KR20200089110A - 드론용 레이더장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 드론용 레이더장치에 관한 것으로, 본 발명은 드론의 일측에 장착되는 레이더바디; 상기 레이더바디의 내부에 구비되며, 빔을 송신하고 그 송신된 빔이 반사되는 것을 수신하는 위상배열안테나모듈; 상기 드론에 장착된 배터리의 전력을 무선으로 상기 위상배열안테나모듈로 공급하는 무선충전모듈; 상기 위상배열안테나모듈에서 송신하고 수신하는 신호들을 처리하는 신호처리모듈; 상기 신호처리모듈에서 처리되는 신호를 상기 드론의 제어유닛으로 전송하는 광통신모듈;을 포함한다. 본 발명에 따르면, 드론이 비행 중 드론의 주변에 장애물이 위치할 경우 그 장애물을 감지할 뿐만 아니라 소형화가 가능하다.

Description

드론용 레이더장치{RADAR APPARATUS FOR DRONE}

본 발명은 드론용 레이더장치에 관한 것이다.

드론(drone)이란 조종사없이 무선 전파의 유도에 의해서 비행 및 조종이 가능한 비행기나 헬리콥터 모양의 무인항공기를 뜻한다. 근래에는 드론이 농약 살포, 교통 모니터링, 뉴스 보도, 소방 활동을 위한 화재 모니터링, 건설 현장들의 측량, 패키지 배달, 육상 감시 등 여러 분야에 널리 사용되고 있다.

하지만, 드론이 설정된 비행 경로를 비행 중 다른 비행체, 조류, 전선 등의 장애물에 충돌하는 경우가 빈번하게 발생하고 있다. 드론 업체들은 드론이 비행 중 장애물과 충돌하는 것을 방지하기 위하여 카메라나 라이더(Lidar)를 드론에 탑재하고 있으나, 조류나 전선 등의 장애물을 감지하는데에는 한계가 있다.

본 발명의 목적은 드론이 비행 중 드론의 주변에 장애물이 위치할 경우 그 장애물을 감지할 뿐만 아니라 소형화가 가능한 드론용 레이더장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 드론의 일측에 장착되는 레이더바디; 상기 레이더바디의 내부에 구비되며, 빔을 송신하고 그 송신된 빔이 반사되는 것을 수신하는 위상배열안테나모듈; 상기 드론에 장착된 배터리의 전력을 무선으로 상기 위상배열안테나모듈로 공급하는 무선충전모듈; 상기 위상배열안테나모듈에서 송신하고 수신하는 신호들을 처리하는 신호처리모듈; 상기 신호처리모듈에서 처리되는 신호를 상기 드론의 제어유닛으로 전송하는 광통신모듈;을 포함하는 드론용 레이더장치가 제공된다.

상기 위상배열안테나모듈은 상기 레이더바디 내부에 구비되는 회전체와, 상기 회전체를 회전시키는 회전모터와, 상기 회전체에 배열되는 송신안테나소자어레이 및 수신안테나소자어레이와, 상기 송신안테나소자어레이에 연결되는 송신기와, 상기 수신안테나소자어레이에 연결되는 수신기를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 무선충전모듈은 상기 드론의 배터리에 연결되어 무선으로 상기 배터리의 전력을 송신하는 무선전력송신부와, 상기 무선전력송신부에서 송신하는 무선전력을 수신하는 무선전력수신부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 무선전력송신부는 드론의 배터리에 연결되어 공진주파수를 발생시키는 주파수발생회로와, 상기 주파수발생회로에서 발생되는 공진주파수를 송신하는 송신공진결합안테나를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 무선전력수신부는 상기 회전모터측에 구비되어 상기 무선전력송신부에서 송신되는 무선전력을 수신하는 제1 전력수신부와, 상기 제1 전력수신부에서 수신된 전력을 정류하여 모터에 공급하는 제1 정류회로와, 상기 송신안테나소자어레이측에 구비되어 상기 전력송신부에서 송신되는 무선전력을 수신하는 제2 전력수신부와, 상기 제2 전력수신부에서 수신된 전력을 정류하여 송신안테나소자어레이에 공급하는 제2 정류회로를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 무선전력수신부는 상기 무선전력송신부에서 송신되는 무선전력을 수신하는 전력수신부와, 상기 전력수신부에서 수신되는 무선전력을 정류하여 상기 회전모터 및 송신안테나소자어레이측에 공급하는 통합정류회로를 포함할 수도 있다.

상기 신호처리모듈에서 신호를 송신하고 수신하는 방식은 빔포밍 방식을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 광통신모듈은 적외선통신인 것이 바람직하다.

본 발명은 드론이 설정된 비행 경로를 비행 중 드론의 주변에 장애물(들)이 위치할 경우 위상배열안테나모듈에서 빔을 송신하고 수신하여 장애물을 감지하여 드론의 제어유닛에 신호를 보내고 그 신호에 의해 제어유닛이 장애물을 회피하면서 드론의 비행 경로를 비행할 수 있게 되므로 드론이 비행 중 다른 비행체는 물론 조류나 전선 등의 장애물과 충돌하는 것을 방지하게 된다.

또한, 본 발명은 위상배열안테나모듈에서 소요되는 전력을 무선충전모듈에 의해 드론 본체의 배터리에서 무선으로 공급하게 되고 위상배열안테나모듈에서 신호를 광통신모듈을 통해 드론 본체의 제어유닛과 통신하게 되므로 소형화가 가능하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 드론용 레이더장치의 일실시예가 구비된 드론의 일예를 도시한 정면도,
도 2는 본 발명에 따른 드론용 레이더장치의 일실시예를 도시한 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 드론용 레이더장치의 일실시예를 구성하는 위상배열안테나모듈의 일예를 도시한 부분 정면도,
도 4는 본 발명에 따른 드론용 레이더장치의 일실시예를 구성하는 무선충전모듈의 일예를 도시한 블록도.

이하, 본 발명에 따른 드론용 레이더장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 드론용 레이더장치의 일실시예가 구비된 드론의 일예를 도시한 정면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 드론용 레이더장치의 일실시예가 구비된 드론의 일예는, 먼저, 드론 본체(100), 구동유닛(200), 제어유닛(300), 통신유닛(400), 드론용 레이더장치(500)를 포함한다.

드론 본체(100)의 일예로, 드론 본체(100)는 소정 형상으로 형성되는 몸체부(110)와, 그 몸체부(110)의 상부에 방사상으로 수평으로 연결되는 다수 개의 날개장착프레임(120)들과, 그 날개장착프레임(120)들의 각 단부 하면에 연결되는 서포팅바(130)들을 포함한다. 드론 본체(100)에 각종 임무장비가 장착된다.

구동유닛(200)은 드론 본체(100)의 날개장착프레임(120)들에 각각 장착되는 플로페러구동모터(210)들과, 그 프로펠러구동모터(210)에 연결되어 프로펠러구동모터(210)의 회전력에 의해 회전하는 프로펠러(220)들과, 드론 본체(100)의 몸체부(110)에 장착되어 프로펠러구동모터(210)들을 포함하는 부품들에 전원을 공급하는 배터리(130)를 포함한다.

제어유닛(300)은 비행제어기와, 센서융합기와, 자이로센서, 가속도센서를 포함한다.

통신유닛(400)은 비행정보 송신기와, 무선전파수신기를 포함한다.

드론용 레이더장치(500)는 드론 본체(100)에 장착되어 빔을 송신하고 수신하여 비행 중 전방에 장애물이 위치하는 것을 감지하게 된다. 드론용 레이더장치(500)의 일실시예로, 드론용 레이더장치(500)는 레이더바디(510), 위상배열안테나모듈(520), 무선충전모듈(530), 신호처리모듈(540), 광통신모듈(550)을 포함한다.

레이더바디(510)는 드론 본체(100)의 몸체부(110) 일측에 장착되는 것이 바람직하다. 레이더바디(510)의 일예로, 레이더바디(510)는 반구 형상의 곡면판으로 형성되는 반구형 장착부(511)와, 그 반구형 장착부(511)의 개구된 하단을 복개하도록 반구형 장착부(511)에 결합되는 커버판부(512)와, 커버판부(512)에 연결되며 드론 본체(100)의 몸체부(110)에 결합되는 연결바(513)를 포함한다.

위상배열안테나모듈(520)은 레이더바디(510)의 내부에 구비되며, 빔을 송신하고 그 송신된 빔이 반사되는 것을 수신한다. 위상배열안테나모듈(520)의 일예로, 도 2, 3에 도시한 바와 같이, 위상배열안테나모듈(520)은 레이더바디(510) 내부에 구비되는 회전체(521)와, 그 회전체(521)를 회전시키는 회전모터(522)와, 회전체(521)에 배열되는 송신안테나소자어레이(523) 및 수신안테나소자어레이(524)와, 송신안테나소자어레이(523)에 연결되는 송신기(525)와, 수신안테나소자어레이(524)에 연결되는 수신기(526)를 포함한다. 송신안테나소자어레이(523)는 다수 개의 송신안테나소자(1)들이 회전체(521)에 배열된 것이고, 수신안테나소자어레이(524)는 다수 개의 수신안테나소자(2)들이 회전체(521)에 배열된 것이다. 송신안테나소자어레이(523)에 대한 복수의 송신기 채널들이 지정되고, 수신안테나소자어레이(524)에 대한 복수의 수신기 채널들이 지정된다. 송신기(525)의 일예로, 송신기(525)는 하나 이상의 디지털 대 아날로그 변환기들, 신호정형회로들, 필터들, 위상조정기들, 신호조정엘리먼트들, 증폭기들, 감쇠기들, 타이밍 회로부, 로직디바이스들로부터 디지털 제어 신호들을 수신하고 아날로그 송신 신호들을 아날로그 인터페이스를 통해서 제공하여 송신안테나소자어레이(523)의 하나 이상의 송신안테나소자(1)들을 여기시키고 하나 이상의 송신 빔들 또는 채널들을 발생시키도록 구성하는 것이 바람직하다. 수신기(526)는 하나 이상의 아날로그 대 디지털 변환기들, 필터들, 위상 조정기들, 신호조정엘리먼트들, 증폭기들, 감쇠기들, 타이밍회로부, 로직 디바이스들, 수신안테나소자어레이(524)의 하나 이상의 안테나소자들에 대응하는 아날로그 인터페이스를 통해서 아날로그 신호들을 수신하고 아날로그 신호들을 디지털 신호들로 변환하고 디지털 신호들을 프로세싱하도록 구성하는 것이 바람직하다.

무선충전모듈(530)은 드론에 장착된 배터리(230)의 전력을 무선으로 위상배열안테나모듈(520)로 공급한다. 무선충전모듈(530)의 일예로, 도 4에 도시한 바와 같이, 무선충전모듈(530)은 드론의 배터리(230)에 연결되어 무선으로 배터리(230)의 전력을 송신하는 무선전력송신부(10)와, 그 무선전력송신부(10)에서 송신하는 무선전력을 수신하는 무선전력수신부(20)를 포함한다. 무선전력송신부(10)의 일예로, 무선전력송신부(10)는 드론의 배터리(230)에 연결되어 공진주파수를 발생시키는 주파수발생회로(11)와, 그 주파수발생회로(11)에서 발생되는 공진주파수를 송신하는 송신공진결합안테나(12)를 포함한다. 무선전력수신부(20)의 제1 예로, 무선전력수신부(20)는 회전모터(522)측에 구비되어 무선전력송신부(10)에서 송신되는 무선전력을 수신하는 제1 전력수신부(21)와, 그 제1 전력수신부(21)에서 수신된 전력을 정류하여 회전모터(522)에 공급하는 제1 정류회로(22)와, 송신안테나소자어레이(523)측에 구비되어 무선전력송신부(20)에서 송신되는 무선전력을 수신하는 제2 전력수신부(23)와, 그 제2 전력수신부(23)에서 수신된 전력을 정류하여 송신안테나소자어레이(523)에 공급하는 제2 정류회로(24)를 포함한다. 제1,2 전력수신부(21)(23)는 각각 커패시터를 포함한다. 무선전력수신부(20)의 제1 예는 무선전력송신부(10)의 송신공진결합안테나(12)에서 전력을 공진주파수로 송신하고 제1 전력수신부(21)에서 그 송신된 전력을 수신하고 제1 정류회로(22)를 통해 회전모터(522)에 공급되고, 또한 무선전력송신부(10)의 송신공진결합안테나(12)에서 전력을 공진주파수로 송신하고 제2 전력수신부(23)에서 그 송신된 전력을 수신하고 제2 정류회로(24)를 통해 송신안테나소자어레이(523)측에 공급된다. 무선전력수신부(20)의 제2 예로, 무선전력수신부는 무선전력송신부에서 송신되는 무선전력을 수신하는 전력수신부와, 그 전력수신부에서 수신되는 무선전력을 정류하여 회전모터 및 송신안테나소자어레이측에 공급하는 통합정류회로를 포함한다.

신호처리모듈(540)은 위상배열안테나모듈(520)에서 송신하고 수신하는 신호들을 처리한다. 신호처리모듈(540)에서 송신하고 수신하는 신호처리 방식은 빔포밍 방식을 포함하는 것이 바람직하다. 빔포밍 방식을 포함하게 되므로 다중 경로를 통해 전송되는 신호의 간섭을 최소화하게 된다.

광통신모듈(550)은 신호처리모듈(540)에서 처리되는 신호를 드론의 제어유닛(300)으로 전송한다. 광통신모듈(550)의 일예로, 광통신모듈(550)은 적외선통신인 것이 바람직하다. 광통신모듈(550)에 의해 신호처리모듈(540)에서 처리되는 신호를 전송하게 되므로 많은 양의 신호를 빠르고 정확하게 전송하게 된다.

이하, 본 발명에 따른 드론용 레이더장치의 작용과 효과를 설명한다.

먼저, 본 발명에 따른 드론용 레이더장치는 드론 본체(100)에 장착된다. 드론용 레이더장치(500)가 장착된 상태에서 드론은 미리 설정된 비행 경로를 따라 비행하면서 임무를 수행하게 된다. 드론이 미리 설정된 비행 경로를 비행하는 과정에서 위상배열안테나모듈(520)에서 빔을 송신하고 수신하면서 주변에 전선이나 항공기 등의 장애물이 있는지를 감지하는 신호를 신호처리모듈(540)과 광통신모듈(550)을 통해 드론 본체(100)의 제어유닛(300)으로 보내게 된다. 드론 본체(100)에 장착된 배터리(230)의 전력이 무선충전모듈(530)에 의해 위상배열안테나모듈(520)에 공급된다. 비행하는 드론의 주변에 장애물이 감지되면 드론 본체(100)의 제어유닛(300)이 그 장애물이 감지된 위치를 우회하여 비행하도록 제어한다.

이와 같이, 본 발명은 드론이 설정된 비행 경로를 비행 중 드론의 주변에 장애물(들)이 위치할 경우 위상배열안테나모듈에서 빔을 송신하고 수신하여 장애물을 감지하여 드론의 제어유닛(300)에 신호를 보내고 그 신호에 의해 제어유닛(300)이 장애물을 회피하면서 드론의 비행 경로를 비행할 수 있게 되므로 드론이 비행 중 장애물과 충돌하는 것을 방지하게 된다.

또한, 본 발명은 위상배열안테나모듈(520)에서 소요되는 전력을 무선충전모듈(530)에 의해 드론 본체(100)의 배터리(230)에서 무선으로 공급하게 되고 위상배열안테나모듈(520)에서 신호를 광통신모듈(550)을 통해 드론 본체(100)의 제어유닛(300)과 통신하게 되므로 소형화가 가능하게 된다.

510; 레이더바디 520; 위상배열안테나모듈
530; 무선충전모듈 540; 신호처리모듈
550; 광통신모듈

Claims (8)

1. 드론의 일측에 장착되는 레이더바디;
   상기 레이더바디의 내부에 구비되며, 빔을 송신하고 그 송신된 빔이 반사되는 것을 수신하는 위상배열안테나모듈;
   상기 드론에 장착된 배터리의 전력을 무선으로 상기 위상배열안테나모듈로 공급하는 무선충전모듈;
   상기 위상배열안테나모듈에서 송신하고 수신하는 신호들을 처리하는 신호처리모듈;
   상기 신호처리모듈에서 처리되는 신호를 상기 드론의 제어유닛으로 전송하는 광통신모듈;을 포함하는 드론용 레이더장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 위상배열안테나모듈은 상기 레이더바디 내부에 구비되는 회전체와, 상기 회전체를 회전시키는 회전모터와, 상기 회전체에 배열되는 송신안테나소자어레이 및 수신안테나소자어레이와, 상기 송신안테나소자어레이에 연결되는 송신기와, 상기 수신안테나소자어레이에 연결되는 수신기를 포함하는 드론용 레이더장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 무선충전모듈은 상기 드론의 배터리에 연결되어 무선으로 상기 배터리의 전력을 송신하는 무선전력송신부와, 상기 무선전력송신부에서 송신하는 무선전력을 수신하는 무선전력수신부를 포함하는 드론용 레이더장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 무선전력송신부는 드론의 배터리에 연결되어 공진주파수를 발생시키는 주파수발생회로와, 상기 주파수발생회로에서 발생되는 공진주파수를 송신하는 송신공진결합안테나를 포함하는 드론용 레이더장치.
5. 제 3 항에 있어서, 상기 무선전력수신부는 상기 회전모터측에 구비되어 상기 무선전력송신부에서 송신되는 무선전력을 수신하는 제1 전력수신부와, 상기 제1 전력수신부에서 수신된 전력을 정류하여 모터에 공급하는 제1 정류회로와, 상기 송신안테나소자어레이측에 구비되어 상기 전력송신부에서 송신되는 무선전력을 수신하는 제2 전력수신부와, 상기 제2 전력수신부에서 수신된 전력을 정류하여 송신안테나소자어레이에 공급하는 제2 정류회로를 포함하는 드론용 레이더장치.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 무선전력수신부는 상기 무선전력송신부에서 송신되는 무선전력을 수신하는 전력수신부와, 상기 전력수신부에서 수신되는 무선전력을 정류하여 상기 회전모터 및 송신안테나소자어레이측에 공급하는 통합정류회로를 포함하는 드론용 레이더장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 신호처리모듈에서 신호를 송신하고 수신하는 방식은 빔포밍 방식을 포함하는 것을 특징으로 하는 드론용 레이더장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 광통신모듈은 적외선통신인 것을 특징으로 하는 드론용 레이더장치.

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