KR101553998B1 - 무인 항공기를 제어하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

무인 항공기를 제어하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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크누트 지에르크스
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헥사곤 테크놀로지 센터 게엠베하
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Abstract

본 발명은 실질적으로 컬리메이팅된 광학 비임(32)을 방출하기 위한 비임 소스, 베이스, 베이스에 대해 2개의 축들을 중심으로 동력화된 방식으로 피봇될 수 있고 광학 비임(32)의 방출 방향을 지향시키도록 의도된 조준 유닛, 및 조준 유닛의 방향을 결정하기 위한 각도 측정 센서들을 가지는, 측지 측정 유닛(30), 특히 토탈 스테이션, 세오돌라이트, 레이저 트래커 또는 레이저 스캐너를 가지는 측지 측정 시스템(1)에 관한 것이다. 측정 시스템(1)은 또한 광학 모듈(22)을 가지는 자동의, 무인, 제어 가능 공중 비행체(20)를 가지고, 공중 비행체(20)는 공중 비행체(20)가 제어된 방식으로 이동될 수 있고 실질적으로 고정된 위치에 위치될 수 있는 방식으로 설계된다. 평가 유닛이 또한 제공되고, 평가 유닛은 위치, 방향 및/또는 위치의 변경에 의해 결정되는, 공중 비행체(20)의 실제 상태가 광학 비임(32)과 광학 모듈(22) 사이의 상호 작용으로부터 좌표계에서 결정될 수 있는 방식으로 구성된다. 측정 시스템(1)은 공중 비행체(20)를 제어하기 위한 제어 유닛(60)을 가지며, 여기서 제어 유닛(60)은 제어 데이터가 특히 연속하여 결정될 수 있는 실제 상태 및 규정된 원하는 상태에 기초한 알고리즘을 이용하여 생성될 수 있는 방식으로 구성되고, 공중 비행체(20)는 원하는 상태로, 특히 원하는 상태 주위의 규정된 허용오차 범위로 자동으로, 제어 데이터를 이용하여 제어된 방식으로 변경될 수 있다.

Description

무인 항공기를 제어하기 위한 시스템 및 방법{System and method for controlling an unmanned air vehicle}
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 측정 유닛을 이용하여 자체 추진의, 무인, 제어 가능 항공기를 제어하기 위한 측정 시스템 및 청구항 8에 따른, 항공기를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.
요즘, 무인 항공기들은 유연한 이용성(employability)의 결과로서 많은 기술 분야에서 사용되고, 그것은, 예를 들어 화재 진압시 또는 재난 지역들에 접근하거나, 또는 대형 물체들의 이미지-지원 시험을 행하기 곤란한 지형 섹션들에 도달한다. 지형 정보를 캡쳐하기 위해, 이와 같은 기구들에는, 센서들, 예컨대 카메라들이 장비될 수 있고, 상대적으로 큰 지형 섹션들은 공중(air)으로부터 그것과 함께 인접하여 기록될 수 있다. 더욱이, 대응하는 드론들은 군사 목적들을 위해, 예컨대 전투 단위(combat unit) 또는 수송 수단으로서, 타겟 획득을 모니터링하기 위해 채택될 수 있다.
원칙적으로, 무인 항공기는 통상 GNSS 위치 정보에 기초하여, 사용자에 의해 원격 제어장치에 의해 수동으로, 또는 완전히 자동으로 또는 반자동식으로, 제어될 수 있다.
일반적으로, 항공기, 예컨대 헬리콥터와 같은 항공기를 이동시킬 때 4 내지 6의 자유도를 수정하는 것이 가능하고, 즉 항공기는 전후, 좌후 및 상하로 이동될 수 있다. 더욱이, 항공기의 정렬은 수직축에 대한 회전에 의해 수정될 수 있다. 남은 2개의 자유도는 항공기의 실질적으로 수평 위치에 의해 고정된다.
예컨대 미리 규정된 축 또는 비행 경로에 따른 정밀한 이동 또는 미리 결정된 위치에서의 정밀한 위치결정은 수동 제어의 경우에 사용자에 있어 곤란하다는 것이 발견되었다. 특히 만약 항공기가 예를 들어 바람과 같은 외부 영향들에 노출되고 그것에 의해 생성된 편차들이 신속한 반응들에 의해 보상되어야 한다면, 필요한 정밀도가 종종 이와 같은 수동 제어의 경우에는 유지될 수 없다.
더욱이, 자동 GNSS-기반 제어를 위한 응용 분야는, 충분한 수의 위성 신호들이 위치를 결정하기 위해 수신될 수 있는 위치들로 제한된다. 그러므로, 일반적으로, 예컨대 폐쇄된 방들 또는 터널들에서의 사용은 가능하지 않다. 많은 건물들이 들어찬 지역들(heavily built-up areas)에서의 사용 또한 만약 빌딩들이 GNSS 신호들을 차단하면 곤란할 수 있다.
이와 같이 건물이 많이 들어찬 지역에서 항공기를 제어하기 위해, EP 1 926 007은 이미지들이 촬영되고 GPS 정보가 각 이미지로 저장되는, 관련 영역 위에서 최초 저공 비행(first flyby)을 제안한다. 이미지들은 그 후에 GPS 위치 정보를 갖는 오버뷰 이미지를 형성하기 위해 결합된다. 항공기를 네비게이팅하기 위해, 미리 기록된 것보다 낮은 고도에서 기록되는 이미지들은 오버뷰 이미지와 비교될 수 있고, 항공기의 각각의 위치는 저장된 GPS 정보에 기초하여 도출될 수 있다. 이러한 과정에서의 문제점들은 만약 오버뷰 이미지가 빌딩들의 모든 영역들 및 빌딩들 사이의 공간들을 포함하지 않으면 나타날 수 있고, 그것은 이미지 비교의 경우에 관련성(correspondence)을 발견하는 것이 불가능하다는 것을 증명한다. 위치 결정은 또한 예를 들어 이미지에서 묘사된 차량들의 이동에 의해, 만약 광 조건들이 변하면, 처음에 캡쳐된 환경의 변경들에 의해 손상될 수 있다. 더욱이, 이 방법은 환경을 캡쳐하는 카메라의 해상도에 의해 제한된다.
EP 1 898 181은 무인 항공기를 제어하기 위한 방법 및 추가의 시스템을 개시하고, 여기서 GPS 신호들, 관성 센서들로부터의 측정 데이터 및 카메라에 의해 캡쳐된 이미지들은 항공기의 위치를 결정 또는 추정하기 위해 사용된다. 캡쳐된 신호들 및 데이터는 컴퓨터 유닛에 공급될 수 있고, 그로부터 위치 결정될 수 있다. 카메라를 이용함으로써, 이러한 위치 결정을 행하는 것은 카메라가 없는 시스템들에 비해 더 신뢰할 만한 결과들을 제공할 수 있고, 정밀도를 증가시킬 수 있다. 그러나, 이러한 방법은 또한 카메라의 해상도에 의해 제한되고 또는 가능하게는 단지 캡쳐된 환경의 변화들의 결과로서 제한된 범위로 행해질 수 있다.
자동 제어의 경우에, 경로는 또한 궤적의 형태로 항공기에 대해 규정될 수 있고, 예를 들어 그것은 수개의 웨이포인트 위치들에 의해 규정될 수 있다. EP 2 177 966은 미리 결정된 비행 경로에 기초하여 항공기에 대한 네비게이션 방법을 기술하고, 여기서 항공기를 제어할 목적으로, 비행 환경의 픽쳐들이 카메라에 의해 촬영될 수 있고 비행 경로는 그것에 기초하여 조정될 수 있다. 비행 경로 위에서 항공기를 제어하기 위해, 특정 의도된 위치들 또는 웨이포인트 위치들이, 예를 들어 GNSS 신호들에 의해 결정될 수 있는, 항공기의 현재의 실제 위치와 비교될 수 있다. 따라서, 항공기의 이동을 위한 제어 신호들이 위치의 차이로부터 결정될 수 있고, 그 결과, 타겟 위치에 대한 실제 위치의 편차가 연속해서 감소될 수 있다.
위에서 언급한 방법들 또는 시스템들에 공통인 것은 항공기의 위치, 특히 수직 위치가 GNSS 센서들에 의해 2-5 cm까지의 정밀도로만 결정될 수 있다는 점이다. 이러한 불확실성은 이후 항공기의 위치를 결정할 때의 정밀도에 대해 그리고 항공기를 제어할 때의 정밀도에 대해 큰 제한을 갖는다.
따라서, 본 발명의 목적은, 항공기가 더 사용자-친화적 및 정밀한 방식으로 더 높은 자동화도로 위치되고 이동될 수 있는, 개선된, 더 강한 시스템 또는 무인 항공기를 제어하기 위한 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 특정 목적은 GNSS 신호들을 수신할 수 있는 것과 독립적으로 항공기의 위치결정 및 이동을 실행할 수 있게 한다.
이들 목적들은 독립 청구항들의 특색 있는 특징들의 실현에 의해 달성된다. 대안 또는 유리한 방식으로 본 발명은 발전시키는 특징들은 종속 특허 청구항들로부터 수집될 수 있다.
무인 항공기(UAV)를 제어하기 위한 시스템은 예컨대 세오돌라이트, 토탈 스테이션, 레이저 트래커, 레이저 스캐너 또는 회전 레이저 및 제어 유닛을 가진다. 제어 신호들에 의해, 제어 유닛은, 예컨대 항공기의 특히 4개가 있는 로우터들의 회전 속도에 의해 또는 규정된 방식으로 세팅될 수 있는 로우터들의 각각의 정렬에 의해 항공기의 위치결정 또는 이동을 일으킬 수 있다. 여기서, 각각의 측정 기구는 예를 들어 측정 기구에 의해 방출되는 레이저 비임 및/또는 무선 신호들에 의해 항공기와 접촉한다. 레이저 비임 및 항공기에 부착된 반사기에 의해, 항공기와 측정 기구 사이의 거리가 비임의 반사 및 측정 기구에서의 수신에 의해 결정될 수 있다. 더욱이, 방출된 비임의 수직 및 수평 각도, 즉 방출 방향이 측정 기구 위의 각도 측정 유닛들에 의해 캡쳐될 수 있고 이것은 상대 좌표계에서 측정 기구에 대한 항공기의 위치를 측지학적 면에서 정밀하게 결정하기 위해 결정된 거리와 함께 사용될 수 있다.
더욱이, 예컨대 조합된 항공기/회전 레이저로서의 레이저 비임은, 레이저 비임 수신 유닛에 의해 항공기의 일부 위에서 수신될 수 있다. 이러한 유닛에 의해, 수신 유닛에 대한 레이저 비임의 입사각을 결정하는 것이 가능하고, 이것으로부터, 레이저 비임에 대한 항공기의 상대 정렬(항공기의 실제 상태)이 평가 유닛에 의해 도출될 수 있다. 더욱이, 수신 유닛의 규정된 영의 위치로부터 비임의 오프셋을 결정하는 것이 가능하고, 이것으로부터, 레이저 비임에 대한 항공기의 상대 위치가 또한 도출될 수 있다. 보정 파라미터들은 각각의 오프셋으로부터 확립될 수 있고 및/또는 보정 파라미터들은 의도된 위치 및 의도된 정렬에 도달하는 방식으로 항공기를 제어하는 기능을 하고, 의도된 상태에 도달하면, 오프셋 또는 상대 입사각 각각은 영의 위치를 취하고, 즉 의도된 값으로부터의 편차는 없다.
이와 같은 수신 유닛을 이용하여, 항공기는 또한 레이저 비임에 결합될 수 있다. 예로서, 이 비임은 레이저 스캐너에 의해 방출될 수 있고 항공기는 레이저 비임이 수신 유닛 위에 충돌하는 방식으로 원격 제어장치를 갖는 사용자에 의해 제어될 수 있다. 비임이 수신되자마자, 항공기 내의 컴퓨터 유닛은 이때 적어도 부분적으로 제어장치의 역할을 할 수 있다. 제어 그룹에서, 항공기의 현재의 위치, 방향, 속도 및 비행 방향은 연속해서 확립될 수 있고 그것에 의해 레이저 비임이 중앙에, 즉 영의 위치로부터 벗어나지 않고, 수신 유닛 위에 충돌하도록 보상되고 보정된다. 원격 제어장치를 이용하여, 사용자는 레이저 비임을 따라, 즉 1의 남은 자유도로 항공기를 이동시킬 수 있다. 이러한 구성에서, 항공기는 추가로 또는 대안으로, 방출된 비임의 피봇팅에 의해 또는 재정렬에 의해 안내될 수 있다. 만약 회전 레이저가 레이저 스캐너의 제 자리에 채용되면, 그것은 레이저 평면에 걸치도록 사용될 수 있고, 항공기는 이 평면 위에 "놓일(put)" 수 있다. 여기서, 사용자는 또한 항공기를 - 2의 자유도로 - 평면에서 또는 그것에 평행하게 이동시킬 수 있다. 예로서, 평면 또는 비임은 수평으로 정렬될 수 있고 그것에 의해 항공기의 수평 이동을 초래한다. 더욱이, 이들은 임의의 각도로 또는 수직으로 정렬될 수 있고, 특히 여기서 수직 정렬의 경우에, 지면 위에서의 항공기의 고도는 자유롭게 선택 가능한 채로 있다. 예로서, 이와 같은 응용은 빌딩 표면에 따른 작업의 경우에 또는 후자를 측정하는 데 유용할 수 있다.
레이저 비임 수신 유닛의 실시예에 의존하여, 검출될 입사각 범위는 예컨대 0°와 180°사이, 특히 0°와 45°사이의 범위로 제한될 수 있다. 이것의 결과로서, 항공기 상에서의 수신 유닛의 정렬은 비임의 연속 수신을 보장하기 위해 레이저 비임 또는 레이저 평면의 각각의 정렬로 적응되어야 한다. 수평 비임 정렬의 경우에, 레이저 비임 수신 유닛은 예를 들어 UAV 측면에 부착될 수 있고; 수직 정렬의 경우에, 그것은 예를 들어 UAV의 하측에 배열될 수 있다. 항공기의 범용 사용을 위해, 레이저 비임 수신 유닛은 또한 수신 유닛이 레이저 비임의 정렬에 의존하여, 특별한 각도 위치에서 피봇될 수 있고 그럼으로써 설계에 의해 미리 결정되는 검출 영역 내에서 비임을 수신할 수 있는 피봇 가능한 방식으로 항공기에 부착될 수 있다. 비임 오프셋을 결정하기 위해, 그것은 또한 비임 정렬에 의존하여, 수신 유닛의 정렬을 조정하거나 또는 비임에 대해 피봇팅 방식으로 수신 유닛의 주 검출 방향을 정렬시키는 것이 가능하다.
원칙적으로, 상대 좌표계에서의 항공기의 실제 상태, 즉 예를 들어 적어도 부분적으로 항공기의 현재의 위치, 현재의 정렬, 속도 또는 비행 방향을 기술하는 상태가 측정 유닛과의 상호 작용에 의해 UAV를 제어하기 위해 연속해서 결정될 수 있다. 더욱이, 항공기에 대한 의도된 상태는 측정 시스템 내의 정보 컨텐트에 의해 미리 결정될 수 있고, 정보 컨텐트는 구성 및 형태로 실제 상태에 대응한다. 이렇게 결정된 실제 상태에 기초하여 그리고 항공기에 의해 도착된 규정된 의도된 상태에 기초하여, 보정값들이 상태를 비교하여 확립될 수 있고, 보정값들에 의해 의도된 상태로의 항공기의 타게팅 제어가 실현될 수 있다. 그러므로, 보정들로부터 제어 데이터를 도출하고, 예를 들어 로우터들을 작동시키기 위해 상기 제어 데이터를 항공기에 제공하는 것이 가능하다. 보정 또는 제어 데이터는 제어 유닛에 의해 확립될 수 있고, 여기서 제어 유닛은 이 경우에 측정 유닛, 항공기 또는 원격 제어장치와 관계될 수 있고 또는 구조적으로 독립적인 유닛으로서 또한 설계될 수 있다.
또한 의도된 상태 또는 의도된 위치로서 개개의 지점, 궤적, 축 및/또는 시스템에 대한 평면을 규정하는 것이 가능하고, 항공기는, 특히 의도된 값과 실제값의 연속 비교 및 반복 재위치결정에 의해 각각의 규정(prescription)에 따라 위치되고 이동될 수 있다. 궤적 또는 비행 경로는 예를 들어 시작 지점 및 종료 지점에 의해 설정될 수 있고, 여기서 항공기는 이 경우에 수동, 자동 또는 반자동식으로 시작 지점으로부터 종료 지점까지 직선 연결선을 따라 안내될 수 있고, 즉 항공기는 실질적으로 독립적으로 이동하지만, 사용자는 이동 과정에서 지장을 줄 수 있고 예를 들어 임시로 후자를 차단한다(interrupt). 추가의 웨이포인트들은 시작 지점과 종료 지점 사이에서 규정될 수 있고 비행 경로는 웨이포인트들이 경로 상에 놓이는 방식으로 특히 자동으로 조정될 수 있다. 더욱이, 비행될 비행 경로는 이동축의 위치에 의해, 시작, 끝 및 웨이포인트와 독립적으로 규정될 수 있다. 규정된 비행 경로의 경우에, 현재의 항공기의 실제 상태와 경로 프로파일의 비교가 항공기를 제어하기 위해 수행될 수 있고 상기 비교는 각각의 보정값들 또는 제어 데이터를 확립하기 위해 사용될 수 있다. 여기서, 비행 경로를 향한 필요한 위치 보정의 경우에 항공기의 비행 이동을 최적화하기 위해, 예컨대 직접 이동 대신에, 즉 실제 위치와 비행 경로 사이의 최단 접속에 따른 이동 대신에, 항공기의 현재의 비행 방향 및 속도를 고려하여 최적화된 보정 이동이 있을 수 있다.
측정 기구 및/또는 레이저 비임 수신 유닛의 측정치들에 더하여, 항공기 위에 배열된 센서 유닛으로부터의 측정치들이 보정치들을 결정하기 위해 상대 좌표계에서 항공기의 정렬 및/또는 속도를 결정하기 위해 사용될 수도 있다. 이를 위해, 센서 유닛은 예컨대 가속도계에 의해 관성값들을 검출할 수 있고, 예컨대 자력계에 의해 지리적 정렬을 검출할 수 있다. 보정치들은 마찬가지로 항공기를 위한 제어 신호들을 변환시킬 수 있고 그것에 의해 위치, 정렬, 속도 및/또는 비행 방향의 변경을 일으킬 수 있다.
더욱이, 항공기의 정렬을 결정하기 위해, 마킹들, 예컨대 규정된 패턴들, 의사-랜덤 패턴들 또는 발광 수단이 특정 위치 및 정렬에서 항공기에 적용될 수 있고, 외부 검출 유닛은 이들 마킹들을 검출할 수 있다. 이를 위해, 검출 유닛, 특히 카메라가 측정 기구 위에 배열될 수 있고, 또는 독립 유닛으로서 설계될 수 있다. 카메라에 의해 캡쳐된 이미지에서의 마킹들 중 적어도 일부의 위치는 이때 상대 좌표계에서 항공기의 정렬에 대해 만들어질 추론들(deductions)을 허용한다. 더욱이, 항공기는 RIM 카메라(range imaging camera)에 의해 캡쳐될 수 있고, 그 결과로서, RIM 카메라로부터 항공기까지의 점-분해된 거리값들로 이미지를 캡쳐하는 것이 가능하다. 그러므로, 거리 및, 만약 항공기의 형상이 알려져 있다면, 항공기의 정렬이 마찬가지로 이러한 데이터로부터 도출될 수 있다.
더욱이, 추가의 응용들은 거리 측정 센서들이 항공기 위에 배열되는 것을 가능하게 할 수 있다. 여기서, 항공기는, 충돌들을 회피하고 또는 추가의 데이터 검출 센서(예컨대 스캐너 또는 카메라)에 대해 최적 측정 거리를 유지하기 위해, 예를 들어 물체까지의 거리를 끊임없이, 예컨대 40 cm로 유지될 수 있는 방식으로 제어될 수 있다. 예로서, 이용 가능한 공간의 제한된 양을 갖는 주변에서 항공기의 신뢰성 있는 제어를 행하는 것이 가능하고, 그것에 의해 거리 센서들에 의한 가능한 장애물들을 검출하고 이들 주위에서 비행하거나 또는 예를 들어 파이프, 파이프라인 또는 터널을 통한 비행의 경우에 연속해서 공간 제한들을 측정하고, 그에 따라 항공기의 위치를 조정하는 것이 가능하다. 이와 같은 공간적으로 제한된 이동의 경우에, 항공기는 특히 레이저 비임에 결합될 수 있고 이러한 비임에 기초하여 안내될 수 있다. 비임에 기초한 거리 측정 및 안내의 이러한 조합을 이용하여, 또한, 예를 들어 안내 비임의 수평 정렬의 경우에, 이 비임에 따른 항공기의 이동 및 저공-비행(flown-over) 지형으로부터의 연속 거리 측정이 각각의 거리 측정들 및 각각의 항공기 위치들을 링크하여 지형 프로파일 또는 지형 섹션을 발생시키는 것이 가능하다.
특히, 측정 유닛의 위치, 즉 그것의 셋업 포인트가 알려진 지점에 의해 미리 결정되고 정렬이 알려진 타겟 지점의 측정에 의해 또는 경사 센서 및 자력계에 의해 결정되는 것이 가능하다. 더욱이, 위치 및 정렬은 특히 만약 셋업 포인트가 알려져 있지 않다면, 적어도 3개의 타겟 지점들을 조준하여 결정될 수 있다. 이러한 과정의 결과로서, 상대 좌표계에 대해 상위의 전체 좌표계에서 측정 유닛의 방향 및 측정 유닛의 좌표들 및 위치를 결정하는 것이 가능하다. 더욱이, 이동축의 방향은 전체 좌표계에 부여될 수 있다. 이러한 지식으로, 전체 좌표계에 대해, 예컨대 좌표 변환에 의해 상대 좌표계를 참조하는 것이 가능하다. 이것의 결과로서, 상대 좌표계에서 결정된 UAV의 위치 및 정렬을 전체 좌표계에 전달하는 것이 가능하고, 예를 들어, 이러한 상위 좌표계에서 UAV의 절대 위치 및 정렬을 특정하는 것이 가능하다.
본 발명은 측지 측정 유닛, 특히 토탈 스테이션, 세오돌라이트(theodolite), 레이저 트래커 또는 레이저 스캐너로서, 이들은 실질적으로 컬리메이팅된 광학 비임을 방출하기 위한 비임 소스, 베이스, 광학 비임의 방출 방향을 정렬시키기 위해 베이스에 대해 2개의 축들을 중심으로 모터에 의해 피봇될 수 있는 조준 유닛 및 조준 유닛의 정렬을 결정하기 위한 각도 측정 센서들, 및, 특히, 레인징 기능(ranging functionality)을 갖는 측지 측정 유닛에 관한 것이다. 더욱이, 측정 시스템은 광학 모듈을 갖는 자체 추진의, 무인, 제어 가능 항공기를 포함하고, 상기 항공기는 상기 항공기가 제어된 방식으로 이동될 수 있고 및/또는 실질적으로 고정된 위치에 위치되는 방식으로 설계된다. 더욱이, 평가 유닛이 제공되고, 여기서 평가 유닛은 광학 모듈과 광학 비임의 상호작용으로부터, 위치, 정렬 및/또는 위치의 변경에 의해 결정되는, 좌표계에서 항공기의 실제 상태를 결정하는 것이 가능한 방식으로 구성된다. 측정 시스템은 항공기를 제어하기 위한 제어 유닛을 포함하고, 제어 유닛은 특히 연속해서 결정될 수 있는 실제 상태에 의존하는 알고리즘 및 규정된 의도된 상태에 기초하여, 제어 데이터가 생성될 수 있고, 항공기가 제어 데이터에 의해 자동으로 제어되는 방식으로, 의도된 상태로, 특히 의도된 상태에 대한 규정된 허용오차 범위로 이동될 수 있는 방식으로 구성된다.
측지 측정 유닛의 조준 유닛은, 일 실시예에 있어서, 비임 소스를 가지는 방출 유닛(망원경 유닛을 갖는)으로서 설계될 수 있다. 특히, 이와 같은 실시예는 토탈 스테이션 또는 세오돌라이트를 설계하기 위해 실현될 수 있다.
레이저 트래커들 또는 레이저 스캐너들의 설계에 관해, 비임 소스가 베이스에 의해 규정된 스탠딩 축선을 중심으로 베이스에 대해 피봇할 수 있도록 설계되는 예컨대 지지체에 제공될 수 있고, 또는 방출된 방사선이 광학 비임 안내 요소들에 의해 조준 유닛으로 안내될 수 있는 베이스에 제공될 수 있다. 이러한 정황에서, 조준 유닛은 예컨대 비임 편향 요소(예컨대 거울)로서 설계될 수 있다.
본 발명에 따른 측지 측정 시스템에서, 실제 상태를 결정할 때 항공기의 실제 위치, 실제 정렬 및/또는 실제 속도를 고려하는 것이 가능하고, 및/또는 의도된 상태를 규정할 때 의도된 위치, 의도된 정렬 및/또는 의도된 속도를 고려하는 것이 가능하다.
항공기의 상태, 예컨대 위치, 정렬, 비행 속도 또는 비행 정렬이 그와 같은 시스템에서 연속해서 결정될 수 있다. 이를 위해, 측정 유닛은 항공기 위의 센서 또는 반사기와 상호작용할 수 있는 레이저 비임을 방출할 수 있다. 항공기의 상태는 이후 이러한 상호 작용에 기초하여 확립될 수 있다. 더욱이, 항공기에 대한 의도된 상태, 예를 들어 UAV가 위치되어야 하는 위치를 규정하는 것이 가능하고, 확립된 항공기의 실제 상태와, 항공기가 이동되거나 의도된 상태로 할당되는 이러한 의도된 상태의 비교에 기초하여 항공기의 이와 같은 제어가 있을 수 있고 의도된 상태를 취하고, 즉 예를 들어, 실제 위치는 의도된 위치에 대응한다. 이러한 조절 프로세스를 위해, 항공기를 제어하기 위한 제어 데이터는 알고리즘에 기초하여 생성된다. 여기서, 생성된 측정 데이터 또는 항공기의 실제 위치 및 실제 정렬은 예컨대 칼만 필터에 공급될 수 있고, 제어 데이터는 규정된 의도된 상태를 고려하여, 데이터의 합으로부터 발생될 수 있다. 더욱이, 제어 데이터를 확립하기 위해, 평균들이 측정 변수들로부터 도출될 수 있다. 더욱이, 차이가 개개의 의도된/실제 변수 쌍들 사이에 연속해서 형성될 수 있고, 의도된 위치에 대한 방향 및 거리는 예컨대 이렇게 결정된 위치의 차이에 기초하여 결정될 수 있고 비행 방향에 관한 제어 데이터, 비행 경로 및 비행 속도가 도출될 수 있다. 결과적으로, 항공기의 로우터들은 예를 들어 특히 상이한 회전 속도들의 결과로서, 의도된 위치로의 항공기의 제어된 이동이 있는 방식으로 작동될 수 있다. 더욱이, 실제 위치와 의도된 위치 간의 연속 비교로부터 알고리즘의 범위 내에서 연속 재평가 및 제어 데이터의 계산이 있을 수 있고, 그 결과 항공기의 위치가 그와 같은 제어 루프에 의해 연속해서 재조정될 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 측지 측정 시스템의 광학 모듈이 항공기의 실제 위치를 특정하는 반사기에 의해 구현되고 비임이 반사기에 의해 반사될 수 있는 가능하고, 여기서 측정 유닛으로부터 항공기까지의 거리가 결정될 수 있고 항공기의 실제 위치가 비임의 방출 방향 및 거리로부터 특히 연속해서 도출될 수 있다.
예컨대 레이저 비임에 의해 조준되는 항공기 위의 반사기에 의해, 항공기의 실제 상태, 특히 실제 위치가 측정 유닛, 예컨대 토탈 스테이션에 의해 확립될 수 있다. 이를 위해, 측정 기구에서 검출되는, 거리 측정용 반사 비임 및 비임이 방출되는 검출된 각도들은 방향을 결정하기 위해 사용되고, 측정 유닛의 위치에 대한 항공기의 위치 및 정렬이 그로부터 도출될 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 측지 측정 시스템의 광학 모듈은 비임 검출 유닛에 의해 구현될 수 있고 광학 비임은 비임 검출 유닛에 의해 수신될 수 있고, 여기서 영의 위치로부터의 비임 오프셋 및/또는 비임의 입사각은 실제 상태를 적어도 부분적으로 결정하기 위해 특히 연속해서, 비임 검출 유닛에 의해 결정될 수 있고, 제어 유닛은 항공기가 비임의 입사각 및/또는 비임 오프셋에 의존하여 위치 및 정렬될 수 있는 방식으로 구성된다. 더욱이, 항공기는, 특히, 비임 검출 유닛에 의해 비임에 결합될 수 있고, 비임에 따라 및/또는 비임의 방출 방향의 변경에 의해 안내될 수 있다.
본 발명의 범위 내에서, 안내 평면, 특히 레이저 평면은, 특히 수평면에서, 비임의 회전에 의해 규정될 수 있고, 항공기는 위치결정될 수 있고 및/또는 비임 검출 유닛에 의해 안내 평면에 대해, 특히 안내 평면에서 또는 안내 평면에 평행하게 규정된 방식으로 안내될 수 있다.
UAV에서의 반사 비임에 대한 대안으로서, 전자는 대응하는 검출 유닛에서 수신될 수 있고 측정 유닛에 대한 항공기의 상태는 비임의 결정 가능한 입사각 및/또는 검출 유닛에 있는 검출기 위의 충돌 지점의 영의 위치로부터의 가능한 편차로부터 결정될 수 있다. 그렇게 함으로써 확립될 수 있는 변수들에 기초하여, 항공기는 또한 실제/의도된 비교에 의해, 제어될 수 있고, 항공기는 의도된 상태로 이동될 수 있다. 이와 같은 정렬을 이용하여, UAV는 게다가 비임에 결합될 수 있다. 이를 위해, 마찬가지로 비임 검출 유닛에 입사하는 비임의 결정된 편차들에 의존하여, 편차들이 연속해서 보상되고 비임이 비임 검출 유닛 또는 UAV에 정렬된 채로 있는 방식으로 UAV를 제어하는 것이 가능하다. 특히, UAV는 게다가 비임의 정렬을 수정하여 제어될 수 있고, 여기서 항공기는 정렬 변경에 따라 이동한다. 결합의 경우에 항공기가 이동될 수 있는 자유도는 비임 구성, 즉 예를 들어 정렬된 비임 또는 비임의 회전에 의해 규정되는 평면에 의해 규정될 수 있다. 그러므로, 항공기는 또한 넓은 범위에 걸친 평면에 결합될 수 있고, 후자로 이동될 수 있고, 여기서 이러한 경우에, 비임과 검출 유닛 사이에 연속 접촉은 없고, 오히려, 상기 접촉은 비임의 회전 주파수에 의존하여 진행되거나 중단된다.
본 발명에 따르면, 측지 측정 시스템은, 비임이 수신될 수 있는 이와 같은 규정된 방식으로 비임 검출 유닛이 항공기 위에서 피봇될 수 있는 방식으로 구현될 수 있는 방식으로 구현될 수 있다. 예로서, 비임의 경사 정렬의 경우에, 이것은 비임과 비임 검출 유닛 사이에서 접촉을 확립하는 것을 가능하게 할 수 있고, 그렇게 함으로써, 시스템의 일반적인 이용성(universal employability) 또는 항공기 제어를 위한 넓은 응용 범위를 열어 놓는다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 항공기는 좌표계에서 항공기의 실제 정렬 및/또는 실제 속도를 결정하기 위한 센서 유닛, 특히 경사 센서, 자력계, 가속도계, 레이트 센서 및/또는 속도 센서, 특히 GNSS 모듈을 가질 수 있다. 더욱이, 항공기는 실제 정렬을 특정하는 마킹, 특히 규정된 패턴, 의사-랜덤 패턴, 바코드 및/또는 발광 다이오드를 가질 수 있고, 측정 시스템은 마킹을 검출하고 마킹의 위치 및 정렬로부터 좌표계에서 항공기의 실제 정렬을 결정하기 위한, 검출 유닛, 특히 카메라를 가질 수 있다. 더욱이, 측정 시스템은 항공기의 이미지를 취하기 위한 거리 이미지 검출 유닛, 특히 RIM 카메라를 가질 수 있고, 여기서 항공기에 관한 컨투어 및/또는 화소-의존 거리 데이터는 이미지 및 실제 정렬로부터 도출될 수 있고 좌표계에서 항공기까지의 거리는 그로부터 결정될 수 있다.
항공기의 정렬 및/또는 비행 속도, 특히 위치는 위에 기재한 장치들 중 하나에 의해 결정될 수 있고, 그러므로 항공기의 실제 상태를 확립하는 것이 가능하다. 더욱이, GNSS 모듈은 지원하는 방식으로 항공기 위에 배열될 수 있고, 실제 위치, 비행 방향 및 그러므로 항공기의 실제 정렬은 특히 연속해서, 수신된 GNSS 신호들로부터 결정될 수 있다. 그러므로, 만약 측정 유닛의 위치가 알려져 있으면, 예를 들어 항공기까지의 그것의 거리를 결정하고 이러한 정보를 실제 상태 및 제어 데이터를 확립할 때 고려하는 것이 가능하다. 더욱이, 측정 유닛은 GNSS 모듈(GNSS 신호들을 수신하기 위한)이 장비될 수 있고 그것은 유닛의 위치 또는 항공기에 대한 위치 관계를 확립하기 위해 사용될 수 있다.
특히, 제어 유닛은 본 발명에 따르면, 항공기가 실제 상태 및 특정 비행 경로에 의존하여 이동될 수 있는 방식으로 구성될 수 있고, 여기서 비행 경로는 시작 지점 및 종료 지점에 의해 및/또는 다수의 웨이포인트들에 의해, 특히 자동으로, 및/또는 비행축의 규정된 위치에 의해 결정될 수 있고, 특히 여기서 항공기의 이동은 실제 상태를 고려하여 최적화될 수 있고, 특히 여기서 실제 상태, 특히 실제 위치, 실제 정렬, 실제 속도, 입사각, 비임 오프셋 및/또는 측정 유닛까지의 거리와 관련된 정보는 칼만 필터에 공급될 수 있고 항공기의 이동은 칼만 필터에 의해 계산된 파라미터들을 고려하여 제어될 수 있다. 비행 경로는 또한 항공기의 환경을 고려하여 규정될 수 있고, 이 프로세스에서는, 예컨대 좁은 환경에서의 장애물들 또는 방향 변경을 고려할 수 있다. 예로서, 경로는 파이프 벽과의 충돌들이 회피되는 것이 보장되는 방식으로 적응될 수 있다. 더욱이, 예컨대 비행 경로는 지형 모델, 특히 CAD 모델에 의존하여 규정되는 것이 가능하다.
더욱이, 본 발명에 따른 측지 측정 시스템의 항공기는 물체까지의 물체 거리를 특히 연속해서 측정하기 위한 센서를 가질 수 있고, 여기서 물체 거리는 항공기를 제어할 때 고려될 수 있고 및/또는 여기서 각각의 물체 거리는, 물체 표면 프로파일, 특히 지형 섹션이 결정될 수 있는 방식으로, 가이드의 경우에, 특히 선형 수평 가이드의 경우에, 항공기의 각각의 실제 상태, 특히 실제 위치와 링크될 수 있다. 이와 같은 실시예를 이용하여, 항공기는 센서 측정치들을 고려하여, 장애물들이 한번 더 식별될 수 있어 후자와의 충돌을 회피하는 것이 가능한 방식으로 제어될 수 있다. 더욱이, 센서들은 항공기가 안내되는 물체들을 검출하거나 측정할 수 있다.
더욱이, 항공기는 항공기가 물체 거리의 측정에 의존하여 물체로부터의 특정 의도된 거리에서 끊임없이 안내될 수 있는 방식으로 제어될 수 있다. 그러므로, 물체로부터 미리 결정된 거리를 유지함으로써, 장애물과의 가능한 충돌이 회피될 수 있다. 더욱이, UAV는 레이저 평면에 연결될 수 있고 따라서 예컨대 회전 레이저 비임에 의해 규정되는 평면의 수평 정렬의 경우에, 수평면에서 이동될 수 있고, 여기서 예컨대 터널 벽까지의 일정한 거리가 유지될 수 있다.
더욱이, 측지 측정 시스템의 범위 내에서, 측정 유닛의 위치 및 정렬은 전체 좌표계에서 미리 결정될 수 있고, 여기서 위치는 측정 유닛의 알려진 셋업 포인트에 의해 미리 결정될 수 있고 및/또는 위치 및 정렬은 알려진 타겟 지점들에 기초하여 교정에 의해 결정될 수 있고, 특히 여기서 좌표계는 항공기의 실제 상태가 전체 좌표계에서 결정될 수 있도록 전체 좌표계에 의해 참조될 수 있다. 결과적으로, 항공기는 상위의(superordinate), 전체 좌표계와 관련하여 제어될 수 있다. 전체 좌표계 및 실제 상태는 마찬가지로 이러한 시스템에 대해 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 측지 측정 시스템에서, 상태 정보, 특히 실제 상태 정보, 의도된 상태 정보 및/또는 측정 유닛과 항공기 사이의 거리는 제어 데이터, 및/또는 상태 정보가 무선 링크에 의해, 유선 방식으로 전송될 수 있고 및/또는 비임으로 변조될 수 있는 제어 데이터를 생성하기 위해 측정 유닛과 항공기 사이에서 전송될 수 있다. 더욱이, 측정 시스템은 항공기를 제어하기 위한 원격 제어 유닛을 가질 수 있고, 여기서 상태 정보 및/또는 제어 데이터는 원격 제어 유닛과 측정 유닛 및/또는 항공기 사이에서, 특히 무선 링크에 의해 또는 케이블을 통해 전송될 수 있다. 그러므로, 측정 데이터는 시스템 구성요소들 사이에서 상호접속될 수 있고, 구성요소에 대해 수집될 수 있고, 제어 데이터는 이러한 구성요소에 대해 생성될 수 있다. 예로서, 항공기를 레이저 비임에 결합하는 경우에, 정보, 예컨대 거리 또는 실제 상태는 레이저 비임으로 변조되는 신호에 기초하여 전송될 수 있다. 결과적으로, 측정 데이터의 직접 교환이 있을 수 있고, 예를 들어, 항공기에 있는 제어 유닛에 의한 항공기의 제어는 의도된 상태와 각각 제공된 실제 상태의 비교에 기초하여 일어날 수 있다.
본 발명은 또한 자체 추진의, 무인, 제어 가능 항공기를 제어하기 위한 방법으로서, 상기 항공기는 제어된 방식으로 이동될 수 있고 및/또는 실질적으로 고정된 위치에, 측지 측정 유닛, 특히 토탈 스테이션, 세오돌라이트, 레이저 트래커 또는 레이저 스캐너에 의해 위치될 수 있고, 이들은 실질적으로 컬리메이팅된 광학 비임을 방출하기 위한 비임 소스, 베이스, 광학 비임의 방출 방향을 정렬시키기 위해 베이스에 대해 2개의 축들을 중심으로 모터에 의해 피봇될 수 있는 조준 유닛 및 조준 유닛의 정렬을 결정하기 위한 각도 측정 센서들, 및, 특히, 레인징 기능(ranging functionality)을 갖는 측지 측정 유닛에 관한 것이다. 측정 유닛은 방출 방향으로, 실질적으로 컬리메이팅된 광학 비임의 방출을 일으키기 위해 사용된다. 광학 비임은 전자가 항공기에서 반사되거나 또는 수신되는 방식으로 항공기와 상호작용하고, 여기서 좌표계에서의 항공기의 실제 상태는, 실제 상태가 위치, 정렬 및/또는 위치의 변경에 의해 결정되는 상호 작용으로부터 결정된다. 더욱이, 제어 데이터는 특히 연속해서 결정되는 실제 상태 및 규정된 의도된 상태에 의존하여 생성되고, 항공기는 제어 데이터에 의해 자동으로 제어되는 방식으로, 특히 의도된 상태에 대한 규정된 허용오차범위에서, 의도된 상태로 이동된다.
본 발명의 범위 내에서, 항공기의 실제 위치, 실제 정렬 및/또는 실제 속도는 실제 상태를 결정할 때 고려될 수 있고 및/또는 의도된 위치, 의도된 정렬 및/또는 의도된 속도는 의도된 상태를 규정할 때 고려될 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 측정 유닛으로부터 항공기까지의 거리는 항공기에서의 반사빔에 의해 결정될 수 있고, 항공기의 실제 위치는 특히 연속해서, 거리 및 방출 방향으로부터 도출될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에 있어서, 비임 오프셋은 실제 상태를 결정하기 위해 항공기에서 비임을 수신할 때, 비임의 입사각 및/또는 영의 위치로부터, 특히 연속해서 결정될 수 있고, 항공기는 비임의 입사각 및/또는 비임 오프셋에 의존하여 위치 및 정렬될 수 있고, 특히 항공기는 비임에 결합되고 비임을 따라 및/또는 비임의 방출 방향의 변경에 의해 안내될 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 방법의 범위 내에서, 안내 평면, 특히 레이저 평면은, 특히 수평면에서, 비임을 회전시켜 규정될 수 있고, 항공기는 특히 안내 평면에서 안내 평면에 평행하게, 안내 평면에 대해 규정된 방식으로 위치 및/또는 안내될 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 항공기의 실제 정렬은 피치, 롤 및 요 방향들에서 좌표계에서 결정될 수 있고, 특히 결정은 항공기와 관련된 내부 센서 유닛에 의해, 특히 경사 센서, 자력계, 가속도계, 레이트 센서 및/또는 속도 센서에 의해 일어난다. 더욱이, 좌표계에서의 실제 정렬은 항공기와 관련되고 실제 정렬을 특정하는, 특히 규정된 패턴의 의사-랜덤 패턴의, 바코드의 및/또는 발광 다이오드의 마킹, 및 마킹의 위치 및 정렬로부터 실제 정렬을 결정하기 위한 마킹의, 특히 카메라에 의한 검출의 상호 작용에 의해 결정될 수 있다. 더욱이, 실제 정렬은 좌표계에서 항공기의 이미지를 고려하여 결정될 수 있고, 항공기에 대한 화소-의존 거리 데이터 및/또는 컨투어는 이미지로부터 도출된다.
본 발명에 따른 방법의 범위 내에서, 항공기는 실제 상태 및 특정 비행 경로에 의존하여 이동될 수 있고, 비행 경로는 특히 자동으로, 시작 지점 및 종료 지점에 의해 및/또는 다수의 웨이포인트들에 의해 및/또는 비행축의 규정된 위치에 의해, 결정될 수 있고, 특히 항공기의 이동국은 실제 상태를 고려하여 최적화될 수 있다. 대안으로, 또는 거기에 추가하여, 실제 상태에 대한 정보, 특히 실제 위치, 실제 정렬, 실제 속도, 입사각, 비임 오프셋 및/또는 측정 유닛까지의 거리는 칼만 필터에 공급될 수 있고 항공기의 이동은 칼만 필터에 의해 계산된 파라미터들을 고려하여 제어될 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 항공기로부터 물체까지의 물체 거리는 특히 연속해서 측정되고, 물체 거리는 항공기를 제어할 때 고려되고 및/또는 항공기(20)는 항공기가 물체 거리의 측정에 의존하여 물체로부터 특정 의도된 거리에서 끊임없이 안내되는 방식으로 제어된다.
더욱이, 본 발명에 따른 방법에서, 측정 유닛의 위치 및 정렬은 전체 좌표계에서 미리 결정될 수 있고, 위치는 측정 유닛의 알려진 셋업 포인트에 의해 미리 결정될 수 있고, 및/또는 위치 및 정렬은 알려진 타겟 지점들에 기초하여 교정에 의해 결정되고, 특히 좌표계는 항공기의 실제 상태가 전체 좌표계에서 결정될 수 있도록 전체 좌표계에 의해 참조될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 시스템을 위한 측지 측정 유닛, 특히 토탈 스테이션, 세오돌라이트, 레이저 트래커 또는 레이저 스캐너로서, 이들은 실질적으로 컬리메이팅된 광학 비임을 방출하기 위한 비임 소스, 베이스, 광학 비임의 방출 방향을 정렬시키기 위해 베이스에 대해 2개의 축들을 중심으로 모터에 의해 피봇될 수 있는 조준 유닛, 및 조준 유닛의 정렬을 결정하기 위한 각도 측정 센서들, 및, 특히, 레인징 기능을 갖는, 측지 측정 유닛에 관한 것이다. 더욱이, 측정 유닛은 자체 추진의, 무인, 제어 가능 항공기를 제어하기 위한 제어 데이터가 발생되어 항공기에 전송될 수 있는 방식으로 구현된다.
본 발명은 만약 프로그램이 전자 데이터 처리 유닛에서 실행되면, 항공기의, 특히 연속해서 결정되는 실제 상태, 및 의도된 상태로 항공기를 자동으로 제어하기 위한 규정된 의도된 상태에 의존하여 제어 데이터를 생성하는 프로그램 코드를 갖는, 기계-판독 가능 매체 위에 저장되는 컴퓨터 프로그램 제품, 또는 전자기파로 구현되는 컴퓨터 데이터 신호에 관한 것이다.
본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 시스템은 도면들에 개략적으로 도시된 특정 예시적인 실시예들에 기초하여 단지 예시적인 방식으로 이하에 더 상세히 기재되고, 여기서 본 발명의 추가의 이점이 또한 언급된다.
도　1a-c는 실제 상태로부터 의도된 상태로의 항공기의, 본 발명에 따른 위치결정 이동을 나타내고;
도 2는 무인 항공기 및 토탈 스테이션을 갖는 본 발명에 따른 측정 시스템의 제 1 실시예를 나타내고;
도 3은 무인 항공기 및 레이저 스캐너를 갖는 본 발명에 따른 측정 시스템의 제 2 실시예를 나타내고;
도　4a-b는 무인 항공기 및 회전 레이저를 갖는 본 발명에 따른 측정 시스템의 제 3 실시예를 나타내고;
도　5a-c는 본 발명에 따른 측정 시스템에 의해 제어되는 항공기에 대한 3개의 실시예들을 나타낸다.
도 1a는 항공기에 대한 본 발명에 따른 위치결정 프로세스를 개략적으로 나타낸다. 여기서, 항공기는 실제 속도 및/또는 실제 정렬에 의해 규정되는 실제 상태에 있고, 의도된 상태를 취해야 한다. 항공기의 의도된 상태는 의도된 위치(11), 및 의도된 위치(11)에서 영(zero)과 같아야 하는 비행 속도(의도된 속도)에 의해 미리 결정된다. 더욱이, 항공기의 의도된 정렬은 의도된 상태 범위 내에서 설정될 수 있고, 여기서 항공기에는 정렬을 결정하기 위한 측정 센서가 장비될 수 있고 그러므로, 규정된 자체-정렬을 실행할 수 있다. 의도된 상태 및 실제 상태에 의존하여, 보정(13)을 결정하는 것이 가능하고, 즉 항공기의 실제 상태는 의도된 상태와 비교될 수 있고, 각각의 상태 변수(위치, 속도, 정렬)에 대한 차이가 그로부터 계산될 수 있다. 더욱이, 제어 데이터 또는 제어 신호들은 이들 상태 차이들로부터 도출될 수 있고 항공기를 제어하기 위한 로우터들의 모터들에 전달된다. 보정들(13)에 기초하여, 항공기는, 예컨대 의도된 상태 또는 의도된 위치(11)에 대한 반복 접근(iterative approach)이 있는 방식으로 실제 상태로부터 진행하여, 특정 속도 및 정렬로 제어될 수 있다. 이 프로세스에서, 항공기의 실제 상태는 의도된 상태와 연속해서 비교되고 각각의 보정(13)은 그로부터 도출된다. 항공기의 실제 상태의 이러한 보정(13)은 보정(13)이 더 이상 행해질 필요가 없도록 항공기의 실제 상태가 의도된 상태에 대응하거나 또는 차이가 미리 규정된 임계치 이하에 놓일 때까지 일어날 수 있다.
도 1b는 미리 결정된 궤적(17) 위의 항공기의 본 발명에 따른 위치결정을 나타낸다. 궤적(17) 또는 항공기의 비행 경로는 이 경우에 시작 지점(14) 및 종료 지점(15)에 의해 한정되고, 그것의 프로파일은 추가의 웨이포인트들(16a, 16b)에 의해 규정된다. 항공기는 또한 항공기의 실제 위치(12), 실제 속도 및/또는 실제 정렬에 의해 규정될 수 있는 실제 상태에 있다. 여기서, 실제 상태는 평가 유닛에 의해 결정될 수 있다. 이러한 장치에서, 항공기의 의도된 상태(의도된 위치(11))는 궤적(17)의 프로파일에 의해 결정된다. 여기서 보정들(13)은 또한 실제 상태와 의도된 상태를 비교하여 확립되고, 보정들은 항공기를 위한 제어 신호들로 변환되고 후자로 전송된다. 위치 보정(13)의 계산 동안, 현재의 정렬 또는 비행 방향 및 속도가 여기서 고려될 수 있고, 여기서 항공기는 최단 거리 상의 궤적(17)으로 반드시 지향될(directed) 필요는 없고, 오히려 비행 경로에 대해 최적화된 방향으로 그리고 최적화된 속도로 제어된다. 예로서, 이것은 항공기의 급감속 또는 급가속 및 방향의 급격한 변경을 회피할 수 있다. 더욱이, 비행 속도의 최적화된 감소는 비행 경로의 방향의 변경이 있는, 예컨대 이들 웨이포인트들(16a, 16b, 16c)에서 규정될 수 있다.
도 1c는 미리 결정된 축(18) 위에서의 항공기의, 본 발명에 따른 정렬 및 위치결정을 나타낸다. 실제 상태, 특히 실제 위치(12), 및 사용자에 의해 전송되는 제어 신호들을 고려하여 보정들(13)을 계산하는 것이 가능하고, 제어 신호들은 축(18)을 따라 항공기의 전후방 이동을 초래할 수 있다. 도 1b에 따른 위치결정과 유사하게, 실제 위치(12)로부터 의도된 위치(11)로의 항공기의 이동은 특히 사용자에 의해 추가로 입력되는 예컨대 이동 방향(19)과 같은 비행 속도 또는 제어 명령들이 보정 이동(13)에서 고려되고, 그 결과 비행 경로가 실제 위치(12)와 축(18) 사이의 최단 경로를 따르지 않는 방식으로 최적화될 수 있다. 도시된 경우에 있어서, 항공기(20)의 보정 이동(13)은 제어 명령으로 인해 우측 방향(19)에 있을 수 있다.
도 2는 측정 유닛을 나타내는, 무인 항공기(20) 및 토탈 스테이션(30)을 갖는, 본 발명에 따른 측정 시스템(1)을 나타낸다.
항공기(20)의 실제 상태, 특히 실제 위치는 이 경우에 토탈 스테이션(30) 또는 레이저 스캐너(여기서는 도시되지 않음)로부터 측정들에 의해 검출될 수 있다. 토탈 스테이션(30)에는 2개의 축선들을 중심으로 피봇될 수 있어 방출 방향이 항공기(20)에 의해 정렬될 수 있는 방출 유닛(31)이 갖추어진다. 정밀한 정렬은 토탈 스테이션(30) 상의 각도 측정 센서들에 의해 검출될 수 있다. 추가로, 반사기(22)까지의 거리의 측정을 실행하는 것을 가능하게 하는 거리 측정 모듈은 방출 유닛(31)에 통합된다. 항공기(20)의 실제 위치 또는 실제 좌표들은 측정된 각도들 및 거리로부터 결정될 수 있다. 실제 정렬을 결정하기 위해, 측정 기구의 일부 위에, 예컨대 방출 유닛(31)에 통합된 카메라 또는 외부 카메라가 있을 수 있고, 그것의 시야는 특히 거울을 통해 항공기(20)에 정렬될 수 있고, 여기서 마킹, 예컨대 수개의 LED들 또는 규정된 패턴들이 항공기(20)의 하우징 위의 알려진 위치에서 관측 및 검출될 수 있다. 더욱이, 실제 상태에 대한 측정 데이터는 또한 예를 들어 가속도계, 레이트 센서, 자력계, 경사 센서 및/또는 속도 센서를 가지는 센서 유닛(21)에 의해 검출될 수 있다.
모든 측정 데이터는 예컨대 케이블 또는 무선 링크를 통해 제어 유닛(60)에 전송될 수 있고, 제어 유닛은 이 실시예에서 토탈 스테이션(30)에 위치되지만 대안으로 원격 제어장치 또는 항공기(20)에 배열될 수 있다. 알고리즘, 예컨대 칼만 필터가 측정 데이터로부터 항공기(20)의 실제 상태(위치, 속도, 정렬)를 계산하기 위해 사용될 수 있다.
이 프로세스에서, 측정 데이터는 상이한 측정 주파수들로 검출될 수 있다. 따라서, 예컨대 토탈 스테이션(30)은 예컨대 1 Hz의 측정 주파수로 각도들 및 거리를 검출할 수 있고, 한편 가속도계는 예컨대 100 Hz의 주파수로 그 위에 작용하는 가속도를 결정할 수 있다. 따라서, 센서들의 적절한 조합에 의해, 위치가 예컨대 100 Hz 이상의 주파수로 칼만 필터에 의해 결정될 수 있고 따라서 항공기 조절시 긍정적인 효과를 가질 수 있다. 모든 측정들, 예컨대 각도들 및 거리 및/또는 가속도들, 경사들 및/또는 속도들은 센서 유닛으로부터, 칼만 필터에 공급될 수 있고, 칼만 필터는 연속해서 위치 좌표들, 속도 벡터 및/또는 정렬 각도, 및 가능한 센서-특정 파라미터들, 예컨대, 예컨대 100 Hz 이상의 주파수를 갖는 항공기의 가속도계의 바이어스를 계산한다.
보정들은 예를 들어 원격 제어장치를 통해 사용자에 의해 시스템(10)에 입력되는 실제 상태 및 제어 신호들로부터 도출될 수 있고, 여기서 이들 보정들은 항공기(20)의 모터들에 직접 또는 추가의 제어 신호들의 형태로 전송되고 항공기(20)의 정확한 위치결정을 가져올 수 있다.
여기에 나타낸 이 제 1 실시예에 있어서, 항공기(20)의 실제 상태를 결정하기 위한 측정 데이터가 토탈 스테이션(30) 및 센서 유닛(21)에 의해 검출될 수 있다. 토탈 스테이션(30)의 방출 유닛(31)은 자동 타겟 검출 기능에 의해 항공기(20) 위의 반사기(22)에 대해 연속해서 정렬될 수 있고, 결과적으로, 항공기(20)를 추적할 수 있다. 예컨대 시각적 장애물로 인해, 자동 표적 추적이 타겟(반사기(22))에 대한 접속을 상실한 경우에, 근사 위치가 항공기(20) 위의 센서 유닛(21) 및/또는 GNSS 모듈의 측정치들에 기초하여 무선 링크에 의해 측정 기구(30)에 전송될 수 있다. 이러한 정보에 기초하여, 측정 기구(30)는 타겟을 다시 발견할 수 있고, 접속을 재확립할 수 있고 한번 더 자동 표적 추적을 행할 수 있다. 더욱이, 만약 접속이 끊기면, 항공기(20)는 카메라에 의해 검출될 수 있고 예컨대 항공기(20)의 컨투어는 이미지 처리에 의해 도출될 수 있고 측정 유닛(30)은 그에 기초하여 UAV(20)에 의해 새로 할당될 수 있다. 토탈 스테이션(30) 위에 배열되는 거리 측정 모듈 및 각도 센서들이 반사기(22)까지의 거리 및 방출 유닛(31)의 정렬 및 그러므로 방출 유닛(31)에 의해 방출되는 비임(32), 특히 측정 비임의 방향을 측정하기 위해 사용될 수 있다. 측정 데이터는 이후 토탈 스테이션(30)에 있는 제어 유닛(60)에 전송될 수 있다.
동시에, 항공기(20)의 정렬이 센서 유닛(21)에 의해 결정될 수 있다. 이를 위해, 항공기(20)에 탑재된 센서 유닛(21)에 배열될 수 있는 가속도계, 레이트 센서, 속도 센서, 경사 센서 및/또는 자력계로부터의 측정치들이 사용될 수 있다. 그렇게 함으로써 결정된 측정 데이터는 예컨대 무선 링크를 통해 제어 유닛(6)에 전송될 수 있다.
항공기(20)의 실제 상태는 토탈 스테이션(30) 및 센서 유닛(21)에 의해 확립된 측정 데이터로부터 제어 유닛(60)에서 계산될 수 있고, 그것은 미리 결정된 의도된 상태와 비교될 수 있다. 이것으로부터, 또한, 무선 링크에 의해 항공기(20)에 전송될 수 있고, 거기에, 위치결정 및 정렬 목적들을 위해 로우터들(23)에 제어 신호들로서 전송될 수 있는 보정들을 도출하는 것이 가능하다.
도 3은 측정 유닛으로서 무인 항공기(20) 및 레이저 스캐너(40)를 갖는, 본 발명에 따른 측정 시스템(1)의 제 2 실시예를 나타낸다.
이 경우에, 이동축(43)은 광학 비임(42)을 방출하여 항공기(20)를 위한 레이저 스캐너(40)의 일부 위에 규정된다. 이를 위해, 비임(42), 특히 레이저 비임은, 방출 유닛의 회전 거울(41)을 이용하여, 항공기(20)가 이동되어야 하는 방향으로 방출된다. 항공기(20)가 레이저 비임(42)에 결합되면, 미리 결정된 축(43)으로부터 항공기(20)의 횡방향 위치 편차 및 각도 편차가 비임 검출 유닛(25)에 의해 결정된다. 예컨대 항공기(20)의 경사들과 같은 추가의 측정 데이터가 또한 센서 유닛(21)에 의해 검출될 수 있다. 예로서, 항공기(20)는 원격 제어 유닛(70)에 의해 또는 검출 유닛(25)으로 지향되는 레이저 비임(42)에 의해 항공기(20)를 레이저 비임(42)으로 이동시키는 사용자(100)에 의해 비임(42)에 결합될 수 있고, 항공기(20)는 함께 연결되고 비임(42)은 이때 규정된 방향으로 정렬되고, 항공기(20)는 함께 연결된 채로 있고 비임(42)의 재정렬에 의해 그에 따라 이동된다.
실제 상태를 결정하기 위해 검출될 측정 데이터는 이 경우에 비임 검출 유닛(25)에 의해 항공기(20)에 대해 검출될 수 있다. 예로서, 이 비임 검출 유닛(25)은 수신 광학 유닛 및 이미지 센서로 구성될 수 있고, 여기서 레이저 비임(42)은 기록된 이미지 및 비임 오프셋에 레이저 포인트로서 영상화될 수 있고 입사각이 검출될 수 있다.
수신 광학 유닛의 설계에 의존하여, 이미지 내의 레이저 지점의 위치로부터 수신 광학 유닛의 광축으로부터 레이저 비임(42)의 횡방향 위치 편차 또는 각도 편차를 결정하는 것이 가능하다. 각도 편차는 수신 광학 유닛과 관련된 컬리메이터에 의해 검출될 수 있다. 2개의 수신 광학 유닛들에 의해 횡방향 위치 편차 및 각도 편차 모두를 검출할 수 있는 검출 유닛(25)이 또한 실현 가능하다.
모든 측정 데이터는 유선 접속에 의해 또는 무선 링크에 의해 항공기 위의 제어 유닛(60)에 전송될 수 있고 항공기의 실제 상태를 계산하기 위해 거기서 사용될 수 있다. 추가로, 축(43)을 따라 항공기의 전후방 이동을 초래할 수 있는 제어 데이터는 사용자(100)로부터 제어 유닛(60)으로 원격 제어 유닛(70)을 통해 전송될 수 있다. 실제 상태와 의도된 상태의 비교로부터, 사용자-규정 제어 데이터를 고려하면서 보정들을 계산하는 것이 가능하고, 보정들은 제어 신호들로서 항공기(20)의 로우터들에 전송될 수 있고, 레이저 비임(20) 상에서의 항공기(20)의 정렬 및 위치결정을 초래하고, 즉 비임 검출 유닛(25)의 광축과 이동축(43)의 미리 결정된 방향의 관련성을 초래한다. 더욱이, 횡방향 비임 오프셋 및 각도 오프셋은 특히 제어 유닛(60)으로 구현되는 칼만 필터에 공급될 수 있다.
이 실시예에서, 또한 항공기(20)가 이용해야 하는 이동축(43)이 의도된 상태로서 시스템(1)에 규정되는 방식으로 항공기(20)의 반자동 제어를 실현하는 것이 가능하다. 레이저 비임(42), 비임 검출 유닛(25) 및 선택적으로 센서 유닛(21)으로부터의 추가의 측정 데이터의 상호 작용에 의해 동작하는 이러한 시스템(1)을 이용하여, 항공기(20)는 자동으로 이동축(43) 위에 유지될 수 있다. 그러므로 축(43)에 따른 전후방 이동, 즉 1의 자유도를 갖는 항공기(20)의 이동은 원격 제어 유닛(70)에 의해 사용자(100)에 의한 단순한 방식으로 생길 수 있다.
항공기(20)가 또한 레이저 스캐너(40)로부터 미리 결정된 거리에서 미리 결정된 이동축(43) 위에 위치되어야 한다면, 실제 거리는 레이저 스캐너(40)를 이용하여 거리 측정에 의해 측정될 수 있다. 이 실제 거리를 미리 결정된 의도된 거리와 비교함으로써, 로우터들(23)을 작동시키기 위한 제어 신호들로서 항공기에 전송될 보정들을 계산하는 것이 한번 더 가능하고, 미리 결정된 의도된 거리에서 항공기(20)의 위치결정을 생기게 할 수 있다. 레이저 스캐너(40)에 의해 방출되는 비임(42)의 정렬 및 이 비임 방향에서의 항공기(20)까지의 거리가 알려져 있으므로, 항공기(20)의 위치가 또한 정확하게 결정될 수 있고 또는 좌표들이 레이저 스캐너(40)의 상대 좌표계에 대해 도출될 수 있다.
도 4a 및 4b는 무인 항공기(20) 및 회전 레이저(50)를 갖는 본 발명에 따른 측정 시스템(1)의 제 3 실시예를 각각 나타내고, 그러므로 여기서 함께 기재된다. 이들 실시예들에서, 회전 레이저(50) 또는 회전 레이저(50)로부터 레이저 비임(52)의 회전 방출은 항공기(20)를 일정 고도에서 이동시키고 또는 그것을 규정된 방향으로 이동시키기 위해, 수평면(도 4a) 또는 수평면(H)(도 4b)에 대해 미리 결정된 각도(α)에서 안내 평면(53) 또는 의도된 이동 평면을 미리 결정할 수 있다. 원칙적으로, 이와 같은 평면은 또한 측정 비임을 방출하면서 토탈 스테이션의 회전 조준 유닛에 의해 규정될 수 있다.
토탈 스테이션을 사용할 때, 항공기(20)의 수평 위치에 의존하여, 수직축을 중심으로 조준 유닛을 회전시켜 방출된 측정 비임을 항공기(20)에 정렬시키는 것이 가능하다. 회전 레이저(50)의 경우에, 평면(53)은 축을 중심으로 신속하게 회전하고 있는 레이저 비임(52)에 의해 항공기(20)의 위치와 무관하게 뻗쳐(spanned) 있을 수 있다.
비임 검출 유닛(25)을 이용하여, 예컨대 고도로 평면에 의해 규정된 위치로부터 항공기(20)의 편차를 검출하는 것이 가능하다. 항공기(20)의 경사 및 정렬은 또한 항공기(20)에 탑재된 센서 유닛(21)에 의해 결정될 수 있다. 이들 측정 데이터는 무선 링크를 통해, 사용자(100)의, 원격 제어 유닛(70)에 통합되어 있는 제어 유닛(60)에 전송된다. 거기서 이러한 방식으로 항공기(20)의 실제 상태를 계산하는 것이 가능하다. 실제 상태와, 이 경우에 예를 들어 위치결정에 대응하는 의도된 상태, 규정된 레이저 평면(53) 위의 항공기(20)의 정렬 사이의 비교로부터, 보정들이 사용자(100)에 의해 생성되는 가능한 추가의 제어 데이터를 고려하여 계산되고, 보정들은 로우터들(23)을 작동시키기 위해 항공기(20)에 제어 신호들로서 전송되고, 미리 결정된 의도된 상태에서 항공기(20)의 위치 결정, 즉 안내 평면(53)에서 항공기(20)의 위치결정 및/또는 이동을 초래할 수 있다.
그러므로, 미리 결정된 수평 평면(53)(도 4a) 위에 위치되는 방식으로 항공기(20)의 고도의 자동 연속 변경이 있을 수 있다. 평면(53)에서의 항공기(20)의 위치 변경은 또한 스마트폰 또는 태블릿 PC로서 실현될 수 있는 원격 제어장치(70)에 의해 사용자에 의해 초래될 수 있다. 그러므로, 사용자(100)는 평면(53)에서 항공기(20)를, 즉 2개의 남은 자유도로 이동시킬 수 있다.
도 4b에 따른 평면(53)의 비수평 정렬의 경우에, 비임 검출 유닛(25)은 항공기(20) 위에 대응하는 각도로 배열될 수 있고, 또는 검출 유닛(25)의 정렬은 평면(53)의 각도(α)까지 피봇 장치에 의해 조정될 수 있다. 이와 같은 정렬의 경우에, 사용자(100)는 화살표 P로 나타낸, 이러한 각이 있는 평면(53) 위에 2의 자유도로 항공기(20)를 자유롭게 이동시킬 수 있다.
도 5a, 5b 및 5c는 본 발명에 따른 측정 시스템에 의해 제어되는 항공기(20)에 대한 3개의 실시예들을 나타낸다.
도 5a는 레이저 비임(82)에 정렬되는 비임 검출 유닛(23)을 가지는 항공기(20)를 나타낸다. 이것에 의해, 항공기(20)는 이동축(83)을 따라 안내될 수 있다. 레이저 비임(82)은 이동축(83)에 대응하는 파이프(81)의 축에 동축으로 정렬된다. 이러한 장치에 의해, 항공기(20)는 파이프 벽까지의 거리가 끊임없이 유지될 수 있고 파이프 벽과의 충돌이 회피될 수 있는 방식으로 비임 검출 유닛(23)에 의해 제공되는 비임(82)을 따라 연속 가이드에 의해 예를 들어 좁은 파이프(81)에서 이동될 수 있다. 더욱이, 항공기(20)는 파이프 벽까지의 거리들을 연속해서 검출하고 측정 데이터를 제공하는 거리 측정 센서들(26a, 26b), 예컨대 스캐너들을 포함할 수 있다. 이러한 데이터는 항공기(20)를 제어하기 위해 또한 사용될 수 있고 항공기 상태를 변경하기 위해 보정값들을 계산할 때 고려될 수 있다. 그러므로, 사용자는 항공기(20)를 매우 용이하게 전후방으로 이동시킬 수 있고 상기 항공기를 수동으로 파이프(81) 내에서, 특히 원격 제어장치에 의해 위치결정할 수 있다.
도 5b는 본 발명에 따라 안내되는 방식으로 제어되는 항공기(20)에 대한 추가의 응용을 나타낸다. 여기서, 지형(85)이 측정되어야 한다. 이를 위해, 레이저 비임(82)은 수평축(83)의 방향으로 한번 더 정렬될 수 있고, 항공기(20)는 특히 비임 오프셋 및/또는 입사각에 기초하여, 비임 수신 유닛(25)에 의해 이 비임(82)을 따라 이동될 수 있다. 수직 방향에서 하향으로 정렬될 수 있는 추가 센서(26)를 이용하여, 지형(85) 위에서 비행하면서 지형 표면까지의 거리를 연속해서 측정하는 것이 가능하다. 이것으로부터, 거리가 축(83)과 지형 사이에서 각각의 경우에 도출될 수 있고, 이들 거리값들을 항공기(20)의 각각의 실제 위치와 링크하여, 지형 프로파일 또는 지형 섹션을 확립하는 것이 가능하다.
도 5c는 본 발명에 따라 제어되는 항공기(20)에 대한 추가의 응용을 나타낸다. 항공기(20)는 이 경우에 또한 측정 유닛에 의해 규정되는 수직 평면(도시되지 않음)에서 비임 수신 유닛(25)에 의해 안내된다. 거리 측정 센서(26)를 이용하여, 물체(85)의 표면까지의 거리가 항공기(20)의 이동 중 측정되고, 항공기(20)에 대한 비행 경로(86)를 결정하기 위해 사용된다. 이러한 연속 측정의 결과로서, 항공기(20)가 이동될 때 물체(85)까지 일정한 거리를 유지하는 것이 가능하고 그러므로 물체와의 충돌을 회피하는 것을 가능하게 한다.
이들 묘사된 도면은 단지 가능한 예시적인 실시예들을 개략 방식으로 묘사한 것임이 이해된다. 본 발명에 따르면, 다양한 접근방법들이 마찬가지로 서로 그리고 항공기들을 제어하기 위한 시스템들 및 방법들과 종래 기술로부터의 측정 기구들과 조합될 수 있다.

Claims (15)

  1. · 토탈 스테이션, 세오돌라이트(theodolite) 또는 레이저 트래커(laser tracker)로서 설계되는 측지 측정 유닛(30, 40, 50)으로서
    °컬리메이팅된(collimated) 광학 비임(32, 42, 52, 82)을 방출하기 위한 비임 소스(beam source),
    ° 베이스(base),
    ° 상기 광학 비임(32, 42, 52, 82)의 방출 방향을 정렬시키기 위해 베이스에 대해 2개의 축들을 중심으로 모터에 의해 피봇될 수 있는 조준 유닛 및
    ° 상기 조준 유닛의 상기 정렬을 결정하기 위한 각도 측정 센서들,
    °레인징 기능(ranging functionality)을 갖는 측지 측정 유닛(30, 40, 50),
    · 광학 모듈(22, 25)을 갖는 자체 추진의, 무인, 제어 가능 항공기(20)로서, 상기 항공기(20)는 상기 항공기(20)가 제어된 방식으로 이동될 수 있거나 고정된 위치에 위치되는 방식으로 설계되는, 상기 항공기(20), 및
    · 평가 유닛으로서, 상기 평가 유닛은 상기 광학 모듈(22, 25)과 상기 광학 비임(32, 42, 52, 82)의 상호작용으로부터, 위치, 정렬 또는 위치 변경에 의해 결정되는, 좌표계에서 상기 항공기(20)의 실제 상태를 결정하는 것이 가능한 방식으로 구성되며, 상기 실제 상태를 결정할 때, 상기 항공기(20)의 실제 위치, 실제 정렬 및 실제 속도 중 어느 하나를 고려하는 것이 가능한, 상기 평가 유닛을 갖는 측지 측정 시스템(1)에 있어서,
    상기 측정 시스템(1)은 상기 항공기(20)를 제어하기 위한 제어 유닛(60)을 포함하고, 상기 제어 유닛(60)은 연속해서 결정될 수 있는 상기 실제 상태 및 규정된 의도된 상태에 의존하는 알고리즘 기초하여, 제어 데이터가 생성될 수 있고, 상기 항공기(20)가 상기 제어 데이터에 의해 자동으로 제어되는 방식으로, 상기 의도된 상태로 이동될 수 있는 방식으로 구성되며,
    상기 광학 모듈(22,25)은 상기 항공기(20)의 상기 실제 위치를 특정하는 반사기(22)에 의해 구현되고, 상기 비임(32,42,52,82)은 상기 반사기(22)에 의해 반사될 수 있고, 상기 측정 유닛(30,40,50)으로부터 상기 항공기(20)까지의 거리가 결정될 수 있고, 상기 항공기(20)의 상기 실제 위치는 상기 비임(32,42,52,82)의 상기 거리 및 상기 방출 방향으로부터 연속해서 도출될 수 있는 것을 특징으로 하는, 측지 측정 시스템(1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 의도된 상태를 결정할 때 상기 실제 위치에 대응하는 의도된 위치, 상기 실제 정렬에 대응하는 의도된 정렬 및 상기 실제 속도에 대응하는 의도된 속도 중 적어도 어느 하나를 고려하는 것이 가능하고, 상기 의도된 상태를 규정하도록 선택된 어느 하나와 이에 대응하는 상기 실제 위치, 상기 실제 정렬 및 상기 실제 속도 중 어느 하나를 비교하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는, 측지 측정 시스템(1).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 광학 모듈(22, 25)은 비임 검출 유닛(25)에 의해 구현되고 상기 광학 비임(32, 42, 52, 82)은 상기 비임 검출 유닛(25)에 의해 수신될 수 있고, 영(zero)의 위치로부터의 비임 오프셋 또는 상기 비임(32, 42, 52, 82)의 입사각은 연속해서, 상기 실제 상태를 적어도 부분적으로 결정하기 위한 상기 비임 검출 유닛(25)에 의해 결정될 수 있고, 상기 제어 유닛(60)은 상기 항공기(20)가 상기 비임(32, 42, 52, 82)의 상기 비임 오프셋 또는 상기 입사각에 의존하여 위치되고 정렬될 수 있는 방식으로 구성되는, 측지 측정 시스템(1).
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 항공기(20)는 상기 비임 검출 유닛(25)에 의해 상기 비임(32, 42, 52, 82)에 결합될 수 있고 상기 비임(32, 42, 52, 82)을 따라 또는 상기 비임(32, 42, 52, 82)의 상기 방출 방향의 변경에 의해 안내될 수 있는 것을 특징으로 하는, 측지 측정 시스템(1).
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 항공기(20)는 상기 좌표계에서 상기 항공기(20)의 상기 실제 정렬 또는 상기 실제 속도를 결정하기 위한 센서 유닛(21)을 가지며,
    · 상기 항공기(20)는 상기 실제 정렬을 특정하는 마킹을 가지며,
    · 상기 측정 시스템(1)은 상기 마킹을 검출하고 상기 마킹의 상기 위치 및 정렬로부터 상기 좌표계에서 상기 항공기(20)의 상기 실제 정렬을 결정하기 위한 검출 유닛을 가지는 것을 특징으로 하는, 측지 측정 시스템(1).
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 유닛(60)은 상기 항공기(20)가 상기 실제 상태 및 특정 비행 경로(17)에 의존하여 이동될 수 있는 방식으로 구성되고, 상기 비행 경로(17)는 시작 지점(14) 및 종료 지점(15)에 의하거나 다수의 웨이포인트들(16a, 16b)에 의해, 또는 비행축(18)의 규정된 위치에 의해 결정될 수 있고,
    상기 항공기(20)는 물체(81, 85)까지의 물체 거리를 측정하기 위한 센서(26, 26a, 26b)를 가지며,
    · 상기 물체 거리는 상기 항공기(20)를 제어할 때 고려될 수 있거나,
    · 상기 항공기(20)는 상기 물체 거리의 상기 측정에 의존하여 상기 물체(81, 85)로부터 특정 의도된 거리에서 끊임없이 안내될 수 있는 방식으로 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는, 측지 측정 시스템(1).
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 데이터를 생성하기 위한 상태 정보 또는 상기 제어 데이터는 상기 측정 유닛(30, 40, 50)과 상기 항공기(20) 사이에서 전송될 수 있는 것을 특징으로 하는, 측지 측정 시스템(1).
  8. 자체 추진의, 무인, 제어 가능 항공기(20)를 제어하기 위한 방법으로서, 상기 항공기(20)는 제어된 방식으로 이동될 수 있거나 토탈 스테이션, 세오돌라이트 또는 레이저 트래커로서 설계되는 측지 측정 유닛(30, 40, 50)에 의해 고정된 위치에 위치될 수 있고, 상기 측지 측정 유닛(30, 40, 50)은
    · 컬리메이팅된 광학 비임(32, 42, 52, 82)을 방출하기 위한 비임 소스,
    · 베이스,
    · 상기 광학 비임(32, 42, 52, 82)의 방출 방향을 정렬시키기 위해 베이스에 대해 2개의 축들을 중심으로 모터에 의해 피봇될 수 있는 조준 유닛,
    · 상기 조준 유닛의 상기 정렬을 결정하기 위한 각도 측정 센서들, 및
    · 레인징 기능(ranging functionality)을 가지며,
    · 상기 측정 유닛(30, 40, 50)은 방출 방향으로, 컬리메이팅된 광학 비임(32, 42, 52, 82)의 방출을 일으키기 위해 사용되고,
    · 상기 광학 비임(32, 42, 52, 82)은 상기 항공기(20)에서 반사되거나 또는 수신되는 방식으로 상기 항공기(20)와 상호작용하고,
    · 좌표계에서의 상기 항공기(20)의 실제 상태는 상기 상호 작용으로부터 결정되고, 실제 상태는 위치, 정렬 또는 위치의 변경에 의해 결정되고, 상기 실제 상태를 결정할 때, 상기 항공기(20)의 실제 위치, 실제 정렬 및 실제 속도 중 어느 하나를 고려하는 것이 가능한, 자체 추진의, 무인, 제어 가능 항공기(20)를 제어하기 위한 방법에 있어서,
    제어 데이터는 상기 실제 상태 및 규정된 의도된 상태에 의존하여 생성되고, 상기 항공기(20)는 상기 제어 데이터에 의해 자동으로 제어되는 방식으로, 상기 의도된 상태로 이동되고,
    상기 측정 유닛(30, 40, 50)으로부터 상기 항공기(20)까지의 거리는 상기 항공기(20)에서 상기 비임(32, 42, 52, 82)을 반사시켜 결정되고 상기 항공기(20)의 상기 실제 위치는 연속해서, 상기 거리 및 상기 방출 방향으로부터 도출되는 것을 특징으로 하는, 자체 추진의, 무인, 제어 가능 항공기(20)를 제어하기 위한 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 의도된 상태를 규정할 때, 상기 실제 위치에 대응하는 의도된 위치, 상기 실제 정렬에 대응하는 의도된 정렬 및 상기 실제 속도에 대응하는 의도된 속도 중 적어도 어느 하나를 고려하는 것이 가능하고, 상기 의도된 상태를 규정하도록 선택된 어느 하나와 이에 대응하는 상기 실제 위치, 상기 실제 정렬 및 상기 실제 속도 중 어느 하나를 비교하는 자체 추진의, 무인, 제어 가능 항공기(20)를 제어하기 위한 방법
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    비임 오프셋은 상기 실제 상태를 결정하기 위해 상기 항공기(20)에서 상기 비임(32, 42, 52, 82)을 수신할 때, 상기 비임(32, 42, 52, 82)의 입사각 또는 영의 위치로부터 결정되고, 상기 항공기(20)는 상기 비임(32, 42, 52, 82)의 상기 입사각 또는 비임 오프셋에 의존하여 위치 및 정렬되는 것을 특징으로 하는, 자체 추진의, 무인, 제어 가능 항공기(20)를 제어하기 위한 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 항공기(20)의 상기 실제 정렬은 피치, 롤 및 요 방향들에서 좌표계에서 결정되거나,
    상기 좌표계에서의 상기 실제 정렬은
    · 상기 항공기(20)와 관련되고 상기 실제 정렬을 특정하는 마킹 및
    · 상기 마킹의 위치 및 정렬로부터 상기 실제 정렬을 결정하기 위한 상기 마킹의 검출의
    상호 작용에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는, 자체 추진의, 무인, 제어 가능 항공기(20)를 제어하기 위한 방법.
  12. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 항공기(20)는 상기 실제 상태 및 특정 비행 경로(17)에 의존하여 이동되고, 상기 비행 경로(17)는 시작 지점(14) 및 종료 지점(15)에 의해 또는 다수의 웨이포인트들(16a, 16b)에 의해 또는 비행축(18)의 규정된 위치에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는, 자체 추진의, 무인, 제어 가능 항공기(20)를 제어하기 위한 방법.
  13. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 항공기(20)로부터 물체(81, 85)까지의 물체 거리가 측정되고,
    · 상기 물체 거리는 상기 항공기(20)를 제어할 때 고려되거나,
    상기 항공기(20)는 상기 물체 거리의 상기 측정에 의존하여 상기 물체(81, 85)로부터 특정 의도된 거리에 끊임없이 상기 항공기(20)가 안내되는 방식으로 제어되거나 상기 측정 유닛(30, 40, 50)의 위치 및 정렬은 전체 좌표계에서 미리 결정되고, 상기 위치는 상기 측정 유닛(30, 40, 50)의 알려진 셋업 포인트에 의해 미리 결정되거나 상기 위치 및 정렬은 알려진 타겟 지점들에 기초하여 교정에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는, 자체 추진의, 무인, 제어 가능 항공기(20)를 제어하기 위한 방법.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 청구된 시스템에 사용하기 위한, 토탈 스테이션, 세오돌라이트 또는 레이저 트래커로서 설계되는 측지 측정 유닛(30, 40, 50)으로서,
    · 컬리메이팅된 광학 비임(32, 42, 52, 82)을 방출하기 위한 비임 소스,
    · 베이스,
    · 상기 광학 비임(32, 42, 52, 82)의 방출 방향을 정렬시키기 위해 베이스에 대해 2개의 축들을 중심으로 모터에 의해 피봇될 수 있는 조준 유닛 및
    · 상기 조준 유닛의 상기 정렬을 결정하기 위한 각도 측정 센서들을 갖는, 측지 측정 유닛(30, 40, 50)에 있어서,
    상기 측정 유닛(30, 40, 50)은 자체 추진의, 무인, 제어 가능 항공기(20)를 제어하기 위한 제어 데이터가 발생되어 상기 항공기(20)에 전송될 수 있는 방식으로 구현되는 것을 특징으로 하는, 측지 측정 유닛(30, 40, 50).
  15. 항공기(20)의 연속해서 결정되는 실제 상태 및 제 8 항 또는 제 9 항에 청구된 의도된 상태로 상기 항공기(20)를 자동으로 제어하기 위한 규정된 의도된 상태에 의존하여 제어 데이터를 생성하는 프로그램 코드를 갖는, 기계-판독 가능 매체.
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