KR20220094242A - 드론을 이용한 경사지 재난 감시 시스템 및 그 운용방법 - Google Patents

드론을 이용한 경사지 재난 감시 시스템 및 그 운용방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 산사태 등이 발생할 수 있는 급격한 경사지에 위치정보를 확인할 수 있는 소자를 다수 살포하고 가시광선과 열화상이 포함된 현장의 3차원 위치데이터와 이미지를 촬영하여 데이터베이스로 기록 관리하고 주기적으로 해당 현장을 감시하므로 경사지에서 발생할 수 있는 재난을 사전에 예방하거나 피해 규모를 예상하고 확인하는 드론을 이용한 경사지 재난 감시 시스템 및 그 운용방법에 관한 것으로 지상의 경사지에 해당하는 특정 지역에 고정 설치되며 해당 위치 설명 정보를 입력받아 기록 저장하고 지피에스 좌표정보와 엘비에스 좌표정보를 각각 수신하여 갱신 기록 저장하며 해당 제어신호 수신에 의하여 기록 저장된 정보를 지반데이터 패킷 프레임으로 변환하여 와이파이 통신방식과 블루투스 통신방식과 CDMA 이동통신 방식으로 각각 송신하고 하나 이상 다수로 이루어지는 지상말뚝부; 지상말뚝부와 스마트통신망을 경유하여 와이파이 통신방식과 블루투스 통신방식과 CDMA 이동통신 방식과 유선랜 통신방식 중 선택된 어느 하나 또는 선택된 어느 하나 이상으로 접속하고 지반데이터 패킷 프레임으로 변환된 정보를 수신하여 할당된 영역에 저장 관리하며 분석 처리된 상황정보를 출력하는 중앙관제센터서버; 중앙관제센터서버에 접속하여 상기 상황정보를 수신하고 해당 비행조정제어신호를 출력하는 관리자조정단말; 관리자조정단말의 해당 비행조정제어신호에 의하여 비행하고 지피에스 좌표정보와 엘비에스 좌표정보와 관성항법 좌표정보를 각각 검출하며 선택적 산술평균연산된 좌표정보를 이용하여 비행자세를 제어하고 지정된 위치의 상공에서 지정된 지상을 자외선과 적외선과 가시광선으로 각각 스테레오 촬영하고 촬영시의 해당 자세 정보에 연계시켜 할당된 영역에 기록 저장하며 지반데이터 패킷 프레임으로 변환하여 자체 구비된 다수 통신수단 중 2 가지 이상의 통신수단으로 상기 관리자조정단말과 중앙관제센터서버에 송신하는 재난감시드론을 포함하는 특징에 의하여 수풀이 울창한 산간지역의 지반의 상태를 신속하고 정밀하게 측정 관찰하여 산사태 또는 경사지의 붕괴 가능성을 정확하게 예측하고, 발생된 재난 현장을 정확하게 분석하여 필요한 후속조치가 신속하게 진행되도록 하는 효과가 있다.

Description

드론을 이용한 경사지 재난 감시 시스템 및 그 운용방법{Disaster monitoring system of steep slope land by using DRON and operating method thereof}
본 발명은 드론을 이용한 경사지 재난 감시 시스템 및 그 운용방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 산사태 등이 발생할 수 있는 급격한 경사지에 위치정보를 확인할 수 있는 소자를 다수 살포하고 가시광선과 열화상이 포함된 현장의 3차원 위치데이터와 이미지를 촬영하여 데이터베이스로 기록 관리하고 주기적으로 해당 현장을 감시하므로 경사지에서 발생할 수 있는 재난을 사전에 예방하거나 피해 규모를 예상하고 확인하는 드론을 이용한 경사지 재난 감시 시스템 및 그 운용방법에 관한 것이다.
일반적으로 산의 경사지, 각종 건설로 인한 절개지, 가파른 경사면에 위치한 시설물의 경우 주위 환경의 작은 변화에도 크게 영향을 받아 매년 장마철의 폭우나 해빙기에 발생되는 산사태 또는 경사지 붕괴로 많은 재산적 손실을 발생하고 인명과 가축의 피해를 유발시키고 있다.
토양 또는 흙은 재료의 특성상(Discrete Material) 작은 외력에 의해서도 쉽게 유리 또는 분리되는 경향을 보이기 때문에 국부적 변화가 심하다.
산의 급경사지, 절개지 등은 산사태 또는 붕괴 등으로부터 발생하는 안전사고를 사전에 예방하거나 방지할 필요가 있고, 다양한 종류의 계측장치가 개발되어 설치와 운용될 수 있다.
이러한 계측장치는 강수량이 집중되는 여름 등의 계절에 주로 사용되는 구성이고 반영구적으로 설치되는 구조이며, 겨울 등과 같은 기간에는 거의 사용되지 않음에도 불구하고 외부 자연환경에 노출되어 수명이 단축되는 결과가 발생한다. 또한, 이러한 계측장치는 단순히 측정된 데이터를 정해진 장소로 송신만하는 수동적 기능만을 처리한다.
특정 위치에 고정 설치된 계측장치는 해당 지역에 한정된 국지적 데이터를 검출할 수 있으므로 국지적 계측정보에만 의존하여 조기 예보, 경보, 해당 지역 주민대피 등과 같은 의사결정을 빠르게 결정과 시행하기에는 많은 한계가 있다.
최근 드론(무인 항공기)을 이용하여 재해지역을 촬영하고 촬영된 영상을 모니터링 하면서 피해상황을 예측하거나 구조 활동을 진행하는 추세에 있다.
산사태 혹은 급경사지 붕괴는 봄철과 같은 해빙기와 여름철과 같이 강우량이 많은 계절에 빈번하게 발생하며, 이러한 기간 동안은 식생활동이 활발한 시기로서 지표면이 울창한 나무와 풀로 뒤덮인 상태이므로 드론으로 확보된 통상적인 영상 이미지만으로는 지반의 미세한 거동을 관찰하기가 매우 불가능하다.
이러한 문제를 일부 해소한 종래기술로 대한민국 특허 등록번호 제10-1692781호(2016. 12. 29.)에 의한 것으로 ‘드론 및 모니터링 센서 연동 기반의 재난 관리 시스템’이 있다.
도 1 은 종래 기술의 일 실시 예에 의한 것으로 드론을 이용한 재난관리 시스템의 기능 구성도 이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래기술을 상세히 설명하면 재난 관리 시스템은 복수의 모니터링 센서(100)와, 관리서버(200)와, 드론(400)을 포함한다. 드론(400)은 무인 항공기를 지칭하며 원격으로 조정할 수 있는 비행체를 지칭한다.
복수의 모니터링 센서(100)는 감시하고자 하는 자연 또는 인공 구조물에 일정 간격을 두고 배치되어 해당 지역의 수분정보 등을 측정 송신하고, 관리서버(200)는 무선 통신망을 통해 복수의 모니터링 센서(100)와 데이터를 송수신하며, 드론(400)은 재난 발생 우려가 있는 지정된 영역으로 이동하여 정지영상과 동영상을 촬영하는 구성이다.
종래기술은 모니터링 센서(100)에서 특정 지역의 수분과 위치정보를 측정하고 관리서버(200)는 측정된 값을 분석하여 관리 기준치를 초과하면 드론을 출동시켜 해당 지역의 영상을 촬영하는 구성이므로 재난 발생을 감시하거나 확인하는 장점이 있다.
그러나 특정 지역에 배치된 모니터링 센서(100)가 측정한 값만을 활용하므로 재난을 사전에 예측하는데 큰 한계가 있고, 재난이 발생된 사후에 확인하는 문제가 있다.
또한, 수풀이 울창한 지역에서는 드론을 이용하여 현장 지역의 단순한 촬영만으로는 재난 발생 상황을 정확하게 확인하기 어려운 문제를 여전히 해결하지 못하고 있다.
따라서 수풀이 울창한 지역의 경우에도 경사지의 지반 상태를 신속하고 정밀하게 관찰하여 산사태 또는 붕괴 발생에 의한 각종 재난을 정확하게 예방하거나 재난 발생 현장을 정밀하게 확인하고 후속조치가 신속하게 이루어지도록 하는 기술을 개발할 필요가 있다.
대한민국 특허 등록번호 제10-1692781호(2016. 12. 29.) ‘드론 및 모니터링 센서 연동 기반의 재난 관리 시스템’ 대한민국 특허 등록번호 제10-2121974호(2020. 06. 05.) ‘드론을 이용한 재난피해 조사·분석시스템 및 이를 이용한 재난피해 조사·분석방법’ 대한민국 특허 출원번호 제10-2015-0123621호(2015. 09. 01.) ‘드론과 IoT를 연동한 재난 안전 시스템’
상기와 같은 종래 기술의 문제점과 필요성을 해소하기 위하여 안출한 본 발명은 수풀이 울창한 산간지역의 경우 지반의 상태를 신속하고 정밀하게 측정과 관찰하여 산사태 또는 경사지 붕괴 가능성을 정확하게 예측과 예방하고, 재난이 발생된 현장을 정확하게 분석하여 필요한 후속조치가 신속하게 이루어 지도록 하는 드론을 이용한 경사지 재난 감시 시스템 및 그 운용방법을 제공하는 것이 그 목적이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명의 드론을 이용한 경사지 재난 감시 시스템은 지상의 경사지에 해당하는 특정 지역에 고정 설치되며 해당 위치 설명 정보를 입력받아 기록 저장하고 지피에스 좌표정보와 엘비에스 좌표정보를 각각 수신하여 갱신 기록 저장하며 해당 제어신호 수신에 의하여 기록 저장된 정보를 지반데이터 패킷 프레임으로 변환하여 와이파이 통신방식과 블루투스 통신방식과 CDMA 이동통신 방식으로 각각 송신하고 하나 이상 다수로 이루어지는 지상말뚝부(1000); 상기 지상말뚝부(1000)와 스마트통신망(2000)을 경유하여 와이파이 통신방식과 블루투스 통신방식과 CDMA 이동통신 방식과 유선랜 통신방식 중 선택된 어느 하나 또는 선택된 어느 하나 이상으로 접속하고 지반데이터 패킷 프레임으로 변환된 정보를 수신하여 할당된 영역에 저장 관리하며 분석 처리된 상황정보를 출력하는 중앙관제센터서버(3000); 상기 중앙관제센터서버(3000)에 접속하여 상기 상황정보를 수신하고 해당 비행조정제어신호를 출력하는 관리자조정단말(4000); 상기 관리자조정단말(4000)의 해당 비행조정제어신호에 의하여 비행하고 지피에스 좌표정보와 엘비에스 좌표정보와 관성항법 좌표정보를 각각 검출하며 선택적 산술평균연산된 좌표정보를 이용하여 비행자세를 제어하고 지정된 위치의 상공에서 지정된 지상을 자외선과 적외선과 가시광선으로 각각 스테레오 촬영하고 촬영시의 해당 자세 정보에 연계시켜 할당된 영역에 기록 저장하며 지반데이터 패킷 프레임으로 변환하여 자체 구비된 다수 통신수단 중 2 가지 이상의 통신수단으로 상기 관리자조정단말(4000)과 중앙관제센터서버(3000)에 송신하는 재난감시드론(5000); 을 포함할 수 있다.
상기 재난감시드론(5000)은 해당 비행조정제어신호에 의하여 다수의 지피에스 인공위성으로부터 지피에스 신호를 무선 수신하고 분석하여 현재 위치에서의 지피에스 좌표정보를 출력하는 드론지피에스부(5010); 상기 드론지피에스부(5010)에 접속하고 입력된 지피에스 좌표정보와 해당 비행조정제어신호에 의하여 지정된 비행경로로 비행하는 해당 비행조정제어신호를 출력하고 감시하며 구비된 각 기능부의 운용을 각각 제어 감시하고 제어와 감시의 결과 정보를 할당된 영역에 기록 저장하는 재난감시드론제어부(5020); 상기 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 주변의 이동통신 기지국으로부터 위치기반서비스 신호를 수신하고 분석하여 현재 위치에서의 엘비에스 좌표정보를 출력하는 드론엘비에스부(5030); 상기 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 검출된 관성항법 좌표정보를 출력하는 드론아이엔에스부(5040); 상기 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 상기 지피에스 좌표정보와 엘비에스 좌표정보와 관성항법 좌표정보 중 선택된 어느 하나 이상을 입력하고 입력된 값의 산술평균을 연산하여 출력하는 분석산술평균연산부(5050); 상기 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 지정된 각도로 회전하고 지정된 목적물의 스테레오 이미지를 자외선으로 촬영하는 자외선카메라를 구비한 스테레오자외선촬영부(5060); 상기 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 지정된 각도로 회전하고 지정된 목적물의 스테레오 이미지를 적외선으로 촬영하는 적외선 카메라를 구비한 스테레오적외선촬영부(5070); 상기 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 지정된 각도로 회전하고 지정된 목적물의 스테레오 이미지를 가시광선으로 촬영하는 백색광 카메라를 구비한 스테레오백색광촬영부(5080); 상기 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 검출된 지피에스 좌표정보와 엘비에스 좌표정보와 관성항법 좌표정보, 목적물의 촬영된 자외선 스테레오 이미지와 적외선 스테레오 이미지와 백색광선 스테레오 이미지와 각 카메라의 회전각도와 해당 각 시간정보, 운항정보와 운용정보를 포함하여 지정된 크기의 지반데이터 패킷 프레임으로 변환하고 하나 이상 다수의 지반데이터 패킷 프레임에 순차 기록하여 암호화 하거나 복호화하는 지반데이터 패킷 프레임 암복호부(5090); 상기 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 지반데이터 패킷 프레임으로 변환된 정보를 할당된 영역에 기록 저장하는 드론데이터베이스부(5100); 상기 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 드론이 운항하는 비행동력을 출력하는 비행엔진부(5110); 상기 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 구비된 와이파이통신부와 블루투스통신부와 이동통신부를 동시에 활성화 상태로 구동하고 지정된 상대방과 무선접속하여 동일한 내용의 신호를 송신과 수신하는 멀티통신부(5120); 를 포함할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명의 드론을 이용한 경사지 재난 감시 시스템 운용방법은 지상말뚝부(1000)와 스마트통신망(2000)과 중앙관제센터서버(3000)와 관리자조정단말(4000)과 재난감시드론(5000)을 포함하는 드론을 이용한 경사지 재난 감시 시스템 운용방법에 있어서,
상기 재난감시드론(5000)에 의하여 관리자조정단말(4000)로부터 비행을 시작하는 비행조정 제어신호가 입력되면 비행엔진부를 활성화 제어하고 지피에스 좌표정보와 엘비에스 좌표정보와 관성항법 좌표정보를 각각 검출하는 준비단계;
상기 준비단계에서 검출된 각 좌표정보 값의 상호 편차 값을 분석하여 모두 허용된 범위에 포함되는지를 판단하고 상호 편차 값이 모두 허용된 범위에 포함되는 것으로 판단되면 지피에스 좌표정보와 엘비에스 좌표정보와 관성항법 좌표정보를 모두 선택하는 제 1 선택단계;
상기 준비단계에서 검출된 각 좌표정보 값의 상호 편차 값을 분석하여 어느 하나의 좌표정보 값이 허용된 상호 편차 값을 초과하는 것으로 판단되면 허용된 상호 편차 값 범위에 있는 나머지 2 개의 좌표정보 값을 선택하는 제 2 선택단계;
상기 준비단계에서 검출된 각 좌표정보 값의 상호 편차 값을 분석하여 각각의 좌표정보 값이 허용된 상호 편차 값을 초과하는 것으로 판단되면 관성항법 좌표정보 값을 선택하는 제 3 선택단계;
상기 제 1 선택단계와 제 2 선택단계와 제 3 선택단계 중 어느 하나로부터 입력된 좌표정보를 분석산술평균연산부에 입력하여 좌표정보를 산술평균연산 출력하고 운항정보로 활용하여 비행하고 지정된 위치의 상공에서 지정된 방향으로 자외선과 적외선과 백색광선의 스테레오 이미지로 각각 촬영하는 지상촬영단계;
상기 지상촬영단계에서 촬영된 각 이미지와 운항정보와 운용정보를 포함하여 지반데이터 패킷프레임으로 변환하고 할당된 영역에 기록하며 중앙관제센터서버와 관리자조정단말과 지정된 상대방에 접속하고 패킷 프레임의 송수신을 위하여 멀티통신하는 드론운용단계; 를 포함할 수 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명은 수풀이 울찰한 산간지역의 지반의 상태를 신속하고 정밀하게 측정 관찰하여 산사태 또는 경사지의 붕괴 가능성을 정확하게 예측하고, 발생된 재난 현장을 정확하게 분석하여 필요한 후속조치가 신속하게 진행되도록 하는 장점이 있다.
도 1 은 종래 기술의 일 실시 예에 의한 것으로 드론을 이용한 재난관리 시스템의 기능 구성도,
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 드론을 이용한 경사지 재난 감시 시스템의 기능 구성도,
도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 지상말뚝부의 세부 기능 구성도,
도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 재난감시드론의 세부 기능 구성도,
도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 멀티통신부의 상세 기능 구성도,
도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 지반데이터 패킷프레임의 구성 도시도,
그리고
도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 드론을 이용한 경사지 재난 감시 시스템 운용방법의 순서도 이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하의 설명에서 운항과 비행은 같은 의미이고 가시광선과 백색광선 그리고 목적물과 지상의 지정된 위치는 각각 같은 의미이며 각각 문맥에 적합하게 선택적으로 사용하기로 한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 드론을 이용한 경사지 재난 감시 시스템의 기능 구성도 이고, 도 3 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 지상말뚝부의 세부 기능 구성도 이며, 도 4 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 재난감시드론의 세부 기능 구성도 이며, 도 5 는 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 멀티통신부의 상세 기능 구성도 이고, 도 6 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 지반데이터 패킷프레임의 구성 도시도 이다.
이하, 첨부된 모든 도면을 참조하여 상세히 설명하면 드론을 이용한 경사지 재난 감시 시스템(900)은 지상말뚝부(1000)와 스마트통신망(2000)과 중앙관제센터서버(3000)와 관리자조정단말(4000)과 재난감시드론(5000)을 포함하는 구성이다.
지상말뚝부(1000)는 해당 작업자에 의하여 지상의 경사지 또는 비탈지 등의 일부분에 하나 이상 다수가 지반에 압입되어 고정상태로 설치되는 구성이다.
지상말뚝부(1000)는 필요에 의하여 랜 방식으로 유선 접속되거나 와이파이 또는 블루투스 방식으로 무선 접속되어 해당 위치설명정보를 입력받고 내장된 멤모리의 할당된 영역에 기록 저장하되 갱신 기록될 수 있다. 해당 위치설명정보에는 대한민국의 행정구역 구분 방식에 의한 지번 정보 또는 주소 정보와 주변 특정 위치와의 실측된 거리 정보, 방위각 정보, 삼각측량에 의하여 정밀하게 측정된 좌표정보, 주변의 특정 방향을 촬영한 이미지 정보, 주변상황을 설명하는 음성정보가 포함된다.
지상말뚝부(1000)는 지피에스 좌표정보와 엘비에스 좌표정보를 각각 수신하여 갱신 기록 저장하며 해당 제어신호 수신에 의하여 기록 저장된 모든 정보를 지반데이터 패킷 프레임으로 변환하여 유선 랜 통신방식과 와이파이 무선통신방식과 블루투스 무선통신방식과 CDMA 이동통신 방식으로 각각 송신한다.
지상말뚝부(1000)는 지상의 특정 위치에 상하좌우 방향으로 일정하며 균일한 간격으로 압입 고정 설치된다.
지상말뚝부(1000)는 드론지피에스부(5010) 와 말뚝제어부(1020)와 드론엘비에스부(5030) 와 산술평균연산부(1040)와 지반데이터패킷프레임암복호부(1050)와 멀티통신부(1060)와 메모리부(1070)를 포함하는 구성이다.
드론지피에스부(5010) 는 중앙관제광리서버(3000) 또는 관리자조정단말(4000)로부터 각각 수신되는 해당 비행조정제어신호를 입력하고 분석한 말뚝제어부(1020)의 해당 제어신호에 의하여 다수의 지피에스 인공위성으로부터 지피에스 신호를 무선 수신하고 분석하여 현재 위치에서의 지피에스 좌표정보를 출력한다.
말뚝제어부(1020)는 드론지피에스부(5010) 에 접속하고 입력된 지피에스 좌표정보와 해당 비행조정제어 명령신호에 의하여 지정된 비행경로로 비행하는 해당 비행조정제어신호를 출력하고 감시하며 구비된 각 기능부의 운용을 각각 제어 감시하고 제어와 감시의 결과 정보를 할당된 영역에 기록 저장한다. 이때, 기록저장되는 정보는 이하에서 상세히 설명하는 지반데이터 패킷 프레임(6000)으로 변환하여 기록 저장 및 관리한다.
드론엘비에스부(5030) 는 말뚝제어부(1020)의 해당 제어신호에 의하여 주변의 이동통신 기지국으로부터 위치기반서비스(LBS) 신호를 수신하고 분석하여 현재 위치에서의 엘비에스 좌표정보를 출력한다.
산술평균연산부(1040)는 말뚝제어부(1020)의 해당 제어신호에 의하여 지피에스 좌표정보와 엘비에스 좌표정보 중 선택된 어느 하나 이상을 입력하고 입력된 값의 산술평균을 연산하여 출력한다.
지반데이터패킷프레임암복호부(1050)는 말뚝제어부(1020)의 해당 제어신호에 의하여 검출된 지피에스 좌표정보와 엘비에스 좌표정보, 현재의 시간정보를 포함하여 지정된 크기의 지반데이터 패킷 프레임의 지정된 위치에 기록되므로 지반데이터 패킷 프레임으로 변환하고 하나 이상 다수의 지반데이터 패킷 프레임에 순차 기록하여 암호화 하거나 수신된 지반데이터 패킷 프레임을 복호화한다.
멀티통신부(1060)는 말뚝제어부(1020)의 해당 제어신호에 의하여 구비된 와이파이통신부와 블루투스통신부와 이동통신부를 동시에 활성화 상태로 구동하고 지정된 상대방과 무선접속하여 동일한 내용의 신호를 송신과 수신한다.
메모리부(1070)는 말뚝제어부(1020)의 해당 제어신호에 의하여 지반데이터 패킷 프레임으로 변환된 정보를 할당된 영역에 기록 저장한다.
태양전지충방전배터리부(1080)는 태양광을 입력하여 발전하고 발전된 전기를 충전하며 지상말뚝부(1000)를 구성하는 각 기능부에 동작전력을 공급하되 최대 100 시간 정도 동작할 수 있는 용량의 전력을 충전과 방전하는 구성으로 설명하고 이해한다.
스마트통신망(2000)은 지상말뚝부(1000)와 중앙관제센터서버(3000)와 관리자조정단말(4000)과 재난감시드론(5000)에 각각 또는 개별적으로 연결되어 지반데이터 패킷 프레임으로 전송되는 통신경로를 스위칭으로 제공하며 필요에 의하여 지정된 상대방 또는 원거리에 위치하는 지정된 관리자 단말기와도 접속하는 스위칭 기능이 구비된 것으로 설명하고 이해한다.
중앙관제센터서버(3000)는 지상말뚝부(1000)와 스마트통신망(2000)을 경유하여 와이파이 통신방식과 블루투스 통신방식과 CDMA 이동통신 방식과 유선랜 통신방식 중 선택된 어느 하나 또는 선택된 어느 하나 이상으로 접속하고 지반데이터 패킷 프레임으로 변환된 정보를 수신하여 할당된 영역에 저장 관리하며 분석 처리된 상황정보를 출력한다. 중앙관제센터서버(3000)는 기록 저장된 정보를 검색에 의하여 제공한다.
관리자조정단말(4000)은 중앙관제센터서버(3000)에 접속하여 상황정보를 수신하고 해당 비행조정제어신호를 출력하며 현장에 위치한 재난감시드론(5000)을 통하여 상황정보를 직접 수신하고 확인하는 구성이다. 관리자조정단말(4000)은 전용 데이터 단말 또는 스마트폰 또는 전용 노트북 등이 포함될 수 있다.
관리자조정단말(4000)은 재난감시드론(5000과 각각의 해당 멀티통신부를 통하여 다중 채널로 동시에 무선 접속하고 비행의 방향과 자세가 포함되는 비행조정 제어신호 또는 비행조정 제어명령신호를 출력하며 자체 구비된 다수 통신수단 즉, 멀티통신 수단 중 2 가지 이상을 통신부를 경유하여 동시에 무선 접속하고 지반데이터 패킷 프레임(6000)으로 변환된 동일한 내용의 신호를 이용하여 동시에 송수신한다. 관리자조정단말(4000)은 전용 조정수단 또는 데이터 단말기로 이루어지거나 또는 이동통신용 휴대단말기에 필요한 앱 프로그램을 설치하여 대체 사용될 수도 있다.
재난감시드론(5000)은 해당 비행조정제어신호 에 의하여 지정된 경로로 비행하면서 지피에스 좌표정보와 엘비에스 좌표정보와 관성항법 좌표정보를 각각 검출하고 선택적 산술평균연산하여 자세를 제어하며 지정된 지상을 자외선과 적외선과 가시광선(백색광선)으로 각각 스테레오(3D 또는 입체) 촬영하고 촬영시의 해당 자세 정보에 연계시켜 할당된 영역에 기록 저장하며 자체 구비된 다수 통신수단, 즉, 와이파이통신부(5121), 블루투스통신부(5122), CDMA 이동통신부(5123), 에프엠(FM) 통신부(5124)를 포함하는 통신부 중 중 2 가지 이상의 통신부를 이용하여 외부와 동시 무선 접속하여 지반데이터 패킷 프레임(6000)으로 변환된 동일한 내용의 정보를 송신과 수신 처리하여 통신오류를 제거한다. 수신측에서 각 통신방식 중 가장 많은 빈도로 수신된 데이터를 선택하거나 일반적으로 알려진 방식으로 평균처리하여 통신오류를 줄이는 것은 잘 알려져 있다. 또한, 알려진 모든 방식을 활용 또는 응용할 수 있다.
해당 비행조정 제어신호는 관리자조정단말(4000)로부터 무선으로 직접 수신되는 비행조정제어신호와 프로그램에 의하여 자동으로 입력되되 재난감시드론제어부(5020) 또는 관리자조정단말(4000) 또는 중앙관제센터서버(3000) )로부터 각각 입력될 수 있고 해당 주변의 통신환경에 따라 스마트통신망(2000)을 경유하거나 또는 경유하지 않을 수 있다.
재난감시드론(5000)은 드론지피에스부(5010)와 재난감시드론제어부(5020)와 드론엘비에스부(5030)와 드론아이엔에스부(5040)와 분석산술평균연산부(5050)와 스테레오자외선촬영부(5060)와 스테레오적외선촬영부(5070)와 스테레오백색광촬영부(5080)와 지반데이터 패킷 프레임 암복호부(5090)와 드론데이터베이스부(5100)와 비행엔진부(5110)와 멀티통신부(5120)를 포함할 수 있다.
드론지피에스부(5010) 는 재난감시드론제어부(5020)로부터 인가되는 해당 제어신호에 의하여 다수의 지피에스 인공위성으로부터 지피에스 신호를 무선 수신하고 분석하여 현재 위치에서의 지피에스 좌표정보를 출력한다.
지피에스 좌표정보에는 지구의 저궤도를 다수 지피에스 인공위성으로부터 지피에스 신호를 수신하되 최소 3 개 이상으로부터 신호를 수신하고 삼각측량의 원리를 이용하여 수신부에서 현재의 위치에 대한 좌표정보를 확인할 수 있는 GPS(global position system) 위치확인시스템 기술이다.
지피에스(GPS) 인공위성에서 발사하는 전파에는 전파를 발사하는 순간 지피에스(GPS) 인공위성의 위치와 시간 정보가 포함되어 있고, 전파를 발사하는 순간과 GPS 수신기로 전파를 수신하는 순간의 시간차로부터 인공위성까지 거리를 알아낸다. 옛날 사람들은 북극성이나 해, 달과 같은 천체를 관측한 후 관측값과 관측한 시간에 따라 미리 계산된 표와 비교하여 자신의 위치를 파악하고 가고자 하는 방향을 수정했다.
지구 궤도를 돌고 있는 지피에스(GPS) 인공위성은 깊은 산이나 바다 한가운데, 황량한 사막 등 어떤 곳에서든 최소 3 개 이상의 지피에스(GPS) 인공위성이 항상 보이게 배치되어 있으며, 전파 수신기만 있다면 날씨와 상관없이 정확한 위치 정보를 전달받을 수 있다. 인공위성에는 매우 정밀한 원자시계가 탑재되어 있어 인공위성에서 수신기까지 전파가 이동하는 시간을 정밀하게 측정한다. 차동 지피에스 기술 방식을 이용하면 오차를 매우 적게 할 수 있다.
지피에스 좌표정보에는 경도 값, 위도 값, 해발 값, 각속도 값, 진행방향 값, 시간 값이 포함된다.
재난감시드론제어부(5020)는 드론지피에스부(5010) 를 포함하여 재난감시드론(5000)에 구비되는 모든 기능부에 각각 접속하고 입력된 지피에스 좌표정보와 해당 비행조정제어 명령신호에 의하여 지정된 비행경로로 비행하도록 해당 비행조정 제어신호를 출력하고 감시하며 구비된 각 기능부의 운용을 각각 제어하고 감시하며 필요한 처리가 완료되면 드론데이터베이스부(5100)의 할당된 영역에 기록 저장하도록 갱신 관리하도록 제어하고 감시한다.
드론엘비에스부(5030) 는 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 주변의 CDMA 방식 이동통신 기지국으로부터 위치기반서비스(LBS : location based service)에 의한 좌표정보 신호를 수신하고 분석하여 현재 위치에서의 엘비에스 좌표정보를 출력한다.
위치기반서비스(LBS)는 이동통신망이나 위성항법장치(GPS) 등을 통해 얻은 비교적 매우 정확한 기지국의 위치정보를 활용하여 이용자에게 여러가지 서비스를 제공하는 시스템 서비스를 말한다.
LBS 기술은 휴대단말의 위치를 파악하는 측위기술과 서비스를 위한 핵심 기반기술을 제공하는 LBS 플랫폼 기술, 그리고 다양한 LBS 서비스를 제공하기 위한 LBS 서비스 공동기술과 LBS 단말 및 응용 서비스가 포함될 수 있다. 측위기술은 이동통신용 모바일 단말의 위치를 측정하기 위한 기술로서, 이동통신망의 기지국 수신신호를 이용하는 네트워크 신호 기반(network-signal based) 측위방식, GPS 등 위성신호를 이용하는 위성신호 기반 측위방식, 유비쿼터스 컴퓨팅 장치를 이용한 유비쿼터스 측위방식, 그리고 이런 방식이 혼합된 혼합 측위방식으로 분류될 수 있다. LBS로 얻을 수 있는 정보에는 위치 확인, 물류, 관제, 주변정보(날씨·생활정보 등), 엔터테인먼트, 교통, 항법, 안전 및 구난, 광고 서비스 등이 있고, LBS의 활용사례는 버스운행 안내 시스템, 해양안전 종합정보 시스템, 119 이동전화 위치정보 시스템, 감염성 폐기물 실시간 관리 시스템 등이 있다. 현재 LBS는 내비게이션과 같은 교통·항법 분야에서 많이 사용되고 향후 실시간 추적 등 기업용 서비스에서 많이 사용될 전망이다.
엘비에스 좌표정보는 지피에스 좌표정보 보다 매우 정확한 것으로 알려져 있고, 일반적이므로 더 이상의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
드론아이엔에스부(5040)는 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 검출된 관성항법(INS) 좌표정보를 출력한다.
관성항법장치(INS : Inertial Navigation System)는 잠수함, 항공기, 미사일 등에 장착하여 자기의 위치를 감지하여 목적지까지 유도하는 장치이며, 동작원리는 자이로스코프에서 방위 기준을 정하고, 가속도계를 이용하여 이동 변위를 구하는 방식이다. 처음 있던 위치를 입력하면 이동해도 자기의 위치와 속도를 항상 계산해 파악할 수 있다. 악천후나 전파 방해의 영향을 받지 않는다고 하는 장점을 가지지만 긴 거리를 이동하면 오차가 누적되어 커지므로 GPS나 능동 레이다 유도 등에 의한 보정을 더해 사용하는 것이 보통이다.
관성항법(INS) 좌표정보는 전파가 도달하지 않는 터널 등의 지역에서도 사용할 수 있고, 지피에스 좌표정보와 엘비에스 좌표정보는 전파가 도달하는 지역에서만 검출하여 사용할 수 있다.
분석산술평균연산부(5050)는 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 지피에스 좌표정보와 엘비에스 좌표정보와 관성항법 좌표정보 중 선택된 어느 하나 또는 어느 하나 이상을 입력하고 입력된 값의 산술평균을 연산하여 비행정보 또는 운항정보로 출력한다.
스테레오자외선촬영부(5060)는 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 구비된 자외선카메라를 지정된 각도로 회전하여 지정된 방향을 향하도록 설정한다. 방향 제어는 180 도 범위에서 전후좌우 원하는 방향을 해당 제어에 의하여 선택 설정하는 것으로 설명하고 이해하며 구성은 일반적이므로 구체적인 설명을 생락하며 이하에서 동일하게 적용하기로 한다.
스테레오자외선촬영부(5060)는 지정된 목적물의 스테레오 이미지를 자외선(UV)으로 촬영하는 구성이다. 이하에서 스테레오 이미지는 사람의 눈으로 관찰하는 경우 입체감을 느끼는 3차원(3D) 이미지이며, 깊이를 느낄 수 있는 이미지로 설명하고 이해하며 일반적이므로 더 이상의 구체적인 설명은 생략한다.
스테레오적외선촬영부(5070)는 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 지정된 각도로 회전하고 지정된 목적물의 스테레오 이미지를 적외선(IR)으로 촬영하는 적외선 카메라를 구비한다.
스테레오백색광촬영부(5080)는 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 지정된 각도로 회전하고 지정된 목적물의 스테레오 이미지를 백색광선 또는 가시광선으로 촬영하는 백색광 카메라를 구비한다.
지반데이터 패킷 프레임 암복호부(5090)는 재난감시드론제어부(5020) 의 해당 제어신호에 의하여 현재 위치에서 검출된 지피에스 좌표정보와 엘비에스 좌표정보와 관성항법 좌표정보, 지상의 특정된 위치에 있는 지형 또는 목적물의 촬영된 자외선 스테레오 이미지와 적외선 스테레오 이미지와 백색광선 스테레오 이미지와 각 카메라의 회전각도와 촬영된 해당 각 시간정보, 각 좌표정보, 운항정보와 운용정보를 포함하여 지정된 크기의 패킷 프레임으로 변환하고 하나 이상 다수의 패킷 프레임(5000)에 순차 기록하여 암호화 하거나 복호화하는 구성이다.
지반데이터 패킷 프레임 암복호부(5090)와 같은 기능의 구성은 재난감시드론(5000) 뿐만 아니라 지상말뚝부(1000), 중앙관제센터서버(3000), 관리자조정단말(4000)에도 각각 구비하되 도면부호와 명칭을 다르게 부여하거나 또는 필요에 의하여 동일하게 부여 할 수 있는 것으로 설명하고 이해하기로 한다.
지반데이터 패킷 프레임(6000)에 대하여는 이하에서 상세히 다시 설명하기로 한다.
드론데이터베이스부(5100)는 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 지반데이터 패킷 프레임(6000)으로 변환된 정보를 할당된 영역에 기록 저장하며 검색에 의하여 출력한다.
비행엔진부(5110)는 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 드론이 운항하는 비행동력을 출력하는 구성이며, 일반적으로 다수의 프로펠러와 모터로 이루어지되 전후좌우로의 신속한 이동을 위하여 각각 4 개씩으로 이루어지고 필요에 의하여 가감될 수 있음은 매우 당연하다.
멀티통신부(5120)는 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 구비된 와이파이통신부(5121)와 블루투스통신부(5122)와 CDMA 방식 또는 W-CDMA 방식으로 동작하는 이동통신부(5123)와 FM 통신부(5124)를 모두 동시에 구비하며 동시에 활성화 상태로 구동하고 지정된 상대방과 무선접속하여 동일한 내용의 신호를 동시에 송신과 수신한다.
와이파이통신부(5121)는 와아파이(WiFi) 방식으로 송신과 수신하여 쌍방향 통신하는 무선통신부 구성이며, 일반적으로 잘 알 수 있으므로 더 이상의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
블루투스통신부(5122)는 블루투스(BT : Blue tooth) 방식으로 송신과 수신하여 쌍방향 통신하는 무선통신부 구성이며, 일반적으로 잘 알 수 있으므로 더 이상의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이동통신부(5123)는 CDMA 방식 또는 W-CDMA 방식으로 송신과 수신하여 쌍방향 통신하는 무선통신부 구성이며, 일반적으로 이동통신이란 명칭으로 잘 알려져 있으므로 더 이상의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
FM 통신부(5124)는 에프엠(FM : frequency modulation) 방식으로 송신과 수신하여 쌍방향 통신하는 무선통신부 구성이며, 일반적으로 잘 알 수 있으므로 더 이상의 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
재난감시드론제어부(5020)는 비행조정제어신호 정보, 운항정보, 운용정보가 포함되는 비행과정에서 발생되거나 측정되거나 운용되는 모든 정보를 해당 시간 정보와 함께 드론데이터베이스부(5100)에 기록 저장하므로 나중에 필요에 의하여 운항한 비행 코스를 자동으로 반복하는 시물레이션을 할 수 있다. 이러한 시물레이션을 통하여 해당 관리자는 자신이 조정한 드론이 정상적으로 또는 안전하게 비행하였는지 또는 어느 부분을 더 조심하여야 되는지 및 감시 작업이 정상적으로 이루어졌는지 등을 확인할 수 있다.
한편, 비행조정제어신호 정보, 운항정보, 운용정보가 포함되는 모든 정보는 중앙관제센터서버(3000)의 할당된 영역에 기록 저장되며 필요에 의하여 관리자조정단말(4000)의 할당된 메모리 영역에 전송하여 기록되도록 할 수도 있다.
따라서 해당 모든 제어신호와 명령신호와 운용정보 등을 수신하여 입력한 중앙관제센터서버(3000)와 관리자조정단말(4000)은 과거에 운항된 비행 코스를 자동으로 반복하는 시물레이션하도록 해당 신호를 출력할 수 있고, 이러한 신호는 스마트통신망(2000)을 경유하여 재난감시드론(5000)에 전송되거나 직접 전송 될 수도 있다.
지반데이터 패킷프레임(6000)은 총 185 바이트(byte)로 이루어지고 오버헤드(OVHD) 필드와 제 1 데이터 필드와 제 2 데이터 필드와 제 3 데이터 필드와 체크데이터(CHK) 필드와 엔드(END) 필드를 포함하는 구성이다.
재난감시드론제어부(5020) 또는 본 발명의 각 구성에서 동일한 기능을 하는 지반데이터 패킷프레임(6000)은 기록할 특정 데이터의 용량이 비교적 커서 하나의 지반데이터 패킷프레임(6000)의 할당된 해당 필드 영역에 다 기록하지 못하는 경우, 일렬로 정렬된 다음 순서의 지반데이터 패킷프레임(6000)를 추가하여 지반데이터 패킷프레임(6000)을 할당하고 해당 데이터를 기록하며, 각각의 해당 프레임 일련번호를 부여하여 데이터가 연결 기록되어 있다는 표시를 오버헤드 필드 영역과 엔드 필드 영역에 각각 기록하도록 제어하므로 수신측에서 필요한 데이터 복원 처리를 할 수 있도록 한다.
바이트(byte)는 디지털 신호에서 하나의 펄스신호에 대한 유무를 기록하는 최소 단위인 비트(bit)가 8 개 단위로 모인 것을 의미하며, 필요에 의하여 8 비트(bit) 이상을 하나의 바이트로 정의할 수도 있으나 이하의 설명에서는 허가받지 않은 제 3 자가 무단 접속 및 귀중한 정보의 도용을 방지하는 암호화를 위하여 10 비트(bit)가 하나의 바이트(byte)를 구성하는 것으로 정의한다. 즉, 암호화를 위하여 바이트를 구성하는 비트의 숫자를 임의선택된 숫자로 변경하기로 한다.
오버헤드(OVHD, over head) 필드는 10 바이트(byte)로 이루어지며 프레임(frame)을 구성하는 데이터의 기록이 시작되는 시작위치, 전송목적지, 송신시간, 패킷 프레임이 생성된 위치정보, 비트에 의한 전체데이터의 크기, 데이터의 양이 많은 경우 다수의 프레임으로 이루어 질 수 있으므로 연결된 상태를 표시하는 프레임 일련번호정보가 포함되어 기록된다.
제 1 데이터 필드는 오버헤드 필드와 1 바이트의 간격을 두고 50 바이트로 이루어지며 검출된 지피에스 좌표정보와 엘비에스 좌표정보와 관성항법 좌표정보 및 산술평균 연산된 좌표정보가 포함되는 운항정보, 운용정보, 비행조정제어신호 그리고 적외선과 자외선과 가시광선(백색광)으로 각각 스테레오 촬영된 해당 목적물의 이미지 신호와 해당 카메라의 자세 제어신호 등이 포함되어 재난감시드론(5000)에서 사용되거나 운용된 기록하고자 하는 필요한 모든 신호가 기록 된다. 또한, 지상말뚝부(1000)에서 측정 또는 검출된 모든 정보를 5 바이트 간격을 두고 다음 순서로 기록 한다.
제 2 데이터 필드는 제 1 데이터 필드와 1 바이트의 간격을 두고 50 바이트로 이루어지며 제 1 데이터 필드에 기록된 정보와 동일한 정보의 신호가 동일하게 반복 기록 된다.
제 3 데이터 필드는 제 2 데이터 필드와 1 바이트의 간격을 두고 50 바이트로 이루어지며 제 1 데이터 필드에 기록된 정보와 동일한 정보의 신호가 동일하게 반복 기록 된다.
제 1 데이터 필드와 제 2 데이터 필드와 제 3 데이터 필드에 각각 동일한 정보가 기록되는 것은 전송 과정에서 발생할 수 있는 전송오류를 극복하기 위한 것이다. 이러한 전송오류를 극복하는 방식은 일반적으로 알려져 있거나 알 수 있으므로 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
체크(CHK, check) 데이터 필드는 제 3 데이터 필드와 1 바이트의 간격을 두고 10 바이트로 이루어지며 제 1 데이터 필드와 제 2 데이터 필드와 제 3 데이터 필드에 각각 기록된 데이터를 각각 분석하여 오류가 포함된 것으로 판단되면 사이클릭리던던시체크(CRC) 방식과 해밍코드 방식을 순차 운용하여 오류를 중복 검출하고 중복 복구 처리한다.
엔드(END) 필드는 체크데이터 필드와 1 바이트의 간격을 두고 10 바이트로 이루어지며 오류 검출과 복구 여부, 재전송요청 여부, 기록된 데이터를 생성한 장비 또는 위치정보, 패킷 프레임의 데이터가 종료되는 위치, 패킷 프레임의 일련번호정보가 포함되어 기록된다.
각 데이터 필드 사이에 간격을 두는 1 바이트는 도면에 도시하는 경우 도면이 복잡해 지므로 도면에 도시하지 않았다.
도 7 은 본 발명의 일 실시 예에 의한 것으로 드론을 이용한 경사지 재난 감시 시스템 운용방법의 순서도 이다.
이하, 첨부된 모든 도면을 참조하여 상세히 설명하면 지상말뚝부(1000)와 스마트통신망(2000)과 중앙관제센터서버(3000)와 관리자조정단말(4000)과 재난감시드론(5000)을 포함하는 드론을 이용한 경사지 재난 감시 시스템(900) 운용방법은 재난감시드론(5000)에 의하여 운항을 시작하는 비행조정제어의 명령신호가 입력되는지를 판단하고(S100), 입력되는 것으로 판단되면 비행엔진부(5110)를 활성화 제어하며 지피에스 좌표정보와 엘비에스 좌표정보와 관성항법 좌표정보를 각각 검출한다(S110). 여기서 운항을 시작하는 비행조정제어신호가 관리자조정단말(4000)으로부터 수신되는 것으로 하되, 필요에 의하여 시물레이션을 하는 해당 명령신호에 의하여 경우 자체적으로 비행조정제어신호를 출력하거나, 중앙관제센터서버(3000)와 관리자조정단말(4000)로부터 직접 또는 스마트통신망(2000을 경유하여 수신될 수 있다.
준비단계에서 검출된 각 좌표정보 값의 상호 편차 값을 분석하여 모두 허용된 범위에 포함되는지를 판단하고(S120) 각각의 상호 편차 값이 모두 허용된 범위에 포함되는 것으로 판단되면 지피에스 좌표정보와 엘비에스 좌표정보와 관성항법 좌표정보를 모두 선택한다(S130). 허용편차는 연산된 직선거리 값에 의한 것으로 1 미터(m) 이내의 값으로 설정하되 필요에 의하여 가감할 수 있으나 2 미터 거리를 초과하지 않도록 하는 것이 안전한 비행을 위하여 바람직하며 이하에서 동일하게 적용한다.
준비단계에서 검출된 각 좌표정보 값의 상호 편차 값을 분석하여 어느 하나의 좌표정보 값이 허용된 상호 편차 값을 초과하는 것으로 판단되면(S140), 허용된 상호 편차 값 범위에 있는 나머지 2 개의 좌표정보 값을 선택한다(S150).
준비단계에서 검출된 각 좌표정보 값의 상호 편차 값을 분석하여 각각의 좌표정보 값이 허용된 상호 편차 값을 초과하는 것으로 판단되면(S160) 관성항법(INS) 좌표정보 값을 선택한다(S170).
여기서 각 좌표정보 값이 허용된 상호 편차 값을 초과하는 경우는 드론이 전파가 잘 도달하지 않는 음영지역 또는 터널 지역 등에 위치하므로 지피에스 좌표정보와 엘비에스 좌표정보가 검출되지 않은 상태이며 이러한 경우에는 관성항법(INS)에 의한 좌표정보를 선택하는 것이 가장 바람직하기 때문이다.
제 1 선택단계(S130)와 제 2 선택단계(S150)와 제 3 선택단계(S170) 중 어느 하나로부터 입력된 좌표정보를 분석산술평균연산부(5050)에 입력하여 좌표정보를 산술평균연산 출력하고 운항정보로 활용하여 비행하며(S180), 지상의 지정된 위치 또는 목적물의 상공에서 각각의 해당 카메라가 지정된 목적물을 향하도록 자세제어를 한 후, 자외선과 적외선과 백색광선(가시광선)의 스테레오 이미지로 각각 촬영한다(S190).
운항촬영단계(S190)에서 촬영된 각 이미지와 운항정보와 운용정보를 포함하여 지반데이터 패킷 프레임(6000)으로 변환하고 할당된 영역에 기록하며 관리자조정단말(4000)과 지정된 상대방 또는 중앙관제센터서버(3000)에 접속하며 다수의 통신채널을 이용하여 송수신하는 멀티통신을 진행한다(S210).
재난감시드론(5000)의 재난감시드론제어부(5020)는 자체적으로 판단하여 구비된 충방전배터리부에 저장되고 공급가능한 전력이 충전사이트로 회항할 정도만 남아 있는 것으로 판단되면(S220), 해당 메시지를 할당된 메모리 영역에 기록 관리하면서 중앙관레센터서버(3000)와 관리자조정단말(4000)에 해당 상황정보를 일방 통보하고 즉시 충전사이트로 자동 회항하여 충전 하며, 충전이 완료되면 회항하였던 위치로 자동복귀한다(S230).
충방전배터리의 부족으로 발생되는 이러한 일련의 운항(비행) 과정은 중앙관레센터서버(3000)와 관리자조정단말(4000)에 일방 통보하되, 필요에 의하여 중앙관레센터서버(3000)와 관리자조정단말(4000)은 프로그램된 긴급운용 상태를 추가로 설정하여 재난감시드론(5000)의 파손을 감수하고 배터리가 다 소모될 때 까지 현장을 비행하도록 할 수 도 있다.
한편, 해당 명령신호를 입력한 재난감시드론(5000)이 자체적으로 이전에 비행한 비행코스를 시물레이션을 위한 비행을 하거나 관리자조정단말(4000) 또는 중앙관제센터서버(3000)의 해당 명령신호에 의하여 이전에 비행한 비행코스를 시물레이션 비행하는 시물레이션 비행과정이 더 포함된다.
재난감시드론(5000)은 회항 명령신호가 입력되지 않고 현장에서 계속 운용되는 해당 제어명령이 유지되는 것으로 판단되는 경우(S240), 준비단계(S100)로 궤환하며, 회항 명령이 입력되어 계속하지 않는 것으로 판단되는 경우에는 회항하면서 감시기능은 종료로 진행한다.
이상에서 본 발명은 기재된 구체 예에 대해서 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
900 : 드론을 이용한 경사지 재난 감시 시스템
1000 : 지상말뚝부 2000 : 스마트통신망
3000 : 중앙관제센터서버 4000 : 관리자조정단말
5000 : 재난감시드론 5010 : 드론지피에스부
5020 : 재난감시드론제어부 5030 : 드론엘비에스부
5040 : 드론아이엔에스부 5050 : 분석산술평균연산부
5060 : 스테레오자외선촬영부 5070 : 스테레오적외선촬영부
5080 : 스테레오백색광촬영부 5090 : 패킷 프레임 암복호부
5100 : 드론데이터베이스부 5110 : 비행엔진부
5120 : 멀티통신부

Claims (3)

  1. 지상의 경사지에 해당하는 특정 지역에 고정 설치되며 해당 위치 설명 정보를 입력받아 기록 저장하고 지피에스 좌표정보와 엘비에스 좌표정보를 각각 수신하여 갱신 기록 저장하며 해당 제어신호 수신에 의하여 기록 저장된 정보를 지반데이터 패킷 프레임으로 변환하여 와이파이 통신방식과 블루투스 통신방식과 CDMA 이동통신 방식으로 각각 송신하고 하나 이상 다수로 이루어지는 지상말뚝부(1000);
    상기 지상말뚝부(1000)와 스마트통신망(2000)을 경유하여 와이파이 통신방식과 블루투스 통신방식과 CDMA 이동통신 방식과 유선랜 통신방식 중 선택된 어느 하나 또는 선택된 어느 하나 이상으로 접속하고 지반데이터 패킷 프레임으로 변환된 정보를 수신하여 할당된 영역에 저장 관리하며 분석 처리된 상황정보를 출력하는 중앙관제센터서버(3000);
    상기 중앙관제센터서버(3000)에 접속하여 상기 상황정보를 수신하고 해당 비행조정제어신호를 출력하는 관리자조정단말(4000);
    상기 관리자조정단말(4000)의 해당 비행조정제어신호에 의하여 비행하고 지피에스 좌표정보와 엘비에스 좌표정보와 관성항법 좌표정보를 각각 검출하며 선택적 산술평균연산된 좌표정보를 이용하여 비행자세를 제어하고 지정된 위치의 상공에서 지정된 지상을 자외선과 적외선과 가시광선으로 각각 스테레오 촬영하고 촬영시의 해당 자세 정보에 연계시켜 할당된 영역에 기록 저장하며 지반데이터 패킷 프레임으로 변환하여 자체 구비된 다수 통신수단 중 2 가지 이상의 통신수단으로 상기 관리자조정단말(4000)과 중앙관제센터서버(3000)에 송신하는 재난감시드론(5000); 을 포함하는 드론을 이용한 경사지 재난 감시 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 재난감시드론(5000)은
    해당 비행조정제어신호에 의하여 다수의 지피에스 인공위성으로부터 지피에스 신호를 무선 수신하고 분석하여 현재 위치에서의 지피에스 좌표정보를 출력하는 드론지피에스부(5010);
    상기 드론지피에스부(5010)에 접속하고 입력된 지피에스 좌표정보와 해당 비행조정제어신호에 의하여 지정된 비행경로로 비행하는 해당 비행조정제어신호를 출력하고 감시하며 구비된 각 기능부의 운용을 각각 제어 감시하고 제어와 감시의 결과 정보를 할당된 영역에 기록 저장하는 재난감시드론제어부(5020);
    상기 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 주변의 이동통신 기지국으로부터 위치기반서비스 신호를 수신하고 분석하여 현재 위치에서의 엘비에스 좌표정보를 출력하는 드론엘비에스부(5030);
    상기 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 검출된 관성항법 좌표정보를 출력하는 드론아이엔에스부(5040);
    상기 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 상기 지피에스 좌표정보와 엘비에스 좌표정보와 관성항법 좌표정보 중 선택된 어느 하나 이상을 입력하고 입력된 값의 산술평균을 연산하여 출력하는 분석산술평균연산부(5050);
    상기 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 지정된 각도로 회전하고 지정된 목적물의 스테레오 이미지를 자외선으로 촬영하는 자외선카메라를 구비한 스테레오자외선촬영부(5060);
    상기 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 지정된 각도로 회전하고 지정된 목적물의 스테레오 이미지를 적외선으로 촬영하는 적외선 카메라를 구비한 스테레오적외선촬영부(5070);
    상기 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 지정된 각도로 회전하고 지정된 목적물의 스테레오 이미지를 가시광선으로 촬영하는 백색광 카메라를 구비한 스테레오백색광촬영부(5080);
    상기 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 검출된 지피에스 좌표정보와 엘비에스 좌표정보와 관성항법 좌표정보, 목적물의 촬영된 자외선 스테레오 이미지와 적외선 스테레오 이미지와 백색광선 스테레오 이미지와 각 카메라의 회전각도와 해당 각 시간정보, 운항정보와 운용정보를 포함하여 지정된 크기의 지반데이터 패킷 프레임으로 변환하고 하나 이상 다수의 지반데이터 패킷 프레임에 순차 기록하여 암호화 하거나 복호화하는 지반데이터 패킷 프레임 암복호부(5090);
    상기 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 지반데이터 패킷 프레임으로 변환된 정보를 할당된 영역에 기록 저장하는 드론데이터베이스부(5100);
    상기 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 드론이 운항하는 비행동력을 출력하는 비행엔진부(5110);
    상기 재난감시드론제어부(5020)의 해당 제어신호에 의하여 구비된 와이파이통신부와 블루투스통신부와 이동통신부를 동시에 활성화 상태로 구동하고 지정된 상대방과 무선접속하여 동일한 내용의 신호를 송신과 수신하는 멀티통신부(5120); 를 포함하는 드론을 이용한 경사지 재난 감시 시스템.
  3. 지상말뚝부(1000)와 스마트통신망(2000)과 중앙관제센터서버(3000)와 관리자조정단말(4000)과 재난감시드론(5000)을 포함하는 드론을 이용한 경사지 재난 감시 시스템 운용방법에 있어서,
    상기 재난감시드론(5000)에 의하여 관리자조정단말(4000)로부터 비행을 시작하는 비행조정 제어신호가 입력되면 비행엔진부를 활성화 제어하고 지피에스 좌표정보와 엘비에스 좌표정보와 관성항법 좌표정보를 각각 검출하는 준비단계;
    상기 준비단계에서 검출된 각 좌표정보 값의 상호 편차 값을 분석하여 모두 허용된 범위에 포함되는지를 판단하고 상호 편차 값이 모두 허용된 범위에 포함되는 것으로 판단되면 지피에스 좌표정보와 엘비에스 좌표정보와 관성항법 좌표정보를 모두 선택하는 제 1 선택단계;
    상기 준비단계에서 검출된 각 좌표정보 값의 상호 편차 값을 분석하여 어느 하나의 좌표정보 값이 허용된 상호 편차 값을 초과하는 것으로 판단되면 허용된 상호 편차 값 범위에 있는 나머지 2 개의 좌표정보 값을 선택하는 제 2 선택단계;
    상기 준비단계에서 검출된 각 좌표정보 값의 상호 편차 값을 분석하여 각각의 좌표정보 값이 허용된 상호 편차 값을 초과하는 것으로 판단되면 관성항법 좌표정보 값을 선택하는 제 3 선택단계;
    상기 제 1 선택단계와 제 2 선택단계와 제 3 선택단계 중 어느 하나로부터 입력된 좌표정보를 분석산술평균연산부에 입력하여 좌표정보를 산술평균연산 출력하고 운항정보로 활용하여 비행하고 지정된 위치의 상공에서 지정된 방향으로 자외선과 적외선과 백색광선의 스테레오 이미지로 각각 촬영하는 지상촬영단계;
    상기 지상촬영단계에서 촬영된 각 이미지와 운항정보와 운용정보를 포함하여 지반데이터 패킷프레임으로 변환하고 할당된 영역에 기록하며 중앙관제센터서버와 관리자조정단말과 지정된 상대방에 접속하고 패킷 프레임의 송수신을 위하여 멀티통신하는 드론운용단계; 를 포함하는 드론을 이용한 경사지 재난 감시 시스템 운용방법.





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