KR101732357B1 - 무인 드론의 이착륙 제어 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
이륙 유도 신호 및 착륙 유도 신호에 대한 응답 신호 수신 여부를 근거로 송출 범위를 가변하여 무인 드론의 이착륙을 유도하도록 한 무인 드론의 이착륙 제어 시스템 및 방법이 제시된다. 제시된 무인 드론의 이착륙 제어 시스템은 송출 범위로 송출한 저주파의 착륙 유도 신호에 대한 응답 신호 수신 여부를 근거로 송출 범위를 가변하고, 가변한 송출 범위가 최소 반경 이하이면 착륙 신호를 송출하는 착륙 유도 장치; 및 GPS 신호 기반 비행 중에 착륙 유도 장치에서 송출한 착륙 유도 신호를 수신하면 착륙 유도 신호를 근거로 유도 신호 기반 비행 모드로 비행하고, 유도 신호 기반 비행 모드로 비행 중에 착륙 유도 장치로부터 착륙 신호를 수신하면 착륙 모드로 비행하여 목적지에 착륙하는 무인 드론을 포함한다.
Description
본 발명은 무인 드론의 이착륙 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물품의 배달, 이송의 목적으로 운영하는 무인 드론의 이착륙을 제어하는 무인 드론의 이착륙 제어 시스템 및 방법에 대한 것이다.
일반적으로, 드론(DRON)은 기체에 사람이 타지 않고 지상에서 원격조종을 통해 비행하는 무인(無人) 비행기를 의미한다. 이때, 드론은 원격조종을 통해 비행을 수행하기 때문에 무인항공기(UAV)로 불리기도 한다.
초기의 드론은 군사용 목적으로 개발되었다. 일례로, 드론은 공군기나 고사포의 연습사격을 위한 표적용, 정찰 및 감시와 대잠공격용, 정찰 및 정보수집용 등으로 개발되었다.
드론은 원격탐지장치, 위성제어장치 등 최첨단 장비를 갖추고 사람이 접근하기 힘든 곳이나 위험지역 등에 투입되어 정보를 수집하기도 하고, 공격용 무기를 장착하여 지상군 대신 적을 공격하는 공격기의 기능으로 활용되고 있다.
한편, 드론은 군사적 성격 외에 다양한 민간 분야에 활용되고 있다. 일례로, 사람이 직접 촬영이 어려운 환경(예를 들면, 화산 분화구, 화재 현장 등), 비용이 많이 드는 항공 촬영, 무인 택배(배달) 서비스 등의 용도로 사용된다.
무인 택배용 드론은 GPS(위성항법장치)를 통해 물품을 구매자에게 배달한다. 즉, 무인 택배용 드론은 GPS 정보를 이용해 측정되는 현재 위치와 배송 위치를 근거로 비행하여 배송 위치로 물품을 배달한다.
하지만, 무인 택배용 드론은 GPS 정보를 이용하기 때문에 대략 10m 정도의 오차가 발생한다. 군사용이나 촬영 등에 사용시 대략 10m 정도의 오차는 무시할 수 있다.
하지만, 무인 택배용 드론은 대략 10m 정도의 오차가 발생하는 경우, 구매자가 아닌 다른 사람에게 물품을 배송하는 오배송, 안전하지 못한 장소로의 착륙에 의한 물품 파손 등이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 이륙 유도 신호 및 착륙 유도 신호에 대한 응답 신호 수신 여부를 근거로 송출 범위를 가변하여 무인 드론의 이착륙을 유도하도록 한 무인 드론의 이착륙 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 무인 드론의 이착륙 제어 시스템은, 송출 범위로 송출한 저주파의 착륙 유도 신호에 대한 응답 신호 수신 여부를 근거로 송출 범위를 가변하고, 가변한 송출 범위가 최소 반경 이하이면 착륙 신호를 송출하는 착륙 유도 장치; 및 GPS 신호 기반 비행 중에 착륙 유도 장치에서 송출한 착륙 유도 신호를 수신하면 착륙 유도 신호를 근거로 유도 신호 기반 비행 모드로 비행하고, 유도 신호 기반 비행 모드로 비행 중에 착륙 유도 장치로부터 착륙 신호를 수신하면 착륙 모드로 비행하여 목적지에 착륙하는 무인 드론을 포함한다.
착륙 유도 장치는, 초기 상태에서 최대 송출 반경을 송출 범위로 설정하고, 착륙 유도 신호에 대한 응답 신호 수신 여부를 근거로 송출 범위를 가변하는 송출 범위 설정부; 송출 범위 설정부에서 설정된 송출 범위를 근거로 저주파의 착륙 유도 신호를 송출하는 착륙 유도 신호 송출부; 및 가변한 송출 범위가 최소 송출 반경 이하이면 착륙 신호를 송출하도록 착륙 유도 신호 송출부를 제어하는 착륙 제어부를 포함한다.
송출 범위 설정부는, 설정 시간 내에 착륙 유도 신호에 대한 응답 신호를 수신하면 송출 범위를 설정 반경 단위만큼 감소시키고, 설정 시간 내에 착륙 유도 신호에 대한 응답 신호를 수신하지 못하면 송출 범위를 설정 반경 단위만큼 증가시킨다.
무인 드론은, 착륙 유도 신호에 의해 구동하는 3축 수신 안테나로 구성되어, 수신한 착륙 유도 신호로부터 3방향의 착륙 유도 신호 세기를 검출하는 신호 처리부; 검출한 3방향의 착륙 유도 신호 세기 및 착륙 유도 신호의 기준 신호 세기를 근거로 현재 위치와 착륙 유도 장치의 X방향 거리, Y 방향 거리 및 Z 방향 거리를 포함하는 3방향 거리를 산출하는 산출부; 산출한 3방향 거리 및 현재 위치를 근거로 비행 모드 및 비행 거리를 설정하는 비행 설정부; 및 비행 설정부에서 설정한 비행 모드 및 비행 거리를 근거로 유도 신호 기반 비행 모드로 제어하고, 신호 처리부에서 착륙 신호를 수신하면 착륙 모드로 제어하는 비행 제어부를 포함한다.
송출 범위로 송출한 저주파의 이륙 유도 신호에 대한 응답 신호 수신 여부를 근거로 송출 범위를 가변하고, 가변한 송출 범위가 최대 반경 이상이면 비행 신호를 송출하는 이륙 유도 장치를 더 포함한다.
이륙 유도 장치는, 초기 상태에서 최소 송출 반경을 송출 범위로 설정하고, 이륙 유도 신호에 대한 응답 신호 수신 여부를 근거로 송출 범위를 가변하는 송출 범위 설정부; 송출 범위 설정부에서 설정된 송출 범위를 근거로 저주파의 이륙 유도 신호를 송출하는 이륙 유도 신호 송출부; 및 가변한 송출 범위가 최대 송출 반경 이상이면 비행 신호를 송출하도록 이륙 유도 신호 송출부를 제어하는 이륙 제어부를 포함한다.
송출 범위 설정부는, 설정 시간 내에 이륙 유도 신호에 대한 응답 신호를 수신하면 송출 범위를 설정 반경 단위만큼 증가시키고, 설정 시간 내에 이륙 유도 신호에 대한 응답 신호를 수신하지 못하면 송출 범위를 설정 반경 단위만큼 감소시킨다.
무인 드론은, 이륙 유도 장치에서 송출한 이륙 유도 신호를 근거로 유도 신호 기반 비행 모드로 비행하고, 유도 신호 기반 비행 모드로 비행 중에 이륙 유도 장치로부터 비행 신호를 수신하면 GPS 신호 기반 비행 모드로 비행한다.
무인 드론은, 이륙 유도 신호에 의해 구동하는 3축 수신 안테나로 구성되어, 수신한 이륙 유도 신호로부터 3방향의 이륙 유도 신호 세기를 검출하는 신호 처리부; 검출한 3방향의 이륙 유도 신호 세기 및 이륙 유도 신호의 기준 신호 세기를 근거로 현재 위치와 이륙 목표 지점 간의 X방향 거리, Y 방향 거리 및 Z 방향 거리를 포함하는 3방향 거리를 산출하는 산출부; 산출한 3방향 거리 및 현재 위치를 근거로 비행 모드 및 비행 거리를 설정하는 비행 설정부; 및 비행 설정부에서 설정한 비행 모드 및 비행 거리를 근거로 유도 신호 기반 비행 모드로 제어하고, 신호 처리부에서 비행 신호를 수신하면 GPS 신호 기반 비행 모드로 제어하는 비행 제어부를 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 무인 드론의 이륙 제어 방법은, 이륙 유도 장치에 의해, 최소 송출 반경을 송출 범위로 설정하는 단계; 이륙 유도 장치에 의해, 설정한 송출 범위로 이륙 유도 신호를 송출하는 단계; 이륙 유도 장치에 의해, 송출한 이륙 유도 신호에 대한 응답 신호 수신 여부를 근거로 송출 범위를 가변하는 단계; 및 이륙 유도 장치에 의해, 가변한 송출 범위가 최대 송출 반경 이상이면 비행 신호를 송출하는 단계를 포함한다.
송출 범위를 가변하는 단계는, 이륙 유도 장치에 의해, 설정 시간 내에 송출한 이륙 유도 신호에 대한 응답 신호를 수신하면 송출 범위를 증가시키는 단계; 및 착륙 유도 장치에 의해, 설정 시간 내에 송출한 이륙 유도 신호에 대한 응답 신호를 수신하지 못하면 송출 범위를 감소시키는 단계를 포함한다.
이륙 유도 신호를 수신한 무인 드론에 의해, 이륙 유도 신호를 근거로 비행 모드 및 비행 거리를 설정하여 유도 신호 기반 모드로 비행하는 단계를 더 포함한다.
유도 신호 기반 모드로 비행하는 단계는, 무인 드론에 의해, 수신한 이륙 유도 신호를 근거로 3방향의 이륙 유도 신호 세기를 검출하는 단계; 무인 드론에 의해, 검출한 3방향의 이륙 유도 신호 세기를 근거로 현재 위치와 이륙 목표 지점 간의 X방향 거리, Y 방향 거리 및 Z 방향 거리를 포함하는 3방향 거리를 산출하는 단계; 무인 드론에 의해, 3방향 거리를 근거로 비행 모드 및 비행 거리를 설정하는 단계; 및 무인 드론에 의해, 비행 모드 및 비행 거리를 근거로 유도 신호 기반 모드로 비행하는 단계를 포함한다.
비행 신호를 수신한 무인 드론에 의해, GPS 신호 및 목적지 정보를 근거로 GPS 신호 기반 모드로 비행하는 단계를 더 포함한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 무인 드론의 착륙 제어 방법은, 착륙 유도 장치에 의해, 최대 송출 반경을 송출 범위로 설정하는 단계; 착륙 유도 장치에 의해, 설정한 송출 범위로 착륙 유도 신호를 송출하는 단계; 착륙 유도 장치에 의해, 송출한 착륙 유도 신호에 대한 응답 신호를 수신 여부를 근거로 송출 범위를 가변하는 단계; 및 착륙 유도 장치에 의해, 가변한 송출 범위가 최소 송출 반경 이하이면 착륙 신호를 송출하는 단계를 포함한다.
송출 범위를 가변하는 단계는, 착륙 유도 장치에 의해, 설정 시간 내에 송출한 착륙 유도 신호에 대한 응답 신호를 수신하면 송출 범위를 감소시키는 단계; 및 착륙 유도 장치에 의해, 설정 시간 내에 송출한 착륙 유도 신호에 대한 응답 신호를 수신하지 못하면 송출 범위를 증가시키는 단계를 포함한다.
착륙 유도 신호를 수신한 무인 드론에 의해, 착륙 유도 신호를 근거로 비행 모드 및 비행 거리를 설정하여 유도 신호 기반 모드로 비행하는 단계를 더 포함한다.
유도 신호 기반 모드로 비행하는 단계는, 무인 드론에 의해, 수신한 착륙 유도 신호를 근거로 3방향의 착륙 유도 신호 세기를 검출하는 단계; 무인 드론에 의해, 검출한 3방향의 착륙 유도 신호 세기를 근거로 현재 위치와 착륙 유도 장치 간의 X방향 거리, Y 방향 거리 및 Z 방향 거리를 포함하는 3방향 거리를 산출하는 단계; 무인 드론에 의해, 3방향 거리를 근거로 비행 모드 및 비행 거리를 설정하는 단계; 및 무인 드론에 의해, 비행 모드 및 비행 거리를 근거로 유도 신호 기반 모드로 비행하는 단계를 포함한다.
착륙 신호를 수신한 무인 드론에 의해, 착륙 신호를 근거로 착륙 모드로 동작하여 목적지에 착륙하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 의하면, 무인 드론의 이착륙 제어 시스템 및 방법은 착륙 유도 신호에 대한 응답 신호 수신 여부를 근거로 송출 범위를 가변하여 무인 드론의 착륙을 유도함으로써, GPS 정보를 이용하는 종래의 무인 드론 유도 방법에 비해 오차를 최소화하여 정확한 위치로 무인 드론을 유도할 수 있는 효과가 있다.
또한, 무인 드론의 이착륙 제어 시스템 및 방법은 저주파 착륙 유도 신호의 송출 범위 가변을 통해 무인 드론의 착륙 오차를 최소화함으로써, 무인 택배용 드론에 적용시 오배송 및 물품 파손 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무인 드론의 이착륙 제어 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 2는 도 1의 이륙 유도 장치를 설명하기 위한 블록도.
도 3은 도 1의 착륙 유도 장치를 설명하기 위한 블록도.
도 4는 도 1의 무인 드론을 설명하기 위한 블록도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무인 드론의 이륙 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무인 드론의 착륙 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 2는 도 1의 이륙 유도 장치를 설명하기 위한 블록도.
도 3은 도 1의 착륙 유도 장치를 설명하기 위한 블록도.
도 4는 도 1의 무인 드론을 설명하기 위한 블록도.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무인 드론의 이륙 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무인 드론의 착륙 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 무인 드론의 이착륙 제어 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무인 드론의 이착륙 제어 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 도 1의 이륙 유도 장치를 설명하기 위한 블록도이고, 도 3은 도 1의 착륙 유도 장치를 설명하기 위한 블록도이고, 도 4는 도 1의 무인 드론을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 무인 드론(300)의 착륙 제어 시스템은 이륙 유도 장치(100). 착륙 유도 장치(200), 무인 드론(300)을 포함하여 구성된다.
이륙 유도 장치(100)는 출발지에 설치되어, 무인 드론(300)의 이륙을 유도하기 위한 저주파(LF; Low Frequency)의 이륙 유도 신호를 송출한다. 이륙 유도 장치(100)는 무인 드론(300)으로부터의 응답신호 수신 여부를 근거로 이륙 유도 신호의 송출 범위를 가변한다. 즉, 이륙 유도 장치(100)는 최소 송출 반경(예를 들어, 대략 30m 정도)을 송출 범위로 설정하여 이륙 유도 신호를 송출한다. 이륙 유도 장치(100)는 무인 드론(300)으로부터 이륙 유도 신호에 대한 응답을 수신하면 송출 범위를 순차적으로 증가시킨다. 이때, 이륙 유도 장치(100)는 송출 범위를 최소 송출 반경(대략 10m 정도)까지 순차적으로 증가시킨다. 이륙 유도 장치(100)는 송출 범위가 증가된 상태에서 설정 시간 내에 무인 드론(300)으로부터 응답신호를 수신하지 못하면 송출 범위를 이전 송출 범위로 감소시킨다. 이처럼, 이륙 유도 장치(100)는 무인 드론(300)으로부터의 응답신호 수신 여부를 근거로 최소 송출 반경 이상 최대 송출 반경 이하의 범위에서 송출 범위를 증감시켜 무인 드론(300)을 정확한 위치로 이륙하도록 유도한다. 여기서, 이륙 유도 장치(100)는 최대 송출 반경이 송출 범위로 설정되면 이륙 유도 신호와 함께 비행 신호를 송출한다.
이를 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 이륙 유도 장치(100)는 이륙 유도 신호 송출부(120), 응답 신호 수신부(140), 송출 범위 설정부(160), 이륙 제어부(180)를 포함하여 구성된다.
이륙 유도 신호 송출부(120)는 이륙 제어부(180)의 제어에 따라 무인 드론(300)의 이륙을 유도하기 위한 이륙 유도 신호를 송출한다. 즉, 이륙 유도 신호 송출부(120)는 이륙 제어부(180)로부터 송출 요청 메시지를 수신한다. 이륙 유도 신호 송출부(120)는 수신한 송출 요청 메시지로부터 송출 범위를 검출한다. 이륙 유도 신호 송출부(120)는 검출한 송출 범위를 근거로 저주파(LF; Low Frequency)의 이륙 유도 신호를 송출한다. 이때, 이륙 유도 신호 송출부(120)는 X 방향 신호, Y 방향 신호 및 Z 방향 신호로 구분된 이륙 유도 신호를 송출하되, 각 방향 신호를 순차적으로 송출할 수도 있다.
응답 신호 수신부(140)는 송출 범위에 해당하는 위치에 있는 무인 드론(300)으로부터 이륙 유도 신호에 대한 응답신호를 수신한다. 이때, 응답 신호 수신부(140)는 무인 드론(300)으로부터 이륙 유도 신호 송출부(120)에서 출력한 이륙 유도 신호에 대한 응답신호를 수신하면 이륙 제어부(180)에게로 응답신호 수신 메시지를 전송한다.
송출 범위 설정부(160)는 무인 드론(300)의 이륙을 유도하기 위한 이륙 유도 신호의 송출 범위를 설정한다. 즉, 송출 범위 설정부(160)는 저주파 신호인 이륙 유도 신호의 송출 범위를 설정한다. 이때, 송출 범위 설정부(160)는 최대 송출 반경 및 최소 송출 반경을 미리 설정하고, 최소 송출 반경 이상 최대 송출 반경 이하의 송출 범위를 설정한다.
송출 범위 설정부(160)는 초기 상태이면 최소 송출 반경을 송출 범위로 설정한다. 즉, 송출 범위 설정부(160)는 이륙 유도 장치(100)가 초기 구동한 상태이거나, 무인 드론(300)의 이륙이 완료된 상태(즉, 비행 신호를 송출한 상태)이면 초기 상태로 판단한다. 송출 범위 설정부(160)는 초기 상태로 판단하면 최소 송출 반경을 송출 범위로 설정한다.
송출 범위 설정부(160)는 응답 신호 수신부(140)의 응답신호 수신 여부를 근거로 송출 범위를 가변한다. 즉, 송출 범위 설정부(160)는 응답 신호 수신부(140)의 응답신호 수신 여부를 근거로 최소 송출 반경 및 최대 송출 반경 내에서 설정 반경 단위로 송출 범위를 가변한다. 이때, 송출 범위 설정부(160)는 설정된 송출 범위에 따라 설정 반경 단위를 변경할 수 있다. 예를 들어, 최대 송출 반경이 10m로 설정되고, 최소 송출 반경이 10cm로 설정된 경우, 송출 범위 설정부(160)는 송출 범위가 10m 내지 1m로 설정된 경우 1m를 설정 반경 단위로 설정하고, 송출 범위가 1m 이하이면 10cm를 설정 반경 단위로 설정한다.
송출 범위 설정부(160)는 응답 신호 수신부(140)에서 무인 드론(300)으로부터 응답 신호를 수신하면 설정된 송출 범위를 증가시킨다. 즉, 송출 범위 설정부(160)는 이륙 유도 신호 송출부(120)에서 이륙 유도 신호를 송출한 후 설정 시간 내에 응답 신호 수신부(140)에서 응답신호를 수신하면 송출 범위를 설정 반경 단위만큼 증가시킨다.
송출 범위 설정부(160)는 응답 신호 수신부(140)에서 무인 드론(300)으로부터 응답 신호를 수신하지 못하면 설정된 송출 범위를 감소시킨다. 즉, 송출 범위 설정부(160)는 이륙 유도 신호 송출부(120)에서 이륙 유도 신호를 송출한 후 설정 시간 내에 응답 신호 수신부(140)에서 응답신호를 수신하지 못하면 송출 범위를 설정 반경 단위만큼 감소시킨다.
이륙 제어부(180)는 설정된 송출 범위로 이륙 유도 신호를 송출하도록 이륙 유도 신호 송출부(120)를 제어한다. 즉, 이륙 제어부(180)는 송출 범위 설정부(160)에서 설정된 송출 범위를 포함하는 송출 요청 메시지를 생성한다. 이륙 제어부(180)는 생성한 송출 요청 메시지를 이륙 유도 신호 송출부(120)에게로 전송한다.
이륙 제어부(180)는 송출 범위 설정부(160)에서 설정된 송출 범위가 최대 송출 반경 이상이면 비행 신호를 송출하도록 이륙 유도 신호 송출부(120)를 제어한다. 즉, 이륙 제어부(180)는 송출 범위 및 최대 송출 반경을 근거로 무인 드론(300)의 이륙을 제어한다. 이때, 이륙 제어부(180)는 송출 범위 설정부(160)에서 설정된 송출 범위가 최대 송출 반경 이상이면 드론 이륙으로 판단한다. 이륙 제어부(180)는 드론 이륙으로 판단하면 송출 범위 및 비행 요청 신호를 포함하는 송출 요청 메시지를 생성한다. 이륙 제어부(180)는 생성한 송출 요청 메시지를 이륙 유도 신호 송출부(120)에게로 전송한다.
착륙 유도 장치(200)는 목적지(예를 들면, 가정, 사무실 등)에 설치되어, 무인 드론(300)의 착륙을 유도하기 위한 저주파(LF; Low Frequency)의 착륙 유도 신호를 송출한다. 착륙 유도 장치(200)는 무인 드론(300)으로부터의 응답신호 수신 여부를 근거로 착륙 유도 신호의 송출 범위를 가변한다. 즉, 착륙 유도 장치(200)는 최대 송출 반경(대략 10m 정도)을 송출 범위로 설정하여 착륙 유도 신호를 송출한다. 착륙 유도 장치(200)는 무인 드론(300)으로부터 착륙 유도 신호에 대한 응답을 수신하면 송출 범위를 순차적으로 감소시킨다. 이때, 착륙 유도 장치(200)는 송출 범위를 최소 송출 반경(대략 10cm 정도)까지 순차적으로 감소시킨다. 착륙 유도 장치(200)는 송출 범위가 감소된 상태에서 설정 시간 내에 무인 드론(300)으로부터 응답신호를 수신하지 못하면 송출 범위를 이전 송출 범위로 증가시킨다. 이처럼, 착륙 유도 장치(200)는 무인 드론(300)으로부터의 응답신호 수신 여부를 근거로 최소 송출 반경 이상 최대 송출 반경 이하의 범위에서 송출 범위를 증감시켜 무인 드론(300)을 정확한 위치에 착륙하도록 유도한다. 여기서, 착륙 유도 장치(200)는 최소 송출 반경이 송출 범위로 설정되면 착륙 유도 신호와 함께 착륙신호를 송출한다.
이를 위해, 도 3에 도시된 바와 같이, 착륙 유도 장치(200)는 착륙 유도 신호 송출부(220), 응답 신호 수신부(240), 송출 범위 설정부(260), 착륙 제어부(280)를 포함하여 구성된다.
착륙 유도 신호 송출부(220)는 착륙 제어부(280)의 제어에 따라 무인 드론(300)의 착륙을 유도하기 위한 착륙 유도 신호를 송출한다. 즉, 착륙 유도 신호 송출부(220)는 착륙 제어부(280)로부터 송출 요청 메시지를 수신한다. 착륙 유도 신호 송출부(220)는 수신한 송출 요청 메시지로부터 송출 범위를 검출한다. 착륙 유도 신호 송출부(220)는 검출한 송출 범위를 근거로 저주파(LF; Low Frequency)의 착륙 유도 신호를 송출한다. 이때, 착륙 유도 신호 송출부(220)는 X 방향 신호, Y 방향 신호 및 Z 방향 신호로 구분된 착륙 유도 신호를 송출하되, 각 방향 신호를 순차적으로 송출할 수도 있다.
응답 신호 수신부(240)는 송출 범위에 해당하는 위치로 진입한 무인 드론(300)으로부터 착륙 유도 신호에 대한 응답신호를 수신한다. 이때, 응답 신호 수신부(240)는 무인 드론(300)으로부터 착륙 유도 신호 송출부(220)에서 출력한 착륙 유도 신호에 대한 응답신호를 수신하면 착륙 제어부(280)에게로 응답신호 수신 메시지를 전송한다.
송출 범위 설정부(260)는 무인 드론(300)의 착륙을 유도하기 위한 착륙 유도 신호의 송출 범위를 설정한다. 즉, 송출 범위 설정부(260)는 저주파 신호인 착륙 유도 신호의 송출 범위를 설정한다. 이때, 송출 범위 설정부(260)는 최대 송출 반경 및 최소 송출 반경을 미리 설정하고, 최소 송출 반경 이상 최대 송출 반경 이하의 송출 범위를 설정한다.
송출 범위 설정부(260)는 초기 상태이면 최대 송출 반경을 송출 범위로 설정한다. 즉, 송출 범위 설정부(260)는 착륙 유도 장치(200)가 초기 구동한 상태이거나, 무인 드론(300)의 착륙이 완료된 상태(즉, 착륙 신호를 송출한 상태)이면 초기 상태로 판단한다. 송출 범위 설정부(260)는 초기 상태로 판단하면 최대 송출 반경을 송출 범위로 설정한다.
송출 범위 설정부(260)는 응답 신호 수신부(240)의 응답신호 수신 여부를 근거로 송출 범위를 가변한다. 즉, 송출 범위 설정부(260)는 응답 신호 수신부(240)의 응답신호 수신 여부를 근거로 최소 송출 반경 및 최대 송출 반경 내에서 설정 반경 단위로 송출 범위를 가변한다. 이때, 송출 범위 설정부(260)는 설정된 송출 범위에 따라 설정 반경 단위를 변경할 수 있다. 예를 들어, 최대 송출 반경이 10m로 설정되고, 최소 송출 반경이 10cm로 설정된 경우, 송출 범위 설정부(260)는 송출 범위가 10m 내지 1m로 설정된 경우 1m를 설정 반경 단위로 설정하고, 송출 범위가 1m 이하이면 10cm를 설정 반경 단위로 설정한다.
송출 범위 설정부(260)는 응답 신호 수신부(240)에서 무인 드론(300)으로부터 응답 신호를 수신하면 설정된 송출 범위를 감소시킨다. 즉, 송출 범위 설정부(260)는 착륙 유도 신호 송출부(220)에서 착륙 유도 신호를 송출한 후 설정 시간 내에 응답 신호 수신부(240)에서 응답신호를 수신하면 송출 범위를 설정 반경 단위만큼 감소시킨다.
송출 범위 설정부(260)는 응답 신호 수신부(240)에서 무인 드론(300)으로부터 응답 신호를 수신하지 못하면 설정된 송출 범위를 증가시킨다. 즉, 송출 범위 설정부(260)는 착륙 유도 신호 송출부(220)에서 착륙 유도 신호를 송출한 후 설정 시간 내에 응답 신호 수신부(240)에서 응답신호를 수신하지 못하면 송출 범위를 설정 반경 단위만큼 증가시킨다.
착륙 제어부(280)는 설정된 송출 범위로 착륙 유도 신호를 송출하도록 착륙 유도 신호 송출부(220)를 제어한다. 즉, 착륙 제어부(280)는 송출 범위 설정부(260)에서 설정된 송출 범위를 포함하는 송출 요청 메시지를 생성한다. 착륙 제어부(280)는 생성한 송출 요청 메시지를 착륙 유도 신호 송출부(220)에게로 전송한다.
착륙 제어부(280)는 송출 범위 설정부(260)에서 설정된 송출 범위가 최소 송출 반경 이하이면 착륙 신호를 송출하도록 착륙 유도 신호 송출부(220)를 제어한다. 즉, 착륙 제어부(280)는 송출 범위 및 최소 송출 반경을 근거로 무인 드론(300)의 착륙을 제어한다. 이때, 착륙 제어부(280)는 송출 범위 설정부(260)에서 설정된 송출 범위가 최소 송출 반경 이하이면 드론 착륙으로 판단한다. 착륙 제어부(280)는 드론 착륙으로 판단하면 송출 범위 및 착륙 요청 신호를 포함하는 송출 요청 메시지를 생성한다. 착륙 제어부(280)는 생성한 송출 요청 메시지를 착륙 유도 신호 송출부(220)에게로 전송한다.
무인 드론(300)은 이륙 유도 장치(100)로부터 수신한 이륙 유도 신호를 근거로 출발지에서 GPS 신호를 기반으로 비행할 수 있는 위치까지 이륙한다. 즉, 무인 드론(300)은 이륙 유도 장치(100)로부터 송출되는 이륙 유도 신호를 수신한다. 무인 드론(300)은 수신한 이륙 유도 신호에 대한 응답신호를 착륙 유도 장치(200)에게로 전송한다. 이때, 무인 드론(300)은 이륙 유도 장치(100)로부터 이륙 유도 신호를 최초 수신하면, 3방향(즉, X방향, Y방향, Z방향)의 이륙 유도 신호 세기(즉, 이륙 유도 신호의 RSSI(Received signal strength indication))를 감지한다. 무인 드론(300)은 감지한 3방향의 이륙 유도 신호 세기 및 이륙 유도 신호의 기준 세기를 근거로 3방향 거리를 산출한다. 이때, 무인 드론(300)에서 산출하는 3방향의 거리는 무인 드론(300)의 현재 위치와 이륙 목표 지점 간의 X방향 거리, Y방향 거리 및 Z방향 거리를 의미한다. 무인 드론(300)은 산출한 3방향 거리를 근거로 비행 모드 및 비행 거리를 설정한다. 무인 드론(300)은 설정된 비행 모드 및 비행 거리에 따라 비행 중에 이륙 유도 장치(100)로부터 비행 신호를 수신하면 기설정된 목적지 정보와 GPS 정보를 이용하여 목적지로 비행한다.
무인 드론(300)은 GPS 정보에 따른 비행 중 착륙 유도 장치(200)로부터 착륙 유도 신호를 수신하면, 수신한 착륙 유도 신호를 근거로 목적지에 착륙한다. 즉, 무인 드론(300)은 착륙 유도 장치(200)로부터 송출되는 착륙 유도 신호를 수신한다. 무인 드론(300)은 수신한 착륙 유도 신호에 대한 응답신호를 착륙 유도 장치(200)에게로 전송한다. 이때, 무인 드론(300)은 착륙 유도 장치(200)로부터 착륙 유도 신호를 최초 수신하면, 3방향(즉, X방향, Y방향, Z방향)의 착륙 유도 신호 세기(즉, 착륙 유도 신호의 RSSI(Received signal strength indication))를 감지한다. 무인 드론(300)은 감지한 3방향의 착륙 유도 신호 세기 및 착륙 유도 신호의 기준 세기를 근거로 3방향 거리를 산출한다. 이때, 무인 드론(300)에서 산출하는 3방향의 거리는 무인 드론(300)의 현재 위치와 착륙 유도 장치(200) 간의 X방향 거리, Y방향 거리 및 Z방향 거리를 의미한다. 무인 드론(300)은 산출한 3방향 거리를 근거로 비행 모드 및 비행 거리를 설정한다. 무인 드론(300)은 설정된 비행 모드 및 비행 거리에 따라 비행 중에 착륙 유도 장치(200)로부터 착륙 신호를 수신하면 최종 설정된 비행 모드 및 비행 거리에 따라 비행한 후 목적지에 착륙한다.
이를 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, 무인 드론(300)은 GPS 신호 수신부(310), 신호 처리부(320), 산출부(340), 비행 설정부(360), 비행 제어부(380)를 포함하여 구성된다.
GPS 신호 수신부(310)는 GPS 위성으로부터 GPS 신호를 수신한다. GPS 신호 수신부(310)는 수신한 GPS 신호를 비행 제어부(380)에게로 전송한다.
신호 처리부(320)는 이륙 유도 장치(100) 또는 착륙 유도 장치(200)로부터 송출되는 유도 신호(즉, 이륙 유도 신호, 착륙 유도 신호)에 의해 구동하는 3축 수신 안테나(센서)로 구성된다. 즉, 신호 처리부(320)는 이륙 유도 장치(100) 또는 착륙 유도 장치(200)로부터 수신한 유도 신호에 의해 구동하여 유도 신호를 수신한다. 신호 처리부(320)는 설정시간 동안 유도 신호를 수신하지 못하면 대기상태로 전환한다.
신호 처리부(320)는 유도 신호에 대한 응답 신호를 이륙 유도 장치(100) 또는 착륙 유도 장치(200)에게로 전송한다. 즉, 신호 처리부(320)는 이륙 유도 신호를 수신하면 이륙 유도 장치(100)에게로 응답신호를 전송한다. 신호 처리부(320)는 착륙 유도 신호를 수신하면 착륙 유도 장치(200)에게로 응답신호를 전송한다.
신호 처리부(320)는 수신한 유도 신호로부터 3방향의 유도 신호 세기를 검출한다. 즉, 신호 처리부(320)는 수신한 이륙 유도 신호로부터 X방향(X축) 신호, Y방향(Y축) 신호 및 Z방향(Z축) 신호를 검출하여, 각 방향의 이륙 유도 신호 세기(즉, X 방향 RSSI Y 방향 RSSI, Z 방향 RSSI)를 감지한다. 신호 처리부(320)는 수신한 착륙 유도 신호로부터 X방향(X축) 신호, Y방향(Y축) 신호 및 Z방향(Z축) 신호를 검출하여, 각 방향의 착륙 유도 신호 세기(즉, X 방향 RSSI Y 방향 RSSI, Z 방향 RSSI)를 감지한다. 신호 처리부(320)는 감지한 3방향의 유도 신호 세기를 산출부(340)에게로 전송한다.
산출부(340)는 신호 처리부(320)로부터 수신한 3방향의 유도 신호 세기를 근거로 3방향 거리를 산출한다. 즉, 산출부(340)는 수신한 3방향의 유도 신호 세기 및 기준 신호 세기(즉, 이륙 유도 신호 출력값 또는 착륙 유도 신호 출력값)를 근거로 3방향 거리를 산출한다. 이때, 산출부(340)는 하기의 수학식 1을 이용해 3방향 거리를 산출한다. 여기서, 3방향의 거리는 이륙 유도 신호 세기를 이용하는 경우 이륙 목표 지점(즉, GPS 신호를 이용한 비행 시점)과 무인 드론(300)의 현재 위치 간의 X방향 거리, Y방향 거리 및 Z방향 거리를 의미하고, 착륙 유도 신호 세기를 이용하는 경우 착륙 유도 장치(200)와 무인 드론(300)의 현재 위치 간의 X방향 거리, Y방향 거리 및 Z방향 거리를 의미한다.
비행 설정부(360)는 무인 드론(300)의 현재 위치를 근거로 비행 모드를 설정한다. 즉, 비행 설정부(360)는 무인 드론(300)의 현재 위치를 근거로 유도 신호 기반 비행 모드 또는 GPS 신호 기반 비행 모드를 설정한다. 이때, 비행 설정부(360)는 무인 드론(300)의 현재 위치가 이륙 목표 지점이면 GPS 신호 기반 비행 모드로 설정하고, 이외의 위치이면 유도 신호 기반 비행 모드로 설정한다.
비행 설정부(360)는 유도 신호 기반 비행 모드로 설정되면 산출부(340)에서 산출한 3방향 거리 및 무인 드론(300)의 현재 위치를 근거로 비행 모드를 설정한다. 즉, 비행 설정부(360)는 무인 드론(300)의 현재 위치를 시작 위치로 설정하고, 3방향 거리를 근거로 직선 비행 또는 축 방향 비행을 비행 모드로 설정한다. 여기서, 직선 비행은 3방 향 거리 및 시작 위치를 이용한 최단 거리 비행을 의미하고, 축 방향 비행은 장애물이나 날씨의 영향 등을 고려한 3방향의 단계적인 비행을 의미한다.
비행 설정부(360)는 산출부(340)에서 산출한 3방향 거리 및 비행 모드를 근거로 비행 거리를 설정한다. 즉, 비행 설정부(360)는 기설정한 비행 모드를 근거로 직선 거리 또는 3방향 비행 거리를 설정한다.
비행 설정부(360)는 직선 비행으로 설정되면 3방향 거리를 이용하여 직선 거리(즉, 무인 드론(300)의 현재 위치에서 착륙 유도 장치(200) 또는 이륙 목표 지점까지의 최단 거리)를 산출한다. 비행 설정부(360)는 산출한 직선 거리를 비행 거리로 설정한다.
비행 설정부(360)는 축 방향 비행으로 설정되면 X 방향 비행 거리, Y 방향 비행 거리, Z 방향 비행거리를 각각 설정할 수도 있다. 이때, 비행 설정부(360)는 산출부(340)에서 산출한 X방향 거리, Y방향 거리 및 Z방향 거리를 각 방향의 비행 거리로 설정한다. 여기서, 비행 설정부(360)는 X방향 거리, Y방향 거리 및 Z방향 거리 전체를 각 방향 비행 거리로 설정하여 3방향의 비행 거리를 설정하거나, X방향 거리, Y방향 거리 및 Z방향 거리를 각각 복수로 단계로 나누어 3방향 비행거리 각각 복수로 설정할 수도 있다.
비행 제어부(380)는 비행 설정부(360)에서 설정한 비행 모드를 근거로 무인 드론(300)의 비행을 제어한다. 이때, 비행 제어부(380)는 GPS 신호 기반 비행 모드로 설정되면 GPS 신호 수신부(310)로부터 수신한 GPS 신호와 미리 설정된 목적지의 위치를 근거로 무인 드론(300)의 비행을 제어한다.
비행 제어부(380)는 비행 설정부(360)에서 유도 신호 기반 비행 모드로 설정되면 비행 설정부(360)에서 설정한 비행 모드 및 비행 거리를 근거로 무인 드론(300)의 비행을 제어한다. 즉, 비행 제어부(380)는 비행 설정부(360)에서 유도 신호를 기반으로 설정한 비행 모드 및 비행 거리를 근거로 무인 드론(300)의 비행을 제어한다.
비행 제어부(380)는 신호 처리부(320)에서 수신한 착륙 유도 신호를 근거로 무인 드론(300)의 착륙을 제어한다. 즉, 비해 제어부는 착륙 유도 신호에 착륙 신호가 포함되면, 무인 드론(300)을 착륙 모드로 동작하도록 제어한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 무인 드론의 이륙 제어 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 무인 드론의 이륙 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이륙 유도 장치(100)는 저주파 신호인 이륙 유도 신호의 송출 범위를 설정을 위해 최대 송출 반경 및 최소 송출 반경을 설정한다. 이륙 유도 장치(100)는 최소 송출 반경을 송출 범위로 설정한다(S110). 즉, 이륙 유도 장치(100)는 초기 구동시 또는 이전 무인 드론(300)의 이륙이 완료된 상태(즉, 비행 신호를 송출한 상태)이면 초기 상태로 판단하여 최소 송출 반경을 송출 범위로 설정한다.
이륙 유도 장치(100)는 설정한 송출 범위로 이륙 유도 신호를 송출한다(S120). 즉, 이륙 유도 장치(100)는 무인 드론(300)의 이륙을 유도하기 위해 S110 단계에서 설정한 송출 범위로 하여 이륙 유도 신호를 송출한다. 이때, 이륙 유도 장치(100)는 X 방향 신호, Y 방향 신호 및 Z 방향 신호로 구분된 이륙 유도 신호를 송출하되, 각 방향 신호를 순차적으로 송출할 수도 있다.
무인 드론(300)은 이륙 유도 장치(100)로부터 수신한 이륙 유도 신호를 근거로 이륙 제어를 수행한다(S130). 이를 첨부된 도 6을 참조하여 설명하면 아래와 같다.
이륙 유도 장치(100)에서 송출한 이륙 유도 신호를 수신하면(S131; 예), 무인 드론(300)은 응답 신호를 이륙 유도 장치(100)에게로 전송한다(S132).
무인 드론(300)은 수신한 이륙 유도 신호를 근거로 3방향의 이륙 유도 신호 세기를 검출한다(S133). 즉, 무인 드론(300)은 3축 수신 안테나(센서)를 통해 3방향(X방향(X축), Y방향(Y축) 및 Z방향(Z축))의 이륙 유도 신호 세기를 검출한다.
무인 드론(300)은 검출한 3방향의 이륙 유도 신호 세기를 근거로 3방향 거리를 산출한다(S134). 즉, 무인 드론(300)은 S133 단계에서 검출한 3방향의 이륙 유도 신호 세기를 근거로 3방향 거리 및 기준 신호 세기(즉, 이륙 유도 신호 출력값)를 근거로 3방향 거리를 산출한다. 이때, 무인 드론(300)은 현재 위치와 이륙 목표 지점 간의 X방향 거리, Y방향 거리 및 Z방향 거리를 의미하는 3방향의 거리를 산출한다.
무인 드론(300)은 산출한 3방향 거리를 근거로 비행 모드를 설정한다(S135). 즉, 무인 드론(300)은 S134 단계에서 산출한 3방향 거리 및 무인 드론(300)의 현재 위치를 근거로 비행 모드를 설정한다. 즉, 무인 드론(300)은 무인 드론(300)의 현재 위치를 시작 위치로 설정하고, 3방향 거리를 근거로 직선 비행 또는 축 방향 비행을 비행 모드로 설정한다. 여기서, 직선 비행은 3방 향 거리 및 시작 위치를 이용한 최단 거리 비행을 의미하고, 축 방향 비행은 장애물이나 날씨의 영향 등을 고려한 3방향의 단계적인 비행을 의미한다.
무인 드론(300)은 산출한 3방향 거리 및 비행 모드를 근거로 비행 거리를 설정한다(S136). 즉, 무인 드론(300)은 S134 단계에서 산출한 3방향 거리 및 S135 단계에서 설정한 비행 모드를 근거로 직선 거리 및 3방향 비행 거리 중에 하나를 비행 거리로 설정한다. 이때, 무인 드론(300)은 S135 단계에서 직선 비행으로 설정되면 3방향 거리를 이용하여 직선 거리(즉, 무인 드론(300)의 현재 위치에서 이륙 목표 지점까지의 최단 거리)를 산출한다. 비행 설정부(260)는 산출한 직선 거리를 비행 거리로 설정한다.
무인 드론(300)은 S135 단계에서 축 방향 비행으로 설정되면 X 방향 비행 거리, Y 방향 비행 거리, Z 방향 비행거리를 각각 설정할 수도 있다. 이때, 무인 드론(300)은 S134 단계에서 산출한 X방향 거리, Y방향 거리 및 Z방향 거리를 각 방향의 비행 거리로 설정한다. 여기서, 무인 드론(300)은 X방향 거리, Y방향 거리 및 Z방향 거리 전체를 각 방향 비행 거리로 설정하여 3방향의 비행 거리를 설정하거나, X방향 거리, Y방향 거리 및 Z방향 거리를 각각 복수로 단계로 나누어 3방향 비행거리 각각에 대해 복수 단계로 나누어 설정할 수도 있다.
무인 드론(300)은 설정한 비행 모드 및 비행 거리를 근거로 비행한다(S137).
이륙 유도 장치(100)는 무인 드론(300)으로부터의 응답신호 수신 여부를 근거로 최소 송출 반경 및 최대 송출 반경 내에서 설정 반경 단위로 송출 범위를 가변한다. 이때, 무인 드론(300)으로부터 설정 시간 내에 응답 신호를 수신하면(S140; 예), 이륙 유도 장치(100)는 송출 범위를 증가시킨다(S150). 즉, 이륙 유도 장치(100)는 S120 단계에서 송출한 이륙 유도 신호에 대한 응답 신호를 설정 시간 내에 수신하면 송출 범위를 설정 반경 단위만큼 증가시킨다.
이륙 유도 장치(100)는 무인 드론(300)으로부터 설정 시간 내에 응답 신호를 수신하지 못하면 송출 범위를 감소시킨다(S160). 즉, 이륙 유도 장치(100)는 S120 단계에서 송출한 이륙 유도 신호에 대한 응답 신호를 설정 시간 내에 수신하지 못하면 송출 범위를 설정 반경 단위만큼 감소시킨다.
가변한 송출 범위가 최대 송출 반경 이상이면(S170; 예), 이륙 유도 장치(100)는 비행 신호를 무인 드론(300)에게로 전송한다(S180). 즉, 이륙 유도 장치(100)는 S150 단계 또는 S160 단계에서 가변된 송출 범위가 최대 송출 반경 이상이면 GPS 신호 기반 비행을 위한 비행 신호를 송출한다. 이때, 이륙 유도 장치(100)는 이륙 신호를 이륙 유도 신호에 포함시켜 전송하거나, 이륙 유도 신호 및 이륙 신호를 분리하여 각각 전송할 수 있다.
무인 드론(300)은 이륙 유도 장치(100)로부터 수신한 비행 신호를 근거로 GPS 신호 기반 모드로 비행한다(S190). 즉, 무인 드론(300)은 비행 신호를 수신하면 GPS 위성으로 수신하는 GPS 신호와 목적지 위치를 기반으로 비행한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 무인 드론의 착륙 제어 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 무인 드론의 착륙 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
착륙 유도 장치(200)는 저주파 신호인 착륙 유도 신호의 송출 범위를 설정을 위해 최대 송출 반경 및 최소 송출 반경을 설정한다. 착륙 유도 장치(200)는 최대 송출 반경을 송출 범위로 설정한다(S210). 즉, 착륙 유도 장치(200)는 초기 구동시 또는 이전 무인 드론(300)의 착륙이 완료된 상태(즉, 착륙 신호를 송출한 상태)이면 초기 상태로 판단하여 최대 송출 반경을 송출 범위로 설정한다.
착륙 유도 장치(200)는 설정한 송출 범위로 착륙 유도 신호를 송출한다(S220). 즉, 착륙 유도 장치(200)는 무인 드론(300)의 착륙을 유도하기 위해 S210 단계에서 설정한 송출 범위로 하여 착륙 유도 신호를 송출한다. 이때, 착륙 유도 장치(200)는 X 방향 신호, Y 방향 신호 및 Z 방향 신호로 구분된 착륙 유도 신호를 송출하되, 각 방향 신호를 순차적으로 송출할 수도 있다.
무인 드론(300)은 착륙 유도 장치(200)로부터 수신한 착륙 유도 신호를 근거로 착륙 제어를 수행한다(S230). 이를 첨부된 도 8을 참조하여 설명하면 아래와 같다.
착륙 유도 장치(200)에서 송출한 착륙 유도 신호를 수신하면(S231; 예), 무인 드론(300)은 응답 신호를 착륙 유도 장치(200)에게로 전송한다(S232).
무인 드론(300)은 수신한 착륙 유도 신호를 근거로 3방향의 착륙 유도 신호 세기를 검출한다(S233). 즉, 무인 드론(300)은 3축 수신 안테나(센서)를 통해 3방향(X방향(X축), Y방향(Y축) 및 Z방향(Z축))의 착륙 유도 신호 세기를 검출한다.
무인 드론(300)은 검출한 3방향의 착륙 유도 신호 세기를 근거로 3방향 거리를 산출한다(S234). 즉, 무인 드론(300)은 S233 단계에서 검출한 3방향의 착륙 유도 신호 세기를 근거로 3방향 거리 및 기준 신호 세기(즉, 착륙 유도 신호 출력값)를 근거로 3방향 거리를 산출한다. 이때, 무인 드론(300)은 현재 위치와 착륙 유도 장치(200) 간의 X방향 거리, Y방향 거리 및 Z방향 거리를 의미하는 3방향의 거리를 산출한다.
무인 드론(300)은 산출한 3방향 거리를 근거로 비행 모드를 설정한다(S235). 즉, 무인 드론(300)은 S234 단계에서 산출한 3방향 거리 및 무인 드론(300)의 현재 위치를 근거로 비행 모드를 설정한다. 즉, 무인 드론(300)은 무인 드론(300)의 현재 위치를 시작 위치로 설정하고, 3방향 거리를 근거로 직선 비행 또는 축 방향 비행을 비행 모드로 설정한다. 여기서, 직선 비행은 3방 향 거리 및 시작 위치를 이용한 최단 거리 비행을 의미하고, 축 방향 비행은 장애물이나 날씨의 영향 등을 고려한 3방향의 단계적인 비행을 의미한다.
무인 드론(300)은 산출한 3방향 거리 및 비행 모드를 근거로 비행 거리를 설정한다(S236). 즉, 무인 드론(300)은 S234 단계에서 산출한 3방향 거리 및 S235 단계에서 설정한 비행 모드를 근거로 직선 거리 및 3방향 비행 거리 중에 하나를 비행 거리로 설정한다. 이때, 무인 드론(300)은 S235 단계에서 직선 비행으로 설정되면 3방향 거리를 이용하여 직선 거리(즉, 무인 드론(300)의 현재 위치에서 착륙 유도 장치(200)까지의 최단 거리)를 산출한다. 비행 설정부(260)는 산출한 직선 거리를 비행 거리로 설정한다.
무인 드론(300)은 S235 단계에서 축 방향 비행으로 설정되면 X 방향 비행 거리, Y 방향 비행 거리, Z 방향 비행거리를 각각 설정할 수도 있다. 이때, 무인 드론(300)은 S234 단계에서 산출한 X방향 거리, Y방향 거리 및 Z방향 거리를 각 방향의 비행 거리로 설정한다. 여기서, 무인 드론(300)은 X방향 거리, Y방향 거리 및 Z방향 거리 전체를 각 방향 비행 거리로 설정하여 3방향의 비행 거리를 설정하거나, X방향 거리, Y방향 거리 및 Z방향 거리를 각각 복수로 단계로 나누어 3방향 비행거리 각각에 대해 복수 단계로 나누어 설정할 수도 있다.
무인 드론(300)은 설정한 비행 모드 및 비행 거리를 근거로 비행한다(S237).
착륙 유도 장치(200)는 무인 드론(300)으로부터의 응답신호 수신 여부를 근거로 최소 송출 반경 및 최대 송출 반경 내에서 설정 반경 단위로 송출 범위를 가변한다. 이때, 무인 드론(300)으로부터 설정 시간 내에 응답 신호를 수신하면(S240; 예), 착륙 유도 장치(200)는 송출 범위를 감소시킨다(S250). 즉, 착륙 유도 장치(200)는 S220 단계에서 송출한 착륙 유도 신호에 대한 응답 신호를 설정 시간 내에 수신하면 송출 범위를 설정 반경 단위만큼 감소시킨다.
착륙 유도 장치(200)는 무인 드론(300)으로부터 설정 시간 내에 응답 신호를 수신하지 못하면 송출 범위를 증가시킨다(S260). 즉, 착륙 유도 장치(200)는 S220 단계에서 송출한 착륙 유도 신호에 대한 응답 신호를 설정 시간 내에 수신하지 못하면 송출 범위를 설정 반경 단위만큼 증가시킨다.
가변한 송출 범위가 최소 송출 반경 이하이면(S270; 예), 착륙 유도 장치(200)는 착륙 신호를 무인 드론(300)에게로 전송한다(S280). 즉, 착륙 유도 장치(200)는 S250 단계 또는 S260 단계에서 가변된 송출 범위가 최소 송출 반경 이하이면 착륙 신호를 송출한다. 이때, 착륙 유도 장치(200)는 착륙 신호를 착륙 유도 신호에 포함시켜 전송하거나, 착륙 유도 신호 및 착륙 신호를 분리하여 각각 전송할 수 있다.
무인 드론(300)은 착륙 유도 장치(200)로부터 수신한 착륙 신호를 근거로 목적지에 착륙한다(S290). 즉, 무인 드론(300)은 착륙 신호를 수신하면 착륙 모드로 동작하여 목적지에 착륙한다.
상술한 바와 같이, 무인 드론의 이착륙 제어 시스템 및 방법은 이륙 유도 신호 및 착륙 유도 신호에 대한 응답 신호 수신 여부를 근거로 송출 범위를 가변하여 무인 드론의 이착륙을 유도함으로써, GPS 정보를 이용하는 종래의 무인 드론 유도 방법에 비해 오차를 최소화하여 정확한 위치로 무인 드론을 유도할 수 있는 효과가 있다.
또한, 무인 드론의 이착륙 제어 시스템 및 방법은 저주파 유도 신호의 송출 범위 가변을 통해 무인 드론의 이착륙 오차를 최소화함으로써, 무인 택배용 드론에 적용시 오배송 및 물품 파손 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
100: 이륙 유도 장치 120: 이륙 유도 신호 송출부
140: 응답 신호 수신부 160: 송출 범위 설정부
180: 이륙 제어부 200: 착륙 유도 장치
220: 착륙 유도 신호 송출부 240: 응답 신호 수신부
260: 송출 범위 설정부 280: 착륙 제어부
300: 무인 드론 320: 신호 처리부
340: 산출부 360: 비행 설정부
380: 비행 제어부
140: 응답 신호 수신부 160: 송출 범위 설정부
180: 이륙 제어부 200: 착륙 유도 장치
220: 착륙 유도 신호 송출부 240: 응답 신호 수신부
260: 송출 범위 설정부 280: 착륙 제어부
300: 무인 드론 320: 신호 처리부
340: 산출부 360: 비행 설정부
380: 비행 제어부
Claims (19)
- 송출 범위로 송출한 저주파의 착륙 유도 신호에 대한 응답 신호 수신 여부를 근거로 상기 송출 범위를 가변하고, 상기 가변한 송출 범위가 최소 반경 이하이면 착륙 신호를 송출하는 착륙 유도 장치; 및
GPS 신호 기반 비행 중에 상기 착륙 유도 장치에서 송출한 착륙 유도 신호를 수신하면 상기 착륙 유도 신호를 근거로 유도 신호 기반 비행 모드로 비행하고, 상기 유도 신호 기반 비행 모드로 비행 중에 상기 착륙 유도 장치로부터 착륙 신호를 수신하면 착륙 모드로 비행하여 목적지에 착륙하는 무인 드론을 포함하고,
상기 착륙 유도 장치는 상기 응답 신호를 수신하면 상기 송출 범위를 감소시키는 것을 특징으로 하는 무인 드론의 이착륙 제어 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 착륙 유도 장치는,
초기 상태에서 최대 송출 반경을 송출 범위로 설정하고, 착륙 유도 신호에 대한 응답 신호 수신 여부를 근거로 상기 송출 범위를 가변하는 송출 범위 설정부;
상기 송출 범위 설정부에서 설정된 송출 범위를 근거로 저주파의 착륙 유도 신호를 송출하는 착륙 유도 신호 송출부; 및
상기 가변한 송출 범위가 최소 송출 반경 이하이면 착륙 신호를 송출하도록 상기 착륙 유도 신호 송출부를 제어하는 착륙 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 드론의 이착륙 제어 시스템. - 청구항 2에 있어서,
상기 송출 범위 설정부는,
설정 시간 내에 착륙 유도 신호에 대한 응답 신호를 수신하면 송출 범위를 설정 반경 단위만큼 감소시키고,
설정 시간 내에 착륙 유도 신호에 대한 응답 신호를 수신하지 못하면 송출 범위를 설정 반경 단위만큼 증가시키는 것을 특징으로 하는 무인 드론의 이착륙 제어 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 무인 드론은,
착륙 유도 신호에 의해 구동하는 3축 수신 안테나로 구성되어, 수신한 착륙 유도 신호로부터 3방향의 착륙 유도 신호 세기를 검출하는 신호 처리부;
상기 검출한 3방향의 착륙 유도 신호 세기 및 착륙 유도 신호의 기준 신호 세기를 근거로 현재 위치와 착륙 유도 장치의 X방향 거리, Y 방향 거리 및 Z 방향 거리를 포함하는 3방향 거리를 산출하는 산출부;
상기 산출한 3방향 거리 및 현재 위치를 근거로 비행 모드 및 비행 거리를 설정하는 비행 설정부; 및
상기 비행 설정부에서 설정한 비행 모드 및 비행 거리를 근거로 유도 신호 기반 비행 모드로 제어하고, 상기 신호 처리부에서 착륙 신호를 수신하면 착륙 모드로 제어하는 비행 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 드론의 이착륙 제어 시스템. - 청구항 1에 있어서,
송출 범위로 송출한 저주파의 이륙 유도 신호에 대한 응답 신호 수신 여부를 근거로 상기 송출 범위를 가변하고, 상기 가변한 송출 범위가 최대 반경 이상이면 비행 신호를 송출하는 이륙 유도 장치를 더 포함하고,
상기 이륙 유도 장치는 상기 응답 신호를 수신하면 상기 송출 범위를 증가시키는 것을 특징으로 하는 무인 드론의 이착륙 제어 시스템. - 청구항 5에 있어서,
상기 이륙 유도 장치는,
초기 상태에서 최소 송출 반경을 송출 범위로 설정하고, 이륙 유도 신호에 대한 응답 신호 수신 여부를 근거로 상기 송출 범위를 가변하는 송출 범위 설정부;
상기 송출 범위 설정부에서 설정된 송출 범위를 근거로 저주파의 이륙 유도 신호를 송출하는 이륙 유도 신호 송출부; 및
상기 가변한 송출 범위가 최대 송출 반경 이상이면 비행 신호를 송출하도록 상기 이륙 유도 신호 송출부를 제어하는 이륙 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 드론의 이착륙 제어 시스템. - 청구항 6에 있어서,
상기 송출 범위 설정부는,
설정 시간 내에 이륙 유도 신호에 대한 응답 신호를 수신하면 송출 범위를 설정 반경 단위만큼 증가시키고,
설정 시간 내에 이륙 유도 신호에 대한 응답 신호를 수신하지 못하면 송출 범위를 설정 반경 단위만큼 감소시키는 것을 특징으로 하는 무인 드론의 이착륙 제어 시스템. - 청구항 5에 있어서,
상기 무인 드론은,
상기 이륙 유도 장치에서 송출한 이륙 유도 신호를 근거로 유도 신호 기반 비행 모드로 비행하고, 상기 유도 신호 기반 비행 모드로 비행 중에 상기 이륙 유도 장치로부터 비행 신호를 수신하면 GPS 신호 기반 비행 모드로 비행하는 것을 특징으로 하는 무인 드론의 이착륙 제어 시스템. - 청구항 8에 있어서,
상기 무인 드론은,
이륙 유도 신호에 의해 구동하는 3축 수신 안테나로 구성되어, 수신한 이륙 유도 신호로부터 3방향의 이륙 유도 신호 세기를 검출하는 신호 처리부;
상기 검출한 3방향의 이륙 유도 신호 세기 및 이륙 유도 신호의 기준 신호 세기를 근거로 현재 위치와 이륙 목표 지점 간의 X방향 거리, Y 방향 거리 및 Z 방향 거리를 포함하는 3방향 거리를 산출하는 산출부;
상기 산출한 3방향 거리 및 현재 위치를 근거로 비행 모드 및 비행 거리를 설정하는 비행 설정부; 및
상기 비행 설정부에서 설정한 비행 모드 및 비행 거리를 근거로 유도 신호 기반 비행 모드로 제어하고, 상기 신호 처리부에서 비행 신호를 수신하면 GPS 신호 기반 비행 모드로 제어하는 비행 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 드론의 이착륙 제어 시스템. - 이륙 유도 장치에 의해, 최소 송출 반경을 송출 범위로 설정하는 단계;
상기 이륙 유도 장치에 의해, 상기 설정한 송출 범위로 이륙 유도 신호를 송출하는 단계;
상기 이륙 유도 장치에 의해, 상기 송출한 이륙 유도 신호에 대한 응답 신호 수신 여부를 근거로 상기 송출 범위를 가변하는 단계; 및
상기 이륙 유도 장치에 의해, 상기 가변한 송출 범위가 최대 송출 반경 이상이면 비행 신호를 송출하는 단계를 포함하고,
상기 송출 범위를 가변하는 단계에서는 응답 신호를 수신하면 상기 송출 범위를 증가시키는 것을 특징으로 하는 무인 드론의 이륙 제어 방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 송출 범위를 가변하는 단계는,
상기 이륙 유도 장치에 의해, 설정 시간 내에 상기 송출한 이륙 유도 신호에 대한 응답 신호를 수신하면 상기 송출 범위를 증가시키는 단계; 및
상기 이륙 유도 장치에 의해, 설정 시간 내에 상기 송출한 이륙 유도 신호에 대한 응답 신호를 수신하지 못하면 상기 송출 범위를 감소시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 드론의 이륙 제어 방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 이륙 유도 신호를 수신한 무인 드론에 의해, 상기 이륙 유도 신호를 근거로 비행 모드 및 비행 거리를 설정하여 유도 신호 기반 모드로 비행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 드론의 이륙 제어 방법. - 청구항 12에 있어서,
상기 유도 신호 기반 모드로 비행하는 단계는,
상기 무인 드론에 의해, 수신한 이륙 유도 신호를 근거로 3방향의 이륙 유도 신호 세기를 검출하는 단계;
상기 무인 드론에 의해, 상기 검출한 3방향의 이륙 유도 신호 세기를 근거로 현재 위치와 이륙 목표 지점 간의 X방향 거리, Y 방향 거리 및 Z 방향 거리를 포함하는 3방향 거리를 산출하는 단계;
상기 무인 드론에 의해, 상기 3방향 거리를 근거로 비행 모드 및 비행 거리를 설정하는 단계; 및
상기 무인 드론에 의해, 상기 비행 모드 및 비행 거리를 근거로 유도 신호 기반 모드로 비행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 드론의 이륙 제어 방법. - 청구항 10에 있어서,
상기 비행 신호를 수신한 무인 드론에 의해, GPS 신호 및 목적지 정보를 근거로 GPS 신호 기반 모드로 비행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 드론의 이륙 제어 방법. - 착륙 유도 장치에 의해, 최대 송출 반경을 송출 범위로 설정하는 단계;
상기 착륙 유도 장치에 의해, 상기 설정한 송출 범위로 착륙 유도 신호를 송출하는 단계;
상기 착륙 유도 장치에 의해, 상기 송출한 착륙 유도 신호에 대한 응답 신호를 수신 여부를 근거로 상기 송출 범위를 가변하는 단계; 및
상기 착륙 유도 장치에 의해, 상기 가변한 송출 범위가 최소 송출 반경 이하이면 착륙 신호를 송출하는 단계를 포함하고,
상기 송출 범위를 가변하는 단계에서는 응답 신호를 수신하면 상기 송출 범위를 감소시키는 것을 특징으로 하는 무인 드론의 착륙 제어 방법. - 청구항 15에 있어서,
상기 송출 범위를 가변하는 단계는,
상기 착륙 유도 장치에 의해, 설정 시간 내에 상기 송출한 착륙 유도 신호에 대한 응답 신호를 수신하면 상기 송출 범위를 감소시키는 단계; 및
상기 착륙 유도 장치에 의해, 설정 시간 내에 상기 송출한 착륙 유도 신호에 대한 응답 신호를 수신하지 못하면 상기 송출 범위를 증가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 드론의 착륙 제어 방법. - 청구항 15에 있어서,
상기 착륙 유도 신호를 수신한 무인 드론에 의해, 상기 착륙 유도 신호를 근거로 비행 모드 및 비행 거리를 설정하여 유도 신호 기반 모드로 비행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 드론의 착륙 제어 방법. - 청구항 17에 있어서,
상기 유도 신호 기반 모드로 비행하는 단계는,
상기 무인 드론에 의해, 수신한 착륙 유도 신호를 근거로 3방향의 착륙 유도 신호 세기를 검출하는 단계;
상기 무인 드론에 의해, 상기 검출한 3방향의 착륙 유도 신호 세기를 근거로 현재 위치와 착륙 유도 장치 간의 X방향 거리, Y 방향 거리 및 Z 방향 거리를 포함하는 3방향 거리를 산출하는 단계;
상기 무인 드론에 의해, 상기 3방향 거리를 근거로 비행 모드 및 비행 거리를 설정하는 단계; 및
상기 무인 드론에 의해, 상기 비행 모드 및 비행 거리를 근거로 유도 신호 기반 모드로 비행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 드론의 착륙 제어 방법. - 청구항 15에 있어서,
상기 착륙 신호를 수신한 무인 드론에 의해, 상기 착륙 신호를 근거로 착륙 모드로 동작하여 목적지에 착륙하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 드론의 착륙 제어 방법.
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