KR102505309B1 - 레이더/원격사격 통제장치 일체형 드론 - Google Patents

레이더/원격사격 통제장치 일체형 드론 Download PDF

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KR102505309B1
KR102505309B1 KR1020220005689A KR20220005689A KR102505309B1 KR 102505309 B1 KR102505309 B1 KR 102505309B1 KR 1020220005689 A KR1020220005689 A KR 1020220005689A KR 20220005689 A KR20220005689 A KR 20220005689A KR 102505309 B1 KR102505309 B1 KR 102505309B1
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박찬덕
최병렬
임동옥
박웅도
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(주)텔미전자
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Abstract

본 발명은 레이더/원격사격 통제장치 일체형 드론에 관한 발명이다.
레이더/원격사격 통제장치 일체형 드론은 레이더 송수신기; 센서 시스템; 사격조준 발사장치 및 임무수행 컴퓨터로 구성되고, 침입자 수색, 추적, 군집 테러 드론에 대한 자동 사격 제거, 광범위한 지역 정찰을 통한 산불 소방, 실종자 발견 임무를 수행 할 수 있다.

Description

레이더/원격사격 통제장치 일체형 드론 {Remote shooting control device for drones using radar}
본 발명은 레이더/원격사격 통제장치 일체형 드론에 관한 발명이다.
레이더/원격사격 통제장치 일체형 드론은 레이더 송수신기; 센서 시스템; 사격조준 발사장치 및 임무수행 컴퓨터로 구성되고, 침입자 수색, 추적, 군집 테러 드론에 대한 자동 사격 제거, 광범위한 지역 정찰을 통한 산불 소방, 실종자 발견 임무를 수행 할 수 있다.
일반적으로 드론은 목표 타겟을 추적하는데 영상 시스템을 활용하고 있다.
그런데, 현재 영상 시스템은 정확성이 보장이 되지 않아서 드론을 조준하는 사람의 능력에 따라 목표 타겟을 발견하는데 확률이 낮으며 시간이 많이 소요된다.
또한 악천후나 야간에는 목표 타겟이 보이지 않아 사격에 어려움이 있다.
한편, 드론을 이용한 슈팅 게임 제공 시스템(국내등록특허 제10-2149476호)은 게임에 참여하는 사용자가 소지한 하나 이상의 사용자 단말;
트리거의 조작에 따라 일방향으로 서로 다른 식별코드를 갖는 레이저를 조사하는 하나 이상의 총기장치;
상기 총기장치로부터 출력된 레이저를 수광하면 상기 식별코드를 포함하는 피격신호를 출력하는 피격부를 탑재하고, 설정한 경로에 따라 공중을 비행하는 드론;
기설정된 코스에 따라 상기 드론의 비행을 제어하여 슈팅 게임 콘텐츠를 진행하고, 상기 피격신호를 수신하여 상기 식별코드를 통해 총기장치를 식별하고, 식별된 총기장치의 사용자를 판단하여 사용자별 명중 스코어를 카운터하는 게임 운영 서버; 및
탈착센서가 탑재되고, 상기 게임 운영 서버와 네트워크를 통해 연결되어 상기 총기장치의 장착에 따른 대기상태 또는 사격 가능 상태인지를 확인하는 총기집을 포함하고,
상기 사용자 단말은,
무선 네트워크를 통해 상기 게임 운영 서버와 연결되어 데이터 통신을 수행하는 단말 통신부;
사용자의 입력에 따라, 슈팅 게임 콘텐츠의 플레이어로 등록 요청하는 사용자 등록부;
플레이어로 등록된 사용자가 소지한 총기장치를 등록하고, 사용자로부터 게임 실행 중 총기에 대한 설정을 입력받는 총기 설정부;
사용자 등록 및 총기장치에 할당되는 탄환에 대한 요금 결제절차를 상기 게임 운영 서버에 요청하는 결제 요청부; 및
사용자의 회원정보, 결제수단 정보 및 게임 진행에 따른 스코어 정보를 저장하는 저장소를 포함하고,
상기 게임 운영 서버는,
무선통신망을 통해 게임에 참가하는 사용자가 소지한 사용자 단말과 연결되어 데이터 통신을 수행하고, 상기 스코어 정보를 포함하는 게임 콘텐츠 진행사항을 상기 사용자 단말과 동기화하는 단말 연동부; 및
연동중인 사용자 단말의 요청에 따라 해당 사용자가 게임 내에서 사용되는 총기의 종류를 변경 또는 탄환을 충전하여 게임 콘텐츠에 반영하는 인터페이스 제공부를 포함하는 드론을 이용한 슈팅 게임 제공 시스템이다.
또한 드론 기반의 사격 게임 시스템(국내등록특허 제10-1960341호)는,
복수로 구비되는 사격총; 타겟드론; 및 연결게이트웨이;가 포함되어 구성되며;
사격총의 적외선 송신 모듈은 싱크 신호를 기준으로 각각 정해진 시간 구간에 적외선 신호가 출력되고;
타겟드론의 적외선 수신 모듈은 적외선 송신 모듈로부터 송신된 적외선 신호를 수신 후 싱크 신호를 기준으로 적외선 신호가 송신된 사격총이 구분되는 것을 특징으로 하고;
사격총은 트리거 입력 신호가 발생되면, 싱크 신호를 기준으로 ID 별로 정해진 시간 구간에 적외선 송신 모듈을 통하여 적외선 신호가 출력되도록 하는 것으로,
첫번째 구간에서는 연결게이트웨이에서 사격장치부에 싱크 신호를 9ms 동안 방송으로 전달하고, 이어서 0.2ms의 시간차를 두고서 싱크 신호를 9ms 동안 방송으로 전달한 후 사격장치부에 싱크 신호가 전달 완료되면, 1ms 동안 사격장치부의 시간 동기화 정보를 초기화하고, 이어서 0.2ms의 시간차를 두고서 1ms 동안 표적장치부의 시간 동기화 정보를 초기화하고; 이어지는 다음 구간에서는 사격총의 사격트리거부를 통한 트리거 정보의 유무를 1ms 동안 체크하고, 트리거 정보가 있을 경우 적외선 신호를 7ms 동안 표적장치부에 송신하고, 표적장치부에서는 적외선 신호 수신 여부를 상태바이트 내 비트에 기록하고, 이와 동시에, 사격총의 사격트리거부를 통한 트리거 정보 유무를 연결게이트웨이에 9ms 동안 송신한 후 연결게이트웨이에 1ms 동안 저장시키고; 마지막 구간에서는 사격총으로부터 송신된 적외선 신호가 타겟드론에 명중되어 수신된 적외선 신호 수신 정보를 연결게이트웨이에 9ms 동안 전송하며, 연결게이트웨이에서는 수신된 적외선 신호 수신 정보를 1ms 동안 저장시키는 것을 특징으로 하며;
타겟드론은 사격총의 적외선 송신 모듈에서 발사한 적외선 신호를 수신하여 싱크 신호를 기준으로 사격총의 ID를 구분하여 저장한 후 해당 정보를 연결게이트웨이로 전송하는 것을 특징으로 한 드론 기반 사격 게임 시스템이다.
(0001) 국내등록특허 제10-2149476호(2020. 8. 28 공고) (0002) 국내등록특허 제10-1960341호(2019. 3. 20 공고)
드론의 기존 영상 시스템을 이용하는 경우에 악천후나 야간에는 목표 타겟이 명확하게 식별이 되지 않는 문제점을 해결하고자 한다.
또한 목표 타겟에 대한 사격을 실시할 때 야간이나 기후 조건이 나쁜 악천후에서는 사격 조준점의 설정이 불가능해지는 문제점을 해결하고자 한다.
본 발명에 따른 원격사격장치를 구비한 드론은 목표 타겟 식별을 위한 전용 레이더를 사용하여 해결하고자 한다.
또한 본 발명에 따른 원격사격장치를 구비한 드론은 TOD 카메라를 구비한 센서 시스템을 장착하여 야간이나 악천후에 사격 조준점을 정확하게 설정하고자 한다.
또한 본 발명에 따른 원격사격장치를 구비한 드론은 자이로 센서를 구비하여 목표 타겟을 조준할 때 영점 조준을 정확히 제공할 수 있도록 한다.
본 특허 발명은 레이더가 테러 드론을 자동 추적하고, 호버링 상태에서 테러 드론들을 신속히 조준 사격하여 대량의 테러 드론을 제압할 수 있다.
또한 전투 시에 병력을 대신하여 목표 타겟을 탐색하여 원격에서 드론의 사격통제시스템을 조정하여 효과적으로 전투력을 발휘할 수 있다.
또한 본 특허 발명은 침입자 수색, 추적, 군집 테러 드론에 대한 자동 사격 제거, 광범위한 지역 정찰을 통한 산불 소방, 실종자 발견 임무 등을 수행 할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 원격사격장치를 구비한 드론의 실시예이다.
도 2는 본 발명에 따른 원격사격장치를 구비한 드론의 실시예이다.
도 3은 본 발명에 따른 원격사격장치를 구비한 드론의 시스템 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 사격조준 발상장치의 실시예이다.
도 5는 본 발명에 따른 사격조준 발사장치의 실시예이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 레이더/원격사격 통제장치 일체형 드론은,
타겟 물체를 식별하여 추적 운전하고 자동 사격을 실시하는 레이더가 부착된 드론(100);과 상기 드론과 데이터 통신하며 타겟 물체에 대한 사격을 제어하는 원격지 통제부(200);로 구성된다.
상기 드론(100)은
드론의 현재 위치를 파악하는 GPS 안테나부(110);
타겟 물체에 대한 고각, 방위각 및 거리값을 탐지하는 레이더 송수신부(120);
타겟 물체에 대한 영상을 촬영할 수 있도록 광학 카메라, TOD 카메라, 및 레이더 거리측정기로 구성된 센서 시스템(130);
상기 GPS 안테나부, 레이더 송수신부 및 센서 시스템으로부터 데이터를 수신하여 연산 처리하는 임무수행 컴퓨터(140);
상기 임무수행 컴퓨터에서 연산 처리된 데이터를 원격지 통제부와 송수신할 수 있는 데이터 송수신 안테나부(150); 및
원격지 통제부의 지시에 따라 타겟 물체에 대한 조준 사격을 실시하는 사격조준발사장치(160);를 구비한다.
또한, 원격지 통제부(200);는 상기 드론으로부터 수신한 타겟 물체에 대한 데이터를 바탕으로 타겟 물체에 대한 추적 운전을 조종하는 드론 조종기(210)와 타겟 물체에 대한 조준 사격을 제어할 수 있는 사격 조준기(220)을 포함할 수 있다.
GPS 안테나부(110)는 드론의 현재 위치의 GPS 값을 임무수행 컴퓨터(140)로 전송한다.
레이더 송수신부(120)는 고각 40도 범위, 방위각 120도 범위 이내에서 타겟 물체의 고각, 방위각, 및 거리값에 대한 수신 데이터를 임무수행 컴퓨터(140)로 전송한다.
임무수행 컴퓨터(140)는 레이더 송수신부(120)로부터 타겟 물체의 위치 좌표값을 수신한다.
임무수행 컴퓨터(140)는 레이더 송수신부(120)로부터 수신한 타겟 물체를 식별할 수 있는 고강도 인공지능(AI)을 구비한다.
상기 인공지능(AI)은 딥러닝에 의해 테러 드론을 비롯하여 조류, 비행기, 사람, 자동차, 오토바이의 모습을 교차로 학습시킴으로써 타겟 물체를 정확하게 식별해 낼 수 있다.
임무수행 컴퓨터(140)로부터 타겟 물체가 테러 드론임을 전달받으면 원격지 통제부(200)는 테러 드론을 향하여 추적 운전을 할 수 있으며, 조준 사격을 할 수 있다.
또 바람직하게는 타겟 물체가 테러 드론임이 판명되면, 상기 임무수행 컴퓨터(140)가, 원격지 통제부(200)의 지시 없이도, 직접 드론의 추적 운전과 조준 사격을 제어 실시할 수 있다.
상기 레이더 송수신부(120)는 레이더 탐지 범위 이내의 타겟 물체를 식별하여 추적 운전을 할 수 있도록 작동하는 반면에, 센서 시스템(130)은 근접 거리로 추격한 타겟 물체에 대하여 조준 사격을 할 수 있도록 타겟 물체의 영상을 정밀하게 촬영한다.
상기 센서 시스템(130)은 타겟 물체에 대한 주간의 영상을 촬영하는 광학 카메라, 악천후나 야간시에 타겟 물체의 영상을 촬영하는 TOD 카메라, 테러 드론에 대한 거리를 정밀 측정하는 레이더 거리 측정기를 구비한다.
임무수행 컴퓨터(140)는 상기 센서 시스템(130)으로부터 수신된 타겟 물체의 영상이 사격조준기(220)의 영점에 위치하도록 드론운전 제어부(170)에 의해 드론(100)의 고도와 방위를 정밀하게 자동 제어한다.
또한 바람직하게 자이로 센서의 기울어진 경사도를 반영하여 타겟점의 오차를 보정할 수 있다. 본 발명은 드론(100) 본체에 부착되는 자이로 센서(도 3 참조) ;와 센서 시스템(130) 내부에 부착되는 자이로 센서(도면 미도시);를 이중으로 구비하여, 테러 드론을 추적하는 드론(100)의 기울어진 경사도와 센서 시스템(130)의 기울어진 경사도를 이중으로 감지하여 오차를 보정할 수 있다.
본 발명에 따른 드론(100)은 호버링 상태 및 추적이동 상태에서 원격지 통제부(200)의 사격 지시를 수신하여 타겟 물체에 대한 조준 사격을 실시할 수 있다.
사격조준 발사장치(160)는 센서시스템(130)과 총기를 일체로 구동하여 영점 조준할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 센서시스템(130)과 총기를 회전 구동하는 회전 구동부(161); 상부의 힌지축을 중심으로 전후로 구동하는 전후 구동부(162); 총기를 지지하는 총기 지지대(163); 및 솔레노이드 밸브로 연결되어 총기를 자동으로 격발하는 격발 장치(164);를 구비한다.
회전 구동부(161)가 좌, 우측 방향으로 회전을 하게 되면 센서시스템(130)의 렌즈와 총기 구멍에서 보이는 타겟의 위치가 좌, 우측 방향으로 이동을 하며 영점 조정을 하게 된다.
전후 구동부(162)가 전, 후 방향으로 이동을 하게 되면 상부의 힌지축을 중심으로 회전을 하게 되며, 센서시스템(130)의 렌즈와 총기 구멍에서 보이는 타겟의 위치가 상, 하 방향으로 이동을 하며 영점 조정을 하게 된다.
조준 사격은 원격지 제어부(200) 또는 임무수행 컴퓨터(140)의 제어 신호에 따라 회전 구동 및 전후 구동을 통해 영점 조정을 하고, 격발 장치(164)가 작동함으로써 실시된다.
도 5는 사격조준 발사장치(160)에 총기가 거치된 실시예이다.
본 발명의 드론(100)은 임무수행 컴퓨터(140)를 구비하며,
상기 임무수행 컴퓨터(140)는,
레이더 송수신부(120)로부터 수신한 데이터를 분석 처리하며,
테러 드론, 비행기, 사람, 자동차, 오토바이 등으로 식별 분류하는 기능을 보유하며,
타겟 물체의 추적 좌표를 생성하여 자동추적 운전할 수 있는 기능을 보유하며,
원격지 통제부의 지시에 따라 타겟 물체에 대하여 사격모드로 전환하여 격발시키는 기능을 보유한다.
또한 군집 테러 드론에 접근하여 원격지 통제부의 지시 없이도 복수의 테러 드론을 자동으로 사격하여 격추할 수 있다.
드론(100)은 모든 데이터를 지상의 원격지 통제부(200)와 통신하며,
상기 드론(100)에는 암호화 통신모듈(KCMVP)이 탑재되어 통신 보안을 유지한다.
또한 본 발명은 사물 식별력을 갖춘 인공 지능 레이더가 장착된 드론으로서,
상기 인공 지능 레이더가 추출한 식별된 타겟의 위치 좌표값(위도, 경도, 거리)을 인식할 수 있도록 임무수행 컴퓨터와 GPS가 장착되고, 상기 타겟의 위치 좌표값(위도, 경도, 거리)을 향하여 자동 운전이 가능한 것을 특징으로 하는 수색용 드론을 포함한다.
또한 본 발명은 사물 식별력을 갖춘 인공 지능 레이더가 장착된 드론으로서,
군집으로 침투하는 테러 드론들을 레이더로 포착하여, 드론이 호버링 또는 비행 상태에서 드론 자체의 자이로센서와 사격 조준용 센서시스템의 자이로 센서로 이중으로 표적을 조준 사격하여 침투한 군집 드론들을 격추 및 제거 시키는 것을 특징으로 하는 드론을 포함한다.
또한 본 발명은 사물 식별력을 갖춘 인공 지능 레이더가 장착된 드론으로서, 지상으로 침투하는 침입자들을 레이더로 포착하여 드론이 호버링 또는 비행 상태에서 드론 자체의 자이로센서와 사격 조준용 센서시스템의 자이로 센서로 이중으로 표적을 조준하여 연속으로 사격하여 지상으로 침투한 침입자들을 제거 시키는 것을 특징으로 하는 드론을 포함한다.

Claims (6)

  1. 사물 식별력을 갖춘 인공 지능 레이더가 장착된 드론;
    상기 드론과 데이터 통신하며 타겟 물체에 대한 추적 운전 및 사격을 제어하는 원격지 통제부;로 이루어지고,
    상기 드론은
    드론의 위치를 파악하는 GPS 안테나부;
    타겟 물체에 대한 고각, 방위각 및 거리값을 측정하는 레이더 송수신부;
    타겟 물체에 대한 영상을 촬영할 수 있도록 광학 카메라, 악천후나 야간시에 타겟 물체의 영상을 촬영하는 TOD 카메라, 및 테러 드론에 대한 거리를 정밀 측정하는 레이더 거리측정기로 구성된 센서 시스템;
    상기 GPS 안테나부, 레이더 송수신부 및 센서 시스템으로부터 데이터를 수신 처리하는 임무수행 컴퓨터;
    상기 임무수행 컴퓨터로부터 데이터를 원격지 통제부와 송수신할 수 있는 데이터 송수신 안테나부; 및
    원격지 통제부의 지시에 따라 타겟 물체에 대한 조준 사격을 실시하는 사격조준발사장치;를 구비하며,
    상기 임무수행 컴퓨터는 레이더 송수신부로부터 수신한 타겟 물체를 식별할 수 있는 인공지능(AI)을 구비하고, 상기 인공지능(AI)은 딥러닝에 의해 테러 드론, 조류, 비행기, 사람, 자동차, 오토바이의 모습을 식별하여 테러 드론의 침입을 정확하게 감지해 낼 수 있으며,
    상기 사격조준 발사장치는 센서시스템과 총기를 회전 구동하는 회전 구동부; 상부의 힌지축을 중심으로 전후로 구동하는 전후 구동부; 총기를 지지하는 총기 지지대; 및 솔레노이드 밸브로 연결되어 총기를 자동으로 격발하는 격발 장치;를 구비하여 센서시스템과 총기를 일체로 구동하여 영점 조준할 수 있으며,
    상기 드론에는 암호화 통신모듈(KCMVP)이 탑재되어 원격지 통제부와의 통신 보안을 유지하는 것을 특징으로 하는 레이더/원격사격 통제장치 일체형 드론
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 드론은 사물 식별력을 갖춘 인공 지능 레이더가 장착된 드론으로서, 상기 인공 지능 레이더가 추출한 식별된 타겟의 위치 좌표값(위도, 경도, 거리)을 인식할 수 있도록 임무수행 컴퓨터와 GPS가 장착되고, 상기 타겟의 위치 좌표값(위도, 경도, 거리)을 향하여 자동 운전이 가능한 것을 특징으로 하는 레이더/원격사격 통제장치 일체형 드론
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 드론은 사물 식별력을 갖춘 인공 지능 레이더가 장착된 드론으로서, 군집으로 침투하는 테러 드론들을 레이더로 포착하여, 드론이 호버링 또는 비행 상태에서 드론 자체의 자이로센서와 사격 조준용 센서시스템의 자이로 센서로 이중으로 표적을 조준 사격하여 침투한 군집 드론들을 격추 및 제거 시키는 것을 특징으로 하는 레이더/원격사격 통제장치 일체형 드론
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 드론은 사물 식별력을 갖춘 인공 지능 레이더가 장착된 드론으로서, 지상으로 침투하는 침입자들을 레이더로 포착하여 드론이 호버링 또는 비행 상태에서 드론 자체의 자이로센서와 사격 조준용 센서시스템의 자이로 센서로 이중으로 표적을 조준하여 연속으로 사격하여 지상으로 침투한 침입자들을 제거 시키는 것을 특징으로 하는 레이더/원격사격 통제장치 일체형 드론
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