KR101835107B1 - 어군 탐지용 드론 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수중에서 이동하는 어군(魚群)이나 수중물체를 탐지하는 드론(Drone)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수상에 부상(浮上)이 가능하도록 하면서 그 하단부에 송수파기(초음파탐지기)를 장착한 주부력체를 구비하고 주부력체의 측면으로 다수개의 보조부력체를 연결 설치하되 상기 보조부력체의 상단부에는 회전익 날개를 갖는 프로펠러수단을 설치하여 비행하는 드론을 구성함으로써, 수면 상공을 비행하다가 수상으로 착수(着水)하여 수중에서 이동하는 어군이나 물체 또는 수온 등과 같은 각종 정보를 탐지하고 이를 모선이나 지상통제소로 전송하여 수중의 정보를 효율적으로 활용할 수 있도록 하는 어군 탐지용 드론에 관한 것이다.

Description

어군 탐지용 드론{A Fish Detecting Drone}
본 발명은 수중에서 이동하는 어군(魚群)이나 수중물체를 탐지하는 드론(Drone)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수상에 부상(浮上)이 가능하도록 하면서 그 하단부에 송수파기(초음파탐지기)를 장착한 주부력체를 구비하고 주부력체의 측면으로 다수개의 보조부력체를 연결 설치하되 상기 보조부력체의 상단부에는 회전익 날개를 갖는 프로펠러수단을 설치하여 비행하는 드론을 구성함으로써, 수면 상공을 비행하다가 수상으로 착수(着水)하여 수중에서 이동하는 어군이나 물체 또는 수온 등과 같은 각종 정보를 탐지하고 이를 모선이나 지상통제소로 전송하여 수중의 정보를 효율적으로 활용할 수 있도록 하는 어군 탐지용 드론에 관한 것이다.
통상적으로 회전날개(rotor)를 구동수단으로 회전시켜 발생하는 양력으로 비행하는 장치를 헬리콥터(helicopter)라고 한다. 이러한 헬리콥터는 사람이 탈 수 있을 정도의 일반적인 헬리콥터와 조종기 등에 의해 비행하는 비교적 작은 크기의 헬리콥터인 드론(drone)이 있다. 최근 무선 통신 및 이동 단말기의 발전과 함께 드론에 이동 단말기의 기능을 복합적으로 이용한 기술이 다양하게 개발되고 있다.
예를 들면, 드론에 카메라나 녹음기를 설치하여 지상에서 촬영할 수 없는 장소의 사진촬영 및 비디오 촬영, 음성녹음을 하는 등의 기능이 있다.
이와 같은 드론은 기능이 다양화됨에 따라 사진이나 동영상의 촬영, 방송의 수신 등의 복합적인 기능들을 갖춘 멀티미디어 기기(Multimedia player) 형태로 구현되고 있다.
특히, 드론에 카메라나 센서 등이 장착되는 경우 더 많은 기능을 수행할 수 있다. 이들이 장착된 드론은 산불 감시용이나 정찰용뿐만 아니라 인명구조 등 다양한 분야에 활용된다.
종래에는 드론에 카메라를 설치하여 고래의 이동경로를 추적하는 '초음파 수중센서를 이용한 고래 탐지 시스템장치'가 등록특허 제10-1595695호에 개시되어 있다.
상기와 같은 종래의 드론은 고래 탐지를 위하여 수중에 마련된 센서들과, 상기 센서들의 센싱 신호들 중 가장 먼저 센싱 신호를 전달한 센서가 위치한 서브 탐지영역을 드론의 비행방향 영역으로 결정하고, 선박 운항과 관련된 경로정보를 제공하는 서버와, 상기 비행방향 영역 사이에서 상기 드론이 비행할 비행각도 정보를 계산하여 비행을 제어하도록 하면서 상기 드론이 전달하는 해수면의 영상정보를 분석하여 고래의 출현 여부를 분석하는 드론 제어부, 및 상기 드론 제어부의 제어에 따라 비행하며, 해당 서브 탐지영역에서는 해수면을 촬영하는 드론을 포함하고 있다. 이와 같은 종래의 발명에 따르면, 고래 탐지 확률을 향상시키며, 아울러 고래가 이동하는 방향으로 선박을 운항시킬 수 있어 고래를 지속적으로 관람 및 관찰할 수 있도록 한다.
KR 10-1595695 (등록번호) 2016.02.12. KR 10-1587893 (등록번호) 2016.01.18. KR 10-1559898 (등록번호) 2015.10.06.
종래에는 어군을 탐지하고 이를 모선에 알려주는 드론이 개시되어 있지 않고 단순히 부력체를 수면에 띄워 놓고 그 하부면에 송수파기 등을 장착하여 수중의 어군 등을 탐색하는 정도에 그치고 있는 수준이어서, 수중의 어군이나 물체를 드론을 통해 신속하게 탐지하고 이를 제공하는 데는 한계가 있다.
또한 종래의 드론을 이용하여 고래를 탐지하는 상기 장치는 통상적인 드론이 수상을 비행하면서 그 하부측에 구비된 촬영장비를 통해 고래의 움직임을 촬영하여 제공하는 구성으로 이는 수중의 어군탐색이나 물체를 탐색하는 데에는 한계가 있다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로,
수상에 부상(浮上)이 가능하도록 하면서 그 하단부에 송수파기(초음파탐지기 또는 환경센서 등)를 장착한 주부력체를 구비하고 주부력체의 측면으로 다수개의 보조부력체를 연결 설치하되 상기 보조부력체의 상단부에는 회전익 날개를 갖는 프로펠러수단을 설치하여 비행할 수 있도록 드론을 구성하여, 상기 드론이 수면 상공을 비행하다가 필요시 수상으로 착수하여 수중에서 이동하는 어군의 정보를 탐지하고 이를 모선으로 전송하여 줌으로써 모선의 고기잡이에 효율적으로 활용할 수 있도록 하는 어군 탐지용 드론을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 어군 이외에 수중에서 이동하는 물체나 염분의 온도 등과 같은 각종 정보를 신속하게 제공할 수 있도록 함으로써 해상 정보를 보다 광범위하게 활용하도록 하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 부력에 의해 수면에서 부상(浮上)하는 주부력체와, 상기 주부력체의 측면으로 연결아암에 의해 연결 설치되면서 부력에 의해 수면으로 부상하는 보조부력체, 상기 보조부력체의 상단부에 설치되고 구동수단에 의해 회전되면서 양력을 발생시켜 상기 주부력체 및 상기 보조부력체를 비상시키는 프로펠러수단, 상기 주부력체의 하부면에 설치되면서 수중으로 초음파를 발사하고 반사파를 받아들이는 송수파기, 및 상기 송수파기와 연결 설치되고 상기 프로펠러수단을 컨트롤하는 동시에 상기 송수파기의 탐지정보를 모선이나 관제소로 제공하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명에 따른 어군 탐지용 드론은 수면 상공을 비행하다가 필요시 수상으로 착수하여 수중에서 이동하는 어군의 정보를 탐지하고 이를 모선으로 전송하여 줌으로써 모선의 고기잡이에 효율적으로 활용할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 어군 이외에 수중에서 이동하는 물체나 염분의 온도 등과 같은 각종 정보를 신속하게 제공할 수 있도록 함으로써 해상 정보를 보다 광범위하게 활용할 수 있는 장점도 있다.
또한, 본 발명은 선박이 직접 다른 장소로 이동하지 않고 어군을 탐지할 수 있어, 고기잡이가 마무리되는 시점에서 드론을 출발시켜 어군을 탐지하여 고기잡이가 종료되면 신속하게 다른 장소로 이동하여 고기잡이를 할 수 있으므로 고기잡이 시간을 획기적으로 줄여주는 효과가 있다.
아울러, 본 발명은 고기잡이 선박이 새로운 장소로 계속하여 이동하며 어군을 탐지하지 않아도 어군의 위치를 탐지할 수 있으므로 선박을 이동을 위한 연료의 절감을 가져올 수 있다.
아울러, 본 발명은 드론이 수상에 착지하여 어군을 탐지할 수 있으므로 선박이 어군을 탐지하기 위해 소모되는 연료를 절감할 수 있고, 드론이 빠르게 다른 곳으로 이동하며 어군을 탐지할 수 있어 어군 탐지에 소요되는 시간과 비용을 절감할 수 있다.
아울러, 본 발명은 보조부력체가 복수개로 대칭되게 형성되어 파도에 의한 드론의 뒤짐힘을 등을 방지할 수 있고 수상에서 안정적으로 신호를 송신 및 수신할 수 있으며, 보조부력체의 형상이 원통으로 이루어지되 원통의 직경이 상부의 프로펠러의 길이보다 작아 비행시에 보조부력체에 의하여 양력이 방해받지 않는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 보조부력체의 길이가 주부력체의 길이보다 길어 수상 및 모선에 착륙하였을 때에 주부력체 하부에 부착된 송수파기를 보호할 수 있다.
또한 본 발명의 드론은 파도가 심할 경우 일정 높이의 공중에서 호버링(hovering, 제자리 비행)하면서 송수파기를 수중으로 내려보내 어군을 탐지할 수 있어 활용성이 배가 되는 장점도 있다.
도 1은 본 발명의 따른 어군 탐지용 드론에 대한 개략적인 사시상태도이고,
도 2는 본 발명의 따른 어군 탐지용 드론에 대한 개략적인 단면상태도이고,
도 3은 본 발명의 따른 어군 탐지용 드론이 수면상공으로 비행하는 어군을 탐지하는 상태도이고,
도 4는 본 발명의 따른 어군 탐지용 드론이 수면에 착수하고 수중으로 초음파를 발사하여 어군이나 물체를 탐지하는 작동상태도이고,
도 5는 본 발명의 따른 어군 탐지용 드론의 시스템 구성도(a)와 조종계통도(b)이고,
도 6은 본 발명의 따른 어군 탐지용 드론에 호버링시에 어군을 탐지할 수 있는 제2송수파기수단이 구비된 상태단면도이고,
도 7은 본 발명의 따른 어군 탐지용 드론에 호버링시에 어군을 탐지할 수 있는 제2송수파기수단이 수중으로 진입한 작동상태도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.
본 발명에 따른 어군 탐지용 드론(100)은 도 1 내지 도 7에 도시되어 있는 바와 같이,
부력에 의해 수면에서 부상(浮上)하는 주부력체(110)와,
상기 주부력체(110)의 측면으로 연결아암(121)에 의해 연결 설치되면서 부력에 의해 수면으로 부상하는 보조부력체(120),
상기 보조부력체(120)의 상단부에 설치되고 구동수단(미도시)에 의해 회전되면서 양력을 발생시켜 상기 주부력체(110) 및 상기 보조부력체(120)를 비상시키는 프로펠러수단(130),
상기 주부력체(110)의 하부면에 설치되면서 수중으로 초음파를 발사하고 반사파를 받아들이는 송수파기(140), 및
상기 송수파기(140)가 연결 설치되고 상기 프로펠러수단(130)을 컨트롤하는 동시에 상기 송수파기(140)의 탐지정보를 모선이나 관제소로 제공하는 제어부(150)를 포함하여 구성된다.
따라서 본 발명의 상기 어군 탐지용 드론(100)은 모선이나 관제소에서 상기 제어부(150)을 컨트롤하면서 상기 프로펠러수단(130)를 조종기와 컴퓨터로 조종하여 상기 주부력체(110) 및 상기 보조부력체(120)를 비상(飛上)시켜 어군 등이 나타날 장소의 수면 상공으로 날려 보낸다.
그리고 어군 등이 나타날 장소의 수면 상공까지 비행한 상기 어군 탐지용 드론(100)은 수면 상공에서 수면으로 착수(着水)시킨다.
이 경우 상기 주부력체(110) 및 상기 보조부력체(120)는 부력에 의해 일정한 깊이 이상은 수중으로 들어가지 않고 떠 있게 된다.
이와 같은 상태에서 상기 주부력체(110)의 하면부에 구비된 상기 송수파기(140)를 통해 수중으로 초음파를 발사하여 수중으로 이동 중인 어군 등을 탐지하여 모선으로 실시간 제공하게 된다.
상기와 같이 상기 송수파기(140)에서 제공된 정보는 모선에서 컴퓨터 등을 통해 정밀하게 분석하여 해당 정보에 대한 필요한 조치를 취하게 된다.
여기서 상기 송수파기(140)에서 제공된 정보는 어군뿐만 아니라 수중에서 이동하는 물체는 모두 탐지가 가능하다. 심지어 잠수함까지 탐지할 수 있다.
또한 상기 주부력체(110)의 내부에는 비행제어컴퓨터, GPS, 배터리가 들어 있어 비행체의 위치와 자동비행, 사전비행제어 경로에 따라 움직이게 한다.
그리고 본 발명의 상기 주부력체(110)의 상부측에는 상기 송수파기(140)에 설치되는 배터리를 충전할 수 있도록 태양광패널(111)이 더 설치되어 있다. 따라서 본 발명의 상기 드론(100)은 상기 태양광패널(111)을 통해 배터리를 충전할 수 있도록 함으로써 배터리의 내구성을 획기적으로 향상시킬 수가 있게 된다.
또한 본 발명의 드론은 상기 태양광패널(111)을 통해 배터리를 충전할 수 있도록 함으로써 수면상에 장시간 체류할 수 있가 있다.
그리고 본 발명의 상기 드론(100)에 구비되는 상기 보조부력체(120)는 원통형상으로 형성되고 그 단부는 직경이 점차 작아지는 뾰족부(122)로 형성되어 있다.
따라서 상기 보조부력체(120)는 상기 뾰족부(122)에 의해 수면에 착수시 공기 저항을 최소화할 수 있고 또 상기 프로펠러수단(130)의 날개 회전시에 양력이 방해받지 않아 비상(飛上)이 용이해 진다.
더욱이 보조부력체(120)가 복수개로 대칭되게 형성되는 경우에 있어, 수상에서 안정적으로 착수하여 신호를 송신 및 수신할 수 있다.
또한 본 발명은 보조부력체(120)의 형상을 원통형으로 구성하되 원통의 직경이 상부의 프로펠러의 길이보다 작게 하여 비행(비상)시에 상기 보조부력체(120)에 의하여 양력이 방해받지 않아 신속한 이륙이 가능하게 된다.
또한 상기 보조부력체(120)는 그 길이가 중앙부에 구비되는 상기 주부력체(110)보다 길어 지상(地上)에 착지할 때에 상기 뾰족부(122)가 먼저 지면에 닿으면서 상기 주부력체(110)의 하부면에 설치된 상기 송수파기(140)를 보호할 수 있게 된다.
여기서 상기 보조부력체(120)는 상기 주부력체(110)의 외주면으로 3개 또는 4개가 설치되는 것이 바람직하나 드론의 규모에 따라 그 이상의 개수로도 설치할 수 있다.
또한 본 발명은 상기 주부력체(110)의 하부면에는 환경센서(미도시)가 더 설치되어 있어 수질온도나 유해성 등 다양한 수질정보도 얻을 수 있다.
그리고 본 발명의 상기 주부력체(110)와 상기 보조부력체(120)을 연결하는 상기 연결아암(121)에는 도 6과 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 보조송수파기(161)가 구비된 제2송수파기수단(160)과 상기 제2송수파기수단(160)을 단부에 연결하는 연결선(170), 및 상기 연결선(170)을 감거나 풀어주어 상기 제2송수파기수단(160)이 수중으로 진입될 수 있도록 하는 권취수단(180)이 더 설치 구비되어 있다.
또한 상기 권취수단(180)은 정역회전되면서 상기 연결선(170)을 감거나 풀어주는 권취롤러부(181)와 상기 권취롤러부(181)를 정회전 또는 역회전시키는 모터부(미도시)로 구성되어 있다.
여기서 상기 제어부(150)는 상기 모터부와 유선 또는 무선으로 연결되어 전원을 공급할 수 있도록 되어 있다.
이와 같이 본 발명은 해수면에 큰 파도가 일 경우, 상기 주부력체(110)와 상기 보조부력체(120)를 수면에 착수시키기가 매우 어렵게 된다. 이와 같은 경우 본 발명은 상기 주부력체(110)와 상기 보조부력체(120)를 수면 상부면으로부터 일정한 높이에서 호버링(제자리 비행)을 유지하면서 상기 권취수단(180)을 이용하여 상기 연결선(170)을 풀어 수면속으로 상기 제2송수파기수단(160)을 입수시킨다.
이어 수면속의 적당한 깊이에 이르게 되면 상기 제2송수파기수단(160)으로부터 초음파를 발생시켜 어군을 탐지하도록 한다.
여기서 상기 제2송수파기수단(160)에는 상기 보조송수파기(161) 이외에 상기 보조송수파기(161)가 물속에 잠긴 깊이(수심측정)를 측정하여 제공하는 압력센서(162)가 더 구비되고, 또 상기 보조송수파기(161)의 각도측정을 위한 지자계 센서(magnetometer/Compass, 미도시), 상기 보조송수파기(161)의 수중에서의 운동을 측정하기 위한 가속도계(미도시)와 각속도계(미도시) 등이 더 장착 구비될 수 있다.
따라서 본 발명은 파도가 심한 해수면에서도 상기 제2송수파기수단(160)을 적당하고도 안전한 수심으로 진입시켜 초음파를 발진시킬 수 있어 어군을 신속하게 탐지할 수가 있게 된다.
그리고 상기 연결선(170)은 상기 보조송수파기(161)의 음파 발생을 위한 전력선, 상기 보조송수파기(161)의 신호 측정을 위한 신호선 및 수중에 잠긴 상기 보조송수파기(161)의 위치 및 방향을 알기 위한 센서들의 신호를 측정하기 위한 신호선들로 구성되어 있다.
또한 상기 권취수단(180)이 설치되는 상기 연결아암(121)의 맞은편측에 구비되는 다른 연결아암(121)에는 상기 권취수단(180)과 상기 연결선(170) 및 상기 제2송수파기수단(160)의 무게에 비례하여 호버링(제자리 비행)시에 양측의 상기 연결아암(121)이 서로 균형을 이룰 수 있도록 하는 무게추(190)가 더 설치 구비될 수 있다.
따라서 본 발명의 드론은 수면 상부측 일정 높이에서 호버링시에 상기 연결아암(121)들이 서로 균형을 이루면서 안정적인 비행이 이루어질 수 있게 된다.
이와 같은 본 발명의 상기 드론(100)은 모선이 직접 다른 장소로 이동하지 않고 어군을 탐지할 수 있어, 1차로 고기잡이가 마무리되는 시점에서 드론을 출격시켜 어군을 탐지하도록 하고 1차 고기잡이가 종료되면 신속하게 다른 장소로 이동하여 고기잡이를 할 수 있으므로 고기잡이 시간을 획기적으로 줄여줄 수 있게 된다.
또한 본 발명은 파도가 심하여 드론이 수면상으로 착수할 수 없는 경우에도 호버링을 하면서 수중으로 보조송수파기를 진입시킬 수가 있어 매우 편리하다.
따라서 고기잡이 선박이 새로운 장소로 계속하여 이동하며 어군을 탐지하지 않아도 어군의 위치를 탐지할 수 있으므로 선박 이동을 위한 연료와 비용을 절감할 수 있어 매우 효율적이다.
이상과 같이 본 발명에 따른 어군 탐지용 드론은 수상에 부상(浮上)이 가능하도록 하면서 그 하단부에 송수파기(초음파탐지기 또는 환경센서 등)를 장착한 주부력체를 구비하고 주부력체의 측면으로 다수개의 보조부력체를 연결 설치하되 상기 보조부력체의 상단부에는 회전익 날개를 갖는 프로펠러수단을 설치하여 비행할 수 있도록 드론을 구성하여, 수면 상공을 비행하다가 필요시 수상으로 착수하여 수중에서 이동하는 어군의 정보를 탐지하고 이를 모선으로 실시간 전송하여 줌으로써 모선의 고기잡이에 효율적으로 활용할 수 있다.
또한 어군 이외에 수중에서 이동하는 물체나 염분의 온도 등과 같은 각종 정보를 신속하게 제공할 수 있도록 함으로써 수질 및 환경 정보를 보다 광범위하게 활용할 수 있게 된다.
100:어군 탐지용 드론
110:주부력체 111:태양광패널
120:보조부력체
121:연결아암 122:뾰족부
130:프로펠러수단
140:송수파기 150:제어부

Claims (8)

  1. 부력에 의해 수면에서 부상(浮上)하는 중앙부에 위치하는 주부력체와,
    상기 주부력체의 측면으로 연결아암에 의해 연결 설치되면서 부력에 의해 수면으로 부상하는 보조부력체,
    상기 보조부력체의 상단부에 설치되고 구동수단에 의해 회전되면서 양력을 발생시켜 상기 주부력체 및 상기 보조부력체를 비상시키는 프로펠러수단,
    상기 주부력체의 하부면에 설치되면서 수중으로 초음파를 발사하고 반사파를 받아들이는 송수파기, 및
    상기 송수파기와 연결 설치되고 상기 프로펠러수단을 컨트롤하는 동시에 상기 송수파기의 탐지정보를 모선이나 관제소로 제공하는 제어부를 포함하며,
    상기 보조부력체는 그 길이가 중앙부에 구비되는 상기 주부력체보다 더 길게 형성되고 모선에 착륙하였을 때에 주부력체의 하단부가 지면에서 이격되는 어군 탐지용 드론.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보조부력체는 상기 주부력체의 외주면으로 복수개 설치 구비되는 어군 탐지용 드론.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 주부력체의 상부측에는 상기 송수파기에 구비되는 배터리를 충전할 수 있도록 태양광패널이 더 설치되는 어군 탐지용 드론.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 보조부력체는 원통형상으로 형성되고 그 단부는 직경이 점차 작아지는 뾰족부로 형성되는 어군 탐지용 드론.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 주부력체와 상기 보조부력체을 연결하는 상기 연결아암에는 보조송수파기가 구비된 제2송수파기수단과, 상기 제2송수파기수단을 단부에 연결하는 연결선, 및 상기 연결선을 감거나 풀어주어 상기 제2송수파기수단이 수중으로 진입될 수 있도록 하는 권취수단이 더 설치 구비되고,
    상기 권취수단은 정역회전되면서 상기 연결선을 감거나 풀어주는 권취롤러부와 상기 권취롤러부를 정회전 또는 역회전시키는 모터부로 구성되는 어군 탐지용 드론.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 권취수단이 설치되는 상기 연결아암의 맞은편측에 구비되는 다른 연결아암에는 상기 권취수단과 상기 연결선 및 상기 제2송수파기수단의 무게에 비례하여 호버링시에 양측의 상기 연결아암이 서로 균형을 이룰 수 있도록 하는 무게추가 더 설치 구비되는 어군 탐지용 드론.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2송수파기수단에는 상기 보조송수파기가 물속에 잠긴 깊이를 측정하여 제공하는 압력센서가 더 구비되는 어군 탐지용 드론.
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