KR101926557B1 - 무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 장치 및 그 방법 - Google Patents

무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 장치 및 그 방법 Download PDF

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조기환
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Abstract

본 발명은 탐지 장비나 구조대의 접근이 어려운 지진, 산사태, 조난사고 등이 발생한 재난현장에서 무인기(drone)에 탑재된 레이더 센서를 사용하여 건물이나 지하에 매몰되거나 대피공간으로 피신한 실종자를 신속하게 탐지하고, 실종자가 탐지되면 해당 지역의 영상 촬영 및 위치정보 확인을 수행하고, 영상 데이터 및 위치정보를 원격지의 재난관제서버를 통해 구조대에 제공하여 신속한 인명구조를 수행할 수 있도록 하는 무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 장치 및 그 방법{APPARATUS FOR DETECTING MISSING PERSON IN DISASTER SCENE USING A DRONE AND METHOD BY USING THE SAME}
본 발명은 무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 탐지 장비나 구조대의 접근이 어려운 지진, 산사태, 조난사고 등이 발생한 재난현장에서 무인기에 탑재된 레이더 센서를 사용하여 건물이나 지하에 매몰되거나 대피공간으로 피신한 실종자를 신속하게 탐지하고, 실종자가 탐지되면 해당 지역의 영상 촬영 및 위치정보 확인을 수행하고, 영상 데이터 및 위치정보를 원격지의 재난관제서버를 통해 구조대에 제공하여 신속한 인명구조를 수행할 수 있도록 하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 들어 석유, 석탄 등의 화석연료에 의한 에너지 사용의 급격한 증가로 인하여 지구 온난화가 발생되었고, 지구 온난화의 영향으로 홍수, 가뭄, 폭염, 한파 등의 각종 자연재해가 속출하고 있다.
또한 가스 폭발사고, 원자력 발전소의 방사능 누출, 고층건물 붕괴, 지하철 화재 등과 같은 인위적인 재난 역시 매우 다양한 형태로 나타나고 있으며, 지진 등의 천재지변은 물론, 해상 조난사고, 산악 실종사고 등의 안전사고의 발생도 빈번하게 발생되고 있다.
이러한 자연재해, 천재지변, 인위적인 재난 등이 발생하면, 사람이 건물이나 지하구조물에 매몰되는 등의 인적피해가 발생할 수 있는데, 이 경우 실종자의 확인이 매우 어렵다.
실종자 탐지를 위하여 종래에는 음향, 영상, 전파 등을 이용한 장비를 사용하였지만, 해당 장비는 매우 고가이고, 적정 장비의 확보, 관리 및 운영이 쉽지 않은 실정이다.
특히, 각종 재난현장은 추가적인 구조물 붕괴로 인해 사람 및 장비의 접근이 어려운 지역이 대부분이기 때문에 신속하고 신뢰성 높은 인명탐지 기술의 확보가 무엇보다도 시급하다.
종래의 각종 재난현장에서 수행하던 실종자 탐지 방식 중 가장 대표적인 방식은 무인기(즉 드론)를 이용하는 방식이다.
무인기를 이용하는 방식은 무인기에 영상 카메라를 탑재하여 현장 위치를 촬영하고, 촬영 영상을 전달받아 실종자가 있는지의 여부를 확인하는 방식이다.
하지만 기존의 무인기를 이용한 실종자 탐지 방식은 실시간 탐색이 어려웠고, 실종자가 구조물이나 은폐 가능한 곳에 위치하거나 매몰되어 있는 경우 정확한 탐색이 어려우며, 악천후나 야간에 정보수집이 취약한 문제점이 있었다.
또한 상기 무인기에는 가속도 센서, 지자기 센서, 자이로 센서, 초음파 센서 등의 각종 센서가 구비되어 있지만, 해당 센서들은 비행속도, 위치, 기울기, 방향전환 감지, 비행방향 측정, 기체회전, 각속도나 각도 측정, 회전이나 수평 감지, 장애물 감지 등을 수행하여 무인기 조정을 위한 용도로 사용되는 것일 뿐, 실종자 탐지에 사용되지 못하였다.
한편, 최근에는 와이파이 신호를 이용한 매몰자 탐지기술을 적용하여 10미터 이내 위치에서 스마트폰 등의 통신단말에서 송출되는 무선신호를 수신하여 실종자를 탐지하는 방식이 개발되어 사용되고 있지만, 이 방식은 실종자가 반드시 스마트폰 등의 통신단말을 휴대하고 있어야 하고, 고장이나 배터리 소모가 되지 않은 상태에서만 사용이 가능한 한계가 있었다.
또한 와이파이 신호 탐지를 무인기에 적용하더라도 각종 재난현장에서의 무인기의 비행 변동성에 따라 일정한 신호의 강도를 수집하기 어려운 문제점이 발생하였다.
따라서 본 발명에서는 구조대 및 장비의 접근이 어려운 각종 재난현장에서 무인기에 탑재된 레이더 센서를 사용하여 건물이나 지하에 매몰되거나 대피공간으로 피신한 실종자를 탐지함으로써, 정확하고 신뢰성 높은 탐지를 수행할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.
또한 본 발명은 재난현장에 매몰되어 있는 실종자를 탐지한 무인기에서 GPS 모듈을 통해 재난현장의 위치를 확인하고, 카메라를 통해 현장을 촬영한 영상과 실종자 탐지 위치를 결합하여 실종자의 정밀한 매몰 위치를 확인하고, 상기 확인한 실종자 탐지 위치가 결합된 영상정보와 위치정보를 재난관제서버나 구조대에 제공함으로써, 인명구조 작업을 신속하고 정확하게 수행할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.
다음으로 본 발명의 기술분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.
먼저 한국공개특허 제10-2015-0033241호(2015.04.01.)는 무인 항공기를 이용한 재난 구조 시스템에 관한 것으로, 재난 발생시에 비콘 신호가 수신되면 인명 구조를 위해 미리 설정된 정보를 송신하도록 프로그래밍된 재난 구조 어플리케이션이 설치된 이동 단말기, 재난 지역 상공을 비행하며 상기 이동 단말기에 비콘 신호를 송신하고, 상기 이동 단말기에 무선 채널을 제공하여 상기 이동 단말기로부터 송신된 정보를 수신하는 무인 항공기 및 상기 무인 항공기를 통해 상기 이동 단말기로부터 송신된 정보를 수신하고, 수신된 정보에 기반하여 재난자의 위치 정보 파악 및 구조를 위해 설정된 동작을 수행하는 데이터 센터 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
하지만 본 발명은 무인기에 탑재된 레이더 센서를 사용하여 건물이나 지하에 매몰되거나 대피공간으로 피신한 실종자를 탐지하고, 실종자가 탐지되면 무인기에서 GPS 모듈을 통해 재난현장의 위치를 확인하고, 카메라를 통해 현장을 촬영한 영상에 실종자 탐지 위치를 결합한 다음, 실종자 탐지 위치가 결합된 영상정보와 위치정보를 재난관제서버나 구조대에 제공하여 인명구조를 수행하는 기술적 구성을 제시하고 있기 때문에, 상기 선행기술의 무인 항공기가 재난 지역의 이동 단말기에 비콘 신호를 전송하고 이동 단말기가 무인 항공기에 ACK 신호를 전송하는 기술 구성과 비교해 볼 때 기술적 구성의 차이점이 분명하다.
또한 한국등록특허 제1715209호(2017.03.22.)는 드론을 이용한 매몰자의 무선신호감지를 통한 위치검출 방법 및 시스템에 관한 것으로, 매몰지역 상공에 드론이 비행을 하며, 드론이 GPS를 통해 자신의 위치 정보를 수신한 후 매물지역 내의 매몰자의 단말기에서 나오는 무선신호의 강도를 드론이 수집한 다음 매몰자의 단말기에서 나오는 무선신호의 강도에 따른 매몰자의 단말기에 대한 위치를 계산을 통해 매몰자의 위치를 추정하는 것을 통해 드론으로부터 매몰자의 단말기가 어디 있는 지 검출하여 간접으로 매몰자의 위치를 판단할 수 있게 하는 것을 기술적 특징으로 한다.
하지만 상기 선행기술은 매몰자의 단말기에서 나오는 무선신호의 강도를 드론이 수집한 다음 매몰자의 단말기에 대한 위치를 계산하여 매몰자 위치를 추정하는 기술적 구성인 반면, 본 발명은 무인기에 탑재된 레이더 센서를 사용하여 건물이나 지하에 매몰되거나 대피공간으로 피신한 실종자를 탐지하는 기술적 구성이기 때문에 양자 간의 기술적 구성의 차이점이 명확하다.
즉 상기 선행기술들은 무인 항공기를 통해 재난자의 위치 정보 파악 및 구조를 위해 설정된 동작을 수행하는 구성, 매몰자의 단말기에서 나오는 무선신호의 강도를 통해 매몰자의 단말기에 대한 위치를 계산하여 매몰자 위치를 추정하는 구성을 제시하고 있지만, 본 발명의 기술적 특징인 구조대 및 장비의 접근이 어려운 재난현장에서 무인기에 탑재된 레이더 센서를 사용하여 실종자를 탐지하고, 실종자를 탐지한 무인기에서 GPS 모듈을 통해 확인한 위치정보와 카메라를 통해 현장을 촬영한 영상에 실종자 탐지 위치를 결합한 정보를 재난관제서버나 구조대에 제공하여 신속한 인명구조를 수행하는 구성에 대해서는 구체적인 기재가 없기 때문에 기술적 차이점이 분명한 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 탐지 장비나 구조대의 접근이 어려운 지진, 산사태, 조난사고 등이 발생한 재난현장에서 무인기를 사용하여 실종자를 탐지할 수 있는 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 무인기에 시멘트, 콘크리트 등의 견고한 물질의 투과가 가능한 임펄스 레이더 센서를 탑재하고, 반사되는 레이더 신호를 분석하여 건물이나 지하에 매몰되거나 대피공간으로 피신한 실종자를 확인할 수 있는 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 무인기에서 재난현장에 매몰되어 있는 실종자가 탐지되면, 무인기에 탑재된 GPS 모듈을 통해 재난현장의 위치를 확인하고, 카메라를 통해 현장을 촬영한 영상과 실종자 탐지 위치를 결합하여 실종자의 정밀한 매몰 위치를 확인한 다음, 상기 확인한 실종자 탐지 위치가 결합된 영상정보와 위치정보를 원격지의 재난관제서버나 구조대에 제공하여 신속한 인명구조를 수행할 수 있는 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 레이더 센서에서 송출되는 펄스신호의 송출시간과 목표물에 의해 반사되어 수신되는 시간에 대한 정보를 토대로 지상에서 실종자 사이의 거리를 측정하여 실종자가 매몰된 깊이정보를 예측할 수 있는 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 재난관제서버에서 무인기로부터 실종자가 탐지되는 소정의 각도에 따라 복수 개의 실종자 탐지 위치가 결합된 영상정보가 수신되면, 복수의 영상정보를 파노라마 형식으로 합성하여, 실종자의 규모, 인원, 분포 등을 예측할 수 있는 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한 본 발명은 재난현장에 위치한 무인기에서 재난관제서버나 현장의 구조대에서 설정한 탐지지역의 설정정보를 토대로 실종자 탐지를 자동으로 수행하거나, 조종자에 의해 수동으로 수행할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 장치는, 무인기에 탑재된 레이더 센서로부터 목표물에 의해 반사되는 펄스신호를 수집하는 센싱정보 수집부 및 상기 수집한 펄스신호를 토대로 재난현장에 위치한 실종자를 확인하는 실종자 확인부를 포함하고, 상기 실종자 확인부는, 상기 수집한 목표물에 의해 반사되는 펄스신호와 기 저장되어 있는 참조파형을 비교하여 인체여부를 확인함으로써, 재난현장에 매몰 또는 대피한 실종자의 확인, 추적 또는 이들의 조합을 포함한 실종자 탐지를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 레이더 센서는, 임펄스 레이더 센서를 포함한 초광대역 센서로서, 소정의 주기에 따라 펄스신호를 반복적으로 송출하고, 목표물에 의해 반사되는 펄스신호를 수신하며, 상기 레이더 센서에서 송출되는 펄스신호의 송출시간과 목표물에 의해 반사되어 수신되는 시간에 대한 정보를 토대로 상기 실종자 확인부에서 지상에서 실종자 사이의 거리를 측정할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 실종자 탐지 장치는, 상기 실종자 확인부를 통해 실종자가 확인되면, 상기 확인된 지역을 촬영하는 카메라, 상기 카메라에서 촬영한 영상에 실종자 탐지 위치를 결합하는 영상 처리부 및 상기 실종자 확인부를 통해 실종자가 확인되면, 복수의 GPS 위성으로부터 상기 확인된 지역의 GPS 정보를 수신하여 위치정보를 확인하는 GPS 수신기를 더 포함하며, 상기 카메라 및 상기 GPS 수신기는 상기 실종자 확인부를 통해 실종자가 확인되기 이전에는 동작되지 않는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 실종자 탐지 장치는, 상기 카메라로 촬영한 영상과 실종자 탐지 위치를 결합한 영상정보와 상기 GPS 수신기에서 확인한 위치정보를 네트워크를 통해 원격지의 재난관제서버로 전송하고, 상기 재난관제서버는, 실종자 위치의 확인을 토대로 구조작업 명령신호를 생성한 다음, 상기 구조작업 명령신호를 현장에 위치한 구조대 단말로 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 재난관제서버는, 실종자가 탐지되는 소정의 각도별로 상기 실종자 탐지 장치로부터 실종자 탐지 위치가 결합된 영상정보가 복수 개 수신되면, 상기 복수 개의 영상정보를 파노라마 형식으로 합성한 후, 합성한 정보를 분석하여 매몰된 실종자의 규모, 인원 및 분포를 예측하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 실종자 탐지 장치는, 상기 카메라로 촬영한 영상과 실종자 탐지 위치를 결합한 영상정보와 상기 GPS 수신기에서 확인한 위치정보를 현장에 위치한 특정 구조대원이 소지한 구조대 단말로 전송하며, 상기 구조대 단말의 정보는 재난관제서버로부터 제공받는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 방법은, 무인기에 탑재된 실종자 탐지 장치에서, 레이더 센서로부터 목표물에 의해 반사되는 펄스신호를 수집하는 센싱정보 수집 단계 및 상기 수집한 펄스신호를 토대로 재난현장에 위치한 실종자를 확인하는 실종자 확인 단계를 포함하고, 상기 실종자 확인 단계는, 상기 수집한 목표물에 의해 반사되는 펄스신호와 기 저장되어 있는 참조파형을 비교하여 인체여부를 확인함으로써, 재난현장에 매몰 또는 대피한 실종자의 확인, 추적 또는 이들의 조합을 포함한 실종자 탐지를 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 센싱정보 수집 단계는, 소정의 주기에 따라 펄스신호를 반복적으로 송출하는 상기 레이더 센서에서 수신한 목표물에 의해 반사되는 펄스신호를 수집하는 것으로서, 상기 레이더 센서는 임펄스 레이더 센서를 포함한 초광대역 센서이며, 상기 레이더 센서에서 송출되는 펄스신호의 송출시간과 목표물에 의해 반사되어 수신되는 시간에 대한 정보를 토대로 상기 실종자 확인 단계에서 지상에서 실종자 사이의 거리를 측정할 수 있는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 실종자 탐지 방법은, 상기 실종자 확인 단계를 통해 실종자가 확인되면, 카메라를 통해 상기 확인된 지역을 촬영하는 카메라 촬영 단계, 상기 촬영한 영상에 실종자 탐지 위치를 결합하는 영상 처리 단계 및 상기 실종자 확인 단계를 통해 실종자가 확인되면, GPS 수신기를 통해 복수의 GPS 위성으로부터 상기 확인된 지역의 GPS 정보를 수신하여 위치정보를 확인하는 GPS 정보 확인 단계를 더 포함하며, 상기 카메라 및 상기 GPS 수신기는 실종자가 확인되기 이전에는 동작되지 않는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 실종자 탐지 방법은, 상기 카메라로 촬영한 영상과 실종자 탐지 위치를 결합한 영상정보와 상기 GPS 수신기에서 확인한 위치정보를 네트워크를 통해 원격지의 재난관제서버로 전송하는 단계 및 상기 재난관제서버에서, 실종자 위치의 확인을 토대로 구조작업 명령신호를 생성한 다음, 상기 구조작업 명령신호를 현장에 위치한 구조대 단말로 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 실종자 탐지 방법은, 상기 재난관제서버에서, 실종자가 탐지되는 소정의 각도별로 상기 실종자 탐지 장치로부터 실종자 탐지 위치가 결합된 영상정보가 복수 개 수신되면, 상기 복수 개의 영상정보를 파노라마 형식으로 합성한 후, 합성한 정보를 분석하여 매몰된 실종자의 규모, 인원 및 분포를 예측하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 실종자 탐지 방법은, 상기 카메라로 촬영한 영상과 실종자 탐지 위치를 결합한 영상정보와 상기 GPS 수신기에서 확인한 위치정보를 현장에 위치한 특정 구조대원이 소지한 구조대 단말로 전송하는 단계를 더 포함하며, 상기 구조대 단말의 정보는 재난관제서버로부터 제공받는 것을 특징으로 한다.
이상에서와 같이 본 발명의 무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 장치 및 그 방법에 따르면, 탐지 장비나 구조대의 접근이 어려운 지진, 산사태, 조난사고 등이 발생한 재난현장에서 무인기에 탑재된 임펄스 레이더 센서를 사용하여 건물이나 지하에 매몰되거나 대피공간으로 피신한 실종자를 빠르게 탐지함으로써, 정확하고 신뢰성 높은 실종자 탐지를 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 각종 재난현장에 매몰되어 있는 실종자가 탐지된 이후, 무인기에 탑재된 GPS 모듈을 통해 해당 지역의 위치정보를 확인하고, 카메라를 통해 해당 지역의 영상을 촬영하고, 실종자 탐지 위치가 결합된 영상정보 및 위치정보를 재난관제서버나 구조대에 제공함으로써, 실종자의 인명구조 작업을 신속하고 정확하게 수행할 수 있으며, 무인기에서 불필요한 촬영을 최대한 억제하여 배터리 소모량과 데이터 전송량을 크게 줄일 수 있음은 물론, 이를 통해 오랜 시간동안 무인기를 운영하는 것이 가능해지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명이 적용된 무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 상기 도 1의 무인기에 탑재되는 실종자 탐지 장치의 구성을 보다 상세하게 나타낸 도면이다.
도 4는 상기 도 1의 재난관제서버의 구성을 보다 상세하게 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 장치 및 그 방법에 대한 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 무인기(1)에 탑재되는 실종자 탐지 장치(100), 재난관제서버(200), 데이터베이스(300), 적어도 하나 이상의 구조대 단말(400) 등으로 구성된다.
상기 무인기(1)는 조종사 없이 무선전파의 유도에 의하여 비행 및 조종이 가능한 비행기나 헬리콥터 모양의 무인 항공기로서, 통상적으로 드론(drone)으로 알려져 있으며, 원격지의 재난관제서버(200)의 제어에 의해 구동되거나, 현장에 위치한 구조대의 제어에 의해 구동된다.
또한 상기 무인기(1)는 개발 초기에는 주로 군사용으로 사용하였으나, 최근 들어 기술의 발전으로 인하여 사람을 대신하여 지진, 산사태, 조난사고 등이 발생한 재난현장에 투입되어 재난상황에 대한 정보 수집에 사용되는 것은 물론, 물건이나 음식물 배송 등과 같은 일상에서도 점차 다양하게 사용되고 있다.
특히, 상기 무인기(1)는 추가적인 구조물 붕괴 등으로 인하여 사람이나 장비의 접근이 어려운 재난현장에 우선적으로 투입되어 재난 상황을 빠르고 정확하게 확인할 수 있도록 함으로써, 재난현장에서의 신속한 대처를 수립하고 수행하는데 있어 큰 도움을 준다.
이때 상기 무인기(1)는 재난현장의 상황에 따라 상기 재난관제서버(200)나 현장의 구조대에서 설정한 탐지지역의 설정정보를 수신하고, 상기 수신한 탐지지역의 설정정보를 토대로 각 구획별로 실종자 탐지를 자동으로 수행하거나, 조종자에 의해 수동으로 실종자 탐지를 수행할 수 있다.
상기 실종자 탐지 장치(100)는 상기 무인기(1)에 탑재되어, 탐지 장비나 구조대의 접근이 어려운 지진, 산사태, 조난사고 등이 발생한 재난현장에서 실종자를 탐지하는 기능을 수행한다.
즉 상기 실종자 탐지 장치(100)는 재난현장의 상공을 비행하면서 지상으로 레이더 신호(즉 펄스신호)를 주기적으로 송신하고, 지면이나 지하공간의 목표물에 의해 반사되는 펄스신호를 수신하여 분석함으로써, 무너진 구조물에 매몰되거나 대피공간에 피신한 실종자를 탐지하는 것이다.
이를 위하여, 상기 실종자 탐지 장치(100)에는 임펄스 레이더 센서가 상기 무인기(1)의 저면에 지면 방향으로 구비되어 있으며, 상기 임펄스 레이더 센서는 시멘트, 콘크리트 등의 견고한 물질의 투과가 가능하기 때문에 반사되는 레이더 신호의 분석을 통해 건물이나 지하에 매몰되거나 대피공간으로 피신한 실종자를 용이하게 확인할 수 있다. 또한 상기 실종자 탐지 장치(100)는 레이더 센서에서 송출되는 펄스신호의 송출시간과 목표물에 의해 반사되어 수신되는 시간에 대한 정보를 토대로 지상에서 실종자 사이의 거리를 측정하여 실종자가 매몰된 깊이정보를 예측할 수 있다.
이때 상기 실종자 탐지 장치(100)는 재난현장의 목표물에서 반사되는 펄스신호를 분석할 때, 목표물에서 반사되는 펄스신호와 사전에 저장해 놓은 인체에서 반사되어 나오는 파형, 무생물에서 반사되어 나오는 파형 등의 참조파형을 비교함으로써, 실종자의 매몰 여부 등을 구분해낼 수 있다. 즉 목표물의 재질에 따른 파형특성을 분석하여 생물 또는 무생물인지, 인체에서 반사되는 파형인지를 확인하는 것이다.
또한 상기 실종자 탐지 장치(100)는 임펄스 레이더 센서에 의하여 실종자가 탐지되면, 카메라를 구동시켜 실종자가 탐지된 지역을 촬영함과 동시에, GPS 수신기를 통해 현재 지역의 위치정보를 확인한다. 그리고 카메라로 촬영한 사진이나 동영상의 촬영 데이터에 실종자 탐지 위치를 결합한 영상정보와 현재 지역의 위치정보를 원격지의 재난관제서버(200)나 현장에 위치한 구조대 단말(400)로 전송하여, 매몰되어 있는 실종자 위치의 정확한 확인을 토대로 신속한 구조가 이루어질 수 있도록 지원한다. 이에 따라 상기 실종자 탐지 장치(100)는 사람이나 장비의 접근이 쉽지 않은 각종 재난현장에서 무너진 잔해에 매몰되거나 대피공간으로 피신한 실종자를 빠르게 탐지할 수 있고, 이를 통해 신속한 인명구조 작업을 수행할 수 있게 된다. 이때 상기 실종자 탐지 장치(100)에서 카메라로 촬영한 영상에 실종자 탐지 위치를 결합하는 이유는, 재난현장의 GPS 정보는 오차가 있기 때문에 원격지의 재난관리서버(200)나 구조대 단말(400)에서 실종자의 정밀한 매몰 위치를 확인하기 위해서이다.
또한 상기 실종자 탐지 장치(100)에서 실종자가 탐지된 이후 카메라 및 GPS 수신기를 동작시키는 이유는, 상기 무인기(1)에서 불필요한 촬영을 최대한 억제하여 배터리 소모량은 물론, 재난관제서버(200)나 구조대 단말(400)로의 데이터 전송량을 크게 줄일 수 있도록 함으로써, 오랜 시간동안 상기 무인기(1)를 재난현장에서 운영하는 것이 가능하도록 하기 위함이다.
한편, 상기 실종자 탐지 장치(100)는 탐지한 실종자가 이동하는 경우, 실종자의 움직임을 추적하는 트래킹 기능을 추가로 수행하여 실종자의 현재 위치를 실시간으로 확인하고, 이를 상기 재난관제서버(200)나 구조대 단말(400)로 제공할 수 있다.
또한 상기 실종자 탐지 장치(100)는 임펄스 레이더 센서 이외에, 인체의 온도변화를 감지하는 적외선 센서, 인체의 호흡을 감지하는 비접촉식 호흡감지센서 등을 사용하여 실종자 탐지를 수행할 수 있다.
상기 재난관제서버(200)는 네트워크를 통해 상기 실종자 탐지 장치(100)로부터 실종자가 탐지된 지역의 사진이나 동영상 데이터와 위치정보를 획득한다. 이때 상기 실종자 탐지 장치(100)로부터 수신하는 사진이나 동영상 데이터에는 실종자 탐지 위치가 결합되어 있기 때문에, 상기 재난관제서버(200)는 실종자 탐지 위치가 결합된 영상정보와 위치정보를 토대로 실종자가 탐지된 정확한 매몰위치를 확인한 다음, 현장의 구조대로 실종자 구조를 위한 명령을 전달한다.
또한 상기 재난관제서버(200)는 상기 실종자 탐지 장치(100)로부터 실종자가 탐지되는 소정의 각도에 따라 복수 개의 실종자 탐지 위치가 결합된 영상정보가 수신되면, 상기 실종자 탐지 장치(100)로부터 수신한 복수의 영상정보를 파노라마 형식으로 합성한 다음, 이를 토대로 매몰된 실종자의 규모, 인원, 분포 등을 예측할 수 있다. 예를 들어 무인기(1)가 재난현장을 선회하거나 이동하는 과정에서, 상기 실종자 탐지 장치(100)에 탑재된 레이더 센서와 실종자 사이의 탐지 각도에 따라 복수의 사진이나 동영상이 촬영될 수 있으며, 이때 촬영한 영상정보를 수신한 상기 재난관제서버(200)에서 무인기(1)가 이동하는 과정에서 연속적으로 촬영되는 영상을 파노라마 형식으로 합성함으로써, 매몰된 실종자의 규모, 인원, 분포 등을 분석할 수 있는 것이다.
또한 상기 재난관제서버(200)는 현장의 구조대로 실종자 구조명령을 제공할 때, 실종자가 탐지된 지역의 영상이나 위치정보를 전달하는 것 이외에, 서버 측 담당자가 현장이나 상기 무인기(1)에 구비된 스피커 등의 음성출력장치를 통해 실종자 구조과정을 지휘할 수도 있다.
또한 상기 재난관제서버(200)는 상기 무인기(1)에 탑재된 상기 실종자 탐지 장치(100)에서 수행하는 실종자 탐지를 위한 각종 프로그램의 업데이트나 변경 사항을 데이터베이스(300)에 저장하여 관리하며, 업데이트 및 변경사항을 네트워크를 통해 상기 실종자 탐지 장치(100)로 전송한다.
또한 상기 재난관제서버(200)는 각종 재난대응기관 사이의 통신은 물론 현장 구조대의 대응력을 향상시켜 재난현장에서 발생하는 인명피해나 재산피해를 최소화할 수 있다.
또한 상기 재난관제서버(200)는 재난현장에 투입된 상기 무인기(1)의 운행정보, 날씨 등의 비행 상황 정보, 배터리 상태 등을 지속적으로 확인하고, 비행 상황이나 배터리 잔여용량에 따라 상기 무인기(1)의 복귀를 포함한 각종 운행을 총괄적으로 제어한다.
상기 데이터베이스(300)는 각종 재난현장에 투입되는 무인기(1) 및 실종자 탐지 장치(100)에서 사용하는 비행운행 프로그램, 실종자 탐지 프로그램, 실종자 판단 프로그램 등을 포함한 각종 동작프로그램은 물론, 업데이트 정보를 저장하여 관리한다.
또한 상기 데이터베이스(300)는 각종 재난별 대응 매뉴얼, 각종 재난에 대응하는 기관정보, 현장에 투입되는 구조대 정보, 재난현장에서 수집되는 현장정보 등을 저장하여 관리하며, 필요에 따라 상기 재난관제서버(200)를 통해 관리중인 정보를 제공한다.
상기 구조대 단말(400)은 각종 재난현장에 파견된 구조대가 소지하고 있는 스마트폰 등의 통신장비로서, 네트워크를 통해 상기 재난관제서버(200)로부터 실종자가 탐지된 지역의 영상이나 위치정보를 전송받으며, 해당 영상과 위치정보를 활용하여 실종자를 구조할 수 있도록 한다. 이때 실종자가 탐지된 지역의 영상에는 실종자 탐지 위치, 매몰된 깊이정보 또는 이들의 조합을 포함한 정보가 표시될 수 있으며, 구조대는 이 정보를 토대로 실종자의 위치를 정밀하게 파악하여 신속한 구조작업을 수행할 수 있다.
또한 상기 구조대 단말(400)은 재난현장에 위치한 상기 무인기(1)에 탑재된 상기 실종자 탐지 장치(100)로부터 직접 실종자가 탐지된 지역의 영상이나 위치정보를 전송받을 수 있다.
또한 상기 구조대 단말(400)은 현장에 위치한 구조대 상호간, 구조대와 지휘부 상호간, 또는 구조대 및 상기 재난관제서버(200) 상호간에 음성, 영상 또는 이들의 조합을 지속적으로 송수신할 수 있도록 하여, 재난현장에서의 사고발생을 최대한 억제하고, 구조대의 심리적 안정을 유도하여 현장의 적응도를 높일 수 있도록 한다.
또한 본 발명에서는 도면에 도시하지는 않았지만, 재난현장의 통신 환경이 붕괴되거나 불량한 경우 상기 무인기(1) 및 재난현장에 파견된 구조대에게 통신환경을 제공하고, 상기 재난관제서버(200)와의 통신환경을 제공하기 위한 이동 기지국 장치를 제공할 수 있다. 이때 제공되는 통신환경은 LTE, 재난주파수를 이용한 통신, WIFi 또는 이들의 조합일 수 있다.
한편, 이러한 무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 과정을 도 2를 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명이 적용된 무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 지진, 산사태, 조난사고 등의 재난이 발생되면 재난관제서버(200)에서 실종자 탐지 장치(100)가 탑재된 무인기(1)를 해당 재난현장으로 파견하고, 재난현장에 도착한 상기 무인기(1)가 해당 재난현장을 이동하면서 실종자가 있는지를 확인한다(①).
즉 상기 무인기(1)에 탑재된 상기 실종자 탐지 장치(100)에서 임펄스 레이더 센서를 구동하여 펄스신호를 송출한 다음 목표물에 의해 반사되는 펄스신호를 수신하여 분석함으로써 붕괴된 잔해에 매몰되어 있는 실종자가 존재하는지의 여부를 확인하는 것이다.
이때 실종자의 확인은 상기 임펄스 레이더 센서에서 수신하는 목표물에 의해 반사되는 펄스신호와 기 저장되어 있는 인체에서 반사되는 파형정보의 비교를 통해 이루어진다. 예를 들어, 목표물에 의해 반사되는 펄스신호와 기 저장된 인체의 파형정보의 일치정도가 사전에 설정된 임계값보다 크면 실종자로 판단한다.
이렇게 재난현장에서 상기 무인기(1)에 의하여 실종자가 탐지되면, 상기 실종자 탐지 장치(100)는 카메라의 구동을 명령하여 실종자가 탐지된 지역을 촬영하고(②), 이와 동시에 GPS 수신기를 통해 GPS 위성으로부터 해당 지역의 좌표정보를 제공받아 실종자가 탐지된 위치정보를 확인한다(③).
이때 재난현장에서 탐지된 실종자가 매몰된 위치에서 보다 안전한 장소로 이동하는 등의 움직임이 있는 경우, 상기 실종자 탐지 장치(100)는 실종자의 움직임을 추적하는 트래킹 작업을 수행할 수 있다. 또한 상기 실종자 탐지 장치(100)는 임펄스 레이더 센서를 사용하여 실종자를 탐지하는 것 이외에, 적외선 센서로 사람의 체온을 확인하는 방식, 호흡감지센서로 호흡을 감지하는 방식 또는 이들의 조합을 포함한 방식을 토대로 재난현장에서의 매몰되거나 대피 중인 실종자를 탐지할 수 있다.
이와 같이 실종자가 탐지된 지역의 영상을 촬영하고 위치정보를 확인한 이후, 상기 실종자 탐지 장치(100)는 실종자가 탐지된 지역의 영상(즉 사진 데이터 또는 동영상 데이터)에 실종자의 탐지 위치를 결합한 다음, 실종자 탐지 위치가 결합된 영상정보와 위치정보를 네트워크를 통해 원격지의 재난관제서버(200)로 전송한다(④).
그러면 상기 재난관제서버(200)는 상기 실종자 탐지 장치(100)로부터 제공받은 실종자 탐지 위치가 결합된 영상정보와 위치정보를 토대로 실종자의 위치를 정밀하게 확인한 후, 실종자의 구조를 위한 구조명령을 현장에 위치하거나 해당 현장으로 이동 중인 구조대 단말(400)로 제공한다(⑤).
한편 상기 실종자 탐지 장치(100)는 실종자 탐지 위치가 결합된 영상정보와 위치정보를 상기 재난관제서버(200)로 전송하지 않고, 현장에 위치한 구조대가 보유하고 있는 구조대 단말(400)로 전송할 수도 있다(④-1).
이처럼 상기 재난관제서버(200)로부터 구조작업 명령을 받거나, 또는 상기 무인기(1)에 탑재된 상기 실종자 탐지 장치(100)로부터 직접 실종자 탐지 위치가 결합된 영상정보와 위치정보를 제공받은 상기 구조대 단말(400)은 해당 정보를 토대로 실종자의 구조를 신속하게 수행한다(⑥).
도 3은 상기 도 1의 무인기(1)에 탑재되는 실종자 탐지 장치(100)의 구성을 보다 상세하게 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 실종자 탐지 장치(100)는 레이더 센서(110), 센싱정보 수집부(120), 실종자 확인부(130), 카메라(140), 영상 처리부(150), GPS 수신부(160), 통신 인터페이스부(170), 내부 메모리(180), 제어부(190) 등으로 구성된다.
또한 상기 실종자 탐지 장치(100)는 도면에 도시하지는 않았지만, 각 구성 부분에 동작전원을 공급하는 전원부, 무인기(1)의 운행이나 각종 기능에 대한 데이터 입력을 위한 입력부, 상기 무인기(1) 및 상기 실종자 탐지 장치(100)에서 사용하는 각종 동작프로그램의 업데이트를 관리하는 업데이트 관리부 등을 추가로 포함할 수 있다.
상기 레이더 센서(110)는 임펄스 레이더 센서 등의 초광대역 센서로서, 지상으로의 송출 및 반사신호의 수신이 용이하도록 상기 무인기(1)의 저면에 배치되는 것이 바람직하다.
또한 상기 레이더 센서(110)는 소정의 주기에 따라 펄스신호를 반복적으로 송출하고, 목표물에 의해 반사되는 펄스신호를 수신하여 상기 센싱정보 수집부(120)로 출력한다.
상기 센싱정보 수집부(120)는 상기 레이더 센서(110)에서 수신하는 목표물에 의해 반사되는 펄스신호를 수집하고, 수집한 정보를 상기 실종자 확인부(130)로 전달한다.
상기 실종자 확인부(130)는 상기 센싱정보 수집부(120)에서 수집한 목표물에 의해 반사되는 펄스신호를 토대로 재난현장에 위치한 실종자를 확인하는 기능을 수행한다.
즉 상기 실종자 확인부(130)는 목표물에 의해 반사되는 펄스신호를 상기 내부 메모리(180)에 기 저장되어 있는 참조파형과 비교하고, 비교결과를 토대로 인체에서 반사되는 펄스신호인지의 여부를 확인함으로써, 재난현장에 매몰 또는 대피한 실종자의 확인을 수행하는 것이다. 이때 목표물에 의해 반사되는 펄스신호는 목표물의 재질특성이나 생물 또는 무생물의 종류에 따라 서로 다르기 때문에 상기 실종자 확인부(130)는 목표물에 의해 반사되는 펄스신호와 기 저장된 참조파형의 비교를 통해 인체여부를 확인하는 것이 반드시 필요하다.
또한 상기 실종자 확인부(130)는 상기 레이더 센서(110)를 이용한 탐지 방식 이외에, 적외선 센서를 통해 사람의 체온을 확인하여 실종자를 탐지하는 방식, 비접촉식 호흡감지센서를 통해 사람의 호흡을 감지하여 실종자를 탐지하는 방식 등을 사용할 수 있다.
또한 상기 실종자 확인부(130)는 매몰되거나 대피한 공간에 이동이 충분한 공간이 존재하는 경우 실종자의 움직임을 트래킹하여 추적할 수 있다.
한편 상기 실종자 확인부(130)는 상기 센싱정보 수집부(120)에서 수집한 상기 펄스신호의 송출되는 시간과 목표물에 의해 반사되어 수신되는 시간에 대한 정보를 토대로 지상에서 실종자 사이의 거리를 측정할 수도 있다. 즉 레이더 센서(110)에서 송출되는 펄스신호의 송출시간과 목표물에 의해 반사되어 수신되는 시간에 대한 정보를 토대로 지상에서 실종자 사이의 거리를 측정하여 실종자가 매몰된 깊이정보를 예측할 수 있는 것이다.
상기 카메라(140)는 상기 실종자 확인부(130)에서 실종자가 탐지되면 구동을 수행하여 실종자가 탐지된 지역을 촬영하고, 촬영한 영상 데이터를 영상 처리부(150)로 출력한다. 이때 촬영 영상은 사진과 같은 정지영상, 동영상 데이터일 수 있다.
또한 상기 카메라(140)는 광학 카메라, 적외선 카메라, IP 카메라 또는 이들의 조합을 포함한 공지되어 있는 모든 형태의 카메라를 사용할 수 있다.
상기 영상 처리부(150)는 상기 카메라(140)에서 촬영한 영상(즉 사진, 동영상 등)에 실종자 탐지 위치를 결합하고, 실종자 탐지 위치가 결합된 영상 데이터의 신호처리(스케일 조정, 명암 및 밝기 조절, 노이즈 제거 등), 압축, 변환 또는 이들의 조합을 수행한다.
상기 GPS 수신부(160)는 상기 실종자 확인부(130)를 통해 실종자가 확인되면, 복수의 GPS 위성으로부터 상기 확인된 지역의 GPS 정보를 수신하여 실종자가 탐지된 위치정보를 확인한다.
이때 상기 카메라(140) 및 상기 GPS 수신부(160)는 상기 실종자 확인부(130)를 통해 실종자가 확인되기 이전에는 동작되지 않도록 구성하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 상기 무인기(1)에서 불필요한 촬영이 최대한 억제되어 배터리 소모량과 상기 재난관제서버(200)나 상기 구조대 단말(400)로 전송되는 데이터 전송량을 크게 줄일 수 있으므로 상기 무인기(1)를 재난현장에서 오랫동안 운영할 수 있게 된다.
상기 통신 인터페이스부(170)는 상기 카메라(140)로 촬영한 영상에 실종자 탐지 위치를 결합한 영상정보와 상기 GPS 수신기(160)에서 확인한 위치정보를 네트워크를 통해 원격지의 재난관제서버(200)로 전송한다.
또한 상기 통신 인터페이스부(170)는 상기 카메라(140)로 촬영한 영상에 실종자 탐지 위치를 결합한 영상정보와 상기 GPS 수신기(160)에서 확인한 위치정보를 현장에 위치한 특정 구조대원이 소지한 상기 구조대 단말(400)로 전송한다. 이때 상기 구조대 단말(400)의 정보는 상기 재난관제서버(200)로부터 제공받거나, 재난현장에 도착한 구조대 단말(400)로부터 직접 제공받아 업데이트할 수 있다.
상기 내부 메모리(180)는 상기 실종자 탐지 장치(100)에서 사용하는 각종 동작프로그램, 목표물의 재질특성이나 종류에 따른 참조파형에 대한 정보 등을 저장하고 있다.
또한 상기 내부 메모리(180)는 상기 카메라(140)에서 촬영한 실종자가 탐지된 지역의 영상 데이터, 상기 영상 데이터에 실종자 탐지 위치를 결합한 정보, 상기 GPS 수신기(160)에서 확인한 실종자가 탐지된 지역의 위치정보를 임시로 저장하는 역할을 수행한다.
상기 제어부(190)는 상기 실종자 탐지 장치(100)의 각 구성부분을 총괄적으로 제어하는 부분으로서, 상기 레이더 센서(110)에서의 펄스신호 송출 및 수신, 상기 센싱정보 수집부(120)에서의 목표물에 의해 반사되는 펄스신호의 수집, 상기 실종자 확인부(130)에서의 목표물에 의해 반사되는 펄스신호와 기 저장되어 있는 참조파형의 비교를 통한 실종자 여부 확인을 제어한다.
또한 상기 제어부(190)는 상기 실종자 확인부(130)에서의 실종자 확인이 이루어지면, 상기 GPS 수신부(160)의 구동제어와 위치정보의 확인을 제어하고, 상기 카메라(140)의 구동제어와 실종자가 탐지된 지역의 영상 촬영을 제어하고, 상기 영상처리부(150)에서의 상기 카메라(140)로 촬영한 영상에 실종자 탐지 위치의 결합을 제어하며, 상기 통신 인터페이스부(170)를 통한 상기 재난관제서버(200) 또는 상기 구조대 단말(400)로의 실종자 탐지 위치가 결합된 영상정보 및 위치정보 전송을 제어한다.
한편 상기 제어부(190)는 상기 실종자 탐지 장치(100)는 물론 상기 무인기(1)의 동작과 관련된 각종 프로그램의 업데이트를 제어할 수 있다.
도 4는 상기 도 1의 재난관제서버(200)의 구성을 보다 상세하게 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 재난관제서버(200)는 통신 인터페이스부(210), 실종자 위치 확인부(220), 구조 명령부(230), 무인기 제어부(240) 등으로 구성된다.
상기 통신 인터페이스부(210)는 네트워크를 통해 상기 실종자 탐지 장치(100)로부터 실종자 탐지 위치가 결합된 재난현장을 촬영한 영상정보와 위치정보를 전송받아 상기 실종자 위치 확인부(220)로 전달한다.
또한 상기 통신 인터페이스부(210)는 상기 구조 명령부(230)로부터 전달되는 실종자 구조를 위한 제어명령을 네트워크를 통해 재난현장에 위치한 특정 구조대 단말(400)로 전송한다.
상기 실종자 위치 확인부(220)는 상기 통신 인터페이스부(210)를 통해 상기 실종자 탐지 장치(100)로부터 전송받은 실종자 탐지 위치가 결합된 영상정보와 위치정보를 토대로 실종자가 탐지된 위치를 정밀하게 확인한다.
또한 상기 실종자 위치 확인부(220)는 실종자가 탐지되는 소정의 각도에 따라 상기 통신 인터페이스부(210)를 통해 상기 실종자 탐지 장치(100)로부터 복수 개의 실종자 탐지 위치가 결합된 영상정보가 수신되면, 복수의 영상정보를 파노라마 형식으로 합성한 후, 합성한 정보를 분석하여 매몰된 실종자의 규모, 인원, 분포 등을 예측할 수 있다.
상기 구조 명령부(230)는 상기 실종자 위치 확인부(220)에서 확인한 실종자의 위치를 토대로 구조작업 제어명령을 생성하고, 상기 구조작업 제어명령을 상기 통신 인터페이스부(210)를 통해 현장에 위치한 상기 구조대 단말(400)로 전송하도록 한다.
상기 무인기 제어부(240)는 재난현장에 파견되는 상기 무인기(1)의 운행을 총괄적으로 제어하는 부분으로서, 상기 데이터베이스(300)에 저장되어 있는 각종 재난상황이 발생한 특정 재난현장의 지리정보를 토대로 상기 무인기(1)의 운행을 제어한다. 예를 들어 상기 무인기(1)의 재난현장 파견, 재난현장에서의 각 구획별 실종자 탐지, 운행시간 예측, 복귀, 배터리 충전 등과 관련된 각종 작업을 제어하는 것이다.
한편 도면에 도시하지는 않았지만, 상기 재난관제서버(200)는 상기 무인기(1) 및 상기 실종자 탐지 장치(100)의 동작을 제어하는 각종 프로그램의 데이터베이스(300) 저장 및 업데이트를 수행할 수 있다.
다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 방법의 일 실시예를 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다. 이때 본 발명의 방법에 따른 각 단계는 사용 환경이나 당업자에 의해 순서가 변경될 수 있음을 밝혀둔다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
우선, 특정 지역에 지진, 산사태, 조난사고, 화재, 붕괴 등의 각종 재난상황이 발생하면, 재난관제서버(200)에서 실종자 탐지 장치(100)가 탑재된 무인기(1)를 해당 재난현장으로 파견한다.
해당 재난현장에 도착한 상기 무인기(1)는 임의로 설정한 재난현장의 각 구획을 이동하며, 상기 무인기(1)에 탑재된 상기 실종자 탐지 장치(100)에서 레이더 센서(110)를 구동하여 주기적으로 펄스신호를 재난현장으로 송출한다(S100).
이후 상기 실종자 탐지 장치(100)는 재난현장의 목표물에 의해 반사되는 펄스신호를 수신하여 잔해물 등에 매몰되거나 소정의 공간으로 대피한 실종자를 탐지하고(S200), 탐지 결과를 토대로 실종자가 확인되는지를 판단한다(S300).
즉 상기 실종자 탐지 장치(100)는 목표물의 재질특성이나 생물 또는 무생물의 종류에 따라 반사되는 펄스신호의 형태가 서로 다르기 때문에 목표물에 의해 반사되는 펄스신호를 기 저장되어 있는 참조파형과 비교하여 인체여부를 확인함으로써, 재난현장에 매몰 또는 대피한 실종자인지의 여부를 확인하는 것이다. 이때 상기 실종자 탐지 장치(100)는 레이더 센서에서 송출되는 펄스신호의 송출시간과 목표물에 의해 반사되어 수신되는 시간에 대한 정보를 토대로 지상에서 실종자 사이의 거리를 측정하여 실종자가 매몰된 깊이정보를 추가로 확인할 수 있다.
상기 S300 단계의 판단결과 실종자가 확인되지 않으면, 상기 실종자 탐지 장치(100)는 위치를 변경하면서 레이더 센서(110)의 구동 및 실종자 탐지를 수행하는 상기 S100 단계 및 S200 단계를 반복하여 수행한다.
또한 상기 S300 단계의 판단결과 실종자가 확인되면, 상기 실종자 탐지 장치(100)는 카메라(140)를 구동하여 실종자가 확인된 특정 지역을 촬영하고(S400), 이와 동시에 GPS 수신기(160)를 통해 복수의 GPS 위성으로부터 실종자가 확인된 특정 지역(즉 현재 무인기(1)가 위치한 지역)의 GPS 정보를 수신하여 위치정보를 확인한다(S500).
이때 상기 S400 단계 및 S500 단계는 실종자가 확인되기 이전에는 동작되지 않는다.
또한 상기 S400 단계 및 S500 단계에서 상기 카메라(140)를 이용하여 실종자가 확인된 특정 지역을 촬영하고 상기 GPS 수신기(160)를 이용하여 해당 지역의 위치정보를 확인한 이후, 상기 실종자 탐지 장치(100)는 상기 카메라(140)로 촬영한 영상에 실종자 탐지 위치를 결합한 영상정보와 상기 GPS 수신기(160)에서 확인한 위치정보를 네트워크를 통해 원격지의 재난관제서버(200)로 전송한다(S600).
그러면 상기 재난관제서버(200)는 상기 S600 단계를 통해 상기 실종자 탐지 장치(100)로부터 전송받은 실종자 탐지 위치가 결합된 영상정보 및 위치정보를 토대로 실종자 위치를 확인한 다음 실종자 구출을 위한 구조작업 제어명령을 재난현장에 위치하거나 이동 중인 특정 구조대 단말(400)로 전송하며(S700), 재난현장에 위치하거나 이동 중인 구조대가 상기 실종자 위치 및 영상을 참조하여 신속한 인명구조를 수행한다(S800).
한편, 상기 실종자 탐지 장치(100)는 상기 S600 단계와 달리, 상기 카메라(140)로 촬영한 영상에 실종자 탐지 위치를 결합한 영상정보와 상기 GPS 수신기(160)에서 확인한 위치정보를 현장에 위치하거나 이동 중인 특정 구조대원이 소지한 구조대 단말(400)로 직접 전송할 수 있으며(S610), 이 경우 재난현장에 위치하거나 이동 중인 구조대가 상기 실종자 탐지 장치(100)로부터 제공받은 실종자 탐지 위치가 결합된 영상정보 및 위치정보를 참조하여 신속한 인명구조를 수행할 수 있다(S800).
이처럼, 본 발명은 구조대 및 장비의 접근이 어려운 각종 재난현장에서 무인기에 탑재된 레이더 센서를 사용하여 건물이나 지하에 매몰되거나 대피공간으로 피신한 실종자를 탐지할 수 있기 때문에 정확하고 신뢰성 높은 실종자 탐지를 수행할 수 있다.
또한 재난현장에 매몰되어 있는 실종자를 탐지한 무인기에서 GPS 모듈을 통해 해당 지역의 위치정보를 확인하고, 카메라를 통해 해당 지역의 영상을 촬영한 후, 실종자 탐지 위치가 결합된 영상정보와 위치정보를 재난관제서버나 구조대에 제공하기 때문에, 실종자의 인명구조 작업을 신속하고 정확하게 수행할 수 있으며, 무인기에서 불필요한 촬영을 최대한 억제하여 배터리 소모량과 데이터 전송량을 크게 줄일 수 있음은 물론, 이를 통해 오랜 시간동안 무인기를 운영하는 것이 가능해 진다.
이상에서와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.
1 : 무인기 100 : 실종자 탐지 장치
110 : 레이더 센서 120 : 센싱정보 수집부
130 : 실종자 확인부 140 : 카메라
150 : 영상 처리부 160 : GPS 수신부
170 : 통신 인터페이스부 180 : 내부 메모리
190 : 제어부 200 : 재난관제서버
210 : 통신 인터페이스부 220 : 실종자 위치 확인부
230 : 구조 명령부 240 : 무인기 제어부
300 : 데이터베이스 400 : 구조대 단말

Claims (12)

  1. 무인기에 탑재된 레이더 센서로부터 목표물에 의해 반사되는 펄스신호를 수집하는 센싱정보 수집부;
    상기 수집한 목표물에 의해 반사되는 펄스신호와 기 저장되어 있는 참조파형의 비교를 통해 인체여부를 확인하여, 재난현장에 위치한 실종자의 확인 및 추적을 수행하는 실종자 확인부;
    상기 실종자 확인부를 통해 실종자가 확인되면, 상기 확인된 지역을 촬영하는 카메라;
    상기 카메라로 촬영한 영상에 실종자 탐지 위치를 결합하는 영상 처리부; 및
    상기 실종자 확인부를 통해 실종자가 확인되면, 복수의 GPS 위성으로부터 상기 확인된 지역의 GPS 정보를 수신하여 위치정보를 확인하는 GPS 수신기;를 포함하고,
    상기 카메라로 촬영한 영상에 실종자 탐지 위치를 결합하는 것은, 재난현장의 GPS 수신기에서 확인한 위치정보의 오차를 방지하면서 실종자의 정밀한 매몰 위치를 확인하도록 하기 위함이고,
    상기 카메라 및 상기 GPS 수신기는 상기 실종자 확인부를 통해 실종자가 확인되기 이전에는 동작되지 않으며,
    상기 카메라로 촬영한 영상에 실종자 탐지 위치를 결합한 영상정보와 상기 GPS 수신기에서 확인한 위치정보는 네트워크를 통해 재난관제서버로 전송되는 것을 특징으로 하는 무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 레이더 센서는,
    임펄스 레이더 센서를 포함한 초광대역 센서로서, 소정의 주기에 따라 펄스신호를 반복적으로 송출하고, 목표물에 의해 반사되는 펄스신호를 수신하며,
    상기 실종자 확인부는,
    상기 레이더 센서에서 송출되는 펄스신호의 송출시간과 목표물에 의해 반사되어 수신되는 시간에 대한 정보를 토대로 지상에서 실종자 사이의 거리를 측정하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 재난관제서버는,
    실종자 위치의 확인을 토대로 구조작업 명령신호를 생성한 다음, 상기 구조작업 명령신호를 현장에 위치한 구조대 단말로 전송하는 것을 특징으로 하는 무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 재난관제서버는,
    실종자가 탐지되는 소정의 각도별로 상기 실종자 탐지 장치로부터 실종자 탐지 위치가 결합된 영상정보가 복수 개 수신되면, 상기 복수 개의 영상정보를 파노라마 형식으로 합성한 다음, 합성한 정보를 분석하여 매몰된 실종자의 규모, 인원 및 분포를 예측하는 것을 특징으로 하는 무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 실종자 탐지 장치는,
    상기 카메라로 촬영한 영상에 실종자 탐지 위치를 결합한 영상정보와 상기 GPS 수신기에서 확인한 위치정보를 현장에 위치한 특정 구조대원이 소지한 구조대 단말로 전송하며,
    상기 구조대 단말의 정보는 상기 재난관제서버로부터 제공받는 것을 특징으로 하는 무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 장치.
  7. 무인기에 탑재된 실종자 탐지 장치에서, 레이더 센서로부터 목표물에 의해 반사되는 펄스신호를 수집하는 센싱정보 수집 단계;
    상기 수집한 목표물에 의해 반사되는 펄스신호와 기 저장되어 있는 참조파형의 비교를 통해 인체여부를 확인하여, 재난현장에 위치한 실종자의 확인 및 추적을 수행하는 실종자 확인 단계;
    상기 실종자 확인 단계를 통해 실종자가 확인되면, 카메라를 통해 상기 확인된 지역을 촬영하는 카메라 촬영 단계;
    상기 카메라로 촬영한 영상에 실종자 탐지 위치를 결합하는 영상 처리 단계; 및
    상기 실종자 확인 단계를 통해 실종자가 확인되면, GPS 수신기를 통해 복수의 GPS 위성으로부터 상기 확인된 지역의 GPS 정보를 수신하여 위치정보를 확인하는 GPS 정보 확인 단계;를 포함하고,
    상기 카메라로 촬영한 영상에 실종자 탐지 위치를 결합하는 것은, 재난현장의 GPS 수신기에서 확인한 위치정보의 오차를 방지하면서 실종자의 정밀한 매몰 위치를 확인하도록 하기 위함이고,
    상기 카메라 및 상기 GPS 수신기는 실종자가 확인되기 이전에는 동작되지 않으며,
    상기 카메라로 촬영한 영상에 실종자 탐지 위치를 결합한 영상정보와 상기 GPS 수신기에서 확인한 위치정보는 네트워크를 통해 재난관제서버로 전송되는 것을 특징으로 하는 무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 센싱정보 수집 단계는,
    임펄스 레이더 센서를 포함한 초광대역 센서인 상기 레이더 센서에서 소정의 주기에 따라 펄스신호를 반복적으로 송출하고, 목표물에 의해 반사되는 펄스신호를 수집하며,
    상기 실종자 확인 단계는,
    상기 레이더 센서에서 송출되는 펄스신호의 송출시간과 목표물에 의해 반사되어 수신되는 시간에 대한 정보를 토대로 지상에서 실종자 사이의 거리를 측정하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 실종자 탐지 방법은,
    상기 재난관제서버에서, 실종자 위치의 확인을 토대로 구조작업 명령신호를 생성한 다음, 상기 구조작업 명령신호를 현장에 위치한 구조대 단말로 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 실종자 탐지 방법은,
    상기 재난관제서버에서, 실종자가 탐지되는 소정의 각도별로 상기 실종자 탐지 장치로부터 실종자 탐지 위치가 결합된 영상정보가 복수 개 수신되면, 상기 복수 개의 영상정보를 파노라마 형식으로 합성한 다음, 합성한 정보를 분석하여 매몰된 실종자의 규모, 인원 및 분포를 예측하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 방법.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 실종자 탐지 방법은,
    상기 카메라로 촬영한 영상에 실종자 탐지 위치를 결합한 영상정보와 상기 GPS 수신기에서 확인한 위치정보를 현장에 위치한 특정 구조대원이 소지한 구조대 단말로 전송하는 단계;를 더 포함하며,
    상기 구조대 단말의 정보는 상기 재난관제서버로부터 제공받는 것을 특징으로 하는 무인기를 이용한 재난현장에서의 실종자 탐지 방법.
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