KR20230030367A

KR20230030367A - 시설물 점검 중인 멀티콥터의 gps 수신율 향상 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20230030367A
Application number: KR1020210112504A
Authority: KR
Inventors: 윤혁진; 김대현; 박찬호
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2021-08-25
Filing date: 2021-08-25
Publication date: 2023-03-06
Also published as: KR102553254B1

Abstract

본 발명은 시설물 점검하는 멀티콥터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시설물 점검 중인 멀티콥터가 시설물에 의해 위성항법정보의 수신율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 멀티콥터의 GPS 수신율 향상 장치 및 방법에 관한 것이다. 이를 위해, 멀티콥터(100) 상의 서로 다른 위치에 설치되어 위성항법정보를 수신하는 복수의 GPS안테나(150, 160, 170, 180); 각 GPS안테나(150, 160, 170, 180)의 수신율을 측정하여 상호 비교하는 측정비교수단; 복수의 GPS안테나(150, 160, 170, 180) 중 최고 수신율의 안테나를 선택하는 선택수단; 및 선택된 GPS안테나로부터 수신된 위성항법정보 및 선택된 GPS안테나와 멀티콥터(100) 중심 사이의 거리정보를 이용하여 멀티콥터(100)의 위치정보를 보정하는 제어부(120);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터의 GPS 수신율 향상장치가 제공된다.

Description

시설물 점검 중인 멀티콥터의 GPS 수신율 향상 장치 및 방법{Apparatus and method for improving GPS reception rate of multicopter during facility inspection}

본 발명은 시설물 점검하는 멀티콥터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시설물 점검 중인 멀티콥터가 시설물에 의해 위성항법정보의 수신율이 저하되는 것을 방지할 수 있는 멀티콥터의 GPS 수신율 향상 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 열차 선로, 교량 등에 대해서는 멀티콥터(또는 드론 등과 같은 무인비행체)를 이용하여 거더, 하부 구조물, 교대 등을 촬영한 뒤 균열, 변형, 기울어짐 등을 검사한다. 이러한 촬영과 검사는 정기적으로 수행되며, 시간과 비용이 단축되기 때문에 최근 크게 각광을 받으면서 널리 행해지고 있다.

즉, 멀티콥터를 탑재한 차량으로 시설물 근처까지 이동한 후, 멀티콥터를 띄운다. 조작자는 차량 내부에서 멀티콥터를 통제하며, 촬영과 검사 과정을 모니터링하게 된다.

그런데, 철도교량이나 거더의 하부 구조물 검사 중에서는 시설물로 인해 멀티콥터의 위성항법정보(GPS신호) 수신율이 저하되는 문제점이 있다. 이러한 수신율의 저하로 인해, 멀티콥터가 현재 위치를 정확히 인식하기 어렵고, 시설물에 충돌하거나 오작동하는 사례가 있었다. 종래에는 이러한 문제점이 발생하는 경우 조작자가 자동비행을 끄고 수동으로 멀티콥터를 조정했어야만 했다. 따라서, 조작자의 비행조작 숙련도가 필요했으며, 자동 점검과 수동점검이 혼재되어 혼선을 일으키고, 점검시간이 증가하는 단점들이 있었다.

1. 대한민국 특허공개 제10-2017-01047620호(드론을 이용한 풍력터빈의 표면 손상 탐지 시스템 및 방법), 2. 대한민국 특허공개 제10-2019-0048748호(듀얼 GPS를 이용한 자율 비행 시스템 및 방법), 3. 대한민국 특허등록 제10-2210571호(GPS좌표와 이동통신시스템을 이용한 교량과 터널의 안전진단 원격감시 경보방법).

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 시설물의 음영 등으로 인해 위성항법정보의 수신율이 저하될 때 이를 향상시킬 수 있는 시설물 점검 중인 멀티콥터의 GPS 수신율 향상 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 멀티콥터(100) 상의 서로 다른 위치에 설치되어 위성항법정보를 수신하는 복수의 GPS안테나(150, 160, 170, 180); 각 GPS안테나(150, 160, 170, 180)의 수신율을 측정하여 상호 비교하는 측정비교수단; 복수의 GPS안테나(150, 160, 170, 180) 중 최고 수신율의 안테나를 선택하는 선택수단; 및 선택된 GPS안테나로부터 수신된 위성항법정보 및 선택된 GPS안테나와 멀티콥터(100) 중심 사이의 거리정보를 이용하여 멀티콥터(100)의 위치정보를 보정하는 제어부(120);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터의 GPS 수신율 향상장치가 제공된다.

또한, 복수의 GPS안테나(150, 160, 170, 180)는 멀티콥터(100)의 중심으로부터 방사방향으로 연장되는 복수의 아암(140)들 각각에 설치된다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 또 다른 카테고리로써, 멀티콥터(100) 상의 서로 다른 위치에 설치된 복수의 GPS안테나(150, 160, 170, 180)가 위성항법정보를 수신하는 단계; 측정비교수단이 각 GPS안테나(150, 160, 170, 180)의 수신율을 측정하여 상호 비교하는 단계(S100); 선택수단이 복수의 GPS안테나(150, 160, 170, 180) 중 최고 수신율의 안테나를 선택하는 단계(S110); 및 제어부(120)가 선택된 GPS안테나로부터 수신된(S120) 위성항법정보 및 선택된 GPS안테나와 멀티콥터(100) 중심 사이의 거리정보를 이용하여 멀티콥터(100)의 위치정보를 보정하는 단계(S130);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터의 GPS 수신율 향상방법에 의해서도 달성될 수 있다.

또한, 보정단계(S130) 이후, 수신율이 임계치 미만으로 저하되는 경우, 비교단계(S100)부터 수행된다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 제 2 실시예로써, 멀티콥터(200) 상의 설치되는 적어도 하나의 레일; 레일 상에서 이동 가능하도록 구성된 GPS안테나(230); GPS안테나(230)의 이동 경로 중 근접한 시설물과 가장 먼 지점을 산출하는 거리산출수단; 먼 지점으로 GPS안테나(230)를 이동시킬 수 있는 구동수단; 먼 지점 상의 GPS안테나(230)로부터 수신된 위성항법정보 및 GPS안테나(230)와 멀티콥터(200) 중심 사이의 거리정보를 이용하여 멀티콥터(200)의 위치정보를 보정하는 제어부(120);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터의 GPS 수신율 향상장치에 의해서도 달성될 수 있다.

또한, 레일은, 상호 직각으로 배치된 제 1, 2 레일(210, 220)이고, 구동수단은, 제 1 레일(210) 상에서 GPS안테나(230)를 이동시키는 제 1 서보모터(240); 및 제 2 레일(220) 상에서 제 1 레일(210)을 이동시키는 제 2 서보모터(250);이다.

또한, 제 1, 2 서보모터(240, 250)의 위치정보에 기초하여 GPS안테나(230)와 멀티콥터(200) 중심 사이의 거리정보를 산출한다.

상기와 같은 본 발명의 목적들은 또 다른 카테고리로써, 전술한 멀티콥터의 GPS 수신율 향상장치를 이용한 수신율 향상방법에 있어서, 거리산출수단이 레일 상의 GPS안테나(230) 이동 경로 중 근접한 시설물과 가장 먼 지점을 산출하는 단계(S200); 구동수단이 먼 지점으로 GPS안테나(230)를 이동시키는 단계(S210); GPS안테나(230)가 위성항법정보를 수신하는 단계(S220); 제어부(120)가 위성항법정보 및 GPS안테나(230)와 멀티콥터(200) 중심 사이의 거리정보를 이용하여 멀티콥터(200)의 위치정보를 보정하는 단계(S230);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터의 GPS 수신율 향상방법에 의해서도 달성될 수 있다.

또한, 보정단계(S230) 이후, 수신율이 임계치 미만으로 저하되는 경우, 산출단계(S200)부터 수행될 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 제 3 실시예로써, 일단이 멀티콥터(300) 상에 힌지(320)로 연결되고 타단이 자유단이며, 길이 방향으로 신축이 가능한 안테나폴(310); 안테나폴(310) 상에 설치된 GPS안테나(230); 멀티콥터(300) 상에서 근접한 시설물과 가장 먼 지점을 산출하는 거리산출수단; 먼 지점으로 GPS안테나(230)를 이동시키기 위해 안테나폴(310)의 각도와 길이를 조정하는 조정수단; 먼 지점 상의 GPS안테나(230)로부터 수신된 위성항법정보 및 GPS안테나(230)와 멀티콥터(300) 중심 사이의 거리정보를 이용하여 멀티콥터(300)의 위치정보를 보정하는 제어부(120);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터의 GPS 수신율 향상장치가 제공된다.

또한, 조정수단은, 안테나폴(310)을 X축방향으로 회동시키는 X축서보모터(330); 안테나폴(310)을 Y축방향으로 회동시키는 Y축서보모터(340); 및 안테나폴(310)을 길이방향으로 신축시키는 Z축서보모터(350);이다.

또한, X축서보모터(330), Y축서보모터(340) 및 Z축서보모터(350)의 위치정보에 기초하여 GPS안테나(230)와 멀티콥터(300) 중심 사이의 거리정보를 산출한다.

또 다른 카테고리로써, 전술한 멀티콥터의 GPS 수신율 향상장치를 이용한 수신율 향상방법에 있어서, 거리산출수단이 멀티콥터(300) 상에서 근접한 시설물과 가장 먼 지점을 산출하는 단계(S300); 조정수단이 먼 지점으로 GPS안테나(230)를 이동시키기 위해 안테나폴(310)의 각도와 길이를 조정하는 단계(S310); GPS안테나(230)가 위성항법정보를 수신하는 단계(S320); 제어부(120)가 위성항법정보 및 GPS안테나(230)와 상기 멀티콥터(300) 중심 사이의 거리정보를 이용하여 멀티콥터(300)의 위치정보를 보정하는 단계(S330);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터의 GPS 수신율 향상방법이 제공된다.

또한, 보정단계(S330) 이후, 수신율이 임계치 미만으로 저하되는 경우, 산출단계(S300)부터 수행된다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 시설물의 점검 도중 위성항법정보(GPS신호)의 수신율이 저하되는 경우라도 멀티콥터 스스로가 최고의 수신율이 발휘되도록 조정이 이루어진다. 이로 인해 시설물에 접근하거나 시설물의 하부를 비행하더라도 멀티콥터의 정확한 위치를 산출할 수 있다.

또한, GPS안테나와 멀티콥터의 기하학적 중심 사이의 거리를 보정함으로써 GPS안테나의 위치가 아닌 멀티콥터의 중심 위치를 산출할 수 있다. 이로 인해 멀티콥터의 정확한 위치정보가 측정된다.

이를 통해, 원활하고 신속한 시설물의 점검이 이루어질 수 있으며, 조작자는 멀티콥터의 비행 보다는 시설물의 점검이나 판정에 더욱 신경을 집중할 수 있다.

다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명에 따라 시설물 점검 중인 멀티콥터의 동작 상태도,
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 멀티콥터(100)의 평면도,
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 멀티콥터(100)의 GPS 수신율 향상방법을 개략적으로 나타낸 흐름도,
도 4a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 멀티콥터(200)의 평면도,
도 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 멀티콥터(200)의 개략적인 시스템 블록도,
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 멀티콥터(200)의 GPS 수신율 향상방법을 개략적으로 나타낸 흐름도,
도 6a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 멀티콥터(300)의 평면도,
도 6b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 멀티콥터(300)의 개략적인 시스템 블록도,
도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 멀티콥터(300)의 GPS 수신율 향상방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

제 1 실시예

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명에 따라 시설물 점검 중인 멀티콥터의 동작 상태도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 시설물은 열차 선로, 교량, 거더, 하부 구조물, 교대, 교각 등이 될 수 있다. 멀티콥터(50)는 소형의 무인비행체이며, 무인헬기, 드론이 될 수 있다. 이러한 멀티콥터(50)는 시설물 주변에 주차된 차량에 의해 이동, 회수, 관제되고 통신된다. 도 1에 도시된 바와 같이 멀티콥터(50)는 미리 정해진 경로 또는 비행방향(30)을 따라 이동하면서 철도교량(10)이나 교각(20)의 하부를 촬영하고, 촬영된 영상으로부터 균열, 기울어짐, 변형, 이물질, 박리, 누수 등을 점검한다.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 멀티콥터(100)의 평면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 멀티콥터(100)의 중심에는 본체(110)가 구비되고, 본체(110)에는 제어부(120)가 설치된다. 제어부(120)는 마이크로프로세서 또는 CPU가 될 수 있으며, 검사와 촬영 및 비행에 필요한 프로그램이 탑재되고 실행된다. 특히, 제어부(120)는 멀티콥터(100)의 기하학적 중심으로부터 제 1, 2, 3, 4 GPS안테나(150, 160, 170, 180)까지의 각 거리를 알고 있다.

멀티콥터(100)에는 비행에 필요한, 전원부(266), 블레이드와 블레이드 모터(260), 카메라, GPS안테나(262), 무선통신모듈(264), 수신율 모니터링부(270), 근접센서, 거리센서, 장애물감지센서, 충돌방지센서, 자이로센서 등이 탑재된다.

4개의 아암(140)은 본체(110)로부터 방사방향으로 배치되며, 끝단에는 블레이드모터와 블레이드(130)가 설치된다. 아암(140)은 3개 ~ 6개 범위에서 선택될 수 있다.

제 1 안테나 연결봉(152)의 일단은 본체(110)에 고정되고, 타단은 방사방향으로 배치되며 자유단이다. 제 1 안테나 연결봉(152)의 타단에는 제 1 GPS안테나(150)가 위치한다. 제 1 안테나 연결봉(152)의 길이는 30 ~ 100cm 범위이다.

제 2, 3, 4 안테나 연결봉(162, 172, 182)은 제 1 안테나 연결봉(152)과 동일한 구성을 가지며, 타단에는 제 2, 3, 4 GPS안테나(160, 170, 180)가 각각 위치한다. 제 1, 2, 3, 4 안테나 연결봉(152, 162, 172, 182)은 등각도로 배치된다. 안테나 연결봉은 2개 ~ 6개 범위에서 선택될 수 있다.

도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 멀티콥터(100)의 GPS 수신율 향상방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 먼저, 멀티콥터(100) 상의 4방향에 설치된 제 1, 2, 3, 4 GPS안테나(150, 160, 170, 180)가 위성항법정보(GPS신호)를 수신한다.

그 다음, 제어부(120)의 측정비교수단이 제 1, 2, 3, 4 GPS안테나(150, 160, 170, 180)의 수신율을 측정하여 상호 비교한다(S100).

그 다음, 제어부(120)의 선택수단이 제 1, 2, 3, 4 GPS안테나(150, 160, 170, 180) 중 최고 수신율의 안테나 하나를 선택한다(S110).

그 다음, 제어부(120)는 선택된 GPS안테나로부터 수신된(S120) 위성항법정보 및 선택된 GPS안테나와 멀티콥터(100) 중심 사이의 거리정보를 이용하여 멀티콥터(100)의 위치정보를 보정한다(S130). 만약, 제 1 GPS안테나(150)가 최고 수신율로 선택된 경우, 제 1 GPS안테나(150)와 멀티콥터(100) 중심 사이의 거리정보를 이용하여 멀티콥터(100)의 중심 위치를 산출한다. 이로써 GPS안테나의 위치가 아닌 멀티콥터(100)의 중심위치를 알게 된다. 특히, 멀티콥터(100)가 대형(예 : 직경 1 m 이상)일수록 보정단계(S130)는 필요하다. 이렇게 보정된 멀티콥터(100)의 정확한 위치는 멀티콥터(100)의 경로 제어, 자동비행, 이동관제실과의 위치 피드백, 시설물과의 충돌방지 등에 활용된다.

만약, 멀티콥터(100)의 비행으로 인해 실시간으로 수신율이 변동되는 경우, 수신율 모니터링부(270)는 지속적으로 또는 일정 간격마다 수신율을 확인한다. 만약, 선택되었던 제 1 GPS안테나(150)의 수신율이 임계치 미만으로 저하되는 경우, 전술한 비교단계(S100)부터 수행됨으로써, 4개의 GPS안테나들중 선택되는 GPS안테나는 계속 바뀔 수 있다. 이를 통해 멀티콥터(100)는 항상 최고의 수신율을 확보할 수 있다.

제 2 실시예

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다. 도 4a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 멀티콥터(200)의 평면도이고, 도 4b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 멀티콥터(200)의 개략적인 시스템 블록도이다. 제 2 실시예의 구성은 제 1 실시예의 구성과 대략 동일하다. 제 2 실시예의 멀티콥터(200)에도 4개의 블레이드 모터(260), 카메라(262), 무선통신부(264), 전원부(266)가 구비된다.

제 2 실시예의 멀티콥터(200)에는 X-Y 평면상에서 상호 수직하게 배치된 제 1, 2 레일(210, 220)이 구비된다. 1개의 GPS안테나(230)는 제 1 서보모터(240)에 의해 제 1 레일(210) 상에서 좌우로 이동 가능하다. 제 2 서보모터(250)는 제 1 레일(210)을 제 2 레일(220) 상에서 좌우로 이동시킨다. 제 1, 2 레일(210, 220)과 제 1, 2 서보모터(240, 250)는 XY 직교 로봇의 구성과 유사한다.

제 1, 2 서보모터(240, 250)에서 출력되는 위치정보는 제어부(120)로 전송되어 GPS안테나(230)의 현재 위치를 알 수 있도록 한다.

도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 멀티콥터(200)의 GPS 수신율 향상방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 먼저, 제어부(120)의 거리산출수단이 레일 상의 GPS안테나(230) 이동 경로 중 근접한 시설물(예 : 교량의 측면 모서리)과 가장 먼 지점을 산출한다(S200). 이는 거리 측정과 방향 감지를 통해 이루어지며, 가장 먼 지점은 시설물의 GPS음영이 가장 낮고 따라서 GPS 수신율이 가장 높을 것이라는 판단에서 비롯된다.

만약 레일(210, 220) 상에서 가장 먼 지점으로 두 곳의 지점이 산출되는 경우, 현재의 GPS안테나(230) 위치로부터 가장 가까운 지점을 우선 선택하여 이동하도록 한다. 제어부(120)는 GPS안테나(230)의 현재 위치를 알고 있기 때문에, GPS안테나(230)의 빠른 이동을 확보하기 위해서이다.

그 다음, 제 1, 2 서보모터(240, 250)가 구동되어 먼 지점으로 GPS안테나(230)를 이동시킨다(S210). 일예로, 제 2 레일(220)은 제 1 레일(210)의 오른쪽 끝단까지 이동하고, GPS안테나(230)는 제 2 레일(220)의 일단까지 이동한다.

그 다음, GPS안테나(230)가 위성항법정보를 수신한다(S220).

제어부(120)는 위성항법정보 및 GPS안테나(230)와 멀티콥터(200) 중심 사이의 거리정보를 이용하여 멀티콥터(200)의 위치정보를 보정한다(S230). 이때, 제어부(120)는 제 1, 2 서보모터(240, 250)의 위치정보를 이용하여 GPS안테나(230)의 이동된 위치를 인지한다.

만약, 보정단계(S230) 이후, 수신율 모니터링부(270)에 의해 수신율이 임계치 미만으로 저하되었다고 판단되는 경우, 전술한 산출단계(S200)부터 다시 수행될 수 있다. 이를 통해 GPS안테나(230)의 위치는 계속 바뀔 수 있고, 멀티콥터(200)는 항상 최고의 수신율을 확보할 수 있다.

제 3 실시예

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다. 도 6a는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 멀티콥터(300)의 평면도이고, 도 6b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 멀티콥터(300)의 개략적인 시스템 블록도이다. 제 3 실시예의 구성은 제 1 실시예의 구성과 대략 동일하다. 제 3 실시예의 멀티콥터(300)에도 4개의 블레이드 모터(260), 카메라(262), 무선통신부(264), 전원부(266)가 구비된다.

멀티콥터(300)의 본체 상면에는 안테나폴(310)이 힌지(320) 연결되어 있다. 안테나폴(310)의 일단은 힌지(320)에 연결되어 X축 회전과 Y축 회전이 가능하고, 타단은 자유단이며 GPS안테나(230)가 설치된다. 안테나폴(310)은 길이방향을 따라 신축이 가능하다.

X축서보모터(330)와 Y축서보모터(340) 각각은 안테나폴(310)을 X축 방향의 회동과 Y축 방향의 회동을 일으킨다. Z축서보모터(350)는 안테나폴(310)의 신축을 제어한다.

X축서보모터(330), Y축서보모터(340) 및 Z축서보모터(350)에서 출력되는 위치정보는 제어부(120)로 전송되어 GPS안테나(230)의 현재 위치를 알 수 있도록 한다.

도 7은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 멀티콥터(300)의 GPS 수신율 향상방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 먼저, 제어부(120)의 거리산출수단이 멀티콥터(300) 내에서 근접한 시설물(예 : 교량의 측면 모서리)과 가장 먼 지점을 산출한다(S300). 이는 거리 측정과 방향 감지를 통해 이루어지며, 가장 먼 지점은 시설물의 GPS음영이 가장 낮고 따라서 GPS 수신율이 가장 높을 것이라는 판단에서 비롯된다.

만약 가장 먼 지점으로 두 곳의 지점이 산출되는 경우, 현재의 GPS안테나(230) 위치로부터 가장 가까운 지점을 우선 선택하여 이동하도록 한다. 제어부(120)는 GPS안테나(230)의 현재 위치를 알고 있기 때문에, GPS안테나(230)의 빠른 이동을 확보하기 위해서이다.

그 다음, 제어부(120)의 조정수단이 먼 지점으로 GPS안테나(230)를 이동시키기 위해 안테나폴(310)의 각도와 길이를 조정한다(S310). X축서보모터(330)와 Y축서보모터(340)는 안테나폴(310)을 회동시키고, Z축서보모터(350)는 안테나폴(310)을 신장 또는 수축시킨다. 일예로, X축서보모터(330)와 Y축서보모터(340)는 안테나폴(310)을 1사분면의 45° 각도로 회동시키고, Z축서보모터(350)는 최대 신장이 이루어지도록 한다.

그 다음, GPS안테나(230)가 위성항법정보를 수신한다(S320).

그 다음, 제어부(120)는 위성항법정보 및 GPS안테나(230)와 멀티콥터(300) 중심 사이의 거리정보를 이용하여 멀티콥터(300)의 위치정보를 보정한다(S330). 이때, 제어부(120)는 X축서보모터(330), Y축서보모터(340) 및 Z축서보모터(350)의 출력신호를 이용하여 GPS안테나(230)의 위치를 인지한다.

만약, 보정단계(S330) 이후, 수신율 모니터링부(270)에 의해 수신율이 임계치 미만으로 저하되었다고 판단되는 경우, 전술한 산출단계(S300)부터 다시 수행된다. 이를 통해 GPS안테나(230)의 위치는 계속 바뀔 수 있고, 멀티콥터(300)는 항상 최고의 수신율을 확보할 수 있다.

상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

10 : 철도교량,
20 : 교각,
30 : 비행방향,
50, 100, 200, 300 : 멀티콥터,
110 : 본체,
120 : 제어부,
130 : 블레이드,
140 : 아암,
150 : 제 1 GPS안테나,
152 : 제 1 연결봉,
160 : 제 2 GPS안테나,
162 : 제 2 연결봉,
170 : 제 3 GPS안테나,
172 : 제 3 연결봉,
180 : 제 4 GPS안테나,
182 : 제 4 연결봉,
210 : 제 1 레일,
220 : 제 2 레일,
230 : GPS안테나,
240 : 제 1 서보모터,
250 : 제 2 서보모터,
260 : 블레이드 모터,
262 : 카메라,
264 : 통신부,
266 : 전원부,
270 : 수신율 모니터링부,
310 : 안테나폴,
320 : 힌지,
330 : X축 서보모터,
340 : Y축 서보모터,
350 : Z축 서보모터,

Claims

멀티콥터(100) 상의 서로 다른 위치에 설치되어 위성항법정보를 수신하는 복수의 GPS안테나(150, 160, 170, 180);
상기 각 GPS안테나(150, 160, 170, 180)의 수신율을 측정하여 상호 비교하는 측정비교수단;
상기 복수의 GPS안테나(150, 160, 170, 180) 중 최고 수신율의 안테나를 선택하는 선택수단; 및
선택된 상기 GPS안테나로부터 수신된 상기 위성항법정보 및 선택된 상기 GPS안테나와 상기 멀티콥터(100) 중심 사이의 거리정보를 이용하여 상기 멀티콥터(100)의 위치정보를 보정하는 제어부(120);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터의 GPS 수신율 향상장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 GPS안테나(150, 160, 170, 180)는 상기 멀티콥터(100)의 중심으로부터 방사방향으로 연장되는 복수의 아암(140)들 각각에 설치되는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터의 GPS 수신율 향상장치.
멀티콥터(100) 상의 서로 다른 위치에 설치된 복수의 GPS안테나(150, 160, 170, 180)가 위성항법정보를 수신하는 단계;
측정비교수단이 상기 각 GPS안테나(150, 160, 170, 180)의 수신율을 측정하여 상호 비교하는 단계(S100);
선택수단이 상기 복수의 GPS안테나(150, 160, 170, 180) 중 최고 수신율의 안테나를 선택하는 단계(S110); 및
제어부(120)가 선택된 상기 GPS안테나로부터 수신된(S120) 상기 위성항법정보 및 선택된 상기 GPS안테나와 상기 멀티콥터(100) 중심 사이의 거리정보를 이용하여 상기 멀티콥터(100)의 위치정보를 보정하는 단계(S130);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터의 GPS 수신율 향상방법.
제 3 항에 있어서,
상기 보정단계(S130) 이후,
상기 수신율이 임계치 미만으로 저하되는 경우, 상기 비교단계(S100)부터 수행되는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터의 GPS 수신율 향상방법.
멀티콥터(200) 상의 설치되는 적어도 하나의 레일;
상기 레일 상에서 이동 가능하도록 구성된 GPS안테나(230);
상기 GPS안테나(230)의 이동 경로 중 근접한 시설물과 가장 먼 지점을 산출하는 거리산출수단;
상기 먼 지점으로 상기 GPS안테나(230)를 이동시킬 수 있는 구동수단;
상기 먼 지점 상의 상기 GPS안테나(230)로부터 수신된 위성항법정보 및 상기 GPS안테나(230)와 상기 멀티콥터(200) 중심 사이의 거리정보를 이용하여 상기 멀티콥터(200)의 위치정보를 보정하는 제어부(120);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터의 GPS 수신율 향상장치.
제 5 항에 있어서,
상기 레일은, 상호 직각으로 배치된 제 1, 2 레일(210, 220)이고,
상기 구동수단은,
상기 제 1 레일(210) 상에서 상기 GPS안테나(230)를 이동시키는 제 1 서보모터(240); 및
상기 제 2 레일(220) 상에서 상기 제 1 레일(210)을 이동시키는 제 2 서보모터(250);인 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터의 GPS 수신율 향상장치.
제 6 항에 있어서,
상기 제 1, 2 서보모터(240, 250)의 위치정보에 기초하여 상기 GPS안테나(230)와 상기 멀티콥터(200) 중심 사이의 거리정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터의 GPS 수신율 향상장치.
제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 멀티콥터의 GPS 수신율 향상장치를 이용한 수신율 향상방법에 있어서,
거리산출수단이 레일 상의 GPS안테나(230) 이동 경로 중 근접한 시설물과 가장 먼 지점을 산출하는 단계(S200);
구동수단이 상기 먼 지점으로 상기 GPS안테나(230)를 이동시키는 단계(S210);
상기 GPS안테나(230)가 위성항법정보를 수신하는 단계(S220);
제어부(120)가 상기 위성항법정보 및 상기 GPS안테나(230)와 상기 멀티콥터(200) 중심 사이의 거리정보를 이용하여 상기 멀티콥터(200)의 위치정보를 보정하는 단계(S230);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터의 GPS 수신율 향상방법.
제 8 항에 있어서,
상기 보정단계(S230) 이후,
상기 수신율이 임계치 미만으로 저하되는 경우, 상기 산출단계(S200)부터 수행되는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터의 GPS 수신율 향상방법.
일단이 멀티콥터(300) 상에 힌지(320)로 연결되고 타단이 자유단이며, 길이 방향으로 신축이 가능한 안테나폴(310);
상기 안테나폴(310) 상에 설치된 GPS안테나(230);
상기 멀티콥터(300) 상에서 근접한 시설물과 가장 먼 지점을 산출하는 거리산출수단;
상기 먼 지점으로 상기 GPS안테나(230)를 이동시키기 위해 상기 안테나폴(310)의 각도와 길이를 조정하는 조정수단;
상기 먼 지점 상의 상기 GPS안테나(230)로부터 수신된 위성항법정보 및 상기 GPS안테나(230)와 상기 멀티콥터(300) 중심 사이의 거리정보를 이용하여 상기 멀티콥터(300)의 위치정보를 보정하는 제어부(120);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터의 GPS 수신율 향상장치.
제 9 항에 있어서,
상기 조정수단은,
상기 안테나폴(310)을 X축방향으로 회동시키는 X축서보모터(330);
상기 안테나폴(310)을 Y축방향으로 회동시키는 Y축서보모터(340); 및
상기 안테나폴(310)을 길이방향으로 신축시키는 Z축서보모터(350);인 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터의 GPS 수신율 향상장치.
제 11 항에 있어서,
상기 X축서보모터(330), 상기 Y축서보모터(340) 및 상기 Z축서보모터(350)의 위치정보에 기초하여 상기 GPS안테나(230)와 상기 멀티콥터(300) 중심 사이의 거리정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터의 GPS 수신율 향상장치.
제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 멀티콥터의 GPS 수신율 향상장치를 이용한 수신율 향상방법에 있어서,
거리산출수단이 상기 멀티콥터(300) 상에서 근접한 시설물과 가장 먼 지점을 산출하는 단계(S300);
조정수단이 상기 먼 지점으로 GPS안테나(230)를 이동시키기 위해 안테나폴(310)의 각도와 길이를 조정하는 단계(S310);
상기 GPS안테나(230)가 위성항법정보를 수신하는 단계(S320);
제어부(120)가 상기 위성항법정보 및 상기 GPS안테나(230)와 상기 멀티콥터(300) 중심 사이의 거리정보를 이용하여 상기 멀티콥터(300)의 위치정보를 보정하는 단계(S330);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터의 GPS 수신율 향상방법.
제 13 항에 있어서,
상기 보정단계(S330) 이후,
상기 수신율이 임계치 미만으로 저하되는 경우, 상기 산출단계(S300)부터 수행되는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터의 GPS 수신율 향상방법.