KR102069674B1 - 초경량비행장치(드론) 비행정보 모니터링 시스템 - Google Patents

초경량비행장치(드론) 비행정보 모니터링 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 형태는 초경량비행장치(드론) 비행 경로를 비행하는 드론에 설치되어 드론 위치 정보를 산출하는 GPS 모듈; 상기 드론에 설치되어 드론 영상을 촬영하는 드론 카메라; 상기 드론에 설치되어 있으며, GPS 모듈에 의해 제공되는 드론 위치 정보와 드론 카메라에 의해 제공되는 드론 영상을 드론 교육용 서버에 무선 전송하는 무선 통신 유닛; 상기 드론을 조종하는 드론 조종자에 설치되어 조종자 영상을 촬영하는 드론 조종자 카메라; 및 상기 드론 위치 정보, 드론 영상, 및 조종자 영상을 포함하는 초경량비행장치(드론) 비행정보를 저장하고, 상기 초경량비행장치(드론) 비행정보를 모니터에 표시하는 드론 교육용 서버;를 포함할 수 있다.

Description

초경량비행장치(드론) 비행정보 모니터링 시스템{System for monitoring drone flight information}
본 발명은 초경량비행장치(드론)의 비행정보 모니터링 시스템으로서, 드론 교육 등을 위해 비행하는 초경량비행장치인 드론의 비행정보를 모니터링하는 초경량비행장치(드론) 비행정보 모니터링 시스템에 관한 것이다.
드론(drone)은 2차 대전 직후 수명을 다한 낡은 유인 항공기를 공중 표적용 무인기로 재활용하는 과정에서 기획 개발되었으며, 초기에는 각종 미사일 사격 연습에서 표적물의 역할을 수행하다 냉전시대에는 적진에 투입되어 정찰 및 정보 수집 임무를 수행하기도 했다.
이후 원격탐지장치, 위성 제어장치 등 최첨단 장비를 갖추고 사람이 접근하기 힘든 곳이나 위험지역 등에 투입되어 정보를 수집하거나 특수 임무를 수행하고 있다.
이러한 드론은 활용 목적에 따라 대형 비행체부터 초소형 비행체까지 다양한 모델들이 개발되어, 위험한 재난 지역이나 화산지역, 원전 사고지역 등 사람들이 접근하기 어려운 곳에 투입하여 유용한 활동을 펼치고 있다.
또한 개인의 취미활동용으로 개발된 드론도 큰 인기를 모으고 있으며 점차 대중화되어 주변에서 초등생들이 조작하는 것도 쉽게 볼 수 있는 정도에 이르고 있다.
여기서 무선으로 조종할 수 있는 무인 비행체인 드론은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 네 개의 회전날개(4)와, 상기 회전날개(4)를 각각 회전 구동하는 네 개의 로터(3)를 포함하고, 본체(5)와, 상기 본체(5)로부터 방사상으로 연장되는 연장 아암(6)을 구비하며, 상기 로터(3)와 회전날개(4)는 연장 아암(6)의 선단에 배치되고, 상기 본체(5)의 상면에는, 상기 드론(2)의 GPS정보를 송수신하는 GPS안테나(7), 각각에 전원을 공급하는 배터리(9) 및 감시자 또는 관제센터의 주장치 또는 원격제어장치와 송수신 가능한 무선 송수신기(도면에 나타내지 않음)가 구비되어, 운용자의 조작 신호를 무선으로 받아 직접 목적지까지 안전하게 도착하도록 수동으로 운용되는 것이 일반적이다.
그러나 수동으로 운용되는 드론은, 운용자의 조작 미숙으로 인해 멀리 날아가 충돌, 추락과 같은 사고가 발생할 수 있으며, 드론의 추락은 파손 자체로 인한 경제적 피해 뿐 아니라 대인 및 대물의 충돌에 의한 사회적 피해의 위험성도 크게 된다.
이러한 드론의 충돌, 추락에 의한 경제적, 사회적 피해를 최소화하기 위해서는 안정적인 운용 방안이 필요하고, 운용자의 조작 기술을 능숙하게 높이기 위한 교육이 더욱 중요해진다.
이로부터 여러 기관이나 단체에서는 초경량비행장치(드론)의 비행조작 기술을 교육하고 있는데, 무선으로 조작되는 무선비행체인 초경량비행장치(드론)을 초보자인 교육생들이 능숙하게 조작하기 어려워, 조작 미숙 등으로 자칫 비행 범위에서 이탈하여 멀리 날아가 사람이나 물체에 충돌하거나 추락하여 피해를 입히게 되는 문제점이 있었다.
한국등록특허 10-1527210
본 발명의 기술적 과제는 초경량비행장치(드론)의 비행조작 기술을 교육함에 있어서 드론의 비행경로를 모니터링하여 교육에 활용할 수 있는 수단을 제공하는데 있다.
본 발명의 실시 형태는 초경량비행장치(드론) 비행 경로를 비행하는 드론에 설치되어 드론 위치 정보를 산출하는 GPS 모듈; 상기 드론에 설치되어 드론 영상을 촬영하는 드론 카메라; 상기 드론에 설치되어 있으며, GPS 모듈에 의해 제공되는 드론 위치 정보와 드론 카메라에 의해 제공되는 드론 영상을 드론 교육용 서버에 무선 전송하는 무선 통신 유닛; 상기 드론을 조종하는 드론 조종자에 설치되어 조종자 영상을 촬영하는 드론 조종자 카메라; 및 상기 드론 위치 정보, 드론 영상, 및 조종자 영상을 포함하는 초경량비행장치(드론) 비행정보를 저장하고, 상기 초경량비행장치(드론) 비행정보를 모니터에 표시하는 드론 교육용 서버;를 포함할 수 있다.
상기 드론 카메라는, 드론의 하부면에 설치되어, 드론 영상으로서 초경량비행장치(드론) 비행 경로 영상을 촬영하는 드론 제1카메라; 및 드론의 후방면에 설치되어, 드론 영상으로서 드론 조종자 영상을 촬영하는 드론 제2카메라;를 포함할 수 있다.
상기 드론 조종자 카메라는, 드론 조종자의 헬멧에 설치되어, 드론 조종자가 조종하고 있는 드론의 비행 영상을 조종자 영상으로서 촬영하는 드론 조종자 제1카메라; 및 드론 조종자의 정면에서 이격 설치되어, 드론 조종자가 드론을 조종하는 모습을 조종자 영상으로서 촬영하는 드론 조종자 제2카메라;를 포함할 수 있다.
상기 초경량비행장치(드론) 비행 경로는, 드론 비행장의 비행 경로별로 점선으로 된 중앙선이 표시되며, 중앙선 양측에 이격되어 실선으로 표시된 이탈 금지선을 포함할 수 있다.
상기 초경량비행장치(드론) 비행정보를 저장하는 것은, 초경량비행장치(드론) 비행 경로, 시속, 시간, 비행거리를 저장하며, 상기 초경량비행장치(드론) 비행정보를 모니터에 표시하는 것은, 그래픽으로 표시함을 특징으로 할 수 있다.
상기 드론 교육용 서버는, 드론 카메라에 의해 촬영되는 드론 영상에서 미리 설정된 이상 이벤트가 검출되는 경우, 이상 이벤트가 검출되는 시점의 드론 위치 정보, 드론 영상, 및 조종자 영상을 하나의 그룹으로 매칭시켜 별도로 저장할 수 있다.
촬영용 비디오카메라를 이용하여 촬영한 드론 비행영상이 유튜브, SNS에 실시간 영상 또는 녹화 영상으로서 공유될 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면 비행 경로에 대한 정보(동영상)가 자동으로 저장되며, 교육생 자신이 맞게 운전하고 있는지 확인이 가능하다. 따라서 교육 강사가 없어도 자신 스스로 교육할 할 수 있게 된다. 따라서 드론 비행의 안전 가이드 역할을 하게 되어, 체계적인 교육을 통해 안전 운전에 몸에 익숙해지는 효과를 가져올 수 있다.
도 1은 드론을 도시한 그림.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초경량비행장치(드론) 비행정보 모니터링 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초경량비행장치(드론) 비행 경로가 그려진 초경량비행장치(드론) 비행장의 예시 그림.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 이상 이벤트 검출시에 그룹으로 매칭되어 저장되는 예시 그림.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 초경량비행장치(드론) 비행정보가 그래픽 형태로서 모니터에 표시되는 예시 그림.
이하, 본 발명의 장점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 초경량비행장치(드론) 비행정보 모니터링 시스템의 구성도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 초경량비행장치(드론) 비행 경로가 그려진 드론 비행장의 예시 그림이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따라 이상 이벤트 검출시에 그룹으로 매칭되어 저장되는 예시 그림이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 초경량비행장치(드론) 비행정보가 그래픽 형태로서 모니터에 표시되는 예시 그림이다.
이하에서 드론이라 함은, 무선 원격 제어되는 초경량비행장치인 무인 비행체를 말하는 것으로서, 다양한 드론 형태가 모두 적용될 수 있을 것이다.
본 발명의 초경량비행장치(드론) 비행정보 모니터링 시스템은, 도 2에 도시한 바와 같이 초경량비행장치(드론) 비행 경로를 비행하는 초경량비행장치(드론) 에 설치되어 드론 위치 정보를 산출하는 GPS 모듈(110)과, 드론에 설치되어 드론 영상을 촬영하는 드론 카메라(120)와, 드론에 설치되어 있으며 GPS 모듈(110)에 의해 제공되는 드론 위치 정보와 드론 카메라(120)에 의해 제공되는 드론 영상을 드론 교육용 서버(300)에 무선 전송하는 무선 통신 유닛(130)과, 드론을 조종하는 드론 조종자에 설치되어 조종자 영상을 촬영하는 드론 조종자 카메라(210)와, 드론 위치 정보, 드론 영상, 및 조종자 영상을 포함하는 초경량비행장치(드론) 비행정보를 저장하고 초경량비행장치(드론) 비행정보를 모니터(400)에 표시하는 드론 교육용 서버(300)를 포함할 수 있다. 이하 상술한다.
GPS 모듈(110)은, 초경량비행장치(드론) 비행 경로를 비행하는 드론에 설치되어 드론 위치 정보를 산출하는 모듈이다. 적어도 세 개 이상의 GPS 위성으로부터 GPS 정보를 수신하여 드론 위치를 실시간으로 파악하여 산출할 수 있게 된다.
여기서 초경량비행장치(드론) 비행 경로는, 드론 교육 비행장에 그려진 비행 경로로서, 드론 비행장의 비행 경로별로 점선으로 된 중앙선이 표시되며, 중앙선 양측에 이격되어 실선으로 표시된 이탈 금지선을 표시된다. 따라서 드론 교육생은, 드론 비행장의 비행 경로에 그려진 중앙선을 따라 드론이 비행되도록 조종하며, 이탈 금지선을 벗어나지 않도록 조종해야 한다.
나아가, 초경량비행장치(드론) 비행 경로의 지시선에 센서를 설치하여 드론에 인공지능을 구비하여 정상 비행 유도, 면허에 적용할 수도 있다.
드론 카메라(120)는, 드론에 설치되어 드론 영상을 촬영하는 카메라이다. 참고로, 여기서 카메라는, 렌즈 어셈블리, 필터, 광전 변환 모듈, 및 아날로그/디지털 변환 모듈을 포함할 수 있다. 렌즈 어셈블리는 줌 렌즈, 포커스 렌즈 및 보상 렌즈를 포함한다. 포커스 모터(MF)의 제어에 따라 렌즈의 촛점 거리가 이동될 수 있다. 필터는, 광학적 저역통과필터(Optical Low Pass Filter)와. 적외선 차단 필터(Infra-Red cut Filter)를 포함할 수 있다. 광학적 저역통과필터(Optical Low Pass Filter)로서 고주파 성분의 광학적 노이즈를 제거하며, 적외선 차단 필터(Infra-Red cut Filter)는 입사되는 빛의 적외선 성분을 차단한다.
드론 카메라(120)는, 드론의 하부면에 설치되어 드론 영상으로서 초경량비행장치(드론) 비행 경로 영상을 촬영하는 드론 제1카메라(121)와, 드론의 후방면에 설치되어 드론 영상으로서 드론 조종자 영상을 촬영하는 드론 제2카메라(122)를 포함한다. 따라서 드론 제1카메라(121)는 드론 교육 경로(코스)의 비행 경로 영상을 촬영하게 되며, 드론 제2카메라(122)는 드론자를 확인할 수 있는 조종자를 대상으로 촬영하게 된다.
무선 통신 유닛(130)은, 드론에 설치되어 있으며, GPS 모듈(110)에 의해 제공되는 드론 위치 정보와 드론 카메라(120)에 의해 제공되는 드론 영상을 드론 교육용 서버(300)에 무선 전송하는 유닛이다. 이러한 무선 통신은, 적외선 통신(Infrared Radiation), 블루투스(Bluetooth), RF(Radio Frequency) 통신 등의 다양한 무선 통신 방식이 사용될 수 있다.
드론 조종자 카메라(210)는, 드론을 조종하는 드론 조종자에 설치되어 조종자 영상을 촬영하는 카메라이다. 촬영되는 조종자 영상은 유무선 통신 유닛(220)의 유선 통신 또는 무선 통신을 통하여 드론 교육용 서버(300)로 전송되는데, 이더넷(Ethernet), 범용 직렬 버스(Universal Serial Bus), IEEE 1394, 직렬통신(serial communication) 및 병렬 통신(parallel communication)과 같은 유선 통신 방식이 사용될 수 있으며, 적외선 통신(Infrared Radiation), 블루투스(Bluetooth), RF(Radio Frequency) 및 무선 랜(Wireless LAN)과 같은 무선 통신 방식이 유무선 통신유닛(220)에 사용될 수도 있다.
드론 조종자 카메라(210)는, 드론 조종자 제1카메라(211)와 드론 조종자 제2카메라(212)를 포함할 수 있다.
드론 조종자 제1카메라(211)는, 드론 조종자의 헬멧에 설치되어, 드론 조종자가 조종하고 있는 드론의 비행 영상을 조종자 영상으로서 촬영한다. 따라서 드론 조종자 제1카메라(211)는 교육생이 조종하는 드론의 비행확인 및 고도 촬영이 가능하게 된다.
드론 조종자 제2카메라(212)는, 드론 조종자의 정면에서 이격 설치되어, 드론 조종자가 드론을 조종하는 모습을 조종자 영상으로서 촬영한다. 따라서 드론 조종자 제2카메라(212)는, 드론 비행 교육시에 교육생 본인을 확인할 수 있게 된다.
드론 교육용 서버(300)는, 하드웨어적으로는 통상적인 웹 서버와 동일한 구성을 가지며, 소프트웨어적으로는 C, C++, Java, Visual Basic, Visual C 등과 같은 다양한 형태의 언어를 통해 구현되어 여러 가지 기능을 하는 프로그램 모듈을 포함한다. 또한, 일반적인 서버용 하드웨어에 도스(dos), 윈도우(window), 리눅스(linux), 유닉스(unix), 매킨토시(macintosh) 등의 운영 체제에 따라 다양하게 제공되고 있는 웹 서버 프로그램을 이용하여 구현될 수 있으며, 대표적인 것으로는 윈도우 환경에서 사용되는 웹사이트(website), IIS(Internet Information Server)와 유닉스 환경에서 사용되는 CERN, NCSA, APPACH 등이 이용될 수 있다.
드론 교육용 서버(300)는, 드론 위치 정보, 드론 영상, 및 조종자 영상을 포함하는 초경량비행장치(드론) 비행정보를 저장체에 저장한다. 저장체는, 하드디스크 드라이브(Hard Disk Drive), SSD 드라이브(Solid State Drive), 플래시메모리(Flash Memory), CF카드(Compact Flash Card), SD카드(Secure Digital Card), SM카드(Smart Media Card), MMC 카드(Multi-Media Card) 또는 메모리 스틱(Memory Stick) 등 정보의 입출력이 가능한 모듈로서 장치의 내부에 구비되어 있을 수도 있고, 별도의 장치에 구비되어 있을 수도 있다.
드론 교육용 서버(300)에 저장되는 드론 비행 정보는 드론 비행 교육에서 효과적으로 사용될 수 있다. 즉, 비행 경로에 대한 정보(동영상)가 자동으로 저장되며, 교육생 자신이 맞게 운전하고 있는지 확인이 가능하다. 따라서 교육 강사가 없어도 자신 스스로 교육할 할 수 있게 된다. 이에, 드론 비행의 안전 가이드 역할을 하게 되어, 체계적인 교육을 통해 안전 운전에 몸에 익숙해지는 효과를 가져올 수 있다.
나아가, 드론 교육용 서버(300)는, 드론 카메라(120)에 의해 촬영되는 드론 영상에서 미리 설정된 이상 이벤트가 검출되는 경우, 이상 이벤트가 검출되는 시점의 드론 위치 정보, 드론 영상, 및 조종자 영상을 하나의 그룹으로 매칭시켜 별도로 저장할 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이 이상 제1이벤트 발생 시점의 드론 위치 정보, 드론 영상, 및 조종자 영상을 제1그룹으로 저장하며, 이상 제2이벤트 발생 시점의 드론 위치 정보, 드론 영상, 및 조종자 영상을 제2그룹으로 저장하며, 이상 제3이벤트 발생 시점의 드론 위치 정보, 드론 영상, 및 조종자 영상을 제3그룹으로 저장할 수 있다.
여기서 이상 이벤트라 함은, 비행하고 있는 드론이 비행 경로를 벗어나는 경우, 고도가 설정된 기준치 이상으로 갑자기 낮아지거나 높아지는 경우, 속도가 설정된 기준치 이상으로 갑자기 빨라지거나 낮아지는 경우 등이 해당될 수 있다. 이러한 이상 이벤트 발생시에 이상 이벤트가 검출되는 시점의 드론 위치 정보, 드론 영상, 및 조종자 영상을 하나의 그룹으로 매칭시켜 별도로 저장함으로써, 추후 이상 이벤트 시점에서의 드론 위치 정보, 드론 영상, 및 조종자 영상을 교육생이 하나의 영상으로서 일시에 확인할 수 있게 함으로써, 교육 효과를 증대시킬 수 있다.
또한 드론 교육용 서버(300)는, 초경량비행장치(드론) 비행정보를 모니터(400)에 표시한다. 비행정보를 모니터(400)에 표시하는 것은, 도 5에 도시한 바와 같이 그래픽으로 표시할 수 있다. 드론 위치 정보, 드론 영상, 및 조종자 영상을 포함하는 초경량비행장치(드론) 비행정보의 이력을 그래픽 형태로 표시함으로써, 교육생이 손쉽게 자신의 드론 조종 이력을 확인할 수 있게 된다.
한편, 본 발명의 초경량비행장치(드론) 비행정보 모니터링 시스템은, 별도의 촬영용 비디오카메라를 이용하여 촬영한 드론 비행영상이 유튜브, SNS(Social Network Service)에 실시간 영상 또는 녹화 영상으로서 공유되도록 할 수 있다. 별도의 촬영용 비디오카메라를 이용하여 교육생이 조종하고 있는 드론과 교육생을 촬영하여 유튜브, SNS 등에 실시간 영상 또는 녹화 영상으로서 공유함으로써, 다른 교육생들도 이를 참조하여 자신의 드론 조종시에 참고할 수 있게 된다.
상술한 본 발명의 설명에서의 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것으로, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 변경 및 균등한 타의 실시예가 가능한 것이다.
110:GPS 모듈 120:드론 카메라
130:무선 통신 유닛 210:조종자 카메라
300:드론 교육용 서버 400:모니터

Claims (7)

  1. 초경량비행장치(드론) 비행 경로를 비행하는 초경량비행장치인 드론에 설치되어 드론 위치 정보를 산출하는 GPS 모듈;
    상기 드론에 설치되어 드론 영상을 촬영하는 드론 카메라;
    상기 드론에 설치되어 있으며, GPS 모듈에 의해 제공되는 드론 위치 정보와 드론 카메라에 의해 제공되는 드론 영상을 드론 교육용 서버에 무선 전송하는 무선 통신 유닛;
    상기 드론을 조종하는 드론 조종자에 설치되어 조종자 영상을 촬영하는 드론 조종자 카메라; 및
    상기 드론 위치 정보, 드론 영상, 및 조종자 영상을 포함하는 초경량비행장치(드론) 비행정보를 저장하고, 상기 초경량비행장치(드론) 비행정보를 모니터에 표시하는 드론 교육용 서버;를 포함하며,
    상기 드론 조종자 카메라는,
    드론 조종자의 헬멧에 설치되어, 드론 조종자가 조종하고 있는 드론의 비행 영상을 조종자 영상으로서 촬영하는 드론 조종자 제1카메라; 및
    드론 조종자의 정면에서 이격 설치되어, 드론 조종자가 드론을 조종하는 모습을 조종자 영상으로서 촬영하는 드론 조종자 제2카메라;
    를 포함하는 초경량비행장치(드론) 비행정보 모니터링 시스템.

  2. 청구항 1에 있어서, 상기 드론 카메라는,
    드론의 하부면에 설치되어, 드론 영상으로서 초경량비행장치(드론) 비행 경로 영상을 촬영하는 드론 제1카메라; 및
    드론의 후방면에 설치되어, 드론 영상으로서 드론 조종자 영상을 촬영하는 드론 제2카메라;
    를 포함하는 초경량비행장치(드론) 비행정보 모니터링 시스템.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 초경량비행장치(드론) 비행 경로는,
    드론 비행장의 비행 경로별로 점선으로 된 중앙선이 표시되며, 중앙선 양측에 이격되어 실선으로 표시된 이탈 금지선을 포함하는 초경량비행장치(드론) 비행정보 모니터링 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 초경량비행장치(드론) 비행정보를 저장하는 것은, 초경량비행장치(드론) 비행 경로, 시속, 시간, 비행거리를 저장하며,
    상기 초경량비행장치(드론) 비행정보를 모니터에 표시하는 것은, 그래픽으로 표시함을 특징으로 하는 초경량비행장치(드론) 비행정보 모니터링 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 드론 교육용 서버는,
    드론 카메라에 의해 촬영되는 드론 영상에서 미리 설정된 이상 이벤트가 검출되는 경우, 이상 이벤트가 검출되는 시점의 드론 위치 정보, 드론 영상, 및 조종자 영상을 하나의 그룹으로 매칭시켜 별도로 저장함을 특징으로 하는 초경량비행장치(드론) 비행정보 모니터링 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    촬영용 비디오카메라를 이용하여 촬영한 드론 비행영상이 유튜브, SNS에 실시간 영상 또는 녹화 영상으로서 공유됨을 특징으로 하는 초경량비행장치(드론) 비행정보 모니터링 시스템.
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