KR102661675B1

KR102661675B1 - 융복합센서 기반 측정면적에 따라 비행 고도가 결정되는 드론 비행 시스템

Info

Publication number: KR102661675B1
Application number: KR1020210159641A
Authority: KR
Inventors: 주정섭; 강경훈
Original assignee: 주식회사 제이슨랩
Priority date: 2021-11-18
Filing date: 2021-11-18
Publication date: 2024-05-07
Anticipated expiration: 2041-11-18
Also published as: KR20230072930A

Abstract

본 발명은 드론 비행 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 드론 비행 시스템은, 드론의 비행시 드론의 하방에 배치되는 표식을 촬영하기 위한 카메라; 상기 카메라로부터의 영상을 분석하기 위한 영상 분석부; 및 상기 영상 분석부에서의 분석 결과에 대응하여 드론의 비행 높이를 조절하기 위한 비행 제어부를 포함하고,
상기 영상 분석부는 촬영된 영상으로부터 표식을 탐지하고, 탐지된 표식으로부터 형성되는 다각형의 면적을 산출하고 산출된 면적에 기반하여 상기 비행 제어부에 비행 높이를 상승시킬 것인지 또는 하강시킬 것인지 명령을 생성하는 비행높이 산출부를 포함한다.

Description

융복합센서 기반 측정면적에 따라 비행 고도가 결정되는 드론 비행 시스템{DRONE FLIGHT SYSTEM IN WHICH FLIGHT ALTITUDE IS DETERMINED BASED ON FUSION SENSOR-BASED MEASUREMENT AREA}

본 발명은 드론 비행 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 융복합센서 기반 측정면적에 따라 비행고도가 결정되는 드론 비행 시스템에 관한 것이다.

최근에는 사람이 작업하기 힘든 환경에서 무인 비행체의 필요성이 증가하고 있다.

이러한 무인 비행체는 접근이 어려운 재난/재해 지역의 공중 영상획득 및 전력선 검사 또는 전장 상황에서 적의 은닉정보를 제공하거나, 무인기를 통한 정찰임무, 감시임무를 수행하는 등 활용도 역시 매우 넓어지고 있다.

현재 무인 원격제어 수직이착륙 비행체의 보편적인 형태로는 단일 로터형 헬리콥터와, 동축반전형 헬리콥터 등이 있다.

단일 로터형 헬리콥터와 동축 반전형 헬리콥터는 오래전부터 사용되고 있으며, 양력 발생을 위해 매우 큰 주 로터를 구비하고, 장시간 비행 및 고중량의 운반이 가능하도록 되어 있지만, 단일 로터형 헬리콥터는 주 로터를 회전시킬 때 발생하는 반 토크 현상의 상쇄를 위해 주 로터와 연동되는 가변 피치 테일 로터를 구비하게 되는데, 이때 테일 로터에서 주 로터의 동력을 20％ 이상 떨어뜨려 효율을 감소시키는 단점이 있다.

그리고, 동축 반전형 헬리콥터는 반 토크 현상을 방지하기 위해 테일 로터를 구비하는 대신, 2개의 주 로터를 1개의 축에서 서로 반대 방향으로 회전되도록 함으로써, 토크를 서로 상쇄시키도록 구비되지만, 주 로터의 구조가 매우 복잡해지고, 고중량화로 무게가 무겁다는 단점이 있다.

또한 종래의 무인 비행체의 경우 무인 비행체를 조정하기 위해서는 별도의 비행장치 제어단말을 필수적으로 구비하고 비행장치 제어단말의 조작을 통해 사용자가 직접 비행 높이를 맞추어 비행을 수행해야만 하지만 무인 비행체를 수평을 유지한 상태로 비행 높이를 유지하는 것은 상당한 조종 스킬을 필요로 하며 이는 무인 비행체의 확산에도 큰 걸림돌이 되고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1217804호 대한민국 공개특허 제10-2011-0000767호

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 엔진에 의해 비행하면서 약제를 분사하는 드론의 구조를 단순화할 뿐 아니라 드론이 일정한 비행 높이로 수평을 유지한 상태로 비행할 수 있는 융복합센서 기반 측정면적에 따라 비행고도가 결정되는 드론 비행 시스템을 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 드론 비행 시스템은, 드론의 비행시 드론의 하방에 배치되는 표식을 촬영하기 위한 카메라; 상기 카메라로부터의 영상을 분석하기 위한 영상 분석부; 및 상기 영상 분석부에서의 분석 결과에 대응하여 드론의 비행 높이를 조절하기 위한 비행 제어부를 포함하고,

상기 영상 분석부는 촬영된 영상으로부터 표식을 탐지하고, 탐지된 표식으로부터 형성되는 다각형의 면적을 산출하고 산출된 면적에 기반하여 상기 비행 제어부에 비행 높이를 상승시킬 것인지 또는 하강시킬 것인지 명령을 생성하는 비행높이 산출부를 포함한다.

전술한 양태에서 영상 분석부는 미리결정된 표식의 개수가 저장되어 있는 저장부 및 상기 탐지된 표식으로부터 형성되는 다각형의 면적을 산출하는 영역 계산부를 포함하고, 영역 계산부는 카메라로부터 촬영된 영상에서 탐지된 표식의 개수가 상기 저장부에 저장되어 있는 미리결정된 표식의 개수와 비교하도록 구성된다.

또한 전술한 양태에서 영역 계산부는 카메라로부터 촬영된 영상에서 탐지된 표식의 개수가 상기 저장부에 저장되어 있는 미리결정된 표식의 개수와 비교하여, 상기 카메라로부터 촬영된 영상에서 탐지된 표식의 개수가 미리결정된 표식의 개수보다 적은 경우 상기 영상 분석부의 비행높이 산출부는 상기 비행 제어부에 비행 높이를 상승시키라는 명령을 생성하도록 구성된다.

또한 전술한 양태에서 영역 계산부는 카메라로부터 촬영된 영상에서 탐지된 표식의 개수가 상기 저장부에 저장되어 있는 미리결정된 표식의 개수와 비교하여, 상기 카메라로부터 촬영된 영상에서 탐지된 표식의 개수가 미리결정된 표식의 개수과 동일한 경우 탐지된 표식에 의해 형성되는 다각형의 면적을 계산하도록 구성된다.

또한 전술한 양태에서 영상 분석부는 계산된 다각형의 면적을 비교하여 최대영역을 검출하는 최대 영역 검출부를 더 포함하고, 상기 영역 계산부는 카메라로부터 촬영된 영상에서 탐지된 표식의 개수가 상기 저장부에 저장되어 있는 미리결정된 표식의 개수와 비교하여, 상기 카메라로부터 촬영된 영상에서 탐지된 표식의 개수가 미리결정된 표식의 개수과 동일한 경우, 최대 영역 검출부는 이전 계산된 다각형의 면적과 현재 계산된 다각형의 면적을 비교하고, 현재 계산된 다각형의 면적이 이전 계산된 다각형의 면적보다 작은 경우 비행 높이 산출부는 상기 비행 제어부에 비행 높이를 하강시키라는 명령을 생성하도록 구성된다.

본 발명의 드론 비행 시스템에 따르면, 엔진에 의해 작동되어 비행하면서 약제를 분사하고, 복수의 메인 프로펠러에 의해 드론이 수평을 유지한 상태로 안정적으로 이착륙할 수 있으며, 드론의 구조를 단순화하고, 비행시 에너지 손실을 최소화한 상태로 비행할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 드론의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 드론에 구성되는 메인 로터의 동력전달부를 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 드론의 동체부 내부 구성을 보인 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 드론의 냉각 구조를 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 드론 비행 시스템의 제어 회로를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 드론 비행 시스템의 영상 분석부의 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 드론 비행 시스템에서 표식을 다각형으로 인식하는 것을 설명하기 위한 설명도이다.
도 8은 본 발명에 따른 드론 비행 시스템에서 비행 높이 제어 처리의 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 드론 비행 시스템에서 카메라 화각을 이용한 비행 높이 제어 처리의 흐름을 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 발명의 기술적 사항에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다.

아울러, 본 발명의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예이다.

그리고, 아래 실시예에서의 선택적인 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로서, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.

이에, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

첨부된 도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 드론을 도시한 도면들이다.

본 발명에 따른 드론(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 중앙의 동체부(110)와, 동체부(110)에서 외측으로 돌출된 프레임(310)과, 프레임(310)에 회전가능하게 설치되어 드론(100)의 비행을 가능케 하는 로터를 포함한다.

동체부(110)는 육면체의 박스 형상으로 형성되고, 그 상면 및 하면, 측면에는 각각의 케이스(111)가 결합되어 구비되며, 이러한 케이스(111)는 동체부(110)의 각 면을 담당하는 단위 케이스마다 분리가능하게 구비될 수 있다.

이로써, 동체부(110) 내부는 빈 공간으로 형성되고, 동체부(110) 내부에는 후술될 엔진(120)과, 배터리(140), 기어박스(130), 연료탱크(150), 약제탱크(160) 등이 탑재되어 구비될 수 있다.

특히, 엔진(120)은 후술될 메인 로터(200)를 구동시키는 내연 기관이고, 배터리(140)는 후술될 보조 로터(300)에 전원을 제공하는 전원공급장치이다.

그리고, 배터리(140)에는 엔진(120)의 구동시 발생되는 운동에너지를 전기에너지로 변환시켜 저장할 수 있는 자가발전 기능을 구비될 수 있고 또는 별도의 자가발전기가 구비될 수도 있다.

한편, 이와 같은 엔진(120)과 배터리(140)는 동체부(110) 내에 구비되는 다른 부품들보다 무거운 중량체이기 때문에, 드론(100)의 무게 중심에 영향을 줄 수 있으므로, 엔진(120)과 배터리(140)를 드론(100)의 비행 방향과 직교되는 동체부(110) 내의 중심선상에 일렬로 나열하여 배치하는 것이 바람직하다.

이는, 드론(100)의 특성상 비행 방향으로 동체부(110)가 기울어진 상태로 비행하는 점을 고려한 것으로, 엔진(120)과 배터리(140)가 드론(100)의 비행 방향으로 배치되면 기울어진 동체부(110)에 엔진(120)이나 배터리(140)의 무게가 더해져 더 심한 각도로 기울어지게 되므로 정상적인 비행이 어렵게 된다. 따라서, 드론(100)의 비행에 영향을 가장 적게 줄 수 있는 위치인 드론(100)의 비행 방향과 직교되는 동체부(110) 내의 중심선상에 구비하는 것이 바람직하다.

한편, 동체부(110) 내에 구비되는 나머지 부품들은 엔진(120)과 배터리(140)가 배치된 중심선상을 기준으로 대칭되게 구비된다.

즉, 동체부(110) 내에는 비행에 필요한 연료가 저장되는 연료탱크(150)가 구비되는데, 이 연료탱크(150)는 복수개 이상으로 준비되어 동체부(110)의 양측에 대칭되게 구비된다. 여기서, 본 실시예에서는 2개의 연료탱크(150)가 동체부(110)의 양측에 각각 구비된 것을 일례로 예시하여 설명하고, 양측의 연료탱크(150)에서는 동시에 동일한 양의 연료가 엔진(120)으로 공급되게 설계됨이 바람직하다.

따라서, 양 연료탱크(150)의 연료가 균일하게 소진됨으로써 양 연료탱크(150)에 의한 드론(100)의 무게 불균형을 사전에 방지할 수 있게 된다.

이러한 연료탱크(150)와 동일한 원리로 방제를 목적으로 탑재되는 약제탱크(160) 역시도 엔진(120)과 배터리(140)가 배치된 동체부(110)의 중심선상을 기준으로 대칭되게 구비된다.

그리고, 엔진(120) 및 배터리(140)가 배치된 동체부(110)의 중심선상에는 엔진(120)으로 공급되는 압축공기를 냉각시켜 공급하는 인터쿨러(171)와, 엔진(120)의 냉각수를 냉각시켜 엔진(120)으로 재공급하는 라디에이터(170)가 구비된다.

이러한 인터쿨러(171)와 라디에이터(170)는 동체부(110)에서 돌출되어 후술될 메인 로터(200)의 하부에 위치되게 구비된다. 이로써, 메인 로터(200)의 회전에 의한 고속의 바람으로 인터쿨러(171)와 라디에이터(170)를 자연 냉각시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 동체부(110)에는 비행시 물체를 파악하고 거리를 측정하는 레이더(180)와 네비게이션(181)이 구비될 수 있고, 이들을 제어하기 위한 컨트롤유닛(190)과 파워일렉트로닉스(192)가 더 구비될 수 있으며, 이들 부품들은 전술한 엔진(120)이나 배터리(140), 연료탱크(150), 약제탱크(160) 등에 비하면 상대적으로 가벼우므로 동체부(110) 내에 적절히 배치하여 설치하여도 무방하다.

한편, 엔진(120)의 상부에는 엔진(120)의 동력이 출력되는 출력축과 연결되어 연동되는 기어박스(130)가 구비되고, 기어박스(130)에는 엔진(120)의 출력에 의해 회전되는 복수의 구동풀리(131)가 구비된다. 이때, 기어박스(130)에는 엔진(120)의 출력을 감속시켜 양 구동풀리(131)로 전달하는 감속기가 구비됨이 바람직하고, 양 구동풀리(131)는 기어박스(130)에 의해 서로 반대방향으로 회전되게 구비되어 후술될 양측의 메인 로터(200)를 서로 반대 방향으로 회전시키게 된다.

그리고, 동체부(110)에서 연결되어 구비되는 프레임(310)에는 드론(100)의 비행을 가능케 하는 로터가 구비되는 바, 이 로터는 동체부(110)의 양측에 각각 구비되어 드론(100)을 수직 이착륙시키는 한쌍의 메인 로터(200)와, 이륙된 드론(100)이 비행할 수 있도록 추진력을 제공하는 보조 로터(300)를 포함한다.

메인 로터(200)는 프레임(310)에 회전가능하게 위치 고정된 로터축(210)과, 로터축(210)의 하단부에 고정되어 로터축(210)과 같이 회전되는 종동풀리(211)를 포함한다.

이때, 메인 로터(200)는 로터축(210)에 의해서 동체부(110)보다 높은 위치로 배치되어 구비되고, 메인 로터(200)의 회전반경은 인터쿨러(171)와 라디에이터(170)를 넘어 동체부(110)의 일측 영역까지 포함하도록 구비될 수 있다.

이러한 메인 로터(200)의 종동풀리(211)는 동체부(110)에 구비된 기어박스(130)의 구동풀리(131)와 각각 벨트(220)로서 연결되어 연동됨으로써 양 메인 로터(200)는 동일한 회전속도로 서로 반대 방향으로 회전된다.

따라서, 한쌍의 메인 로터(200)에서 발생되는 작용 및 반작용의 힘이 상쇄되어 이륙되고, 이륙에 필요한 큰 힘의 양력은 엔진(120)의 동력이 기어박스(130)를 통해 감속되어 메인 로터(200)의 회전력으로 전달됨으로써 에너지 손실이 최소화된다.

한편, 메인 로터(200)를 한쌍으로 구비하여 반대 방향으로 회전시키는 이유는, 메인 로터(200)가 하나인 경우에는 동체부(110)가 메인 로터(200)의 회전방향과 작용 및 반작용에 의해 반대 방향으로 회전되려는 힘이 발생되지만, 한쌍의 메인 로터(200)를 서로 반대 방향으로 회전시켜 주면 한쌍의 메인 로터(200)의 작용 및 반작용에 의해 토오크가 상쇄되므로 동체부(110)는 회전되지 않고 정지된 상태를 유지할 수 있게 된다.

게다가, 한쌍의 메인 로터(200)가 회전됨에 따라 큰 힘의 양력이 발생되어 중력을 상쇄시켜 주므로 드론(100)은 한쌍의 메인 로터(200)에 의해서 이륙한 상태를 안정적으로 유지할 수 있게 된다.

또한, 이 과정에서 회전되는 한쌍의 메인 로터(200)에 의해 메인 로터(200)의 하부에는 중력에 상응한 양력이 작용되고, 이 양력에 의한 고속의 바람이 인터쿨러(171) 및 라디에이터(170)로 직접 불어 인터쿨러(171)와 라디에이터(170)를 자연 냉각시키게 된다.

그리고, 상기와 같이 기어박스(130)의 구동풀리(131)와 메인 로터(200)의 종동풀리(211)를 연결하는 벨트(220)에는 벨트(220)의 장력을 조절할 수 있는 텐셔너(230)가 구비되고, 이 텐셔너(230)는 동체부(110)에서 위치 이동가능하게 구비되어 벨트(220)의 장력을 조절할 수 있다.

한편, 보조 로터(300)는 프레임(310)의 단부에 일방향으로 기울어진 상태로 구비되고, 각 보조 로터(300)는 하부에 구비된 모터에 의해 구동되며, 이 모터들은 동체부(110)에 구비된 전자 속도 컨트롤러(191)(ESC : Electronic Speed Controls)에 의해 회전속도가 제어된다.

특히, 보조 로터(300)는 드론(100)의 비행에 필요한 추진력을 발생시키는 부재로서, 대각 방향으로 위치된 보조 로터(300)는 동일한 방향으로 기울어지게 구비되고, 같은 편에 위치된 보조 로터(300)끼리는 서로 반대 방향으로 기울어지도록 구비된다.

이로써, 보조 로터(300)의 회전속도를 조절함에 따라 드론(100)을 전진 비행 또는 후진 비행, 방향 전환 및 제자리 선회시킬 수 있다.

한편, 이러한 보조 로터(300)의 모터는 배터리(140)로부터 전원을 공급받아 구동되고, 배터리(140)에는 엔진(120)의 구동시 자가발전이 이루어져 전기에너지가 지속적으로 공급되어 충전된다.

그리고, 도면으로 도시되지는 않았지만, 프레임(310)에는 약제탱크(160)에 저장된 약제를 공중으로 분사하는 다수의 노즐이 구비될 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 드론은 엔진의 구동에 의해 비행된다.

즉, 엔진(120)이 구동되면, 엔진(120)의 동력이 출력축을 통해 기어박스(130)로 전달되고, 이는 다시 기어박스(130)에서 감속되어 양 구동풀리(131)를 서로 반대 방향으로 회전시키게 된다.

그러면, 양 구동풀리(131)에 각각 벨트(220)로서 연결된 메인 로터(200)가 서로 반대 방향으로 회전되면서 양력을 발생시켜 드론(100)을 이륙시키게 되고, 한쌍의 메인 로터(200)가 서로 반대 방향으로 회전됨에 따라 메인 로터(200)의 토오크가 상쇄되므로 동체부(110)는 정지된 상태를 안정적으로 유지할 수 있게 된다.

게다가, 메인 로터(200)가 회전되어 양력이 발생되면, 메인 로터(200)의 하부로 고속의 바람이 불어 인터쿨러(171)와 라디에이터(170)를 자연 냉각시킬 수 있게 된다.

한편, 엔진(120)의 구동시는 엔진(120)의 운동에너지가 전기에너지로 변환되어 배터리(140)에 저장되고, 배터리(140)의 전원은 보조 로터(300)의 모터로 공급되어 모터를 작동시키게 된다.

이때, 각 모터의 회전속도는 각 전자 속도 컨트롤러(191)에 의해 제어됨으로써 전진 비행 또는 후진 비행, 방향 전환, 제자리 회전 등의 비행이 가능하게 된다.

다음으로 드론의 자동 비행, 즉 비행 높이 조절과 관련된 구성에 대해 설명하도록 한다. 도 5는 본 발명에 따른 드론의 제어회로(400)를 나타내는 블록도이다. 제어회로(400)는 드론의 동체부(110) 내에 포함되거나 동체부(110)를 지지하는 프레임에 설치될 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 드론의 임의의 구역내에 설치될 수도 있다.

본 발명에 따른 드론은 동체부(110)는 드론의 자동 비행 높이를 지원하기 위한 외부 지원 장치(또는 센서 그룹)로서 도 5에 도시된 바와 같이 카메라(410), GPS 센서(422), 가속/자이로센서(424), 레이더 센서(180), 네비게이션(181)을 포함한다. 이와 같은 센서 그룹은 적당한 지원 인터페이스를 거쳐 비행제어부(440)로 입력되고 비행제어부(440)은 입력된 센서르룹의 값에 기반하여 자율 비행 또는 자동 이착륙을 수행할 수 있게 된다.

카메라(410)는, 드론에 탑재되어, 드론의 하측에 위치되는 표식가능 물체, 예를 들면, 지상 표식 포인트를 촬영한다. 여기서, 카메라(410)로서 화각조절되는 렌즈(줌 렌즈)가 장착 된 카메라를 사용하는 예를 나타낸다. 카메라 (410)는 촬영된 영상 데이터를 영상 분석부(430)으로 송신한다.

GPS 센서(422)는 인공위성으로부터 수신기까지 신호가 도달하는 데 걸린 시간을 기준으로 거리를 측정한다. 즉 드론에서의 GPS는 인공위성을 이용한 범세계 위치결정시스템으로 정확한 위치를 알고 있는 위성에서 발사한 전파를 드론에서 수신하여 관측점까지 소요시간을 관측함으로써 관측점의 3차원 좌표 및 세계시를 구하는 시스템이다. 따라서 GPS 센서(422)를 이용하여 드론이 경로점을 따라 비행하게 하거나 제자리로 돌아오게 하는 등 이륙부터 착륙까지의 자율비행을 지원하게 된다.

가속도 센서 및 자이로 센서(424)는 드론의 관성 센서로서 기능한다. 가속도센서는 드론의 가속도를 측정하고, 자이로 센서는 드론의 회전력을 측정한다. 가속도 센서와 자이로 센서 모두 3축 센서가 이용되고 여기서 3축이라 함은 센서가 3차원에서 움직일 때 x축, y축, z축 방향의 가속도를 측정할 수 있다는 것을 의미하며, 이를 통해서 중력에 대한 드론의 상대적인 위치와 움직임을 측정할 수 있다.

자이로 센서는 드론이 수평을 유지할 수 있도록 도와주는 가장 기본적인 센서로서, 세 축 방향의각 가속도를 측정하여 드론의 기울기 정보를 제공해준다. 제어 모듈은 두 측정값을 종합하고 분석하여 드론의 현재 자세(각)를 계산하고, 원하는 비행에 필요한 자세 보정을 수행한다.

또한 본 발명에 따른 드론(1)은 라이다(LiDAR:Light Detection And Ranging) 또는 레이더 센서(180)를 더 포함할 수 있다. 라이다 센서(180)는 레이저(laser)를 목표물(대상체)에 투사하고 대상체에서 반사되어 되돌아오는 시간을 측정함으로써 대상체까지의 거리, 방향, 속도, 온도, 물질 분포 및 농도 특성 등을 감지, 측정할 수 있다. 라이다 센서(180)는 일반적으로 높은 에너지 밀도와 짧은 주기를 가지는 펄스 신호를 생성할 수 있는 레이저의 장점을 활용하여 보다 정밀한 대기 중의 물성 관측 및 거리 측정 등에도 활용되고 있다. 라이다 센서는 수 m부터 수 km 거리 측정에 사용될 수 있다. 라이다 시스템의 범위를 넓히기 위해 보이지 않는 근적외선의 매우 짧은 레이저 펄스를 사용하여, 눈(eye)에 안전하면서 기존 연속 웨이브 레이저에 비해 훨씬 높은 레이저 출력이 가능하다.

본 발명에서 라이다 센서(180)는 드론의 비행중 전방의 장애물 또는 물체를 검출하도록 설치되고, 라이다 센서(180)로부터의 검출값은 제어부(190)을 통해 비행 제어부로 입력된다.

드론의 비행상태는 회전운동상태와 병진운동상태로 정의되며, 회전운동상태는

- 요(Yaw 혹은 Rudder, 드론의 수평을 유지한 상태에서 동체를 회전시킴)：z축 회전 ;

- 피치(Pitch 혹은 Elevator, 드론 기수를 상하로 움직여 전진하거나후진)：x축 회전

- 롤(Roll 혹은 Aileron, 동체를 좌우로 기울임에 따라 드론이 좌우로 이동)：y축 회전를 포함한다.

또한 드론의 병진운동상태는 경도, 위도, 고도, 속도를 의미한다.

드론의 회전운동상태를 측정하기 위해 3축 자이로센서, 3축 가속도센서, 3축 지자기센서가 이용될 수 있고 드론의 병진운동상태를 측정하기 위해 GPS 수신기와 기압센서가 이용될 수 있다.

이외에도 드론에는 나침반 기능을 수행하는 자력계 센서, 관성 측정 유닛((Inertial Measurement Unit, IMU)을 더 포함할 수도 있다. 자력계(magnetometer)는 나침반 기능을 하는 센서로 자기장을 측정하는 역할을 한다. 즉 자기 힘을 측정하는 것으로 가속도 센서와 자이로 센서만으로는 비행 조정장치(FC)가 드론의 진행방향을 알 수 없는데, 자력계 센서를 이용하여 자북을 측정함으로써 드론의 방향정보를 알 수 있게 된다. GPS의 위치정보와 자력계의 방위정보, 가속도계의 이동정보를 결합하면 드론의 움직을 파악할 수 있게 된다.

또한 관성측정장치(Inertial Measurement Unit, IMU)는 GPS와 연동되어 기체의 이동방향, 이동경로, 이동속도를 유지하는 역할을 하고, 3축 자력계와 GPS 수신기가 결합된 형태로 얻은 정보를 드론의 비행제어부(440)로 전달할 수도 있다.

전술한 바와 같이 카메라(410)는, 드론의 하측에 위치되는 표식가능 물체, 예를 들면, 지상의 표식 포인트를 촬영한다. 여기서, 카메라(410)로서 화각조절되는 렌즈(줌 렌즈)가 장착 된 카메라를 사용하는 예를 나타낸다. 카메라 (410)는 촬영된 영상 데이터를 영상 분석부(430)으로 송신한다.

영상 분석부(430)는 카메라로부터의 영상 데이터를 이용하여 비행높이를 산출한다.

비행 제어부(440)는 드론의 비행 높이를 포함한 비행 상태를 제어하도록 구성되고 구동부(460)는 프로펠러와 프로펠러를 회전시키는 모터로 구성된다. 비행 제어부(440)는, ESC를 통해 구동부(460)의 프로펠러의 회전수를 적절히 제어함으로써, 드론의 이동 방향이나 비행 높이 등을 제어한다. 카메라 제어부(450)는 카메라(410)의 화각(주밍)을 제어한다.

보다 구체적으로 영상분석부(430)는 도 6에 도시된 바와 같이 표식 탐지부(432), 영역 계산부(434), 최대영역 검출부(435), 비행높이 산출부(436) 및 카메라 화각 조정부(437)를 포함한다.

표식 탐지부(432)는 카메라로부터의 촬영 영상을 수신하면 수신된 영상으로부터 지상 표식을 인식한다. 지상 표식으로는 특정 형태의 도형이나 기하학적 모양이 이용될 수 있다.

저장부(M)는 미리 설정된 표식의 개수를 기준 표식 수로 기억한다. 예를 들면,저장부(M)는 기준 표식 수를 저장하고 있다.

표식 탐지부(432)는 표식 탐지부를 통해 인식된 복수의 표식 수와 저장부 (16)에 저장된 기준 표식 수를 비교하고 그 비교 결과를 비행높이 산출부(436)에 출력하고, 카메라에 의해 촬영 얻어진 영상과 비교 결과를 영역 계산부(434)에 출력한다.

영역 계산부(434)는, 표식 탐지부(432)에 의해 인식된 표식의 개수가 저장부(16)에 미리 등록된 표식의 개수와 일치하는 경우, 카메라에 의해 촬영된 영상을 이용하여 표식의 위치를 검출하고, 기준 표식 수와 일치하는 수의 표식에 의해 형성된 다각형의 영역(면적)을 산출하고, 산출된 다각형의 면적을 최대영역 검출부(435)에 출력한다.

최대영역 검출부(435)는, 영역 계산부(434)가 계산한 다각형의 면적을 수신한 후 이를 기억하고, 이전의 다각형의 면적과 최신의 다각형의 면적을 비교하여 최대 면적 값을 검출하는 처리를 행하여 비교 결과를 비행높이 산출부(436)에 출력한다.

비행높이 산출부(436)는 표식 탐지부(432)의 비교 결과와 최대영역 검출부 (435)의 비교 결과에 기초하여 다각형의 면적이 최대가 되도록 카메라가 장착된 드론의 비행 높이를 산출하여 비행 제어부(440)에 제어 신호를 전송한다.

구체적으로, 비행높이 산출부(436)는, 표식 탐지부(432)에 의해 인식된 복수의 표식의 개수가 기준 표식 수보다 적은 경우, 드론의 비행 높이를 상승시키도록 드론의 비행 높이를 제어하는 제어 커맨드를 작성하고 작성된 제어 커멘드를 비행제어부(440)으로 전송하게 된다.

또한, 비행높이 산출부(15)는, 복수의 표식의 개수가 기준 표식의 개수와 일치하고, 또한 다각형의 면적이 전회 산출한 다각형의 면적보다 작은 경우, 드론의 비행 높이를 하강시키도록 제어 커맨드를 작성하고, 작성된 제어 커멘드를 비행제어부(440)으로 전송하게 된다.

또한, 비행높이 산출부(436)는 복수의 표식의 개수가 등록 표식의 개수와 일치하고, 다각형의 면적이 이전에 산출된 다각형의 면적 이상인 경우, 드론의 비행 높이를 유지하도록 비행 높이를 제어하는 제어 커맨드를 작성하고, 작성된 제어 커멘드를 비행제어부(440)으로 전송하게 된다.

카메라 화각 조정부(437)는 드론에 탑재된 카메라의 화각 또는 주밍을 제어한다. 구체적으로는, 표식 탐지부(432)는, 드론의 비행 높이를 현재의 비행 높이로 유지한 상태에서 카메라(410)가 촬영한 영상으로부터, 복수의 지상 표식을 인식한다. 영역 계산부(434)는, 드론의 비행 높이를 현재의 비행 높이로 유지한 상태에서 인식된 복수의 표식에 의해 형성되는 다각형의 면적을 고도 유지시 면적으로서 산출한다. 카메라 화각 조정부(437)는, 고도 유지시 면적이 최대가 되도록, 카메라(410)의 화각을 제어하는 제어 커맨드를 작성하고, 작성된 제어 커맨드를 통해 카메라의 화각을 제어하게 된다.

또한 카메라 화각 조정부(437)는 드론의 비행 높이를 현재의 비행 높이 유지한 상태에서 인식된 복수의 표식의 개수가 기준 표식 개수보다 적은 경우, 카메라의 화각을 넓히는 제어 커맨드를 작성한다. 여기서, 카메라의 화각을 더 이상 넓힐 수 없는 경우 카메라 화각 조정부(437)는 카메라의 현재 화각을 유지하는 제어 명령을 생성하고, 비행높이 산출부(436)는 비행 드론의 비행 높이를 상승하는 제어 커맨드를 작성하여 비행 제어부(440)에 전송한다.

또한, 카메라 화각 조정부(437)는, 드론의 비행 높이를 현재의 비행 높이로 유지한 상태에서 인식된 복수의 표식의 개수가 등록 표식수와 일치하고, 또한 고도 유지시 다각형의 면적이 이전 산출된 고도 유지시 면적보다 작은 경우, 카메라의 화각이 좁아지도록 카메라를 제어하는 제어 커맨드를 작성하고 이를 카메라 제어부(450)에 전송한다. 여기서, 카메라의 화각이 더 이상 좁아질 수 없는 경우 카메라 화각 조정부(437)는, 카메라의 현재의 화각을 유지하는 제어 커맨드를 작성함과 함께, 비행 높이 산출부(436)는, 드론의 비행 높이를 하강하는 제어 커맨드를 작성하여 비행 제어부(440)로 전송한다.

또한, 카메라 화각 조정부(437)의 구성은 상기의 예에 특별히 한정되는 것은 아니고 다양한 변경이 가능하며, 예를 들면, 카메라 화각 조정부(437)를 생략하고, 비행높이 산출부(436)가 카메라 화각 조정부(437)의 기능을 더 수행할 수도 있다.

전술한 구성은 드론이 비행하고 있는 위치의 아래의 영상을 항상 카메라에서 촬영하고 있으며, 따라서 드론의 비행 높이와 카메라에 탑재 된 카메라의 화각에 따라 드론의 카메라가 촬영하는 영역의 면적이 변화한다. 즉, 드론이 화각을 망원측으로부터 광각측으로 줌 아웃시키면 화각이 넓어지게 되고 촬영되는 영역도 넓어진다. 또한, 드론의 카메라가 광각측으로부터 망원측으로 줌인 화각이 좁아지게 되고 촬영되는 영역도 좁아지게 된다.

본 실시예에서는 초기 상태에서 카메라의 화각을 최대 광각, 즉 가장 넓은 화각으로 가장 많은 물체를 촬영할 수있는 상태로 유지하여 둔다. 드론의 하방에는, 표식이 전개되어 있고, 카메라가 이들 표식의 영상을 촬영함으로써 지상 표식의 위치를 꼭지점으로 하는 다각형이 생성된다.

도 7는 본 발명의 실시예에 따른 드론이 2 이상의 지상 표식(A1~A7)을 촬영할 때의 상태의 일례를 나타내는 이미지도이다. 도 7에 도시된 실시예에서, 드론이 상공을 비행하고 있고, 비행중인 위치의 하방에, 7개의 지상 표식이 배치되어 있다. 각각의 표식(A1~A7)은 고정식 표식이거나 이동식 표식일 수 있으며, 표식은 예를 들면, 발광부를 구비하고, 발광부를 소정의 색으로 점등시킬수 있다. 이 때, 드론은 비행하고 있는 위치의 하방의 영상을 카메라를 이용하여 촬영하고, 영상 분석부(430)는 촬영된 영상으로부터 복수의 표식의 발광부를 인식하고, 드론은 카메라가 7개의 지상 표식의 발광부를 모두 촬영할 수 있도록 드론의 비행 높이를 제어하게 된다.

도 7에 도시된 바와 같이 인식된 표식은 선분으로 이어져서 하나의 다각형을 이루게 된다. 도 7에 도시 된 바와 같이, 영상 분석부(430)는 7 개의 지상 표식을 인식된 표식 A1 ~ A7로 인식하고, 7 개의 선분으로 이루어진 다각형의 면적을 산출한다.

여기서, 실시예에서 드론의 비행 높이가 낮으면 카메라에서 촬상된 표식의 개수는 미리 설정되는 기준 표식의 개수에 도달하지 못하여 인식된 표식 수를 꼭지점으로 하는 다각형이 형성되지 않는다.

따라서 비행 높이 산출부(436)은 저장부(M)에 저장된 표식의 개수가 인식될 때까지 드론의 비행 높이를 상승시킨다. 이렇게 하면 표식 개수를 꼭지점의 개수로하는 다각형이 얻어질 수 있다. 드론이 비행 높이를 상승시키는 과정에서, 카메라는 표식을 촬영하기 시하고, 카메라의 영상으로부터 표식이 포착되면, 표식 탐지부(432)는 인식된 표식의 개수를 카운트하기 시작하고, 그 후, 인식된 표식 수가 미리 설정된 표식 수가 될 때까지 상승 비행한다.

드론이 계속 상승하는 과정에서 표식의 개수가 등록된 표식 개수와 일치하게되면, 각각의 표식를 꼭지점으로 하는 다각형을 인식할 수 있기 때문에, 영역 계산부(434)는 다각형의 면적을 산출한다.

다각형의 면적은 드론의 비행 높이와 관련되어 있기 때문에, 드론의 비행 높이가 높아 질수록 다각형의 면적은 감소하게 된다. 한편, 드론의 비행 높이가 낮아 질수록 다각형의 면적은 반대로 증가하게 된다. 표식은 카메라의 화각의 외측으로부터 출현되기 때문에, 미리 설정된 등록 표식 개수의 표식을 꼭지점으로 하는 다각형을 검출할 수 없는 상태가 된다.

이 때, 비행높이 산출부(436)은 드론의 비행 높이를 변화시켜 최대영역 검출부(435)의 비교 결과에 기초하여, 카메라에 의해 촬영된 다각형의 면적이 최대가되도록 드론의 비행 높이를 결정한다. 표식이 이동하는 경우, 예를 들면 이동식 차량인 경우 다각형의 면적은 변화되고, 최대영역 검출부(435)는, 이 변화하는 다각형의 면적을 순차적으로 비교하고, 비행높이 산출부(436)는 표식에 의해 형성되는 다각형의 면적이 최대가 되도록 드론의 비행 높이를 제어한다.

도 8 및 도 9는 비행높이 산출부의 처리의 일례를 나타내는 흐름도이다. 먼저 카메라의 화각은 최대 광각으로 설정한 상태에서, 드론를 상승시킨다. 도 8에 도시된 바와 같이 비행 제어부는 비행 높이 처리를 시작한다(단계 S101). 다음으로, 단계 S102에서, 표식 탐지부(432)는 카메라(410)가 촬영한 영상을 취득하여 표식을 인식한다.

다음으로, 단계 S103에서, 표식 탐지부(432)는 인식된 표식의 개수와 저장부(M)에 미리 저장된 기준 표식의 개수를 비교한다. 인식된 표식의 개수가 미리 설정된 표식의 개수보다 적은 경우(즉 표식의 개수가 부족한 경우), 단계 S107로 제어는 이동하고, 표식 탐지부(432)는 인식된 표식의 개수가 등록 표식의 개수보다 적음을 비행높이 산출부(436)에 통지한다. 그 후, 비행높이 산출부(436)는 드론의 비행 높이를 상승시킬 것을 비행제어부에 지시한다. 비행 제어부(440)는 지시에 따라 드론의 비행 높이를 상승시킨다.

한편, 인식된 표식의 개수가 저장부에 미리설정된 표식 개수와 동일한 경우 표식에 의해 형성되는 다각형의 면적을 계산하는 단계 S104로 진행된다. 단계 S104에서, 영역 계산부(434)는 카메라(410)에 의해 촬영된 영상을 이용하여 표식의 위치를 검출하고, 검출된 표식을 꼭지점으로 하는 다각형의 면적을 계산한다.

다음, 단계 S105에서는 최대영역 검출부(435)는 이전 계산된 다각형의 면적을 기억하고 이전 다각형의 면적 및 단계 S104에서 계산된 현재 다각형 면적을 비교한다. 현재 다각형의 면적이 이전 다각형의 면적보다 작은 경우, 단계 S106으로 진행되고, 최대영역 검출부(435)는 현재 다각형의 면적이 이전의 다각형의 면적보다 작다는 것을 비행높이 산출부(436)에 통지하고, 비행높이 산출부(436)는 비행 제어부(440)에 드론의 비행 높이를 낮출 것을 지시하게 된다. 비행 제어부(440)는 지시에 따라 드론의 비행 높이를 제어한다.

한편, 현재 다각형의 면적이 이전 다각형의 면적보다 큰 경우, 최대영역 검출부(435)는, 현재 다각형의 면적이 이전 다각형의 면적 이상인 것을 비행높이 산출부(436)에 통지하고, 비행높이 산출부(436)는, 현재의 고도를 유지한 상태로 도 9에 나타내는 단계 S111로 이동하게 된다.

다음으로, 도 9에서 비행 제어부는 화각에 기반한 조정 처리를 시작한다(단계 S111). 단계 S112에서, 표식 탐지부(432)는 카메라(410)가 촬영한 영상을 취득하여 표식을 인식한다.

다음으로, 단계 S113에서, 표식 탐지부(432)는 인식된 표식의 개수와 저장부(M)에 미리 저장된 기준 표식의 개수를 비교한다. 인식된 표식의 개수가 미리설정된 표식의 개수보다 적은 경우 단계 S119로 이동하고, 표식 탐지부(432)는 인식 된 표식의 개수가 등록 표식의 개수보다 적다는 것을 비행높이 산출부(436)에 통보한다. 이후 비행높이 산출부(436)는 카메라(410)가 화각이 축소 가능한지의 여부를 판정한다.

예를 들어, 비행높이 산출부(436)는 광각 가능 여부를 카메라 화각 조정부(437)에 문의하고, 카메라 화각 조정부(437)로부터의 응답에 따라 광각 가능 여부를 판단한다. 또한, 광각 가능 여부의 판정은 상기 예에 특별히 한정되지 않고, 여러 가지 변경이 가능하고, 예를 들면 비행높이 산출부(436)는 현재의 화각과 탑재되어있는 카메라(410)의 최대 광각 값을 비교함으로써, 광각 가능한지 여부를 판정해도 좋고, 카메라 화각 조정부(437)가 판단해도 좋다.

광각 가능한 것으로 판단된 경우, 비행높이 산출부(436)는 카메라 화각 조정부(437)에 화각을 광각으로 변경할 것을 지시한다. 다음으로, 단계 S120에서, 카메라 화각 조정부(437)는 카메라 제어부(450)에 카메라의 화각을 광각으로 변경할 것을 지시하고, 카메라 제어부(450)는 카메라의 렌즈를 줌아웃한다. 그 후, 처리는 단계 S112로 이행하여 이후의 처리를 계속한다.

한편, 단계 S119에서 비행높이 산출부(436)에서 질의를 통해 화각이 광각으로 변경 불가능한 것으로 판단한 경우, 도 8에 나타낸 단계 S107로 전환하여 드론의 비행 높이를 높이게 된다.

다시 단계 S113에서 인식된 표식의 개수가 미리설정된 표식 개수와 동일한 경우, 표식에 의해 형성된 다각형의 면적을 계산하는 단계 S114로 이행한다. 단계 S114에서, 영역 계산부(434)는 카메라(410)에 의해 촬영된 카메라 영상을 이용하여 표식의 위치를 검출하고, 검출된 표식을 꼭지점으로 하는 다각형의 면적을 고도 유지 면적으로서 구한다.

다음, 단계 S115에서 최대영역 검출부(435)는 이전 계산한 다각형의 면적을 기억하여 두고, 이전 다각형의 면적(이전 계산한 고도 유지 면적) 및 단계 S114에서 계산된 현재 다각형의 면적(고도 유지 면적)을 비교한다. 현재 다각형의 면적이 이전의 다각형의 면적보다 작은 경우, 단계 S116으로 이동하고, 최대영역 검출부(435)는, 현재 다각형의 면적이 이전의 다각형의 면적보다 작다는 것을 비행높이 산출부(436)에 통지하고, 비행높이 산출부(436)는 카메라(410)가 화각을 망원으로 변경 가능한지의 여부를 판정한다.

예를 들어, 비행높이 산출부(436)는 화각을 망원으로 변경가능한지 여부를 카메라 화각 조정부(437)에 질의하고, 카메라 화각 조정부(437)로부터의 응답에 따라 망원으로 변경 가능한지 여부를 판단한다. 또한, 망원 가능 여부의 판정은 상기 예에 특별히 한정되지 않고, 여러 가지 변경이 가능하고, 예를 들면 비행높이 산출부(436)는 현재의 화각과 카메라(410) 최대 망원 값을 비교함으로써 망원으로 변경가능한 여부를 판단할 수 있다.

화각이 망원으로 변경 가능한 것으로 판단되면 비행높이 산출부(436)는 카메라 화각 조정부(437)에 망원으로의 변경을 지시한다. 다음으로, 단계 S117에서, 카메라 화각 조정부(437)는 카메라 제어부(450)에 카메라의 화각을 망원으로 변경하도록 지시하고, 카메라 제어부(450)는 카메라의 렌즈를 줌인한다. 그 후, 처리는 단계 S112로 이동하여 이후의 처리가 계속된다.

한편, 단계 S116에서 비행높이 산출부(436)에서 카메라의 화각이 망원으로 변경 불가능하다고 판단한 경우, 도 8에 나타낸 단계 S106로 전환하고 비행제어부(440)는 드론의 비행 높이를 변경하는 과정으로 전환한다.

또한 현재 다각형의 면적이 이전 다각형의 면적 이상인 경우 최대영역 검출부(435)는 현재 다각형의 면적이 이전 다각형의 면적 이상임을 것을 비행높이 산출부(436)에 통지하고, 비행높이 산출부(436)는, 드론의 비행 높이를 유지한 상태에서, 카메라 화각 조정부(437)에 현재의 카메라의 화각을 유지하도록 지시하고, 스텝 S111로 이동하여 이후의 처리를 반복한다(단계 S118).

전술한 처리에 의해, 비행 제어부(440)는 카메라를 이용하여 촬영된 지상 표식을 인식하고 인식된 표식을 꼭지점으로하는 다각형을 형성하고, 다각형의 면적을 최대로 하는 영상을 촬영할 수 있는 고도로 드론를 비행시킬 수 있다. 이에 의해, 드론의 비행 높이는, 탑재된 카메라를 이용하여, 일정한 최적 고도로 유지할 수 있게 된다.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.

100 : 드론 110 : 동체부
111 : 케이스 120 : 엔진
130 : 기어박스 131 : 구동풀리
140 : 배터리 150 : 연료탱크
160 : 약제탱크 170 : 라디에이터
171 : 인터쿨러 180 : 레이더
181 : 네비게이션 190 : 컨트롤유닛
191 : 전자 속도 컨트롤러(ESC) 192 : 파워일렉트로닉스
200 : 메인 로터 210 : 로터축
211 : 종동풀리 220 : 벨트
230 : 텐셔너 300 : 보조 로터
310 : 프레임

Claims

융복합센서 기반 측정면적에 따라 비행고도가 결정되는 드론 비행 시스템에 있어서,
드론의 비행시 드론의 하방에 배치되고 표식을 촬영하고 화각조절이 가능한 카메라;
상기 카메라로부터의 영상을 분석하기 위한 영상 분석부; 및
상기 영상 분석부에서의 분석 결과에 대응하여 드론의 비행 높이를 조절하기 위한 비행 제어부를 포함하고,
상기 영상 분석부는 촬영된 영상으로부터 표식을 탐지하고, 탐지된 표식으로부터 형성되는 다각형의 면적을 산출하고 산출된 면적에 기반하여 상기 비행 제어부에 비행 높이를 상승시킬 것인지 또는 하강시킬 것인지 명령을 생성하는 비행높이 산출부; 및
상기 카메라의 화각을 조절하기 위한 카메라 화각 조절부를 포함하고,
상기 영상 분석부는 미리결정된 표식의 개수가 저장되어 있는 저장부 및 상기 탐지된 표식으로부터 형성되는 다각형의 면적을 산출하는 영역 계산부를 포함하고,
상기 영역 계산부는 카메라로부터 촬영된 영상에서 탐지된 표식의 개수가 상기 저장부에 저장되어 있는 미리결정된 표식의 개수와 비교하도록 구성되고,
상기 영역 계산부는 카메라로부터 촬영된 영상에서 탐지된 표식의 개수가 상기 저장부에 저장되어 있는 미리결정된 표식의 개수와 비교하여, 상기 카메라로부터 촬영된 영상에서 탐지된 표식의 개수가 미리결정된 표식의 개수보다 적은 경우 상기 영상 분석부의 비행높이 산출부는 상기 비행 제어부에 비행 높이를 상승시키라는 명령을 생성하고,
상기 영역 계산부는 카메라로부터 촬영된 영상에서 탐지된 표식의 개수가 상기 저장부에 저장되어 있는 미리결정된 표식의 개수와 비교하여, 상기 카메라로부터 촬영된 영상에서 탐지된 표식의 개수가 미리결정된 표식의 개수과 동일한 경우 탐지된 표식에 의해 형성되는 다각형의 면적을 계산하도록 구성되고,
상기 영상 분석부는 계산된 다각형의 면적을 비교하여 최대영역을 검출하는 최대 영역 검출부를 더 포함하고,
상기 영역 계산부는 카메라로부터 촬영된 영상에서 탐지된 표식의 개수가 상기 저장부에 저장되어 있는 미리결정된 표식의 개수와 비교하여, 상기 카메라로부터 촬영된 영상에서 탐지된 표식의 개수가 미리결정된 표식의 개수과 동일한 경우, 최대 영역 검출부는 이전 계산된 다각형의 면적과 현재 계산된 다각형의 면적을 비교하고, 현재 계산된 다각형의 면적이 이전 계산된 다각형의 면적보다 작은 경우 비행 높이 산출부는 상기 비행 제어부에 비행 높이를 하강시키라는 명령을 생성하도록 구성되고,
상기 카메라 화각 조절부는 고도 유지시 다각형의 면적이 최대가 되도록 카메라의 화각을 제어하는 제어 커맨드를 작성하여 카메라의 화각을 제어하되, 드론의 비행 높이를 현재의 비행 높이 유지한 상태에서 인식된 복수의 표식의 개수가 기준 표식 개수보다 적은 경우, 카메라의 화각을 넓히는 제어 커맨드를 작성하고, 카메라의 화각을 더 이상 넓힐 수 없는 경우 카메라 화각 조절부는 카메라의 현재 화각을 유지하는 제어 명령을 생성하고, 비행높이 산출부는 비행 드론의 비행 높이를 상승하는 제어 커맨드를 작성하여 비행 제어부에 전송하고,
상기 카메라 화각 조절부는, 드론의 비행 높이를 현재의 비행 높이로 유지한 상태에서 인식된 복수의 표식의 개수가 등록 표식수와 일치하고, 또한 고도 유지시 다각형의 면적이 이전 산출된 고도 유지시 면적보다 작은 경우, 카메라의 화각이 좁아지도록 카메라를 제어하는 제어 커맨드를 작성하여 카메라 제어부에 전송하고, 카메라의 화각이 더 이상 좁아질 수 없는 경우 카메라 화각 조절부는, 카메라의 현재의 화각을 유지하는 제어 커맨드를 작성함과 함께, 비행 높이 산출부는, 드론의 비행 높이를 하강하는 제어 커맨드를 작성하여 비행 제어부로 전송하는 것을 특징으로 하는
드론 비행 시스템.
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