KR102671496B1

KR102671496B1 - 통신 중계 유선형 무인항공 시스템

Info

Publication number: KR102671496B1
Application number: KR1020210181825A
Authority: KR
Inventors: 송태훈
Original assignee: 주식회사 휴인스
Priority date: 2021-12-17
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2024-06-03
Anticipated expiration: 2041-12-17
Also published as: KR20230092440A

Abstract

본 발명은 통신 중계 유선형 무인항공 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 탑재차량에 유선형무인항공기를 적재하여 중계 장소로 이동할 수 있으며, 탑재차량에서 바로 통신용 무전기를 탑재한 유선형무인항공기를 전개하여 통신가시선(LOS)을 확보하여 원활한 통신을 제공하기 위한 통신 중계 유선형 무인항공 시스템에 관한 것이다.

Description

통신 중계 유선형 무인항공 시스템{Communication relay streamlined unmanned aerial vehicle system}

유선형무인항공기, 예를 들어, 드론은 사람이 탑승하지 않고, 원격으로 조정하여 비행하거나 지정된 경로를 따라 자율적으로 비행할 수 있는 비행체이다.

이러한 드론은 주로 군사적인 용도로 활용되어 왔는데, 최근에는 운송, 보안, 산림관제, 촬영과 같은 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 또한, 개인적인 용도로 활용되고 있다.

이러한 드론의 활용범위는 점차 넓어지고 있지만, 드론을 제어할 수 있는 범위는 일정 범위 내에 국한되어 있다.

예컨대, 드론은 조종 장치와의 거리가 일정 거리 이내에서만 제어를 할 수 있고, 드론이 설정된 범위를 벗어나는 경우, 드론에 대한 제어가 잘 이루어지지 않는 경우가 발생할 수 있다.

더욱이, 높은 건물이 밀집된 지역이나 큰 나무들이 밀집된 숲속과 같이, 드론과의 통신을 방해하는 요소가 많은 지역에서는 드론과 조종 장치 간의 통신이 원활하게 이루어지지 않을 수 있는 문제가 있다.

한편, 산악 지형으로 인한 통신가시선이 확보되지 않은 지역에서는 통신 제약이 따르게 되므로 군부대에서는 이에 대한 문제점을 개선할 필요성이 존재하였다.

따라서, 드론을 이용할 수 있는 시스템들이 도입되고 있는데, 여기서 문제점은 전원 공급이 장시간 원활히 이루어지지 않기 때문에 이에 따른 무선드론의 운영시간 제약을 가지게 되었다.

이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하여 산악 지형으로 인한 통신가시선이 확보되지 않은 지역에 통신 제약을 극복하기 위하여 유선형무인항공기를 활용하여 무선드론의 운영시간 제약을 보완할 수 있는 시스템을 제안하게 된 것이다.

대한민국등록특허공보 10-2088775호

따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 산악 지형으로 인한 통신가시선이 확보되지 않은 지역에 통신 제약을 극복하기 위하여 유선형무인항공기를 활용하여 무선드론의 운영시간 제약을 보완할 수 있도록 하며, 탑재차량에 유선형무인항공기를 적재하여 중계 장소로 이동할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여,

본 발명의 일실시예에 따른 통신 중계 유선형 무인항공 시스템은,

유선형무인항공기를 적재하여 중계 장소로 이동하여 통신용 무전기를 탑재한 유선형무인항공기를 전개하고 유선형무인항공기에 유선으로 전력을 공급하고, 모니터링 및 유선형무인항공기를 제어하는 탑재차량(100);과

상기 탑재차량(100)의 상부에 위치하며, 루프도어를 작동시켜 유선형무인항공기를 이착륙시키기 위한 이착륙장치(200);와

상기 이착륙장치를 통하여 이착륙하며, 유선으로 전력을 공급받아 동작되며, 내풍성과 방수 기능을 구비하고 있는 이중프로펠러 기반의 유선형무인항공기(300);를 포함하여 구성함으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.

본 발명에 따른 통신 중계 유선형 무인항공 시스템은,

산악 지형으로 인한 통신가시선이 확보되지 않은 지역에 통신 제약을 극복하기 위하여 유선형무인항공기를 활용하여 무선드론의 운영시간 제약을 보완할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

또한, 탑재차량에 유선형무인항공기를 적재하여 중계 장소로 이동할 수 있도록 함으로써, 이동의 편리성을 제공하게 된다.

도 1 내지 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 통신 중계 유선형 무인항공 시스템의 전체 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 통신 중계 유선형 무인항공 시스템의 전원 공급 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 통신 중계 유선형 무인항공 시스템의 전원 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 통신 중계 유선형 무인항공 시스템의 테더링 장비(120) 구성 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 통신 중계 유선형 무인항공 시스템의 롤러구조로서, 케이블 가이드 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 통신 중계 유선형 무인항공 시스템의 모니터링장비 화면 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 통신 중계 유선형 무인항공 시스템의 모니터링장비 테더 상태 및 유선형무인항공기 상태 모니터링 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 통신 중계 유선형 무인항공 시스템의 이착륙장치(200) 예시도이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 통신 중계 유선형 무인항공 시스템의 이착륙장치(200)의 루프 도어 오픈 예시도이다.

본 발명인 통신 중계 유선형 무인항공 시스템은,

상기 이착륙장치를 통하여 이착륙하며, 통신용 무전기를 탑재하고 있으며, 유선으로 전력을 공급받아 동작되며, 내풍성과 방수 기능을 구비하고 있는 이중프로펠러 기반의 유선형무인항공기(300);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 탑재차량(100)은,

유선형무인항공기에 전원을 공급하는 전원공급기(110);

테더 케이블을 포함하여 구성되어 유선형무인항공기와 테더 케이블을 이용하여 연결되어 전원공급기에서 제공되는 전원을 유선형무인항공기로 제공하기 위한 테더링 장비(120);

상기 테더링 장비의 출력전압, 전류, 케이블 풀림 길이 정보를 모니터링하기 위한 모니터링장비(130, GCS);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 통신 중계 유선형 무인항공 시스템의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 통신 중계 유선형 무인항공 시스템의 전체 구성도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 통신 중계 유선형 무인항공 시스템은, 크게, 탑재차량(100), 이착륙장치(200), 유선형무인항공기(300)를 포함하여 구성되게 된다.

상기 탑재차량(100)은 유선형무인항공기를 적재하여 중계 장소로 이동하여 통신용 무전기를 탑재한 유선형무인항공기를 전개하고 유선형무인항공기에 유선으로 전력을 공급하고, 모니터링 및 유선형무인항공기를 제어하는 기능을 수행하게 된다.

구체적으로 설명하자면, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 탑재차량(100)은,

유선형무인항공기에 전원을 공급하는 전원공급기(110);

즉, 전원공급기(110)를 통해 유선형무인항공기에 전원을 공급하게 되는 것이다.

따라서, 유선 전원 공급을 통해 유선형무인항공기가 12시간 이상 장기 체공이 가능한 장점을 제공하게 되는 것이다.

이를 위하여, 도 3 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 전원공급기(110)는,

전원을 공급하는 차량 PTO 발전기(111);

보조 연료통을 통하여 12시간 발전이 가능한 예비발전기(112);

예비발전기 동작까지 10초동안 동작하는 무정전전원공급장치(113);

메인 전원인 차량 PTO 발전기 전원이 끊길 경우 자동으로 절환하는 자동절환스위치(114);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 차량 PTO 발전기는 메인 전원으로서, 전력이 차단될 경우에 상기 자동절환스위치에 의해 예비발전기가 가동되어 전력을 공급하는 것이다.

그리고, 전력 차단 후, 예비발전기 동작까지 최소 10초 정도의 전력이 차단되는 현상을 방지하기 위하여 이 시간 동안 무정전전원공급장치를 통해 전력을 공급하여 무정전 운용이 가능하도록 구성한 것이다.

또한, 상기 테더링 장비(120)는 테더 케이블을 포함하여 구성되어 유선형무인항공기와 테더 케이블을 이용하여 연결되어 전원공급기에서 제공되는 전원을 유선형무인항공기로 제공하기 위한 기능을 수행하게 되는 것이다.

도 5에 도시한 바와 같이, 테더링 장비는 테더 케이블을 구성하고 있으며, 이를 통해 전원을 공급하게 되는데, 상기 테더링 장비는 디스플레이부, 경고 알람부, 통신 커넥터부, 윈치토크 조절부, 전력 출력 조절부, 시스템 전원스위치부 등을 포함하여 구성되며, 하측에 케이블관 확인창을 두어 육안으로 확인이 가능하도록 하였으며, 하측에 테더 케이블 아울렛을 구성하여 이를 통해 유선형무인항공기와 연결되도록 하는 것이다.

그리고, 후면에는 배기구, 흡기구, 전원차단기, 전원입력단자를 구성하고 있다.

특히, 윈치 구조를 제공하여 테더 케이블의 자동 줄 풀림 및 감김 제어가 가능한 구성을 가지게 되는데, 이러한 윈치 구조와 동작 원리는 일반적으로 알려진 기술이므로 상세한 설명을 생략하여도 당업자들은 그 의미하는 바를 충분히 이해할 수 있을 것이다.

또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 추가적으로 하부에 롤러구조로 케이블 가이드를 구성하고 있게 된다.

따라서, 어느 방향으로 케이블이 꺽이더라도 마찰을 최소화하여 케이블 손상 방지 브러쉬를 통해 외부 유입 이물질을 최소화하여 장비 내 손상을 방지하게 된다.

한편, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 모니터링장비(130, GCS)는,

상기 테더링 장비의 출력전압, 전류, 케이블 풀림 길이 정보를 모니터링하기 위한 기능을 수행하게 된다.

이를 위하여, 메뉴 아이콘을 설정된 영역 상에 표출하기 위한 메뉴아이콘표출부;

지도 정보를 설정된 영역 상에 표출하기 위한 지도정보표출부;

유선형무인항공기 정보를 설정된 영역 상에 표출하기 위한 유선형무인항공기정보표출부;

자가 진단 정보를 설정된 영역 상에 표출하기 위한 자가진단정보표출부;

테더링 상태 정보를 설정된 영역 상에 표출하기 위한 테더정보표출부;

유선형무인항공기 상태 정보를 설정된 영역 상에 표출하기 위한 유선형무인항공기상태정보표출부;

명령 버튼 정보를 설정된 영역 상에 표출하기 위한 명령버튼정보표출부;를 포함하여 구성되게 된다.

즉, 메뉴아이콘표출부는 메뉴 아이콘을 설정된 영역 상에 표출하기 위한 기능을 수행하게 되는데, 예를 들어, 로그 보기, 로그인 관리, 자가진단, 정보, 로그아웃, 종료 등의 아이콘을 표출하는 것이다.

또한, 상기 지도정보표출부는 지도 정보를 설정된 영역 상에 표출하기 위한 기능을 수행하게 된다.

또한, 유선형무인항공기정보표출부는 유선형무인항공기 정보를 설정된 영역 상에 표출하게 됨으로써, 관리자가 유선형무인항공기 정보를 일목 요연하게 확인할 수 있게 된다.

또한, 자가진단정보표출부는 자가 진단 정보를 설정된 영역 상에 표출하기 위한 기능을 수행하게 되는데, 예를 들어, 고도 상태, 통신 상태, 유선형무인항공기 연결 상태, GPS 타입, 전압 상태, 저전압 설정 상태, 드론 상태, 헤딩 방향, 비행 방향, 기압고도 등의 정보를 표출하게 되는 것이다.

또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 테더정보표출부는 테더링 상태 정보를 설정된 영역 상에 표출하기 위한 기능을 수행하게 되는데, 예를 들어, 케이블 현황 정보로서, 케이블, 전원, 서보, 전압, 전류, 전력, 전선 속도, 전선 길이, 모터회전력, 전선 온도, 모터 온도, 전원 온도, 입력 전압 등의 정보를 표출하게 되는 것이다.

또한, 유선형무인항공기상태정보표출부는 유선형무인항공기 상태 정보를 설정된 영역 상에 표출하기 위한 기능을 수행하게 되는데, 예를 들어, 비행 시간, 고도, 수평 속도, 상/하강 속도, 전압 등의 정보를 표출하게 되는 것이다.

또한, 명령버튼정보표출부는 명령 버튼 정보를 설정된 영역 상에 표출하기 위한 기능을 수행하게 되는데, 예를 들어, 이륙, 착륙, 호버, 고도변경, RTL, 조종기 연결, 테더 모니터링 시작 등의 명령 버튼 정보를 표출하게 되는 것이다.

따라서, 관리자가 이륙 버튼을 누르게 되면 테더링 장비(120) 및 이착륙장치(200)와 유선형무인항공기(300)에 제어 명령을 제공하게 되는 것이다.

그리고, 상기 이착륙장치(200)는 상기 탑재차량(100)의 상부에 위치하며, 루프도어를 작동시켜 유선형무인항공기를 이착륙시키기 위한 기능을 수행하게 된다.

이를 위하여, 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 이착륙장치(200)는,

우측 루프 도어를 개폐하기 위한 우측루프도어개폐장치;

좌측 루프 도어를 개폐하기 위한 좌측루프도어개폐장치;

리프트를 상승 혹은 하강시켜 상측에 위치한 유선형무인항공기를 상승 혹은 하강시키기 위한 리프트승하강장치;

이때, 도 10에 도시한 바와 같이, 상기 우측 루프 도어와 좌측 루프 도어는 유선형무인항공기의 이착륙 장으로 활용할 수 있는 것을 특징으로 한다.

도 11을 참조하여 동작 과정을 설명하자면, 리프트승하강장치를 동작시키게 되면, 리프트가 상승하게 되며, 우측루프도어개폐장치와 좌측루프도어개폐장치를 동작시키게 되면, 우측 루프 도어와 좌측 루프 도어가 수평을 맞추어 정지하게 된다.

이후, 유선형무인항공기가 동작되어 원하는 고도까지 상승하게 되는 것이다.

도 12의 경우, 우측 루프 도어와 좌측 루프 도어가 수평을 맞추어 이착륙장을 넓게 활용할 수 있게 된다.

그리고, 상기 유선형무인항공기(300)는 이중프로펠러 형태로서, 상기 이착륙장치를 통하여 이착륙하며, 통신용 무전기를 탑재하고 있으며, 유선으로 전력을 공급받아 동작되며, 내풍성과 방수 기능을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

이때, 통신용 무전기를 탑재하여 지상장비와 원활한 통신을 제공할 수 있게 되어 통신가시선(LOS)을 산악 지형에서도 확보할 수 있는 장점을 제공하게 되는 것이다.

또한, 적외선 정밀 유도장치를 장착할 수 있으며, 이를 통해 초 정밀 착륙이 가능한 장점을 제공할 수도 있을 것이다.

본 발명을 통해, 산악 지형으로 인한 통신가시선이 확보되지 않은 지역에 통신 제약을 극복하기 위하여 유선형무인항공기를 활용하여 무선드론의 운영시간 제약을 보완할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

또한, 차량 PTO 발전기를 이용하여 40시간 이상의 전원 공급이 가능한 장점, 예비 발전기를 이용(보조연료통)하여 12시간 이상 전원 공급이 가능한 장점, 루프 도어를 좌우 개폐하여 착륙장 면적을 증대시킨 장점, 적외선 정밀 유도장치 장착으로 초 정밀 착륙 가능한 장점 등을 제공하게 된다.

상기와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 탑재차량
200 : 이착륙장치
300 : 유선형무인항공기

Claims

통신 중계 유선형 무인항공 시스템에 있어서,
유선형무인항공기를 적재하여 중계 장소로 이동하여 통신용 무전기를 탑재한 유선형무인항공기를 전개하고 유선형무인항공기에 유선으로 전력을 공급하고, 모니터링 및 유선형무인항공기를 제어하는 탑재차량(100);과
상기 탑재차량(100)의 상부에 위치하며, 루프도어를 작동시켜 유선형무인항공기를 이착륙시키기 위한 이착륙장치(200);와
상기 이착륙장치를 통하여 이착륙하며, 통신용 무전기를 탑재하고 있으며, 유선으로 전력을 공급받아 동작되며, 내풍성과 방수 기능을 구비하고 있는 이중프로펠러 기반의 유선형무인항공기(300);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
상기 탑재차량(100)은,
유선형무인항공기에 전원을 공급하는 전원공급기(110);
테더 케이블을 포함하여 구성되어 유선형무인항공기와 테더 케이블을 이용하여 연결되어 전원공급기에서 제공되는 전원을 유선형무인항공기로 제공하기 위한 테더링 장비(120);
상기 테더링 장비의 출력전압, 출력전류, 테더 케이블 풀림 길이 정보를 모니터링하기 위한 모니터링장비(130, GCS);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
상기 전원공급기(110)는,
전원을 공급하는 차량 PTO 발전기(111);
보조 연료통을 통하여 12시간 발전이 가능한 예비발전기(112);
예비발전기 동작까지 10초동안 동작하는 무정전전원공급장치(113);
메인 전원인 차량 PTO 발전기 전원이 끊길 경우 자동으로 절환하는 자동절환스위치(114);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하며,
상기 이착륙장치(200)는,
우측 루프 도어를 개폐하기 위한 우측루프도어개폐장치;
좌측 루프 도어를 개폐하기 위한 좌측루프도어개폐장치;
리프트를 상승 혹은 하강시켜 상측에 위치한 유선형무인항공기를 상승 혹은 하강시키기 위한 리프트승하강장치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 통신 중계 유선형 무인항공 시스템.
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