바와 같이 수신 장애가 발생하기 직전 마지막으로 수집된 위치 정보와 기설정된 다수의 안전지역 각각에 대한 좌표 정보를 이용하여 그 중 최단거리인 안전지역까지의 직선거리를 계산한다.
이에 더하여, 상기 계산부(130)는 상기 무인 비행체(100)에 내장되는 헤딩 센서나 자력계에 의한 헤딩값(a)을 이용하여 선택된 안전지역으로의 직선비행을 위한 방향전환 각도를 계산할 수 있으며, 계산된 헤딩값(a)을 통해 무인 비행체(100)의 비행 방향이 안전지역을 향해 재설정될 수 있도록 한다.
이는, 상기 GPS 모듈(110)에 손상이 발생하여 GPS 신호의 수신에 장애가 발생하는 경우에는 상기 통신부(120)에 의한 무선제어 신호의 수신이 가능한 상태인 경우라도 사용자의 시야를 벗어난 상기 무인 비행체(100)의 정상적인 제어가 사실상 불가능하기 때문이며, 상기 계산부(130)에 의해 계산된 직선거리와 방향전환 각도는 무인 비행체(100)의 안전을 위한 자율 비행에 이용될 수 있다.
다만, 상기 무인 비행체(100)가 사용자의 시야 내에서 비행중인 상태라면 사용자는 조종장비(200)를 통해 그 무인 비행체(100)를 제어함으로써 안전하게 회수할 수 있음은 자명한 사실이다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 계산부(130)에 의해 계산된 직선거리와 방향전환 각도의 이용에 따른 상기 무인 비행체(100)의 자율 비행은 GPS 신호와 무선제어 신호의 수신에 장애가 발생하는 경우와 GPS 신호의 수신에는 장애가 발생한 상태이되 무선제어 신호의 수신은 정상적으로 가능한 상태에서 사용자가 자율 비행을 선택하는 경우로 한정된다.
이때, 사용자에 의한 자율 비행의 선택은 조종장비(200)를 통해 가능하며, GPS 신호의 수신에 장애가 발생하고 무선제어 신호의 수신은 가능한 상태에서 무선제어 신호의 수신이 일정시간 이상 발생하지 않는 경우에는 무인 비행체(100)의 보호를 위하여 자율 비행이 자동적으로 선택될 수 있다.
또한, 상기 무인 비행체(100)는 GPS 신호의 수신에 장애가 발생하는 경우에는 무선제어 신호의 수신이 발생하거나 자율 비행이 선택될 때까지 이동을 중지하고 정지 비행하도록 구성되어, 무선제어 신호에 의한 수동 비행 또는 자율 비행에서의 오차 발생이 최소화될 수 있도록 한다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 계산부(130)는 GPS 신호의 수신에 장애가 발생하되 무선제어 신호의 수신이 가능한 상태에서는 조종장비(200)의 위치 정보와 선택된 안전지역의 좌표 정보 그리고 조종장비(200)의 헤딩값(b)을 이용하여 조종장비(200)로부터 그 안전지역까지의 직선거리를 계산할 수 있고, 그 헤딩값(b)과 안전지역으로의 직선방향이 형성하는 각도를 계산할 수 있다.
이에 더하여, 상기 계산부(130)는 조종장비(200)의 위치 정보와 무인 비행체(100)의 위치 정보 그리고 조종장비(200)의 헤딩값(b)을 이용하여 조종장비(200)로부터 무인 비행체(100)까지의 직선거리를 계산할 수 있고, 그 헤딩값(b)과 무인 비행체(100)로의 직선방향이 형성하는 각도를 계산할 수 있다.
이때, 상기 계산부(130)는 상기한 과정에 의해 계산된 조종장비(200)로부터 안전지역까지의 직선거리, 조종장비(200)로부터 무인 비행체(100)까지의 직선거리, 조종장비(200)의 헤딩값(b)과 안전지역으로의 직선방향이 형성하는 각도 그리고 그 헤딩값(b)과 무인 비행체(100)로의 직선방향이 형성하는 각도를 이용하여, 선 계산된 무인 비행체(100)로부터 선택된 안전지역까지의 직선거리와 그 무인 비행체(100)의 직선비행을 위한 방향전환 각도를 검증할 수 있으며, 검증의 결과에 따라 무인 비행체(100)의 자율 비행 여부가 결정될 수 있고, 직선거리와 각도의 계산이 다시 발생할 수 있다.
또한, 상기 계산부(130)는 상기 무인 비행체(100)의 안전지역으로의 비행시간을 측정하고, 측정된 비행시간을 이용하여 이동거리를 계산함으로써 선택된 안전지역 상공에의 도달을 판단하여 무인 비행체(100)가 감속하도록 할 수 있고, 정지 비행하도록 할 수 있다.
또한, 상기 계산부(130)는 마지막으로 수집된 위치 정보와 안전지역의 위치 정보를 이용하여 상기 무인 비행체(100)와 안전지역의 고도 차이를 계산할 수 있으며, 안전지역의 상공에 도달한 무인 비행체(100)가 안전지역을 향해 하강하는 경우에는 계산된 고도 차이와 측정된 하강시간을 이용하여 그 거리를 계산함으로써 무인 비행체(100)가 지면에 안전하게 착륙하도록 할 수 있다.
또한, 상기 비행 제어부(140)는 GPS 신호 또는 무선제어 신호 그리고 상기 계산부(130)에 의한 계산 결과 중 어느 하나에 의하여 상기 무인 비행체(100)가 목적지를 향해 비행하도록 제어하는 제어 장치이다.
이때, GPS 신호 또는 무선제어 신호에 의한 무인 비행체(100)의 제어는 조종장비(200)를 통한 사용자의 입력에 의해 발생하나, 상기 계산부(130)의 계산 결과에 의한 무인 비행체(100)의 제어는 GPS 신호의 수신에 장애가 발생하는 경우를 전제로 하여 자동으로 발생하거나 사용자의 선택에 의하여 발생하도록 구성된다.
다시 말해, 본 발명은 평상시 상기 비행 제어부(140)가 GPS 신호 또는 무선제어 신호를 이용하여 상기 무인 비행체(100)를 자동으로 제어하거나 수동으로 제어하도록 구성되는데, GPS 신호의 수신에 장애가 발생하는 경우를 전제로 하여 무선제어 신호의 수신이 가능한 상태에서는 사용자의 선택에 의하여 비행 제어부(140)에 의한 자율 비행이 발생하나, 무선제어 신호의 수신에도 장애가 발생한 상태에서는 비행 제어부(140)에 의한 자율 비행이 자동으로 발생한다.
또한, 상기 비행 제어부(140)는 GPS 신호의 수신에 장애가 발생하는 경우에는 무선제어 신호의 수신이 발생하거나 자율 비행이 선택될 때까지 무인 비행체(100)가 정지 비행하도록 제어하며, GPS 신호의 수신에 장애가 발생하되 무선제어 신호의 수신은 가능한 상태에서 무선제어 신호의 수신이 일정시간 이상 발생하지 않는 경우에는 무인 비행체(100)가 자율 비행하도록 제어한다.
이때, 상기 비행 제어부(140)는 상기 계산부(130)에 의해 계산된 방향전환 각도와 직선거리를 기반으로 상기 무인 비행체(100)를 제어하여 비행 방향을 안전지역을 향해 전환시킬 수 있고, 전환 후 그 안전지역을 향해 등속으로 비행시킬 수 있으며, 그 무인 비행체(100)가 안전지역의 상공에 도달한 후에는 서서히 하강시킴으로써 지면에 안전하게 착륙하도록 제어할 수 있다.
상기한 과정은 GPS 신호의 수신에 발생한 장애가 그대로 유지되는 상태를 전제로 하는 것이며, 상기 무인 비행체(100)가 안전지역을 향해 비행하는 도중 GPS 신호가 다시 정상적으로 수신되는 경우에는 GPS 신호의 수신에 장애가 발생하기 전의 제어방식에 따라 무인 비행체(100)의 대응 방식이 다르게 형성된다.
즉, 상기 비행 제어부(140)가 GPS 신호를 이용하여 상기 무인 비행체(100)를 자동으로 제어하는 과정에서 GPS 신호의 수신에 장애가 발생하고, 이에 대한 대응으로 무인 비행체(100)가 자율 비행하는 과정에서 GPS 신호가 다시 정상적으로 수신되는 경우에는 비행 제어부(140)에 의한 자동 제어가 다시 발생할 수 있다.
또한, 상기 비행 제어부(140)가 GPS 신호를 이용하여 상기 무인 비행체(100)를 자동으로 제어하는 과정에서 GPS 신호의 수신에 장애가 발생하고, 이에 대한 대응으로 무인 비행체(100)가 수동으로 제어되는 과정에서 GPS 신호가 다시 정상적으로 수신되는 경우에는 수동 제어방식이 그대로 유지될 수 있으나, 사용자의 선택에 의하여 자동 제어 방식으로 전환될 수 있다.
또한, 상기 비행 제어부(140)가 무선제어 신호를 이용하여 상기 무인 비행체(100)를 수동으로 제어하는 과정에서 GPS 신호의 수신에 장애가 발생하고, 이에 대한 대응으로 무인 비행체(100)가 자율 비행하는 과정에서 GPS 신호가 다시 정상적으로 수신되는 경우에는 무인 비행체(100)가 정지 비행한 후 사용자에 선택에 따라 자동 또는 수동으로 제어될 수 있다.
또한, 상기 비행 제어부(140)가 무선제어 신호를 이용하여 상기 무인 비행체(100)를 수동으로 제어하는 과정에서 GPS 신호의 수신에 장애가 발생하고, 이에 대한 대응으로 무인 비행체(100)가 수동으로 제어되는 과정에서 GPS 신호가 다시 정상적으로 수신되는 경우에는 수동 제어방식이 그대로 유지될 수 있으나, 사용자의 선택에 의하여 자동 제어 방식으로 전환될 수 있다.
한편, 상기 무인 비행체(100)에는 하방으로의 직선거리를 측정하기 위한 측정부가 구비될 수 있고, 무인 비행체(100)가 착륙할 때 랜딩기어에 발생하는 압력을 감지하는 하나 이상의 압력 센서가 구비될 수 있으며, 상기 측정부에서 측정되는 직선거리와 상기 압력 센서에서 감지되는 압력은 무인 비행체(100)의 안전한 착륙을 위한 정보로써 활용될 수 있다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 무인 비행체(100)에는 전방에 위치한 장애물과의 거리와 그 장애물의 이미지를 감지하는 장애물 감지부(150) 및, 감지된 장애물의 이미지를 분석하여 회피 경로를 생성하는 분석부(160)가 구비될 수 있으며, 상기 비행 제어부(140)는 생성된 회피 경로를 이용하여 그 무인 비행체(100)가 장애물을 회피하도록 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 장애물 감지부(150)는 전방에 위치한 장애물과의 거리를 감지하기 위한 목적으로 라이다 센서, TOF 센서 또는 적외선거리 센서 등의 센서 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성될 수 있고, 그 장애물의 이미지를 감지하기 위한 목적으로 이미지 센서를 포함하여 구성될 수 있다.
따라서, 상기 분석부(160)는 감지된 장애물과의 거리와 그 장애물의 이미지를 분석하여 장애물의 회피를 위한 최적의 회피 경로를 생성할 수 있으며, 생성된 회피 경로에 따른 장애물의 회피는 상기 비행 제어부(140)에 의해 수행되는 구성이다.
이에 관한 본 발명의 일 실시예로써, 상기 분석부(160)는 전방에 위치한 장애물이 나무, 첨탑, 교량 등 위치에 변화가 없는 고정형 장애물로 분석되는 경우에는 그 장애물의 형상을 고려하여 회피 경로를 생성할 수 있고, 전방에 위치한 장애물이 다른 비행체 등 위치에 변화가 발생하는 이동형 장애물로 분석되는 경우에는 그 장애물의 이동 방향과 형상을 모두 고려하여 회피 경로를 생성할 수 있다.
이후, 상기 비행 제어부(140)는 생성된 회피 경로를 이용하여 무인 비행체(100)가 장애물을 회피하도록 제어하게 되며, 상기 계산부(130)는 기존의 비행 경로에 그 회피 경로를 반영하여 무인 비행체(100)로부터 선택된 안전지역까지의 직선거리와 비행 방향을 다시 계산함으로써, 무인 비행체(100)가 장애물을 회피한 이후에도 안전지역을 향해 정상적으로 자율 비행하도록 할 수 있다.
위에서 소개된 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해, 예로써 제공되는 것이며, 본 발명은 위에서 설명된 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화 될 수도 있다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
100 : 무인 비행체
110 : GPS 모듈
120 : 통신부
130 : 계산부
140 : 비행 제어부
150 : 장애물 감지부
160 : 분석부
200 : 조종장비

Claims (4)

  1. GPS 신호를 이용하여 목적지를 향해 자동으로 비행 가능한 무인 비행체(100)에 있어서,
    위성으로부터 전송되는 GPS 신호를 수신하여 위치 정보를 수집하는 GPS 모듈(110);
    조종장비(200)와 양방향 통신하며 무선제어 신호를 수신하고, 위치 정보 등의 정보를 전송하는 통신부(120);
    GPS 신호의 수신에 장애가 발생하면, 마지막으로 수집된 위치 정보와 기설정된 다수의 안전지역 각각에 대한 좌표 정보를 이용하여 최단거리인 안전지역까지의 직선거리를 계산하고, 상기 무인 비행체(100)의 헤딩값(a)을 이용하여 선택된 안전지역으로의 직선비행을 위한 방향전환 각도를 계산하며, 안전지역으로의 비행시간을 측정하고, 측정된 비행시간을 이용하여 이동거리를 계산하는 계산부(130); 및,
    GPS 신호 또는 무선제어 신호를 이용하여 상기 무인 비행체(100)를 자동 제어하거나 수동 제어하되, GPS 신호의 수신에 장애가 발생하는 경우에는 상기 계산부(130)에 의해 계산된 방향전환 각도와 직선거리를 기반으로 상기 무인 비행체(100)를 제어하여 비행 방향을 전환시키고, 전환 후 등속 전진비행시키는 비행 제어부(140); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 GPS 신호의 수신불능 상황에서의 대응을 위한 자동 비행 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 계산부(130)는,
    GPS 신호의 수신에 장애가 발생하되 무선제어 신호의 수신이 가능한 상태에서는,
    상기 조종장비(200)의 위치 정보와 선택된 안전지역의 좌표 정보 그리고 조종장비(200)의 헤딩값(b)을 이용하여 조종장비(200)로부터 그 안전지역까지의 직선거리를 계산하고, 그 헤딩값(b)과 안전지역으로의 직선방향이 형성하는 각도를 계산하며,
    상기 조종장비(200)의 위치 정보와 상기 무인 비행체(100)의 위치 정보 그리고 조종장비(200)의 헤딩값(b)을 이용하여 조종장비(200)로부터 무인 비행체(100)까지의 직선거리를 계산하고, 그 헤딩값(b)과 무인 비행체(100)로의 직선방향이 형성하는 각도를 계산하며,
    계산된 각각의 직선거리와 각각의 각도를 이용하여 선 계산된 무인 비행체(100)로부터 선택된 안전지역까지의 직선거리와 그 무인 비행체(100)의 직선비행을 위한 방향전환 각도를 검증하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 GPS 신호의 수신불능 상황에서의 대응을 위한 자동 비행 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무인 비행체(100)에는,
    전방에 위치한 장애물과의 거리와 그 장애물의 이미지를 감지하는 장애물 감지부(150); 및,
    감지된 장애물의 이미지를 분석하여 회피 경로를 생성하는 분석부(160); 가 구비되는 것을 특징으로 하고,
    상기 비행 제어부(140)는,
    생성된 회피 경로를 이용하여 상기 무인 비행체(100)가 장애물을 회피하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 GPS 신호의 수신불능 상황에서의 대응을 위한 자동 비행 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 비행 제어부(140)는,
    GPS 신호의 수신에 장애가 발생하고 무선제어 신호의 수신은 가능한 상태에서는 무선제어 신호의 수신이 발생할 때까지 상기 무인 비행체(100)를 정지 비행시키도록 구성되는 것을 특징으로 하고,
    무선제어 신호의 수신이 일정시간 이상 발생하지 않는 경우에는 무인 비행체(100)를 제어하여 비행 방향을 전환시키고, 전환 후 등속 전진비행시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 GPS 신호의 수신불능 상황에서의 대응을 위한 자동 비행 장치.
KR1020200093945A 2020-07-28 2020-07-28 Gps 신호의 수신불능 상황에서의 대응을 위한 자동 비행 장치 KR20220014179A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200093945A KR20220014179A (ko) 2020-07-28 2020-07-28 Gps 신호의 수신불능 상황에서의 대응을 위한 자동 비행 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200093945A KR20220014179A (ko) 2020-07-28 2020-07-28 Gps 신호의 수신불능 상황에서의 대응을 위한 자동 비행 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220014179A true KR20220014179A (ko) 2022-02-04

Family

ID=80268072

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200093945A KR20220014179A (ko) 2020-07-28 2020-07-28 Gps 신호의 수신불능 상황에서의 대응을 위한 자동 비행 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220014179A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102609467B1 (ko) 2023-06-29 2023-12-04 주식회사 네스앤텍 Gnss 이상 상황에서의 영상 항법을 사용하는 자동 비행방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101818232B1 (ko) 2017-05-26 2018-01-12 이윤성 비상 제어 장치, 이를 구비한 드론 및 이를 구비한 드론의 제어방법
KR20180047038A (ko) 2016-10-30 2018-05-10 이만행 드론의 GPS 수신 신호 이상시 LoRa를 이용한 드론 위치정보 획득 시스템 및 그 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180047038A (ko) 2016-10-30 2018-05-10 이만행 드론의 GPS 수신 신호 이상시 LoRa를 이용한 드론 위치정보 획득 시스템 및 그 방법
KR101818232B1 (ko) 2017-05-26 2018-01-12 이윤성 비상 제어 장치, 이를 구비한 드론 및 이를 구비한 드론의 제어방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102609467B1 (ko) 2023-06-29 2023-12-04 주식회사 네스앤텍 Gnss 이상 상황에서의 영상 항법을 사용하는 자동 비행방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101501528B1 (ko) 무인항공기 충돌 방지 시스템 및 방법
US10739789B2 (en) System and methods for automatically landing aircraft
US10692389B2 (en) Flight control systems for aerial vehicles and related methods
US9199725B2 (en) Control computer for an unmanned vehicle
CA2580272C (en) Control system for automatic flight in windshear conditions
US11161611B2 (en) Methods and systems for aircraft collision avoidance
JP6506302B2 (ja) モバイルプラットフォームを操作するための方法及び装置
US20220189316A1 (en) Unmanned aircraft control using ground control station
KR102168842B1 (ko) 복합형 무인항공기의 통신두절 또는 고장 상황에서의 대응을 위한 비상제어 장치
US10991259B2 (en) Drone remote piloting electronic system, associated method and computing program
JP5083466B2 (ja) 飛翔体の飛行状態制御装置
EP2299421A2 (en) Vehicle position keeping system
EP3788730B1 (en) Radio link coverage map and loss mitigation systems and methods
KR101928454B1 (ko) 군집 비행용 무인비행선 및 이의 제어방법
US20230028792A1 (en) Machine learning architectures for camera-based detection and avoidance on aircrafts
WO2019025919A1 (en) UAV SYSTEM EMERGENCY TRACK PLANNING DURING COMMUNICATION FAILURE
US7330780B2 (en) Safety system for aircraft
CN112748456A (zh) 使用分布式航空电子设备处理的辅助性导航的系统和方法
CN112749007A (zh) 用于分布式航空电子设备处理的系统和方法
KR20220014179A (ko) Gps 신호의 수신불능 상황에서의 대응을 위한 자동 비행 장치
CA2978844A1 (en) Flight control system with synthetic inertial localizer deviation and method of use
KR102100606B1 (ko) 드론 착륙 시스템 및 그의 동작 방법
WO2021070274A1 (ja) 処理システム、無人航空機、及び飛行経路決定方法
CN114721441B (zh) 多信源融合的车载无人机自主降落控制方法及装置
US20220028285A1 (en) Aircraft comprising a flight management architecture