KR102231048B1 - 유전 전원공급장치를 이용한 테더 드론 시스템 - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 유전 전원공급장치를 이용한 테더 드론 시스템은, 테더 드론과 지상 스테이션에 전원을 공급하는 전원공급부; 상기 테더 드론과 지상 스테이션을 연결하는 케이블을 권취 또는 권출하는 장력제어부; 상기 케이블을 수용하여 제어하는 케이블 가이드; 상기 케이블을 기반으로 상기 테더 드론과 통신하는 지상 통신부; 및 상기 지상 통신부와 상기 전원공급부를 제어하여 상기 케이블을 통해 상기 테더 드론으로 전원을 공급하고, 상기 장력제어부를 제어하여 상기 케이블의 길이를 조절하며, 상기 케이블 가이드를 제어하여 상기 테더 드론의 이동반경을 조절하는 제어부;를 포함하고, 상기 케이블 가이드는, 다단의 샤프트로 구현되어 상기 케이블 가이드의 높이를 조절하는 가이드 샤프트와, 상기 가이드 샤프트와 회전가능하게 연결되어 상기 테더 드론의 이동반경이 조절되도록 상기 케이블을 제어하는 가이드 헤더를 포함한다.
Description
본 발명은 테더 드론을 지원하는 유전 전원공급장치를 이용한 테더 드론 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 테더 드론과 지상 스테이션을 연결하는 케이블을 제어하여 테더 드론을 지원하는 유전 전원공급장치를 이용한 테더 드론 시스템에 관한 것이다.
최근 들어, 무인비행체 즉, 드론이 개발되어 상용화되고 있다. 드론은 카메라 및 각종 센서를 장착하여 무인으로 비행가능하며, 각종 필요한 업무에 투입되고 있다. 예를 들어, 드론은 환경감시, 산불감시, 방송중계, 스포츠중계, 농약살포, 도로감시, 보안, 군사, 레저, 스포츠 등 광범위한 용도로 사용된다.
하지만 전통적인 드론은, 내부에 배터리를 통해 비행하여 임무를 수행하기 때문에 체공시간에 한계가 있는 문제점이 있었다. 특히, 카메라와 같은 무거운 장비를 장착한 드론의 비행을 위해서는 고용량의 배터리를 드론에 장착하여야 하고, 이는 다시 드론의 무게를 증가시키는 문제점으로 부각된다.
이에 따라, 현대에서는 광전지나 연료전지 등의 기술을 접목하여 드론이 비행 중에도 충전이 가능하도록 제공하거나, 드론의 배터리 용량을 향상시키도록 개선되고 있다. 하지만, 태양 에너지 등의 별도의 충전 요소들은 기상환경에 따라 발전량이 달라져 체공시간의 예측이 어려우며, 배터리의 성능을 향상하여도 해당 용량 내에서만 임무를 수행할 수 있다는 단점이 있다.
이와 같은 문제점을 개선하기 위하여, 비행하는 드론과 지상통제장비를 분리하고, 지상통제장비와 드론 사이를 유선을 연결하여 지상으로부터 전원을 공급받는 테더 드론(Tethered-drone)이 제안되었다.
자세히, 테더 드론은, 드론과 분리된 지상통제장비로부터 권출된 케이블(cable)과 연결되어 전원을 공급받으며, 드론 조종사의 컨트롤에 의해 비행을 수행할 수 있다. 이때, 일반적으로 테더 드론과 지상통제장비를 연결하는 케이블은 지상에 늘어진 상태로 유지된다.
그러나, 위와 같이 케이블이 지상에 늘어진 채 유지되는 종래의 테더 드론 제어방식에서는, 드론 조종사의 직감에 의존하여 지상 구조물(예컨대, 건물, 전봇대, 나무 등)과 케이블이 엉키지 않도록 테더 드론을 조종해야 하는 어려움이 있으며, 소정의 고도에 지상물이 존재하는 경우 수평 이동이 제한되는 문제점이 있다.
또한, 소정의 거리 이상에서 원격 조종을 하여 테더 드론을 이륙 및 착륙시켜야 하는 어려움이 있어, 이러한 문제점들을 해결하기 위한 기술 도입이 요구되고 있다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 테더 드론과 지상 스테이션을 연결하는 케이블이 지상 구조물과 접하여 엉키는 현상을 방지하는 테더 드론을 지원하는 유전 전원공급장치를 이용한 테더 드론 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은, 테더 드론과 지상 스테이션을 연결하는 케이블을 제어하여 테더 드론의 원활한 수평 이동을 보조하는 유전 전원공급장치를 이용한 테더 드론 시스템을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은, 테더 드론과 지상 스테이션을 연결하는 케이블을 제어하여 테더 드론의 이륙 및 착륙을 편리하게 제어하는 유전 전원공급장치를 이용한 테더 드론 시스템을 제공하고자 한다.
다만, 본 발명 및 본 발명의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
실시예에 따른 유전 전원공급장치를 이용한 테더 드론 시스템은, 테더 드론과 지상 스테이션에 전원을 공급하는 전원공급부; 상기 테더 드론과 지상 스테이션을 연결하는 케이블을 권취 또는 권출하는 장력제어부; 상기 케이블을 수용하여 제어하는 케이블 가이드; 상기 케이블을 기반으로 상기 테더 드론과 통신하는 지상 통신부; 및 상기 지상 통신부와 상기 전원공급부를 제어하여 상기 케이블을 통해 상기 테더 드론으로 전원을 공급하고, 상기 장력제어부를 제어하여 상기 케이블의 길이를 조절하며, 상기 케이블 가이드를 제어하여 상기 테더 드론의 이동반경을 조절하는 제어부;를 포함하고, 상기 케이블 가이드는, 다단의 샤프트로 구현되어 상기 케이블 가이드의 높이를 조절하는 가이드 샤프트와, 상기 가이드 샤프트와 회전가능하게 연결되어 상기 테더 드론의 이동반경이 조절되도록 상기 케이블을 제어하는 가이드 헤더를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 테더 드론을 지원하는 유전 전원공급장치를 이용한 테더 드론 시스템은, 테더 드론과 지상 스테이션을 연결하는 케이블이 지상 구조물과 접하여 엉키는 현상을 방지함으로써, 테더 드론이 안정적인 비행을 수행하게 할 수 있고 케이블 엉킴에 의한 테더 드론의 파손을 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 테더 드론을 지원하는 유전 전원공급장치를 이용한 테더 드론 시스템은, 테더 드론과 지상 스테이션을 연결하는 케이블을 제어하여 테더 드론의 원활한 수평 이동을 보조함으로써, 테더 드론의 활용성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 테더 드론을 지원하는 유전 전원공급장치를 이용한 테더 드론 시스템은, 테더 드론과 지상 스테이션을 연결하는 케이블을 제어하여 테더 드론의 이륙 및 착륙을 편리하게 수행하도록 함으로써, 테더 드론의 사용성을 향상시키고 조종사의 편리함을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 테더 드론을 지원하는 유전 전원공급장치를 이용한 테더 드론 시스템은, 테더 드론과 지상 스테이션을 연결하는 케이블을 제어하는 케이블 가이드를 튜브형으로 구현하여, 바람의 세기(강도)를 측정해 테더 드론의 비행을 제어함으로써, 테더 드론의 비행에 영향을 미치는 기상환경을 고려하여 보다 안전한 테더 드론의 비행을 수행하게 할 수 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 테더 드론을 지원하는 유전 전원공급장치를 이용한 테더 드론 시스템의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 테더 드론 및 지상 스테이션의 내부 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지상 스테이션 단면도의 일례이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 튜브형 케이블의 일례이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 테더 드론을 지원하는 유전 전원공급장치를 이용한 테더 드론 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 지상 스테이션이 테더 드론의 이동반경을 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지상 스테이션이 테더 드론과 연결된 케이블의 최소 권취량을 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 테더 드론 및 지상 스테이션의 내부 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지상 스테이션 단면도의 일례이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 튜브형 케이블의 일례이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 테더 드론을 지원하는 유전 전원공급장치를 이용한 테더 드론 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 지상 스테이션이 테더 드론의 이동반경을 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지상 스테이션이 테더 드론과 연결된 케이블의 최소 권취량을 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 테더 드론을 지원하는 유전 전원공급장치를 이용한 테더 드론 시스템의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 테더 드론을 지원하는 유전 전원공급장치를 이용한 테더 드론 시스템은, 이동가능한 박스(box) 형태로 구현되어 지면 상에 배치되는 지상 스테이션(100: station) 및 상기 지상 스테이션(100)과 케이블(cable)을 통해 연결되는 테더 드론(200: Tethered drone)을 포함할 수 있다.
- 지상 스테이션
먼저, 본 발명의 실시예에서 지상 스테이션(100)은, 테더 드론(200)을 조종하는 조종사의 입력 또는 기설정된 드론 제어 프로세스(process)에 따라서 테더 드론(200)을 제어할 수 있다.
자세히, 지상 스테이션(100)은, 조종사의 입력 또는 기설정된 드론 제어 프로세스를 기반으로 지상 스테이션(100)과 케이블로 연결되어 있는 테더 드론(200)의 비행 및/또는 촬영 등을 컨트롤할 수 있다.
또한, 지상 스테이션(100)은, 테더 드론(200)에 연결된 케이블을 통해 전원을 공급함으로써, 무제한 비행을 지원할 수 있다. 또한, 지상 스테이션(100)은, 테더 드론(200)에 연결된 케이블을 통해 유선 통신하여, 조종관련 신호를 송수신하거나, 테더 드론(200)에서 센싱된 정보 및 촬영된 영상 등을 수신할 수 있다.
이러한 지상 스테이션(100)은, 이동이 용이한 박스 형상으로 외관이 형성될 수 있으며, 내외부에 지상 스테이션(100)의 구동에 필요한 각종 구성요소를 구비할 수 있다.
또한, 지상 스테이션(100)은, 이러한 박스를 개폐할 수 있는 캡(cap)을 포함하여 구현될 수 있다.
이때, 지상 스테이션(100)이 포함하는 각 구성요소는, 박스 내에 수납될 수 있는 형태로 구현되어 지상 스테이션(100) 내부에 보관될 수 있고, 지상 스테이션(100)의 사용시 지상 스테이션(100) 기반의 테더 드론(200) 서비스를 제공하기 적합한 형태로 재배치되어 동작될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 테더 드론(200) 및 지상 스테이션(100)의 내부 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지상 스테이션(100) 단면도의 일례이다.
한편, 도 2 및 3을 참조하면, 지상 스테이션(100)은, 전원공급부(110), 장력제어부(120), 케이블 가이드(130), 모니터링부(140), 지상 통신부(150) 및 제어부(160)를 포함할 수 있다.
먼저, 전원공급부(110)는, 제어부(160)의 컨트롤에 의하여 외부의 전원 및/또는 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들에게 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다.
자세히, 실시예에서 전원공급부(110)는, 배터리 및 전원부를 포함하여 구현될 수 있다.
여기서 전원공급부(110)의 배터리는, 전력을 저장하고 관리할 수 있으며, 예컨대, 전원저장부, 연결포트, 전원공급 제어부(160) 및 충전 모니터링부(140) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 동작할 수 있다.
또한, 전원공급부(110)의 전원부는, AC-DC 컨버터 및 전력모듈를 포함할 수 있다.
여기서, AC-DC 컨버터는, 배터리 또는 외부로부터 공급되는 전원이 교류(AC) 전력인 경우, 교류(AC) 전력을 직류(DC) 전력으로 변환하여 케이블을 통해 테더 드론(200)으로 공급하도록 구성될 수 있다. 이는, 교류(AC) 전력보다 고전압인 직류(DC) 전력으로 전원을 송신하는 것이 보다 효율적이기 때문이다.
이때, 변환된 직류(DC) 전력을 획득한 테더 드론(200)의 전원유닛은, 수급된 직류(DC)를 동체에 탑재체들이 사용할 수 있는 전압 수준으로 변환하도록 DC/DC 컨버터가 더 포함될 수 있다.
또한, 전력모듈은, 전압계나 전류계 등의 전력계가 포함될 수 있으며, 이러한 전력모듈을 포함하는 지상 스테이션(100)의 제어부(160)는, 일정 시간마다 상기 전력계에서 측정되는 전압, 전류 또는 전력을 수신 받을 수 있다.
여기서, 지상 스테이션(100)의 제어부(160) 상에는 전원의 공급량을 조절하기 위한 기준 데이터가 기설정되어 있을 수 있으며, 해당 기준 데이터가 기설정된 제어부(160)는, 상기 DC/DC 컨버터를 거친 이후에 측정되는 전압을 기반으로 케이블을 통한 전원공급부(110)로부터의 전원 공급량을 조절할 수 있다.
실시예에서, 제어부(160)는, 상기 기설정된 기준 데이터에 기반한 범위의 전압보다 높거나 낮은 경우 및/또는 케이블로부터 공급되는 전류 및 전력이 기전 범위를 벗어나는 경우, 내부 기기의 파손, 케이블의 단선이나 누전, 테더 드론(200) 시스템의 오작동 등이라 판별하고 연결된 케이블을 통한 전원 공급을 차단하도록 전원 공급량 제어신호를 생성할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
다음으로, 장력제어부(120)는, 테더 드론(200)과 지상 스테이션(100)을 연결하는 케이블에 인가되는 장력이 일정하게 유지되도록 케이블의 길이를 조절할 수 있고, 이를 통해 테더 드론(200)의 안정적 비행을 가능하게 할 수 있다.
또한, 장력제어부(120)는, 테더 드론(200)의 수평 또는/및 수직 이동을 지원하기 위하여, 케이블을 권취하거나 권출할 수 있다.
이때, 케이블은, 일단이 테더 드론(200)의 전원유닛에 연결되고 타단이 지상 스테이션(100)의 지상 통신부(150)에 연결되어, 테더 드론(200)에 지상 스테이션(100)으로부터 출력되는 전원을 공급할 수 있다. 또한, 케이블은, 장력제어부(120)에 감기거나 풀리면서 길이가 단축 또는 연장될 수 있다.
자세히, 실시예에서 장력제어부(120)는, 케이블 권취부(121), 케이블 정돈 릴(122) 및 모터(123)를 포함할 수 있다.
여기서, 먼저 케이블 권취부(121)는, 원통형 막대 형상으로 구현될 수 있으며, 테더 드론(200)과 지상 스테이션(100)을 연결하는 케이블을 감아서 수용하여 권취하거나 풀어서 권출할 수 있다. 이때, 케이블 권취부(121)에 수용되는 케이블은, 일단이 테더 드론(200)의 전원유닛의 유선 통신유닛에 연결되고 타단이 지상 스테이션(100)의 지상 통신부(150)의 유선 통신부와 연결되어, 지상 스테이션(100)의 전원 공급부로부터 출력되는 전원을 테더 드론(200)의 전원유닛으로 공급할 수 있다.
또한, 케이블 권취부(121)는, 일단이 모터(123)와 연결되어 모터(123)의 정회전 또는 역회전 동작에 따라 회전 운동을 수행할 수 있다. 그리고 케이블 권취부(121)는, 모터(123)에 의한 회전 운동을 통하여 케이블 권취부(121)에 수용된 케이블이 케이블 권취부(121)에 감기거나 풀리도록 동작할 수 있다. 이를 통해 케이블 권취부(121)는, 케이블의 수용 정도를 조절하여 케이블의 길이를 제어하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 케이블 정돈 릴(122)(reel)은, 장력제어부(120)에 권취 또는 권출되는 케이블이, 케이블 권취부(121) 상에서 균일하게 권취 또는 권출되도록 보조할 수 있다.
즉, 케이블 정돈 릴(122)은, 케이블이 케이블 권취부(121) 상에서 중첩되거나 엉키지 않도록 보조하여, 장력제어부(120)로부터 케이블의 권취 및 권출 동작이 원활하게 수행되도록 할 수 있다.
또한, 모터(123)는, 제어부(160)의 컨트롤에 따라서 정회전 또는 역회전을 수행할 수 있고, 이를 통해 케이블 권취부(121)에 감겨있는 케이블이 풀리거나 감기도록 하여 케이블 길이를 조절하게 할 수 있다.
자세히, 제어부(160)는, 케이블이 소정의 장력을 유지하도록 케이블을 권취하거나 권출하도록 장력제어부(120)를 컨트롤할 수 있고, 이때, 케이블의 장력은 케이블 장력측정 센서에서 측정된 값을 이용할 수 있다.
또한, 제어부(160)는, 장력제어부(120)를 통하여 지상 스테이션(100)에서 권출된 케이블을 소정의 길이(예컨대, 가이드 샤프트의 높이 등) 이상으로 유지하는 최소 권취량 제한을 케이블 가이드 상태에 따라서 설정할 수 있다.
예를 들어, 제어부(160)는, 가이드 샤프트의 높이가 약 10미터(m)인 경우, 지상스테이션(100)에서 권출된 케이블의 길이가 10미터 이상이 되도록 최대 권취량 제한을 설정함으로써, 테더 드론(200)과 케이블 가이드(130)의 충돌을 예방할 수 있다.
다음으로, 케이블 가이드(130, cable guide)는, 장력제어부(120)와 테더 드론(200) 사이에 배치되는 케이블의 적어도 일부를 소정의 높이 이상까지 가이드할 수 있다.
자세히, 케이블 가이드(130)는, 케이블의 적어도 일부를 수용하여 소정의 높이 이상에 고정시킬 수 있으며, 소정의 높이 이상의 특정 지점에서 케이블을 다양한 방향으로 권출할 수 있도록 가이드할 수 있다.
자세히, 실시예에서 케이블 가이드(130)는, 가이드 샤프트(131: guide shaft), 가이드 헤더(132: guide header), 롤러(roller) 및 장력 센서를 포함할 수 있다.
여기서, 먼저 가이드 샤프트(131)는, 지면으로부터 소정의 높이까지 케이블을 가이드할 수 있다. 이러한 가이드 샤프트(131)는, 회전 운동이나 직선 왕복 운동으로 동력을 전달하는 막대 형태의 다단 샤프트로 구현될 수 있고, 지상 스테이션(100)의 하부면과 수직한 방향을 길이방향으로 하도록 배치될 수 있다.
이러한 가이드 샤프트(131)는, 지상 스테이션(100) 측의 일단이 장력제어부(120)에 연결된 케이블을 내부에 수용할 수 있는 관 형태로 형성되어, 일단에서 인입된 케이블을 타단에서 입출함으로써 소정의 높이까지 케이블을 가이딩할 수 있다.
또한, 가이드 샤프트(131)는, 다단 샤프트로 구현되어 제 1 샤프트 내부에 배치된 제 2 샤프트가 길이방향으로 직선 이동하여 길이가 증가 또는 감소함으로써, 이를 통해 케이블 가이드(130)의 전체적인 높이 조절 및 고정을 수행할 수 있다.
이러한 가이드 샤프트(131)는, 케이블 가이드(130)의 높이를 조절 및 고정하여 케이블 가이드(130)에 수용된 케이블이 소정의 높이 이상에서 권출되게 함으로써 소정의 높이 이하에 배치된 지상 구조물과 케이블 간의 접촉을 방지하게 할 수 있다.
또한, 가이드 샤프트(131)의 내부에는 가이드 샤프트(131)에 수용된 케이블과의 마찰을 최소화할 수 있는 롤러가 배치될 수 있다. 이러한 롤러는, 가이드 샤프트(131) 내부의 케이블의 이동에 따라 회전하여 케이블에 가해지는 마찰력을 최소화할 수 있다.
다음으로, 가이드 헤더(132)는, 케이블 가이드(131)의 타단에서 권출된 케이블을 외부로 배출하도록 케이블을 가이드할 수 있다. 또한, 케이블 가이드는 수평 또는/및 수직방향으로 회전하여 케이블이 배출되는 방향을 제어할 수 있다.
이러한 가이드 헤더(132)는, 가이드 샤프트(131)의 타단에 힌지를 통해 결합되어 수평 또는/및 수직방향으로 회전할 수 있다.
자세히, 가이드 헤더(132)는, 막대 형태로 구현되어 일단이 힌지를 통해 가이드 샤프트(131)와 연결될 수 있고, 이를 통해 가이드 샤프트(131)의 연장선 상에 배치되어 가이드 샤프트(131)로부터 케이블을 지지할 수 있다.
또한, 가이드 헤더(132)는, 힌지를 기반으로 가이드 샤프트(131)와 연결되어 가이드 샤프트(131)를 기준축으로 제어부(160)의 컨트롤에 따른 다양한 방향으로 회전 운동을 수행할 수 있다. 즉, 가이드 헤더(132)는, 제어부(160)에 의한 회전 동작을 수행하여 가이드 샤프트(131)와 가이드 헤더(132)에 의한 수직/수평 중심각을 조절할 수 있고, 이를 통해 수용된 케이블 일단에 연결된 테더 드론(200)의 이동반경 제어 및/또는 수평 이동을 지원할 수 있다.
여기서, 실시예에 따른 중심각은, 가이드 샤프트(131)와 가이드 헤더(132)의 연결영역 상에서 획득될 수 있으며, 가이드 샤프트(131)에 기준한 가이드 헤더(132)의 회전 동작을 통해 중심각의 변동이 이루어질 수 있다.
예를 들어, 중심각은, 가이드 샤프트(131)에 기준하여 가이드 헤더(132)가 일직선 상에서 연장되는 경우, 수직방향 즉, 가이드 샤프트(131)의 길이방향에 대해서 0도일 수 있으며, 가이드 샤프트(131)에 기준하여 가이드 헤더(132)가 수직하게 꺾인 경우, 수직방향에 대해서 90도일 수 있다.
이때, 실시예에서 가이드 헤더(132)는, 수직방향 즉, 가이드 샤프트(131)의 길이방향으로 최대 90도(˚)까지 중심각을 조정하는 회전을 수행할 수 있다. 이는, 수직방향으로 90도 이상의 중심각이 발생하면 가이드 헤더(132)에 의해 강제적으로 테더 드론(200)이 지상면을 향하게 요구되므로, 테더 드론(200)의 안정적 비행을 위하여 최대 90도까지의 수직방향 중심각 조정을 수행할 수 있다. 그러나 이는 일 실시예일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 가이드 헤더(132)는, 수평방향 즉, 가이드 샤프트(131)의 길이방향에 수직하는 방향으로 360도(˚)까지 중심각을 조정하는 회전을 수행할 수 있다.
즉, 가이드 헤더(132)는, 가이드 샤프트(131)를 축으로 회전 운동을 수행할 수 있고, 이를 통해 케이블 가이드(130)에 수용된 케이블에 대한 제어를 수행하게 할 수 있다.
여기서, 이러한 가이드 샤프트(131)와 가이드 헤더(132)를 포함하는 케이블 가이드(130)는, 가이드 샤프트(131)와 가이드 헤더(132)를 통해 고정된 소정의 높이 이상에서 케이블이 권출되게 함으로써, 테더 드론(200)과 지상 구조물 간의 엉킴을 방지할 수 있고, 이로 인한 테더 드론(200)의 파손을 예방할 수 있다. 또한, 케이블 가이드(130)는, 가이드 샤프트(131)와 가이드 헤더(132)를 통하여 고정된 소정의 높이 이상에서 다양한 방향으로 케이블을 가이드하면서 권출되게 함으로써 테더 드론(200)이 원활한 수평 및 수직 이동을 수행하도록 지원할 수 있다.
또한, 실시예에서 가이드 헤더(132)는, 테더 드론(200)의 비상착륙 시 완충 플랫폼의 역할을 수행할 수도 있다.
자세히, 가이드 헤더(132)는, 가이드 샤프트(131) 상에 배치된 깔때기 형상의 받침대를 더 포함할 수 있다. 이러한 받침대는, 탄성부재를 통해 케이블 가이드 샤프트(131)와 결합되어 소정의 각도를 이루며, 테더 드론(200)의 크기보다 소정의 크기만큼 크도록 형성될 수 있다. 상기 받침대는, 긴급하게 테더 드론(200)을 케이블을 당겨 착륙시킬 ?, 케이블 가이드(130) 측으로 이동된 테더 드론(200)을 탄성부재를 통해 완충시키며 착륙하도록 도와, 테더 드론(200)의 긴급착륙에 의한 파손을 최소화할 수 있다.
다음으로, 롤러는, 회전하는 원통형의 오브젝트(object)로서, 미끄럼 마찰(sliding friction)을 회전 마찰로 바꾸어 운동의 저항을 줄이는 역할을 수행할 수 있다.
이러한 롤러는, 본 발명의 실시예에서 케이블 가이드(130)의 내부 또는 외부에 배치되어, 케이블 가이드(130)에 수용된 케이블과 가이드 샤프트(131) 및/또는 가이드 헤더(132) 간의 마찰력을 감소시킬 수 있고, 이를 통해 보다 원활한 케이블 제어를 수행하게 할 수 있다. 자세히, 제 1 롤러는 가이드 샤프트(131) 내에 배치되어, 샤프트(131) 내부에 수용된 케이블의 이동에 따라 회전함으로써, 마찰을 최소화할 수 있다. 또한, 제 2 롤러는 가이드 헤더(132) 상에 배치되어, 가이드 헤더(132) 상에서 가이드되는 케이블의 이동에 따라 회전함으로써, 마찰을 최소화할 수 있다.
또한, 실시예에서 장력 센서는, 지상 스테이션(100)과 테더 드론(200)을 연결하는 케이블의 장력을 센싱할 수 있다.
이러한 장력 센서는, 케이블 가이드(130)의 최외곽(예컨대, 가이드 샤프트(131)의 지상 스테이션(100)측 말단 및/또는 가이드 헤더(132)의 테더 드론(200)측 말단) 상에 배치되는 것이 바람직할 수 있다. 이는, 일반적으로 케이블 가이드(130)의 최외곽 부분에서 테더 드론(200) 및 외부 환경에 의한 장력 변화를 감지할 수 있기 때문이다.
즉, 장력 센서는, 지상스테이션(100)의 외부로 권출되는 케이블의 장력을 감지하여, 제어부(160)가 외부 환경에 의한 케이블 장력 변화에 기반한 케이블 제어를 수행하게 보조할 수 있다.
따라서, 제어부(160)는, 장력 센서를 통해 획득된 장력에 기초하여 테더 드론(200)이 특정 장애물에 접촉하여 엉킴이 발생하였는지, 케이블의 길이가 테더 드론(200)의 비행을 지원하기에 적절한지 등을 판단할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 튜브형 케이블의 일례이다.
도 4를 참조하면, 다른 실시예에서 케이블 가이드(130)는, 3중 구조의 관을 형성하는 튜브형으로 구현될 수 있다.
일반적으로, 드론의 비행은, 드론이 비행하는 영역의 기상환경에 영향을 받는다. 특히, 드론의 비행 환경에서의 바람의 세기(강도)는, 드론의 안정적 비행을 위협하는 위험요소가 될 수 있다. 그러므로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 케이블 가이드(130)는, 테더 드론(200)이 비행하는 환경에서의 바람의 세기를 측정하고, 측정된 바람의 세기에 따라서 테더 드론(200)의 비행을 제어할 수 있는 케이블 가이드(130)를 제공하고자 한다.
자세히, 도 4의 (1)을 더 참조하면, 다른 실시예에 따른 케이블 가이드(130)는, 탄성부재(10), 내부 플라스틱관(20), 절연 수축튜브(30), 외부 플라스틱관(40) 및 지지부재(50)를 포함할 수 있다.
먼저, 탄성부재(10)는, 외부 힘에 의하여 변형이 일어난 이후 힘이 제거되었을 때 원래의 모양으로 되돌아가려는 성질인 탄성을 지닌 물체일 수 있으며, 본 발명의 실시예에서 케이블 가이드(130)의 내부 플라스틱관(20) 내에 배치되어 가이드 샤프트(131)와 가이드 헤더(132)를 연결시킬 수 있다.
여기서, 탄성부재(10)는, 외부 힘(실시예로, 바람저항)에 의하여 가이드 헤더(132)가 일측으로 꺾이면서 가이드 샤프트(131)와 일부 분리되는 경우, 가이드 샤프트(131)와 가이드 헤더(132)가 탄성부재(10)에 의해 지탱되어 완전하게 분리되지 않도록 할 수 있다.
다음으로, 내부 플라스틱관(20)은, 케이블 가이드(130)로 유입되는 케이블을 수용할 수 있으며, 전도성을 가지면서 케이블과의 마찰을 최소화할 수 있는 소재로 구현될 수 있다.
다음으로, 절연 수축튜브(30)는, 내부 플라스틱관(20)와 외부 플라스틱관(40) 사이에 배치될 수 있으며, 전도성이 없으면서 신축성을 가지는 소재로 구현되어 케이블 가이드(130)의 안전성을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 외부 플라스틱관(40)은, 전도성이 없는 소재로 구현되어 케이블 가이드(130)의 외형을 형성할 수 있으며, 내부의 구성요소들을 보호할 수 있다.
다음으로, 지지부재(50)는, 완충 기능을 수행하기 적합한 소재(예컨대, 스티로폼 등)로 구현될 수 있으며, 본 실시예에서 케이블 가이드(130)는, 적어도 4개 이상의 복수의 지지부재(50)를 포함할 수 있다.
이때, 복수의 지지부재(50)는, 가이드 샤프트(131)에 적어도 2개, 가이드 헤더(132)에 적어도 2개가 배치될 수 있고, 상호 맞물리는 형태로 구현될 수 있다. 예를 들어, 복수의 지지부재(50)는, 가이드 샤프트(131)의 제 1 지지부재(50)와 가이드 헤더(132)의 제 1 지지부재(50)가 상호 맞물리는 형태로 배치되고, 가이드 샤프트(131)의 제 2 지지부재(50)와 가이드 헤더(132)의 제 2 지지부재(50)가 상호 맞물리는 형태로 배치될 수 있다.
그리고 지지부재(50)는, 외부 힘(실시예로, 바람저항)에 의하여 가이드 헤더(132)가 일측으로 꺽이면서 가이드 샤프트(131)와 일부 분리되는 경우, 가이드 샤프트(131)와 가이드 헤더(132)에 상호 매칭되어 배치된 지지부재(50)에 의하여 가이드 헤더(132)가 소정의 각도 이상으로 꺾이지 않도록 지지할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서 이러한 케이블 가이드(130)를 포함하는 지상 스테이션(100)의 제어부(160)는, 도 4의 (2)와 같이 제어부(160)의 컨트롤에 의해서가 아니라 외부의 힘 즉, 실시예에서 바람에 의해 케이블 가이드(130)의 가이드 헤더(132)가 일측으로 꺾인 경우, 이를 감지할 수 있다.
자세히, 먼저 제어부(160)는, 튜브형 케이블 가이드(130)의 내부 플라스틱관(20)에 지속적으로 전류를 공급할 수 있다.
즉, 제어부(160)는, 전도성을 가지는 내부 플라스틱관(20)을 통하여 지속적인 전류를 공급할 수 있으며, 이때, 전류는 가이드 샤프트(131)의 내부 플라스틱관(20)으로 먼저 공급되고 이후 가이드 샤프트(131)와 연결된 가이드 헤더(132)의 내부 플라스틱관(20)으로 전달되어 케이블 가이드(130) 전체에 전류가 공급될 수 있다.
여기서, 제어부(160)는, 지속적으로 가이드 헤더(132)의 내부 플라스틱관(20)까지 전달되던 전류의 공급이 차단된 경우, 외부의 힘 즉, 본 실시예에서 바람에 의하여 가이드 헤더(132)가 꺾인 상황임을 감지할 수 있다.
자세히, 제어부(160)는, 지속적으로 가이드 헤더(132)의 내부 플라스틱관(20)까지 전달되던 전류의 공급이 차단된 경우, 가이드 샤프트(131)와 가이드 헤더(132)의 내부 플라스틱관(20) 일부가 이격되었다고 판단할 수 있다. 그리고 제어부(160)는, 가이드 샤프트(131)와 가이드 헤더(132)의 연결 부분에서만 이격이 가능한 내부 플라스틱관(20)의 일부가 이격됨을 통하여, 바람에 의해 가이드 헤더(132)가 꺾인 상황임을 확인할 수 있다.
이때, 제어부(160)는, 바람에 의하여, 전류가 가이드 헤더(132)의 내부 플라스틱관(20)에 공급되지 못할 정도로 가이드 헤더(132)가 꺾이는 경우, 해당 바람의 세기를 테더 드론(200)의 안정적 비행을 위협하는 바람 세기로 판단할 수 있다.
계속해서, 제어부(160)는, 테더 드론(200)의 안정적 비행을 위협하는 바람의 세기로 인해 가이드 헤더(132)가 꺾임을 감지한 경우, 테더 드론(200)의 비행을 중단시키는 비행제어 신호를 생성하여 테더 드론(200)의 비행을 제어할 수 있다. 또는, 가이드 헤더(132)가 꺾임을 감지한 경우 제어부(160)는, 기상환경이 테더 드론(200)의 비행에 부적합함을 나타내는 기상위험 신호를 생성해 송신하여 테더 드론(200)이 기설정된 프로세스를 따라 자동 착륙하도록 유도할 수도 있다.
이와 같이, 튜브형의 케이블 가이드(130)를 포함하는 지상 스테이션(100)의 제어부(160)는, 튜브형의 케이블 가이드(130)를 통해 바람의 세기(강도)를 측정하여 테더 드론(200)의 비행을 제어함으로써, 테더 드론(200)의 비행에 영향을 미치는 기상환경을 고려하여 보다 안전한 테더 드론(200)의 비행을 수행하게 할 수 있다.
다시 돌아와서, 다음으로 모니터링부(140)는, 디스플레이부 및 컨트롤러(controller)를 포함할 수 있다.
여기서, 디스플레이부는, 테더 드론(200)을 지원하는 지상 스테이션(100) 및 이를 포함하는 테더 드론(200) 서비스와 관련된 다양한 정보를 그래픽 이미지로 출력할 수 있다.
실시예로, 디스플레이부는, 테더 드론(200)이 촬영한 영상 화면, 케이블 가이드(130) 제어영상 화면 등을 출력해 제공할 수 있다.
이러한 디스플레이부는, 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉서블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display), 전자잉크 디스플레이(e-ink display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 컨트롤러는, 테더 드론(200)을 지원하는 지상 스테이션(100) 및 이를 포함하는 테더 드론(200) 서비스와 관련된 사용자의 입력을 감지할 수 있다.
실시예로, 컨트롤러는, 테더 드론(200)의 비행 방향 및/또는 속도를 조종하는 입력, 테더 드론(200)의 촬영을 제어하는 입력 등을 감지할 수 있다.
또한, 상기 디스플레이부 및 컨트롤러는, 결합되어 터치 스크린으로 구현될 수도 있다.
더하여, 상기 디스플레이부 및 컨트롤러는, 실시예에 따라서 지상 스테이션(100)에 포함되거나 또는 별도의 장치로서 구현될 수 있다.
다음으로, 지상 통신부(150)는, 테더 드론(200)을 지원하는 지상 스테이션(100) 및 이를 포함하는 테더 드론(200) 서비스를 제공하기 위한 각종 데이터 및/또는 정보 등을 송수신할 수 있다.
자세히, 지상 통신부(150)는, 유선 통신부(151) 및 무선 통신부(152)를 포함할 수 있다. 이때, 유선 통신부(151)는, 테더 드론(200)과 지상 스테이션(100)을 연결하는 케이블을 기반으로 구현될 수 있으며, 케이블에 기반한 데이터, 정보 및/또는 전원 등의 송수신을 수행할 수 있다.
실시예로, 유선 통신부(151)는, 테더 드론(200) 인터페이스부의 유선 통신유닛과 통신하여 지상 스테이션(100)의 전원공급부(110)로부터 출력되는 전원을 테더 드론(200)의 전원유닛으로 송신할 수 있다.
또한, 무선 통신부(152)는, 이동통신을 위한 기술표준들 또는 통신방식(예를 들어, GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등)에 따라 구축된 이동 통신망 상에서 테더 드론(200), 기지국, 외부의 단말, 임의의 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신할 수 있다.
실시예로, 무선 통신부(152)는, 테더 드론(200) 인터페이스부의 무선 통신유닛과 통신하여 테더 드론(200)의 비행을 컨트롤하는 비행제어 신호, 테더 드론(200)의 촬영을 컨트롤하는 촬영제어 신호 등을 송신할 수 있다.
마지막으로, 제어부(160)는, 테더 드론(200)을 지원하는 지상 스테이션(100) 및 이를 포함하는 테더 드론(200) 서비스를 제공하기 위하여 전술한 각 구성요소의 전반적인 동작을 제어할 수 있다.
실시예에서, 제어부(160)는, 현재 케이블 장력 및/또는 테더 드론(200)의 비행고도에 따라서 케이블 권취부(121)의 모터(123)를 제어하여 지상 스테이션(100)과 테더 드론(200)을 연결하는 케이블의 장력을 조절할 수 있다. 또한, 제어부(160)는, 지상 스테이션(100)으로부터 테더 드론(200)으로 공급되는 전원의 공급량을 조절할 수 있다. 또한, 제어부(160)는, 테더 드론(200)을 통해 감지된 지상 구조물과 비행고도를 기반으로, 케이블 가이드(130)의 가이드 샤프트(131)와, 가이드 샤프트(131)에 기준하여 회전 동작을 수행하는 가이드 헤더(132)에 의한 중심각을 제어하여 테더 드론(200)의 이동반경을 컨트롤할 수 있다. 또한, 제어부(160)는, 가이드 샤프트(131)의 길이 즉, 높이에 따른 케이블의 최소 권취량을 제어할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 이하에서 후술하기로 한다.
또한, 이러한 제어부(160)는, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세스(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
- 테더 드론
한편, 본 발명의 실시예에서 테더 드론(200)은, 지상 스테이션(100)으로부터 권출된 케이블과 연결되어 전원을 공급받으며, 지상 스테이션(100)으로부터 획득되는 드론 조종사의 입력 또는 기설정된 드론 제어 프로세스에 의해 컨트롤되어 비행 및/또는 촬영 등을 수행할 수 있다.
자세히, 도 2를 더 참조하면, 이러한 테더 드론(200)은, 인터페이스부(210), 전원유닛(220), 구동부(230), 센서부(240), 카메라(250) 및 프로세서(260)를 포함할 수 있다.
먼저, 인터페이스부(210)는, 테더 드론(200)의 프로세서(260)와 테더 드론(200)을 지원하는 지상 스테이션(100) 및 이를 포함하는 테더 드론(200) 서비스를 구현하기 위한 주변기기들을 연결할 수 있다.
자세히, 실시예에서 인터페이스부(210)는, 유선 통신유닛(211)과 무선 통신유닛(212)을 포함할 수 있다.
여기서, 유선 통신유닛(211)은, 테더 드론(200)과 지상 스테이션(100)을 연결하는 케이블을 기반으로 구현될 수 있으며, 케이블에 기반한 데이터, 정보 및/또는 전원 등의 송수신을 수행할 수 있다.
실시예에서, 유선 통신유닛(211)는, 지상 스테이션(100) 지상 통신부(150)의 유선 통신부(151)와 통신하여 지상 스테이션(100)의 전원공급부(110)로부터 출력되는 전원을 전원유닛(220)으로 수신할 수 있다.
또한, 무선 통신유닛(212)은, 이동통신을 위한 기술표준들 또는 통신방식(예를 들어, GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access), LTE(Long Term Evolution), LTE-A(Long Term Evolution-Advanced) 등)에 따라 구축된 이동 통신망 상에서 지상 스테이션(100), 기지국, 외부의 단말, 임의의 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신할 수 있다. 또한, 무선 통신유닛(212)은, 블루투스(Bluetooth)나 와이파이(Wi-Fi) 등과 같은 근거리 무선 통신 모듈을 포함할 수도 있다.
실시예에서, 무선 통신유닛(212)은, 지상 스테이션(100) 지상 통신부(150)의 무선 통신부(152)와 통신하여 테더 드론(200)의 비행을 컨트롤하는 비행제어 신호, 테더 드론(200)의 촬영을 컨트롤하는 촬영제어 신호 등을 수신할 수 있다.
또한, 이러한 인터페이스부(210)는, 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
다음으로, 전원유닛(220)은, 프로세서(260)의 컨트롤에 의하여 외부의 전원 및/또는 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들에게 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다.
예를 들어, 전원유닛(220)은, 전원저장부, 연결포트, 전원공급 제어부(160) 및 충전 모니터링부(140) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 전원유닛(220)은, 지상 스테이션(100)으로부터 수급된 전원을 동체에 탑재체들이 사용할 수 있는 전압 수준으로 변환할 수 있는 DC/DC 컨버터를 더 포함할 수 있다.
다음으로, 구동부(230)는, 테더 드론(200)의 추진력을 확보하는 프로펠러(propeller)를 구동하는 구동모터(123)로 구현될 수 있다. 이때, 구동부(230)는, 복수의 프로펠러를 구동하는 복수의 구동모터(123)를 포함할 수 있으며, 프로세서(260)의 컨트롤에 의해 동작할 수 있다.
여기서, 구동부(230)는, 일반적으로 25V ~ 33V의 직류(DC) 전원을 사용하며, 테더 드론(200)의 전원을 가장 많이 소모하는 에너지 싱크에 해당할 수 있다.
다음으로, 센서부(240)는, 테더 드론(200)을 지원하는 지상 스테이션(100) 및 이를 포함하는 테더 드론(200) 서비스와 관련된 각종 데이터 및/또는 정보 등을 센서를 통하여 획득할 수 있다.
자세히, 실시예로 센서부(240)는, 주변환경을 감지하는 거리센서(예컨대, 근접센서, 적외선 센서, 레이저 센서 등), 위치센서, 자이로센서 및/또는 가속센서 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 센서부(240)는, 적어도 하나 이상의 센서를 기반으로 테더 드론(200)의 주변환경에 대한 각종 데이터(예컨대, 테더 드론(200)과 지상 구조물 간의 거리 데이터, 테더 드론(200)의 위치 데이터, 테더 드론(200)의 속도 데이터 등)를 센싱할 수 있다.
다음으로, 카메라(250)는, 테더 드론(200)을 지원하는 지상 스테이션(100) 및 이를 포함하는 테더 드론(200) 서비스와 관련된 촬영 영상을 획득할 수 있다.
자세히, 카메라(250)는, 테더 드론(200)의 일측에 배치되어 배치된 방향측에 기준한 주변환경을 촬영할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 카메라(250)는, 테더 드론(200)의 비행과 연동하여 목표지점을 촬영한 영상을 획득할 수 있다.
또한, 이와 같은 카메라(250)는, 이미지 센서와 영상 처리 모듈을 포함할 수 있다.
자세히, 카메라(250)는, 이미지 센서(예를 들면, CMOS 또는 CCD)를 통해 정지영상 및/또는 동영상을 포함하는 촬영 영상을 획득할 수 있고, 획득된 촬영 영상을 영상 처리 모듈을 기반으로 처리할 수 있다.
예를 들어, 카메라(250)는, 영상 처리 모듈을 이용하여 이미지 센서를 통해 획득된 정지영상 또는 동영상을 가공해 필요한 정보를 추출하고, 추출된 정보를 프로세서(260)에 전달할 수 있다.
이때, 테더 드론(200)의 프로세서(260)는, 카메라(250)를 통해 획득된 촬영 영상을 인터페이스부(210)를 통하여 지상 스테이션(100)으로 제공할 수 있다.
마지막으로, 프로세서(260)는, 전술한 각 유닛의 전반적인 동작을 컨트롤하고 구동할 수 있다.
자세히, 실시예에서 프로세서(260)는, 상기 각 유닛의 전반적인 동작을 제어하고 구동함으로써 테더 드론(200)과 지상 스테이션(100) 간의 연동을 가능하게 하며, 이를 통해 원활한 테더 드론(200) 서비스가 제공되게 할 수 있다.
이러한 프로세서(260)는, ASICs (application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세스(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다.
- 지상 스테이션이 케이블을 제어하여 테더 드론을 지원하는 방법
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 지상 스테이션(100)이 케이블을 제어해 테더 드론(200)을 지원하는 방법을 상세히 설명하고자 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 테더 드론(200)을 지원하는 지상 스테이션(100) 및 이를 포함하는 테더 드론(200) 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 전원공급부(110), 장력제어부(120), 케이블 가이드(130), 모니터링부(140), 지상 통신부(150) 및 제어부(160)를 포함할 수 있는 지상 스테이션(100)의 제어부(160)는, 지상 스테이션(100)과 테더 드론(200)을 연결하는 케이블의 장력을 조절하여 테더 드론(200)의 안정적 비행을 구현할 수 있다.
자세히, 제어부(160)는, 1) 장력 센서로부터 획득된 현재 케이블 장력 및/또는 2) 테더 드론(200)의 비행고도에 따라서 장력제어부(120)의 모터(123)를 제어해 케이블의 장력을 조절할 수 있다.
보다 상세히, 제어부(160)는, 케이블 가이드(130) 상에 배치된 장력 센서로부터 획득된 현재 케이블 장력에 따른 케이블 장력 조절을 위하여, 먼저 장력 센서를 기반으로 현재 케이블에서 발생하는 장력을 획득할 수 있다.
또한, 제어부(160)는, 장력 센서로부터 획득된 현재 케이블 장력에 기반하여 기설정된 기준(예컨대, 지속적으로 유지하도록 기설정된 소정의 장력값 등)에 따라 케이블에 인가되는 장력이 제어되도록 케이블의 길이를 조절할 수 있다.
실시예에서, 제어부(160)는, 케이블에 인가되는 장력을 기설정된 기준에 따라 제어하기 위하여 조절되는 장력의 증감에 반비례하여 케이블 길이를 조절할 수 있다.
예를 들어, 제어부(160)는, 장력값이 클수록 장력이 크고 지속적으로 유지하려는 장력값을 10이라고 기설정할 수 있다. 그리고 제어부(160)는, 장력 센서로부터 획득된 현재 케이블 장력이 20일 경우, 현재 케이블 장력을 기설정된 장력값인 10으로 감소시키기 위해 장력제어부(120)로부터 케이블을 소정의 길이만큼 권출하여 케이블 길이를 연장할 수 있다.
즉, 제어부(160)는, 장력 센서로부터 획득된 현재 케이블 장력과 기설정된 기준을 기반으로 케이블의 길이를 조절할 수 있고, 이를 통해 지상 스테이션(100)과 테더 드론(200)을 연결하는 케이블에 인가되는 장력을 조절할 수 있다.
이때, 제어부(160)는, 획득된 장력에 기초하여 케이블 일단에 연결되어 있는 테더 드론(200)이 지상 구조물(예컨대, 건물, 전봇대, 나무 등)과 같은 특정 장애물에 접촉하여 엉킴이 발생하였는지 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 제어부(160)는, 획득된 장력이 소정의 기준 이상의 세기를 가지는 경우, 케이블이 지상 구조물에 접촉하여 엉킴이 발생해 과도한 장력이 발생한 것으로 간주함으로써, 케이블 장력에 기반하여 케이블의 엉킴 발생 여부를 판단할 수 있다.
그리고 제어부(160)는, 케이블 엉킴이 발생한 것으로 판단된 경우, 테더 드론(200)의 비행을 중단시키는 비행제어 신호 및/또는 케이블과 지상 구조물이 엉킨 상황을 알리는 엉킴위험 신호를 생성해 테더 드론(200)으로 송신하여, 테더 드론(200)이 착륙하도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(160)는, 획득된 장력에 기초하여 장력제어부(120)에서 권출된 케이블의 길이가 테더 드론(200)의 비행을 지원하기에 적절한지 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 제어부(160)는, 획득된 장력이 소정의 기준 이상의 세기를 가지는 경우, 지상 스테이션(100)과 테더 드론(200)을 연결하는 케이블의 길이가 부족한 것으로 간주하여, 장력제어부(120)로부터 권출되는 케이블의 길이가 테더 드론(200)의 비행에 부적합하다고 판단할 수 있다.
그리고 제어부(160)는, 획득된 장력을 통해 케이블 길이가 부족하다고 판단된 경우, 장력제어부(120)가 케이블을 소정의 길이 이상 더 권출하도록 제어할 수 있다.
한편, 제어부(160)는, 테더 드론(200)의 비행고도를 기반으로 케이블 장력을 조절하기 위하여, 먼저 지상 스테이션(100)과 케이블을 통해 연결되어 있는 테더 드론(200)의 비행고도를 획득할 수 있다.
자세히, 제어부(160)는, 테더 드론(200)의 비행고도를 지상 통신부(150)를 통하여 테더 드론(200)으로부터 수신해 획득하거나, 장력제어부(120)로부터 권출된 케이블의 길이를 기반으로 측정하여 획득할 수 있다.
이때, 제어부(160)는, 획득된 테더 드론(200)의 비행고도를 모니터링부(140)의 컨트롤러에 의해 입력되는 드론 비행 조종신호를 기반으로 실시간 업데이트(update)할 수 있다.
또한, 제어부(160)는, 획득된 비행고도보다 소정의 길이만큼 케이블의 길이가 더 길도록 제어하여 지상 스테이션(100)과 테더 드론(200) 사이의 케이블 장력이 최소가 되도록 장력제어부(120)의 모터(123)를 컨트롤할 수 있다.
이때, 제어부(160)는 상기 소정의 길이를 기설정할 수 있으며, 예컨대 소정의 길이는, 비행고도가 약 30미터인 경우 3미터에서 6미터, 비행고도가 약 50미터인 경우 5미터에서 10미터, 비행고도가 약 100미터인 경우 10미터에서 20미터와 같이 기설정될 수 있다.
예를 들어, 제어부(160)는, 테더 드론(200)의 비행고도가 약 30미터인 경우, 해당 비행고도보다 3미터에서 6미터만큼 케이블의 길이가 더 길도록 장력제어부(120)의 모터(123)를 컨트롤할 수 있고, 이를 통해 지상 스테이션(100)과 테더 드론(200) 사이의 케이블 장력이 최소가 되도록 케이블 장력을 조절할 수 있다.
한편, 실시예에서 비행고도는, 로라(LoRa)통신이 허용하는 거리 이내가 바람직하며, 통상 1~3Km 이내에서 자유롭게 조절이 가능할 수 있다.
자세히, 로라(LoRa)통신의 허용거리는 도심에서 1~3Km이고, 시야가 확보된 지역에서는 15Km까지 가능할 수 있다. 따라서, 케이블의 무게를 허용하는 한도까지 테더 드론(200)의 비행고도를 높일 수 있다.
여기서, 본 발명의 실시예는 테더 드론(200)의 비행이 1~3Km 이내의 비행이며 테더 드론(200)이 케이블의 무게를 감안가능한 경우에 바람직하지만, 이에 한정되지 않으며, 와이파이(WI-FI) 및/또는 롱텀 에볼루션(Long-Term Evolution, LTE) 통신을 이용하면 지상 스테이션(100)과 테더 드론(200)의 거리 및 고도가 2~3Km일 때까지 통신이 가능하므로, 케이블의 무게를 허용하는 한도까지 테더 드론(200)의 비행고도를 얼마든지 높일 수 있음은 자명할 것이다.
이와 같이, 제어부(160)는, 장력 센서로부터 획득된 현재 케이블 장력 및/또는 테더 드론(200)의 비행고도에 따라서 장력제어부(120)의 모터(123)를 제어해 케이블의 장력을 조절함으로써, 테더 드론(200) 비행의 안정성을 향상시킬 수 있다.
한편, 제어부(160)는, 지상 스테이션(100)으로부터 테더 드론(200)으로 공급되는 전원 공급량을 조절할 수 있다.
자세히, 제어부(160)는, 전원공급부(110)의 전력모듈을 통하여 일정 시간마다 전력계로부터 측정되는 전압, 전류 또는 전력을 획득할 수 있다.
여기서, 지상 스테이션(100)의 제어부(160) 상에는 전원의 공급량을 조절하기 위한 기준 데이터가 기설정되어 있을 수 있으며, 해당 기준 데이터가 기설정된 제어부(160)는, 테더 드론(200)으로부터 DC/DC컨버터를 거친 이후에 측정되는 전압, 전류 또는 전력을 전력모듈을 기반으로 획득할 수 있다.
이후, 제어부(160)는, 획득된 전압, 전류 또는 전력에 기초하여 전원공급부(110)로부터 케이블을 통해 테더 드론(200)으로 공급되는 전원 공급량을 조절할 수 있다.
실시예로, 제어부(160)는, 상기 기설정된 기준 데이터에 기반한 범위의 전압보다 높거나 낮은 경우 및/또는 케이블로부터 공급되는 전류 및 전력이 기전 범위를 벗어나는 경우, 내부 기기의 파손, 케이블의 단선이나 누전, 테더 드론(200) 시스템의 오작동 등이라 판별하고 연결된 케이블을 통한 전원 공급을 차단하도록 전원 공급량 제어신호를 생성할 수 있다.
이때, 전원 공급의 차단은, 물리적으로 케이블을 제거하는 수단이 마련되거나 스위치 오프(Off) 등의 전기제어를 통해 상기 케이블에 대한 전원 공급을 중단하는 등 여러 형태로 구현될 수 있다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(160)에서 상기 케이블이 단선하도록 신호가 생성되어 테더 드론(200)에 대한 전원 공급이 중단되면, 테더 드론(200)은, 동체 내에 배치된 전원저장부 등을 기반으로 구동부(230)의 프로펠러를 가동하고 기 설정된 비상착륙 프로세스에 따라 지상에 착륙할 수 있다.
여기서, 테더 드론(200)의 프로세서(260)는, 상기 전원저장부의 용량을 고려하여 상기 전원저장부에서 테더 드론(200)의 각 구성요소로 공급되는 전력을 제어할 수 있다.
이때, 프로세서(260)는, 카메라(250)에서 측정된 영상, 센서부(240)에서 측정된 정보 및/또는 해당 테더 드론(200)의 실시간 위치 정보 등을 인터페이스부(210)를 통하여 지상 스테이션(100)으로 우선적으로 전달하게 구성될 수 있으며, 상기 전원저장부를 사용하는 경우 카메라(250)의 작동을 중단하고 상기 센서부(240)에서 생성된 해당 테더 드론(200)의 실시간 위치만을 지상 스테이션(100)으로 전달하게 구성될 수 있다. 그리고 프로세서(260)는, 해당 테더 드론(200)의 착륙 이후에도 별도의 제어신호가 입력되기 전까지 센서부(240) 및 통신모듈을 통하여 현재 착륙한 지점에 대한 데이터를 지상 스테이션(100)으로 송출할 수 있다.
이와 같이, 지상 스테이션(100)의 제어부(160)는, 테더 드론(200)으로부터 획득되는 전압, 전력 또는 전력에 기초하여 케이블을 통해 전원공급부(110)로부터 테더 드론(200)으로 공급되는 전원 공급량을 조절함으로써, 불필요한 전원의 손실을 최소화함과 동시에 테더 드론(200) 비행의 안전성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 지상 스테이션(100)의 제어부(160)는, 테더 드론(200)으로부터 감지된 지상 구조물과 해당 테더 드론(200)의 비행고도에 기반하여 해당 테더 드론(200)의 이동반경을 제어할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 지상 스테이션(100)이 테더 드론(200)의 이동반경을 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
자세히, 도 6을 참조하면 제어부(160)는, 테더 드론(200)을 통해 감지된 지상 구조물의 위치와 해당 테더 드론(200)의 비행고도(d)를 기반으로 케이블 가이드(130)의 가이드 샤프트(131)와 가이드 헤더(132)에 의한 중심각(θ)을 제어할 수 있고, 이를 통해 해당 테더 드론(200)의 이동반경을 제어할 수 있다.
보다 상세히, 먼저 제어부(160)는, 테더 드론(200)으로부터 감지된 지상 구조물의 위치와 해당 테더 드론(200)의 비행고도(d)를 획득할 수 있다.
이때, 테더 드론(200)의 프로세서(260)는, 센서부(240) 및/또는 카메라(250)를 통하여 지상 구조물의 위치와 비행고도(d)를 획득할 수 있고, 획득된 데이터를 인터페이스부(210)를 통해 지상 스테이션(100)으로 제공할 수 있다.
여기서, 지상 스테이션(100)의 제어부(160)는, 지상 통신부(150)를 통하여 지상 구조물의 위치와 비행고도(d)를 테더 드론(200)으로부터 수신할 수 있으며, 실시예에 따라서 제어부(160)는, 테더 드론(200)의 비행고도(d)를 장력제어부(120)로부터 권출된 케이블의 길이를 기반으로 측정하여 획득할 수도 있다.
또한, 지상 구조물의 위치와 테더 드론(200)의 비행고도(d)를 획득한 지상 스테이션(100)의 제어부(160)는, 획득된 지상 구조물의 위치와 비행고도(d)에 기초하여 테더 드론(200)에 대한 허용 이동반경(r)을 결정할 수 있다.
여기서, 허용 이동반경(r)은, 특정 고도에 대하여 지상 구조물과, 지상 스테이션(100) 및 테더 드론(200)을 연결하는 케이블이 상호 접촉하지 않으면서 테더 드론(200)이 비행할 수 있는 범위를 의미할 수 있으며, 지상 스테이션(100)의 케이블 가이드(130)를 기준 축으로 하여 테더 드론(200)이 얼마만큼 이격된 거리까지 지상 구조물과의 엉킴없이 안전하게 비행할 수 있는지를 나타낼 수 있다.
즉, 제어부(160)는, 획득된 지상 구조물의 위치와 비행고도(d)를 기반으로 해당 지상 구조물과 케이블이 서로 접촉하여 엉키는 상황을 방지할 수 있는 영역을 판단하여 테더 드론(200)에 대한 허용 이동반경(r)을 도출할 수 있다.
또한, 제어부(160)는, 결정된 허용 이동반경(r)에 기초하여 케이블 가이드(130)의 가이드 샤프트(131)와 가이드 헤더(132)에 의한 중심각(θ)을 제어할 수 있다.
자세히, 먼저 제어부(160)는, 케이블과 지상 구조물이 접촉하여 엉키는 상황을 방지할 수 있는 안전한 이동반경 내에서 테더 드론(200)이 비행하도록 하는 케이블 가이드(130)에 대한 허용 중심각(θ)을, 획득된 허용 이동반경(r)에 기초하여 산출할 수 있다.
그리고 제어부(160)는, 케이블 가이드(130)의 중심각(θ)이 산출된 허용 중심각(θ)을 이루도록 케이블 가이드(130)의 가이드 헤더(132)를 제어하여, 테더 드론(200)의 이동반경을 허용 이동반경(r) 내로 제한할 수 있다.
즉, 제어부(160)는, 허용 이동반경(r) 내에서 테더 드론(200)이 이동하도록 케이블 가이드(130)의 중심각(θ)을 제어함으로써, 케이블 가이드(130)로부터 연장되는 케이블에 연결된 테더 드론(200)의 이동가능 영역을 지상 구조물과의 접촉이 방지되는 안전한 영역 내로 제한할 수 있다.
이때, 제어부(160)는, 케이블 가이드(130)의 가이드 헤더(132)의 회전을 통하여 중심각(θ)을 컨트롤할 수 있다.
자세히, 제어부(160)는, 수직방향 즉, 가이드 샤프트(131)의 길이방향으로 최대 90도(˚)까지 중심각(θ)을 조정할 수 있고, 수평방향 즉, 가이드 샤프트(131)의 길이방향에 수직하는 방향으로 360도(˚)까지 중심각(θ)을 조정할 수 있는 가이드 헤더(132)를 통하여, 케이블 가이드(130)의 중심각(θ)이 결정된 허용 이동반경(r) 내에서 테더 드론(200)이 비행할 수 있게 하는 허용 중심각(θ)을 이루도록 가이드 헤더(132)를 회전시킬 수 있다.
예를 들어, 제어부(160)는, 비행고도(d)가 100미터일 때 허용 이동반경(r)이 50m인 경우, 테더 드론(200)이 100미터 고도 상에서 허용 이동반경(r)인 50m 범위 내로 비행하게 하는 허용 중심각(θ)(예컨대, 45도)을 산출할 수 있다. 그리고 제어부(160)는, 케이블 가이드(130)의 중심각(θ)이 산출된 허용 중심각(θ)(예컨대, 45도)을 이루도록 가이드 헤더(132)를 회전시켜 중심각(θ) 제어를 수행할 수 있다.
즉, 제어부(160)는, 테더 드론(200)에서 감지된 지상 구조물의 위치와 테더 드론(200)의 비행고도(d)를 기반으로 해당 지상 구조물과 케이블이 접촉하지 않는 허용 이동반경(r)을 도출할 수 있고, 도출된 허용 이동반경(r) 내에서 비행하도록 케이블 가이드(130)의 중심각(θ) 제어할 수 있으며, 이를 통해 테더 드론(200)이 지상 구조물과의 엉킴 없이 비행할 수 있도록 테더 드론(200)의 이동반경을 컨트롤할 수 있다.
또한, 제어부(160)는, 테더 드론(200)이 지상 구조물과의 엉킴 없이 비행할 수 있도록 테더 드론(200)의 이동반경을 제어함으로써, 테더 드론(200)이 안정적인 비행을 수행하게 할 수 있고 원활한 수평 이동을 보조할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 지상 스테이션(100)의 제어부(160)는, 케이블 가이드(130)의 가이드 샤프트(131) 높이를 기반으로 지상 스테이션(100)과 테더 드론(200)을 연결하는 케이블의 최대 권취 한계를 제어할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 지상 스테이션(100)이 테더 드론(200)과 연결된 케이블의 최대 권취 한계를 제어하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
자세히, 도 7을 참조하면 제어부(160)는, 다단 샤프트로 구현되어 길이방향으로 직선 왕복 운동을 수행할 수 있는 가이드 샤프트(131)의 높이(h, 즉 길이)에 기초하여 장력제어부(120)에 수용된 케이블의 최대 권취 한계를 제어할 수 있다.
여기서, 최대 권취 한계는, 제어부(160)에 의해 기설정될 수 있으며 테더 드론(200)의 원활한 비행을 위하여 필요한 최소한으로 권취부에서 권출된 케이블 길이를 의미할 수 있다.
즉, 제어부(160)는, 테더 드론(200)의 원활한 비행을 위하여 필요한 최소한의 케이블 길이(최대 권취 한계)를 판단할 때, 상황에 따라 높이가 조절되는 가이드 샤프트(131)의 높이(h)를 고려하여 최대 권취 한계를 결정할 수 있다.
실시예로, 제어부(160)는, 가이드 샤프트(131)의 높이(h)에 비례하여 최대 권취 한계를 증감시키는 제어를 수행할 수 있다.
예를 들어, 제어부(160)는, 가이드 샤프트(131)의 높이(h)가 10미터 높아진 경우, 기설정된 케이블의 최대 권취 한계가 10미터 증가되도록 제어할 수 있다. 다른 예에서, 제어부(160)는, 가이드 샤프트(131)의 높이(h)가 10미터 낮아진 경우, 기설정된 케이블의 최대 권취 한계를 10미터 감소되도록 제어할 수 있다.
또한, 다른 실시예에서 제어부(160)는, 케이블 가이드(130)의 전체적인 높이에 기초하여 장력제어부(120)에 수용된 케이블의 최대 권취 한계를 제어할 수 있다.
자세히, 제어부(160)는, 제어부(160)를 통해 기설정되어 있는 가이드 헤더(132)의 길이와, 상황에 따라 변동되는 가이드 샤프트(131)의 높이(h)를 통합한 케이블 가이드(130)의 전체 높이에 기초하여, 케이블의 최대 권취 한계를 증감시키는 제어를 수행할 수도 있다.
예를 들어, 제어부(160)는, 기설정된 가이드 헤더(132)의 길이가 5미터이고, 가이드 샤프트(131)의 높이(h)가 10미터에서 15미터로 5미터 증가한 경우, 케이블의 최대 권취 한계를 20미터 이상으로 제어할 수 있다. 다른 예에서, 제어부(160)는, 가이드 헤더(132)의 길이가 5미터이고, 가이드 샤프트(131)의 높이(h)가 10미터에서 5미터로 5미터 감소한 경우, 케이블의 최대 권취 한계를 10미터 이상으로 제어할 수 있다.
이와 같이, 제어부(160)는, 케이블 가이드(130)의 높이에 따라서 지상 스테이션(100)과 테더 드론(200)을 연결하는 케이블의 최대 권취 한계를 제어함으로써, 케이블의 장력을 적정하게 유지시킬 수 있고, 케이블 가이드(130)의 높이 변동이 테더 드론(200)의 이동반경에 미치는 영향을 최소화할 수 있으며, 결과적으로 테더 드론(200)의 비행이 원활하게 수행되도록 할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 따른 테더 드론(200)을 지원하는 지상 스테이션(100) 및 이를 포함하는 테더 드론(200) 시스템은, 테더 드론(200)과 지상 스테이션(100)을 연결하는 케이블이 지상 구조물과 접하여 엉키는 현상을 방지함으로써, 테더 드론(200)이 안정적인 비행을 수행하게 할 수 있고 케이블 엉킴에 의한 테더 드론(200)의 파손을 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 테더 드론(200)을 지원하는 지상 스테이션(100) 및 이를 포함하는 테더 드론(200) 시스템은, 테더 드론(200)과 지상 스테이션(100)을 연결하는 케이블을 제어하여 테더 드론(200)의 원활한 수평 이동을 보조함으로써, 테더 드론(200)의 활용성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 테더 드론(200)을 지원하는 지상 스테이션(100) 및 이를 포함하는 테더 드론(200) 시스템은, 테더 드론(200)과 지상 스테이션(100)을 연결하는 케이블을 제어하여 테더 드론(200)의 이륙 및 착륙을 편리하게 수행하도록 함으로써, 테더 드론(200)의 사용성을 향상시키고 조종사의 편리함을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 테더 드론(200)을 지원하는 지상 스테이션(100) 및 이를 포함하는 테더 드론(200) 시스템은, 테더 드론(200)과 지상 스테이션(100)을 연결하는 케이블을 제어하는 케이블 가이드(130)를 튜브형으로 구현하여, 바람의 세기(강도)를 측정해 테더 드론(200)의 비행을 제어함으로써, 테더 드론(200)의 비행에 영향을 미치는 기상환경을 고려하여 보다 안전한 테더 드론(200)의 비행을 수행하게 할 수 있다.
또한, 이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위하여 하나 이상의 소프트웨어 모듈로 변경될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
또한 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술할 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
Claims (3)
- 테더 드론과 지상 스테이션에 전원을 공급하는 전원공급부;
상기 테더 드론과 지상 스테이션을 연결하는 케이블을 권취 또는 권출하는 장력제어부;
상기 케이블을 수용하여 제어하는 케이블 가이드;
상기 케이블을 기반으로 상기 테더 드론과 통신하는 지상 통신부; 및
상기 지상 통신부와 상기 전원공급부를 제어하여 상기 케이블을 통해 상기 테더 드론으로 전원을 공급하고, 상기 장력제어부를 제어하여 상기 케이블의 길이를 조절하며, 상기 케이블 가이드를 제어하여 상기 테더 드론의 이동반경을 조절하는 제어부;를 포함하고,
상기 케이블 가이드는,
다단의 샤프트로 구현되어 상기 케이블 가이드의 높이를 조절하는 가이드 샤프트와, 상기 가이드 샤프트와 회전가능하게 연결되어 상기 테더 드론의 이동반경이 조절되도록 상기 케이블을 제어하는 가이드 헤더를 포함하고,
상기 가이드 헤더는, 상기 가이드 샤프트와 연결되는 힌지와, 상기 힌지를 통해 상기 가이드 샤프트와 연결되어 상기 가이드 샤프트를 기준축으로 수평 및 수직방향으로 회전하는 막대 구조를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 가이드 샤프트와 상기 막대 구조의 중심각을 제어하여 상기 케이블 가이드를 통해 상기 케이블이 배출되는 방향을 제어하고,
외부 물체의 위치를 감지하는 센서부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 테더 드론의 비행 고도(d)와 상기 외부 물체의 위치를 기초로 상기 테더 드론의 허용 이동반경(r)을 산출하고,
상기 산출된 허용 이동반경 내에서 비행하는 상기 케이블 가이드의 가이드 헤더의 허용 중심각(θ)을 산출하고,
상기 케이블 가이드를 제어하여 상기 허용 중심각 이내에서 상기 테더 드론의 비행을 제어하고,
상기 허용 중심각은, 상기 비행 고도(d)에서 상기 외부 물체와, 상기 케이블이 상호 접촉하지 않으면서 상기 테더 드론이 비행할 수 있는 범위를 의미하는
유전 전원공급장치를 이용한 테더 드론 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 케이블 가이드는,
내부 또는 외부에 상기 케이블 가이드에 수용된 상기 케이블과, 상기 가이드 샤프트 또는 상기 가이드 헤더 사이의 마찰력을 최소화하는 롤러와, 상기 케이블의 장력을 센싱하는 장력 센서를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 장력 센서로부터 획득된 상기 케이블의 현재 장력을 기반으로 상기 장력제어부를 제어하여 상기 케이블의 장력을 조절하는
유전 전원공급장치를 이용한 테더 드론 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 케이블 가이드는,
3중 구조의 관을 형성하는 튜브형 케이블 가이드로 구현되고,
상기 튜브형 케이블 가이드는,
상기 케이블을 수용하며 전도성을 가지는 내부 플라스틱관과, 상기 튜브형 케이블 가이드의 외형을 형성하며 전도성이 없는 외부 플라스틱관과, 상기 내부 플라스틱관과 상기 외부 플라스틱관의 사이에 배치되어 전류를 차단하는 절연 수축튜브와, 상기 가이드 샤프트와 상기 가이드 헤더를 연결하여 지탱하는 탄성부재와, 상기 가이드 헤더가 꺾이는 경우에 완충 작용을 수행하는 지지부재를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 튜브형 케이블 가이드에 기반하여 상기 테더 드론이 비행하는 환경에서의 바람의 세기를 측정하고, 상기 측정된 바람의 세기에 따라서 상기 테더 드론의 비행을 제어하는
유전 전원공급장치를 이용한 테더 드론 시스템.
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