KR20220161664A - Drone station and landing guide system for precise takeoff and landing in narrow spaces - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 협소공간 정밀 이착륙을 위한 드론 스테이션 및 착륙 가이드 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 착륙장의 바닥면에 다수개의 착륙유도부재가 일정한 간격으로 설치되어 다수개의 드론의 이,착륙이 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 착륙장의 일측에 차단부재가 설치되어 우천시 또는 기상악화시 착륙장의 상단부를 선택적으로 개폐하여 착륙장에 보관된 드론의 손상을 방지할 수 있도록 구비되는 드론 스테이션에 영상 처리 기술을 이용하여 드론의 착륙을 가이드 하는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a drone station and landing guide system for precise take-off and landing in a small space, and more particularly, a plurality of landing guide members are installed at regular intervals on the floor of a landing field so that a plurality of drones can take off and land. In addition, a blocking member is installed on one side of the landing pad to selectively open and close the upper part of the landing pad in case of rain or bad weather to prevent damage to the drone stored in the landing pad. It is about a system that guides landing.
일반적으로, 무인비행체(UAV; 이하 '드론'이라 함)는 조종사 없이 지상에서의 원격조종에 의해 사전에 입력된 프로그램에 따르거나 비행체 스스로가 주위환경을 인식하고 판단하여 스스로 비행하는 비행체이다. 드론은 조종사에게 위험한거나, 인간의 능력으로는 한께가 있거나 오염으로 인해 접근이 어렵거나, 오랜 시간 지속적으로 지루하게 해야 하는 임무를 편리하고 빠르고 안전하게 수행할 수 있다는 이점 때문에 매우 빠르게 발전하고 있다.In general, an unmanned air vehicle (UAV; hereinafter referred to as a 'drone') is an air vehicle that follows a program input in advance by remote control from the ground without a pilot, or the air vehicle itself recognizes and determines the surrounding environment and flies by itself. Drones are advancing very rapidly because of their convenience, fast and safe performance of missions that are dangerous to pilots, limited by human capabilities, difficult to access due to pollution, or tedious for long periods of time.
[0003] 드론은 비행방식에 따라 고정익형, 회전익형 및 수직이착륙형(VTOL)으로 구분된다. 회전익 드론은 수직이착륙 기능, 전후 방향 이동 및 호퍼링(정지비행)이 가능하다는 등의 면에서, 경계, 정찰시 고정익형에 비해 장점을 가진다. 회전익 드론은 그 형태에 따라 여러 개의 회전익을 가지는 멀티로터형, 서로 반대방향으로 회전하는 두개의 회전익을 가진 동축반전형 및 헬리콥터형 등으로 구분된다.[0003] Drones are classified into a fixed wing type, a rotary wing type, and a vertical take-off and landing type (VTOL) according to a flight method. Rotor-wing drones have advantages over fixed-wing drones in vigilance and reconnaissance in terms of vertical take-off and landing, forward and backward movement, and hoppering (stationary flight). Rotary wing drones are classified into multi-rotor type having several rotor blades, coaxial reversal type having two rotor blades rotating in opposite directions, and helicopter type according to their shape.
[0004] 드론의 원거리를 비행하는 비행체로서, 도시를 비행하는 경우에 착륙할 곳이 마땅치 않아 건물 등에 별도의 착륙시스템이 구축되어야 한다,[0004] As a drone that flies a long distance, there is no suitable place to land when flying in a city, so a separate landing system must be built in a building, etc.
[0005] 종래의 드론 이착륙 시스템은 대한민국공개특허공보 10-2016-0065718에 게시되어 있다.[0005] A conventional drone take-off and landing system is published in Korean Patent Publication No. 10-2016-0065718.
[0006] 이러한 드론 이착륙시스템은 드론(30)이 이착륙하는 바닥을 제공하는 베이스(11), 상기 베이스의 아이디를 저장하는 저장부(13) 및 베이스에 소정의 거리로 내로 접근한 드론과 무선으로 통신하는 제1근거리통신모듈(15)를 포함하며, 상기 제1근거리통신모듈은 소정의 거리 내로 드론이 접근하는 경우 상기 베이스의 아이디를 드론에 송신하고, 드론으로부터 착륙의도신호를 수신하는 경우 착륙유도신호를 송신하도록 구성되어 있습니다.[0006] This drone take-off and landing system includes a base 11 providing a floor on which a
[0007] 그러나, 종래의 드론 이착륙시스템은 기상악화시 착륙된 드론이 외부에 노출되어 비와 바람 등을 맞게되어 드론의 파손될 우려가 있으며, 단일의 드론만을 이착륙시킬 수 있으므로 드론의 이,착륙 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.[0007] However, in the conventional drone take-off and landing system, there is a risk of damage to the drone due to exposure to rain and wind when the landed drone is exposed to the outside in bad weather, and only a single drone can take off and land, so the drone's take-off and landing efficiency There is a problem with this fall.
[0008] 또한, 상기 드론 이착륙시스템은 별도의 충전장치가 구비되지 않아 드론 전원이 급격하게 저하되는 경우에 추가적인 충전이 불가능한 문제점이 있다.[0008] In addition, the drone take-off and landing system has a problem in that additional charging is impossible when the drone power is rapidly reduced because a separate charging device is not provided.
따라서, 충전이 필요 없는 장기 체공형 하이브리드 드론이 필요로 하고 있다. Therefore, there is a need for a long-endurance type hybrid drone that does not require charging.
아울러, 일반적으로 이러한 패턴과 영상 처리 방법은 5cm ~ 10cm의 착륙 정밀도를 보여 준다. 정밀 도킹에 필요한 정밀도가 밀리미터인 점을 착안하면, 이러한 종전 기술은 적용에 한계가 있다. 뿐만 아니라, 영상 처리 과정이 복잡하여, 실시간 처리를 위해서는 고가의 프로세서를 사용해야 하는 단점도 가지고 있다.In addition, in general, these patterns and image processing methods show a landing accuracy of 5 cm to 10 cm. Considering that the precision required for precise docking is millimeters, these previous technologies have limitations in their application. In addition, since the image processing process is complicated, an expensive processor must be used for real-time processing.
[0009] 그 외에도 다양한 착륙 패턴과 그와 결합한 영상처리 알고리즘이 제안되었지만, 드론의 정밀 착륙 또는 도킹을 위한 위치 정밀도가 밀리미터인 점을 고려하면 이러한 사양을 만족시키기 위한 패턴으로는 부족한 상황이다.[0009] In addition, various landing patterns and image processing algorithms combined with them have been proposed, but considering that the positional precision for precision landing or docking of drones is millimeters, patterns to satisfy these specifications are insufficient.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 착륙장의 바닥면에다수개의 착륙유도부재가 일정한 간격으로 설치되어 다수개의 드론 이,착륙이 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 착륙장의 일측에 차단부재가 설치되어 우천시 또는 기상악화시 착륙장의 상단부를 선택적으로 개폐하여 착륙장에 보관된 드론의 손상을 방지할 수 는 드론 스테이션를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, and a plurality of landing guidance members are installed at regular intervals on the bottom surface of the landing pad so that a plurality of drones can land, as well as landing on the landing pad. A blocking member is installed on one side to provide a drone station capable of preventing damage to drones stored in the landing pad by selectively opening and closing the upper end of the landing pad in case of rain or bad weather.
아울러, 착륙 패턴 인식 및 영상 처리 기술을 이용하여 드론의 정밀 착륙을 가이드할 수 있는 드론 착륙 가이드 시스템 및 방법을 제공한다.In addition, a drone landing guide system and method capable of guiding precision landing of a drone using landing pattern recognition and image processing technology are provided.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 건물 옥상이나, 건물의 꼭대기에 설치되며, 일단은 상기 옥상 및 건물의 꼭대기에 고정 설치되고, 타단은 상부 방향으로 돌출 형성되는 지지대와; 상기 지지대의 상부면에 설치되며, 사각판 형상으로 이루어져, 다수의 드론이 안착되는 착륙장과; 상기 착륙장의 테두리를 따라 상부 방향으로 돌출 형성되며, 상기 착륙장의 벽체를 형성하는 측면플레이트와; 상기 착륙장의 바닥면에 설치되며, 다수개가 상기 착륙장의 바닥면에 일정한 간격으로 설치되고, 드론의 하부면에 장착된 착륙신호감지부재에 신호를 송출하여 드론의 착륙을 유도하는 착륙유도부재와; 상기 착륙장의 일측에 설치되며, 우천시 또는 기상악화시 상기 착륙장의 상단부를 선택적으로 개폐하여 드론의 손상을 방지하는 차단부재;를 포함하는 드론 스테이션을 구비하고, 카메라를 통해 착륙 패드를 촬영하여 상기 착륙 패드의 착륙 패턴에 대한 이미지를 획득하는 이미지 촬영부; 상기 이미지로부터 제1 착륙 패턴을 탐색하고, 상기 탐색된 제1 착륙 패턴을 제1 영상 처리하는 영상 처리부; 및 상기 제1 영상 처리의 결과에 기초하여, 상기 제1 착륙 패턴의 중심과 상기 카메라의 중심이 정렬되도록 드론를 이동 및 하강시키는 비행 제어부를 포함하고, 상기 영상 처리부는 상기 드론의 하강에 따라 상기 이미지로부터 제2 착륙 패턴을 탐색하고, 상기 탐색된 제2 착륙 패턴을 단계적으로 제2 영상 처리하여 상기 이미지의 가로세로 축과 상기 제2 착륙 패턴의 가로세로 축이 정렬되도록 오차를 보정하며,상기 비행 제어부는 상기 제2 영상 처리의 결과에 기초하여, 상기 드론가 상기 제2 착륙 패턴의 착륙 중심점에 착륙하도록 상기 드론의 하강을 제어하는 것을 특징으로 한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention is installed on the roof of a building or the top of a building, one end is fixed to the roof and the top of the building, and the other end protrudes upward. with a support; a landing pad installed on the upper surface of the support and having a square plate shape, on which a plurality of drones are seated; a side plate protruding upward along the rim of the landing site and forming a wall of the landing site; a landing guide member installed on the bottom surface of the landing pad, a plurality of which are installed at regular intervals on the bottom surface of the landing pad, and transmits a signal to the landing signal sensing member mounted on the lower surface of the drone to induce landing of the drone; It is installed on one side of the landing pad, and has a drone station including a blocking member that selectively opens and closes the upper end of the landing pad in case of rain or bad weather to prevent damage to the drone, and photographs the landing pad through a camera to make the landing An image capture unit for acquiring an image of the landing pattern of the pad; an image processing unit that searches for a first landing pattern from the image and performs a first image processing on the searched first landing pattern; and a flight control unit that moves and descends the drone so that the center of the first landing pattern and the center of the camera are aligned based on a result of the first image processing, wherein the image processing unit controls the image processing unit according to the descent of the drone. A second landing pattern is searched for, and an error is corrected so that the horizontal and vertical axes of the image and the horizontal and vertical axes of the second landing pattern are aligned by performing second image processing step by step on the searched second landing pattern, and the flight The control unit may control descent of the drone so that the drone lands at a central landing point of the second landing pattern based on a result of the second image processing.
또한, 상기 차단부재는, 상기 착륙장의 양측 측면플레이트 끝단에 돌출 설치되며, 일단에 장착홀이 형성되는 고정브라켓과; 서로 다른 상기 고정브라켓의 장착홀에 양단이 각각 삽입 고정되며, 롤러 형태로 이루어져 상기 착륙장의 일측에 회전 가능하게 설치되는 롤러와; 상기 롤러의 끝단에 고정 설치되며, 상기 롤러의 양방향으로 회전시키는 롤러구동부재와; 상기 롤러의 외주면에 다수회 감겨진 형태로 설치되며, 플렉시블한 재질로 이루어져 상기 롤러의 회전에 따라 상기 착륙장의 상단부를 선택적으로 개방 및 폐쇄하는 차단막;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the blocking member, a fixing bracket protrudingly installed at the ends of the side plates on both sides of the landing field and having a mounting hole formed at one end; rollers, both ends of which are inserted into and fixed to the mounting holes of the different fixing brackets, and are formed in the form of rollers and are rotatably installed on one side of the landing pad; a roller driving member fixed to an end of the roller and rotating the roller in both directions; It is installed in the form of winding a number of times on the outer circumferential surface of the roller, and is made of a flexible material and selectively opens and closes the upper end of the landing pad according to the rotation of the roller; characterized in that it comprises a.
또한, 상기 제1 착륙 패턴은 검정색의 원형 패턴이고, 상기 영상 처리부는 임계값에 기반한 영상 이진화 처리를 통해 상기 제1 착륙 패턴을 탐색하고, 상기 제1 착륙 패턴의 탐색 시, 상기 제2 착륙 패턴을 모두 검정색으로 처리하는 것을 특징으로 한다.In addition, the first landing pattern is a black circular pattern, the image processing unit searches for the first landing pattern through image binary processing based on a threshold, and when searching for the first landing pattern, the second landing pattern It is characterized in that all of them are treated in black.
또한, 상기 제2 착륙 패턴은 서로 다른 색상 및 크기로 이루어진 적어도 3개의 십자가 패턴이 상기 착륙 중심점을 기준으로 중첩되어 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the second landing pattern is characterized in that at least three cross patterns of different colors and sizes are overlapped based on the landing center point.
본 발명은, 착륙장의 바닥면에 다수개의 착륙유도부재가 일정한 간격으로 설치되어 다수개의 드론 이,착륙이 이루어질 수 있을 뿐만 아니라, 착륙장의 일측에 차단부재가 설치되어 우천시 또는 기상악화시 착륙장의 상단부를 선택적으로 개폐하여 착륙장에 보관된 드론의 손상을 방지할 수 있도록 구성된다.In the present invention, a plurality of landing guide members are installed at regular intervals on the bottom surface of the landing pad so that a plurality of drones can take off and land, and a blocking member is installed on one side of the landing pad so that the upper part of the landing pad is installed in case of rain or bad weather. It is configured to selectively open and close to prevent damage to drones stored in the landing pad.
또한, 착륙장의 상단부를 선택적으로 개방 및 폐쇄할 수 있으므로 기상악화시 착륙장에 주차된 드론이 외부의 비 또는 바람에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있으므로 드론의 사용수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the upper part of the landing field can be selectively opened and closed, the drone parked at the landing field can be prevented from being damaged by external rain or wind in bad weather, thereby extending the lifespan of the drone.
또, 착륙 패턴 인식 및 영상 처리 기술을 이용하여 드론의 정밀 착륙을 가이드할 수 있다.In addition, precise landing of the drone can be guided using landing pattern recognition and image processing technology.
도 1은 본 발명에 의한 드론 스테이션의 바람직한 실시예의 구성을 보인 사시도이다
도 2는 본 발명에 의한 드론 스테이션의 바람직한 실시예의 구성을 보인 평면도이다
도 3은 본 발명에 의한 드론 스테이션의 바람직한 실시예의 구성을 보인 측면도이다
도 4는 본 발명 실시예를 구성하는 착륙장의 구성을 보인 사시도이다
도 5는 본 발명 실시예를 구성하는 차단막이 착륙장의 상단부를 폐쇄한 상태를 나타내는 사시이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 착륙 가이드 시스템 및 방법에 적용되는 착륙 패턴의 이미지를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 착륙 가이드 시스템을 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 제1 착륙 패턴을 영상 처리한 결과를 도시한 도면이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 착륙 가이드 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.1 is a perspective view showing the configuration of a preferred embodiment of a drone station according to the present invention
2 is a plan view showing the configuration of a preferred embodiment of a drone station according to the present invention.
3 is a side view showing the configuration of a preferred embodiment of a drone station according to the present invention.
4 is a perspective view showing the configuration of a landing pad constituting an embodiment of the present invention
Figure 5 is a perspective view showing a state in which the upper end of the landing pad is closed by the blocking film constituting the embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing an image of a landing pattern applied to a drone landing guide system and method according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram illustrating a drone landing guide system according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram showing a result of image processing of a first landing pattern according to an embodiment of the present invention.
9 to 12 are flowcharts illustrating a drone landing guide method according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명에 의한 드론 스테이션의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a drone station according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 의한 드론 스테이션은, 건물 옥상이나, 건물의 꼭대기에 설치되며, 일단은 상기 옥상 및 건물의 꼭대기에 고정 설치되고, 타단은 상부방향으로 돌출 형성되는 지지대(10)와, 상기 지지대(10)의 상부면에 설치되며, 사각판 형상으로 이루어져, 다수의 드론(D)이 안착되는 착륙장(12)과, 상기 착륙장(12)의 테두리를 따라 상부 방향으로 돌출 형성되며, 상기 착륙장(12)의 벽체를 형성하는 측면플레이트(14)와, 상기 착륙장(12)의 바닥면에 설치되며, 다수개가 상기 착륙장(12)의 바닥면에 일정한 간격으로 설치되고, 드론(D)의 하부면에 장착된 착륙신호감지부재(1)에 신호를 송출하여 드론(D)의 착륙을 유도하는 착륙유도부재(40)와, 상기 착륙장(12)의 일측에 설치되며, 우천시 또는 기상악화시 상기 착륙장(12)의 상단부를 선택적으로 개폐하여 드론(D)의 손상을 방지하는 차단부재(20) 등으로 이루어진다.The drone station according to the present invention is installed on the roof of a building or the top of a building, one end is fixed to the roof and the top of the building, and the other end protrudes upward, and the support 10 ) Is installed on the upper surface of the square plate shape, the
상기 지지대(10)는 단면이 사각형 형상으로 가지며, 상부방향으로 갈수록 좁게 형성되는 철재 프레임으로 이루어진다. 상기 지지대(10)는 철재프레임 이외에도 환봉 형상의 철근 또는 파이프 등이 사용될 수 있다. 상기 지지대(10)는 건물의 옥상 또는 건물의 꼭대기에 수직하게 고정 설치되어, 후술할 착륙장(12)이 건물의 상측 보다 높게 위치하도록 지지하는 역할을 한다.The
상기 지지대(10)의 상부에는 착륙장(12)이 설치된다. 상기 착륙장(12)은 소정 두께를 가지는 사각형 판재로 이루어지며, 상기 지지대(10)의 상측에 수평하게 설치된다. 상기 착륙장(12)의 상부면에는 다수개의 드론(D)이 안착될 수 있으며, 기상상황 또는 드론(D)의 전력 공급이 필요한 경우에 임시로 착륙할 수 있는 정거장 역할을 한다.A
상기 착륙장(12)의 테두리부에는 측면플레이트(14)가 설치된다. 상기 측면플레이트(14)는 소정 두께를 가지는 직사각형 판재로 이루어져, 상기 착륙장(12)의 전,후면과 양측면에 각각 설치된다. 상기 측면플레이트(14)의 상기 착륙장(12)의 테두리부를 따라 수직하게 설치되어, 상기 착륙장(12)의 벽체를 이룬다.A
즉, 상기 측면플레이트(14)는 상기 착륙장(12)의 전,후면과 양측면에 각각 설치되어 전,후면과 측면을 통해 유입되는 이물질 및 바람을 막아주는 역할을 한다.That is, the
상기 측면플레이트(14)의 좌측 끝단에는 차단부재(20)가 설치된다. 상기 차단부재(20)는 상기 착륙장(12)의 양측 측면플레이트(14) 끝단에 돌출 설치되며, 일단에 장착홀(24)이 형성되는 고정브라켓(22)과, 서로 다른 상기 고정브라켓(22)의 장착홀(24)에 양단이 각각 삽입 고정되며, 롤러 형태로 이루어져 상기 착륙장(12)의 일측에 회전 가능하게 설치되는 롤러(26)와, 상기 롤러(26)의 끝단에 고정 설치되며, 상기 롤러(26)의 양방향으로 회전 시키는 롤러구동부재(30)와, 상기 롤러(26)의 외주면에 다수회 감겨진 형태로 설치되며, 플렉시블한 재질로 이루어져 상기 롤러(26)의 회전에 따라 상기 착륙장(12)의 상단부를 선택적으로 개방 및 폐쇄하는 차단막(28) 등으로 이루어진다.A blocking
상기 고정브라켓(22)은 직사각형 판재로 이루어져, 상기 착륙장(12)의 전,후측에 설치되는 측면플레이트(14)의 좌측 끝단에 각각 고정 설치된다. 상기 고정브라켓(22)의 좌측 끝단에는 전후로 관통되는 장착홀(24)이 설치되어, 후술할 롤러(26)의 회전축(미도시)이 회전 가능하게 고정된다. 고정브라켓(22)의 우측단은 상기 측면플레이트(14)에 체결볼트(미도시)에 의해 고정되고, 좌측단은 상기 측면플레이트(14)의 좌측으로 돌출되어 후술할 롤러(26)를 회전가능하게 지지하는 역할을 한다.The
상기 고정브라켓(22)의 내부에는 롤러(26)가 설치된다. 상기 롤러(26)는 원통 형상을 가지며 전후로 길게 형성되어, 양단이 각각 서로 다른 상기 고정브라켓(22)의 장착홀(24)에 삽입되어 회전 가능하게 설치된다. 상기 롤러(26)의 외주면에는 후술할 차단막(28)이 다수회 감겨져 보관되며, 상기 롤러(26)의 회전에 따라 후술할 차단막(28)의 인입 및 인출이 이루어진다.A
상기 롤러(26)의 외주면에는 차단막(28)이 설치된다. 상기 차단막(28)은 플렉시블한 재질로 이루어져, 상기 롤러(26)의 외주면에 감겨지고, 상기 롤러(26)의 회전에 따라 상기 차단막(28)이 상기 착륙장(12)의 상단부를 개방 및 폐쇄한다.A blocking
즉, 상기 차단막(28)은 기상상황에 따라 상기 착륙장(12)의 상단부를 개방 및 폐쇄할 수 있으므로 상기 착륙장(12)에 주차된 드론(D)의 파손을 방지할 수 있다.That is, since the blocking
상기 롤러(26)의 전단부에는 롤러구동부재(30)가 설치된다. 상기 롤러구동부재(30)는 일반적인 구동모터로 자세한 설명은 생략한다. 상기 롤러구동부재(30)는 상기 롤러(26)의 회전축(미도시)에 동축 결합되어 상기 롤러(26)를 양방향으로 회전시키는 역할을 한다.A
상기 롤러(26)의 외주면에는 롤러커버(32)가 설치된다. 상기 롤러커버(32)는 내부가 중공된 원통 형상으로 형성되며, 전후면이 개방된 형태로 이루어진다. 또한, 상기 롤러커버(32)는 우측면에 개방된 형태로 형성되어, 상기 롤러(26)의 좌측면을 감싸도록 설치된다. 상기 롤러커버(32)는 상기 롤러(26)의 외주면을 감싸도록 설치되어, 상기 롤러(26)의 외주면에 감싸진 차단막(28)을 보호한다.A
상기 롤러커버(32)의 상측에는 레인센서(34)가 설치된다. 상기 레인센서(34)는 인반적인 레인센서로 자세한 설명을 생략한다. 상기 레인센서(34)는 상기 롤러커버(32)의 상부면을 따라 다수개가 일정한 간격으로 이격되게 설치된다. 상기 레인센서(34)는 일정량 이상의 수분이 감지되는 경우에 이를 감지하여 제어부에 송신하고, 이에 따라 상기 차단부재(20)를 작동시켜 상기 착륙장(12) 상단부의 차단이 이루어진다.A
상기 착륙장(12) 전후면측에 설치되는 상기 측면플레이트(14)의 상단에는 차단막가이드레일(36)이 설치된다. 상기 차단막가이드레일(36)은 단면이 "ㄷ"자 형상으로 이루어져, 좌우로 길게 형성되며, 상기 측면플레이트(14)의 상단부에 좌우로 길게 설치된다. 상기 차단막가이드레일(36)의 좌측면 또는 우측면에는 가이드홈(38)이 형성된다. 상기 가이드홈(38)의 내부에는 상기 차단막(28)의 양측면이 삽입되어 고정된다.A
즉, 상기 차단막(28)의 인입 및 인출시에 상기 차단막(28)의 양측면이 상기 가이드홈(38)에 각각 삽입되어 상기 차단막(28)의 좌우 이동을 안내하는 역할을 한다.That is, when the blocking
상기 착륙장(12)의 상부면에는 다수개의 착륙유도부재(40)가 일정한 간격으로 설치된다. 상기 착륙유도부재(40)는, 소정 두께를 가지는 원판 형상으로 형성되어, 상기 착륙장(12)의 상부면에 설치되는 착륙유도몸체(42)와, 상기 착륙유도몸체(42)의 상부면에 설치되며, 상기 착륙유도몸체(42)의 중심축을 기준으로 방사상으로 다수개가 일정한 간격으로 설치되어 드론(D)의 착륙신호감지부재(1)에 착륙유도신호를 송출하는 착륙가이드센서(44)와, 상기 착륙유도몸체(42)의 상부면 중앙에 원통 형상으로 돌출 형성되며, 중앙에 하부로 함몰 형성된 드론고정홈(48)이 형성되는 드론고정부(46)와, 상기 드론고정홈(48)의 내부에 설치된다,A plurality of
상기 착륙유도몸체(42)는 도 4 내지 도 5와 같이 원판 형상으로 형성되며, 상기 착륙장(12)의 상부면에 고정 설치된다. 상기 착륙유도몸체(42)는 드론(D)의 착륙시 드론(D)의 하부면 중앙에 설치된 착륙신호감지부재(1)의 하부를 지지하는 역할을 한다.The
상기 착륙유도몸체(42)의 상부면에는 착륙가이드센서(44)가 설치된다. 상기 착륙가이드센서(44)는 비접촉식 센서로서 적외선, 초음파, RF센서 등 다양한 비접촉식 센서가 적용될 수 있으며, 여기서는 적외선센서를 적용하기로 한다.A landing guide sensor 44 is installed on the upper surface of the
상기 착륙가이드센서(44)는 상기 착륙유도몸체(42)의 상부면에 다수개가 일정한 간격으로 설치된다. 상기 착륙가이드센서(44)는 상기 착륙유도몸체(42)의 중심축을 기준으로 방사상으로 일정한 간격으로 설치되어, 제어부의 작동에 따라 착륙유도신호를 송출하는 역할을 한다.A plurality of the landing guide sensors 44 are installed on the upper surface of the
즉, 상기 착륙가이드센서(44)에 착륙유도신호가 송출되면, 상기 드론(D)의 착륙신호감지센서(4)가 이를 수신하여 상기 드론(D)의 정확한 착륙이 이루어질 수 있다.That is, when a landing guidance signal is transmitted to the landing guide sensor 44, the landing signal detection sensor 4 of the drone D receives it, so that the drone D can accurately land.
상기 착륙유도몸체(42)의 상부면 중앙에는 드론고정부(46)가 형성된다. 상기 드론고정부(46)는 내부가 중공된 원통 형상을 가지며, 상기 착륙유도몸체(42)의 상부면 중앙에 상부 방향으로 돌출 형성된다. 상기 드론고정부(46)의 내부에는 드론고정홈(48)이 형성되어, 상기 드론(D)의 고정돌기(2)가 삽입되어 고정되는 부분이다.A
상기 착륙유도부재(40)의 내부에는 흡착부재(60)가 설치된다. 상기 흡착부재는, 상기 착륙유도몸체(42)와 상기 드론고정부(46)의 내부에 설치되며, 공기의 흡입을 안내하는 공기흡입유로(62)와, 상기 공기흡입유로(62)의 일단과 연통되며, 상기 드론고정홈(48)의 내주면을 따라 관통 형성되어 상기 드론고정홈(48)의 내부에 상기 착륙 신호감지부재(1)의 고정돌기(2)가 삽입되는 경우에 상기 드론고정홈(48)의 내부 공기를 흡입하는 공기흡입홀(64)과, 상기 공기흡입유로(62)의 타단과 연결되며, 공기를 흡입하는 공기흡입부재(66) 등으로 이루어진다.An adsorption member 60 is installed inside the
상기 공기흡입유로(62)는 상기 착륙유도몸체(42)와 상기 드론고정부(46)의 내부를 따라 상하로 길게 형성되며, 상기 드론고정부(46)의 양측에 각각 형성된다. 상기 공기흡입유로(62)는 일반적인 공기흡입유로로 자세한 설명은 생략한다. 상기 공기흡입유로(62)의 일단은 후술할 공기흡입홀(64)과 연결되고, 타단은 후술할 공기흡입부재(66)와 연결되어 상기 드론고정홈(48) 내부의 공기를 후술할 공기흡입부재(66) 측으로 안내한다.The air intake passage 62 is formed vertically along the inside of the
상기 공기흡입유로(62)의 일단에는 공기흡입홀(64)이 연결된다. 상기 공기흡입홀(64)의 상기 드론고정홈(48)의 내주면을 따라 관통 형성되어, 상기 드론고정홈(48) 내부의 공기를 상기 공기흡입유로(62)측으로 안내한다.An air intake hole 64 is connected to one end of the air intake passage 62 . The air intake hole 64 is penetrated along the inner circumferential surface of the
상기 공기흡입유로(62)의 타단에는 공기흡입부재(66)가 설치된다. 상기 공기흡입부재(66)는 일반적인 흡입모터로 자세한 설명은 생략한다. 상기 공기흡입부재(66)는 상기 드론고정홈(48)의 공기를 흡입하여 상기 드론고정홈(48)에 장착된 고정돌기(2)를 상기 드론고정홈(48)에 견고하게 고정하는 역할을 한다.An air intake member 66 is installed at the other end of the air intake passage 62 . The air suction member 66 is a general suction motor, and a detailed description thereof will be omitted. The air intake member 66 serves to firmly fix the fixing protrusion 2 mounted on the
즉, 상기 공기흡입부재(66)에 의해 상기 드론고정홈(48) 내부의 공기가 흡입되면, 상기 드론고정홈(48)의 내부에 진공이 발생되고, 이로 인해 상기 드론(D)의 고정돌기(2)가 상기 드론고정홈(48)의 내부에 견고하게 고정된다.That is, when the air inside the
이하 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 드론 스테이션의 작용에 대해 도 1 내지 도 6을 참조하여 살펴본다.Hereinafter, the operation of the drone station of the present invention having the above configuration will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
먼저, 드론(D)은 중앙관제센터(미도시)의 제어에 따라 원거리를 자동으로 이동할 수 있으며, 내부에 GPS센서가 탑재되어 위치정보에 따라 자율비행에 의해 상기 드론(D)의 원거리 이동이 이루어진다.First, the drone D can automatically move a long distance under the control of a central control center (not shown), and a GPS sensor is mounted therein so that the long distance movement of the drone D can be achieved by autonomous flight according to location information. It is done.
상기 드론(D)의 하부면 중앙에는 착륙시 사용되는 착륙신호감지부재(1)가 설치된다. 상기 착륙신호감지부재(1)는, 착륙신호감지센서(4), 고정돌기(2) 등으로 이루어진다. 상기 착륙신호감지센서(4)는 착륙가이드센서(44)의 착륙유도신호를 수신하여 상기 드론(D)의 착륙위치를 안내하는 역할을 한다.A landing
상기 드론(D)의 원거리 비행 중 기상이 악화되거나, 전원 공급이 필요한 경우에는 상기 중앙관제센터를 통해 드론 스테이션를 위치 정보를 확인하고, 이에 따라 가장 인접한 드론 스테이션으로 상기 드론(D)이 인접한 위치까지 이동한다.When the weather deteriorates during the long-distance flight of the drone D or when power supply is required, the location information of the drone station is checked through the central control center, and accordingly, the drone D is moved to the nearest drone station to the nearest location. move
상기 드론(D)이 상기 드론 스테이션의 인접한 위치한 접근하면, 상기 드론 스테이션의 다수개의 착륙유도부재(40) 중 드론(D)이 착륙되지 않은 상기 착륙유도부재(40)가 작동된다.When the drone D approaches a location adjacent to the drone station, the
상기 착륙유도부재(40)의 착륙가이드센서(44)는 착륙유도신호를 송출하며, 상기 착륙가이드센서(44)의 착륙유도 신호에 따라 착륙할 상기 드론(D)이 상기 착륙유도부재(40)의 상측으로 이동되어 드론고정부(46)의 상측에 안착된다.The landing guidance sensor 44 of the
또한, 기상악화로 인해 일정 이상의 비가 내리는 경우에 롤러커버(32)의 상측에 설치된 레인센서(34)가 이를 감지하고, 제어부에 의해 차단부재(20)가 작동된다. 상기 차단부재(20)의 롤러(26)가 일방향으로 회전됨과 동시에 차단막(28)이 착륙장(12)의 상단부를 따라 도 6과 같이 좌측방향에서 우측방향으로 이동된다.In addition, when it rains more than a certain amount due to bad weather, the
따라서, 기상 상황에 따라 상기 차단막(28)이 선택적으로 작동되어 상기 착륙장의 내부로 유입되는 비 또는 바람을 완전히 차단하여 상기 착륙장(12)에 안착된 다수개의 드론(D)의 파손을 방지할 수 있다.Therefore, depending on the weather conditions, the blocking
한편, 드론의 착륙 지점을 나타내는 착륙 패드의 착륙 패턴은 제1 착륙 패턴 및 제2 착륙 패턴을 포함하여 구성된다.Meanwhile, the landing pattern of the landing pad representing the landing point of the drone includes a first landing pattern and a second landing pattern.
상기 제1 착륙 패턴은 사각형의 배경 내에 존재하는 원형의 패턴으로서 검정색으로 형성될 수 있다.The first landing pattern may be formed in black as a circular pattern present in a rectangular background.
상기 제2 착륙 패턴은 서로 다른 색상 및 크기로 이루어진 적어도 8개의 십자가 패턴이 상기 착륙 중심점을 기준으로 중첩되어 형성될 수 있다.The second landing pattern may be formed by overlapping at least eight cross patterns of different colors and sizes based on the center point of the landing.
즉, 상기 제2 착륙 패턴은 상기 적어도 8개의 십자가 패턴 중 가장 큰 크기를 가지며 제1 색상으로 이루어진 제1 십자가 패턴, 상기 제1 십자가 패턴보다 작은 크기를 가지며 상기 제1 색상과는 다른 제2 색상으로 이루어진 제2 십자가 패턴, 및 상기 제2 십자가 패턴보다 작은 크기를 가지며 상기 제1 및 제2 색상과는 다른 제3 색상으로 이루어진 제3 십자가 패턴을 포함하여 구성될 수 있다.That is, the second landing pattern is a first cross pattern having the largest size among the at least eight cross patterns and having a first color, and a second color having a size smaller than that of the first cross pattern and having a different color from the first color. and a third cross pattern having a smaller size than the second cross pattern and having a third color different from the first and second colors.
이하에서는 도 6을 참조하여 상기 착륙 패턴에 대해 더욱 구체적으로 설명한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 착륙 가이드 시스템 및 방법에 적용되는 착륙 패턴의 이미지를 도시한 도면이다.Hereinafter, the landing pattern will be described in more detail with reference to FIG. 6 . 6 is a diagram showing an image of a landing pattern applied to a drone landing guide system and method according to an embodiment of the present invention.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 착륙 패턴(100)은 흰색 배경(105)에 검정색 원형 패턴(110)이 있고, 그 안에 점진적으로 크기와 두께가 작아지는 십자가 패턴(120)이 설계되어 있다. 이러한 착륙 패턴(100)은 드론가 근접할수록 점점 더 정확한 중심과 각도 오차를 추출할 수 있고, 정밀 착륙 및 도킹을 유도할 수 있도록 한다.As shown in FIG. 6, the
상기 십자가 패턴(120)에 대해 보다 구체적으로 설명하면, 상기 십자가 패턴(120)은 레드(RED) 십자가 패턴(122), 그린(GREEN) 십자가 패턴(124), 및 블루(BLUE) 십자가 패턴(126)을 포함하여 이루어질 수 있다.More specifically, the
상기 RED 십자가 패턴(122)은 상기 3개의 십자가 패턴들(122, 124, 126) 중에서 가장 큰 크기를 가지며, 빨간색으로 이루어질 수 있다.The
상기 GREEN 십자가 패턴(124)은 상기 RED 십자가 패턴(122) 내에 형성되며, 상기 3개의 십자가 패턴들(122, 124, 126) 중에서 중간 크기를 가지며, 녹색으로 이루어질 수 있다.The
상기 BLUE 십자가 패턴(126)은 상기 GREEN 십자가 패턴(124) 내에 형성되며, 상기 3개의 십자가 패턴들(122, 124, 126) 중에서 가장 작은 크기를 가지며, 파란색으로 이루어질 수 있다.The
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 착륙 가이드 시스템을 설명하기 위해 도시한 블록도이다.7 is a block diagram illustrating a drone landing guide system according to an embodiment of the present invention.
도 6 및 도 7를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 착륙 가이드 시스템(200)은 이미지 촬영부(210), 영상 처리부(220), 비행 제어부(230), 및 제어부(240)를 포함할 수 있다.6 and 7, the drone
상기 이미지 촬영부(210)는 카메라를 통해 착륙 패드를 촬영하여 상기 착륙 패드의 착륙 패턴(100)에 대한 이미지를 획득한다.The
상기 영상 처리부(220)는 상기 이미지로부터 제1 착륙 패턴, 즉 검정색의 원형 패턴(110)을 탐색한다. 이때, 상기 영상 처리부(220)는 임계값에 기반한 영상 이진화 처리(Thresholding & Binarization)를 통해 상기 검정색의 원형 패턴(110)을 탐색할 수 있다.The
상기 영상 처리부(220)는 상기 탐색된 제1 착륙 패턴을 제1 영상 처리한다. 즉, 상기 영상 처리부(220)는 도 8에 도시된 바와 같이 상기 검정색의 원형 패턴(110)을 탐색 시, 상기 착륙 패턴(100)에서 제2 착륙 패턴에 해당하는 십자가 패턴(120)을 모두 검정색으로 처리할 수 있다.The
다시 말해, 상기 영상 처리부(220)는 흰색 배경(105)을 제외한 나머지 패턴들(110, 120)을 모두 검정색으로 처리할 수 있다.In other words, the
상기 영상 처리부(220)는 상기 드론의 하강에 따라 상기 이미지로부터 상기 제2 착륙 패턴을 탐색한다. 구체적으로, 후술하는 상기 비행 제어부(230)에 의해 상기 드론의 이동 및 하강이 이루어지면, 상기 영상 처리부(220)는 상기 이미지로부터 상기 제2 착륙 패턴을 탐색할 수 있다.The
이때, 상기 영상 처리부(220)는 상기 드론의 하강에 따라, 상기 원형 착륙 패턴의 지름 크기에 대응하는 픽셀 수를 체크할 수 있다. 상기 체크 결과, 상기 픽셀 수가 기준 픽셀 수를 초과하는 경우, 상기 영상 처리부(220)는 상기 이미지로부터 상기 제2 착륙 패턴을 탐색할 수 있다.At this time, the
반면에, 상기 체크 결과, 상기 픽셀 수가 기준 픽셀 수보다 작거나 같은 경우, 상기 영상 처리부(220)는 상기 드론의 이동 및 하강이 더 이루어진 다음에 상기 이미지로부터 상기 제2 착륙 패턴을 탐색할 수 있다.On the other hand, as a result of the check, if the number of pixels is less than or equal to the reference number of pixels, the
상기 영상 처리부(220)는 상기 탐색된 제2 착륙 패턴을 단계적으로 제2 영상 처리하여 상기 이미지의 가로세로 축과 상기 제2 착륙 패턴의 가로세로 축이 정렬되도록 오차를 보정한다.The
즉, 상기 영상 처리부(220)는 상기 제2 착륙 패턴의 탐색 시, 상기 제1 십자가 패턴, 상기 제2 십자가 패턴 및 상기 제3 십자가 패턴 순으로 탐색하며, 각 십자가 패턴의 탐색 시마다 상기 제2 영상 처리를 통해 상기 이미지의 가로세로 축과 상기 제2 착륙 패턴의 가로세로 축이 정렬되도록 오차를 보정할 수 있다.That is, when the
예를 들면, 상기 영상 처리부(220)는 상기 RED 십자가 패턴(122), 상기 GREEN 십자가 패턴(124), 및 상기 BLUE 십자가 패턴(126) 순으로 탐색할 수 있으며, 각 패턴의 탐색 시 오차 보정을 위한 상기 제2 영상 처리를 수행할 수 있다.For example, the
이를 위해, 상기 영상 처리부(220)는 상기 제1 십자가 패턴의 탐색 시, 상기 제1 착륙 패턴을 상기 제1 착륙 패턴을 둘러싼 배경의 색상과 동일한 색으로 처리하고, 상기 제2 십자가 패턴 및 상기 제3 십자가 패턴을 모두 상기 제1 색상으로 처리할 수 있다.To this end, the
도 6의 착륙 패턴(100)을 예로 들어 설명하면, 상기 영상 처리부(220)는 상기 RED 십자가 패턴(122)을 탐색 시, 검정색의 원형 패턴(110)을 흰색으로 처리하고, 상기 GREEN 십자가 패턴(124) 및 상기 BLUE 십자가 패턴(126)을 모두 빨간색으로 처리할 수 있다. 즉, 상기 영상 처리부(220)는 상기 십자가 패턴(120) 전체를 빨간색으로 처리할 수 있다.Taking the
다음으로, 상기 영상 처리부(220)는 상기 제2 십자가 패턴의 탐색 시, 상기 제1 십자가 패턴을 상기 배경의 색상과 동일한 색으로 처리하고, 상기 제3 십자가 패턴을 상기 제2 색상으로 처리할 수 있다.Next, when searching for the second cross pattern, the
도 6의 착륙 패턴(100)을 예로 들어 설명하면, 상기 영상 처리부(220)는 상기 GREEN 십자가 패턴(124)을 탐색시, 상기 RED 십자가 패턴(122)을 흰색으로 처리하고, 상기 BLUE 십자가 패턴(126)을 녹색으로 처리할 수 있다.Taking the
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 제2 착륙 패턴의 탐색 시, 상기 착륙 패턴 전체(100)와 상기 십자가 패턴(120) 간의 오차 보정을 위한 제2 영상 처리를 단계적으로 실시함으로써, 상기 드론가 착륙 중심점에 정확히 착륙할 수 있는 환경을 마련할 수 있다.As such, in one embodiment of the present invention, when searching for the second landing pattern, the second image processing for error correction between the
한편, 상기 영상 처리부(220)는 상기 제1 십자가 패턴의 탐색 후에, 상기 이미지에서 상기 제1 십자가 패턴의 크기가 기준 픽셀 수를 초과하는 경우, 상기 제2 십자가 패턴을 탐색하고, 상기 제2 십자가 패턴의 탐색 후에, 상기 이미지에서 상기 제2 십자가 패턴의 크기가 상기 기준 픽셀 수를 초과하는 경우, 상기 제3 십자가 패턴을 탐색할 수 있다.Meanwhile, after searching for the first cross pattern, the
도 6의 착륙 패턴을 예로 들어 설명하면, 상기 영상 처리부(220)는 RED 십자가 패턴(122)의 탐색 후에, 상기 이미지(상기 드론의 하강에 연동하여, 상기 카메라를 통해 새로 촬영된 갱신 이미지)에서 상기 RED 십자가 패턴(122)의 크기를 기준 픽셀 수와 비교할 수 있다. 상기 비교 결과, 상기 RED 십자가 패턴(122)의 크기에 해당하는 픽셀 수가 상기 기준 픽셀 수를 초과하면, 상기 영상 처리부(220)는 상기 GREEN 십자가 패턴(124)을 탐색할 수 있다.Referring to the landing pattern of FIG. 6 as an example, the
또한, 상기 영상 처리부(220)는 GREEN 십자가 패턴(124)의 탐색 후에, 상기 이미지(상기 드론의 하강에 연동하여, 상기 카메라를 통해 새로 촬영된 갱신 이미지)에서 상기 GREEN 십자가 패턴(124)의 크기를 기준 픽셀수와 비교할 수 있다. 상기 비교 결과, 상기 GREEN 십자가 패턴(124)의 크기에 해당하는 픽셀 수가 상기 기준픽셀 수를 초과하면, 상기 영상 처리부(220)는 상기 BLUE 십자가 패턴(126)을 탐색할 수 있다.In addition, after searching for the
상기 비행 제어부(230)는 상기 제1 영상 처리의 결과에 기초하여, 상기 제1 착륙 패턴의 중심과 상기 카메라의 중심이 정렬되도록 드론를 이동 및 하강시킨다.The
즉, 상기 비행 제어부(230)는 상기 제1 영상 처리의 결과에 기초하여 검정색의 원형 패턴(모두 검정색으로 처리)을 통해 상기 드론가 상기 착륙 패드의 중심에 정렬되도록, 상기 드론의 중심 이동 및 하강을 제어할 수 있다.That is, the
상기 비행 제어부(230)는 상기 제2 영상 처리의 결과에 기초하여, 상기 드론가 상기 제2 착륙 패턴의 착륙중심점에 착륙하도록 상기 드론의 하강을 제어한다.Based on the result of the second image processing, the
즉, 상기 비행 제어부(230)는 상기 제2 영상 처리의 결과에 기초하여, 단계적으로 십자가 패턴(120)을 가장 큰 RED 십자가 패턴(122)부터 가장 작은 BLUE 십자가 패턴까지의 인식을 기반으로 한 오차 보정을 통해, 상기 드론가 착륙 중심점에 정확히 착륙하도록 상기 드론의 하강을 제어할 수 있다.That is, the
상기 제어부(240)는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 착륙 가이드 시스템(200), 즉 상기 이미지 촬영부(210), 상기 영상 처리부(220), 상기 비행 제어부(230) 등의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다.The
도 9 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 착륙 가이드 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.9 to 7 are flowcharts illustrating a drone landing guide method according to an embodiment of the present invention.
먼저 도 7 및 도 9를 참조하면, 단계(410)에서 드론 착륙 가이드 시스템(200)의 비행 제어부(230)는 상기 드론의 GPS를 이용하여 상기 드론를 착륙 지점 부근으로 비행 제어할 수 있다.First, referring to FIGS. 7 and 9 , in
다음으로, 단계(420)에서 상기 드론 착륙 가이드 시스템(200)의 이미지 촬영부(210)는 카메라를 통해 착륙패드를 촬영하여 상기 착륙 패드의 착륙 패턴에 대한 이미지를 획득한다.Next, in
다음으로, 단계(430)에서 상기 드론 착륙 가이드 시스템(200)의 영상 처리부(220)는 상기 이미지로부터 제1착륙 패턴을 탐색한다.Next, in
다음으로, 단계(440)에서 상기 영상 처리부(220)는 상기 제1 착륙 패턴이 발견되었는지 여부를 판단할 수 있다.Next, in
상기 판단 결과, 상기 제1 착륙 패턴이 발견되지 않은 경우(440의 "아니오" 방향), 상기 단계(410)으로 리턴(Return)된다.As a result of the determination, when the first landing pattern is not found ("No" direction of 440), the
반면, 상기 판단 결과, 상기 제1 착륙 패턴이 발견된 경우(440의 "예" 방향), 단계(450)에서 상기 영상 처리부(220)는 상기 탐색된 제1 착륙 패턴을 제1 영상 처리한다.(220)는 상기 탐색된 제1 착륙 패턴을 제1 영상 처리한다.On the other hand, as a result of the determination, if the first landing pattern is found (“yes” direction in 440), the
다음으로, 단계(460)에서 상기 비행 제어부(230)는 상기 제1 영상 처리의 결과에 기초하여, 상기 제1 착륙 패턴의 중심과 상기 카메라의 중심이 정렬되도록 드론를 이동 및 하강시킨다.Next, in
다음으로, 다만, 상기 제1 착륙 패턴의 지름 크기에 대응하는 픽셀 수(Rb)가 기준 픽셀 수(Tb)보다 작거나 같은 경우(470의 "아니오" 방향), 상기 비행 제어부(230)는 상기 드론를 이동 및 하강시킨다.Next, if the number of pixels (Rb) corresponding to the diameter of the first landing pattern is smaller than or equal to the number of pixels (Tb) (“No” direction of 470), the
반면, 상기 제1 착륙 패턴의 지름 크기에 대응하는 픽셀 수(Rb)가 기준 픽셀 수(Tb)를 초과하는 경우(470의 "예" 방향), 도 10의 A 단계로 이동한다.On the other hand, if the number of pixels (Rb) corresponding to the diameter of the first landing pattern exceeds the reference number of pixels (Tb) (“yes” direction of 470), step A of FIG. 10 is performed.
즉, 도 7 및 도 10를 참조하면, 단계(510)에서 상기 영상 처리부(220)는 RED 십자가 패턴을 탐색한다.That is, referring to FIGS. 7 and 10 , in
다음으로, 단계(520)에서 상기 영상 처리부(220)는 상기 RED 십자가 패턴을 영상 처리한다.Next, in
즉, 도 6을 참조하면, 상기 영상 처리부(220)는 단계(610)에서 검정색 원형 착륙 패턴을 흰색으로 처리하고, 단계(620)에서 GREEN 십자가 패턴 및 BLUE 십자가 패턴을 모두 빨간색으로 처리할 수 있다.That is, referring to FIG. 6, the
다음으로, 단계(530)에서 상기 비행 제어부(230)는 상기 단계(520)에서의 영상 처리에 의한 오차 보정이 이루어지면, 상기 드론를 하강시킨다.Next, in
이때, 상기 RED 십자가 패턴의 크기에 해당하는 픽셀 수(Dr)가 기준 픽셀 수(Tr)보다 작거나 같으면(540의 "아니오" 방향), 상기 비행 제어부(230)는 상기 드론를 하강시킨다.At this time, if the number of pixels (Dr) corresponding to the size of the RED cross pattern is smaller than or equal to the reference number of pixels (Tr) (direction "No" of 540), the
반면, 상기 RED 십자가 패턴의 크기에 해당하는 픽셀 수(Dr)가 기준 픽셀 수(Tr)를 초과하면(540의 "예" 방향), 단계(550)에서 상기 영상 처리부(220)는 상기 GREEN 십자가 패턴을 탐색한다.On the other hand, if the number of pixels (Dr) corresponding to the size of the RED cross pattern exceeds the reference number of pixels (Tr) (“Yes” direction of 540), the
다음으로, 단계(560)에서 상기 영상 처리부(220)는 상기 탐색된 GREEN 십자가 패턴을 영상 처리한다.Next, in
즉, 도 7을 참조하면, 상기 영상 처리부(220)는 단계(710)에서 상기 RED 십자가 패턴을 흰색으로 처리하고, 단계(720)에서 상기 BLUE 십자가 패턴을 녹색으로 처리할 수 있다.That is, referring to FIG. 7 , the
다음으로, 단계(570)에서 상기 비행 제어부(230)는 상기 단계(560)에서의 영상 처리에 의한 오차 보정이 이루어지면, 상기 드론를 하강시킨다.Next, in
이때, 상기 GREEN 십자가 패턴의 크기에 해당하는 픽셀 수(Dg)가 기준 픽셀 수(Tg)보다 작거나 같으면(580의 "아니오" 방향), 상기 비행 제어부(230)는 상기 드론를 하강시킨다.At this time, if the number of pixels (Dg) corresponding to the size of the GREEN cross pattern is smaller than or equal to the reference number of pixels (Tg) (“No” direction of 580), the
반면, 상기 GREEN 십자가 패턴의 크기에 해당하는 픽셀 수(Dg)가 기준 픽셀 수(Tg)를 초과하면(580의 "예" 방향), 단계(585)에서 상기 영상 처리부(220)는 상기 BLUE 십자가 패턴을 탐색한다.On the other hand, if the number of pixels (Dg) corresponding to the size of the GREEN cross pattern exceeds the reference number of pixels (Tg) (“yes” direction of 580), in
다음으로, 단계(590)에서 상기 영상 처리부(220)는 상기 탐색된 BLUE 십자가 패턴을 영상 처리한다.Next, in
즉, 상기 영상 처리부(220)는 상기 GREEN 십자가 패턴을 흰색으로 처리할 수 있다. 다시 말해, 상기 영상 처리부(220)는 상기 착륙 패턴의 이미지에서 상기 BLUE 십자가 패턴을 제외한 나머지 영역을 모두 흰색으로 처리할 수 있다.That is, the
다음으로, 단계(595)에서 상기 비해 제어부(230)는 상기 단계(590)에서의 영상 처리에 의한 오차 보정이 이루어지면, 상기 드론를 하강시킨다.Next, in
이로써, 본 발명의 일 실시예에서는 제1 및 제2 착륙 패턴을 단계적 영상 처리를 통해 인식 및 보정하여 드론의 하강을 제어함으로써, 상기 드론가 착륙 패드의 중심에 정확히 착륙할 수 있도록 한다.Accordingly, in one embodiment of the present invention, the descent of the drone is controlled by recognizing and correcting the first and second landing patterns through step-by-step image processing, so that the drone can accurately land at the center of the landing pad.
실시예Example
1. 원형 패턴 탐색을 기반으로 하는 착륙 모드1. Landing mode based on circular pattern search
상기 드론는 GPS를 이용하여 착륙 지점 부근으로 비행한 후, 카메라를 이용하여 1차적으로 검정색 원형 패턴을 검색한다. Thresholding과 Binarization을 이용하여 원형 패턴을 검색하는데, 여기에서 핵심은 RGB 십자가 패턴을 모두 검정색으로 인식하여 처리하는 것이다.The drone flies to the vicinity of the landing point using GPS, and then primarily searches for a black circular pattern using a camera. Circular patterns are searched using Thresholding and Binarization. The key here is to recognize and process all RGB cross patterns as black.
if Image_red(x,y) > 200 (Tr: threshold_red)if Image_red(x,y) > 200 (Tr: threshold_red)
then Image(x,y) = 0 //black 처리then Image(x,y) = 0 //handle black
if Image_green(x,y) > 200 (Tg: threshold_green)if Image_green(x,y) > 200 (Tg: threshold_green)
then Image(x,y) = 0//black 처리then Image(x,y) = 0 // handle black
if Image_blue(x,y) > 200 (Tg: threshold_blue)if Image_blue(x,y) > 200 (Tg: threshold_blue)
then Image(x,y) = 0//black 처리then Image(x,y) = 0 // handle black
이러한 이미지 처리를 통해 도 8과 같이 하나의 간단한 검정 원형 패턴(110)이 흰색의 배경(105)과 구분되며, 간단한 이미지 처리를 통해 원의 중심을 찾고, 그 중심과 카메라의 중심이 정렬되도록 오차 보정을 한 후 상기 드론를 이동시킨다. 현재 모드에서 각도 정렬은 사각 흰색 배경(105)을 이용하여 처리한다.Through this image processing, one simple black
2. RGB 십자가 패턴 탐색을 기반으로 하는 정밀 착륙 모드 2. Precision landing mode based on RGB cross pattern search
상기 드론가 하강하면서 검정색 원형 패턴의 크기는 증가하게 된다. 이러한 원형 패턴의 이미지에서 원지름의 크기가 일정 픽셀수를 넘어서면, 십자가 패턴 탐색을 기반으로 하는 정밀 착륙 모드로 전환된다.As the drone descends, the size of the black circular pattern increases. When the size of the circle diameter in the circular pattern image exceeds a certain number of pixels, the precision landing mode based on the cross pattern search is switched.
상기 정밀 착륙 모드에서는 흰색 배경과 검정색 원형 패턴을 모두 흰색으로 처리한다. 먼저 RED 십자가 패턴을 탐색하는데, 이 경우 GREEN 십자가 패턴과 BLUE 십자가 패턴은 모두 빨간색으로 처리한다. 상기 드론를 제어하여 카메라 이미지의 xy축(가로세로 축)과 RED 십자가 패턴의 xy축(가로세로 축)을 정렬하고 점차적으로 하강시킨다.In the precise landing mode, both the white background and the black circular pattern are treated as white. First, the RED cross pattern is searched. In this case, both the GREEN cross pattern and the BLUE cross pattern are treated as red. The drone is controlled to align the xy axis (horizontal and vertical axis) of the camera image and the xy axis (horizontal and vertical axis) of the RED cross pattern and gradually descend.
상기 이미지에서 RED 십자가 패턴의 크기가 일정 픽셀 수를 넘으면, 상기 RED 십자가 패턴은 흰색으로 처리하고, 상기 GREEN 십자가 패턴을 탐색한다. 이 경우에, BLUE 십자가 패턴은 녹색으로 처리한다. 상기 드론를 제어하여 카메라 이미지의 xy축과 GREEN 십자가 패턴의 xy축을 정렬하고 점차적으로 하강시킨다.If the size of the RED cross pattern in the image exceeds a certain number of pixels, the RED cross pattern is treated as white, and the GREEN cross pattern is searched for. In this case, the BLUE cross pattern is treated as green. The drone is controlled to align the xy axis of the camera image and the xy axis of the GREEN cross pattern and descend gradually.
마찬가지로, 이미지에서 GREEN 십자가 패턴의 크기가 일정 픽셀 수를 넘으면, RED 십자가 패턴과 GREEN 십자가 패턴은 흰색으로 처리하고, BLUE 십자가 패턴을 탐색한다. 상기 드론를 제어하여 카메라 이미지의 xy축과 BLUE 십자가 패턴의 xy축을 정렬하고 점차적으로 최종 착륙시킨다.Similarly, if the size of the GREEN cross pattern in the image exceeds a certain number of pixels, the RED cross pattern and the GREEN cross pattern are treated as white, and the BLUE cross pattern is searched for. The drone is controlled to align the xy axis of the camera image with the xy axis of the BLUE cross pattern, and finally lands gradually.
본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.Embodiments of the invention include computer readable media containing program instructions for performing various computer implemented operations. The computer readable medium may include program instructions, local data files, local data structures, etc. alone or in combination. The media may be specially designed and configured for the present invention or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, and ROMs, RAMs, flash memories, and the like. A hardware device specially configured to store and execute the same program instructions is included. Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine language codes such as those produced by a compiler.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although specific embodiments according to the present invention have been described so far, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments and should not be defined, but should be defined by not only the scope of the claims to be described later, but also those equivalent to the scope of these claims.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described by the limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art in the field to which the present invention belongs can make various modifications and transformation is possible Therefore, the spirit of the present invention should be grasped only by the claims described below, and all equivalent or equivalent modifications thereof will be said to belong to the scope of the spirit of the present invention.
10. 지지대 12. 착륙장
14. 측면플레이트 20. 차단부재
22. 고정브라켓 24. 장착홀
26. 롤러 28. 차단막
30. 롤러구동부재 32. 롤러커버
34. 레인센서 36. 차단막가이드레일
40. 착륙유도부재 42. 착륙유도몸체
44. 착륙가이드센서 46. 드론고정부
48. 드론고정홈
60. 흡착부재
210: 이미지 촬영부
220: 영상 처리부
230: 비행 제어부
240: 제어부10.
14.
22.
26.
30.
34.
40.
44.
48. Drone fixing home
60. Adsorption member
210: image capturing unit
220: image processing unit
230: flight control
240: control unit
Claims (4)
상기 지지대의 상부면에 설치되며, 사각판 형상으로 이루어져, 다수의 드론이 안착되는 착륙장과;
상기 착륙장의 테두리를 따라 상부 방향으로 돌출 형성되며, 상기 착륙장의 벽체를 형성하는 측면플레이트와;
상기 착륙장의 바닥면에 설치되며, 다수개가 상기 착륙장의 바닥면에 일정한 간격으로 설치되고, 드론의 하부면에 장착된 착륙신호감지부재에 신호를 송출하여 드론의 착륙을 유도하는 착륙유도부재와;
상기 착륙장의 일측에 설치되며, 우천시 또는 기상악화시 상기 착륙장의 상단부를 선택적으로 개폐하여 드론의 손상을 방지하는 차단부재;를 포함하는 드론 스테이션을 구비하고,
카메라를 통해 착륙 패드를 촬영하여 상기 착륙 패드의 착륙 패턴에 대한 이미지를 획득하는 이미지 촬영부;
상기 이미지로부터 제1 착륙 패턴을 탐색하고, 상기 탐색된 제1 착륙 패턴을 제1 영상 처리하는 영상 처리부; 및
상기 제1 영상 처리의 결과에 기초하여, 상기 제1 착륙 패턴의 중심과 상기 카메라의 중심이 정렬되도록 드론를 이동 및 하강시키는 비행 제어부를 포함하고,
상기 영상 처리부는
상기 드론의 하강에 따라 상기 이미지로부터 제2 착륙 패턴을 탐색하고, 상기 탐색된 제2 착륙 패턴을 단계적으로 제2 영상 처리하여 상기 이미지의 가로세로 축과 상기 제2 착륙 패턴의 가로세로 축이 정렬되도록 오차를 보정하며,
상기 비행 제어부는 상기 제2 영상 처리의 결과에 기초하여, 상기 드론가 상기 제2 착륙 패턴의 착륙 중심점에 착륙하도록 상기 드론의 하강을 제어하는 것을 특징으로 하는 드론 착륙 가이드 시스템.
a supporter installed on a roof of a building or on top of a building, one end fixed to the roof and the top of the building, and the other end protruding upward;
a landing pad installed on the upper surface of the support and having a square plate shape, on which a plurality of drones are seated;
a side plate protruding upward along the rim of the landing site and forming a wall of the landing site;
a landing guide member installed on the bottom surface of the landing pad, a plurality of which are installed at regular intervals on the bottom surface of the landing pad, and transmits a signal to the landing signal sensing member mounted on the lower surface of the drone to induce landing of the drone;
A drone station including a blocking member installed on one side of the landing pad and selectively opening and closing the upper end of the landing pad to prevent damage to the drone in case of rain or bad weather,
an image photographing unit that acquires an image of a landing pattern of the landing pad by photographing the landing pad through a camera;
an image processing unit that searches for a first landing pattern from the image and performs a first image processing on the searched first landing pattern; and
Based on the result of the first image processing, a flight control unit for moving and descending the drone so that the center of the first landing pattern and the center of the camera are aligned,
The image processing unit
As the drone descends, a second landing pattern is searched from the image, and the searched second landing pattern is processed into a second image step by step so that the horizontal and vertical axes of the image and the horizontal and vertical axes of the second landing pattern are aligned. correct errors as much as possible,
The flight control unit controls the descent of the drone so that the drone lands at the landing center point of the second landing pattern based on the result of the second image processing.
상기 차단부재는,
상기 착륙장의 양측 측면플레이트 끝단에 돌출 설치되며, 일단에 장착홀이 형성되는 고정브라켓과;
서로 다른 상기 고정브라켓의 장착홀에 양단이 각각 삽입 고정되며, 롤러 형태로 이루어져 상기 착륙장의 일측에 회전 가능하게 설치되는 롤러와;
상기 롤러의 끝단에 고정 설치되며, 상기 롤러의 양방향으로 회전시키는 롤러구동부재와;
상기 롤러의 외주면에 다수회 감겨진 형태로 설치되며, 플렉시블한 재질로 이루어져 상기 롤러의 회전에 따라 상기 착륙장의 상단부를 선택적으로 개방 및 폐쇄하는 차단막;을 포함하는 드론 착륙 가이드 시스템.
According to claim 1,
The blocking member,
A fixing bracket protruding from the ends of the side plates on both sides of the landing field and having a mounting hole formed at one end;
rollers, both ends of which are inserted into and fixed to the mounting holes of the different fixing brackets, and are formed in the form of rollers and are rotatably installed on one side of the landing pad;
a roller driving member fixed to an end of the roller and rotating the roller in both directions;
A drone landing guide system including a shielding film installed in a form wound around the outer circumferential surface of the roller and made of a flexible material to selectively open and close the upper end of the landing pad according to the rotation of the roller.
상기 제1 착륙 패턴은 검정색의 원형 패턴이고,
상기 영상 처리부는 임계값에 기반한 영상 이진화 처리를 통해 상기 제1 착륙 패턴을 탐색하고, 상기 제1 착륙 패턴의 탐색 시, 상기 제2 착륙 패턴을 모두 검정색으로 처리하는 것을 특징으로 하는 드론 착륙 가이드 시스템.
According to claim 1,
The first landing pattern is a black circular pattern,
The image processing unit searches for the first landing pattern through image binary processing based on a threshold, and when searching for the first landing pattern, the drone landing guide system, characterized in that all of the second landing pattern is processed in black .
상기 제2 착륙 패턴은 서로 다른 색상 및 크기로 이루어진 적어도 3개의 십자가 패턴이 상기 착륙 중심점을 기준으로 중첩되어 형성되는 것을 특징으로 하는 드론 착륙 가이드 시스템.According to claim 1,
The second landing pattern is a drone landing guide system, characterized in that formed by overlapping at least three cross patterns of different colors and sizes based on the landing center point.
Priority Applications (1)
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KR20210044671A (en) | 2019-10-14 | 2021-04-23 | 현대자동차주식회사 | Method and system for predictive drone landing |
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