KR101707114B1 - 무인 비행체 에어스테이션 시스템 및 그를 이용한 무인 비행체 운용 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 배터리를 이용하는 무인 비행체에 대하여 배터리 충전을 위한 지상 착륙없이 공중에서 지속적으로 운용할 수 있는 무인 비행체 에어스테이션 시스템 및 그를 이용한 무인 비행체 운용 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명은 지상에서 일정 높이의 공중에 판형상으로 구성되며 카메라가 구비되어 있는 무인 비행체가 착륙하면 상기 무인 비행체의 배터리를 충전시키는 에어스테이션; 표면에는 태양광 집광판을 포함하는 태양전지가 구성되고, 내부에는 헬륨가스가 충진되어, 상기 태양전지를 통해 수집된 광을 광전변환하여 전송선을 통해 상기 에어스테이션으로 전송하는 태양광 수집 에드벌룬; 및 와이어를 통해 상기 에어스테이션과 연결되며, 와이어 윈치를 통해 상기 에어스테이션과 연결된 상기 태양광 수집 에드벌룬을 공중으로 띄우거나 지상에 고정시키는 지상플레이트;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

무인 비행체 에어스테이션 시스템 및 그를 이용한 무인 비행체 운용 방법{Drone air station system and method for operating drone using the same}
본 발명은 무인 비행체의 에어스테이션에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리를 이용하는 무인 비행체에 대하여 배터리 충전을 위한 지상 착륙없이 공중에서 지속적으로 운용할 수 있는 무인 비행체 에어스테이션 시스템 및 그를 이용한 무인 비행체 운용 방법에 관한 것이다.
최근 사람이 작업하기 힘든 환경에서 무인 비행체의 필요성이 증가하고 있다. 무인 비행체는 접근이 어려운 재난/재해 지역의 공중 영상획득 및 전력선 검사 또는 전장상황에서 적의 은닉정보를 제공하거나, 무인기를 통한 정찰임무, 감시임무를 수행하는 등 활용도 역시 매우 넓어지고 있다.
이러한 무인 비행체는 최근 드론이라는 명칭으로 많이 이용되고 있는 무인 항공기로써, 카메라, 센서, 통신시스템 등이 탑재돼 있으며 무게와 크기도 다양하다. 드론은 군사용도로 처음 생겨났지만 최근엔 고공 촬영과 배달 등으로 확대됐다. 이뿐 아니다. 값싼 키덜트 제품으로 재탄생돼 개인도 부담없이 드론을 구매하는 시대를 맞이했다. 농약을 살포하거나, 공기질을 측정하는 등 다방면에 활용되고 있다.
이러한 드론은 20세기 초반에 등장했다. 처음엔 군사용 무인항공기로 개발됐다. ‘드론’이란 영어단어는 원래 벌이 내는 웅웅거리는 소리를 뜻하는데, 작은 항공기가 소리를 내며 날아다니는 모습을 보고 이러한 이름을 붙였다.
초창기 드론은 공군의 미사일 폭격 연습 대상으로 쓰였는데, 점차 정찰기와 공격기로 용도가 확장됐다. 조종사가 탑승하지도 않고도 적군을 파악하고 폭격까지 가할 수 있다는 장점 덕분에, 미국은 2000년대 중반부터 드론을 군사용 무기로 적극 활용했다. 많은 언론이 이를 ‘드론 전쟁’이라고 부르기도 했다.
현재 드론은 군사용 뿐 아니라 기업, 미디어, 개인을 위한 용도로도 활용되고 있다. 최근에는 구글, 페이스북, 아마존 같은 전세계에서 내로라하는 기업들은 최근 몇 년 새 드론 기술을 개발하는 데 열을 올리고 있고, 아마존은 2013년 12월 ‘프라임에어’라는 새로운 배송 시스템을 공개했다.
뿐만 아니라 신문·방송 업계나 영화제작사도 관심을 갖고 있는데 이들은 드론을 촬영용 기기로 활용하고 있다. 언론사는 이른바‘드론 저널리즘’을 표방하며 스포츠 중계부터 재해 현장 촬영, 탐사보도까지 드론을 활발히 쓰고 있다. 카메라를 탑재한 드론은 지리적인 한계나 안전상의 이유로 가지 못했던 장소를 생생하게 렌즈에 담을 수 있고, 과거에 활용하던 항공촬영보다 촬영 비용이 더 저렴하다는 장점이 있다. DHL은 ‘파슬콥터’라는 드론을 만들어 2014년 9월부터 육지에서 12km 떨어진 독일의 한 섬에 의약품과 긴급구호물품을 전달하고 있다.
최근엔 개인을 겨냥한 드론도 나오고 있다. 주로 RC마니아나 키덜트족을 공략한 제품으로, 스마트폰으로 조종할 수 있는 게 특징이다. 셀카를 찍을 수 있는 드론도 나왔다. 앞으로 일반 소비자를 공략한 드론은 꾸준히 늘어날 전망이다.
국내에서는 한국항공우주산업(KAI)과 대한항공이 드론 연구 개발에 적극적이다. 방위산업체나 중소기업, 택배업체들도 최근 드론에 관심을 보이고 있다. 한국은 아직 드론을 사용하는 데 여러 가지 제약이 있다. 드론은 아직까지 항공기로 취급받고 있고, 법도 아직은 기존 군사용이나 공적인 업무로 사용하던 것을 중심으로 제정돼 있는 상태다. 드론을 상업용으로 확장하려면 관련 규정이나 법 개정이 필요하다. 이러한 상황은 한국 뿐만 아니라 북미나 유럽 지역도 비슷하다.
무인비행체들은 현재 배터리 또는 내연기관을 통해 파워를 전달받는다. 보통 특수 임무의 경우 소음 레벨이 중요하기 때문에 배터리를 사용하여 전력을 전달 받는다. 하지만, 배터리의 낮은 에너지 밀도 때문에 무인 비행체들은 30분 미만의 운행을 한 후에 2시간 이상 충전을 하는 것과 같은 시간 및 공간적인 제약을 받는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 10-1536095호(2015년07월13일 공고) - 무인 비행체를 이용한 산지 생태 축산의 방목형 목장 운용 및 관리 시스템
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 배터리를 이용하는 무인 비행체에 대하여 배터리 충전을 위한 지상 착륙없이 공중에서 지속적으로 운용할 수 있도록 에어스테이션을 구비하고, 에어스테이션에서 충전할 수 있도록 한 무인 비행체 에어스테이션 시스템 및 그를 이용한 무인 비행체 운용 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명 무인 비행체 에어스테이션 시스템은
지상에서 일정 높이의 공중에 판형상으로 구성되며 카메라가 구비되어 있는 무인 비행체가 착륙하면 상기 무인 비행체의 배터리를 충전시키는 에어스테이션; 표면에는 태양광 집광판을 포함하는 태양전지가 구성되고, 내부에는 헬륨가스가 충진되어, 상기 태양전지를 통해 수집된 광을 광전변환하여 전송선을 통해 상기 에어스테이션으로 전송하는 태양광 수집 에드벌룬; 및 와이어를 통해 상기 에어스테이션과 연결되며, 와이어 윈치를 통해 상기 에어스테이션과 연결된 상기 태양광 수집 에드벌룬을 공중으로 띄우거나 지상에 고정시키는 지상플레이트;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
여기서 지상플레이트는 기상정보를 수신하기 위한 통신부가 구성되어 상기 통신부에서 수신된 기상정보에 따라 상기 태양광 수집 에드벌룬을 공중으로 띄우거나 지상에 고정시키는 것을 특징으로 한다.
그리고 에어스테이션은 지상을 촬영 또는 감시하는 카메라부가 더 구성된 것을 특징으로 한다.
또한 와이어에는 상기 지상플레이트와 에어스테이션간 데이터를 송수신할 수 있도록 데이터 선이 구성된다.
한편 에어스테이션은, 에어스테이션 하부에 360° 전방위 카메라로 구성되어 공중에서 지상을 촬영, 감시하는 카메라부와, 무인 비행체와 통신하여 상기 무인 비행체의 착륙을 유도하거나, 기상정보를 수신하는 통신부와, 태양광 수집 에드벌룬의 표면에 부착된 상기 태양전지로부터 생산된 전기를 충전하는 배터리부와, 무인 비행체의 배터리에 상기 배터리부의 전원을 충전시키는 무인비행체 충전부와, 상기 카메라부에서 촬영된 영상을 저장하는 메모리부 및 무인 비행체가 상기 에어스테이션에 착륙하는 경우 상기 무인 비행체를 고정시키는 무인비행체 고정부로 구성되고, 지상플레이트는 상기 태양광 수집 에드벌룬과 연결된 상기 에어스테이션이 공중 또는 지상으로 이동하도록 상기 와이어 윈치를 구동하는 와이어 윈치 구동부와, 상기 와이어 윈치를 구동하기 위한 전원 및 상기 지상플레이트에서 필요한 전원을 공급하는 전원부 및 상기 카메라부, 통신부, 배터리부, 무인비행체 충전부, 메모리부, 무인비행체 고정부, 와이어 윈치 구동부 및 전원부를 제어하며 상기 통신부를 통해 전송받은 기상정보나 외부 명령에 따라 상기 와이어 윈치 구동부를 통해 상기 와이어를 감거나 풀도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
한편 에어스테이션은, 에어스테이션 하부에 360° 전방위 카메라로 구성되어 공중에서 지상을 촬영, 감시하는 카메라부와, 상기 무인 비행체와 통신하여 상기 무인 비행체의 착륙을 유도하고, 상기 지상플레이트와 통신하는 통신부와, 상기 태양광 수집 에드벌룬의 표면에 부착된 상기 태양전지로부터 생산된 전기를 충전하는 배터리부와, 무인 비행체의 배터리에 상기 배터리부의 전원을 충전시키는 무인비행체 충전부와, 무인 비행체가 상기 에어스테이션에 착륙하는 경우 상기 무인 비행체를 고정시키는 무인비행체 고정부 및 카메라부, 통신부, 배터리부, 무인비행체 충전부, 메모리부 및 무인비행체 고정부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되고, 지상플레이트는 상기 태양광 수집 에드벌룬과 연결된 상기 에어스테이션이 공중 또는 지상으로 이동하도록 와이어 윈치를 구동하는 와이어 윈치 구동부와, 상기 와이어 윈치를 구동하기 위한 전원 및 상기 지상플레이트에서 필요한 전원을 공급하는 전원부와, 에어스테이션의 상기 통신부와 통신하여 상기 에어스테이션의 상황 데이터를 전송받거나 기상 정보를 전송받는 통신부와, 와이어 윈치 구동부, 전원부 및 통신부를 제어하여 기상정보 또는 외부 제어명령에 따라 와이어 윈치 구동부를 통해 상기 와이어를 감거나 풀도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
여기서 제어부는 상기 에어스테이션의 카메라부를 통해 촬영, 감시하면서 상기 에어스테이션의 상기 카메라부에 이상상황 감지 시 상기 무인 비행체를 해당 지점으로 이동시켜 보다 정밀한 감시를 하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명 무인 비행체 에어스테이션 시스템 운용 방법은 지상에서 일정 높이의 공중에 판형상으로 구성되며 카메라가 구비되어 있는 무인 비행체가 착륙하면 상기 무인 비행체의 배터리를 충전시키는 에어스테이션과 전송선으로 연결되며, 표면에는 태양광 집광판을 포함하는 태양전지가 구성되고, 내부에는 헬륨가스가 충진되어, 상기 태양전지를 통해 수집된 광을 광전변환하여 상기 전송선을 통해 상기 에어스테이션으로 전송하는 태양광 수집 에드벌룬 및 와이어를 통해 상기 에어스테이션과 연결되며, 와이어 윈치를 통해 상기 에어스테이션과 연결된 상기 태양광 수집 에드벌룬을 공중으로 띄우거나 지상에 고정시키는 지상플레이트;를 포함하여 구성되는 무인 비행체 에어스테이션 시스템의 운용 방법에 있어서, 통신부를 통해 수신한 기상 상태에 따라 상기 태양광 수집 에드벌룬에 연결된 상기 에어스테이션을 공중에 띄워도 좋다면 상기 지상플레이트의 제어부는 상기 와이어 윈치를 조절하여 상기 에어스테이션과 연결된 상기 태양광 수집 에드벌룬을 공중으로 상승시키는 단계; 에어스테이션의 배터리부에 상기 태양광 수집 에드벌룬의 태양전지로부터의 태양광을 이용하여 충전하고, 상기 제어부는 상기 에어스테이션의 하부에 구성된 카메라부를 구동시켜, 상기 카메라부로부터 영상 데이터를 수신하는 단계; 및 제어부는 이벤트가 발생에 따라 상기 배터리부의 전원을 상기 에어스테이션으로 유도한 무인 비행체에 충전하거나, 수신된 영상 데이터에 이상상황이 감지되면 상기 무인 비행체를 상기 이상상황이 감지된 지역으로 이동시켜 보다 정밀한 촬영 및 감시를 수행하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서 이벤트 중 무인비행체 충전은 상기 에어스테이션의 통신부를 통해 상기 무인 비행체가 상기 에어스테이션으로 착륙하도록 유도하고, 고정 및 충전시키는 단계를 더 포함하고, 상기 이벤트 중 수신된 영상 데이터의 이상상황 감지는 상기 수신된 영상 데이터가 상기 에어스테이션에 구비된 카메라부로부터의 영상인 경우에 상기 무인 비행체를 이동시키는 것임을 특징으로 한다.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 배터리를 이용하는 무인 비행체에 대하여 공중에서 에어스테이션을 설치하여 무인 비행체의 배터리를 공중에서 충전할 수 있도록 운용함으로써 배터리 충전을 위한 지상 착륙없이 공중에서 지속적으로 운용할 수 있다.
둘째, 에어스테이션에 카메라를 장착하여 감지 등을 위해 지속적으로 무인 비행체를 운용할 필요없이 운용이 필요한 상황에서만 구동시킴으로써 무인 비행체의 배터리 소모를 최소화할 수 있다.
셋째, 태양광을 이용하여 무인 비행체의 배터리에 충전할 전원을 생성함으로써 무인비행체 운용 비용을 최소화할 수 있다.
넷째, 기상 상황에 따라 무인 비행체 에어스테이션 시스템을 운용함으로써 에어스테이션을 최대한 안전하게 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무인 비행체 에어스테이션 시스템의 기본 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 무인 비행체 에어스테이션 시스템에 무인 비행체가 착륙한 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 무인 비행체 에어스테이션 시스템이 지상에 하강한 상태를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 무인 비행체 에어스테이션 시스템의 하부면을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명 제1실시예에 따른 무인 비행체 에어스테이션 시스템을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 6 내지 도 7은 본 발명 제2실시예에 따른 무인 비행체 에어스테이션 시스템을 설명하기 위한 블록 구성도이다.
도 8은 본 발명에 따른 무인 비행체 에어스테이션 시스템의 운용 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우는 해당되는 발명의 설명부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀두고자 한다. 또한 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고, 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
도 1은 본 발명에 따른 무인 비행체 에어스테이션 시스템의 기본 개념을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 무인 비행체 에어스테이션 시스템에 무인 비행체가 착륙한 상태를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명에 따른 무인 비행체 에어스테이션이 지상에 하강한 상태를 설명하기 위한 예시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 무인 비행체 에어스테이션 시스템의 하부면을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 따른 무인 비행체 에어스테이션 시스템은 도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 에어스테이션(100), 태양광 수집 에드벌룬(200), 전송선(300), 지상 플레이트(400), 와이어(500) 및 와이어 윈치(600)로 구성된다.
여기서 에어스테이션(100)은 지상에서 일정 높이의 공중에 판형상으로 구성되어 카메라(도시하지 않음)가 구성되어 있는 하나 이상의 무인 비행체(710, 720 : 이하, 700)가 도 2에 나타낸 바와 같이 착륙하면 무인 비행체(600)의 배터리를 충전시킨다. 이때, 별도의 고정장치를 통해 무인 비행체(700)를 에어스테이션(100)에 고정시킬 수 있다.
태양광 수집 에드벌룬(200)은 표면에는 태양광 집광판을 포함하는 태양전지가 구성되고, 내부에는 헬륨가스가 충진되어, 태양전지를 통해 수집된 광을 광전변환하여 전송선(300)을 통해 에어스테이션(100)로 전송한다. 물론 태양광 집광판 대신 태양열 집열판을 이용할 수도 있다.
전송선(300)은 에어스테이션(100)과 태양광 수집 에드벌룬(200)을 연결하며, 태양광 수집 에드벌룬(200)에서 생성된 전기를 에어스테이션(100)로 전송한다.
지상플레이트(400)는 와이어(500)를 통해 에어스테이션(100)과 연결되며, 와이어 와이어 윈치(600)를 통해 에어스테이션(100)과 태양광 수집 에드벌룬(200)을 공중으로 띄우거나 지상으로 유도한다.
이때, 지상플레이트(400)는 기상정보를 수신하는 것에 따라 기상상황이 태양광 수집 에드벌룬(200)을 띄우기 좋지 않은 경우에는 도 3에 나타낸 바와 같이 지상에 있도록 한다. 한편 에어스테이션(100)의 하부에는 도 4에 나타낸 바와 같은 카메라부(110)가 구성될 수 있다. 이러한 카메라부(110)는 360°전방위 카메라로 구성된다. 이러한 카메라부(110) 구성에 따라 무인 비행체(700)는 필요한 경우에만 운행하도록 하거나, 에어스테이션(100)의 카메라부(110)와 무인 비행체(700)가 동시에 카메라를 통해 감시하면서 카메라부(110)에 이상상황 감지 시 무인 비행체(700)를 해당 지점으로 이동시켜 보다 정밀한 감시를 하도록 할 수 있다. 여기서, 기상상황은 비, 바람, 눈, 천둥, 벼락 및 태풍 등의 자연 환경과, 주야간, 태양광 수집 에드벌룬(200)과 에어스테이션(100)의 크기 등에 따라 다를 수 있으며, 또한 기상상황은 항공운항으로써 헬기 수준으로 정할 수도 있고, 무인 비행체의 크기 등에 따라 정할 수 있다. 또한 무인 비행체에 의한 현장경험이나 실험에 따라 정할 수 있으며, 무인 비행체의 배터리 용량 등에 따라 달라질 수도 있다. 다시 말하면 태양광을 받기 어려운 경우에는 에어스테이션을 상승시킬 필요가 없을 수도 있다.
와이어(500)는 에어스테이션(100)과 지상플레이트(400)간 연결되어 에어스테이션(100)가 일정거리를 벗어나지 않도록 하는데, 단순 와이어로 구성될 수도 있고, 와이어 내부에 지상플레이트(400)와 에어스테이션(100)간 데이터를 송수신할 수 있도록 데이터 선이 추가로 구성될 수 있다.
와이어 윈치(600)는 와이어(500)를 회동시켜 에어스테이션(100)을 지상으로 유도하거나 공중으로 띄운다.
도 5는 본 발명 제1실시예에 따른 무인 비행체 에어스테이션 시스템의 에어스테이션과 지상플레이트를 상세히 설명하기 위한 블록 구성도이다.
본 발명 제1실시예에 따른 무인 비행체 에어스테이션 시스템의 에어스테이션(100)과 지상플레이트(400)는 도 5에 나타낸 바와 같이, 우선 에어스테이션(100)은 카메라부(110), 통신부(120), 배터리부(130), 무인비행체 충전부(140), 메모리부(150) 및 무인비행체 고정부(160)로 구성되고, 지상플레이트(400)는 와이어 윈치 구동부(410), 전원부(420) 및 제어부(430)로 구성된다. 이때, 본 발명 제1실시예에서는 와이어(500) 내부에 지상플레이트(400)와 에어스테이션(100)간 데이터를 송수신할 수 있도록 데이터 선이 구성된 경우이다.
카메라부(110)는 앞에서 설명한 바와 같이 에어스테이션(100) 하부에 360° 전방위 카메라로 구성되어 공중에서 지상을 촬영, 감시한다.
통신부(120)는 무인 비행체(700)와 통신하여 무인 비행체(700)의 착륙을 유도하거나, 기상정보를 수신한다. 수신된 기상정보는 와이어를 통해 지상의 지상플레이트(400)로 전송된다.
배터리부(130)는 태양광 수집 에드벌룬(200)의 표면에 부착된 태양전지(210)로부터 생산된 전기를 충전한다.
무인비행체 충전부(140)는 무인 비행체(700)의 배터리에 배터리부(130)의 전원을 충전시킨다. 이러한 충전 방식으로는 자기유도, 자기공진, 안테나 방식 중 하나를 이용할 수 있다.
메모리부(150)는 카메라부(110)에서 촬영된 영상을 저장한다.
무인비행체 고정부(160)는 무인 비행체(700)가 에어스테이션(100)에 착륙하는 경우 무인 비행체(700)를 고정시키기 위한 것으로, 고정 형식은 무인 비행체(700)의 형태에 따라 다양하게 구성할 수 있는데, 무인 비행체(700)의 하부 구조와 에어스테이션 상판 구조에 따라 기계적 체결, 전자석 방식 등을 이용할 수 있으나 특별히 한정할 필요는 없다.
한편 지상플레이트(400)의 와이어 윈치 구동부(410)는 태양광 수집 에드벌룬(200)과 연결된 에어스테이션(100)가 공중 또는 지상으로 이동하도록 와이어 윈치(600)를 구동한다.
전원부(420)는 와이어 윈치(600)를 구동하기 위한 전원 및 지상플레이트(400)에서 필요한 전원을 공급한다.
제어부(430)는 에어스테이션(100)의 카메라부(110), 통신부(120), 배터리부(130), 무인비행체 충전부(140), 메모리부(150), 무인비행체 고정부(160), 와이어 윈치 구동부(410), 전원부(420)를 제어하여 카메라부(110)를 통해 지상을 촬영 및 감시하고 촬영된 내용을 메모리부(150)에 저장하며, 통신부(120)를 통해 무인 비행체(700)와 통신하여 착륙을 유도하거거나 무인비행체 고정부(160)를 통해 무인 비행체(700)를 에어스테이션(100)에 고정시키고 배터리부(130)의 전원을 무인 비행체(700)의 배터리에 무인비행체 충전부(140)를 통해 충전하도록 제어한다. 또한 에어스테이션(100)의 통신부(120)를 통해 수신된 기상정보에 따라 와이어 윈치(600)를 구동하는 와이어 윈치 구동부(410)를 제어한다.
도 6 내지 도 7은 본 발명 제2실시예에 따른 무인 비행체 에어스테이션 시스템의 에어스테이션과 지상플레이트를 설명하기 위한 블록 구성도이다.
본 발명 제2실시예에 따른 무인 비행체 에어스테이션 시스템의 에어스테이션(100)과 지상플레이트(400)는
이때, 본 발명 제2실시예에서는 와이어(500) 내부에 지상플레이트(400)와 에어스테이션(100)간 데이터를 송수신할 수 있도록 데이터 선이 없는 경우이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 우선 에어스테이션(100) 카메라부(110), 통신부(120), 배터리부(130), 무인비행체 충전부(140), 메모리부(150), 무인비행체 고정부(160) 및 제어부(170)로 구성되고, 지상플레이트(400)는 와이어 윈치 구동부(410), 전원부(420), 제어부(430) 및 통신부(440)로 구성된다. 이때, 본 발명 제2실시예에서는 와이어(500) 내부에 지상플레이트(400)와 에어스테이션(100)간 데이터를 송수신할 수 있는 데이터 선이 없는 경우이다.
카메라부(110)는 앞에서 설명한 바와 같이 에어스테이션(100) 하부에 360° 전방위 카메라로 구성되어 공중에서 지상을 촬영, 감시한다.
통신부(120)는 무인 비행체(700)와 통신하여 무인 비행체(700)의 착륙을 유도한다. 또한 지상플레이트(400)와 통신한다.
배터리부(130)는 태양광 수집 에드벌룬(200)의 표면에 부착된 태양전지(210)로부터 생산된 전기를 충전한다.
무인비행체 충전부(140)는 무인 비행체(700)의 배터리에 배터리부(130)의 전원을 충전시킨다. 이러한 충전 방식으로는 자기유도, 자기공진, 안테나 방식 중 하나를 이용할 수 있다.
메모리부(150)는 카메라부(110)에서 촬영된 영상을 저장한다.
무인비행체 고정부(160)는 무인 비행체(700)가 에어스테이션(100)에 착륙하는 경우 무인 비행체(700)를 고정시키기 위한 것으로, 고정 형식은 무인 비행체(700)의 형태에 따라 다양하게 구성할 수 있는데, 무인 비행체(700)의 하부 구조와 에어스테이션 상판 구조에 따라 기계적 체결, 전자석 방식 등을 이용할 수 있으나 특별히 한정할 필요는 없다.
제어부(170)는 카메라부(110), 통신부(120), 배터리부(130), 무인비행체 충전부(140), 메모리부(150) 및 무인비행체 고정부(160)를 제어하여 카메라부(110)를 통해 지상을 촬영 및 감시하고 촬영된 내용을 메모리부(150)에 저장하며, 통신부(120)를 통해 무인 비행체(700)와 통신하여 착륙을 유도하거거나 무인비행체 고정부(160)를 통해 무인 비행체(700)를 에어스테이션(100)에 고정시키고 배터리부(130)의 전원을 무인 비행체(700)의 배터리에 무인비행체 충전부(140)를 통해 충전하도록 제어한다.
한편 지상플레이트(400)의 와이어 윈치 구동부(410)는 태양광 수집 에드벌룬(200)과 연결된 에어스테이션(100)가 공중 또는 지상으로 이동하도록 와이어 윈치(600)를 구동한다.
전원부(420)는 와이어 윈치(600)를 구동하기 위한 전원 및 지상플레이트(400)에서 필요한 전원을 공급한다.
통신부(440)는 에어스테이션(100)의 통신부(120)와 통신하여 에어스테이션(100)의 상황 데이터를 전송받거나 기상 정보를 전송받는다.
제어부(430)는 와이어 윈치 구동부(410), 전원부(420) 및 통신부(440)를 제어하여 기상정보 또는 외부 제어명령에 따라 와이어 윈치 구동부(410)를 통해 와이어(500)를 감거나 풀도록 제어하여 에어스테이션(100)가 공중에 있거나 지상에 있도록 제어한다.
도 8은 본 발명에 따른 무인 비행체 에어스테이션 시스템의 운용 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명에 따른 무인 비행체 에어스테이션 시스템의 운용 방법은 도 8에 나타낸 바와 같이, 통신부(120)(440)를 통해 수신한 기상 상태가 에어스테이션(100)을 공중에 띄워도 좋을 정도로 정상인가를 제어부(430)에서 판단한다(S100).
판단결과(S100) 기상 상태가 정상이 아니라면 제어부(430)는 에어스테이션(100)을 지상에 고정시킨다(S110).
그러나 판단결과(S100) 기상상태가 정상이라면 제어부(430)는 와이어 윈치(600)를 조절하여 태양광 수집 에드벌룬(200)과 연결된 에어스테이션(100)을 공중으로 상승시킨다(S120).
그 다음 에어스테이션(100)의 배터리부(130)에 태양광 수집 에드벌룬(200)의 태양전지(210)로부터의 태양광을 이용하여 충전한다(S130).
한편 제어부(170)(430)는 에어스테이션(100)의 카메라부(110)를 구동시켜(S140), 카메라부(110)로부터 영상 데이터를 수신한다(S150).
한편 제어부(170)(430)는 이벤트가 발생했는지를 판단하는데(150), 이러한 이벤트로는 무인 비행체(700) 중 하나인 무인비행체으로부터의 충전과, 기상악화나 업무 종료 또는 이상상황 발생 등이 있다.
이때, 판단결과(S150), 무인비행체 충전이라면 에어스테이션(100)의 통신부(120)를 통해 무인 비행체(100)의 착륙을 유도하고, 고정 및 충전시키고(S170). 충전이 완료되었는지를 판단하여(S180), 충전이 완료되었다면 다음 명령을 수행한다(S190). 이러한 다음 명령으로는 무인 비행체인 드론을 에어스테이션(100)으로부터 탈착하여 공중에서 촬영 및 감시 업무를 수행하도록 하는 것 등이 있다.
그러나 판단결과(S150), 수신된 기상정보가 기상악화 정보이거나, 업무가 종료되었다면 제어부(170)(430)는 와이어 윈치(600)를 조절하여 에어스테이션(100)을 하강고정시킨다(S230).
한편 판단결과(S150) 이상상황 발생이라면 카메라로부터 수신된 영상이 무인 비행체인 드론으부터 전송된 영상인지를 판단한다(S200). 이러한 이상상황으로는 예를 들면 산불이나 움직임이 없어야 하는 곳에서의 움직임 포착 등이 있을 수 있다.
판단결과(S200) 무인비행체으로부터의 영상이 아니라면 에어스테이션(100)에 설치된 카메라부(110)로부터의 영상이므로 무인 비행체인 드론을 해당 현장으로 이동시키고(S210), 영상 데이터에 따른 후속 처리를 수행한다(S220).
본 발명을 첨부된 도면과 함께 설명하였으나, 이는 본 발명의 요지를 포함하는 다양한 실시 형태 중의 하나의 실시예에 불과하며, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있는 것으로, 본 발명은 상기 설명된 실시예에만 국한되는 것이 아님은 명확하다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 하기의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서의 변경, 치환, 대체 등에 의해 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함될 것이다. 또한, 도면의 일부 구성은 구성을 보다 명확하게 설명하기 위한 것으로 실제보다 과장되거나 축소되어 제공된 것임을 명확히 한다.
100 : 에어스테이션 110 : 카메라부
120 : 통신부 130 : 배터리부
140 : 무인비행체 충전부 150 : 메모리부
160 : 무인비행체 고정부 170 : 제어부
200 : 태양광 수집 에드벌룬 210 : 태양전지
300 : 전송선 400 : 지상플레이트
410 : 와이어 윈치 구동부 420 : 전원부
430 : 제어부 440 : 통신부
500 : 와이어 600 : 와이어 윈치
700, 710, 720 : 무인 비행체

Claims (10)

  1. 지상에서 일정 높이의 공중에 판형상으로 구성되며 카메라가 구비되어 있는 무인 비행체가 착륙하면 상기 무인 비행체의 배터리를 충전시키는 에어스테이션;
    표면에는 태양광 집광판을 포함하는 태양전지가 구성되고, 내부에는 헬륨가스가 충진되어, 상기 태양전지를 통해 수집된 광을 광전변환하여 전송선을 통해 상기 에어스테이션으로 전송하는 태양광 수집 에드벌룬; 및
    와이어를 통해 상기 에어스테이션과 연결되며, 와이어 윈치를 통해 상기 에어스테이션과 연결된 상기 태양광 수집 에드벌룬을 공중으로 띄우거나 지상에 고정시키는 지상플레이트;를 포함하여 구성되고,
    상기 에어스테이션은,
    상기 에어스테이션 하부에 360° 전방위 카메라로 구성되어 공중에서 지상을 촬영, 감시하는 카메라부와, 상기 무인 비행체와 통신하여 상기 무인 비행체의 착륙을 유도하거나, 기상정보를 수신하는 통신부와, 상기 태양광 수집 에드벌룬의 표면에 부착된 상기 태양전지로부터 생산된 전기를 충전하는 배터리부와, 상기 무인 비행체의 배터리에 상기 배터리부의 전원을 충전시키는 무인비행체 충전부와, 상기 카메라부에서 촬영된 영상을 저장하는 메모리부 및 상기 무인 비행체가 상기 에어스테이션에 착륙하는 경우 상기 무인 비행체를 고정시키는 무인비행체 고정부로 구성되고,
    상기 지상플레이트는 상기 태양광 수집 에드벌룬과 연결된 상기 에어스테이션이 공중 또는 지상으로 이동하도록 상기 와이어 윈치를 구동하는 와이어 윈치 구동부와, 상기 와이어 윈치를 구동하기 위한 전원 및 상기 지상플레이트에서 필요한 전원을 공급하는 전원부 및 상기 카메라부, 통신부, 배터리부, 무인비행체 충전부, 메모리부, 무인비행체 고정부, 와이어 윈치 구동부 및 전원부를 제어하며 상기 통신부를 통해 전송받은 기상정보나 외부 명령에 따라 상기 와이어 윈치 구동부를 통해 상기 와이어를 감거나 풀도록 제어하는 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 무인 비행체 에어스테이션 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지상플레이트는 기상정보를 수신하기 위한 통신부가 구성되어 상기 통신부에서 수신된 기상정보에 따라 상기 태양광 수집 에드벌룬을 공중으로 띄우거나지상에 고정시키는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 에어스테이션 시스템.
  3. 제1항에 있어서
    상기 에어스테이션은 지상을 촬영 또는 감시하는 카메라부가 더 구성된 것을 특징으로 하는 무인 비행체 에어스테이션 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 와이어에는 상기 지상플레이트와 에어스테이션간 데이터를 송수신할 수 있도록 데이터 선이 구성됨을 특징으로 하는 무인 비행체 에어스테이션 시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 에어스테이션의 카메라부를 통해 촬영, 감시하면서 상기 에어스테이션의 상기 카메라부에 이상상황 감지 시 상기 무인 비행체를 해당 지점으로 이동시켜 보다 정밀한 감시를 하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 에어스테이션 시스템.
  8. 지상에서 일정 높이의 공중에 판형상으로 구성되며 카메라가 구비되어 있는 무인 비행체가 착륙하면 상기 무인 비행체의 배터리를 충전시키는 에어스테이션과 전송선으로 연결되며, 표면에는 태양광 집광판을 포함하는 태양전지가 구성되고, 내부에는 헬륨가스가 충진되어, 상기 태양전지를 통해 수집된 광을 광전변환하여 상기 전송선을 통해 상기 에어스테이션으로 전송하는 태양광 수집 에드벌룬 및 와이어를 통해 상기 에어스테이션과 연결되며, 와이어 윈치를 통해 상기 에어스테이션과 연결된 상기 태양광 수집 에드벌룬을 공중으로 띄우거나 지상에 고정시키는 지상플레이트;를 포함하여 구성되는 무인 비행체 에어스테이션 시스템의 운용 방법에 있어서,
    통신부를 통해 수신한 기상 상태에 따라 상기 태양광 수집 에드벌룬에 연결된 상기 에어스테이션을 공중에 띄워도 좋다면 상기 지상플레이트의 제어부는 상기 와이어 윈치를 조절하여 상기 에어스테이션과 연결된 상기 태양광 수집 에드벌룬을 공중으로 상승시키는 단계;
    상기 에어스테이션의 배터리부에 상기 태양광 수집 에드벌룬의 태양전지로부터의 태양광을 이용하여 충전하고, 상기 제어부는 상기 에어스테이션의 하부에 구성된 카메라부를 구동시켜, 상기 카메라부로부터 영상 데이터를 수신하는 단계; 및
    상기 제어부는 이벤트가 발생에 따라 상기 배터리부의 전원을 상기 에어스테이션으로 유도한 무인 비행체에 충전하거나, 수신된 영상 데이터에 이상상황이 감지되면 상기 무인 비행체를 상기 이상상황이 감지된 지역으로 이동시켜 보다 정밀한 촬영 및 감시를 수행하는 단계;를 포함하여 이루어지고,
    상기 이벤트 중 무인비행체 충전은 상기 에어스테이션의 통신부를 통해 상기 무인 비행체가 상기 에어스테이션으로 착륙하도록 유도하고, 고정 및 충전시키는 단계를 더 포함하고,
    상기 이벤트 중 수신된 영상 데이터의 이상상황 감지는 상기 수신된 영상 데이터가 상기 에어스테이션에 구비된 카메라부로부터의 영상인 경우에 상기 무인 비행체를 이동시키는 것임을 특징으로 하는 무인 비행체 에어스테이션 시스템의 운용 방법.
  9. 삭제
  10. 제8항에 있어서,
    상기 이벤트에는 기상악화나 업무종료에 따른 상기 에어스테이션의 하강이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 에어스테이션 시스템의 운용 방법.
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