KR20220145448A

KR20220145448A - 3차원 레이저 스캐너를 이용한 항공기 주기유도 시스템 및 이를 이용한 항공기 주기 제어방법

Info

Publication number: KR20220145448A
Application number: KR1020210051662A
Authority: KR
Inventors: 전중성; 전영웅; 도임록; 이용안
Original assignee: (주)안세기술
Priority date: 2021-04-21
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2022-10-31
Also published as: KR102567249B1; CN115223400A; US20220413498A1

Abstract

본 발명에 따른 3차원 레이저 스캐너를 이용한 항공기 주기유도 시스템은 항공기의 주기유도 및 주기 제어와 연관된 데이터를 획득하는 레이저 스캔부; 상기 레이저 스캔부를 이용한 항공기 주기유도 및 주기 제어의 대상이 되는 항공기 기종별 규격 및 특징과 연관된 정보를 저장하는 데이터베이스부; 상기 레이저 스캔부와 데이터베이스부 사이에서 정보를 송수신하는 통신부; 및 상기 레이저 스캔부를 통해 획득한 영상정보와 상기 데이터베이스부에 저장된 정보를 비교하여 대상물의 정보를 판정하는 데이터분석 판정 알고리즘 처리부를 포함할 수 있다.

Description

3차원 레이저 스캐너를 이용한 항공기 주기유도 시스템 및 이를 이용한 항공기 주기 제어방법{Aircraft docking guidance system using 3D laser scanner and control method for the same}

본 발명은 3차원 레이저 스캐너를 이용하여 항공기 주기유도 시스템 및 이를 이용한 항공기 주기 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 3차원 레이저 스캐너를 이용하여 항공기의 형태(전장, 전고, 동체 크기, 중심에 대한 각도 등), 위치, 거리정보, 기종 등의 정보를 이미 구축된 항공기 데이터 베이스(DB)를 활용한 디지털 정보처리기술로 분석하여 항공기 주기유도가 가능하도록 하는 시스템 및 이를 이용한 항공기 주기 제어방법에 관한 것이다.

종래의 공항 활주로에 진입하는 항공기는 정확한 위치에 주기 하도록 유도하기 위해 마샬러(marshaller)가 수신호를 통하여 수동으로 항공기 조종사에게 항공기 진행방향과 정지위치 등을 지시하여 주기장소까지 유도하였다.

하지만, 이러한 수동적인 주기유도 방법은 게이트가 많은 대형 공항에서는 항공기가 이착륙하는 경우에 특정한 계류장에서 문제나 장애가 발생하는 경우 공항 지휘본부에서 이에 대한 통보나 신속한 파악 및 조치가 어려우며, 다수의 주기 유도 인력으로 인한 인력확보 문제가 발생하고 있다.

이러한 상황들을 감안하여 개발한 종래의 항공기 기종식별기술로써, 대한민국 특허 10-0246556(발명의 명칭: 항공기 주기위치 지시시스템)은 CCD(Charge Coupled Device) 카메라, 표시부, 처리부 및 표시부로 구성되고, 항공기 계류장에서 CCD 카메라로 계류장으로 진입하는 항공기의 3차원 영상을 획득하여 항공기의 윤곽선만이 남게 영상을 처리한 후 항공기의 종류, 거리, 측방편위 등의 계산 결과를 디스플레이하는 항공기 시각주기유도시스템이다.

상기 항공기 주기위치 지시시스템은 CCD(Charge Coupled Device) 카메라를 사용하여 항공기의 화상 파일을 얻은 후 이미지 처리과정을 통하여 항공기의 외곽선을 인식하고 사전에 구축해 놓은 항공기 데이터베이스(DB)를 활용하여 거리 및 각도 변화의 시뮬레이션에 의한 결과를 토대로 획득된 실화상과 비교 후 일치하는 데이터에서 항공기를 찾아내어 기종을 판별하고, 항공기의 현재 거리 및 각도 등을 삼각법으로 계산하여 결과를 디스플레이 하는 항공기 주기위치 지시시스템이다.

따라서, 종래의 이미지 처리 방식은 햇빛, 안개, 우천, 우박 등의 날씨 등의 환경 영향에 의한 항공기 형태(전장, 전고, 동체 크기, 중심에 대한 각도 등), 위치, 거리정보, 기종 등의 정보 실시간으로 얻을 수 없으며, 기종의 정확한 판단을 전제로 하는 항공기 주기유도를 위한 정보제공에 어려움이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 3차원 레이저 스캐너를 이용하여 항공기의 형태(전장, 전고, 동체 크기, 중심에 대한 각도, 중심선 등), 위치, 거리정보, 기종 등의 정보를 실시간으로 획득하여 주기유도가 가능한 시스템 및 이를 이용한 항공기 주기 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

실시 예에 따르면, 상기 항공기 주기유도 시스템은 상기 데이터분석 판정 알고리즘 처리부에서 생성된 정보를 조종사 안내 표시기에 표시하는 디스플레이부; 및상기 디스플레이부에 송신된 정보를 기반으로 항공기 자동 제어가 가능하도록 하는 항공기 제어부를 포함할 수 있다.

실시 예에 따르면, 상기 레이저 스캔부는 레이저를 송출하고 상기 대상물에 의해 반사되는 레이저를 수신하는 레이저 송수신장치; 상기 레이저의 송신 시간 및 수신 시간으로부터 상기 대상물까지의 거리 측정이 가능한 거리측정장치; 및 상기 항공기의 중심선, 상기 항공기가 접현될 주기장을 스캔하여 영상 데이터를 생성하는 영상 데이터 스캔장치를 포함할 수 있다.

실시 예에 따르면, 상기 레이저 스캔부는 3D 스캐너로 상기 항공기의 진입이 예상되는 영역 내에서 오브젝트들의 특징적인 점군(point group)을 스캔하고, 상기 데이터분석 판정 알고리즘 처리부는 상기 스캔된 점군으로부터 상기 점군 간의 거리를 판단하여 오브젝트들을 생성하고, 상기 생성된 오브젝트들이 상기 항공기로 예상되는 일정 크기 이상의 오브젝트로 판단되면, 상기 항공기로 판단된 오브젝트들을 항공기 프로파일과 비교할 수 있다. 상기 항공기 프로파일은 항공기의 길이, 높이, 너비, 엔진간 거리, 엔진크기로 이루어진 항공기 제원에 관한 정보이다.

실시 예에 따르면, 상기 데이터분석 판정 알고리즘 처리부는 상기 항공기가 진입 시 엔진으로 예측되는 오브젝트를 기준으로 상기 엔진의 기울기를 판단하고, 상기 항공기의 코라고 예상되는 점을 기준으로 양쪽 엔진 위치에 형성된 점군의 개수를 확인하여 일정 수 이상이면, 상기 항공기의 해당 모델을 판단할 수 있다.

실시 예에 따르면, 상기 항공기 제어부는 PDU (Pilot Display Unit)의 내부에 설치된 3축 센서를 이용하여 각 축에 해당하는 Pitch, Roll, Yaw 기울기 정보를 획득하고, 상기 획득된 기울기 정보를 초기값으로 상기 데이터베이스부에 저장하는 초기화 단계를 수행하고, 상기 PDU의 3축 센서를 이용하여 상기 각 축의 기울기 정보를 획득하여 상기 획득된 기울기 정보를 상기 초기값과 비교하여 허용치를 벗어나면, 상기 PDU를 통해 사용자에게 통보하고, 메인터턴스툴(MTT)을 이용하여 3D 스캐너의 3축을 보정하는 사용자 보정 단계를 수행할 수 있다.

실시 예에 따르면, 상기 항공기 제어부는 PDU (Pilot Display Unit)의 내부에 설치된 3축 센서를 이용하여 각 축에 해당하는 Pitch, Roll, Yaw 기울기 정보를 획득하고, 상기 획득된 기울기 정보를 초기값으로 상기 데이터베이스부에 저장하는 초기화 단계를 수행하고, 상기 PDU의 3축 센서를 이용하여 상기 각 축의 기울기 정보를 획득하여 상기 획득된 기울기 정보를 상기 초기값과 비교하여 허용치를 벗어나면, 자동으로 3D 스캐너의 3축 기울기 값을 보정하고, 상기 보정된 값을 초기값으로 저장하는 자동 보정단계를 수행할 수 있다.

실시 예에 따르면, 상기 항공기 제어부는 상기 항공기가 접현될 주기장에 스캔 가능한 물체의 3점을 중심선으로부터 시작점과 끝점에 배치하고, 3D 스캐너로 상기 주기장을 스캔하고, 상기 스캔된 데이터로 생성된 화면에서 상기 중심선의 시작점 물체를 클릭하도록 표시하고, 상기 화면에서 물체를 클릭하면 상기 클릭된 물체를 상기 중심선의 FP(First Point)로 지정하고, 상기 스캔된 데이터로 생성된 화면에서 상기 중심선의 끝점 물체를 클릭하도록 표시하고, 상기 화면에서 물체를 클릭하고 상기 클릭된 물체를 중심선으로 SP(Second Point)로 지정하고, 상기 FP와 상기 SP를 이용하여 상기 중심선을 설정할 수 있다.

실시 예에 따르면, 상기 항공기 제어부는 PDU (Pilot Display Unit)의 초기 설치 시 3축 센서를 이용하여 설치 초기값을 저장하고, 일정 시간마다 상기 초기값과 측정값을 비교하고, 상기 초기값과 상기 측정값의 차이가 허용치를 넘는 경우, 상기 PDU 및 수동제어반을 통해 상기 허용치를 넘는 것으로 통보하고, 상기 초기값과 상기 측정값의 차이가 상기 허용치를 넘지 않도록 상기 PDU의 3축 기울기 값을 보정할 수 있다.

실시 예에 따르면, 상기 항공기 제어부는 상기 항공기를 정지 유도 시 현시되는 정지 사인을 인지하고 정지 할 때까지의 시간차로 인한 정지 오차를 빅 데이터로 학습할 수 있다.

실시 예에 따르면, 상기 항공기 제어부는 상기 항공기를 정지 유도 시 정지 사인을 표시하는 거리, 상기 항공기가 정지한 거리, 정지 오차, 항공기 기종을 포함하는 제1 타입 데이터를 저장하도록 제어하고, 비, 눈, 안개와 연관된 날씨, PDU 설치 높이, 각도를 포함하는 환경적 요인과 연관된 제2 타입 데이터를 저장하도록 제어하고, 상기 제1 타입 데이터 및 상기 제2 타입 데이터를 항공기종, 정지거리, 환경적 요인을 각 변수로 통계화 및 학습을 수행하고, 상기 학습된 제1 타입 데이터 및 제2 타입 데이터를 이용하여 상기 항공기를 정지 유도 시 현시되는 정지 사인의 표시 시점을 자동으로 조정할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 3차원 레이저 스캐너를 이용한 항공기 주기유도 시스템 및 이를 이용한 항공기 주기 제어방법은 이동중인 항공기를 레이저를 이용하여 실시간으로 스캐닝이 가능하여 3차원 영상이미지로 항공기의 형태(전장, 전고, 동체 크기, 중심에 대한 각도, 중심선 등), 위치, 거리정보, 기종 등의 정보획득이 가능한 효과가 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 레이저 스캐너를 이용한 항공기 주기유도 시스템 및 이를 이용한 항공기 주기 제어방법은 종래의 영상 카메라 방식 또는 일부 특징점만으로 항공기의 기종을 판별하던 방식의 문제가 되었던 햇빛, 안개, 우천, 우박 등의 날씨 환경 영향에 의한 측정 오차를 낮춰 주간/야간 모두 동작이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 3차원 레이저 스캐너를 이용한 항공기 주기유도 시스템 및 이를 이용한 항공기 주기 제어방법은 조종사 안내 표시기에 실시간 상황을 디스플레이가 가능하며, 항공기의 수동제어에 정보 제공이 가능할 뿐만아니라, 중앙제어, 원격제어, 자동제어를 장치를 통한 안정적인 항공기 주기 제어가 가능한 효과가 있다.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 3차원 레이저 스캐너를 이용한 항공기 주기유도 시스템의 구성도이다.
한편, 도 2는 본 발명에 따른 3차원 레이저 스캐너에 해당하는 레이저 스캔부(100)의 상세 구성을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른, 본 발명에 따른 항공기 주기 제어방법에서 항공기 및 항공기 모델 식별 방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 항공기 주기 제어방법과 관련하여 스캔한 영상을 비교하는 방법의 흐름도이다.
도 5는 실시 예에 따른 3축 데이터 초기화 및 보정 방법의 흐름도이다.
도 6은 항공기 제어부(600)가 항공기 주기유도를 위한 중앙제어, 원격제어, 자동제어를 구현하기 위해서 중심선을 설정하는 방법의 흐름도이다.
도 7은 PDU 함체의 물리적인 뒤틀림을 확인하여 보정하는 방법의 흐름도이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 스캐너 구성의 조립도 및 단면도를 나타낸다.
도 9는 본 발명에 따른 항공기 주기 제어방법과 관련하여, 케이블 손상 방지를 위한 스캐너 조립 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 10은 본 발명에 따른 항공기의 정지 유도 시 정지 오차를 빅 데이터로 학습하는 방법의 흐름도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 구체적으로 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.

제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 모듈, 블록 및 부는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. 하기에서 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

이하에서는, 본 발명에 따른 3차원 레이저 스캐너를 이용한 항공기 주기유도 시스템 및 이를 이용한 항공기 주기 제어방법에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 3차원 레이저 스캐너를 이용한 항공기 주기유도 시스템의 구성도이다.

도 1을 참조하면, 항공기 주기유도 시스템은 레이저 스캔부(100), 데이터베이스부(200), 통신부(300) 및 데이터분석 판정 알고리즘 처리부(400)를 포함하도록 구성될 수 있다. 데이터분석 판정 알고리즘 처리부(400)는 알고리즘 처리부(400) 또는 데이터 처리부(400)로 지칭될 수도 있다. 또한, 항공기 주기유도 시스템은 디스플레이부(500) 및 항공기 제어부(600)를 더 포함하도록 구성될 수 있다.

레이저 스캔부(100)는 항공기의 주기유도 및 주기 제어와 연관된 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다. 데이터베이스부(200)는 레이저 스캔부(100)를 이용한 항공기 주기유도 및 주기 제어의 대상이 되는 항공기 기종별 규격 및 특징과 연관된 정보를 저장하도록 구성될 수 있다. 통신부(300)는 레이저 스캔부(100)와 데이터베이스부(200) 사이에서 정보를 송수신하도록 구성될 수 있다.

데이터분석 판정 알고리즘 처리부(400)는 레이저 스캔부(100)를 통해 획득한 정보와 데이터베이스부(200)에 저장된 정보를 비교하도록 구성될 수 있다. 데이터분석 판정 알고리즘 처리부(400)는 획득한 영상정보와 저장된 정보를 비교하여 대상물의 정보를 판정하도록 구성될 수 있다. 디스플레이부(500)는 데이터분석 판정 알고리즘 처리부(400)에서 생성된 정보를 조종사 안내 표시기에 표시하도록 구성될 수 있다. 항공기 제어부(600)는 디스플레이부(500)에 송신된 정보를 기반으로 항공기 자동 제어가 가능하도록 구성될 수 있다.

한편, 도 2는 본 발명에 따른 3차원 레이저 스캐너에 해당하는 레이저 스캔부(100)의 상세 구성을 나타낸 것이다. 도 2를 참조하면, 레이저 스캔부(100)는 레이저 송수신장치(110), 거리측정장치 (120)및 영상 데이터 스캔장치(130)를 포함하도록 구성될 수 있다.

레이저 송수신장치(110)는 레이저를 송출하고 대상물에 의해 반사되는 레이저를 수신하도록 구성될 수 있다. 거리측정장치는 레이저 송수신장치(110)와 동작 가능하도록 결합될 수 있다. 거리측정장치는 레이저의 송신 시간 및 수신 시간으로부터 대상물까지의 거리 측정이 가능하도록 구성될 수 있다. 영상 데이터 스캔장치(130)는 레이저 송수신장치(110)와 동작 가능하도록 결합될 수 있다. 영상 데이터 스캔장치(130)는 항공기의 중심선, 항공기가 접현될 주기장을 스캔하여 영상 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다. 영상 데이터 스캔장치(130)는 영상 카메라 장치로 구현될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

이와 관련하여, 항공기 시각주기 유도 시스템의 유도 정보와 영상카메라의 영상 데이터의 동기화 방법에 대해 설명하면 아래와 같다.

시각주기 유도 시스템은 영상 카메라를 포함하고 있으며, 영상 카메라는 주기장 영상을 촬영하여 실시간으로 운영자에게 제공하고 서버에 저장되며, 시각주기 유도 시스템의 유도 정보와 동기화하여 사고 발생이나 사고 이후 사고조사에도 활용된다.

시각주기 유도 시스템의 유도 정보는 중심 유도선과 정지 유도선을 기준으로 정확한 거리, 위치, 속도 등의 항공기 진입 정보를 갖고 있고, 이 정보는 항공기 진입부터 정지까지 공항 시간서버와 동기화된 시간정보와 함께 시스템에 저장된다.

영상카메라는 항공기 진입 여부와 상관없이 주기장을 녹화하여 서버에 저장하고 있고, 항공기 진입이 예정된 시간부터 항공기 진입이 완료되었을 때까지 별도로 녹화하여 시스템에 저장된다. 이 영상정보는 공항 시간서버와 동기화된 시간정보를 포함한다.

영상 정보는 진입하는 항공기의 상태를 직관적으로 쉽게 이해할 수 있으나, 정확한 거리, 위치, 속도를 판단하기가 어렵기에 시각주기 유도 시스템의 유도 정보와 동기화하여 진입했던 항공기 거리, 위치, 속도를 동시에 화면에 표출하여 직관적으로 이해할 수 있도록 한다.

영상 데이터와 유도 정보는 동기화된 공항 시간서버의 시간을 동시에 갖고 있으며, 이를 활용하여 동기화한다.

동기화된 데이터의 재생 프로그램은 영상 데이터 또는 유도 정보를 선택하여 재생할 수 있고, 각각의 데이터는 읽혀진 시간정보를 활용하여 같은 시간대의 정보를 화면에 표출한다.

공항 시간 서버의 시간이 제공 불가하다면 유도 정보의 시작 시점과 영상 데이터의 시작 시점을 기준으로 유도 정보는 단위 정보 단위로, 영상 데이터는 영상 키프레임 단위로 분석하여 동기 최적화를 진행한다.

한편, 본 발명에 따른 레이저 스캔부(100)는 오브젝트들의 특징적인 점군(point group)을 스캔하여, 데이터분석 판정 알고리즘 처리부(400)가 항공기로 판단된 오브젝트들을 항공기 프로파일과 비교할 수 있다. 이와 관련하여, 레이저 스캔부(100)는 3D 스캐너로 상기 항공기의 진입이 예상되는 영역 내에서 오브젝트들의 특징적인 점군(point group)을 스캔하도록 구성될 수 있다.

한편, 데이터분석 판정 알고리즘 처리부(400)는 스캔된 점군으로부터 상기 점군 간의 거리를 판단하여 오브젝트들을 생성하도록 구성될 수 있다. 데이터분석 판정 알고리즘 처리부(400)는 생성된 오브젝트들이 항공기로 예상되는 일정 크기 이상의 오브젝트로 판단되면, 항공기로 판단된 오브젝트들을 항공기 프로파일과 비교할 수 있다. 이와 관련하여, 항공기 프로파일은 항공기의 길이, 높이, 너비, 엔진간 거리, 엔진크기로 이루어진 항공기 제원에 관한 정보로 구성될 수 있다.

이와 관련하여, 항공기 시각주기 유도 시스템의 3차원 스캐너를 이용한 항공기 제원정보 구축 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

시각주기 유도 시스템은 유도하는 항공기의 제원정보를 기준으로 프로파일 생성하고 생성된 프로파일과 진입하는 항공기의 3차원 데이터 정보를 비교하여 항공기 기종을 판단한 후 유도 중심선과 유도 정지선을 기준으로 항공기를 유도한다.

항공기 프로파일은 항공기 제작사에서 제공되는 동체 크기, 엔진 크기, 날개 크기, 코의 높이, 코와 엔진사이 거리, 엔진과 엔진 사이 거리 등을 기준으로 생성된다. 이는 항공기 제작사의 자료 없이는 불가능하기 때문에 이러한 정보가 제공되지 않을 시 시각주기 유도 시스템의 3차원 스캐너를 이용하여 항공기 제원정보를 추출하는 방법이 사용된다.

항공기 제원정보 구축을 실시하는 방법은 다음과 같다. 항공기가 주기장에 진입 후 완전히 정지할 때까지 대기한다. 항공기의 크기를 추산하기 어렵기 때문에 3차원 스캐너의 한계 각도와 거리까지 스캔을 시작하여, 항공기의 대략적인 크기를 추산한다. 항공기의 대략적인 크기를 추산하였다면 그 범위만 정밀 스캔하여 시스템이 항공기의 동체와 엔진, 날개 등의 특징을 찾도록 한다.

항공기는 동체, 코, 엔진, 날개의 위치와 크기는 다르나 형체는 항상 비슷한 모양이 갖고 있기에 스캔된 데이터로 위치를 특정 할 수 있고 이를 활용해 항공기의 제원정보를 생성할 수 있다.

항공기를 정면에서 스캔했을 때, 항공기 코의 위치는 스캔된 위치에서부터 가장 가까운 거리에 있고, 엔진은 코를 중심으로 좌, 우측에 원형의 오브젝트 형태로 위치하고 있다. 이 원형의 오브젝트 중심과 코의 위치간 거리가 코와 엔진 사이의 거리가 되고, 좌, 우측에 있는 원형의 오브젝트 중심이 엔진간 거리가 된다.

한편, 본 발명에 따른 데이터분석 판정 알고리즘 처리부(400)는 항공기의 해당 모델을 판단할 수 있다. 이와 관련하여, 데이터분석 판정 알고리즘 처리부(400)는 항공기가 진입 시 엔진으로 예측되는 오브젝트를 기준으로 엔진의 기울기를 판단할 수 있다. 또한, 데이터분석 판정 알고리즘 처리부(400)는 항공기의 코라고 예상되는 점을 기준으로 양쪽 엔진 위치에 형성된 점군의 개수를 확인하여 일정 수 이상이면, 항공기의 해당 모델을 판단할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 항공기 제어부(600)는 PDU (Pilot Display Unit)의 내부에 설치된 3축 센서를 이용하여 획득된 기울기 정보를 이용하여, 초기화 단계, 사용자 보정 단계 및 자동 보정단계를 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 항공기의 레이저 스캔부(100)에서 스캔한 영상을 비교하는데 있어서, PDU의 3축을 보정하는 것은 (Pitch, Roll, Yaw를 측정할 수 있는) 3축 센서이다. 한편, 3축 센서는 PDU의 내부에 설치되어 있고, 직렬(Serial)통신으로 메인 PC와 통신에 따라 데이터를 주고받을 수 있는 상태로 구성될 수 있다.

이와 관련하여, 항공기 시각주기 유도 시스템의 3축 센서를 이용한 변위 발생 감지 및 보정 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

시각주기 유도 시스템은 3축 센서(Picth, Roll, Yaw)를 포함하고 있으며, 3축 센서는 함체의 변위를 일정시간마다 측정하여 초기 설정된 위치정보와 비교함으로써 함체의 변위를 감시하고, 자동 또는 수동으로 이를 보정한다.

시각주기 유도 시스템의 초기 설치 시 함체가 벽면 또는 폴(기둥)에 고정이 완료되었다면 3축 센서의 3축 정보(Picth, Roll, Yaw)를 시스템에 저장하고, 이 값을 초기값으로 설정한다. 시스템은 일정시간마다 현재 3축 센서에서 3축 정보를 취득하고, 이 값을 초기값과 비교하여 변위 발생을 감지한다. 이 때 허용오차를 두어 센서의 오차와 변위 허용 오차를 감안한다.

허용 오차를 넘는 변위 차이가 측정되었다면 시스템은 이 변위 오차를 스캐너의 3축 보정수치에 적용하여 초기 설치 때 설정한 스캐너의 3축 정보를 변경한다. 스캐너의 3축 정보는 함체에 상대적인 스캐너의 3축 정보이다

변위차가 발생했음에도 안정상의 이유로 자동으로 스캐너 3축을 보정하지 않거나, 보정 허용 오차 이상으로 변위가 발생했을 경우에는 운영자가 수동으로 이를 다시 보정해줘야 한다. 이는 초기 설치와 같은 스캐너, 함체 3축 캘리브레이션을 진행해야 한다.

한편, 3차원 레이저 스캐너의 제어방법은 2차원 레이저 스캐너와 스텝 모터를 사용하여 구현할 수도 있다. 이와 관련하여, 2차원 레이저 스캐너와 스텝 모터를 사용한 3차원 레이저 스캐너의 제어방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

2차원 레이저 스캐너와 스텝 모터를 기구적으로 결합하여 3차원 레이저 스캐너를 제작할 수 있다. 기구는 2차원 레이저 스캐너의 레이저 광원 원점을 기준으로 스텝 모터의 회전부와 결합하여 스텝 모터의 회전 시 2차원 레이저가 상하로 이동하여 3차원 스캔이 가능하도록 한다.

3차원 데이터를 추출하기 위해선 스텝 모터의 각도, 레이저 스캐너의 포인트별 거리, 각도를 각 장치로부터 통신으로 획득하여 3차원 데이터로 변환한다. 각 장치의 정보를 통신으로 얻어오게 되면 각 장치의 통신속도 및 통신지연 현상으로 인해 오차가 발생하기에 오차를 제거하기 위해 각 장차의 RTC를 활용하여 동기화할 수 있다.

완벽한 RTC 동기화에도 정보를 취득하는 시점이 다르므로 기준은 스캐너의 RTC로하며, 스텝 모터 정보는 일정시간 이후에 도착하므로 모터의 이동 속도와 스캐너 모터의 RTC 차이로 스캐너 정보 획득 시간에 모터 각도를 예측한다.

2차원 스캔 데이터는 모터 각도에 따라 3차원 좌표의 대각선 거리이고, 이 3차원 대각선 거리, 스캔 각도, 모터 각도를 각 좌표의 계산식에 따라 스캐너를 기준으로 하는 3차원 절대 좌표를 산출한다.

3차원 좌표 계산 프로세스는 2차원 스캐너와, 모터의 정보를 지속적으로 요청하여 수집하고, 계산하여 3차원 데이터를 실시간 생성한다. 상위 프로세스는 필요에 따라 3차원 좌표 계산 프로세스에 현재 3차원 데이터를 요청하고, 3차원 좌표 계산 프로세스는 상위 프로세스의 요청에 대응한다.

3축 센서의 3차원 데이터와 관련하여, 항공기 제어부(600)는 PDU (Pilot Display Unit)의 내부에 설치된 3축 센서를 이용하여 각 축에 해당하는 Pitch, Roll, Yaw 기울기 정보를 획득하도록 구성될 수 있다. 항공기 제어부(600)는 획득된 기울기 정보를 초기값으로 상기 데이터베이스부(200)에 저장하는 초기화 단계를 수행하도록 구성될 수 있다.

항공기 제어부(600)는 PDU의 3축 센서를 이용하여 상기 각 축의 기울기 정보를 획득하여 획득된 기울기 정보를 초기값과 비교하여 허용치를 벗어나는지 여부를 판단하도록 구성될 수 있다. 초기값과 비교하여 허용치를 벗어나면, 항공기 제어부(600)는 PDU를 통해 사용자에게 통보하고, 메인터턴스툴(MTT)을 이용하여 3D 스캐너의 3축을 보정하는 사용자 보정 단계를 수행할 수 있다.

초기값과 비교하여 허용치를 벗어나면, 항공기 제어부(600)는 자동 보정단계를 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 항공기 제어부(600)는 PDU의 3축 센서를 이용하여 상기 각 축의 기울기 정보를 획득하여 획득된 기울기 정보를 초기값과 비교하여 허용치를 벗어나는지 여부를 판단하도록 구성될 수 있다. 초기값과 비교하여 허용치를 벗어나면, 항공기 제어부(600)는 자동으로 3D 스캐너의 3축 기울기 값을 보정하고, 보정된 값을 초기값으로 저장하는 자동 보정단계를 수행할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 항공기 제어부(600)는 항공기를 유도하기 위한 중심선을 설정하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 항공기 제어부(600)는 항공기가 접현될 주기장에 스캔 가능한 물체의 3점을 중심선으로부터 시작점과 끝점에 배치하고, 3D 스캐너로 상기 주기장을 스캔하도로 구성될 수 있다. 항공기 제어부(600)는 스캔된 데이터로 생성된 화면에서 중심선의 시작점 물체를 클릭하도록 표시하고, 화면에서 물체를 클릭하면 클릭된 물체를 중심선의 FP(First Point)로 지정할 수 있다.

또한, 항공기 제어부(600)는 스캔된 데이터로 생성된 화면에서 중심선의 끝점 물체를 클릭하도록 표시하고, 화면에서 물체를 클릭하고 클릭된 물체를 중심선으로 SP(Second Point)로 지정할 수 있다. 이에 따라, 항공기 제어부(600)는 FP와 SP를 이용하여 항공기를 유도하기 위한 중심선을 설정하도록 구성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 항공기 주기유도 시스템은 PDU (Pilot Display Unit)의 초기 설치 시 설치 초기값과 이후 측정 값의 차이에 따라 PDU의 3축 기울기 값을 보정할 수 있다. 이와 관련하여, 항공기 제어부(600)는 PDU (Pilot Display Unit)의 초기 설치 시 3축 센서를 이용하여 설치 초기값을 저장하고, 일정 시간마다 초기값과 측정값을 비교하도록 구성될 수 있다. 항공기 제어부(600)는 초기값과 측정값의 차이가 허용치를 넘는 경우, 상기 PDU 및 MCB를 통해 상기 허용치를 넘는 것으로 통보할 수 있다. 항공기 제어부(600)는 초기값과 측정값의 차이가 허용치를 넘지 않도록 PDU의 3축 기울기 값을 보정하도록 구성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 항공기 주기유도 시스템은 항공기를 정지 유도 시 시간차로 인한 정지 오차를 학습하도록 구현될 수 있다. 이를 위해, 항항공기 제어부(600)는 항공기를 정지 유도 시 현시되는 정지 사인을 인지하고 정지 할 때까지의 시간차로 인한 정지 오차를 빅 데이터로 학습하도록 구성될 수 있다.

이와 관련하여, 운영시스템 서버의 조종사현시장치 제어 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

운영시스템 서버는 상위 연계 공항 시스템으로부터 항공편별 고유의 식별자를 가지는 지상항공이동정보를 수신하고 지상항공이동정보의 도착시간을 사용하여 가장 가까운 시간의 항공기를 우선하여 계류장의 조종사현시장치를 원격으로 제어한다.

이와 관련하여, 운영시스템 서버의 조종사현시장치 제어 방법에서의 시퀀스 관리 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

운영시스템 서버의 조종사 현시장치 제어 방법에 이어, 지상항공이동정보의 식별자, 출발 및 도착 시간의 오류 데이터 검사, 출발 시간이 현재 시간을 지났을 경우를 판단하여 제어 시퀀스가 생성된다. 생성된 시퀀스는 차량으로 견인되는 항공기와 조종사가 주기하는 항공기를 구분하고 판단하여 조종사현시장치의 시각유도정보의 제공 여부를 결정한다. 조종사현시장치의 기 동작 여부를 판단하고 다중 조종사현시장치가 설치된 하나의 계류장의 인접 중심유도선 간의 충돌을 방지하며 사용자가 정한 시간 이전에 조종사현시장치를 활성화하여 조업자와 조종사에게 안전하고 원활한 접현정보 및 유도정보를 제공한다. 이러한 과정을 거쳐 수행된 제어 시퀀스의 지상항공이동정보 식별자, 항공기 기종, 활성화 시간을 운영시스템 서버에 파일로 기록하여 관리한다.

한편, 제어 시퀀스의 변경에 따른 조종사현시장치의 제어 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

시스템은 상위 연계 공항 시스템으로부터 실시간으로 발생하는 지상항공이동정보와 시스템에 기록된 파일을 비교하여 지상항공이동정보 식별자의 주요 정보의 변경을 포착하여 조종사현시장치의 제어를 판단하고 다음을 수행한다. 지상항공이동정보의 변경으로 조종사현시장치 간 계류장이 변경되었을 때 조종사현시장치를 제어하여 계류장의 변경을 제어한다. 지상항공이동정보의 변경으로 도착시간을 판단하여 도착시간이 변경되었을 때 조종사현시장치의 동작시간을 제어한다. 지상항공이동정보의 변경으로 항공기의 기종이 변경되었을 때 조종사현시장치의 항공기 기종을 변경한다.

한편, 제어 시퀀스의 수동 입력 방법에 대해 설명하면 다음과 같다. 모든 제어 시퀀스는 운영시스템 관제프로그램에서 모든 정보를 사용자가 입력할 수 있다.

한편, 다른 타입의 데이터에 대한 학습을 통해 항공기를 정지 유도 시 현시되는 정지 사인의 표시 시점을 자동으로 조정할 수 있다.

이와 관련하여, 항공기 제어부(600)는 항공기를 정지 유도 시 정지 사인을 표시하는 거리, 상기 항공기가 정지한 거리, 정지 오차, 항공기 기종을 포함하는 제1 타입 데이터를 저장하도록 제어할 수 있다. 항공기 제어부(600)는 비, 눈, 안개와 연관된 날씨, PDU 설치 높이, 각도를 포함하는 환경적 요인과 연관된 제2 타입 데이터를 저장하도록 제어할 수 있다. 항공기 제어부(600)는 제1 타입 데이터 및 제2 타입 데이터를 항공기종, 정지거리, 환경적 요인을 각 변수로 통계화 및 학습을 수행할 수 있다. 따라서, 항공기 제어부(600)는 학습된 제1 타입 데이터 및 제2 타입 데이터를 이용하여 항공기를 정지 유도 시 현시되는 정지 사인의 표시 시점을 자동으로 조정하도록 구성될 수 있다.

이상에서는 본 발명의 일 양상에 따른 본 발명에 따른 3차원 레이저 스캐너를 이용한 항공기 주기유도 시스템에 대해 설명하였다. 이하에서는, 본 발명의 다른 양상에 따른 3차원 레이저 스캐너를 이용한 항공기 주기유도 시스템을 이용한 항공기 주기 제어방법에 대해 설명한다.

먼저, 레이저 스캔부(100)의 항공기 및 항공기 모델 식별 방법은 다음과 같이 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른, 본 발명에 따른 항공기 주기 제어방법에서 항공기 및 항공기 모델 식별 방법의 흐름도이다. 도 3을 참조하면, 항공기 및 항공기 모델 식별 방법은 이하의 제1단계 (S110) 내지 제4단계 (S140)를 포함하도록 구성될 수 있다.

제1단계 (S110) - 3D 스캐너로 항공기의 진입이 예상되는 영역을 스캔한다.

제2단계 (S120) - 스캔된 점군간 거리를 판단하여 오브젝트를 생성한다.

제3단계 (S130) - (항공기로 예상되는) 일정크기 이상의 오브젝트가 있을시 항공기로 판단한다.

제4단계 (S140) - 항공기라 판단된 오브젝트들을 항공기 프로파일과 비교한다. 여기서, 항공기 프로파일은 항공기의 길이, 높이, 너비, 엔진간 거리, 엔진크기 등으로 이루어진 항공기 제원에 관한 정보이다.

다음으로, 레이저 스캔부(100)에서 스캔한 영상을 비교하는 방법은 다음과 같이 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 항공기 주기 제어방법과 관련하여 스캔한 영상을 비교하는 방법의 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 스캔한 영상을 비교하는 방법은 이하의 제1단계 (S210) 및 제2단계 (S220)를 포함하도록 구성될 수 있다.

제1단계 (S210) - 항공기가 진입시 정면이 아니기 때문에 엔진으로 예측되는 오브젝트를 기준으로 기울기를 판단한다.

제1단계 (S220) - 항공기 코라고 예상되는 점을 기준으로 양쪽 엔진 위치에 형성된 점군의 개수를 확인하여 일정 수 이상이면 해당 모델이라고 판단한다.

또한, 항공기의 스캔부에서 스캔한 영상을 비교하는데 있어서, Pilot Display Unit의 3축을 보정하는 것은 (Pitch, Roll, Yaw를 측정할 수 있는) 3축 센서가 PDU(Pilot Display Unit)의 내부에 설치되도록 구성된다. 한편, PDU 내부에 설치된 3축 센서는 직렬(Serial) 통신으로 메인 PC와 통신으로 데이터를 주고받을 수 있는 상태로 구성된다. 이에 따라, 3축 센서를 통해 아래와 같이 초기화 단계, 사용자 보정단계, 자동보정단계를 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 초기화 단계를 수행한 이후 사용자 보정단계, 자동보정단계 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 도 5는 실시 예에 따른 3축 데이터 초기화 및 보정 방법의 흐름도이다. 도 5는 초기화 단계(S310), 사용자 보정단계(S320), 자동보정단계(S330)가 순차적으로 표시되었지만, 사용자 보정단계(S320) 및 자동보정단계(S330)가 순서에 한정되는 것은 아니다.

초기화 단계(S310)는 제1단계 (S311) 및 제2단계 (S312)를 포함하도록 구성될 수 있다.

제1단계 (S311) - 설치되어 있는 PDU의 3축센서의 각축(Pitch, Roll, Yaw) 기울기 정보를 획득하고,

제2단계 (S312) - 획득된 정보를 초기값으로 저장하여 보관한다.

사용자 보정단계(S320)는 제1단계 (S321) 내지 제4단계 (S324)를 포함하도록 구성될 수 있다.

제1단계 (S321) - 설치되어 있는 PDU의 3축 센서의 각축(Pitch, Roll, Yaw)의 기울기 정보를 획득한다.

제2단계 (S322) - 초기값과 비교하여 허용치에서 벗어난 경우 사용자에게 알린다.

제3단계 (S323) - 사용자로 하여금 메인터넌스툴(MTT)을 이용하여 3D스캐너의 3축을 보정하도록 한다.

이와 관련하여, 3축 센서의 각 축, 즉 Pitch, Roll, Yaw의 3축 별로 초기값과 측정값을 비교하여 허용치 범위를 벗어났는지 여부를 판단할 수 있다. 이와 관련하여, 표 1은 3축 별로 초기값, 측정값 및 허용치의 예시를 나타낸다.

축	초기값	측정값	허용치
Pitch	0.0	-0.2	±0.1
Roll	0.0	0.5	±0.1
Yaw	0.0	0.0	±0.1

표 1을 참조하면, Pitch와 Roll값이 허용치를 넘었기 때문에 해당되는 3D 스캐너의 축을 보정한다. PDU는 3D스캐너에서 수집된 raw데이터에 보정값을 적용하여 계산한다.

제4단계 (S324) - 보정된 값을 초기값으로 저장한다.

자동보정단계(S330)는 제1단계 (S331) 내지 제3단계 (S323)를 포함하도록 구성될 수 있다.

제1단계 (S331) - 설치되어 있는 PDU의 3축 센서의 각축(Pitch, Roll, Yaw) 기울기 정보를 획득한다.

제2단계 (S332) - 초기값과 비교하여 허용치를 벗어난 경우 PDU가 자동으로 3D스캐너를 보정한다.

제3단계 (S332) - 보정된 값을 초기값으로 저장한다.

이와 관련하여, 도 1을 참조하면, 데이터베이스부(200)는 항공기 규격 및 특징이 저장되며, 새로운 기종에 대하여 추가적으로 저장되도록 구성될 수 있다. 한편, 통신부(300)는 레이저 스캔부(100)에서 수신된 데이터를 데이터베이스부(200)로 송수신 하도록 송수신장치를 포함하도록 구성될 수 있다. 데이터분석 판정 알고리즘 처리부(400)는 레이저 스캔부(100)를 통해 획득한 영상정보와, 상기 데이터베이스부(200)에 정보의 항공기 규격 및 특징을 비교하도록 하는 분석 알고리즘을 포함하도록 구성될 수 있다.

디스플레이부(500)는 데이터분석 판정 알고리즘 처리부(400)에서 분석된 데이터를 시각화하기 위해 조종사 안내 표시기를 포함하도록 구성될 수 있다.

항공기 제어부(600)는 디스플레이부(500)에 시각화된 데이터를 기반으로 항공기 주기유도를 위한 중앙제어, 원격제어, 자동제어 장치를 포함하도록 구성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 3차원 레이저 스캐너를 이용한 항공기 주기유도 시스템을 이용한 항공기 주기 제어방법에서, 항공기 제어부(600)는 항공기를 유도하기 위한 중심선을 설정한다.

이와 관련하여, 주기장에 항공기를 접현시키기 위해서는 기준이 되는 선이 필요한데, 이 선을 중심선으로 명명한다. 한편, 도 6은 항공기 제어부(600)가 항공기 주기유도를 위한 중앙제어, 원격제어, 자동제어를 구현하기 위해서 중심선을 설정하는 방법의 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 항공기 주기유도를 위한 중앙제어, 원격제어, 자동제어를 구현하기 위해서 중심선을 설정하는 방법은 제1단계 (S410) 내지 제7단계 (S470)를 포함하도록 구성될 수 있다.

제1단계 (S410) - 항공기가 접현될 주기장에 스캔 가능한 물체 3점을 중심선으로 시작점과 끝점에 배치한다.

제2단계 (S420) - 3D 스캐너로 주기장을 스캔한다.

제3단계 (S430) - 스캔된 데이터로 그려진 화면에서 육안으로 중심선의 시작점 물체를 탐색한다.

제4단계 (S430) - 화면에서 물체를 클릭하고 이를 중심선의 FP(First Point)라 지정한다.

제5단계 (S450) - 스캔된 데이터로 그려진 화면에서 육안으로 중심선의 끝점 물체를 탐색한다.

제6단계 (S460) - 화면에서 물체를 클릭하고 이를 중심선으로 SP(Second Point)라 지정한다.

제7단계 (S470) - FP와 SP를 이용하여 중심선을 설정한다.

한편, 본 발명에 따른 3차원 레이저 스캐너를 이용한 항공기 주기유도 시스템을 이용한 항공기 주기 제어방법에서, PDU 함체의 물리적인 뒤틀림을 확인하는 방법 및 보정하는 방법이 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 도 7은 PDU 함체의 물리적인 뒤틀림을 확인하여 보정하는 방법의 흐름도이다. 도 7을 참조하면, 항공기 주기유도를 위한 중앙제어, 원격제어, 자동제어를 구현하기 위해서 중심선을 설정하는 방법은 제1단계 (S510) 내지 제4단계 (S540)를 포함하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 수직축(요), 가로축(피치), 세로축(롤)을 측정할 수 있는 센서를 이용한 PDU 함체의 물리적인 뒤틀림을 확인하는 방법 및 보정하는 방법은 제1단계 (S510) 내지 제4단계 (S540)를 포함하도록 구성될 수 있다.

제1단계 (S510) - PDU 함체 내부 중앙에 3축 센서를 설치하고, 3축 센서의 구동을 위한 동작 여부를 확인한다.

제2단계 (S520) - PDU 초기 설치 시 3축 센서를 측정하여 설치 초기값을 저장, 일정 시간 마다 초기값과 측정값을 비교한다.

제3단계 (S530) - 초기값과 측정값의 차이를 계산하여 설정된 허용치를 넘었는지 여부를 판단하여, 화면에 표시한다. 따라서, 설정된 허용치를 넘은 경우 PDU, MCB (Miniature Circuit breaker), 수동제어반 (Manual control panel) 및 운영시스템 등에 표시하여 사용자가 이를 확인할 수 있도록 한다.

제4단계 (S540) - 사용자는 측정값을 참고하여 PDU의 3축을 보정, PDU의 정확도 및 신뢰성을 유지한다. 이와 관련하여, 측정값에 따라 PDU의 3축을 보정할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 항공기 주기유도 시스템을 이용한 항공기 주기 제어방법에서, 회전하는 부품(SCANNER)에 조립되어 있는 CABLE이 회전동작 중에도 손상되지 않으며 물의 침투를 방지하는 방법은 다음과 같이 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 도 8a 및 도 8b는 본 발명에 따른 스캐너 구성의 조립도 및 단면도를 나타낸다. 스캐너는 3D 스캐너로 구성될 수 있고, 이를 위해 레이저 스캔부(100)로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 스캐너(100)가 내부에 배치되는 외함(150)의 일 측에 관통 홀이 형성되고, 관통 홀을 통해 케이블(160)이 배치될 수 있다. 외함(150)의 일 측에 형성된 관통 홀의 주변 영역에 샤프트(810), 베어링(820) 및 베어링 홀더(830)가 고정되게 배치될 수 있다. 방수용 케이블 gland(840)가 케이블(160)과 샤프트(810) 사이의 공간을 밀봉하도록 구성될 수 있다.

한편, 도 9는 본 발명에 따른 항공기 주기 제어방법과 관련하여, 케이블 손상 방지를 위한 스캐너 조립 방법의 흐름도를 나타낸다. 도 9를 참조하면, 스캐너 조립 방법은 제1단계(S610) 내지 제3단계(S630)를 포함하도록 구성될 수 있다.

제1단계 (S610) - 회전하는 부품(SCANNER)에 조립되어 있는 CABLE이 회전동작 중에도 손상되지 않도록 SHAFT의 관통 HOLE 내부로 조립되도록 한다. 즉, 제1단계 (S610)는 스캐너의 내부의 케이블이 샤프트의 관통 홀을 통과하도록 케이블을 배치하는 단계이다. 이와 관련하여, 케이블이 배치 및 조립 시 케이블의 회전에 따른 길이 변화를 감안하여 일정 길이만큼 자유도를 확보한다.

제2단계 (S620) - 스캐너의 외함의 임의부분에 HOLE을 ?어서 CABLE을 조립할 경우, 1) CABLE의 운동범위를 구속시키기 어려우며, 2) 회전하는 부품이 회전 운동시 CABLE이 반복 하중과 외함과의 지속적인 마찰로 인해 손상될 우려가 많다. 이에 따라, 샤프트의 관통 홀을 통과하도록 케이블을 배치한 이후, 제2단계 (S620) 는 샤프트가 스캐너의 외함에 형성된 관통홀에 고정되도록 조립되는 단계이다.

제3단계 (S630) - SHAFT 끝단은 방수용 CABLE GLAND를 부착하여 외부에서 물이 들어가지 않도록 한다. 즉, 제3단계 (S630)는 샤프트의 끝단에 방수용 케이블 접착제를 부착하는 단계이다.

한편, 본 발명에 따른 항공기 주기 제어방법과 관련하여, 항공기의 정지 유도 시 정지 오차를 빅 데이터로 학습할 수 있다. 이와 관련하여, 도 10은 본 발명에 따른 항공기의 정지 유도 시 정지 오차를 빅 데이터로 학습하는 방법의 흐름도이다. 도 10을 참조하면, 항공기의 정지 유도 시 현시되는 정지 사인을 파일럿이 인지하고 정지 할 때까지의 시간차로 인한 정지 오차를 빅 데이터로 학습하여 줄이는 방법은 제1단계 (S710) 내지 제4단계 (S740)를 포함하도록 구성될 수 있다.

제1단계 (S710) - 항공기 유도 시 정지 사인을 표시하는 거리, 실제 항공기가 정지한 거리, 정지 오차, 항공기 기종의 제1 타입 데이터를 저장한다.

제2단계 (S720) - 환경적 요인 비, 눈, 안개 등의 날씨, PDU 설치 높이, 각도 등의 제2 타입 데이터를 저장한다.

제3단계 (S730) - 제1 및 제2단계 (S710, S720)에서의 제1 및 제2 타입 데이터를 (항공기종, 정지거리, 환경적 요인)과 관련된 각 변수에 따라 통계 및 학습을 수행한다.

제4단계 (S740) - 학습된 데이터로 항공기 정지 유도 시 현시되는 정지 사인의 표시 시점을 자동으로 조정한다. 이에 따라, 파일럿이 정지선에 정확하게 항공기를 정지하도록 한다.

이상에서는 본 발명에 따른 3차원 레이저 스캐너를 이용한 항공기 주기유도 시스템 및 이를 이용한 항공기 주기 제어방법에 대해 설명하였다. 본 발명에 따른 3차원 레이저 스캐너를 이용한 항공기 주기유도 시스템 및 이를 이용한 항공기 주기 제어방법의 기술적 효과는 다음과 같다.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능뿐만 아니라 각각의 구성 요소들에 대한 설계 및 파라미터 최적화는 별도의 소프트웨어 모듈로도 구현될 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되고, 제어부(controller) 또는 프로세서(processor)에 의해 실행될 수 있다.

100 레이저 스캔부
200 데이터베이스부
300 통신부
400 데이터분석 판정 알고리즘 처리부
500 디스플레이부
600 항공기 제어부

Claims

3차원 레이저 스캐너를 이용한 항공기 주기유도 시스템에 있어서,
항공기의 주기유도 및 주기 제어와 연관된 데이터를 획득하는 레이저 스캔부;
상기 레이저 스캔부를 이용한 항공기 주기유도 및 주기 제어의 대상이 되는 항공기 기종별 규격 및 특징과 연관된 정보를 저장하는 데이터베이스부;
상기 레이저 스캔부와 데이터베이스부 사이에서 정보를 송수신하는 통신부;
상기 레이저 스캔부를 통해 획득한 영상정보와 상기 데이터베이스부에 저장된 정보를 비교하여 대상물의 정보를 판정하는 데이터분석 판정 알고리즘 처리부;
상기 데이터분석 판정 알고리즘 처리부에서 생성된 정보를 조종사 안내 표시기에 표시하는 디스플레이부; 및
상기 디스플레이부에 송신된 정보를 기반으로 항공기 자동 제어가 가능하도록 하는 항공기 제어부를 포함하는, 항공기 주기유도 시스템.
제1항에 있어서,
상기 레이저 스캔부는,
레이저를 송출하고 상기 대상물에 의해 반사되는 레이저를 수신하는 레이저 송수신장치;
상기 레이저의 송신 시간 및 수신 시간으로부터 상기 대상물까지의 거리 측정이 가능한 거리측정장치; 및
상기 항공기의 중심선, 상기 항공기가 접현될 주기장을 스캔하여 영상 데이터를 생성하는 영상 데이터 스캔장치를 포함하는, 항공기 주기유도 시스템.
제1항에 있어서,
상기 레이저 스캔부는 3D 스캐너로 상기 항공기의 진입이 예상되는 영역 내에서 오브젝트들의 특징적인 점군(point group)을 스캔하고,
상기 데이터분석 판정 알고리즘 처리부는,
상기 스캔된 점군으로부터 상기 점군 간의 거리를 판단하여 오브젝트들을 생성하고,
상기 생성된 오브젝트들이 상기 항공기로 예상되는 일정 크기 이상의 오브젝트로 판단되면, 상기 항공기로 판단된 오브젝트들을 항공기 프로파일과 비교하고,
상기 항공기 프로파일은 항공기의 길이, 높이, 너비, 엔진간 거리, 엔진크기로 이루어진 항공기 제원에 관한 정보인 것을 특징으로 하는, 항공기 주기유도 시스템.
제3항에 있어서,
상기 데이터분석 판정 알고리즘 처리부는,
상기 항공기가 진입 시 엔진으로 예측되는 오브젝트를 기준으로 상기 엔진의 기울기를 판단하고,
상기 항공기의 코라고 예상되는 점을 기준으로 양쪽 엔진 위치에 형성된 점군의 개수를 확인하여 일정 수 이상이면, 상기 항공기의 해당 모델을 판단하는, 항공기 주기유도 시스템.
제1항에 있어서,
상기 항공기 제어부는,
PDU (Pilot Display Unit)의 내부에 설치된 3축 센서를 이용하여 각 축에 해당하는 Pitch, Roll, Yaw 기울기 정보를 획득하고, 상기 획득된 기울기 정보를 초기값으로 상기 데이터베이스부에 저장하는 초기화 단계를 수행하고,
상기 PDU의 3축 센서를 이용하여 상기 각 축의 기울기 정보를 획득하여 상기 획득된 기울기 정보를 상기 초기값과 비교하여 허용치를 벗어나면, 상기 PDU를 통해 사용자에게 통보하고, 메인터턴스툴(MTT)을 이용하여 3D 스캐너의 3축을 보정하는 사용자 보정 단계를 수행하는, 항공기 주기유도 시스템.
제1항에 있어서,
상기 항공기 제어부는,
PDU (Pilot Display Unit)의 내부에 설치된 3축 센서를 이용하여 각 축에 해당하는 Pitch, Roll, Yaw 기울기 정보를 획득하고, 상기 획득된 기울기 정보를 초기값으로 상기 데이터베이스부에 저장하는 초기화 단계를 수행하고,
상기 PDU의 3축 센서를 이용하여 상기 각 축의 기울기 정보를 획득하여 상기 획득된 기울기 정보를 상기 초기값과 비교하여 허용치를 벗어나면, 자동으로 3D 스캐너의 3축 기울기 값을 보정하고, 상기 보정된 값을 초기값으로 저장하는 자동 보정단계를 수행하는, 항공기 주기유도 시스템.
제1항에 있어서,
상기 항공기 제어부는,
상기 항공기가 접현될 주기장에 스캔 가능한 물체의 3점을 중심선으로부터 시작점과 끝점에 배치하고,
3D 스캐너로 상기 주기장을 스캔하고,
상기 스캔된 데이터로 생성된 화면에서 상기 중심선의 시작점 물체를 클릭하도록 표시하고,
상기 화면에서 물체를 클릭하면 상기 클릭된 물체를 상기 중심선의 FP(First Point)로 지정하고,
상기 스캔된 데이터로 생성된 화면에서 상기 중심선의 끝점 물체를 클릭하도록 표시하고,
상기 화면에서 물체를 클릭하고 상기 클릭된 물체를 중심선으로 SP(Second Point)로 지정하고,
상기 FP와 상기 SP를 이용하여 상기 중심선을 설정하는, 항공기 주기유도 시스템.
제1항에 있어서,
상기 항공기 제어부는,
PDU (Pilot Display Unit)의 초기 설치 시 3축 센서를 이용하여 설치 초기값을 저장하고, 일정 시간마다 상기 초기값과 측정값을 비교하고,
상기 초기값과 상기 측정값의 차이가 허용치를 넘는 경우, 상기 PDU 및 수동제어반을 통해 상기 허용치를 넘는 것으로 통보하고,
상기 초기값과 상기 측정값의 차이가 상기 허용치를 넘지 않도록 상기 PDU의 3축 기울기 값을 보정하는, 항공기 주기유도 시스템.
제1항에 있어서,
상기 항공기 제어부는,
상기 항공기를 정지 유도 시 현시되는 정지 사인을 인지하고 정지 할 때까지의 시간차로 인한 정지 오차를 빅 데이터로 학습하는 것을 특징으로 하는, 항공기 주기유도 시스템.
제9항에 있어서,
상기 항공기 제어부는,
상기 항공기를 정지 유도 시 정지 사인을 표시하는 거리, 상기 항공기가 정지한 거리, 정지 오차, 항공기 기종을 포함하는 제1 타입 데이터를 저장하도록 제어하고,
비, 눈, 안개와 연관된 날씨, PDU 설치 높이, 각도를 포함하는 환경적 요인과 연관된 제2 타입 데이터를 저장하도록 제어하고,
상기 제1 타입 데이터 및 상기 제2 타입 데이터를 항공기종, 정지거리, 환경적 요인을 각 변수로 통계화 및 학습을 수행하고,
상기 학습된 제1 타입 데이터 및 제2 타입 데이터를 이용하여 상기 항공기를 정지 유도 시 현시되는 정지 사인의 표시 시점을 자동으로 조정하는, 항공기 주기유도 시스템.